Uzemnění jakékoli části instalace se nazývá záměrné připojení k uzemňovacímu zařízení za účelem udržení nízkého potenciálu v instalaci a zajištění normálního provozu systému nebo jeho prvků v režimu zvoleném pro ně.
Existují tři typy uzemnění:
ochranné uzemnění pro bezpečnost lidí,
uzemnění systému ochrany před bleskem instalace.
Pracovní uzemnění zahrnuje uzemnění neutrálů výkonových transformátorů a generátorů, pevné nebo přes tlumivku pro potlačení oblouku pro uhašení oblouku zemního spojení, napěťové transformátory, příčné kompenzační tlumivky v dálkových elektrických vedeních a fázové uzemnění při použití země jako pracovní drát.
Ochranné uzemnění se provádí pro zajištění bezpečnosti osob provádějících údržbu elektrické instalace uzemněním kovových částí instalace, které nejsou během provozu pod napětím, ale mohou se pod napětím dostat při vypnutí nebo při porušení izolace.
Uzemnění ochrany před bleskem slouží k odvodu bleskového proudu do země z ochranných svodičů a svodičů přepětí, ale i tyčových nebo kabelových hromosvodů.
Pracovní a ochranné uzemnění musí plnit svůj účel po celý rok, zatímco uzemnění ochrany před bleskem pouze v období bouřek.
Pro realizaci jakéhokoli typu uzemnění je zapotřebí uzemňovací zařízení, které se skládá ze zemnící elektrody umístěné v zemi a zemnícího vodiče spojujícího zařízení se zemnící elektrodou.
Zemnící vodiče se dělí na přirozené a umělé. Za přirozené uzemňovací vodiče se považují konstrukce uložené v zemi, které nejsou určeny pro účely uzemnění, ale používají se jako zemnící vodiče. Mezi přirozené uzemňovací vodiče patří kovová potrubí, plášťové trubky, železobetonové konstrukce budov atd.
Umělé zemnící vodiče se používají pouze k uzemnění. Umělá zemnící elektroda se může skládat z jedné nebo více vertikálních a horizontálních elektrod a je charakterizována hodnotou odporu od povrchu zemnící elektrody k úrovni nulového potenciálu, kterou okolní země poskytuje proudu, který z ní teče. Odpor zemnící elektrody je určen poměrem potenciálu na zemnící elektrodě k proudu, který z ní teče.
2. Pracovní uzemnění.
Neutrály transformátorů třífázových elektrických instalací, k jejichž vinutí jsou připojeny elektrické sítě, mohou být uzemněny přímo, buď prostřednictvím indukčních nebo aktivních odporů, nebo izolovány od země.
Pokud je neutrál vinutí transformátoru připojen k uzemňovacímu zařízení přímo nebo přes nízký odpor, pak se takový neutrál nazývá pevně uzemněnýa sítě k němu připojené jsou sítěmi s pevně uzemněný neutrál. Neutrál, který není připojen k uzemňovacímu zařízení, se nazývá izolovaný neutrální. Sítě, jejichž neutrál je připojen k uzemňovacímu zařízení přes tlumivku (indukční reaktance), která kompenzuje kapacitní proud sítě, se nazývají sítě s rezonančně uzemněné nebo kompenzováno neutrální. Sítě, jejichž neutrál je uzemněn přes odpor (aktivní odpor), se nazývají sítě s odporově uzemněné neutrální. Elektrická síť s napětím vyšším než 1 kV, ve které koeficient zemního spojení nepřesahuje 1,4 (koeficient zemního spojení – poměr rozdílu potenciálů mezi nepoškozenou fází a zemí v místě zemního spojení další nebo dvou dalších fází k potenciálnímu rozdílu mezi fází a zemí v tomto bodě před uzavřením) se nazývá síť s účinně uzemněny neutrální.
Při jednofázovém zemním spojení je narušena symetrie elektrického systému: mění se fázová napětí vůči zemi, objevují se zemní poruchové proudy a v sítích dochází k přepětí. Míra změny symetrie závisí na neutrálním režimu.
Volba neutrálního režimu v elektrických sítích je určena nepřerušeným napájením spotřebitelů, spolehlivostí provozu, bezpečností obsluhujícího personálu a účinností elektrických instalací.
Sítě s pevně uzemněným neutrálem (obr. 3.1). Toto neutrální uzemnění se používá ve čtyřvodičových sítích s napětím do 1000V a také v sítích 220kV a více. Tento neutrální režim zabraňuje překročení jmenovitého napětí sítě nad zemí.
Všechny kryty elektrických zařízení připojené ke čtyřvodičové síti do 1000V, rámy rozvaděčů musí mít kovové připojení k uzemněnému neutrálu instalace. Současně zkrat pouzdra kterékoli fáze povede ke zkratu s dostatečně velkým proudem, pojistka poškozené fáze se spálí a síť bude nadále pracovat v režimu otevřené fáze. Napětí zbývajících dvou fází vůči zemi nepřekročí fázové napětí.
Při zkratech na zem v sítích 220 kV a více vzniká v místě poruchy elektrický oblouk s vysokým proudem, který je uhašen odpojením elektrického vedení a jeho opětovným zapnutím (recloser). V přechodovém režimu a při spínání dochází v síti k vnitřním přepětím, jejichž největší hodnota vzhledem k zemi je charakterizována jejich násobkem jmenovitého fázového napětí:
Rýže. 3.1 Síť s pevně uzemněným neutrálem
Síť s izolovaným neutrálem (obr. 3.2). Tento typ neutrálního uzemnění se v Rusku rozšířil po Velké vlastenecké válce, kdy bylo nutné zajistit bezproblémový provoz spotřebitelů zničených podniků a také s nízkými náklady. Současně se snižují náklady na uzemňovací zařízení, snižuje se množství zařízení (proudové transformátory, ochranná zařízení). Tento typ uzemnění se používá v distribučních sítích 3-35 kV.
V sítích s izolovaným neutrálem, zkrat jedné fáze a tento typ poškození představuje až 80% všech škod, na zemi nenarušuje provoz spotřebitelů. Síť bude nadále fungovat v režimu plné fáze, ale zároveň se napětí dvou nepoškozených fází vůči zemi zvýší na lineární hodnoty. Proto musí být izolace elektrických zařízení navržena na lineární izolační hodnotu.
Proud jednofázového zemního spojení je určen dílčími kapacitami nepoškozených fází sítě vůči zemi a závisí na napětí, provedení a délce sítě. Během jednofázové poruchy se napětí poškozené fáze vynuluje (UA=0) vzhledem k zemi a napětí dalších dvou fází se rovná mezifázovému (UВ=UС= Uф).
Zemní poruchový proud:
Ikz=Uф jω3C. (3.2)
Tento typ uzemnění by měl být použit za předpokladu spolehlivé kontroly izolace sítě.
Když je jedna fáze, například fáze „A“, zkratována k zemi, napětí této fáze vůči zemi bude nulové a napětí ostatních dvou fází se zvýší o faktor a úhel posunu mezi vektory těchto napětí budou 60 ○. Kapacitní proud poškozené fáze bude roven nule a kapacitní proudy každé nepoškozené fáze se budou zvyšovat úměrně ke zvýšení napětí na kondenzátoru a budou tedy stejné INE и IMOP. Celkový proud přes kapacity nepoškozených fází 3IС, rovnající se geometrickému součtu proudů těchto fází, projde bodem, kde je fáze C zkratována k zemi a uzavřou se přes zdroj energie. Přibližně proud při zemním spojení v závislosti na délce vedení l lze odhadnout: pro kabelová vedení:
Ochranné uzemnění je záměrné elektrické spojení se zemí nebo ekvivalentem kovových bezproudových částí, které může být pod napětím v důsledku zkratu na těle a z jiných důvodů (indukční vliv sousedních živých částí, odstranění potenciálu, výboj blesku). , atd.).
Ochranné uzemnění má eliminovat nebezpečí úrazu elektrickým proudem v případě dotyku pouzdra elektroinstalace a jiných kovových částí bez proudu, které jsou pod napětím v důsledku zkratu na pouzdru a z jiných důvodů.
Oblastí použití ochranného uzemnění jsou elektrické instalace s napětím do 1000 V v sítích s izolovaným centrálním vedením a nad 1000 V v sítích s libovolným režimem neutrálu zdroje proudu (jak izolovaný, tak pevně uzemněný).
V souladu s požadavky GOST 12.1.030-81 [1] by mělo být provedeno ochranné uzemnění elektrické instalace:
při jmenovitém napětí 380 V a vyšším AC a 440 V a vyšším DC ve všech případech;
při jmenovitých napětích od 42V do 380V AC a od 110V do 440V DC při práci v nebezpečných podmínkách, zejména nebezpečných a venkovních instalacích.
Poznámka: Charakteristika těchto podmínek je uvedena v povinném dodatku k GOST 12.1.013-78 [2].
Ochranné uzemnění se aplikuje na kovové části elektrických instalací a zařízení, které jsou přístupné lidskému dotyku a nemají jiné druhy ochrany, například skříně elektrických strojů, transformátory, svítidla, rámy rozvaděčů, kovové trubky a pláště elektrických rozvodů, atd.
Princip činnosti ochranného uzemnění v elektrických instalacích s napětím do 1000V:
snížení dotykového napětí na uzemněné skříni, když je na ni zkratováno napájecí napětí.
Toho je dosaženo díky nízkému odporu uzemňovacího zařízení (Ohm). Proud teče cestou nejmenšího odporu, a protože. lidský odpor (kOhm), pak půjde na zemnící elektrodu nebo její ekvivalent.
Schéma ochranného uzemnění je na obr.
a) – třífázová síť; (b) – dvouvodičové AC a (c) – DC sítě.
Poznámka: maximální přípustné hodnoty dotykových napětí a proudů procházejících lidským tělem, s přihlédnutím k době expozice, jsou uvedeny v GOST 12.1.038-82 [3].
Uzemnění se provádí pomocí speciálních zařízení – zemnící vodiče – jedná se o soubor zemnících vodičů – kovových vodičů v kontaktu se zemí a zemnících vodičů spojujících uzemněné části elektroinstalace se zemnicím vodičem.
V závislosti na vzájemné poloze zemnících vodičů a uzemněného zařízení se rozlišují vzdálená a smyčková uzemňovací zařízení. První z nich se vyznačují tím, že zemnící vodiče jsou umístěny mimo místo, na kterém se nachází uzemněné zařízení, nebo jsou soustředěny na některé části tohoto místa (obr. 20.4).
Smyčkové uzemňovací zařízení (obr. 20.5), jehož zemnící elektrody jsou umístěny podél obrysu (obvodu) kolem uzemněného zařízení v krátké vzdálenosti od sebe (několik metrů), poskytuje lepší stupeň ochrany než předchozí
Zemnicí elektrody mohou být jednoduché nebo skupinové, umělé nebo přírodní.
Skupinový uzemňovací systém se skládá ze svislých tyčí a vodorovného pásu, který je spojuje.
Jako přírodní uzemňovací prostředky se používají následující látky:
– vodovodní systém uložený v zemi;
– trubky pažnic (kovové);
– olověné pláště kabelů uložené v zemi;
– jiné kovové konstrukce umístěné v zemi.
Celkový odpor zemnícího zařízení se skládá z odporu přírodních a umělých zemnících elektrod:
kde je požadovaná (přípustná) hodnota odporu uzemňovacího zařízení.
Požadavky na ochranný odpor uzemnění upravuje PUE. V žádném ročním období by tento odpor neměl překročit 4 ohmy
