Co jsou přírodní uzemňovací prostředky?

Uzemnění elektroinstalací je nezbytné pro jejich bezpečný provoz. Pokud zemnící systém chybí nebo je nainstalován nesprávně, pravděpodobnost zranění a selhání elektrického zařízení se dramaticky zvyšuje.

Uzemňovací zařízení

Zemnící systém je kombinací zemnící smyčky a vodičů, které umožňují bezpečně svést proud do země. Existují dva typy zemnících elektrod – přírodní a umělé. Přirozené uzemňovací vodiče jsou kovové konstrukce, jejichž hlavní účel nesouvisí s elektrickou bezpečností. Podle PUE zahrnují přirozené uzemňovací vodiče:

1. Rámy konstrukcí (ze železobetonu nebo čistého kovu), které jsou v kontaktu s půdou.
2. Podzemní vodovodní potrubí. Je zakázáno používat k uzemnění ropovody a plynovody, jakož i jakákoli jiná potrubí určená k přepravě hořlavých látek.
3. Podpěry elektrického vedení.
4. Bezproudové železniční koleje (pouze pokud jsou mezi kolejnicemi svařované spoje).

Umělý zemnící vodič je konstrukce postavená speciálně pro ochranu proti proudu. Jako umělá uzemňovací zařízení používají:

• nenatřené kovové tyče (minimální průměr – 10 milimetrů);
• ocelový roh (tloušťka od 4 milimetrů);
• ocelové plechy (tloušťka – od 4 milimetrů a průřez – přes 48 milimetrů čtverečních).

Pro konstrukci umělých uzemňovacích systémů jsou tyče zakopány nebo zaraženy do půdy. Délka elektrody by neměla být menší než 2,5 metru. Po instalaci vodičů do země jsou svařeny dohromady. Nadzemní část zemní smyčky musí být v určité vzdálenosti od země (nejméně 50 centimetrů).

Poznámka! Podle požadavků elektrotechnického předpisu musí mít obvod alespoň dvě připojení k vodičům.

Podle účelu se zařízení obvykle dělí na dva typy – ochranné a pracovní. Ochranná uzemňovací zařízení zajišťují bezpečnost obyvatel nebo personálu a zabraňují riziku úrazu elektrickým proudem v důsledku náhodného kontaktu s tělesem elektroinstalace.

Ochranné uzemnění je vybaveno pro:

• všechna elektrická zařízení a stroje, které nejsou instalovány na pevně uzemněných podpěrách;
• elektrické skříně, kovové skříně rozvaděčů;
• potrubí s napájecími kabely;
• opletení napájecích kabelů.

Pracovní uzemňovací zařízení se používají v případech, kdy je i přes poškození izolační vrstvy a následné narušení skříně nutný nepřetržitý provoz zařízení. Například nuly transformátorů a elektrických generátorů jsou vybaveny pracovním uzemněním. Za funkční se považuje i uzemnění hromosvodů.

Poznámka! Podle norem PUE se bez problémů provádí uzemnění elektrických sítí s jmenovitým napětím 42 voltů (při střídavém proudu) nebo 110 voltů (při stejnosměrném proudu).

Označení uzemňovací soustavy

Uzemňovací zařízení se liší schématem připojení a počtem vodičů. Existují takové systémy:

V názvu uzemnění první písmeno označuje typ zdroje napájení:

Druhé písmeno informuje o způsobu uzemnění otevřených vodivých prvků elektroinstalace:

• N – přímý kontakt s uzemňovacím bodem napájecího zdroje;
• T – přímé spojení se zemí.

Písmena za pomlčkou informují o způsobu uspořádání ochranného vodiče (PE) a nula:

• C – Úlohy vodiče jsou prováděny jediným vodičem PEN;
• S – funkce vodičů plní několik vodivých zařízení.

TN-C uzemňovací systém

Uzemnění elektroinstalace typu TN-C se používá v třífázových čtyřvodičových a jednofázových dvouvodičových silových sítích. Nejčastěji se takové uzemňovací systémy nacházejí ve starých budovách. Výhodou TN-C je jednoduchost a dostupnost systému. Úroveň zabezpečení systému však ponechává mnoho požadavků. Proto se TN-C v moderních budovách nepoužívá.

Uzemňovací systém TN-CS

Ochranné uzemnění elektroinstalace TN-CS se nejčastěji používá při rekonstrukci starých elektrických sítí s kombinovanými pracovními a ochrannými vodiči na vstupu. Aby bylo možné instalovat systém TN-CS do budovy, musí v ní existovat starší zem – TN-CS. Pokročilý systém se také snadněji instaluje a obsluhuje, ale je spolehlivější.

Zemnící systém TN-S

V TN-S jsou pracovní a nulové vodiče umístěny samostatně. V tomto případě nula (PE) kombinuje všechny proudové prvky elektrické instalace. Aby se zabránilo opětovnému uzemnění, je trafostanice vybavena hlavním uzemněním. Výhodou TN-S je krátká délka vodiče od kabelového vstupu do instalace k zemnícímu systému a také malá pravděpodobnost elektromagnetického rušení.

TT uzemňovací systém

Tento typ uzemnění se vyznačuje tím, že všechny součástky pod proudem mají přímý kontakt se zemí. Současně nejsou uzemňovací vodiče instalace elektricky spojeny s nulovým zemnicím vodičem elektrické rozvodny.

IT uzemňovací systém

Charakteristickým znakem IT uzemnění je izolace neutrálu od země nebo jeho uzemnění prostřednictvím prvků s vysokým odporem. Díky tomuto řešení je možné výrazně snížit vliv svodového proudu na pouzdro. IT se používá v budovách provozovaných za přísných požadavků na elektrickou bezpečnost.

Pravidla uzemnění motoru

Podle zavedených norem podléhají elektromotory povinnému uzemnění. Tento požadavek se nevztahuje na situace, kdy je skříň motoru namontována na kovové základně, která má kontakt se zemí prostřednictvím kovových prvků nebo zemnicího vodiče. Ve všech ostatních situacích je skříň motoru spojena vodičem se zemnicí smyčkou.

Všechna elektrická zařízení musí mít vyhrazené uzemnění. Sériové zapojení motorů s obvodem není povoleno, protože pokud dojde k přerušení některého ze spojení, celý obvod ztratí funkčnost.

Pro správnou instalaci ochranného uzemňovacího vodiče budete potřebovat další zemnící prvek v napájecím kabelu. Jeden konec vodiče je připojen ke svorkovnici elektromotoru a druhý konec k tělu skříně, kde je umístěna řídicí jednotka elektroinstalace.

Poznámka! Před připojením musí být elektrická skříň uzemněna.

V případě průrazu mezi zemnicím vodičem a proudovým vodičem dochází ke zkratu, v jehož důsledku se otevře ochranné nebo spínací zařízení.

Průřez vodiče pro uzemnění musí odpovídat normám uvedeným v PUE (uvedených v tabulce níže).

Uzemnění svařovacích strojů

Kromě těla svářečky je uzemněn jeden z výstupů sekundárního vinutí zařízení (k druhému je připojen držák elektrody). Uzemněná svorka sekundárního vinutí je graficky označena a opatřena pevnou vytaženou západkou (pro spolehlivé spojení se zemnicí elektrodou).

Úroveň přechodového odporu zemní smyčky by neměla překročit 10 ohmů. Pokud je nutné zvýšit elektrickou vodivost obvodu, je kontaktní plocha větší než standardní.

Stejně jako u jiných elektrických instalací není povolena sériová kombinace svařovacích zařízení. Každé zařízení musí mít vyhrazené připojení k uzemňovacímu vedení budovy.

Pravidla výpočtu

Uzemnění elektrických instalací by mělo být provedeno po předběžných výpočtech. Plánování umožňuje nastavit charakteristiky obvodu, včetně jeho typu, geometrického tvaru, plochy, velikosti, počtu elektrod a vzdálenosti mezi nimi. Všechny tyto údaje spolu s indikátorem zemní vodivosti mají přímý vliv na celkový odpor systému.

Zvláštní význam ve výpočtech má měrný odpor půdy. Při výpočtech je také zohledněn sezónní faktor, který je vhodně upraven.

Pravidla pro přenosné instalace

V některých situacích je povoleno odmítnout místní zemnící elektrodu pro elektrická zařízení vybavená autonomními zdroji energie s neutrálem, který nepřichází do kontaktu se zemí. Přenosné uzemnění se obvykle používá k ochraně instalací, které nenapájejí jiná zařízení. V tomto případě musí mít zdroje své vlastní zemnící vodiče a všechny prvky instalace musí být připojeny k tělesu zdroje.

Zemnící práce pro mobilní elektroinstalace se provádějí v souladu s požadavky na napětí nebo odpor. Indikátor odporu by neměl překročit 25 ohmů. Zařízení se samostatnými napájecími zdroji a izolovanými nulovými vodiči jsou vždy monitorována úrovní izolačního odporu. Kromě toho musí být zajištěn nepřetržitý přístup pro kontrolu izolačního výkonu.

Přenosné uzemňovací instalace se montují během přestávek v provozu elektrického zařízení. Instalace ochrany začíná až po výpadku napájení v síti. Uzemnění je instalováno na všech odpojených fázích. Instalace se navíc provádí ze všech stran, odkud je přiváděno napětí.

Instalovat přenosné systémy do elektrických instalací s napětím nad 1000 voltů mohou pouze odborníci s minimálně čtyřčlennou skupinou elektrické bezpečnosti. Pro instalace s napětím nižším než 1000 voltů je vyžadována třetí nebo vyšší skupina elektrické bezpečnosti.

Poznámka! Jako uzemňovací zařízení nelze použít prvky, které nejsou k tomuto účelu určeny. Kroucení také není povoleno.

Uzemnění elektroinstalace v podnicích

Ve výrobě často nastávají situace, kdy je napětí v případě vadného zařízení zaznamenáno nejen mezi otevřenými plochami jednotky a zemí, ale také mezi případy různých zařízení. Napětí je také fixováno mezi skříní zařízení a různými prvky konstrukce, potrubí a dalších kovových částí.

K ochraně zařízení se používají rozsáhlé systémy, které zahrnují a propojují prvky instalací schopných vyrábět proud, ale i kovové prvky technologických zařízení a celé konstrukce jako celku. Úkolem probíhajících aktivit je vyrovnat potenciály všech prvků workshopů. Výsledkem je, že všechny uzemněné stroje v podniku jsou zahrnuty do jediného systému.

Ochrana je volitelná pro zařízení s jmenovitým napětím do 42 V AC a do 100 V DC.

Technologie uzemnění

Při organizaci ochrany se upřednostňují přirozené uzemňovací vodiče. Neměl by se používat hliník (pláště kabelů, holé dráty), protože tento materiál v zemi oxiduje a oxid je vynikajícím izolantem.

Pokud neexistují žádné přirozené uzemňovací prvky, vyrábějí se umělé. Elektrody (tyče, pásy, úhelníky nebo trubky) se instalují svisle do země do hloubky 2,5–3 metrů. Kromě toho by horní konec kolíku měl být 60-70 centimetrů nad úrovní země. Instalované kolíky jsou propojeny ocelovým páskem (tloušťka nejméně 4 milimetry).

Elektroda musí splňovat určité parametry:

• průměr trubky – 30–50 mm a tloušťka stěny – 3,5 mm;
• průměr tyče — 10–123 mm;
• tloušťka rohové oceli – od 4 mm.

Alternativou k vertikálnímu uzemnění je horizontální. Toto řešení však vyžaduje velké zdroje pracovního prostoru. Vodorovné pásy jsou umístěny na okraji v předem vykopaném příkopu (jeho hloubka je od 60 do 70 centimetrů).

Pokud je systém instalován v agresivním prostředí (kyselé nebo alkalické půdy), volí se jako konstrukční materiál měď nebo pozink.

V areálu je elektroinstalace pro uzemnění položena ve formě dálnic. Je umístěn tak, aby byl přístupný pro ovládání, ale zároveň chráněný před mechanickým poškozením. Pokud se v místnosti uvolňují korozivní plyny, vedení je položeno podél stěn pomocí konzol.

Spojení vodičů s pouzdry a pouzdry elektrického zařízení se provádí svařováním nebo šrouby. Všechny kontakty jsou vyčištěny a nalakovány.

Kontrola uzemňovacích zařízení

Pro udržení uzemňovacích zařízení v řádném technickém stavu jsou nutné pravidelné kontroly zařízení. Kontrolní seznam obsahuje následující položky:

1. Vnější kontrola pozemní části zařízení.
2. Testování přítomnosti elektrického obvodu mezi uzemňovacími zařízeními a chráněnými součástmi.
3. Měření odporu smyčky.
4. Sledování pojistek děrovacích transformátorů.
5. Testování spolehlivosti spojení s přirozenými uzemňovacími zařízeními.
6. Měření odporu smyčky ve fázi nula.
7. Měření zemního odporu pro vysílací věže, pokud napětí překročí 1 kW.
8. Otevření půdy na samostatných místech pro vizuální kontrolu prvků systému.

Kontrola přítomnosti elektrického obvodu mezi uzemněním a chráněným elektrickým zařízením se provádí za účelem potvrzení kontinuity a spolehlivosti systému. Přestávky nebo nekvalitní kontakty jsou v něm nepřípustné. V jednoduchých sítích (bez velkých odboček) se odpor přechodových kontaktů měří přímo mezi ochranným a chráněným prvkem systému. U složitých sítí se používá jiná taktika: nejprve se provede měření mezi uzemňovací elektrodou a jednotlivými částmi hlavní a teprve poté mezi sekcemi a uzemněnými prvky.

Pro měření se používá speciální přístroj – ohmmetr (například M-372). Používají se i měřicí můstky (typy přístrojů – UMV, MMB, MBU) nebo měřicí přístroj typu MC-08. Přímá měření odporu zemnící smyčky se provádějí měřiči M-416b ISZ-01, MS-08, M-1103.

Pro ochranu elektrických sítí (do 1 kW) s neutrálním neutrálem před přepětím jsou transformátory vybaveny pojistkami. Spolehlivost pojistek závisí na správné montáži a pravidelném sledování jejich technického stavu. V tomto ohledu se kontroly pojistek provádějí jak při spouštění, tak při opravách zařízení nebo přeskupování těchto zařízení. Také se kontrolují pojistky, pokud existuje předpoklad o jejich možné činnosti.

V případě poruchy sekce a pokud jednofázový poruchový proud 1K splňuje následující podmínku, je síť vypnuta.

Pro stanovení proudu jednofázového obvodu se provádí měření impedance elektrického obvodu jednofázového obvodu k tělu zařízení nebo zemi. Nejjednodušším způsobem měření je měření odporu smyčky s nulovou fází. K tomu použijte voltmetr a ampérmetr.
Všechna zařízení používaná k měření musí mít technický pas. Dokument uvádí schéma uzemnění, výsledky posledních měření a kontrol stavu systému, údaje o akcích provedených během oprav a provedených změnách.

Instalace uzemňovacího zařízení tohoto typu se provádí, pokud parametry uzemňovacího zařízení odpovídají požadavkům na profil. Pokud jsou identifikovány nevyhovující technické charakteristiky zemnící elektrody, je nutné je uvést do standardu. Základem přirozené zemnící elektrody může být kovová konstrukce libovolného vzhledu.

Přírodní uzemňovací prostředek: co lze použít

Normalizace použití zemnících vodičů v elektrických instalacích budov je upravena v následující dokumentaci:

Hlavním požadavkem při použití přirozeného obvodu je jeho odolnost proti protékajícím zkratovým proudům. Možnost případné poruchy zařízení spojených s uzemňovacími elektrodami je vyloučena.

Přirozený systém uzemnění zahrnuje konstrukci konstrukce, která je trvale umístěna v zemi. Jako uzemňovací zařízení tohoto typu se běžně používají následující:

1. Kovová nebo železobetonová konstrukce (výztuž, železobetonové základy objektů v kontaktu se zeminou).
2. Kovové vodovodní potrubí vedené pod zemí.
3. Vrtné trubky typu pažnice.
4. Kovové piloty (pera) vodních konstrukcí.
5. Plášte kovové kompozice různých pancéřových kabelů vedených pod zemí.
6. Železniční tratě neelektrifikovaných komunikací s povinnou přítomností propojek.

Splnění požadavků PUE na poměr vodivosti průřezu je obecně povinným aspektem výběru jakéhokoli zařízení jako uzemňovacího prvku. Přirozená zemnící elektroda je připojena k zemnící síti elektrické instalace na dvou nebo více místech.

Je zakázáno používat jako přirozený obrys:

1. Návrhy kovových trubek obsahujících hořlavé nebo toxické látky a plyny.
2. Potrubí s izolací odolnou proti korozi.
3. Vodiče topných systémů nebo kanalizačních vedení.

Přirozené uzemnění se používá všude – pouze v případě, že je nutné snížit potenciály proudů procházejících jím, které jdou do země, se používají umělá uzemňovací zařízení.

Umělé a přirozené uzemnění: výhody

Umělý obvod je speciálně vyroben pro realizaci uzemnění. Provedou se odpovídající výpočty a určí se, jaký optimální počet tyčí je třeba namontovat, aby se dosáhlo správného odporu. Práce je náročná na práci a vyžaduje nákup určitých materiálů pro vytvoření struktury.

Příklady speciálních uzemňovacích zařízení:

Výhodou elektrického uzemnění pomocí přirozeného uzemňovacího zařízení je jeho nízká cena:

• minimální náklady na materiál;
• instalace zemnící smyčky nevyžaduje značné investice.

Velmi běžnou technologií výroby uzemnění je použití železobetonového základu jako přirozeného uzemňovacího vodiče.

Uzemnění přes železobetonový základ

Výběr takové konstrukce jako uzemňovacího zařízení lze provést pouze tehdy, pokud fyzické základy základu (hydrofilita betonu) odpovídají kvantitativním ukazatelům vlhkosti půdy.

Realizace takového technologického uzemnění je přípustná pouze v případě, že vlhkost půdy, na které je objekt umístěn, je vyšší než 3%. Nižší ukazatel této charakteristiky půdy ovlivní hydrofilitu betonu: vznikne silný elektrický odpor a železobetonová konstrukce ztratí vlastnosti zemní elektrody.

Praktičtější je použít přírodní uzemňovací systém využívající železobetonový základ za následujících podmínek:

• přítomnost neagresivního prostředí (podzemní voda s minimální tvrdostí);
• nedostatek hydroizolace;
• přítomnost dodatečné ochrany základů (bitumenový nátěr).

Regulační standardizace použití tohoto typu zemnícího vodiče poskytuje možnosti, kdy je zakázáno jej používat v uzemňovacím systému zařízení.

Když se nepoužívají železobetonové konstrukce

Prefabrikované betonové základy mají dobré strukturální vlastnosti jak z hlediska strukturální pevnosti, tak i trvanlivosti. K takovému základu není zakázáno připojit zemnící vodič.

Hlavní věc je provést správné spojení konstrukčních prvků. Upevňováním výztuže sousedních bloků k sobě můžete ověřit spolehlivost konstrukce a poté zahájit výrobu uzemňovacího zařízení.

Pokud není možné takové spojení provést, je lepší uchýlit se k použití umělé zemnící elektrody. Je nutné provést spojení tohoto typu konstrukce s ohledem na profilovou standardizaci výroby takové práce.

Princip spojování železobetonových konstrukcí

Spojení mezi částmi se provádí na základě vytvoření elektrického obvodu mezi nimi (prochází kovem). Předem jsou připraveny vestavěné prvky uvnitř železobetonových konstrukcí, přes které je realizováno připojení technologického nebo elektrického zařízení pro následné uzemnění.

Přítomnost šroubů, nýtů, svařování nebo podobných spojení umožní instalaci trvalého elektrického spínacího obvodu. Při absenci takových spojení existuje možnost vytvořit podobná spojení pomocí flexibilních propojek. Tyto prvky jsou přivařeny k částem konstrukce. Standardizace průřezu propojek je 100 mXNUMX. mm a výše.

Závěr

Přirozené uzemnění je realizováno v souladu s regulačními normami, s přihlédnutím k vnějším a vnitřním faktorům vlivu, na základě analýzy konstrukčních vlastností zařízení.

Přirozený zemnící vodič může fungovat jako hlavní uzemňovací zařízení, ale pouze tehdy, když je implementována hlavní funkce uzemnění – zajištění odpovídající úrovně elektrické bezpečnosti.