Glavni razlog za potrebo po ozemljitvi v električnih omrežjih je varnost. Ko so vsi kovinski deli električne opreme ozemljeni, potem tudi v primeru pokvarjene izolacije na njenem ohišju ne bodo nastajale nevarne napetosti, preprečili jih bodo zanesljivi ozemljitveni sistemi.
Naloge za ozemljitvene sisteme
Glavne naloge varnostnih sistemov, ki delujejo na principu ozemljitve:
- Varnost za človeško življenje, za zaščito pred električnim udarom. Zagotavlja nadomestno pot za zasilni tok, da prepreči škodo uporabniku.
- Zaščita zgradb, strojev in opreme med izpadom električne energije, tako da izpostavljeni prevodni deli opreme ne dosežejo smrtonosnega potenciala.
- Zaščita pred prenapetostjo zaradi udara strele, ki lahko povzroči nevarne visoke napetosti v električnem distribucijskem sistemu ali zaradi nenamernega stika človeka z visokonapetostnimi vodi.
- Stabilizacija napetosti. Obstaja veliko virov električne energije. Vsak transformator se lahko obravnava kot ločen vir. Na voljo morajo imeti skupno negativno ponastavitev.energija. Zemlja je edina taka prevodna površina za vse vire energije, zato je bila sprejeta kot univerzalni standard za odvajanje toka in napetosti. Brez takšne skupne točke bi bilo izjemno težko zagotoviti varnost v elektroenergetskem sistemu kot celoti.
zemeljske sistemske zahteve:
- Za pretok nevarnega toka mora imeti nadomestno pot.
- Brez nevarnega potenciala na izpostavljenih prevodnih delih opreme.
- Mora biti dovolj nizka, da zagotovi dovolj toka skozi varovalko za prekinitev napajanja (<0, 4 sekunde).
- Mora imeti dobro odpornost proti koroziji.
- Mora biti sposoben razpršiti visok tok kratkega stika.
Opis ozemljitvenih sistemov
Proces povezovanja kovinskih delov električnih aparatov in opreme na zemljo s kovinsko napravo, ki ima majhen upor, se imenuje ozemljitev. Pri ozemljitvi so tokovni deli naprav neposredno povezani z zemljo. Ozemljitev zagotavlja povratno pot za uhajajoči tok in tako ščiti opremo elektroenergetskega sistema pred poškodbami.
Ko pride do napake v opremi, pride do neravnovesja toka v vseh treh fazah. Ozemljitev izprazni tok napake v ozemljitev in tako vzpostavi delovno ravnovesje sistema. Ti obrambni sistemi imajo več prednosti, kot je odpravaprenapetosti zaradi praznjenja v zemljo. Ozemljitev zagotavlja varnost opreme in izboljšuje zanesljivost storitev.
Način ničelne vrednosti
Ozemljitev pomeni povezavo nosilnega dela opreme s tlemi. Ko pride do napake v sistemu, se na zunanji površini opreme ustvari nevaren potencial in vsaka oseba ali žival, ki se po nesreči dotakne površine, lahko prejme električni udar. Nastavitev ničle odvaja nevarne tokove v tla in tako nevtralizira tokovni udar.
Prav tako ščiti opremo pred udari strele in zagotavlja odvodno pot iz prenapetostnih odvodnikov in drugih naprav za gašenje. To dosežemo s povezovanjem delov rastline z zemljo z ozemljitvenim vodnikom ali elektrodo v tesnem stiku s tlemi, nameščeno nekaj razdalje pod nivojem tal.
Razlika med ozemljitvijo in ozemljitvijo
Ena od glavnih razlik med ozemljitvijo in ozemljitvijo je, da je pri ozemljitvi nosilni prevodni del povezan z zemljo, medtem ko je pri ozemljitvi površina naprav povezana z zemljo. Druge razlike med njimi so pojasnjene spodaj v obliki primerjalne tabele.
Primerjalna tabela
| Osnove za primerjavo | Ozemljitev | Neliranje |
| Definicija | Prevodni del povezan z zemljo | Ohišje opreme povezano z ozemljitvijo |
| Lokacija | Med opremo nevtralno in zemljo | Med ohišjem opreme in tlemi, ki je postavljena pod površino tal |
| Nič potenciala | Nima | Da |
| Zaščita | Zaščiti opremo za električno omrežje | Zaščitite osebo pred električnim udarom |
| Pot | Navedena je povratna pot do trenutnega tal | Odvaja električno energijo v tla |
| Vrste | Tri (trden upor) | Pet (cev, plošča, ozemljitev elektrode, ozemljitev in ozemljitev) |
| Barva žice | črna | zelena |
| Uporabi | Za uravnoteženje obremenitve | Za preprečitev električnega udara |
| Primeri | Nevtralni generator in močnostni transformator povezana z zemljo | Ohišje transformatorja, generatorja, motorja itd. priključeno na ozemljitev |
TN zaščitne žice
Te vrste ozemljitvenih sistemov imajo eno ali več neposredno ozemljenih točk iz vira napajanja. Izpostavljeni prevodni deli inštalacije so povezani na te točke s pomočjo zaščitnih žic.
Na svetupraksa, se uporablja dvočrkovna koda.
Rabljene črke:
- T (francoska beseda Terre pomeni "zemlja") - neposredna povezava točke s tlemi.
- I - nobena točka ni povezana z zemljo zaradi visoke impedance.
- N - neposredna povezava z nevtralnim virom, ki je nato povezan z zemljo.
Na podlagi kombinacije teh treh črk obstajajo vrste ozemljitvenih sistemov: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Kaj to pomeni?
V sistemu TN ozemljitve je ena od izvornih točk (generator ali transformator) povezana z zemljo. Ta točka je običajno zvezdna točka v trifaznem sistemu. Ohišje priključene električne naprave je povezano z zemljo preko te ozemljitvene točke na strani vira.
Na zgornji sliki: PE - Akronim za zaščitno ozemljitev je vodnik, ki povezuje izpostavljene kovinske dele električne napeljave potrošnika z zemljo. N se imenuje nevtralen. To je vodnik, ki povezuje zvezdo v trifaznem sistemu z zemljo. Po teh oznakah na diagramu je takoj jasno, kateri ozemljitveni sistem pripada sistemu TN.
TN-S nevtralna linija
To je sistem, ki ima ločene nevtralne in zaščitne vodnike v celotnem diagramu ožičenja.
Zaščitni vodnik (PE) je kovinski ovoj kabla, ki napaja inštalacijo ali enega vodnika.
Vsi izpostavljeni prevodni deli z instalacijo so povezani s tem zaščitnim vodnikom preko glavnega terminala instalacije.
TN sistem-C-S
To so vrste ozemljitvenih sistemov, v katerih sta nevtralna in zaščitna funkcija združeni v en sistemski vodnik.
V sistemu nevtralne ozemljitve TN-CS, znanem tudi kot zaščitna večkratna ozemljitev, se vodnik PEN imenuje kombinirani nevtralni in ozemljitveni vodnik.
PEN vodnik elektroenergetskega sistema je ozemljen na več točkah, ozemljitvena elektroda pa se nahaja na ali blizu mesta namestitve potrošnika.
Vsi izpostavljeni prevodni deli enote so povezani z vodnikom PEN z uporabo glavnega ozemljitvenega in nevtralnega terminala in so povezani med seboj.
TT zaščitno vezje
To je zaščitni sistem ozemljitve z eno točko vira napajanja.
Vsi izpostavljeni prevodni deli z namestitvijo, ki so priključeni na ozemljitveno elektrodo, so električno neodvisni od ozemljitvenega vira.
Izolacijski sistem IT
Zaščitni ozemljitveni sistem brez neposredne povezave med deli pod napetostjo in ozemljitvijo.
Vsi izpostavljeni prevodni deli z namestitvijo, ki so povezani z ozemljitveno elektrodo.
Vir je bodisi povezan z zemljo preko namerno uvedene sistemske impedance ali izoliran od ozemljitve.
Izvedbe zaščitnih sistemov
Povezava med električnimi napravami in napravami z ozemljitveno ploščo ali elektrodo preko debele žice z nizko upornostjo, da se zagotovivarnost se imenuje ozemljitev ali ozemljitev.
Ozemljitveni ali ozemljitveni sistem v električnem omrežju deluje kot varnostni ukrep za zaščito človeškega življenja in opreme. Glavni namen je zagotoviti alternativno pot za nevarne tokove, da bi se izognili nesrečam zaradi električnega udara in poškodb opreme.
Kovinski deli opreme so ozemljeni ali povezani z ozemljitvijo, in če iz kakršnega koli razloga odpove izolacija opreme, bodo visoke napetosti, ki so lahko prisotne v zunanji prevleki opreme, imele pot praznjenja do zemlje. Če oprema ni ozemljena, se lahko ta nevarna napetost prenese na vsakogar, ki se je dotakne, kar povzroči električni udar. Tokokrog je končan in varovalka se takoj aktivira, če se žica pod napetostjo dotakne ozemljenega ohišja.
Obstaja več načinov izvedbe ozemljitvenega sistema električnih instalacij, kot so ozemljitev žice ali traku, plošče ali palice, ozemljitev z ozemljitvijo ali preko vodovoda. Najpogostejši metodi sta ničelna nastavitev in vstavljanje.
podloga
Ozemljitvena blazina je narejena s povezovanjem številnih palic skozi bakrene žice. To zmanjša celoten upor vezja. Ti električni ozemljitveni sistemi pomagajo omejiti potencial tal. Ozemljitvena podloga se uporablja predvsem na mestu, kjer je treba testirati velik tokškoda.
Pri načrtovanju zemeljske blazine se upoštevajo naslednje zahteve:
- V primeru okvare napetost ne sme biti nevarna za osebo, ko se dotika prevodne površine opreme električnega sistema.
- DC tok kratkega stika, ki lahko teče v ozemljitev, mora biti precej velik, da zaščitni rele deluje.
- Odpornost tal je nizka, tako da lahko skozenj teče tok uhajanja.
- Zasnova ozemljitve mora biti taka, da je stopnična napetost manjša od dovoljene vrednosti, ki bo odvisna od upornosti tal, potrebne za izolacijo napačne namestitve od ljudi in živali.
Pretokovna zaščita elektrode
S tem sistemom ozemljitve stavbe je katera koli žica, palica, cev ali snop vodnikov nameščena vodoravno ali navpično v tla poleg zaščitnega predmeta. V distribucijskih sistemih je lahko ozemljitvena elektroda sestavljena iz palice, dolge približno 1 meter, ki je nameščena navpično v zemljo. Podpostaje so izdelane z uporabo talne podloge, ne posameznih palic.
Cevni tokovni zaščitni krog
To je najpogostejši in najboljši sistem ozemljitve električnih inštalacij v primerjavi z drugimi sistemi, ki so primerni za enake pogoje zemlje in vlage. Pri tej metodi se pocinkano jeklo in perforirana cev z izračunano dolžino in premerom postavi navpično na stalno mokro zemljo, kotprikazano spodaj. Velikost cevi je odvisna od trenutnega toka in vrste tal.
Običajno je velikost cevi za hišni ozemljitveni sistem premera 40 mm in dolžine 2,5 metra za normalna tla ali daljša za suha in kamnita tla. Globina, na kateri je treba cev zakopati, je odvisna od vsebnosti vlage v tleh. Običajno se cev nahaja 3,75 metra globoko. Dno cevi je obkroženo z majhnimi koščki koksa ali oglja na razdalji približno 15 cm.
Alternativne ravni premoga in soli se uporabljajo za povečanje efektivne površine in s tem zmanjšanje upora. Druga cev s premerom 19 mm in minimalno dolžino 1,25 metra je povezana na vrhu cevi GI preko reduktorja. Poleti se vlaga v tleh zmanjša, kar vodi do povečanja odpornosti zemlje.
Tako se izvajajo dela na cementno-betonski podlagi, da bi bila poleti na voljo voda in da bi bilo zemljišče s potrebnimi zaščitnimi parametri. Skozi lijak, ki je priključen na cev s premerom 19 mm, lahko dodamo 3 ali 4 vedra vode. Ozemljitvena žica GI ali trak žice GI z zadostnim prečnim prerezom za varno odvajanje toka se prenese v 12 mm premer GI cev na globini približno 60 cm od tal.
Ozemljitev plošče
V tej napravi za ozemljitev je ozemljitvena plošča iz bakra 60 cm × 60 cm × 3 m in pocinkanega železa 60 cm × 60 cm × 6 mm potopljena v tla z navpično površino na globini najmanj 3 m od tal
Zaščitna plošča je vstavljena v pomožne plasti oglja in soli z najmanjšo debelino 15 cm. Ozemljitvena žica (GI ali bakrena žica) je tesno privita na ozemljitveno ploščo.
Bakrena plošča in bakrena žica se običajno ne uporabljata v zaščitnih vezjih zaradi višjih stroškov.
zemeljska povezava preko vodovoda
Pri tej vrsti je GI ali bakrena žica povezana z vodovodnim omrežjem z jekleno vezno žico, ki je pritrjena na bakreni vodnik, kot je prikazano spodaj.
Vodovod je izdelan iz kovine in se nahaja pod površjem zemlje, torej neposredno povezan s tlemi. Pretok toka skozi GI ali bakreno žico je neposredno ozemljen skozi vodovod.
Izračun upora ozemljitvene zanke
Odpornost enega samega traku palice, zakopane v zemljo, je:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x D x L / Š x t)), kjer je:
ρ - stabilnost tal (Ω ohm), L - dolžina traku ali prevodnika (cm), w - širina traku ali premer prevodnika (cm), t - globina pokopa (cm).
Primer: Izračunajte upor ozemljitvenega traku. Žica s premerom 36 mm in dolžino 262 metrov na globini 500 mm v tleh, upor ozemljitve je 65 ohmov.
R je upor ozemljitvene palice v W.
r - upor ozemljitve (ohmmeter)=65 ohmov.
Merenje l - dolžina palice (cm)=262 m=26200 cm.
d -notranji premer palice (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - skriti trak/globina palice (cm)=500 mm=50 cm.
Upornost ozemljitvenega traku/prevodnika (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Upornost ozemljitvenega traku/prevodnika (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Upornost ozemljitvenega traku/prevodnika (R) =1,7 Ohm.
Pravilo palca se lahko uporabi za izračun števila talnih palic.
Približno upornost paličnih/cevnih elektrod je mogoče izračunati z uporabo odpornosti paličnih/cevnih elektrod:
R=K x ρ / L kjer je:
ρ - ozemljitveni upor v ohmmetru, L - dolžina elektrode v merilniku, d - premer elektrode v merilniku, K=0,75, če 25 <L / d <100.
K=1, če 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L, če 600 <L / d <300.
Število elektrod, če najdete formulo R (d)=(1, 5 / N) x R, kjer je:
R (d) - zahtevani upor.
R - upor ene elektrode
N - število vzporedno nameščenih elektrod na razdalji 3 do 4 metre.
Primer: izračunajte upor ozemljitvene cevi in število elektrod, da dobite upornost 1 ohm, upornost tal od ρ=40, dolžina=2,5 metra, premer cevi=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78, torej K=0,75.
Upornost cevnih elektrod R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Ena elektroda - upor - 12 Ohm.
Za pridobitev upora 1 ohm je potrebno skupno število elektrod=(1,5 × 12) / 1=18
Dejavniki, ki vplivajo na upor ozemljitve
NEC koda zahteva najmanjšo dolžino ozemljitvene elektrode 2,5 metra za stik s tlemi. Vendar pa obstaja nekaj dejavnikov, ki vplivajo na odpornost tal zaščitnega sistema:
- Dolžina/globina ozemljitvene elektrode. Podvojitev dolžine zmanjša površinsko odpornost za do 40%.
- Premer ozemljitvene elektrode. Podvojitev premera ozemljitvene elektrode zmanjša upor ozemljitve za samo 10%.
- Število ozemljitvenih elektrod. Za izboljšanje učinkovitosti so dodatne elektrode nameščene v globino glavnih ozemljitvenih elektrod.
Izgradnja zaščitnih električnih sistemov stanovanjske stavbe
zemeljske strukture so trenutno prednostna metoda ozemljitve, zlasti za električna omrežja. Elektrika vedno sledi poti najmanjšega upora in preusmeri največji tok iz vezja v ozemljitvene jame, ki so zasnovane za zmanjšanje upora, idealno na 1 ohm.
Za dosego tega cilja:
- 1,5m x 1,5m območje je izkopano do globine 3m. Luknja je do polovice napolnjena z mešanico prahu oglja, peska in soli.
- GI plošča 500mm x 500mm x 10mm je nameščena na sredini.
- Vzpostavite povezave med ozemljitveno ploščo za zasebni hišni ozemljitveni sistem.
- Drugodel jame je napolnjen z mešanico premoga, peska, soli.
- Dve 30mm x 10mm GI trakovi se lahko uporabljajo za povezavo ozemljitvene plošče s površino, vendar je prednostna 2,5-palčna GI cev s prirobnico na vrhu.
- Poleg tega je mogoče zgornji del cevi pokriti s posebno napravo, ki preprečuje vdor umazanije in prahu in zamašitev ozemljitvene cevi.
Namestitev ozemljitvenega sistema in prednosti:
- Oglje v prahu je odličen prevodnik in preprečuje korozijo kovinskih delov.
- Sol se raztopi v vodi, kar močno poveča prevodnost.
- Pesek omogoča, da voda prehaja skozi luknjo.
Za preverjanje učinkovitosti jame se prepričajte, da je napetostna razlika med odprtino in nevtralnim omrežjem manjša od 2 volta.
Upornost jame je treba vzdrževati na manj kot 1 ohm, oddaljenost do 15 m od zaščitnega vodnika.
električni udar
Električni udar (elektrošok) nastane, ko dva dela človekovega telesa prideta v stik z električnimi prevodniki v tokokrogu, ki ima različne potenciale in ustvarja potencialno razliko po telesu. Človeško telo ima upor in ko je povezano med dvema prevodnikoma z različnimi potenciali, se skozi telo oblikuje vezje in tok bo stekel. Ko oseba pride v stik samo z enim prevodnikom, se ne tvori vezje in nič se ne zgodi. Ko oseba pride v stik s prevodniki vezja, ne glede na to, kakšna napetost je v njem, vednoobstaja možnost poškodbe zaradi električnega udara.
Ocena nevarnosti strele za stanovanjske zgradbe
Nekateri domovi bodo bolj verjetno pritegnili strele kot drugi. Povečujejo se glede na višino stavbe in bližino drugih hiš. Bližina je opredeljena kot trikratna oddaljenost od višine hiše.
Da bi ugotovili, kako ranljiva je stanovanjska stavba za udare strele, lahko uporabite naslednje podatke:
- Nizko tveganje. Enonadstropne zasebne rezidence v neposredni bližini drugih hiš enake višine.
- Srednje tveganje. Dvonadstropna zasebna hiša, obdana s hišami podobnih višin ali obkrožena s hišami nižje višine.
- Veliko tveganje. Osamljene hiše, ki niso obkrožene z drugimi zgradbami, dvonadstropne hiše ali hiše z nižjo višino.
Ne glede na verjetnost udara strele bo pravilna uporaba pomembnih komponent za zaščito pred strelo pomagala zaščititi vsak dom pred takšno škodo. Zaščita strele in ozemljitveni sistemi so v stanovanjski zgradbi potrebni tako, da se udar strele preusmeri v tla. Sistem običajno vključuje ozemljitveno palico z bakrenim priključkom, ki je nameščena v tleh.
Ko nameščate sistem zaščite pred strelo v hiši, upoštevajte naslednje zahteve:
- Ozemljitvene elektrode morajo biti dolge vsaj polovico 12 mm in 2,5 m.
- priporočene bakrene povezave.
- Če ima sistemska stran kamnita tla ali inženirske podzemne vodove, je uporaba prepovedananavpična elektroda, potreben je le vodoravni vodnik.
- Biti mora vsaj 50 cm od tal in segati vsaj 2,5 m od hiše.
- Zasebni domači ozemljitveni sistemi morajo biti med seboj povezani z vodnikom enake velikosti.
- Konektorji za vse podzemne kovinske cevovodne sisteme, kot so cevi za vodo ali plin, morajo biti nameščeni znotraj 8 m od doma.
- Če so bili vsi sistemi že priključeni, preden je bila nameščena zaščita pred strelo, je potrebno le, da najbližjo elektrodo privežete na vodovodni sistem.
Vsi ljudje, ki živijo ali delajo v stanovanjskih, javnih zgradbah, so nenehno v tesnem stiku z električnimi sistemi in opremo in morajo biti zanesljivo zaščiteni pred nevarnimi pojavi, ki lahko nastanejo zaradi kratkega stika ali zelo visoke napetosti zaradi razelektritve strele.
Za dosego te zaščite morajo biti sistemi ozemljitve električnega omrežja načrtovani in nameščeni v skladu s standardnimi nacionalnimi zahtevami. Z razvojem električnih materialov se povečujejo zahteve po zanesljivosti zaščitnih naprav.
