Všetko, čo potrebujete vedieť o uzemnení
Uzemnenie. Základy
Uzemnenie — elektrické spojenie predmetu z vodivého materiálu so zemou. Uzemnenie pozostáva z uzemňovacieho vodiča (vodivá časť alebo súbor vzájomne prepojených vodivých častí, ktoré sú v elektrickom kontakte so zemou priamo alebo cez prechodné vodivé médium) a uzemňovací vodič spájajúci uzemnené zariadenie s uzemňovacím vodičom. Uzemňovač môže byť jednoduchá kovová tyč (najčastejšie oceľ, menej často meď) alebo zložitý komplex špeciálne tvarovaných prvkov.
Kvalita uzemnenia je určená hodnotou elektrického odporu uzemňovacieho obvodu, ktorý je možné znížiť zväčšením kontaktnej plochy alebo vodivosti média — použitím mnohých tyčí, zvýšením obsahu soli v zemi atď. Uzemňovacie zariadenie v Rusku sú regulované požiadavky na uzemnenie a jeho usporiadanie Pravidlá pre elektrickú inštaláciu (PUE).
Ochranné uzemňovacie vodiče vo všetkých elektrických inštaláciách, ako aj nulové ochranné vodiče v elektrických inštaláciách s napätím do 1 kV s pevne uzemneným neutrálom vrátane zberníc musia mať písmenové označenie PE a farebné označenie so striedavými pozdĺžnymi alebo priečnymi pruhmi. šírky (pre autobusy od 15 do 100 mm) žltej a zelenej.
Nulové pracovné (neutrálne) vodiče sú označené písmenom N a modrou farbou. Kombinované nulové ochranné a nulové pracovné vodiče musia mať písmenové označenie PEN a farebné označenie: modrá po celej dĺžke a žltozelené pruhy na koncoch.
Poruchy v uzemňovacom zariadení
Nesprávne PE vodiče
Niekedy sa ako uzemňovací vodič používajú vodovodné alebo vykurovacie potrubia, ale nemôžu byť použité ako uzemňovací vodič. Vodné potrubie môže mať nevodivé vložky (napr. plastové rúrky), elektrický kontakt medzi rúrkami sa môže pretrhnúť v dôsledku korózie a nakoniec niektoré z rúrok možno rozobrať na opravu.
Kombinácia pracovného neutrálneho a PE drôtu
Ďalším častým porušením je zjednotenie pracovného neutrálu a PE vodiča za bodom ich oddelenia (ak existuje) na rozvode napájania. Takéto porušenie môže viesť k výskytu pomerne významných prúdov pozdĺž vodiča PE (ktorý by v normálnom stave nemal prenášať prúd), ako aj k falošným pozitívam na zariadení na zvyškový prúd (ak je nainštalované). Nesprávne oddelenie vodiča PEN
Nasledujúci spôsob «vytvorenia» vodiča PE je mimoriadne nebezpečný: priamo v zásuvke je určený pracovný neutrálny vodič a medzi ním a kontaktom PE zásuvky je umiestnená prepojka.Tým sa ukáže, že vodič PE záťaže pripojenej k tomuto výstupu je pripojený k pracovnému neutrálu.
Nebezpečenstvo tohto obvodu spočíva v tom, že fázový potenciál sa objaví na uzemňovacom kontakte zásuvky a teda v prípade pripojeného zariadenia, ak je splnená niektorá z nasledujúcich podmienok:
— Prerušenie (odpojenie, spálenie atď.) nulového vodiča v oblasti medzi výstupom a tienením (a tiež ďalej, k uzemňovaciemu bodu vodiča PEN);
— Prehoďte fázový a nulový vodič (fáza namiesto nuly a naopak) vodiče vedúce k tomuto výstupu.
Funkcia ochranného uzemnenia
Ochranný účinok uzemnenia je založený na dvoch princípoch:
— Zníženie potenciálneho rozdielu medzi uzemneným vodivým predmetom a inými vodivými predmetmi, ktoré majú prirodzenú zem, na bezpečnú hodnotu.
— Tok zvodového prúdu, keď sa uzemnený vodivý predmet dostane do kontaktu s fázovým vodičom. V správne navrhnutom systéme vedie výskyt zvodového prúdu k okamžitej činnosti ochranných zariadení (prúdové chrániče — RCD).
Uzemnenie je teda najúčinnejšie iba v kombinácii s použitím prúdových chráničov. V tomto prípade pri väčšine porušení izolácie potenciál na uzemnených objektoch neprekročí nebezpečné hodnoty. Okrem toho bude chybná časť siete odpojená vo veľmi krátkom čase (desatiny sekundy - čas vypnutia RCD).
Uzemnenie v prípade poruchy elektrického zariadenia Typickým prípadom poruchy elektrického zariadenia je fázové napätie, ktoré zasiahne kovové telo zariadenia v dôsledku poruchy izolácie. V závislosti od bezpečnostných opatrení sú možné nasledujúce možnosti:
— Prípad nie je podložený, neexistuje RCD (najnebezpečnejšia možnosť). Telo zariadenia bude na fázovom potenciáli a to nebude žiadnym spôsobom detekované. Dotyk takéhoto chybného zariadenia môže byť smrteľný.
— Kryt je uzemnený, nie je tam žiadny prúdový chránič. Ak je zvodový prúd v uzemňovacom obvode fázového telesa dostatočne veľký (prekračuje prahovú hodnotu poistky, ktorá tento obvod chráni), poistka vyhorí a vypne obvod. Najvyššie efektívne napätie (k zemi) uzemneného puzdra bude Umax = RGIF, kde RG? zemný odpor IF? prúd, pri ktorom sa vypne poistka, ktorá tento obvod chráni. Táto možnosť nie je dostatočne bezpečná, pretože s vysokým odporom uzemnenia a veľkými menovitými hodnotami poistiek môže potenciál uzemneného vodiča dosiahnuť pomerne významné hodnoty. Napríklad pri zemnom odpore 4 ohmy a poistke 25 A môže potenciál dosiahnuť 100 voltov.
— Kryt nie je uzemnený, nainštalovaný RCD. Telo zariadenia bude na fázovom potenciáli a to sa nezistí, kým nebude existovať cesta pre prechod zvodového prúdu. V najhoršom prípade dôjde k úniku cez telo osoby, ktorá sa dotkne chybného zariadenia aj predmetu, ktorý má prirodzenú zem. RCD vypne chybnú časť siete hneď, ako dôjde k úniku. Osoba dostane iba krátkodobý elektrický šok (0,010,3 sekundy - reakčný čas RCD), ktorý spravidla nespôsobuje poškodenie zdravia.
— Kryt je uzemnený, je nainštalovaný RCD. Toto je najbezpečnejšia možnosť, pretože tieto dve ochranné opatrenia sa navzájom dopĺňajú.Keď fázové napätie zasiahne uzemňovací vodič, prúd tečie z fázového vodiča cez poruchu izolácie v uzemňovacom vodiči a ďalej do zeme. RCD okamžite deteguje tento únik, aj keď je veľmi malý (zvyčajne prah citlivosti RCD je 10 mA alebo 30 mA) a rýchlo (0,010,3 sekundy) odpojí časť siete s poruchou. Taktiež, ak je zvodový prúd dostatočne veľký (prekračuje prah vypínania poistky chrániacej daný obvod), môže dôjsť aj k prepáleniu poistky. Ktoré ochranné zariadenie (RCD alebo poistka) vypne obvod závisí od ich rýchlosti a zvodového prúdu. Je možné spustiť obe zariadenia.
Typy uzemnenia
TN-C
Systém TN-C (fr. Terre-Neutre-Combine) navrhol nemecký koncern AEG (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) v roku 1913. Pracovný neutrál a PE-vodič (ochranná zem) sú v tomto systéme kombinované v r. jeden vodič. Najväčšou nevýhodou bolo vytváranie sieťového napätia (1,732-krát vyššie ako fázové napätie) na krytoch elektrických inštalácií v prípade núdzového prerušenia nuly.
Dnes to však nájdete uzemňovací systém v budovách krajín bývalého ZSSR.
TN-S
Na nahradenie podmienečne nebezpečného systému TN-C v tridsiatych rokoch minulého storočia bol vyvinutý systém TN-S (Terre-Neutre-Separe), v ktorom je pracovný a ochranný neutrál oddelený priamo v rozvodni a uzemňovacia elektróda má pomerne zložitú konštrukciu. z kovových armatúr.
Keď sa teda pracovná nula preruší v strede vedenia, elektrické inštalácie nedostali sieťové napätie.Neskôr takýto uzemňovací systém umožnil vyvinúť diferenciálne automaty a automaty, ktoré boli aktivované únikom prúdu, schopné snímať zanedbateľný prúd. Ich práca je dodnes založená na Kirgoffových zákonoch, podľa ktorých sa prúd pretekajúci fázovým vodičom musí číselne rovnať prúdu pretekajúcemu cez pracovný neutrál.
Môžete tiež pozorovať systém TN-CS, kde oddelenie núl prebieha v strede vedenia, ale v prípade prerušenia nulového vodiča do bodu oddelenia bude puzdro pod sieťovým napätím, ktoré pri dotyku predstavovať hrozbu pre život.