Glavni razlog potrebe za uzemljenjem u električnim mrežama je sigurnost. Kada su svi metalni dijelovi električne opreme uzemljeni, tada se, čak iu slučaju pokvarene izolacije, na njenom kućištu neće stvarati opasni naponi, oni će biti spriječeni pouzdanim sistemima uzemljenja.
Zadaci za sisteme uzemljenja
Glavni zadaci sigurnosnih sistema koji rade na principu uzemljenja:
- Sigurnost za ljudski život, u cilju zaštite od strujnog udara. Pruža alternativni put za struju u nuždi kako bi se izbjeglo ozljeđivanje korisnika.
- Zaštita zgrada, mašina i opreme u uslovima nestanka struje tako da izloženi provodni delovi opreme ne dostignu smrtonosni potencijal.
- Zaštita od prenapona zbog udara groma koji može dovesti do opasnih visokih napona u elektrodistributivnom sistemu ili od nehotičnog ljudskog kontakta sa visokonaponskim vodovima.
- Stabilizacija napona. Postoji mnogo izvora električne energije. Svaki transformator se može smatrati zasebnim izvorom. Moraju imati na raspolaganju zajedničku negativnu tačku resetovanja.energije. Zemlja je jedina takva vodljiva površina za sve izvore energije, pa je usvojena kao univerzalni standard za odvajanje struje i napona. Bez takve zajedničke tačke, bilo bi izuzetno teško osigurati sigurnost u elektroenergetskom sistemu u cjelini.
Zahtjevi za tlo:
- Mora imati alternativni put da teče opasna struja.
- Nema opasnog potencijala na izloženim vodljivim dijelovima opreme.
- Mora biti dovoljno niska impedancija da osigura dovoljno struje kroz osigurač za prekid napajanja (<0, 4 sek).
- Treba imati dobru otpornost na koroziju.
- Mora biti u stanju da rasprši veliku struju kratkog spoja.
Opis sistema uzemljenja
Proces povezivanja metalnih delova električnih aparata i opreme sa uzemljenjem metalnim uređajem koji ima mali otpor naziva se uzemljenje. Prilikom uzemljenja, strujni dijelovi uređaja su direktno povezani sa uzemljenjem. Uzemljenje pruža povratni put za struju curenja i stoga štiti opremu elektroenergetskog sistema od oštećenja.
Kada dođe do kvara na opremi, dolazi do neravnoteže struje u sve tri njene faze. Uzemljenje ispušta struju kvara na masu i stoga vraća radnu ravnotežu sistema. Ovi odbrambeni sistemi imaju nekoliko prednosti, kao što je eliminacijaprenapona kroz njegovo pražnjenje u zemlju. Uzemljenje osigurava sigurnost opreme i poboljšava pouzdanost usluge.
Način nuliranja
Uzemljenje znači povezivanje nosećeg dijela opreme sa zemljom. Kada dođe do kvara u sistemu, stvara se opasan potencijal na vanjskoj površini opreme, a svaka osoba ili životinja koja slučajno dodirne površinu može dobiti strujni udar. Nuliranje ispušta opasne struje do zemlje i stoga neutralizira strujni udar.
Također štiti opremu od udara groma i osigurava put pražnjenja od odvodnika prenapona i drugih uređaja za gašenje. Ovo se postiže povezivanjem delova postrojenja sa zemljom sa uzemljenim provodnikom ili elektrodom u bliskom kontaktu sa zemljom, postavljenom na izvesnoj udaljenosti ispod nivoa zemlje.
Razlika između uzemljenja i uzemljenja
Jedna od glavnih razlika između uzemljenja i uzemljenja je ta što je pri uzemljivanju nosivi provodni dio spojen na uzemljenje, dok je kod uzemljenja površina uređaja povezana sa zemljom. Ostale razlike između njih su objašnjene u nastavku u obliku uporedne tabele.
Uporedni grafikon
| Osnove za poređenje | Uzemljenje | Nuliranje |
| Definicija | Provodljivi dio spojen na masu | Kutište opreme spojeno na uzemljenje |
| Lokacija | Između neutralne opreme i zemlje | Između kućišta opreme i zemlje, koja je postavljena ispod površine zemlje |
| Nulti potencijal | Nema | Da |
| Zaštita | Zaštiti opremu za električnu mrežu | Zaštiti osobu od strujnog udara |
| Put | Označen je povratni put do trenutnog tla | Ispušta električnu energiju u zemlju |
| Vrste | Tri (čvrsti otpor) | Pet (cijev, ploča, uzemljenje elektrode, uzemljenje i uzemljenje) |
| Boja žice | Crna | Zelena |
| Koristite | Za balansiranje opterećenja | Za sprječavanje strujnog udara |
| Primjeri | Neutralni generator i energetski transformator spojeni na uzemljenje | Kućište transformatora, generatora, motora itd. spojeno na masu |
TN zaštitne žice
Ovi tipovi sistema uzemljenja imaju jednu ili više direktno uzemljenih tačaka iz izvora napajanja. Izloženi provodni dijelovi instalacije su povezani na ove tačke pomoću zaštitnih žica.
U svijetupraksa, koristi se dvoslovni kod.
Upotrebljena slova:
- T (francuska riječ Terre znači "zemlja") - direktna veza tačke sa zemljom.
- I - nema tačke spojene na uzemljenje zbog visoke impedance.
- N - direktna veza na neutralni izvor, koji je zauzvrat povezan sa zemljom.
Na osnovu kombinacije ova tri slova, postoje tipovi sistema uzemljenja: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Šta ovo znači?
U TN sistemu uzemljenja, jedna od tačaka izvora (generator ili transformator) je povezana sa zemljom. Ova tačka je obično tačka zvezda u trofaznom sistemu. Šasija povezanog električnog uređaja je povezana sa zemljom preko ove tačke uzemljenja na strani izvora.
Na gornjoj slici: PE - Akronim za Zaštitno uzemljenje je provodnik koji povezuje izložene metalne dijelove potrošačeve električne instalacije sa zemljom. N se naziva neutralnim. Ovo je provodnik koji povezuje zvijezdu u trofaznom sistemu sa zemljom. Po ovim oznakama na dijagramu, odmah je jasno koji sistem uzemljenja pripada TN sistemu.
TN-S neutralna linija
Ovo je sistem koji ima odvojene neutralne i zaštitne provodnike kroz dijagram ožičenja.
Zaštitni provodnik (PE) je metalni omotač kabla koji napaja instalaciju ili jedan vodič.
Svi izloženi provodni dijelovi sa instalacijom povezani su na ovaj zaštitni vodič preko glavnog terminala instalacije.
TN sistem-C-S
Ovo su tipovi sistema uzemljenja u kojima su neutralne i zaštitne funkcije kombinovane u jedan sistemski provodnik.
U TN-CS sistemu neutralnog uzemljenja, poznatom i kao zaštitno višestruko uzemljenje, PEN provodnik se naziva kombinovani neutralni i uzemljeni provodnik.
PEN provodnik elektroenergetskog sistema je uzemljen na nekoliko tačaka, a uzemljiva elektroda se nalazi na ili blizu mesta instalacije potrošača.
Svi izloženi vodljivi dijelovi na jedinici povezani su PEN provodnikom pomoću glavnog terminala za uzemljenje i neutralnog terminala i povezani su jedan s drugim.
TT zaštitni krug
Ovo je sistem zaštitnog uzemljenja sa jednom tačkom izvora napajanja.
Svi izloženi provodljivi dijelovi sa instalacijom koji su spojeni na uzemljenu elektrodu su električni nezavisni od izvora uzemljenja.
Izolacijski sistem IT
Sistem zaštitnog uzemljenja bez direktne veze između dijelova pod naponom i uzemljenja.
Svi izloženi provodni dijelovi sa instalacijom koji su spojeni na uzemljenu elektrodu.
Izvor je ili povezan sa zemljom preko namjerno uvedene sistemske impedancije, ili izolovan od zemlje.
Dizajni zaštitnih sistema
Veza između električnih uređaja i uređaja sa uzemljenom pločom ili elektrodom preko debele žice sa malim otporom kako bi se osiguralosigurnost se zove uzemljenje ili uzemljenje.
Sistem uzemljenja u električnoj mreži radi kao sigurnosna mjera za zaštitu ljudskih života kao i opreme. Glavna svrha je osigurati alternativni put za opasne tokove kako bi se izbjegle nesreće zbog strujnog udara i oštećenja opreme.
Metalni dijelovi opreme su uzemljeni ili spojeni na uzemljenje, i ako iz bilo kojeg razloga izolacija opreme pokvari, visoki naponi koji mogu biti prisutni u vanjskom premazu opreme imat će put pražnjenja do zemlje. Ako oprema nije uzemljena, ovaj opasan napon može se prenijeti na svakoga ko je dotakne, što može dovesti do strujnog udara. Kolo je završeno i osigurač se odmah aktivira ako žica pod naponom dodirne uzemljeno kućište.
Postoji nekoliko načina za izvođenje sistema uzemljenja električnih instalacija, kao što je uzemljenje žice ili trake, ploče ili šipke, uzemljenje uzemljenjem ili putem vodovoda. Najčešći metodi su nuliranje i podešavanje umetanja.
prostor za podlogu
Masa za uzemljenje je napravljena povezivanjem više šipki kroz bakarne žice. Ovo smanjuje ukupni otpor kola. Ovi električni sistemi uzemljenja pomažu u ograničavanju potencijala zemlje. Podloga za uzemljenje se uglavnom koristi na mestu gde se ispituje velika strujašteta.
Prilikom dizajniranja zemljane prostirke uzimaju se u obzir sljedeći zahtjevi:
- U slučaju kvara, napon ne smije biti opasan za osobu kada dodirne provodnu površinu opreme električnog sistema.
- DC struja kratkog spoja koja može teći u prostirku za uzemljenje mora biti prilično velika da bi zaštitni relej radio.
- Otpor tla je nizak tako da struja curenja može teći kroz njega.
- Dizajn prostirke za uzemljenje treba da bude takav da je napon koraka manji od dozvoljene vrednosti, što će zavisiti od otpornosti tla koja je potrebna da se neispravna instalacija izoluje od ljudi i životinja.
Zaštita od prekomjerne struje elektrode
Sa ovim sistemom uzemljenja zgrade, bilo koja žica, šipka, cijev ili snop provodnika se postavlja horizontalno ili vertikalno u zemlju pored zaštitnog objekta. U distributivnim sistemima, elektroda za uzemljenje može se sastojati od šipke dužine oko 1 metar i postavljene okomito u zemlju. Podstanice su napravljene korišćenjem podloge, a ne pojedinačnih šipki.
Zaštitni krug struje cijevi
Ovo je najčešći i najbolji sistem uzemljenja električnih instalacija u poređenju sa drugim sistemima pogodnim za iste uslove zemlje i vlage. U ovoj metodi, pocinčani čelik i perforirana cijev izračunate dužine i prečnika postavljaju se okomito na stalno vlažno tlo, kaoprikazano ispod. Veličina cijevi ovisi o trenutnoj struji i vrsti tla.
Uobičajeno, veličina cijevi za kućni sistem uzemljenja je prečnika 40 mm i dužine 2,5 metara za normalno tlo, ili duže za suho i kamenito tlo. Dubina na kojoj se cijev mora ukopati ovisi o sadržaju vlage u tlu. Tipično, cijev se nalazi na dubini od 3,75 metara. Dno cijevi je okruženo malim komadima koksa ili drvenog uglja na udaljenosti od oko 15 cm.
Alternativni nivoi uglja i soli se koriste za povećanje efektivne površine zemljišta i time smanjenje otpora. Druga cijev prečnika 19 mm i minimalne dužine 1,25 metara je spojena na vrhu GI cijevi kroz reduktor. Ljeti se smanjuje vlažnost tla, što dovodi do povećanja otpora zemlje.
Tako se izvode radovi na cementno-betonskoj podlozi kako bi voda bila dostupna ljeti i kako bi se posjedovalo zemljište sa potrebnim zaštitnim parametrima. Kroz lijevak spojen na cijev promjera 19 mm mogu se dodati 3 ili 4 kante vode. U GI cijev prečnika 12 mm na dubini od oko 60 cm od tla se prenosi ili GI žica za uzemljenje ili traka GI žice dovoljnog poprečnog presjeka za sigurno uklanjanje struje.
Uzemljenje ploče
U ovom uređaju za uzemljenje, ploča za uzemljenje od 60 cm × 60 cm × 3 m bakra i 60 cm × 60 cm × 6 mm pocinkovanog gvožđa je uronjena u zemlju sa vertikalnom površinom na dubini od najmanje 3 m od nivoa zemlje
Zaštitna ploča se ubacuje u pomoćne slojeve drvenog uglja i soli minimalne debljine 15 cm. Žica za uzemljenje (GI ili bakarna žica) je čvrsto pričvršćena za ploču za uzemljenje.
Bakarna ploča i bakarna žica se ne koriste obično u zaštitnim krugovima zbog njihove veće cijene.
Priključak na zemlju putem vodovoda
U ovom tipu, GI ili bakarna žica je povezana na vodovodnu mrežu sa čeličnom spojnom žicom koja je pričvršćena na bakarni vod kao što je prikazano ispod.
Vodovod je napravljen od metala i nalazi se ispod površine zemlje, odnosno direktno povezan sa zemljom. Protok struje kroz GI ili bakarnu žicu je direktno uzemljen kroz vodovod.
Proračun otpora petlje uzemljenja
Otpor jedne trake štapa zakopane u zemlju je:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / Š x t)), gdje je:
ρ - stabilnost tla (Ω ohm), L - dužina trake ili provodnika (cm), w - širina trake ili prečnik provodnika (cm), t - dubina ukopa (cm).
Primjer: Izračunajte otpor uzemljenja. Žica prečnika 36 mm i dužine 262 metra na dubini od 500 mm u zemlji, otpor uzemljenja je 65 oma.
R je otpor uzemljenja u W.
r - Otpor uzemljenja (ommetar)=65 ohma.
Mjerenje l - dužina šipke (cm)=262 m=26200 cm.
d -unutrašnji prečnik štapa (cm)=36mm=3,6 cm.
h - skrivena traka / dubina šipke (cm)=500 mm=50 cm.
Otpor uzemljenja/provodnika (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Otpor uzemljenja/provodnika (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Otpor uzemljenja/provodnika (R) =1.7 Ohm.
Pravilo palca se može koristiti za izračunavanje broja prizemnog štapa.
Približni otpor štapnih/cijevnih elektroda može se izračunati korištenjem otpora elektroda štapa/cijevi:
R=K x ρ / L gdje je:
ρ - otpor uzemljenja u ommetru, L - dužina elektrode u metru, d - prečnik elektrode u meraču, K=0,75 ako 25 <L / d <100.
K=1 ako 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L ako 600 <L / d <300.
Broj elektroda, ako nađete formulu R (d)=(1, 5 / N) x R, gdje je:
R (d) - potreban otpor.
R - otpor jedne elektrode
N - broj elektroda instaliranih paralelno na udaljenosti od 3 do 4 metra.
Primjer: izračunajte otpor cijevi za uzemljenje i broj elektroda da dobijete otpor od 1 oma, otpor tla od ρ=40, dužina=2,5 metara, prečnik cijevi=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 pa K=0,75.
Otpor cijevnih elektroda R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Jedna elektroda - otpor - 12 Ohm.
Da bi se dobio otpor od 1 oma, ukupan broj potrebnih elektroda=(1,5 × 12) / 1=18
Faktori koji utiču na otpor uzemljenja
NEC kod zahtijeva minimalnu dužinu uzemljenja elektrode od 2,5 metara za kontakt sa zemljom. Ali postoje neki faktori koji utiču na otpor tla zaštitnog sistema:
- Dubina/dubina uzemljene elektrode. Udvostručenje dužine smanjuje površinski otpor do 40%.
- Prečnik uzemljene elektrode. Udvostručenje prečnika uzemljene elektrode smanjuje otpor uzemljenja za samo 10%.
- Broj uzemljenih elektroda. Da bi se poboljšala efikasnost, dodatne elektrode se postavljaju na dubinu glavnih uzemljenih elektroda.
Izgradnja zaštitnih električnih sistema stambene zgrade
Zemljane strukture su trenutno poželjna metoda uzemljenja, posebno za električne mreže. Električna energija uvijek prati put najmanjeg otpora i preusmjerava maksimalnu struju iz kola u uzemljene jame dizajnirane da smanje otpor, idealno do 1 oma.
Za postizanje ovog cilja:
- 1.5m x 1.5m površina je iskopana do dubine od 3m. Rupa je do pola ispunjena mješavinom praha drvenog uglja, pijeska i soli.
- GI ploča 500mm x 500mm x 10mm je postavljena u sredini.
- Uspostavite veze između uzemljenja za sistem uzemljenja privatne kuće.
- Ostalodio jame je ispunjen mješavinom uglja, pijeska, soli.
- Dvije 30mm x 10mm GI trake se mogu koristiti za spajanje uzemljenja na površinu, ali je poželjna 2,5" GI cijev sa prirubnicom na vrhu.
- Pored toga, vrh cijevi može biti prekriven posebnim uređajem kako bi se spriječilo ulazak prljavštine i prašine i začepljenje cijevi za uzemljenje.
Instalacija sistema uzemljenja i prednosti:
- Ugljen prah je odličan provodnik i sprečava koroziju metalnih delova.
- Sol se otapa u vodi, značajno povećavajući provodljivost.
- Pjesak dozvoljava vodi da prođe kroz rupu.
Da biste provjerili efikasnost jame, uvjerite se da je razlika napona između jame i neutralne mreže manja od 2 volta.
Otpor jame se mora održavati na manje od 1 oma, udaljenost do 15 m od zaštitnog provodnika.
Strujni udar
Strujni udar (elektrošok) nastaje kada dva dijela tijela osobe dođu u kontakt sa električnim provodnicima u kolu koje ima različite potencijale i stvara razliku potencijala u cijelom tijelu. Ljudsko tijelo ima otpor, a kada je spojeno između dva provodnika na različitim potencijalima, kroz tijelo se formira strujni krug i struja će teći. Kada osoba kontaktira samo jedan provodnik, ne stvara se strujni krug i ništa se ne dešava. Kada osoba dođe u kontakt sa provodnicima kola, bez obzira koji napon je u njemu, uvekpostoji mogućnost ozljede strujnim udarom.
Procjena rizika od groma za stambene zgrade
Neke kuće imaju veću vjerovatnoću da privlače munje od drugih. Povećavaju se u zavisnosti od visine zgrade i blizine drugih kuća. Blizina se definira kao trostruka udaljenost od visine kuće.
Da biste utvrdili koliko je stambena zgrada ranjiva na udare groma, možete koristiti sljedeće podatke:
- Mali rizik. Privatne rezidencije na jednom nivou u neposrednoj blizini drugih kuća iste visine.
- Srednji rizik. Privatna kuća na dva nivoa okružena kućama sličnih visina ili okružena kućama niže visine.
- Visoki rizik. Izolovane kuće koje nisu okružene drugim objektima, dvospratnice ili kuće niže visine.
Bez obzira na vjerovatnoću udara groma, pravilna upotreba važnih komponenti za zaštitu od groma pomoći će u zaštiti svakog doma od takve štete. Gromobranska zaštita i sistemi uzemljenja potrebni su u stambenoj zgradi kako bi se udar groma preusmjerio na tlo. Sistem obično uključuje šipku za uzemljenje sa bakrenom vezom koja je ugrađena u zemlju.
Kada instalirate šemu gromobranske zaštite u kuću, slijedite sljedeće zahtjeve:
- Uzemljene elektrode moraju biti najmanje pola 12mm duge i 2,5m duge.
- Preporučuju se bakrene veze.
- Ako lokacija sistema ima kamenito tlo ili inženjerske podzemne vodove, zabranjeno je koristitivertikalna elektroda, potreban je samo horizontalni provodnik.
- Mora biti uvučen najmanje 50cm od tla i pružati najmanje 2,5m od kuće.
- Privatni kućni sistemi uzemljenja moraju biti međusobno povezani pomoću provodnika iste veličine.
- Konektori za sve podzemne metalne sisteme cjevovoda, kao što su cijevi za vodu ili plin, moraju se nalaziti unutar 8m od kuće.
- Ako su svi sistemi već bili spojeni prije instaliranja gromobranske zaštite, sve što je potrebno je vezati najbližu elektrodu za vodovodni sistem.
Svi ljudi koji žive ili rade u stambenim, javnim zgradama stalno su u bliskom kontaktu sa električnim sistemima i opremom i moraju biti pouzdano zaštićeni od opasnih pojava koje mogu nastati usled kratkog spoja ili veoma visokog napona usled pražnjenja groma.
Da bi se postigla ova zaštita, sistemi uzemljenja električne mreže moraju biti projektovani i instalirani u skladu sa standardnim nacionalnim zahtjevima. Sa razvojem elektromaterijala rastu i zahtjevi za pouzdanošću zaštitnih uređaja.
