Uziemienie ochronne – projekt, układ i konstrukcja systemu eliminującego zagrożenie porażką

Ziemia ochronna

Organizacja niezawodnego systemu ochronnego bezpieczeństwa elektrycznego jest jednym z głównych warunków, które zapobiegają szkodom dla użytkowników instalacji elektrycznych. Zapewni ochronę nie tylko ludziom, ale także urządzeniom. Właściwie zaprojektowane i zainstalowane uziemienie ochronne zapobiegnie negatywnemu wpływowi szerokiego zakresu nieprzewidzianych prądów krążących, wyeliminuje ich zwarcie na obudowach. W rezultacie wykluczone zostanie prawdopodobieństwo urazów i awarii złożonych urządzeń technicznych.

 

Zadowolony

• Działanie uziemienia ochronnego
• Jak wykonywane są obliczenia?

• Klasyfikacja urządzeń uziemiających
• Metoda obliczania parametrów

Schemat połączeń i instalacja

System uziemienia bez głębokiego uziemienia

System grupowy ze sztucznym uziemieniem

Celem uziemienia ochronnego jest stworzenie połączeń elektrycznych z ziemią nieprzewodzących elementów metalowych, które są zagrożone napięciem. Przyczyną niepożądanego wystąpienia napięcia mogą być wyładowania piorunowe, zwarcie w obudowie, przenoszenie potencjału, indukcja pojawiająca się pod wpływem pobliskich urządzeń przewodzących prąd lub ich części oraz szereg innych sytuacji. Połączenie można wykonać z glebą lub jej odpowiednikiem, takim jak woda morska lub rzeczna, węgiel w kamieniołomie, inne naturalne lub sztucznie utworzone obiekty o podobnych właściwościach.

Działanie uziemienia ochronnego

Działanie uziemienia ochronnego polega na obniżeniu parametrów napięcia krokowego i dotyku, doprowadzając je do bezpiecznych wartości. W wyniku kompetentnego urządzenia systemu uziemiającego:

• potencjał uziemionego sprzętu elektrycznego jest zmniejszony;
• parametry potencjału podstawy, na której stoją użytkownicy, są dostosowane do potencjału uziemionej instalacji technicznej.

Ważny. W przypadku braku uziemienia instalacji elektrycznej dotknięcie jej obudowy jest tak niebezpieczne, jak dotknięcie przewodu fazowego sieci elektrycznej.

Oparta na zmniejszeniu wartości lub na wyrównaniu potencjałów uziemionego sprzętu elektrycznego zasada uziemienia ochronnego pomaga zmniejszyć napięcie obudowy w stosunku do obiektu używanego do uziemienia, który jest często wykorzystywany jako gleba. Z tego powodu prąd przepływający przez ciało użytkownika i napięcie dotykowe (krok) osiągną wartości, które są całkowicie bezpieczne dla ludzi i technologii.

Funkcja uziemienia zostanie w pełni wdrożona, jeśli wskaźniki prądu doziemnego nie wzrosną z powodu spadku rezystancji uziemienia. Ten warunek jest w pełni zgodny z izolowaną siecią neutralną – z generatorem lub urządzeniem transformatorowym niepodłączonym do systemu uziemienia lub podłączonym do niego poprzez wysoką rezystancję różnych urządzeń pomiarowych, sygnalizacyjnych, ochronnych.

Jak wykonywane są obliczenia?

Zasadniczo obliczenie uziemienia ochronnego polega na dokładnym określeniu głównych parametrów. Są one wymagane do stworzenia obwodu, który tworzy najbezpieczniejszy krok i dotyka napięcia pojawiającego się w momencie zamknięcia fazy w obudowie. Na podstawie obliczonych wartości, które mieszczą się w dopuszczalnych granicach, oblicza się liczbę i wymiary przewodów uziemiających, planuje się kolejność rozmieszczenia pojedynczych elementów.

Klasyfikacja urządzeń uziemiających

Ze względu na pochodzenie przewodniki uziemiające są podzielone na dwie kategorie, przy dokonywaniu obliczeń należy wziąć pod uwagę ich specyficzne różnice i cechy:

• Obiekty naturalne reprezentowane przez części przewodzące innych firm, mające bezpośredni kontakt z ziemią. Kategoria naturalnych przewodników uziemiających obejmuje również obiekty, których kontakt elektryczny z ziemią odbywa się za pośrednictwem pośredniego ośrodka przewodzącego.

W naturalnym przewodzie uziemiającym gleba jest instalowana (zatkana, opuszczana do odwiertów) pionowe elementy połączone poziomo

Oprócz gleby i wody kategoria naturalnych przewodów uziemiających obejmuje metalowe rury do wody i inne media ułożone w wykopie. Rurociągi z substancjami palnymi i wybuchowymi, autostrady zbudowane z częściowym wykorzystaniem rur PVC i ich części nie mogą być wykorzystywane jako przewody uziemiające naturalnego pochodzenia. Zaprojektowany, aby zapewnić bezproblemową funkcjonalność sprzętu elektrycznego w warunkach awaryjnych i normalnych, uziemienie robocze i ochronne, eliminujące prawdopodobieństwo uszkodzenia, jest instalowane głównie w ziemi.

• Sztuczne elektrody uziemiające, najczęściej reprezentowane przez elektrody pionowe lub poziome.

Metoda obliczania parametrów

Aby wykonać obliczenia, wymagane są następujące dane:

• cechy charakterystyczne konkretnego sprzętu elektrycznego, takie jak rodzaj instalacji i jej główne urządzenia, napięcia robocze, możliwe metody uziemienia neutralnych urządzeń transformujących i generujących;
• wielkość i konfiguracja elektrod, umożliwiająca uwzględnienie szacunkowej głębokości ich zanurzenia w ziemi;
• informacje o pomiarach rezystywności warstwy gleby na terytorium wyposażonym w system uziemienia, charakterystykę konkretnej strefy klimatycznej (można je uzyskać w lokalnej służbie pogody);

Ochronny obwód uziemiający pokazano w rozdziale

Ważny. Podczas umieszczania ochronnego systemu uziemiającego w dwóch warstwach gleby potrzebne są dane dotyczące rezystywności każdej z nich, potrzebne będą dokładne dane dotyczące mocy górnej warstwy.

• informacje o dostępności odpowiednich naturalnych przewodników uziemiających, na których obiekty mogą być wykorzystywane do uziemienia, będą również wymagać rzeczywistych wskaźników odporności na rozprzestrzenianie się prądu tych obiektów uzyskanych przez pomiar;
• dokładne wskaźniki obliczonego prądu doziemnego obliczonego metodą standardową;
• charakterystyka projektowa dopuszczalnych norm napięcia i zasad EMP, okres ochrony uziemienia, który jest konieczny, jeśli obliczenia zostały wykonane zgodnie z wartościami napięcia dotykowego i wartościami napięcia krokowego.

Głównie uziemienie ochronne i zerowanie instalacji elektrycznych są obliczane dla przypadków instalacji elementów systemu uziemienia w jednorodnej glebie. Jednak metody obliczeniowe zostały opracowane i są stosowane przy rozmieszczeniu przewodów uziemiających w niejednorodnej ziemi.

• Obliczanie przewodów uziemiających zlokalizowanych w jednorodnym środowisku wymaga uwzględnienia wartości rezystancji sezonowo zamrażającej warstwy podczas okresów zamrażania i suszenia ziemi. Aby uzyskać dokładne wartości, zastosowano specjalne współczynniki obliczenia dla systemów uziemiających dowolna złożoność.
• Obliczenie przewodów uziemiających zainstalowanych w dwóch lub więcej warstwach gleby wymaga uwzględnienia wartości rezystancji wszystkich warstw. Obliczenia oparte są na uwzględnieniu wszystkich potencjałów indukowanych na zainstalowanych elektrodach, które są częścią złożonej struktury z grupy uziemników.

Niezależnym od metody obliczeniowej parametrem wspólnym dla wszystkich schematów jest wymagana rezystancja, ustalona zgodnie z przepisami PES.

W przypadku urządzeń elektrycznych o napięciu do 1 kV obliczenie rezystancji elementu uziemiającego zawartego w ochronnym systemie uziemiającym z izolowanym punktem zerowym (typ IT) wykonuje się zgodnie z warunkiem:

W tej nierówności zmienna Rz jest wartością rezystancji urządzenia uziemiającego (wyrażoną w omach), stałą wartością jest Upr.add. – parametr napięcia kontaktowego (50 V), Iz – całkowita wartość zwarcia doziemnego, wyrażona w A.

Zgodnie z wymogami regulacyjnymi wartość Rz waha się od 4 omów do 10 omów (nie ma specjalnych wymagań dla dolnej wartości granicznej, górny jest parametrem maksymalnym dopuszczalnym), pod warunkiem, że moc zasilania sieciowego oraz transformatorów i generatorów połączonych równolegle nie jest wyższa niż 100 kVA.

Aby zorganizować uziemienie ochronne instalacji o wyższym napięciu, w obliczeniach stosuje się inne wartości:

• 0,5 oma w sieciach energetycznych z skutecznie uziemionym punktem zerowym z charakterystycznymi dużymi prądami do ziemi;
• nie więcej niż 10 omów przy napięciu kontaktowym 250 V w systemach z izolowanym punktem zerowym (warunek obowiązuje przy niskich prądach do obiektu uziemiającego w przypadku urządzeń o napięciu większym niż 1000 V).

Uwaga. Preferowane są minimalne wartości rezystancji dla pętli uziemienia. Im niższa jest jego wartość, tym bardziej skuteczny będzie przepływ prądu przez obiekty o najmniejszym oporze.

Opór rozprzestrzeniania się prądu obliczony dla instalacji systemu uziemiającego, obliczony dla przewodu uziemiającego, może wzrosnąć podczas pracy. Jego wartość musi być stale monitorowana..

Schemat połączeń i instalacja

W budynkach mieszkalnych, aby chronić mieszkańców przed uszkodzeniem, instalowane są wyłączniki, które wytwarzają zerowanie (odłączenie zasilania) sieci elektrycznej w przypadku przebicia izolacji lub zwarcia.

W autonomicznych mieszkaniach i domkach letniskowych, z powodu braku technicznej możliwości zainstalowania automatyki odłączającej, wymagane jest ochronne urządzenie uziemiające, które można wykonać, kontaktując się z elektrykami lub wykonując własnymi rękami.

System uziemienia bez głębokiego uziemienia

Elementy obwodu, które nie zawierają elektrody z głębokim uziemieniem, mogą być instalowane w rzędzie lub układane w postaci pewnego rodzaju figury geometrycznej. Kształt konturu zależy od charakterystyki miejsca. Ta metoda ma zastosowanie, gdy długość linii uziemienia wynosi do 3 metrów.

• Pionowe uziemienie wnika. Odległość między uziemnikami zainstalowanymi pionowo w ziemi oblicza się na podstawie długości tych części układu uziemiającego. Jest to konieczne, aby zminimalizować ekranowanie, ponieważ im bliżej znajdują się elementy, tym większy efekt ekranowania.

• Przeprowadzany jest krok po kroku pomiar rzeczywistych wartości rezystancji poszczególnych przewodów uziemiających. Muszą być zainstalowane w ilości zapewniającej powstanie minimalnego oporu..

Uwaga. Często do uziemienia równych obszarów ziemi stosuje się inną liczbę elementów uziemiających, ponieważ na rezystywność gleby wpływa specyficzny opór gleby.

• Trwa podłączanie pojedynczych uziemników. Uziemniki z powłoką odporną na korozję są połączone za pomocą specjalnych złączy. Urządzenia uziemiające wykonane z metali żelaznych są połączone wyłącznie przez spawanie, szwy pokryte są bitumicznym mastyksem.

System grupowy ze sztucznym uziemieniem

Jest to prosty obwód uziemienia ochronnego dostępny do niezależnej realizacji z konturem trójkąta równoramiennego. Ten elektryczny system ochronny znajduje się metr od dolnej granicy podstawy lub ściany.

• Zgodnie z wybraną konfiguracją wykopany jest rów o głębokości 0,8 metra. Długość każdego boku trójkąta wynosi 3 m.
• Na wierzchołkach trójkąta pożądane jest wiercenie studni o głębokości trzech metrów. Gdyby zdecydowano się wbić pionowe przewody uziemiające młotem, wystarczyłyby 1,5 m odwierty.

Uwaga. Znacznie łatwiej jest wbijać przedmioty o spiczastych końcach. Naostrz materiał, który zamierzasz młotkować.

Jako materiał do uziemienia pionowego odpowiednia jest metalowa rura o średnicy 50 mm, pręt stalowy 10 mm, narożnik o boku 50 mm. Zajmie trzy segmenty o długości trzech metrów. Poziomy element uziemiający może być wykonany z dziewięciu metrów taśmy stalowej o grubości 4 mm i szerokości 40 mm.

• Następnie zamontowana pętla uziemienia jest łączona poprzez spawanie z przewodnikiem. Wykonany jest z okrągłego pręta lub taśmy stalowej. Łączy się z naturalnym przewodnikiem uziemiającym..

Zainstalowany obwód z powodzeniem wykona przypisanie rezystancji ochronnej, jeśli zostanie podłączony do stalowej rury wodnej ułożonej w ziemi, metalowych rur studni wodnych, innych konstrukcji żelbetowych i metalowych. Po zainstalowaniu uziemienia ochronnego wszystkie rowy i wykopy muszą być wypełnione jednorodną glebą bez włączenia pokruszonego kamienia i resztek budowlanych.

Po zapoznaniu się z tzw. Uziemieniem ochronnym, po zapoznaniu się ze sposobami budowy elektrycznego systemu ochronnego, możesz bezpiecznie przystąpić do samodzielnej instalacji. Nie zapomnij o pomiarze wartości rezystancji po instalacji. Jeśli nie ma odpowiednich urządzeń i umiejętności, należy wezwać elektryków.