Основната причина за необходимостта от заземяване в електрическите мрежи е безопасността. Когато всички метални части на електрическото оборудване са заземени, тогава дори и в случай на счупена изолация, върху корпуса му няма да се създават опасни напрежения, те ще бъдат предотвратени от надеждни заземителни системи.
Задачи за системи за заземяване
Основните задачи на системите за сигурност, работещи на принципа на заземяване:
- Безопасност за човешкия живот, за да се предпази от токов удар. Осигурява алтернативен път за авариен ток, за да се избегне нараняване на потребителя.
- Защита на сгради, машини и оборудване по време на прекъсване на електрозахранването, така че откритите проводими части на оборудването да не достигнат смъртоносен потенциал.
- Защита срещу пренапрежение поради удари на мълния, които могат да доведат до опасни високи напрежения в електрическата разпределителна система или от неволен човешки контакт с високоволтови линии.
- Стабилизиране на напрежението. Има много източници на електричество. Всеки трансформатор може да се разглежда като отделен източник. Те трябва да имат обща отрицателна точка за нулиране.енергия. Земята е единствената такава проводяща повърхност за всички енергийни източници, така че е приета като универсален стандарт за разсейване на ток и напрежение. Без такава обща точка би било изключително трудно да се осигури сигурност в енергийната система като цяло.
Изисквания за наземната система:
- Трябва да има алтернативен път за протичане на опасен ток.
- Няма опасен потенциал върху откритите проводими части на оборудването.
- Трябва да е достатъчно нисък импеданс, за да осигури достатъчно ток през предпазителя за прекъсване на мощността (<0, 4 сек).
- Трябва да има добра устойчивост на корозия.
- Трябва да може да разсейва висок ток на късо съединение.
Описание на системите за заземяване
Процесът на свързване на металните части на електрически апарати и оборудване към земята с метално устройство, което има малко съпротивление, се нарича заземяване. При заземяване, токопроводящите части на устройствата са директно свързани към земята. Заземяването осигурява връщане на тока на утечка и следователно предпазва оборудването на електроенергийната система от повреда.
Когато възникне неизправност в оборудването, има дисбаланс на тока и в трите му фази. Заземяването разрежда тока на повреда към земята и следователно възстановява работния баланс на системата. Тези защитни системи имат няколко предимства, като елиминиранепренапрежение чрез разреждането му към земята. Заземяването гарантира безопасността на оборудването и подобрява надеждността на обслужването.
Метод за нулиране
Заземяване означава свързване на носещата част на оборудването към земята. Когато възникне неизправност в системата, върху външната повърхност на оборудването се създава опасен потенциал и всяко лице или животно, случайно докосващи повърхността, може да получи токов удар. Нулирането изхвърля опасни токове към земята и следователно неутрализира токовия удар.
Той също така предпазва оборудването от удари на мълния и осигурява изходен път от отводители от пренапрежение и други гасителни устройства. Това се постига чрез свързване на части от растението към земята със заземяващ проводник или електрод в близък контакт с почвата, поставен на известно разстояние под нивото на земята.
Разликата между заземяване и заземяване
Една от основните разлики между заземяване и заземяване е, че при заземяване, носещата проводяща част е свързана със земята, докато при заземяване повърхността на устройствата е свързана със земята. Други разлики между тях са обяснени по-долу под формата на сравнителна таблица.
Сравнителна диаграма
| Основни положения за сравнение | Заземяване | Нулиране |
| Определение | Проводяща част, свързана към земята | Каса за оборудване, свързана към земята |
| Местоположение | Между оборудването неутрално и земята | Между кутията за оборудване и земята, която е поставена под повърхността на земята |
| Нулев потенциал | Няма | Да |
| Защита | Защита на оборудването на електропреносната мрежа | Пази човек от токов удар |
| Пътят | Пътят за връщане към текущата земя е обозначен | Изпуска електрическа енергия на земята |
| Видове | Три (твърдо съпротивление) | Пет (тръба, плоча, заземяване на електрод, заземяване и земя) |
| Цвят на проводника | Черно | Зелено |
| Използвайте | За балансиране на натоварването | За предотвратяване на токов удар |
| Примери | Неутрала на генератора и силовия трансформатор, свързани към земята | Корпус на трансформатор, генератор, двигател и др., свързан към земята |
TN защитни проводници
Тези видове системи за заземяване имат една или повече директно заземени точки от източника на захранване. Откритите проводими части на инсталацията са свързани към тези точки с помощта на защитни проводници.
В светапрактика се използва двубуквен код.
Използвани букви:
- T (френска дума Terre означава "земя") - директна връзка на точка със земята.
- I - няма точка, свързана със земята поради висок импеданс.
- N - директна връзка към неутрала на източника, която от своя страна е свързана към земята.
Въз основа на комбинацията от тези три букви има видове заземяващи системи: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Какво означава това?
В TN заземителна система една от изходните точки (генератор или трансформатор) е свързана към земята. Тази точка обикновено е звездната точка в трифазна система. Шасито на свързаното електрическо устройство е свързано към земята през тази заземителна точка от страната на източника.
На снимката по-горе: PE - Съкращение за Защитно заземяване е проводник, който свързва открити метални части на електрическата инсталация на потребителя към земята. N се нарича неутрален. Това е проводникът, свързващ звездата в трифазна система със земята. Чрез тези обозначения на диаграмата веднага става ясно коя заземителна система принадлежи към системата TN.
TN-S неутрална линия
Това е система, която има отделни неутрални и защитни проводници в цялата схема на свързване.
Защитен проводник (PE) е металната обвивка на кабела, който захранва инсталацията или единичен проводник.
Всички открити проводими части с инсталацията са свързани към този защитен проводник през главния терминал на инсталацията.
TN система-C-S
Това са видове заземителни системи, в които неутралните и защитните функции са комбинирани в един системен проводник.
В системата за неутрално заземяване TN-CS, известна още като защитно многократно заземяване, PEN проводникът се нарича комбиниран неутрален и заземяващ проводник.
PEN проводникът на енергийната система е заземен в няколко точки, а заземителният електрод е разположен на или близо до мястото на монтаж на потребителя.
Всички открити проводими части към модула са свързани чрез PEN проводник, използвайки главния заземяващ извод и неутралния терминал и са свързани помежду си.
TT защитна верига
Това е система за защитно заземяване с една точка на източник на захранване.
Всички открити проводими части с инсталация, които са свързани към заземяващия електрод, са електрически независими от източника на земята.
Изолационна система IT
Система за защитно заземяване без директна връзка между частите под напрежение и земята.
Всички открити проводими части с инсталация, които са свързани към заземяващ електрод.
Източникът или е свързан към земята чрез нарочно въведен системен импеданс, или е изолиран от земята.
Дизайн на защитни системи
Връзка между електрически уреди и устройства със заземителна плоча или електрод чрез дебел проводник с ниско съпротивление, за да се гарантирабезопасността се нарича заземяване или заземяване.
Заземителната или заземителната система в електрическата мрежа работи като мярка за безопасност за защита на човешкия живот, както и оборудването. Основната цел е да се осигури алтернативен маршрут за опасни потоци, за да се избегнат аварии поради токов удар и повреда на оборудването.
Металните части на оборудването са заземени или свързани със заземяване и ако по някаква причина изолацията на оборудването се повреди, високите напрежения, които може да присъстват във външното покритие на оборудването, ще имат път на разреждане към земята. Ако оборудването не е заземено, това опасно напрежение може да се предаде на всеки, който го докосне, което води до токов удар. Веригата е завършена и предпазителят се активира незабавно, ако проводникът под напрежение докосне заземения корпус.
Има няколко начина за извършване на заземителната система на електрически инсталации, като заземяване на проводник или лента, плоча или прът, заземяване чрез заземяване или чрез водоснабдяване. Най-често срещаните методи са нулиране и настройка на вмъкване.
Подложка
Подложка за заземяване се прави чрез свързване на няколко пръти чрез медни проводници. Това намалява общото съпротивление на веригата. Тези електрически заземителни системи помагат за ограничаване на потенциала на земята. Подложката за заземяване се използва главно на мястото, където трябва да се тества голям токщети.
При проектирането на земна подложка се вземат предвид следните изисквания:
- В случай на неизправност, напрежението не трябва да бъде опасно за човек при докосване на проводящата повърхност на оборудването на електрическата система.
- Постоянният ток на късо съединение, който може да тече в заземяващата подложка, трябва да е доста голям, за да работи защитното реле.
- Съпротивлението на почвата е ниско, така че токът на утечка може да протича през нея.
- Дизайнът на подложката за заземяване трябва да бъде такъв, че стъпковото напрежение да е по-малко от допустимата стойност, която ще зависи от съпротивлението на почвата, необходимо за изолиране на дефектната инсталация от хора и животни.
Защита от свръхток на електрода
С тази система за заземяване на сградата всяка тел, прът, тръба или сноп проводници се поставя хоризонтално или вертикално в земята до защитния обект. В разпределителните системи заземителният електрод може да се състои от пръчка с дължина около 1 метър и поставена вертикално в земята. Подстанциите се изработват с помощта на земна подложка, а не с отделни пръти.
Тръбна токова защитна верига
Това е най-често срещаната и най-добра система за заземяване на електрическа инсталация в сравнение с други системи, подходящи за същите условия на заземяване и влага. При този метод поцинкована стомана и перфорирана тръба с изчислена дължина и диаметър се поставят вертикално върху постоянно влажна почва, т.к.показано по-долу. Размерът на тръбата зависи от текущия ток и типа на почвата.
Обикновено размерът на тръбата за система за заземяване на къща е 40 мм в диаметър и 2,5 метра дължина за нормална почва или по-дълъг за суха и камениста почва. Дълбочината, на която тръбата трябва да бъде заровена, зависи от съдържанието на влага в почвата. Обикновено тръбата се намира на дълбочина 3,75 метра. Дъното на тръбата е заобиколено от малки парченца кокс или дървени въглища на разстояние от около 15 см.
Алтернативни нива на въглища и сол се използват за увеличаване на ефективната площ на земята и по този начин намаляване на съпротивлението. Друга тръба с диаметър 19 mm и минимална дължина 1,25 метра е свързана в горната част на тръбата GI чрез редуктор. През лятото влагата в почвата намалява, което води до увеличаване на земната устойчивост.
По този начин се работи върху циментово-бетонна основа, за да се поддържа вода налично през лятото и да има земя с необходимите защитни параметри. Чрез фуния, свързана с тръба с диаметър 19 мм, могат да се добавят 3 или 4 кофи вода. Или GI заземителен проводник, или лента от GI проводник с достатъчно напречно сечение за безопасно отстраняване на тока се пренася в GI тръба с диаметър 12 mm на дълбочина около 60 cm от земята.
Заземяване на плоча
В това устройство за заземяване заземителната плоча от 60 cm × 60 cm × 3 m мед и 60 cm × 60 cm × 6 mm поцинковано желязо се потапя в земята с вертикална повърхност на дълбочина най-малко 3 м от нивото на земята
Защитната плоча се поставя в помощните слоеве от въглен и сол с минимална дебелина от 15 см. Заземителният проводник (GI или меден проводник) е здраво закрепен към заземяващата плоча.
Медна плоча и меден проводник не се използват често в защитните вериги поради по-високата им цена.
Наземна връзка чрез водоснабдяване
При този тип GI или медният проводник е свързан към водопроводната мрежа със стоманена свързваща тел, която е прикрепена към медния проводник, както е показано по-долу.
ВиК инсталацията е изработена от метал и е разположена под повърхността на земята, тоест директно свързана със земята. Потокът на ток през GI или медния проводник е директно заземен през водопровода.
Изчисляване на съпротивлението на земната верига
Съпротивлението на единична лента от пръчка, заровена в земята, е:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), където:
ρ - стабилност на почвата (Ω ohm), L - дължина на лентата или проводника (см), w - ширина на лентата или диаметър на проводника (см), t - дълбочина на погребване (см).
Пример: Изчислете съпротивлението на заземяващата лента. Проводник с диаметър 36 мм и дължина 262 метра на дълбочина 500 мм в земята, съпротивлението на земята е 65 ома.
R е съпротивлението на заземяващия прът в W.
r - Съпротивление на земята (омметър)=65 ома.
Измерване на l - дължина на пръта (cm)=262 m=26200 cm.
d -вътрешен диаметър на пръта (см)=36 мм=3,6 см.
h - скрита лента/дълбочина на пръта (cm)=500 mm=50 cm.
Съпротивление на заземяващата лента/проводник (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Съпротивление на заземителна лента/проводник (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Съпротивление на заземяваща лента/проводник (R) =1,7 Ohm.
Правилото на палеца може да се използва за изчисляване на броя на заземяващия прът.
Приблизителното съпротивление на прътите/тръбните електроди може да се изчисли с помощта на съпротивлението на прътите/тръбните електроди:
R=K x ρ / L където:
ρ - съпротивление на земята в омметър, L - дължина на електрода в метъра, d - диаметър на електрода в измервателния уред, K=0,75, ако 25 <L / d <100.
K=1, ако 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L, ако 600 <L / d <300.
Брой електроди, ако намерите формулата R (d)=(1, 5 / N) x R, където:
R (d) - необходимо съпротивление.
R - съпротивление на единичен електрод
N - броят на електродите, монтирани паралелно на разстояние от 3 до 4 метра.
Пример: изчислете съпротивлението на заземяващата тръба и броя на електродите, за да получите съпротивление от 1 ома, съпротивление на почвата от ρ=40, дължина=2,5 метра, диаметър на тръбата=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78, така че K=0,75.
Съпротивление на тръбните електроди R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Един електрод - съпротивление - 12 Ohm.
За да се получи съпротивление от 1 ома, общият брой необходими електроди=(1,5 × 12) / 1=18
Фактори, влияещи на съпротивлението на земята
NEC кодът изисква минимална дължина на заземяващия електрод от 2,5 метра за контакт със земята. Но има някои фактори, които влияят на съпротивлението на земята на защитната система:
- Дължина/дълбочина на заземяващия електрод. Удвояването на дължината намалява повърхностното съпротивление с до 40%.
- Диаметър на заземителния електрод. Удвояването на диаметъра на заземяващия електрод намалява съпротивлението на земята само с 10%.
- Брой заземяващи електроди. За да се подобри ефективността, допълнителни електроди се монтират в дълбочината на основните заземяващи електроди.
Изграждане на защитни електрически системи на жилищна сграда
Земните конструкции в момента са предпочитаният метод за заземяване, особено за електрически мрежи. Електричеството винаги следва пътя на най-малкото съпротивление и отклонява максималния ток от веригата към земните ями, предназначени да намалят съпротивлението, в идеалния случай до 1 ома.
За да постигнете тази цел:
- 1,5 м х 1,5 м е изкопана на дълбочина 3 м. Дупката е наполовина пълна със смес от въглен на прах, пясък и сол.
- GI плоча 500mm x 500mm x 10mm е поставена в средата.
- Установете връзки между заземяващата плоча за заземителна система на частна къща.
- Другичаст от ямата се пълни със смес от въглища, пясък, сол.
- Две 30mm x 10mm GI ленти могат да се използват за свързване на заземяващата плоча към повърхността, но се предпочита 2,5" GI тръба с фланец в горната част.
- В допълнение, горната част на тръбата може да бъде покрита със специално устройство, за да се предотврати навлизането на мръсотия и прах и запушването на заземяващата тръба.
Инсталиране на системата за заземяване и предимства:
- Въглен на прах е отличен проводник и предотвратява корозия на метални части.
- Солта се разтваря във вода, увеличавайки значително проводимостта.
- Пясъкът позволява на водата да преминава през дупката.
За да проверите ефективността на ямата, уверете се, че разликата в напрежението между ямата и неутралата на мрежата е по-малка от 2 волта.
Съпротивлението трябва да се поддържа на по-малко от 1 ома, разстояние до 15 m от защитния проводник.
Електрошок
Електрически удар (електрошок) възниква, когато две части от тялото на човек влязат в контакт с електрически проводници във верига, която има различни потенциали и създава потенциална разлика в цялото тяло. Човешкото тяло има съпротивление и когато е свързано между два проводника с различни потенциали, през тялото се образува верига и ток ще тече. Когато човек контактува само с един проводник, не се образува верига и нищо не се случва. Когато човек влезе в контакт с проводниците на веригата, без значение какво напрежение е в нея, винагиима вероятност от нараняване от токов удар.
Оценка на риска от мълнии за жилищни сгради
Някои домове е по-вероятно да привличат светкавици от други. Те се увеличават в зависимост от височината на сградата и близостта до други къщи. Близостта се определя като три пъти разстоянието от височината на къщата.
За да определите доколко една жилищна сграда е уязвима за удари от мълния, можете да използвате следните данни:
- Нисък риск. Частни жилища на едно ниво в непосредствена близост до други къщи със същата височина.
- Среден риск. Частна къща на две нива, заобиколена от къщи с подобни височини или заобиколена от къщи с по-ниска височина.
- Висок риск. Изолирани къщи, които не са заобиколени от други структури, двуетажни къщи или къщи с по-ниска височина.
Независимо от вероятността от удар от мълния, правилното използване на важни компоненти за мълниезащита ще ви помогне да защитите всеки дом от такива щети. В жилищна сграда са необходими мълниезащитни и заземителни системи, така че ударът на мълнията да се отклони към земята. Системата обикновено включва заземяващ прът с медна връзка, който е инсталиран в земята.
Когато инсталирате схема за мълниезащита в къща, моля, спазвайте следните изисквания:
- Електродите за заземяване трябва да са най-малко наполовина дълги 12 мм и 2,5 м дълги.
- Препоръчани са медни връзки.
- Ако сайтът на системата има камениста почва или инженерни подземни линии, използването му е забраненовертикален електрод, необходим е само хоризонтален проводник.
- Трябва да е вдлъбнат на поне 50 см от земята и да се простира на поне 2,5 м от къщата.
- Заземителните системи за частни домове трябва да бъдат свързани помежду си с помощта на проводник със същия размер.
- Съединителите за всички подземни метални тръбопроводи, като тръби за вода или газ, трябва да бъдат разположени в рамките на 8 м от дома.
- Ако всички системи вече са били свързани преди инсталирането на мълниезащитата, всичко, което се изисква, е да завържете най-близкия електрод към водопроводната система.
Всички хора, живеещи или работещи в жилищни, обществени сгради са постоянно в близък контакт с електрически системи и оборудване и трябва да бъдат надеждно защитени от опасни явления, които могат да възникнат поради късо съединение или много високо напрежение от разряд на мълния.
За да се постигне тази защита, системите за заземяване на електрическата мрежа трябва да бъдат проектирани и инсталирани в съответствие със стандартните национални изисквания. С развитието на електрическите материали изискванията за надеждност на защитните устройства се увеличават.
