Jedan od najvažnijih razloga za proračun uzemljenja i instalacije je taj što štiti ljude, uređaje u kući od prenapona. Ako iznenada grom udari u kuću ili iz nekog razloga dođe do strujnog udara u mreži, ali je u isto vrijeme električni sistem uzemljen, sav ovaj višak električne energije će otići u zemlju, inače će doći do eksplozije koja može uništiti sve na svom putu.
Oprema za električnu zaštitu
Rast potrošnje električne energije u svim oblastima života, kod kuće i na poslu, zahtijeva jasna sigurnosna pravila za život ljudi. Brojni nacionalni i međunarodni standardi uređuju zahtjeve za izgradnju električnih sistema kako bi se osigurala sigurnost ljudi, kućnih ljubimaca i imovine pri korištenju električnih uređaja.
Oprema za električnu zaštitu instalirana tokom izgradnje stambenih i javnih zgrada mora se redovno provjeravati kako bi se osigurao pouzdan rad dugi niz godina. Kršenje sigurnosnih pravila u električnim sistemima može imati negativne posljedice: opasnost po život ljudi, uništavanje imovine iliuništenje ožičenja.
Sigurnosni propisi postavljaju sljedeće gornje granice za siguran kontakt ljudi sa površinama pod naponom: 36 VAC u suvim zgradama i 12 VAC u vlažnim prostorima.
Sistem uzemljenja
Sistem za uzemljenje je apsolutno neophodna tehnička oprema za svaku zgradu, tako da je to prva komponenta električne instalacije koja se postavlja u novom objektu. Termin uzemljenje se koristi u elektrotehnici za namjerno povezivanje električnih komponenti sa zemljom.
Zaštitno uzemljenje štiti ljude od strujnog udara prilikom dodirivanja električne opreme u slučaju kvara. Jarboli, ograde, komunalije kao što su vodovodne cijevi ili plinovodi moraju biti povezani zaštitnim kablom spajanjem na terminal ili šipku za uzemljenje.
Problemi funkcionalne zaštite
Funkcionalno uzemljenje ne pruža sigurnost kao što ime govori, već stvara neprekidan rad električnih sistema i opreme. Funkcionalno uzemljenje raspršuje struje i izvore buke na adaptere za testiranje uzemljenja, antene i druge uređaje koji primaju radio talase.
Oni određuju zajedničke referentne potencijale između električne opreme i uređaja i na taj način sprječavaju razne kvarove u privatnim kućama, kao što su TV ili treperenje svjetla. Funkcionalno uzemljenje nikada ne može obavljati zaštitne zadatke.
Svi zahtjevi za zaštitu od strujnog udara mogu se naći u nacionalnim standardima. Uspostavljanje zaštitnog uzemljenja je od vitalnog značaja i stoga uvijek ima prednost nad funkcionalnim.
Krajnji otpor zaštitnih uređaja
U sistemu koji je siguran za ljude, zaštitni uređaji moraju raditi čim napon kvara u sistemu dostigne vrijednost koja može biti opasna za njih. Za izračunavanje ovog parametra možete koristiti gornje podatke o ograničenju napona, odabrati prosječnu vrijednost U=25 VAC.
Prekidači diferencijalne struje instalirani u stambenim područjima obično se neće uključiti u zemlju dok struja kratkog spoja ne dostigne 500 mA. Dakle, prema Ohmovom zakonu, sa U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 oma. Stoga, da bi se na adekvatan način zaštitila sigurnost ljudi i imovine, uzemljenje mora imati otpor manji od 50 oma, odnosno R uzemljenje<50.
Faktori pouzdanosti elektrode
Prema državnim standardima, sljedeći elementi se mogu smatrati elektrodama:
- vertikalno umetnute čelične šipove ili cijevi;
- horizontalno položene čelične trake ili žice;
- udubljene metalne ploče;
- metalni prstenovi postavljeni oko temelja ili ugrađeni u temelje.
Vodovod i ostale podzemne čelične inženjerske mreže (ako postoji dogovor sa vlasnicima).
Pouzdano uzemljenje sa otporom manjim od 50 oma zavisi od tri faktora:
- Pogled na zemljište.
- Tip i otpornost na tlo.
- Otpor linije uzemljenja.
Proračun uređaja za uzemljenje mora početi određivanjem otpornosti tla. Zavisi od oblika elektroda. Otpor zemlje r (grčko slovo Rho) izražava se u om metrima. Ovo odgovara teoretskom otporu cilindra za uzemljenje od 1 m2, čiji su poprečni presjek i visina 1 m. postaje sve veći). Primjeri otpornosti tla u Ohm-m:
- močvarno tlo od 1 do 30;
- lesovo tlo od 20 do 100;
- humus od 10 do 150;
- kvarcni pijesak od 200 do 3000;
- meki krečnjak od 1500 do 3000;
- travnato tlo od 100 do 300;
- kamenito zemljište bez vegetacije - 5.
Instalacija uređaja za uzemljenje
Petlja uzemljenja je montirana od konstrukcije koja se sastoji od čeličnih elektroda i spojnih traka. Nakon uranjanja u zemlju, uređaj se žicom ili sličnom metalnom trakom spaja na kućnu električnu ploču. Vlaga tla utiče na nivo postavljanja konstrukcije.
Postoji inverzna veza između dužine armature i nivoa podzemne vode. Maksimalna udaljenost od gradilišta je od 1 m do 10 m. Elektrode za proračun uzemljenja treba da uđu u tlo ispod linije smrzavanja tla. Za vikendice, krug se montira pomoću metalnih proizvoda: cijevi, glatka armatura, čelični ugao, I-greda.
Njihov oblik mora biti prilagođen dubokom ulasku u tlo, površina poprečnog presjeka armature je veća od 1,5 cm2. Armatura se postavlja u nizu ili u obliku različitih oblika, koji direktno zavise od stvarne lokacije lokacije i mogućnosti ugradnje zaštitnog uređaja. Šema oko perimetra objekta se često koristi, međutim, trokutni model uzemljenja je i dalje najčešći.
Uprkos činjenici da se zaštitni sistem može napraviti samostalno koristeći raspoloživi materijal, mnogi proizvođači kuća kupuju tvorničke komplete. Iako nisu jeftini, lako se postavljaju i izdržljivi u upotrebi. Obično se takav komplet sastoji od bakrenih elektroda dužine 1 m, opremljenih navojnim priključkom za montažu.
Izračun ukupnog niza
Ne postoji opće pravilo za izračunavanje tačnog broja rupa i dimenzija uzemljenja, ali pražnjenje struje curenja definitivno zavisi od površine poprečnog presjeka materijala, tako da za bilo koju opremu, veličina trake za uzemljenje izračunava se na osnovu struje koju će ova traka nositi.
Za izračunavanje petlje uzemljenja, prvo se izračunava struja curenja i određuje se veličina trake.
Za većinu električne opreme kao što je transformator,dizel generator, itd., veličina neutralne trake za uzemljenje mora biti takva da može podnijeti neutralnu struju ove opreme.
Na primjer, za transformator od 100kVA, ukupna struja opterećenja je oko 140A.
Povezana traka mora biti u stanju da nosi najmanje 70A (neutralna struja), što znači da je traka od 25x3mm dovoljna da nosi struju.
Manja traka se koristi za uzemljenje kućišta, koje može nositi struju od 35 A, pod uslovom da se za svaki objekat koriste 2 uzemljenja kao rezervna zaštita. Ako jedna traka postane neupotrebljiva zbog korozije, koja narušava integritet kola, struja curenja teče kroz drugi sistem, pružajući zaštitu.
Proračun broja zaštitnih cijevi
Otpor uzemljenja štapa ili cijevi jedne elektrode izračunava se prema:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Gdje:
ρ=Otpor uzemljenja (ommetar), L=dužina elektrode (metar), D=prečnik elektrode (metar).
Izračun tla (primjer):
Izračunajte otpor izolacijske šipke uzemljenja. Ima dužinu od 4 metra i prečnik od 12,2 mm, specifičnu težinu od 500 oma.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Otpor uzemljenja jedne elektrode štapa ili cijevi izračunava se na sljedeći način:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Gdje:
ρ=Otpor uzemljenja (ommetar), L=dužina elektrode (cm), D=prečnik elektrode (cm).
Definicijastruktura uzemljenja
Proračun uzemljenja električne instalacije počinje određivanjem broja cijevi za uzemljenje prečnika 100 mm, dužine 3 metra. Sistem ima struju kvara od 50 KA za 1 sekundu i otpor uzemljenja od 72,44 oma.
Gustoća struje na površini uzemljenja:
Poppy. dozvoljena gustina struje I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Poppy. dozvoljena gustina struje=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Površina jednog prečnika je 100 mm. 3m cijev=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Poppy. struja raspršena jednom uzemljenom cijevi=Gustoća struje x Površina elektrode.
Maks. struja rasipana jednom cijevi za uzemljenje=889,419x 0,942=838A, Potreban broj cijevi za uzemljenje=Struja kvara / Maks.
Potreban broj cijevi za uzemljenje=50000/838=60 komada.
Otpor cijevi za uzemljenje (izolovano) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Otpor cijevi uzemljenja (izolovano) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / Cijev
Ukupni otpor 60 komada zemlje=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Otpor trake na zemljištu
Otpor uzemljenja (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
Primjer proračuna uzemljenja petlje je dat ispod.
Izračunajte traku širine 12 mm, dužine 2200 metara,zakopan u zemlju na dubini od 200 mm, otpornost tla je 72,44 oma.
Otpor uzemljenja (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Od gore navedenog ukupnog otpora 60 komada cijevi za uzemljenje (Rp)=0,133 oma. A to je zbog grube podloge. Ovdje neto otpor uzemljenja=(RpxRe) / (Rp + Re)
Neto otpor=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Impedansa uzemljenja i broj elektroda po grupi (paralelna veza). U slučajevima kada je jedna elektroda nedovoljna da obezbedi potrebnu otpornost uzemljenja, mora se koristiti više od jedne elektrode. Razmak između elektroda treba da bude oko 4 m. Kombinovani otpor paralelnih elektroda je složena funkcija nekoliko faktora kao što su broj i konfiguracija elektrode. Ukupni otpor grupe elektroda u različitim konfiguracijama prema:
Ra=R (1 + λa / n), gdje je a=ρ / 2X3.14xRxS
Gdje: S=Rastojanje između podešivača (metar).
λ=Faktor prikazan u tabeli ispod.
n=Broj elektroda.
ρ=Otpor uzemljenja (Ohmmetar).
R=Otpor jedne šipke u izolaciji (Ω).
| Faktori za paralelne elektrode u liniji | |
| Broj elektroda (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 izračunavanje uzemljenja elektroda ravnomjerno raspoređenih oko šupljeg kvadrata, kao što je perimetar zgrade, koriste se gornje jednadžbe sa vrijednošću λ preuzetom iz sljedeće tabele. Za tri štapa smještene u jednakostraničnom trokutu ili u L-formaciji, vrijednost λ=1, 66
| Faktori za šuplje kvadratne elektrode | |
| Broj elektroda (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 |
Proračun zaštitnog uzemljenja petlje za šuplje kvadrate se vrši prema formuli ukupnog broja elektroda (N)=(4n-1). Opće pravilo je da paralelne šipke treba da budu razmaknute najmanje dvostruko duže kako bi se u potpunosti iskoristile prednosti dodatnih elektroda.
Ako je razdvajanje elektroda mnogo veće od njihove dužine, a samo nekoliko elektroda je paralelno, tada se rezultujući otpor uzemljenja može izračunati korištenjem uobičajene jednadžbe za otpor. U praksi, efektivni otpor uzemljenja će obično biti veći od izračunatog.
Uobičajeno, niz od 4 elektrode može pružiti 2,5-3 puta poboljšanje.
Niz od 8 elektroda obično daje poboljšanje možda 5-6 puta. Otpor originalnog štapa za uzemljenje će biti smanjen za 40% za drugu liniju, 60% za treću liniju, 66% za četvrtu.
Primjer izračunavanja elektrode
Izračunavanje ukupnog otpora štapa za uzemljenje 200 jedinica paralelno, u intervalima od 4m svaka, i ako su spojene u kvadrat. Štap za uzemljenje je 4metara i prečnika 12,2 mm, površinski otpor 500 oma. Prvo se izračunava otpor jednog uzemljenja: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 oma.
Dalje, ukupan otpor štapa za uzemljenje u iznosu od 200 jedinica paralelno: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (paralelna linija)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Ako je šipka za uzemljenje spojena na šupljinu 200=(4N-1), Ra (na praznom kvadratu)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Kalkulator zemlje
Kao što vidite, proračun uzemljenja je veoma složen proces, koristi mnogo faktora i složene empirijske formule koje su dostupne samo obučenim inženjerima sa složenim softverskim sistemima.
Korisnik može samo grubo izračunati koristeći online usluge, na primjer, Allcalc. Za preciznije proračune, još uvijek morate kontaktirati projektantsku organizaciju.
Allcalc online kalkulator će vam pomoći da brzo i precizno izračunate zaštitno uzemljenje u dvoslojnom tlu koje se sastoji od vertikalnog tla.
Proračun sistemskih parametara:
- Gornji sloj zemlje je jako navlaženi pijesak.
- Klimatski koeficijent- 1.
- Donji sloj zemlje je jako navlaženi pijesak.
- Broj vertikalnih uzemljenja - 1.
- Gornja dubina tla H (m) - 1.
- Dužina vertikalnog presjeka, L1 (m) - 5.
- Dubina horizontalnog presjeka h2 (m)- 0.7.
- Dužina priključne trake, L3 (m) - 1.
- Prečnik vertikalnog preseka, D (m) - 0.025.
- Širina horizontalne police, b (m) - 0,04.
- Električna otpornost tla (ohm/m) - 61.755.
- Otpor jednog vertikalnog preseka (Ohm) - 12.589.
- Dužina horizontalnog presjeka (m) - 1.0000.
Horizontalni otpor uzemljenja (Ohm) - 202.07.
Proračun zaštitnog otpora uzemljenja je završen. Ukupni otpor širenju električne struje (Ohm) - 11.850.
Uzemljenje pruža zajedničku referentnu tačku za mnoge izvore napona u električnom sistemu. Jedan od razloga zašto uzemljenje pomaže da se osoba zaštiti je taj što je zemlja najveći provodnik na svijetu, a višak struje uvijek ide putem najmanjeg otpora. Uzemljenjem električnog sistema kod kuće, osoba dozvoljava struji da ode u zemlju, čime spašava svoj život i živote drugih.
Bez pravilno uzemljenog električnog sistema kod kuće, korisnik rizikuje ne samo kućne aparate, već i svoje živote. Zato je u svakoj kući potrebno ne samo napraviti mrežu uzemljenja, već i godišnje pratiti njen rad pomoću posebnih mjernih instrumenata.
