Eden najpomembnejših razlogov za izračun ozemljitve in namestitve je, da ščiti ljudi, naprave v hiši pred prenapetostjo. Če nenadoma udari strela v hišo ali iz nekega razloga pride do napetosti v omrežju, hkrati pa je električni sistem ozemljen, bo vsa ta presežna elektrika šla v tla, sicer bo prišlo do eksplozije, ki lahko uniči vse na svoji poti.
Električna zaščitna oprema
Rast porabe električne energije na vseh področjih življenja, doma in na delovnem mestu, zahteva jasna varnostna pravila za človeško življenje. Številni nacionalni in mednarodni standardi urejajo zahteve za gradnjo električnih sistemov za zagotavljanje varnosti ljudi, hišnih ljubljenčkov in lastnine pri uporabi električnih naprav.
Električno zaščitno opremo, nameščeno med gradnjo stanovanjskih in javnih zgradb, je treba redno preverjati, da zagotovimo dolgoletno zanesljivo delovanje. Kršitve varnostnih pravil v električnih sistemih imajo lahko negativne posledice: ogroženost življenja ljudi, uničenje premoženja ozuničenje ožičenja.
Varnostni predpisi določajo naslednje zgornje meje za varen stik ljudi z živimi površinami: 36 VAC v suhih zgradbah in 12 VAC v mokrih prostorih.
Ozemljitveni sistem
Ozemljitveni sistem je nujna tehnična oprema vsake stavbe, zato je to prva komponenta električne inštalacije, ki bo nameščena v novem objektu. Izraz ozemljitev se uporablja v elektrotehniki za namensko povezavo električnih komponent z zemljo.
Zaščitna ozemljitev ščiti ljudi pred električnim udarom ob dotiku električne opreme v primeru okvare. Jambori, ograje, pripomočki, kot so vodovodne ali plinovodne cevi, morajo biti povezani z zaščitnim kablom tako, da se povežejo s priključkom ali ozemljitvenim priključkom.
Težave funkcionalne zaščite
Funkcionalna ozemljitev ne zagotavlja varnosti, kot že ime pove, temveč ustvarja nemoteno delovanje električnih sistemov in opreme. Funkcionalna ozemljitev razprši tokove in vire hrupa na ozemljitvene testne adapterje, antene in druge naprave, ki sprejemajo radijske valove.
Določajo skupne referenčne potenciale med električno opremo in napravami in tako preprečujejo različne okvare v zasebnih domovih, kot so TV ali utripanje luči. Funkcionalna ozemljitev nikoli ne more opravljati zaščitnih nalog.
Vse zahteve za zaščito pred električnim udarom najdete v nacionalnih standardih. Vzpostavitev zaščitne ozemljitve je ključnega pomena in ima zato vedno prednost pred funkcionalno.
Končna odpornost zaščitnih naprav
V sistemu, ki je varen za ljudi, morajo zaščitne naprave delovati takoj, ko napetost okvare v sistemu doseže vrednost, ki je lahko zanje nevarna. Za izračun tega parametra lahko uporabite zgornje podatke o omejitvi napetosti, izberite povprečno vrednost U=25 VAC.
Odklopniki na diferenčni tok, nameščeni v stanovanjskih območjih, se običajno ne preklopijo na zemljo, dokler tok kratkega stika ne doseže 500 mA. Zato je po Ohmovem zakonu z U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohmov. Zato mora imeti zemlja za ustrezno zaščito varnosti ljudi in premoženja upor manj kot 50 ohmov ali R zemljo<50.
Faktorji zanesljivosti elektrode
V skladu z državnimi standardi se za elektrode lahko štejejo naslednji elementi:
- navpično vstavljeni jekleni piloti ali cevi;
- vodoravno položeni jekleni trakovi ali žice;
- vgradne kovinske plošče;
- kovinski obroči, nameščeni okoli temeljev ali vgrajeni v temelje.
Vodovodne cevi in druga podzemna jeklena inženirska omrežja (če obstaja dogovor z lastniki).
Zanesljiva ozemljitev z uporom manj kot 50 ohmov je odvisna od treh dejavnikov:
- Pogled na zemljo.
- Vrsta in odpornost na tla.
- Upornost ozemljitvene linije.
Izračun ozemljitvene naprave se mora začeti z določitvijo upornosti tal. Odvisno je od oblike elektrod. Zemeljska upornost r (grška črka Rho) je izražena v ohmskih metrih. To ustreza teoretični upornosti 1 m ozemljitvenega valja2, katerega presek in višina sta 1 m. se poveča). Primeri upornosti tal v ohm-m:
- močvirna tla od 1 do 30;
- lesova tla od 20 do 100;
- humus od 10 do 150;
- kvarčni pesek od 200 do 3000;
- mehki apnenec od 1500 do 3000;
- travnata tla od 100 do 300;
- kamnata dežela brez vegetacije - 5.
Namestitev ozemljitve
Ozemljitvena zanka je nameščena iz strukture, sestavljene iz jeklenih elektrod in povezovalnih trakov. Po potopitvi v tla se naprava z žico ali podobnim kovinskim trakom poveže s hišno električno ploščo. Vlažnost tal vpliva na raven postavitve konstrukcije.
Obstaja obratno razmerje med dolžino armaturnih palic in nivojem podzemne vode. Največja oddaljenost od gradbišča je od 1 m do 10 m. Elektrode za izračun ozemljitve morajo vstopiti v tla pod črto zmrzovanja tal. Za koče je vezje nameščeno s kovinskimi izdelki: cevi, gladka ojačitev, jekleni kot, I-žarek.
Njihova oblika mora biti prilagojena za globok vdor v tla, površina prečnega prereza ojačitve je večja od 1,5 cm2. Ojačitev je nameščena v vrsti ali v obliki različnih oblik, ki so neposredno odvisne od dejanske lokacije mesta in možnosti vgradnje zaščitne naprave. Pogosto se uporablja shema okoli oboda objekta, vendar je trikotni model ozemljitve še vedno najpogostejši.
Kljub dejstvu, da je zaščitni sistem mogoče izdelati samostojno z uporabo razpoložljivega materiala, mnogi graditelji stanovanj kupujejo tovarniške komplete. Čeprav niso poceni, so enostavni za namestitev in vzdržljivi pri uporabi. Običajno je tak komplet sestavljen iz pobakrenih elektrod dolžine 1 m, opremljenih z navojnim priključkom za montažo.
Izračun skupnega niza
Ni splošnega pravila za izračun natančnega števila lukenj in dimenzij ozemljitvenega traku, vendar je odvajanje toka uhajanja zagotovo odvisno od površine prečnega prereza materiala, tako da je za vsako opremo, velikost ozemljitvenega traku je izračunana na podlagi toka, ki ga bo ta trak prenašal.
Za izračun ozemljitvene zanke se najprej izračuna tok uhajanja in določi se velikost traku.
Za večino električne opreme, kot je transformator,dizelski generator itd., mora biti velikost nevtralnega ozemljitvenega traku taka, da lahko prenese nevtralni tok te opreme.
Na primer, za transformator 100kVA je skupni tok obremenitve približno 140A.
Priključeni trak mora prenesti najmanj 70 A (nevtralni tok), kar pomeni, da za prenos toka zadostuje trak velikosti 25x3 mm.
Za ozemljitev ohišja se uporablja manjši trak, ki lahko prenaša tok 35 A, pod pogojem, da se za vsak predmet uporabita 2 ozemljitveni jami kot rezervna zaščita. Če en trak postane neuporaben zaradi korozije, ki poruši celovitost vezja, uhajajoči tok teče skozi drugi sistem in zagotavlja zaščito.
Izračun števila zaščitnih cevi
Upornost ozemljitve ene elektrodne palice ali cevi se izračuna v skladu z:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Kje:
ρ=upor ozemljitve (ohmmeter), L=dolžina elektrode (meter), D=premer elektrode (meter).
Izračun tal (primer):
Izračunajte upor ozemljitvene izolacijske palice. Ima dolžino 4 metre in premer 12,2 mm, specifično težo 500 ohmov.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Upornost ozemljitve ene palične ali cevne elektrode se izračuna na naslednji način:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Kje:
ρ=upor ozemljitve (ohmmeter), L=dolžina elektrode (cm), D=premer elektrode (cm).
Definicijaozemljitvena struktura
Izračun ozemljitve električne instalacije se začne z določitvijo števila ozemljitvenih cevi s premerom 100 mm, dolžine 3 metre. Sistem ima tok napake 50 KA za 1 sekundo in upornost tal 72,44 ohmov.
Gostota toka na površini ozemljitvene elektrode:
mak. dovoljena gostota toka I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
mak. dovoljena gostota toka=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Površina enega premera je 100 mm. 3m cev=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
mak. tok, ki ga razprši ena ozemljitvena cev=gostota toka x površina elektrode.
Maks. tok, ki ga razprši ena ozemljitvena cev=889,419x 0,942=838A, Število potrebnih ozemljitvenih cevi=tok napake/maks.
Število potrebnih ozemljitvenih cevi=50000/838=60 kosov.
Odpornost cevi za ozemljitev (izolirana) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Odpornost ozemljitvene cevi (izolirana) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / cev
Skupna upornost 60 kosov zemlje=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Odpornost talnega traku
Odpornost na ozemljitveni trak (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
Primer izračuna ozemljitve zanke je podan spodaj.
Izračunaj trak širine 12 mm, dolžine 2200 metrov,zakopan v zemljo na globini 200 mm, je upornost tal 72,44 ohmov.
Upornost ozemljitvenega traku (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Iz zgornjega skupnega upora 60 kosov ozemljitvenih cevi (Rp)=0,133 ohmov. In to je posledica grobega talnega traku. Tukaj neto upor ozemljitve=(RpxRe) / (Rp + Re)
Neto upor=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Impedanca ozemljitve in število elektrod na skupino (vzporedna povezava). V primerih, ko ena elektroda ne zadostuje za zagotovitev zahtevane ozemljitvene upornosti, je treba uporabiti več kot eno elektrodo. Razdalja med elektrodmi naj bo približno 4 m. Kombinirani upor vzporednih elektrod je kompleksna funkcija več dejavnikov, kot sta število in konfiguracija elektrode. Skupna upornost skupine elektrod v različnih konfiguracijah glede na:
Ra=R (1 + λa / n), kjer je a=ρ / 2X3,14xRxS
Kje: S=razdalja med nastavljivim steblom (meter).
λ=Faktor, prikazan v spodnji tabeli.
n=Število elektrod.
ρ=upor ozemljitve (Ohmmeter).
R=upornost ene palice v izolaciji (Ω).
| Faktorji za vzporedne elektrode v liniji | |
| Število elektrod (n) | faktor (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3,15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Za izračun ozemljitve elektrod, enakomerno razporejenih okoli votlega kvadrata, kot je obod stavbe, se uporabljajo zgornje enačbe z vrednostjo λ, vzeto iz naslednje tabele. Za tri palice, ki se nahajajo v enakostraničnem trikotniku ali v L-formaciji, je vrednost λ=1, 66
| Dejavniki za votle kvadratne elektrode | |
| Število elektrod (n) | faktor (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Izračun zaščitne ozemljitve zanke za votle kvadratke se izvede po formuli skupnega števila elektrod (N)=(4n-1). Velja pravilo, da morajo biti vzporedne palice razmaknjene vsaj dvakrat dlje, da se v celoti izkoristijo dodatne elektrode.
Če je ločitev elektrod veliko večja od njihove dolžine in je le nekaj elektrod vzporednih, potem lahko dobljeno ozemljitveno upornost izračunamo z uporabo običajne enačbe za upor. V praksi je efektivna ozemljitvena upornost običajno višja od izračunane.
Običajno lahko niz s 4 elektrodami zagotovi 2,5- do 3-kratno izboljšanje.
Niz 8 elektrod običajno izboljša morda 5-6 krat. Odpornost originalne ozemljitvene palice se bo zmanjšala za 40 % za drugo linijo, 60 % za tretjo linijo, 66 % za četrto.
Primer izračuna elektrode
Izračun skupnega upora ozemljitvene palice 200 enot vzporedno, v intervalih 4m vsaka, in če so povezane v kvadrat. Ozemljitvena palica je 4metrov in premer 12,2 mm, površinski upor 500 ohmov. Najprej se izračuna upor ene ozemljitvene palice: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohmov.
Naslednji, skupni upor ozemljitvene palice v količini 200 enot vzporedno: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (vzporedna črta)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Če je ozemljitvena palica povezana z votlino 200=(4N-1), Ra (na prazen kvadrat)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
kalkulator zemlje
Kot vidite, je izračun ozemljitve zelo zapleten proces, uporablja številne dejavnike in zapletene empirične formule, ki so na voljo samo usposobljenim inženirjem s kompleksnimi programskimi sistemi.
Uporabnik lahko naredi le grobe izračune s spletnimi storitvami, na primer Allcalc. Za natančnejše izračune se morate še vedno obrniti na projektantsko organizacijo.
Spletni kalkulator Allcalc vam bo pomagal hitro in natančno izračunati zaščitno ozemljitev v dvoslojni zemlji, sestavljeni iz navpične podlage.
Izračun sistemskih parametrov:
- Zgornja plast zemlje je zelo navlažen pesek.
- Klimatski koeficient- 1.
- Spodnja plast zemlje je zelo navlažen pesek.
- Število navpičnih ozemljitev - 1.
- Zgornja globina tal H (m) - 1.
- dolžina navpičnega preseka, L1 (m) - 5.
- Globina vodoravnega odseka h2 (m)- 0,7.
- Dolžina priključnega traku, L3 (m) - 1.
- Premer navpičnega prereza, D (m) - 0,025.
- Širina vodoravne police, b (m) - 0,04.
- Električna odpornost tal (ohm/m) - 61.755.
- Upor enega navpičnega odseka (Ohm) - 12.589.
- Dolžina vodoravnega odseka (m) - 1.0000.
Horizontalna upornost ozemljitve (Ohm) - 202.07.
Izračun zaščitne upornosti ozemljitve je končan. Skupni upor proti širjenju električnega toka (Ohm) - 11.850.
Ozemljitev zagotavlja skupno referenčno točko za številne vire napetosti v električnem sistemu. Eden od razlogov, zakaj ozemljitev pomaga zaščititi človeka, je ta, da je zemlja največji prevodnik na svetu, odvečna elektrika pa vedno ubere pot najmanjšega upora. Z ozemljitvijo električnega sistema doma človek dovoli, da gre tok v zemljo, kar reši svoje življenje in življenja drugih.
Brez pravilno ozemljenega električnega sistema doma uporabnik tvega ne le gospodinjske aparate, ampak tudi svoja življenja. Zato je v vsaki hiši potrebno ne le ustvariti ozemljitveno omrežje, ampak tudi letno spremljati njegovo delovanje s posebnimi merilnimi instrumenti.
