Виды систем заземления в электроустановках до 1 кв: Упс. Вы не туда попали!

Содержание

Типы систем заземления применяемых в России

Чтобы избежать поражения электрическим током при прикосновении к оголенному проводку или поврежденному электрооборудованию, Международной Электротехнической Компанией (МЭК) была разработана специальная защита, называемая заземлением. Также эта система стандартизирована в ГОСТ РФ и подробное описание имеется в книге ПУЭ (правила устройства электроустановок). Заземление согласно ПУЭ (п. 1.7.6) — это преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством. Также ПУЭ гласит (п.1.7.2), что электроустановки могут иметь различные виды заземления. Разберем какие бывают типы систем заземления, применяемых в России.

TN и ее разновидности

Самый распространенный тип заземляющей системы — это TN, в котором ноль совмещен с землей по всей длине. Этот тип еще называют в снабжении глухозаземленная нейтраль, когда условный ноль N источника соединен с устройством заземления PE. Устройство заземления не сложно, но тем не менее технологично и представляет собой группу штырей, вбитых вертикально в землю на значительную глубину до водоносного слоя, от 2.5 и более метров. Эти штыри соединены полосой или же кабелем в единый контур заземления жилого дома. Рассмотрим, какая существует классификация систем TN на сегодняшний день и в чем различие между всеми разновидностями.

TN-C

В старом жилом фонде используется тип защиты ТN-C, это когда рабочий нулевой проводник N выполняет также роль защитного провода PE. Это самый простой и дешевый вариант заземления электроустановки до 1000 В.

Тип TN-С морально устарел и электрически опасен, так как не имеет отдельного защитного проводника, и в случае обрыва нулевого провода, во время ЧП, весь потенциал окажется на электрооборудовании, подвергая риску поражения током или же возникновению пожара.

TN-S

Поэтому во вновь проектируемых зданиях используют другую подсистему TN-S, в этом устройстве присутствует отдельный провод фаза, ноль (нейтраль) и защитный проводник PE. Проводники N и PE, начиная от подстанции с глухозаземленной нейтралью являются отдельными компонентами системы электроснабжения.

Данный вид является самым надежным из принятых типов заземления электрической сети. К его недостаткам можно отнести дороговизну, так как нуждается в дополнительном проводнике, от подстанции к потребителю.

TN-C-S

Лишенная этих недостатков, относительно простая в реализации система TN-C-S, которая сочетает в себе достоинства описанных ранее систем. Также легко реализуется во время реконструкции старых зданий. Смысл данной схемы в том, что до ГРЩ организуется система TN-C, тут разделяют нейтральный провод PEN на два проводника N и PE, далее идет система TN-S.

Недостаток этой системы такой же, как и TN-C, при обрыве PEN шины система оказывается под полным напряжением. С этим недостатком борются установкой дополнительных устройств, таких как реле напряжения, производящих аварийное отключение потребителя от сети.

TT и IT

Существуют еще два вида снабжения, которые используются в специальных условиях, это тип TT — когда доставка электрической энергии организуется фазными проводами от источника с глухозаземленной нейтралью, а заземление организовывается непосредственно у потребителя. Таким способом осуществляют подключение мобильных домов, временных объектов. Данный тип требует обязательного использования устройств защитного отключения УЗО.

Еще один вариант — система IT, тип снабжения, не использующий глухозаземленную нейтраль. Ноль источника подключается через специальные устройства, имеющие высокое внутреннее сопротивление, а непосредственно у потребителя установлено устройство нуля и защитного заземления (согласно ПУЭ 7, глава 1.7). Данный тип снабжения используется в спец лабораториях, так как помехи, вносимые таким способом, минимальные.

Также рекомендуем просмотреть видео, на котором предоставлено описание каждой разновидности заземляющих систем с расшифровкой аббревиатур:

Какие бывают варианты защиты электроустановок до 1 кВ?

И напоследок хотим обратить внимание — запрещено использовать в качестве защитного заземления трубы отопления, газа, трубы водопровода, элементы металлических ограждений. В этом случае возможно появление на этих элементах полного напряжения 220 вольт, подвергая жизнь окружающих опасности. Берегите себя.

Вот и все, что хотелось рассказать вам об основных типах систем заземления, применяемых в России. Надеемся, теперь вы знаете, какие бывают схемы заземляющих контуров и в чем отличия между существующими вариантами!

Будет интересно прочитать:

виды, защитное заземление, заземляющее устройство

Защитное заземление — это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека, путём преднамеренного соединения с землёй корпуса и нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Системы заземления могут быть естественными и искусственными.

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на человека. Ещё одно назначение защитного заземления — отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления — снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Что такое нейтраль?

Нейтраль — это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования — зануление электроустановок.

Понижающая подстанция, где находится трансформаторная установка, оснащена своим контуром заземления. Этот контур состоит из стальной шины и прутов, закопанных специальным образом в землю. К источникам потребления в электрощиток от подстанции проложен кабель, имеющий 4 жилы. Когда потребителю электроэнергии нужно питание от цепи трехфазного типа, то все 4 жилы должны быть подключены. Когда к жилам подключается разная нагрузка, в системе происходит смещение нейтрали, чтобы предотвратить это смещение, используется нулевой проводник. Он помогает симметрично распределить нагрузку на все фазы.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник — это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

PE-проводник — это защитное заземление, которое мы используем, например,  в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.

Виды систем искусственного заземления

В классификации систем заземления есть естественные и искусственные типы заземления.

Системы заземления искусственного типа:

Виды заземления — расшифровка названия:

  • T — заземление;
  • N — подсоединение проводника к нейтрали;
  • I -изолирование;
  • C — объединение опций функционального и нулевого провода защитного типа;
  • S — раздельное использование проводов.

Многих людей интересует вопрос о том, что называют рабочим заземлением. По-другому его называют функциональным. Ответ на данный вопрос даёт пункт 1.7.30 ПУЭ. Это заземлерие точек токоведущих частей электрической установки. Применяется для обеспечения функционирования электрических приборов или установок, а не в защитных целях.

Также многих волнует вопрос о том, а что такое защитное заземление. Это процесс заземления устройств с целью обеспечения электробезопасности.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

  • заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
  • внешние проводящие части устройства;
  • проводник нейтрального типа;
  • совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название — Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

Недостатки:

  • возрастает вероятность получения удара током;
  • возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
  • высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
  • такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 — это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

Конструкция:

  1. PN — нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
  2. PE — глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

Преимущества:

  • легкость монтажа;
  • низкая стоимость покупки и содержания системы;
  • высокая степень электробезопасности;
  • не требуется создание контура;
  • возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

Достоинства:

  • простое устройство защитного механизма от попадания молний;
  • наличие защиты от короткого замыкания.

Минусы использования:

  • слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
  • возможность появления фазного напряжения;
  • высокая стоимость монтажа и содержания;
  • напряжение не может быть отключено автоматикой;
  • отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

  • 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
  • 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

Преимущества TT:

  • высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
  • защита от КЗ;
  • возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

Недостатки:

  • сложное устройство защиты от молний;
  • невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Системы с изолированной нейтралью

В ходе передачи и распределения электрического тока на потребителей применяется трехфазная система. Это дает возможность обеспечить симметричность и равномерное распределение нагрузки по току.

Такое устройство создает режим, предусматривающий использование трансформаторной будки и генераторов. Их нейтральные точки не оснащены контуром заземления.

Изолированный тип нейтрали применяется в схеме питания при соединении вторичных обмоток трансформаторных установок по схеме треугольника и при отсутствии питания во время аварийный ситуаций. Такая сеть представляет собой замещающую цепь.

Изолированная нейтраль способствует пробиванию изоляционного покрытия при коротком замыкании и возникновению короткого замыкания на других фазах.

Система IT

Система IT с напряжением до 1000 В обеспечивает заземление через высокий уровень сопротивления и оснащена нейтралью источника питания.

Все внешние элементы электроустановки, которые выполнены из материалов, проводящих ток, заземляются. Среди преимуществ можно выделить невысокие показатели утечки тока во время однофазного КЗ электрической сети. Установка с таким механизмом может функционировать долгое время даже при аварийных ситуациях. Между потенциалами отсутствует разность.

Недостаток: защита от тока не срабатывает при замыкании на землю. Во время работы в режиме однофазного КЗ возрастает вероятность поражения током при прикосновении ко второй фазе установки.

Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических сетях

  1. Главная
  2. Электробезопасность
  3. Виды заземления нейтрали

Электрические сети, как известно, делятся в зависимости от класса напряжения – до и выше 1000В. Нейтраль – это общая точка обмоток у трансформаторов и генераторов, соединенных в звезду. Если же схема обмоток треугольник и необходим ноль, то можно вспомнить про схему «скользящий треугольник». Будем рассматривать только сети переменного тока.

Виды заземления нейтрали в сетях до 1кВ

В электрических сетях напряжением до 1000В принято использовать три системы заземления нейтрали – это TN, IT, TT. Каждая из букв несет определенный смысл, разберемся:

  • 1-ая буква описывает способ заземления нейтрали источника питания
    • T (terra) – нейтраль глухозаземленная
    • I (isolate) – нейтраль изолирована (и – изолирована, легко запомнить)
  • 2-ая буква показывает способ заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) с землей
    • N (neutral) – ОПЧ заземлены через глухозаземленную нейтраль источника питания
    • T – ОПЧ заземлены независимо от источника питания

В свою очередь система TN делится на три подсистемы – TN-C, TN-S и TN-C-S. В рамках данной подсистемы третьи буквы (C — combine, S — separe) обозначают совмещение или разделение в одном проводе функций нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводника.

Рассмотрим теперь каждую систему более подробно.

Система заземления TN

В этой системе нейтраль глухозаземлена, а открытые проводящие части заземлены через эту глухозаземленную нейтраль. Глухозаземленная – это значит что нейтраль присоединена непосредственно к заземляющему устройству (болтом, сваркой) или через малое сопротивление (трансформатор тока).

В сетях до 1кВ глузозаземленная нейтраль используется для питания однофазных и трехфазных нагрузок.

Система заземления TT

Система TT предполагает, что нейтраль источника питания глухозаземлена, а ОПЧ оборудования заземлены заземляющим устройством электрически несвязанным с нейтралью источника. То есть защитный PE-проводник создается у самого потребителя, а не идет от источника питания.

Система заземления IT

В системе IT нейтраль генератора или трансформатора изолирована или заземлена через устройства, имеющие высокое сопротивление, а ОПЧ заземлены независимо. Эта система не рекомендуется для жилых зданий, используется там, где при первом замыкании на землю не требуется перерыв питания. Это могут быть электроустановки с повышенными требованиями надежности снабжения электроэнергией.

Виды заземления нейтрали в электросетях выше 1кВ

В сетях напряжением выше 1000В используется изолированная (незаземленная) нейтраль, эффективно заземленная нейтраль и резонансно-заземленная нейтраль. Глухозаземленная нейтраль используется только в сетях до 1кВ.

Сети с незаземленной (изолированной) нейтралью

Исторически первая система заземления. Нейтральная точка источника питания не присоединена к заземляющему устройству. Обмотки соединены в треугольник и выходит, что нулевая точка отсутствует. Применяется на напряжение 3-35кВ.

Сети с эффективно-заземленной нейтралью

Этот вид заземления используется в сетях напряжением выше 110кВ. Достоинство заключается в том, что при однофазных замыканиях на неповрежденных фазах напряжение относительно земли будет равно 0,8 междуфазного в нормальном режиме работы. В этой системе сам контур заземления выполняется с учетом протекания больших токов КЗ, что делает его сложным и дорогим.

Сети с нейтралью, заземленной через резистор или реактор

Применяется в сетях 3-35кВ. Используется для уменьшения величины токов КЗ. Исторически был вторым способом заземления нейтрали. Заземление через резистор используется во всем мире, через реактор – в странах бывшего союза.

Заземление через реактор – при отсутствии замыкания ток через реактор мал. Когда происходит замыкание фазы на землю, то через место повреждения течет емкостной ток КЗ и индуктивный ток реактора. Если их величина равна, то в месте замыкания отсутствует ток (явление резонанса).

Заземление через резистор бывает низкоомным и высокоомным. Разница в величине тока, создаваемым резистором при замыкании на землю. Высокоомное применяется в сетях с малыми емкостными токами, в этом случае замыкание можно не отключать немедленно. Низкоомное заземление наоборот используется при больших емкостных токах.

Выбор виды заземления нейтрали зависит от следующих факторов:

  • величина емкостного тока сети
  • допустимая величина однофазного замыкания
  • возможности отключения однофазного замыкания
  • вида и типа релейных защит
  • безопасности персонала
  • наличия резерва

Система заземления электроустановок напряжением до 1 кВ

 

До 1995 года в России электроустановки с глухозаземленной нейтралью выполнялись по типу TN-C с PEN-проводником. Данная система заземления достаточно проста, экономична, но не обеспечивает должный уровень электробезопасности. С середины 1990 гг. в качестве государственных стандартов были приняты международные стандарты МЭК 364 (ГОСТ Р 50571), требования которых были включены в 6 и 7 главы ПУЭ 7-го издания. Новые требования к выполнению системы заземления привели к существенным изменениям при проектировании электроснабжения жилых, общественных, административных и бытовых зданий. Для перечисленных в п. 7.1.1 ПУЭ электроустановок нормативно было запрещено использовать систему заземления TN-C, вместо нее предлагаются новые системы TM-C-S и TN-S, в которых нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно.

В обозначении системы заземления первая буква I и Т характеризует тип заземления нейтрали трансформатора. Буква I означает, что нейтраль трансформатора изолирована от земли или связана с землей через сопротивление или разрядник. Буква Т означает, что нейтраль трансформатора имеет глухое заземление.

Вторая буква характеризует тип соединения с землей нетоковедущих частей электроустановки доступных прикосновению, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей.

 

Типы систем заземления

ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93) предусматривает следующие типы систем заземления электрических сетей: TN, ТТ, IT.

Система TN. Нейтраль трансформатора соединена с землей в одной или нескольких точках. Все доступные прикосновению открытые проводящие части электроустановки соединяются с заземленной точкой с помощью PEN-проводников, РЕ или N-проводников. PEN-проводник присоединяется к заземленной нейтрали вторичной обмотки трансформатора и выполняет функции нулевого защитного проводника (РЕ-проводника) и нулевого рабочего проводника (N-проводника). PEN-проводник может иметь повторное заземление в других точках сети. Проводимость PEN-проводника, идущего от нейтрали трансформатора, должна быть не менее 50% проводимости вывода фаз. Нулевой рабочий проводник (N-проводник) используется для питания однофазных электроприемников и для подключения к нему нулевых точек трехфазных электроприемников. В качестве N-проводника следует использовать дополнительную жилу кабеля (четвертая жила) или 4-й провод.

Нулевой защитный проводник (PE-проводник) – это проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса) электроприемников с заземленной нейтралью трансформатора. В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников система TN разделяется на три типа: TN-C, TN-C-S, TN-S.

Система TN-C (рис. 7.5) получила очень широкое распространение в промышленных, городских и сельских сетях благодаря наличию двух стандартных напряжений: фазного и линейного. Например, в сетях 380 В электроприемники могут получать питание на напряжениях 380 и 220 В (запись 380/220 В).

Рис. 7.5. Система TN-C:

1 – заземлитель нейтрали; 2 – открытые проводящие части

 

Таблица 7.1

Условные графические обозначения нулевых и защитных проводников

Обозначение Проводник
Нулевой рабочий проводник (N)
Нулевой защитный проводник (РЕ)
Совмещенный нулевой рабочий и нулевой защитный проводник (PEN)

 

Система имеет четырехпроводную распределительную сеть. В такой системе необходимо применять трехполюсный автоматический выключатель.

Система TN-C-S является комбинацией систем TN-C и TN-S, в которой PEN-проводник используется только в сети общего пользования. В какой-то части сети PEN-проводник распределяется на два проводника: PE-проводник и N-проводник (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Система TN-C-S:

1 – заземления источника питания; 2 – открытые проводящие части

 

После точки разделения РЕ- и N проводники объединять запрещается. N-проводник изолируется от корпуса, предусматриваются раздельные зажимы или шины для РЕ-проводника и N-проводник. Разделение PEN-проводника в системе TN-C-S обычно осуществляется на вводе в электроустановку. В точке разделения PEN-проводник заземляется на повторный контур заземления. Требования к PEN-проводнику в системе TN-C-S – сечение медного проводника должно быть не менее 10 мм2, а алюминиевого – не менее 16 мм2.

Система TN-C-S является наиболее перспективной для практического применения, так как позволяет обеспечить более высокий уровень электробезопасности по сравнению с системой TN-C и не требует проводить реконструкцию существующей электрической сети. В той части, где произошло разделение проводника PEN, на защитный РЕ и нулевой N необходимо применять четырехполюсный автоматический выключатель.

Система TN-S имеет N-проводник и РЕ-проводник, которые работают раздельно по всей системе. В системе TN-S устройство защитного отключения (УЗО) может устанавливаться в любой точке сети. В трехфазных сетях для реализации системы TN-S требуется по всей сети от источника питания до электроприемника применять пятипроводные линии. Это делает систему TN-S более дорогой и сложной (рис. 7.7).

 

 

 

 

Рис. 7.7. Система TN-S:

1 – заземление источника питания; 2 – открытые проводящие части

 

В этой системе необходимо применять четырехполюсный автоматический выключатель.

Система IT – это система с изолированной нейтралью, в которой нейтраль трансформатора не имеет непосредственной связи с заземлением или присоединена к нему через большое сопротивление. Открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю электрически независимому от заземления нейтрали трансформатора (рис. 7.8).

 

Рис. 7.8. Система IT:

1 – сопротивление; 2 – заземление источника питания; 3 – открытые проводящие части; 4 – заземление корпуса электрооборудования

 

Для сетей с изолированной нейтралью заземление корпусов электроприемников является обязательным. Кроме того, в таких электроустановках должен предусматриваться непрерывный контроль изоляции сети. Система IT применяется в шахтах и рудниках, на экскаваторах, буровых станках, на открытых горных разработках, приисках.

 

7.2. Контрольные вопросы к главе 7

1. Схема трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ. Условные обозначения.

2. Устройство и назначение пробивного предохранителя. Схема включения, условное обозначение.

3. Схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.

4. Система TN-C. Области применения, оценка.

5. Система TN-C-S. Сравнение с системой TN-C.

6. Система TN-S. Оценка системы.

7. Система IT. Области применения.

 

Глава 8. Заземление

 

8.1. Цель заземления

 

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение корпуса электрооборудования с землей. На рис. 8.1 в качестве примера показано заземление корпуса трансформатора.

 

 

 

Рис. 8.1. Схема заземления корпуса трансформатора:

1 – корпус трансформатора, 2 – болт для присоединения заземляющего

проводника, 3 – заземляющий проводник, 4 – заземлитель, 5 – земля;

6 – токоведущие выводы обмотки 6 кВ; 7 – токоведущие выводы обмотки 380 В;

8 – радиатор для охлаждения масла

 

Заземлитель – металлический проводник, находящийся в электрическом контакте с землейЭто может быть труба, уголок, пруток или любая другая металлическая деталь.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть (корпус) с заземлителем.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Токоведущая часть – часть электроустановки, находящаяся под напряжением в процессе работы (выводы 6 и 7).

Открытая проводящая часть – часть электроустановки, доступная прикосновению проводящая часть, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении изоляции или касании фазы. В нашем примере это бак, радиатор и др.

Прямое прикосновение – электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.

Косвенное прикосновение – электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции или замыкании фазы.

В электрической сети с изолированной нейтралью целью заземления является защитить человека или животного от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу или другой проводящей части, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции, т.е. при косвенном прикосновении.

При наличии заземления напряжение между корпусом и землей будет значительно ниже напряжения сети (называется «напряжение прикосновения»).

Ток через человека

,

где – напряжение прикосновения, В; – сопротивление тела человека как проводника электрического тока, Ом.

В расчетах принимается равным 1000 Ом.

Если корпус не заземлен, напряжение между корпусом и землей составит 220 В и ток через человека будет равен

А (220 mА).

Это опасная величина тока (смертельная 100 mА). Заземление в данной сети называется «защитным» и является основной мерой защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.

Обращаем внимание на то, что при прямом прикосновении к токоведущей части заземление не защищает и ток через человека

,

где – напряжение фазы сети, В.

Современные системы заземления

Заземление является неотъемлемой частью всех энергетических систем. Представляет собой основную меру предотвращения поражения электротоком. Электрическая сеть с использованием защитного заземления обеспечивает безопасность:

  • человека при обслуживании электроустановок;
  • работы электроприборов.

Процесс сооружения контура заземления

Для обеспечения стабильной работы электросетей необходимо знать, какая система заземления должна быть внедрена в каждом конкретном случае.

Системы заземления, виды, особенности и требования к ним описаны в Правилах устройства электроустановок.

По способу действия разделяют на два типа:

  • Естественное. Стационарные металлоконструкции, заглубленные в землю постоянно (железобетонные фундаменты строений и др.). Регулировать величину сопротивления таких ЗУ невозможно, поэтому их применение в качестве единственного заземления электроустановок недопустимо.
  • Искусственное. Намеренное соединение электрооборудования с заземляющим устройством.

Устройство ЗУ


Все ЗУ состоят из: заземлителя (одной металлоконструкции либо сложной системы), контура, заземляющего проводника (ЗП), который соединяет электроустановку с контуром.

Проверка величины сопротивления контура

Заземлителем называется токопроводящая часть – множество соединенных между собой проводников, которые имеют прямой контакт с землей. Выполняется из стали либо из меди.

Нормы для отдельно взятых электроустановок регламентируется действующим ПУЭ. Качество системы заземления определяется величиной сопротивления (чем ниже значение, тем эффективнее система).

Повышают величину сопротивления растеканию тока путем увеличения площади электродов, уменьшением сопротивления грунта (забивание дополнительных электродов, увеличение глубины заложения ЗУ) и др.

Классификация искусственного заземления


  1. ЭУ до 1 кВ:
  • с изолированной нейтралью;
  • с глухозаземленной нейтралью.
  1. ЭУ выше 1 кВ:
  • с глухозаземленной (эффективно заземленной) нейтралью,
  • с изолированной (заземленной) на дугогасящий реактор нейтралью.

Применение каждой системы зависит от особенностей электросети, количества и характера электроустановок и др. Выбор типа сети для электроустановок устанавливает местная энергоснабжающая организация (в техусловиях обязательно указывается тип системы заземления).

Системы заземления в сетях до 1 кВ

  • TN-сеть с глухозаземленной нейтралью – заземляющий контур соединен непосредственно с нулем на ПС. ЭУ соединены с нейтралью на трансформаторе нулем.

TN-система с глухозаземленной нейтралью

Условие работоспособности данного вида заземления – величина тока между токопроводящей частью и фазой при КЗ должна быть больше, чем номинальный ток срабатывания коммутационного аппарата за допустимое время.

Системы TN разработаны для защиты оборудования при случайном прикосновении к поверхности неисправной изоляции.

Преимущества:

  • При повреждении целостности изоляционных покрытий (при возникновении больших токов) срабатывает защита.
  • При повреждении оборудования образуются низкие величины напряжения на токопроводящих частях, что уменьшает вероятность поражения электротоком.

Различают подвиды TN-системы:

  • TN-С. Подвид системы с глухозаземленной нейтралью, в которой защитный и рабочий ноль совмещен в PEN-проводнике по всей длине линии электропередачи (защитное зануление).
  • TN-S. В таком исполнении защитный и рабочий ноль электросети разделен по всей ее длине. Является наиболее безопасной, но и дорогостоящей системой. Редко применяется для электроустановок, удаленных от источника питания сети (в виду большого удорожания строительства).
  • TN-С-S – подвид системы с глухозаземленной нейтралью. Является гибридом TN-С и TN-S систем, т.е. совмещение PE- и N-проводников происходит лишь на части ЛЭП. Обычно совмещение происходит до вводно-учетного устройства электроустановок. Является самым популярным видом, т.к. обеспечивает высокую надежность работы энергосистемы по разумной цене.

Применение УЗО в системе TN-С-S

Разновидность выбирают в зависимости от конкретных условий.

Какую систему выбрать?

В бытовых сетях целесообразно применение системы с глухозаземленной нейтралью (TN).

Применение TN-С-заземления запрещено, поэтому при модернизации старых электропроводок выбирают TN-С-S и TN-S исполнения. Т.к. сооружение TN-S требует значительных капиталовложений, TN-С-S остается самой применяемой из сопоставления цены и качества.

IT-система (изолированная нейтраль). Ноль имеет заземление через приборы с большим сопротивлением. В настоящее время применяется редко.

TT-система (заземленная нейтраль). Является лучшим решением для заземления мобильных электроустановок (бытовки, строительные вагончики и др.). В схеме обязательно наличие УЗО и контура заземления с сопротивлением 4 Ом для сетей 0,4 кВ.

Система ТТ – лучший вариант для заземления мобильных электроустановок

Рабочий ноль в данной системе имеет заземление, а токопроводящие части заземлены независимым контуром заземления (не связанным с нулем).

При модернизации старых систем заземления существует вероятность некоторых трудностей. Потенциал может находиться на поверхности электроприборов при отгорании нулевого проводника и образовавшегося перекоса фаз. При ошибочном подключении фазного провода вместо нулевого, также может находиться потенциал на поверхности приборов.

В частном доме заменить TN-С проводку на TN-С-S не составит труда. Необходимо соорудить эффективный контур заземления и правильно подключить его к проводке (к ШВУ). В многоквартирных домах переделывать схему таким образом запрещено.

Модернизация сети в частном доме

Если в бытовой электросети не предусмотрен контур заземления, то соединение защитного и рабочего нуля запрещено. В схемы для предотвращения  поражения электротоком человека следует включать электроустройства защитного отключения или дифференциальные автоматы.

При модернизации сети следует сооружать TN-С-S-систему, а домашнюю проводку прокладывать медным трехжильным кабелем типа ВВГнг (не распространяющим горение).

Для защиты электросети необходимо применять устройства защитного отключения нескольких уровней: общедомового на 100 или 300 мА для предотвращения пожаров, групповые и отдельные УЗО на 30 мА, и УЗО на 10 мА для защиты от поражения электротоком в детских комнатах и помещениях с повышенной влажностью.

Устройство защитного отключения

Принцип работы системы заземления


Работает за счет:

  • стабилизации напряжения до условно безопасной величины;
  • установки устройства защитного отключения;
  • для электросетей с глухозаземленной нейтралью срабатывание защиты при попадании фазы на заземленный элемент.

Наиболее работоспособным является применение системы заземления в совокупности с устройством защитного отключения. При такой схеме аварийный участок электросети отключается за кратчайшее время. Также в цепи не наблюдается возникновение опасных потенциалов.

Системы заземления при неисправности сети


Наиболее часто встречающаяся неисправность – возникновение фазного напряжения на корпусе электрооборудования из-за нарушения целостности защитных кожухов. При наличии импульсных источников вторичного электропитания при отсутствии защитного заземления на корпусах приборов может находиться напряжение. Защиту от поражения электротоком в таких случаях можно произвести различным присоединением приборов к электропроводке.

Типы присоединения электроприборов к сети:

  • Есть заземление, отсутствует устройство защитного отключения. При протекании больших токов срабатывает расцепитель. Не является мерой, полностью обеспечивающей защиту организма от поражения электрическим током. При больших значениях номинального тока коммутационных аппаратов (25 А, например) на предохранителях при обычном сопротивлении (4 Ом), потенциал может составлять 0,1кВ, что является смертельно опасным.
  • В сети нет заземления, но присутствует УЗО (ДА). При протекании потенциала на поверхности прибора, УЗО сработает лишь в том случае, если в цепи появится ток утечки (прикосновение к неисправному устройству). Пострадавший получает удар током от 10 до 30 мА на время срабатывания УЗО.
  • Есть заземление и устройство защитного отключения. Является наиболее безопасной схемой, т.к. при возникновении потенциала электроток идет по заземляющему проводнику в землю. При этом происходит немедленное срабатывание УЗО (на отходящей линии, группового или на вводе в дом). При этом, если какой-нибудь элемент выйдет из строя, электросеть будет частично исправна.

Наиболее часто встречающиеся ошибки в реализации систем заземления:

  • Использование непредназначенных для заземления PE-проводников. Применение в качестве заземляющего проводника металлических труб недопустимо, т.к. в инженерных системах часто используют вставки из пластиковых трубопроводов. Кроме этого, соединение труб может быть неисправно из-за коррозии или на участке инженерной сети могут проводиться ремонтные работы, что приводит к неэффективности СУП и вероятности поражения электрическим током при прикосновении к токопроводящим поверхностям.
  • Объединение PE- и N-проводников на недопустимых для этого участках (за точкой разделения). Это приводит к беспричинным отключениям УЗО, а также присутствию токов на PE-проводнике.
  • Разделение PEN-проводника в бытовой электросети, т.к. PE-проводник все равно остается связанным с рабочей нулевой жилой – сохраняется фазный потенциал, который также может присутствовать на корпусе проводника. При перестановке местами фазных жил, при разрыве (отгорании) нулевого провода появляется опасность поражения электрическим током при прикосновении к токопроводящим поверхностям электроприборов.
  • Заземление низковольтных (телефонных кабелей, телевизионных и интернет сетей) отдельно от общего. При наличии двух и более заземляющих устройств может возникнуть разность потенциалов из-за разных токов на цепях. Это увеличивает вероятность поражения электротоком и выхода из строя слаботочных сетей. Система уравнивания потенциалов предотвращает подобные аварийные ситуации.

Системы уравнивания потенциалов

При возникновении аварийной ситуации, когда ЗУ находится под напряжением, его сопротивления недостаточно для обеспечения безопасности людей. СУП предназначены для защиты от ударов электротоком, когда он наведен на заземляющее устройство.

Система соединяет воедино все точки электросети, а также доступные для контакта металлоконструкции здания, инженерные коммуникации (трубы водо,- и теплоснабжения и др.), системы молниезащиты.

Организация СУП в TN-C-системе запрещена. В жилищах старого типа для организации СУП применяется соединение электрощитовых с элементами водопровода.

Присоединение с заземлителями выполняют отдельными защитными PE-проводниками. Допускается организация СУП в составе системы внутреннего электроснабжения.

Запрещено использовать шлейфы для соединения PE-проводников СУП. После ГЗШ совместное использование PE,- и N-проводника недопустимо.

Выделяют две системы уравнивания потенциалов: основную и дополнительную.

Главная заземляющая шина (ГЗШ) – элемент заземляющего устройства электроустановки

Состав основной системы уравнивания потенциалов:

  • Главная заземляющая шина. Установка предполагается в вводно-учетных и распределительных щитах. От нее отходят PE-проводники групповых отходящих фидеров и проводники уравнивания потенциалов ко всем металлоконструкциям жилища.
  • Контур заземления. От него проложена стальная полоса заземления к главной заземляющей шине.
  • «Сетка» заземляющих проводников.
  • ЗП. Элемент системы, которым присоединяют отдельные части в единую систему.

Включать в схему PE-проводника автоматы с расцепителями запрещено, т.к. в этом случае нарушается основное требование системы защиты – целостность линии.

Для соединения отдельных элементов СУП используют радиальную схему, т.е. для каждой части здания (ВРУ) должен предусматриваться отдельный проводник.

Дополнительная СУП применяется для обеспечения безопасности во влажных помещениях.

Состав:

  • соединительные элементы;
  • коробка уравнивания потенциалов.

Порядок монтажных работ:

  • согласовать расположение коробки;
  • соединить шинку ВРУ с шинкой КУП, материал проводника – медный;
  • присоединение к системе всех металлических элементов, которые находятся в комнате (труб горячего и холодного водоснабжения, отопления, стоков, ванны), а также бытовых розеток и выключателей;
  • затем происходит соединение защитных проводников с шиной PE КУП;
  • завершающим этапом является проверка целостности проводников и замеры электрического сопротивления.

Соединение труб с СУП можно производить металлическими хомутами.

Видео. Правильное заземление


Существует несколько систем заземления, каждая из которых должна применяться согласно требованиям и возможности реализации. После выбора системы заземления необходимо правильное внедрение ее в сеть потребителя. Только качественно обустроенные электросети гарантируют безопасную их эксплуатацию и стабильную работу электроустановок.

Оцените статью:

Заземление и защитные меры электробезопасности

Куда должен быть присоединен заземляющий проводник, если в PEN-проводнике, соединяющем нейтраль трансформатора или генератора с шиной PEN РУ до I кВ, установлен ТТ? 

Ответ. Должен быть присоединен не к нейтрали трансформатора или генератора непосредственно, а к PEN- проводнику, по возможности сразу на ТТ. В таком случае разделение PEN-проводника на RE- и N- проводники в системе TN-S должно быть выполнено также за ТТ. ТТ следует размещать как можно ближе к выводу нейтрали трансформатора или генератора.

Каким должно быть сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора, или выводы источника однофазного тока? 
Ответ. Должно быть в любое время года не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений PEN- или PE- проводника ВЛ до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух.

Каким должно быть сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора, или вывода источника однофазного тока? 
Ответ. Должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственного при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом×м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01 ρ раз, но не более десятикратного.

В каких точках сети должны быть выполнены повторные заземления PEN- проводника? 
Ответ. Должны быть выполнены на концах ВЛ или ответвлений от них длиной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры при косвенном прикосновении применено автоматическое отключение питания.

Каким должно быть общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN- проводника каждой ВЛ в любое время года? 
Ответ. Должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом×м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

Заземляющие устройства в электроустановках напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью 

Какому условию должно соответствовать сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления ОПЧ (открытая проводящая часть) в системе IT? 
Ответ. Должно соответствовать условию:
R ≤ U пр/I
где R — сопротивление заземляющего устройства, Ом;
пр– напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В; I — полный ток замыкания на землю, А.

Какие требования предъявляются к значениям сопротивления заземляющего устройства? 
Ответ. Как правило, не требуется принимать значение этого сопротивления менее 4 Ом. Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено условие
R ≤ Uпр/I,
а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВА, в том числе суммарная мощность генераторов или трансформаторов, работающих параллельно.

Заземлители 

Что может быть использовано в качестве естественных заземлителей? 

Ответ. Могут быть использованы:

  •  металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
  • металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
  • обсадные трубы буровых скважин;
  • металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
  • рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
  • другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
  • металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

Допускается ли использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления? 
Ответ. Использовать не допускается. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов.

Заземляющие проводники

Какое сечение должен иметь заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель рабочего (функционального) заземления к главной заземляющей шине в электроустановках до 1 кВ?
Ответ. Должен иметь сечение не менее: медный — 10 мм>2, алюминиевый — 16 мм2, стальной — 75 мм?.

Главная заземляющая шина

Что следует использовать в качестве главной заземляющей шины внутри вводного устройства? 

Ответ. Следует использовать шину PE.

Какие требования предъявляются к главной заземляющей шине? 
Ответ. Ее сечение должно быть не менее сечения PE (PEN) — проводника питающей линии. Она должна быть, как правило, медной. Допускается применение ее из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.

Какие требования предъявляются к установке главной заземляющей шины? 
Ответ. В местах, доступных только квалифицированному персоналу, например, щитовых помещениях жилых домов, ее следует устанавливать открыто. В местах, доступных посторонним лицам, например, подъездах и подвалах домов, она должна иметь защитную оболочку — шкаф или ящик с запирающейся на ключ дверцей. На дверце или на стене над шиной должен быть нанесен знак  .

Как должна быть выполнена главная заземляющая жила в случае, если здание имеет несколько обособленных вводов? 
Ответ. Должна быть выполнена для каждого вводного устройства.

 

Защитные проводники (PE-проводники)

Какие проводники могут использоваться в качестве PE-проводников в электроустановках до 1 кВ? 
Ответ. Могут использоваться:
– специально предусмотренные проводники, жилы многожильных кабелей, изолированные или неизолированные провода в общей оболочке с фазными проводами, стационарно проложенные изолированные или неизолированные проводники;
– ОПЧ электроустановок: алюминиевые оболочки кабелей, стальные трубы электропроводов, металлические оболочки и опорные конструкции шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления;
– некоторые сторонние проводящие части: металлические строительные конструкции зданий и сооружений (фермы, колонны и т.п.), арматура железобетонных строительных конструкций зданий при условии выполнения требований, приведенных в ответе на вопрос 300, металлические конструкции производственного назначения (подкрановые рельсы, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамления каналов и т.п.).

Могут ли быть использованы в качестве PE-проводников сторонние проводящие части?
Ответ. Они могут быть использованы, если отвечают требованиям настоящей главы к проводимости и, кроме того, одновременно отвечают следующим требованиям: непрерывность электрической цепи обеспечивается либо их конструкцией, либо соответствующими соединениями, защищенными от механических, химических и других повреждений; их демонтаж невозможен, если не предусмотрены меры по сохранению непрерывности цепи и ее проводимости.

Что не допускается использовать в качестве PE-проводников? 
Ответ. Не допускается использовать: металлические оболочки изоляционных труб и трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке, металлорукава, а также свинцовые оболочки проводов и кабелей; трубопроводы газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей, трубы канализации и центрального отопления; водопроводные трубы при наличии в них изолирующих вставок.

В каких случаях не допускается использовать нулевые защитные проводники в качестве защитных проводников? 
Ответ. Не допускается использовать в качестве защитных проводников нулевые защитные проводники оборудования, питающегося по другим цепям, а также использовать ОПЧ электрооборудования в качестве нулевых защитных проводников для другого электрооборудования, за исключением оболочек и опорных конструкций шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления, обеспечивающих возможность подключения к ним защитных проводников в другом месте.

Какими должны быть наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников?
Ответ. Должны соответствовать данным таблице 1
Таблица 1

Сечение фазных проводников, мм 2 Наименьшее сечение защитных проводников, мм
S≤16 S
16 16
S>35 S/2

Допускается, при необходимости, принимать сечение защитных проводников менее требуемых, если оно рассчитано по формуле (только для времени отключения ≤ 5 с):
S ≥ I √ t/k
где S — площадь поперечного сечения защитного проводника, мм 2;
I — ток КЗ, обеспечивающий время отключения поврежденной цепи защитным аппаратом или за время не более 5 с, А;
t — время срабатывания защитного аппарата, с;
k — коэффициент, значение которого зависит от материала проводника, его изоляции, начальной и конечной температур. Значения k для защитных проводников в различных условиях приведены в табл. 1.7.6-1.7.9 главы 1.7 Правил устройства электроустановок (седьмое издание).

 

 Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники (PEN-проводники) 

В каких цепях могут быть совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) функции нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников? 
Ответ. Могут быть совмещены в многофазных цепях в системе TN для стационарно проложенных кабелей, жилы которых имеют площадь поперечного сечения не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2по алюминию.

В каких цепях не допускается совмещение функций нулевого защитного и нулевого рабочего проводников? 
Ответ. Не допускается в цепях однофазного и постоянного тока. В качестве нулевого защитного проводника в таких цепях должен быть предусмотрен отдельный третий проводник. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии.

Допускается ли использование сторонних проводящих частей в качестве единственного PEN-проводника?
Ответ. Такое использование не допускается. Это требование не исключает использования открытых и сторонних проводящих частей в качестве дополнительного PEN-проводника при присоединении их к системе уравнивания потенциалов.

Когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены, начиная с какой-либо точки электроустановки, допускается ли объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии? 
Ответ. Такое объединение не допускается.

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы управления и выравнивания потенциалов 

Как должны быть выполнены присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к ОПЧ?
Ответ. Должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки.

Как должно быть выполнено присоединение каждой ОПЧ электроустановки к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику? 
Ответ. Должно быть выполнено с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение в защитный проводник ОПЧ не допускается.

Можно ли включать коммутационные аппараты в цепи PE- и PEN- проводников? 
Ответ. Такое включение не допускается за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных розеток.

Какие требования предъявляются к розеткам и вилкам штепсельного соединения, если защитные проводники и/или проводники уравнивания потенциалов могут быть разъединены при помощи того же штепсельного соединения?
Ответ. Они должны иметь специальные защитные контакты для присоединения к ним защитных проводников или проводников уравнивания потенциалов. Переносные электроприемники

Какие меры могут быть применены для защиты при косвенном прикосновении в цепях, питающих переносные электроприемники?
Ответ. В зависимости от категории помещения по уровню опасности поражения людей электрическим током могут быть применены автоматическое отключение питания, защитное электрическое разделение цепей, сверхнизкое напряжение, двойная изоляция.

Какие требования к подключению к нулевому защитному проводнику в системе TN или к заземлению в системе IT металлических корпусов переносных электроприемников при применении автоматического отключение питания? 

Ответ. Для этого должен быть предусмотрен специальный защитный (PE) проводник, расположенный в одной оболочке с фазными проводниками (третья жила кабеля или провода — для электроприемников однофазного и постоянного тока, четвертая или пятая жила — для электроприемников трехфазного тока), присоединяемый к корпусу электроприемника и к защитному контакту вилки штепсельного соединения. Использование для этих целей нулевого рабочего (N) проводника, в том числе расположенного в общей оболочке с фазными проводниками, не допускается.

Как должны быть дополнительно защищены штепсельные розетки с номинальным током не более 20 А наружной установки, а также внутренней установки, но к которым могут быть подключены переносные электроприемники, используемые вне зданий либо в помещениях с повышенной опасностью?
Ответ. Должны быть защищены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. Допускается применение ручного электроинструмента, оборудованного УЗО-вилками.

Передвижные электроустановки 

Что должно быть применено для автоматического отключения питания?
Ответ. Должно быть применено: устройство защиты от сверхтоков в сочетании с УЗО, реагирующим на дифференциальный ток, или устройством непрерывного контроля изоляции, действующим на отключение, или УЗО, реагирующим на потенциал корпуса относительно земли.

приминение в сетях и электроустановках

Нейтралью называют соединение трансформаторных или генераторных обмоток в одной точке, при соединении трехфазной электрической сети переменного тока звездой. Если концы обмоток соединены треугольником, применяют схему «скользящего треугольника».

Через этот проводник протекает ток, в случае аварийной ситуации или при технологическом перекосе фазных значений, важно понимать, какой режим выбран для нейтрали.

Виды нейтралей в сетях

В зависимости от используемых сетей, режим нейтрали разделяют, с учетом использования на следующих магистралях:

  • до 1 кВ;
  • свыше 1 кВ.

Сети напряжением менее 1 000 В по способу выполнения нейтрали в свою очередь подразделяют на системы TN, IT, TT, первые буквы в обозначениях которых говорят о следующем:

  • Т (терра) – глухозаземленной нейтрали;
  • I (изолят) – изолированной нейтрали.

Расшифровка вторых букв свидетельствует о таком значении:

  • N (нейтраль) – заземление ОПЧ выполнено посредством глухозаземленной нейтрали от энергоисточника;
  • Т – независимое заземление.

TN делят еще на три подгруппы с дополнительным обозначением С, S и С-S. В данном случае С и S соответственно указывают на возможность совмещения в одном заземляющем проводнике защитных и рабочих функций (комбинированный и раздельный).

Сети до 1 кВ

Далее представлен краткий обзор систем нейтралей для сетей с напряжением менее 1 кВ.

TN

Выполняют с глухозаземленной нейтралью, с заземлением через нее открытых проводящих частей. Заземляющий проводник непосредственно соединяют с заземлительным контуром электросваркой или болтовым контактом. Возможно подключение через незначительный резистор (токовый трансформатор).

В указанных сетях назначение глухозаземленной нейтрали предполагает питание потребителей с однофазными и трехфазными характеристиками.

ТТ

В данном случае также устраивают глухозаземленную нейтраль, а для заземления открытых проводников подключенной установки используют отдельное устройство, отделенное от нейтрального провода. Т. е. вывод защитного заземления производят не от энергоисточника, а от потребляющего агрегата.

IT

Для системы IT трансформаторные и генераторные нейтральные проводники изолированы и заземлены, с применением устройства с высоким сопротивлением, при независимом заземлении открытой части. Такой способ применяют на электросетях для подключения промышленных комплексов, где перерыв энергоснабжения не допускается.

Сети более 1 кВ

На высоковольтных сетях применяются другие способы подключения нейтрали.

  • сети 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью,
  • сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий ректор,
  • сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через активное сопротивление,
  • сети 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью,
  • сети 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.
Изолированная нейтраль

Система при отсутствии нулевой точки, когда три фазы соединены треугольником. Применяют при величине напряжения в диапазоне от 6 до 35 кВ.

Изолированная нейтраль
Эффективно-заземленная нейтраль
Эффективно-заземленная нейтраль

Используют для сетей, при значении напряжения более 110 кВ. При возникновении однофазного замыкания, на фазах, сохранивших целостность, величина напряжения удерживается на уровне 0,8 по отношению к междуфазному при нормальной работе сети. Требует выполнения сложного и дорогого заземлительного контура, поскольку система рассчитана на большие токи короткого замыкания.

Заземление посредством резистора или реактора
Заземление посредством резистора или реактора

Применяют в сетях от 6 до 35 кВ, чтобы снизить значение тока при КЗ. При использовании реактора, в момент, когда задействован заземлитель, через него протекает КЗ емкостного происхождения и индуктивного (от данного устройства). При равной величине этих токов, происходит резонанс, с нулевой нагрузкой в сети.

При использовании резистора, возможна организация низкоомного и высокоомного заземления, в зависимости от величины тока, инициируемого сопротивлением при пробое на землю. При малых емкостных токах в сети, заземление отличается высокоомными характеристиками, что позволяет задержку отключения подачи энергии.

При большом емкостном токе, предусмотрено использование низкоомного заземления.

Виды нейтралей в электроустановках

Использование нейтрали в электроустановках – способ сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность обслуживающего персонала при авариях. Предусмотрено применение следующих заземлительных систем:

  • изолированной;
  • резонансно-заземленной;
  • глухозаземленной;
  • эффективно-заземленной.

Далее – детальнее о каждом из перечисленных способов.

Изолированный заземлитель

В данном случае нейтраль отсутствует. Проводники соединяют треугольником, при отсутствии нулевого вывода. Если возникают однофазные пробои на землю, изменения энергопотребления рабочими фазами не происходит. Используют для установок с характеристиками напряжения от 6 до 35 кВ.

Резонансно-заземленная система

Нулевой провод подключают посредством трансформаторной или генераторной обмотки, с дугогасящими катушками(катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью. Используемое оборудование снижает ток, предотвращая масштабные повреждения установки.

Глухозаземленная сеть

Наиболее распространенный способ, используемый для установок бытового назначения. Низковольтные контакты трансформаторных обмоток соединяют разомкнутой звездой, при заземлении нулевого провода посредством контура трансформатора или подстанции. При возникновении пробоя, создаваемый потенциал с землей включает защиту, выключающую устройство.

Эффективно-заземленная сеть

Применяют для сетей с напряжением более 110 кВ. Нейтраль выводят на землю через заземлитель одноколонкового типа (ЗОН). Это оборудование снижает значение токов, возникающих при пробое.

Использование нейтрали – один из способов, чтобы сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность персонала. Выбор оптимальной методики зависит от множества факторов и влияет на эффективность данной защиты в конкретной ситуации.

Обзор систем с глухозаземленной звездой и треугольником

Система с глухозаземленной звездой

Система с глухозаземленной нейтралью является наиболее распространенной схемой и одной из самых универсальных. Чаще всего используется конфигурация с глухозаземленной звездой, поскольку она поддерживает однофазные нагрузки с фазой на нейтраль.

Обзор систем с глухим заземлением по схеме «звезда» и «треугольник» (фото предоставлено Mike Holt’s Forum).

Схема системы с глухозаземленной звездой может быть продемонстрирована, если считать, что клемма нейтрали схемы звездообразной системы должна быть заземлена.Это показано на Рис. 1 ниже.

Рисунок 1 — Схема системы с глухозаземленной звездой и соотношение напряжений

Можно отметить несколько моментов, касающихся рисунка 1.

Сначала напряжение системы относительно земли фиксируется напряжением между фазой и нейтралью . Поскольку части энергосистемы, такие как рамы оборудования, заземлены, а остальная часть окружающей среды, по существу, тоже имеет потенциал земли, это имеет большое значение для системы.

Это означает, что уровень изоляции оборудования между фазой и землей должен быть равен только фазному напряжению, которое составляет 57,7% от фазного напряжения . Это также означает, что система менее восприимчива к переходным процессам напряжения между фазой и землей. Во-вторых, система подходит для питания нагрузок между фазой и нейтралью.

Работа однофазной нагрузки, подключенной между одной фазой и нейтралью, будет одинаковой на любой фазе, поскольку значения фазного напряжения равны.

Такая компоновка системы очень распространена как на уровне использования как 480 Y / 277 V и 208 Y / 120 V , так и в большинстве распределительных систем.

Хотя система «звезда» с глухим заземлением на сегодняшний день является наиболее распространенной системой с глухим заземлением, схема «звезда» — не единственная схема, которая может быть сконфигурирована как система с глухим заземлением.


Система с глухим заземлением, треугольник

Система треугольника также может быть заземлена, как показано на Рисунок 2 ниже.По сравнению с жестко заземленной звездой, показанной на Рисунке 1, эта система заземления имеет ряд недостатков. Напряжения между фазой и землей не равны, поэтому система не подходит для однофазных нагрузок. А без правильной идентификации фаз существует риск поражения электрическим током, поскольку один провод, фаза B, заземлен и может быть неправильно идентифицирован.

Эта схема больше не используется в общепринятом смысле , хотя несколько объектов, где она используется, все еще существуют.

Рисунок 2 — Схема системы с заземленным треугольником и соотношение напряжений

Схема схемы треугольником может быть сконфигурирована другим способом, однако, это имеет свои достоинства в качестве системы с глухим заземлением. Такое расположение показано на рис. 3 . Хотя схема, показанная на Рисунке 3, на первый взгляд может показаться неадекватной, можно увидеть, что эта система подходит как для трехфазных, так и для однофазных нагрузок, если кабели однофазной и трехфазной нагрузки являются хранятся отдельно друг от друга.

Обычно используется для небольших служб, которым требуются как , трехфазный, 240 В переменного тока, , так и 1, , однофазный, 20/240 В переменного тока, .

Обратите внимание, что напряжение фазы A относительно земли составляет 173% от напряжений фазы B и C относительно земли. Такое расположение требует, чтобы обмотка BC имела центральный отвод.

Рисунок 3 — Схема системы с центральным ответвлением и заземленным треугольником и соотношение напряжений

Замыкание на землю

Общей характеристикой всех трех систем с глухим заземлением, показанных здесь, и систем с глухим заземлением в целом является короткое замыкание на землю. вызовет протекание большого количества тока короткого замыкания.

Это состояние известно как замыкание на землю и показано на рис. 4 . Как видно из рисунка 4, напряжение на поврежденной фазе понижено, и большой ток течет в поврежденной фазе, поскольку фаза и полное сопротивление короткого замыкания малы.

На напряжение и ток на двух других фазах это не влияет. Тот факт, что система с глухим заземлением будет поддерживать большой ток замыкания на землю, является важной характеристикой этого типа системного заземления и влияет на конструкцию системы.По статистике 90-95% всех коротких замыканий в системе связаны с замыканиями на землю, поэтому это важная тема.

Рисунок 4 — Система с глухим заземлением с замыканием на землю на фазе A

Возникновение замыкания на землю в системе с глухим заземлением требует устранения повреждения как можно быстрее . Это главный недостаток системы с глухим заземлением по сравнению с другими типами системного заземления.

Система с глухим заземлением очень эффективна для снижения вероятности переходных процессов между фазой и землей. .

Однако для этого система должна быть надежно заземлена. Одним из показателей эффективности заземления системы является отношение имеющегося тока замыкания на землю к доступному току трехфазного замыкания. Для систем с эффективным заземлением это соотношение обычно составляет не менее 60%.

Большинство инженерных сетей, обслуживающих коммерческие и промышленные системы, надежно заземлены. Типичная практика энергоснабжения заключается в заземлении нейтрали во многих точках, обычно на каждом линейном полюсе, создавая систему нейтрали с несколькими заземлениями.Поскольку отдельный заземляющий провод не проходит с линией электроснабжения, сопротивление земли ограничивает циркулирующие токи заземления, которые могут быть вызваны этим типом заземления.

Поскольку внутри коммерческого или промышленного объекта используются отдельные заземляющие проводники, многозаземленные нейтрали не являются предпочтительными для энергосистем на этих объектах из-за возможности циркуляции заземляющих токов.

Нейтрали с несколькими заземлениями в юрисдикциях NEC, таких как коммерческие или промышленные объекты, в большинстве случаев фактически запрещены NEC.Вместо этого с одной точкой заземления предпочтительнее для этого типа системы , создавая систему с одноточечным или одноточечным заземлением.

В целом, система с глухим заземлением является наиболее популярной, требуется там, где требуется питание однофазных нагрузок между фазой и нейтралью, и имеет наиболее стабильные характеристики напряжения между фазой и землей.

Однако большие токи замыкания на землю, которые этот тип системы может поддерживать, и оборудование, которое для этого необходимо, являются недостатком и могут препятствовать надежности системы.

Ссылка: Заземление системы — Билл Браун, P.E., Square D Engineering Services

Электроды заземления для домашнего обслуживания — InterNACHI®

Ника Громико, CMI® и Кентона Шепарда

Системы электрического заземления отводят потенциально опасные электрические токи, обеспечивая путь между распределительной коробкой здания и землей. Молния и статическое электричество являются наиболее распространенными источниками опасных или разрушительных зарядов, которые могут рассеиваться через систему заземления.Электроды заземления подключаются к электрической системе здания через проводники заземляющих электродов, также известные как заземляющие провода. В качестве заземляющих электродов может работать ряд различных металлических сплавов, наиболее распространенным из которых и будет уделено основное внимание в данной статье.

Требования к электродам и заземляющим проводам:

  • Алюминий имеет тенденцию к коррозии и не должен использоваться в заземляющих проводах, если они не изолированы. Влага и минеральные соли из кирпичной кладки — частые причины коррозии неизолированного алюминия.Это также более плохой проводник, чем медь. Использование алюминиевых проводов в системах заземления в Канаде запрещено.
  • Поскольку заземляющие электроды не изолированы, их нельзя делать из алюминия.
  • Если присутствует более одного электрода, они должны быть соединены друг с другом перемычкой.

Общие типы заземляющих электродов Заземляющие стержни

Самая распространенная форма заземляющего электрода — это металлический стержень, который вбивается в землю таким образом, что он полностью погружен в воду.InterNACHI рекомендует вставлять стержень вертикально и цельным, но это не всегда возможно на каменистых участках. Если стержень забить в подземные породы, он может поцарапаться и потерять покрытие. Ржавчина может накапливаться на обнаженном железе или стали и ухудшать проводящую способность стержня. К сожалению, эта ржавчина редко будет заметна инспектору.

Электрики, как известно, разрезают стержень, когда им трудно вставить всю его длину под землю.Такая практика нарушает кодекс и может представлять угрозу безопасности. Инспекторам следует обратить внимание на следующие признаки, указывающие на то, что заземляющий стержень был укорочен:

  • Ржавчина в верхней части стержня. Стержни заземления имеют антикоррозийное покрытие, но обычно изготавливаются из стали или железа и подвержены коррозии в любом месте, где стержень порезан.
  • У большинства стержней есть выгравированная этикетка на вершине. Если эта этикетка отсутствует, вероятно, стержень порезан.

Инспекторам следует иметь в виду, что коммунальные предприятия иногда разрешают укорачивать заземляющие стержни.Квалифицированный электрик может проверить, подходит ли укороченный стержень для заземления.

Если возможно, инспекторы должны проверить состояние зажима, который соединяет заземляющий стержень с заземляющим проводом. Хомуты должны быть из бронзы или меди и плотно прилегать. Требования к длине, толщине стержня и защитному покрытию изложены в Международном жилищном кодексе 2006 г. (IRC) следующим образом:

Стержневые и трубчатые электроды длиной не менее 8 футов (2438 мм) должны быть рассмотрены из следующих материалов. в качестве заземляющего электрода:

  1. Электроды трубы или кабелепровода должны быть не меньше товарного размера ¾ (метрическое обозначение 21), а в случае из железа или стали — внешняя поверхность должна быть оцинкована или иметь другое металлическое покрытие для защиты от коррозии.
  2. Электроды из стержней из железа или стали должны иметь диаметр не менее 5/8 дюйма (15,9 мм). Стержни из нержавеющей стали диаметром менее 5/8 дюйма (15,9 мм), стержни из цветных металлов или их эквиваленты должны быть указаны в списке и должны быть не менее 1⁄2 дюйма (12,7 мм) в диаметре.
Примечания
  • Хотя IRC 2006 года не упоминает, можно ли вращать штангу под углом, электрические нормы Калифорнии 1998 года допускают максимальный угол наклона 45 градусов от вертикали.
  • При необходимости электрик может установить два заземляющих стержня.Они должны находиться на расстоянии не менее 6 футов друг от друга.
  • В Канаде заземляющие стержни должны быть 10 футов в длину и требуются два.

Электроды в бетонном корпусе (Ufer Grounds)

Этот метод электрического заземления был изобретен во время Второй мировой войны в Аризоне и обычно называется «Ufer» в честь его создателя, Герберта Г. Уфера. Армия Соединенных Штатов была обеспокоена тем, что молния или статическое электричество могут вызвать случайный взрыв взрывчатых веществ, которые хранились в хранилищах в форме иглу.Климат пустыни ограничивал полезность заземляющих стержней, которые должны были быть вбиты на сотни футов в сухую землю, чтобы быть эффективными. Уфер посоветовал военным подключить провода заземления к стальным арматурным стержням (арматуре) с бетонным покрытием бомбоубежищ, чтобы эффективно рассеивать электричество в земле. Тестирование подтвердило его теорию о том, что относительно высокая проводимость бетона позволит электрическому току рассеиваться на большой площади поверхности земли.Метод Уфера чаще встречается в новом жилом строительстве и требует металлического каркаса. Инспектору может быть сложно обнаружить электрод этого типа. В IRC 2006 г. описываются основания Ufer следующим образом:

Электрод, заключенный в бетон толщиной не менее 2 дюймов (51 мм), расположенный внутри и около дна бетонного фундамента или основания, находящегося в прямом контакте с землей, состоящий из: не менее 20 футов (6096 мм) одного или нескольких оголенных или оцинкованных или трех стальных арматурных стержней или стержней с электропроводящим покрытием не менее 1/2 дюйма (12.77 мм) или состоящий из не менее 20 (6096 мм) футов неизолированного медного проводника сечением не менее 4 AWG, считается заземляющим электродом. Арматурные стержни разрешается соединять вместе с помощью обычных стяжных проволок или других эффективных средств.

Металлические подземные водопроводные трубы

Водопроводная система здания может быть подключена к заземляющему проводу и работать как заземляющий электрод. В течение некоторого времени это был единственный тип обязательного заземляющего электрода, и он, как правило, был предпочтительнее других методов.Однако с 1987 года этот метод стал единственным, который необходимо дополнить электродом другого типа. Этот переход связан с возросшей популярностью непроводящих диэлектрических муфт и пластиковых труб. Когда водопровод заменен пластиковыми трубами, на сервисной панели электрооборудования должно быть размещено уведомление о том, что имеется неметаллическое водоснабжение. Инспекторы не смогут определить, заменены ли наружные водопроводные трубы, идущие к уличному водопроводу, пластиковыми деталями.

Инспекторы должны проверить следующее:

  • Провода заземления должны быть надежно прикреплены к водопроводным трубам рядом с точкой входа в здание. Заземляющий провод, который свободно обвязан вокруг трубы, не подходит.
  • Газовые трубы никогда не должны использоваться в качестве заземляющих проводов. Они обычно сделаны из пластика снаружи дома и содержат горючие газы, которые могут воспламениться при воздействии электрического тока.
IRC 2006 года утверждает следующее об электродах для водопроводных труб:

Металлическая подземная водопроводная труба, которая находится в прямом контакте с землей на расстоянии 10 футов (3048 мм) или более, включая любые обсадные трубы, эффективно прикрепленные к трубе, и что является электрически непрерывным путем соединения вокруг изоляционных стыков или изоляционной трубы с точками соединения проводника заземляющего электрода и проводов заземления, считается заземляющим электродом.Внутренние металлические водопроводные трубы, расположенные на расстоянии более 5 футов (1524 мм) от входа в здание, не должны использоваться как часть системы заземляющих электродов или как проводник для соединения электродов, которые являются частью системы заземляющих электродов.

Редкие заземляющие электроды

Вышеупомянутые заземляющие электроды составляют подавляющее большинство систем заземления, с которыми сталкиваются инспекторы. Два описанных ниже электрода встречаются гораздо реже, хотя они признаны IRC.Инспекторы могут не иметь возможности проверить их присутствие. IRC 2006 года объясняет их следующим образом:


Пластинчатые электроды

Пластинчатые электроды, которые подвергают воздействию внешней почвы не менее 2 квадратных футов (0,186 м2) поверхности, следует рассматривать как заземляющий электрод. Электроды из железных или стальных пластин должны иметь толщину не менее 1⁄4 дюйма (6,4 мм). Электроды из цветного металла должны иметь толщину не менее 0,06 дюйма (1,5 мм). Пластинчатые электроды должны быть установлены на глубине не менее 30 дюймов (762 мм) от поверхности земли.

Кольцевые электроды заземления

Кольцо заземления, окружающее здание или сооружение, находящееся в прямом контакте с землей на глубине ниже поверхности земли не менее 2,5 футов, состоящее из не менее 20 футов неизолированного медного проводника не меньше чем № 2 считается заземляющим электродом.

Таким образом, можно использовать различные заземляющие электроды в домашних условиях для безопасного отвода неожиданных электрических зарядов от мест, где они могут причинить вред.Инспекторы должны знать, чем они отличаются друг от друга, и быть готовыми выявлять дефекты.



% PDF-1.5 % 4487 0 obj> эндобдж xref 4487 236 0000000016 00000 н. 0000011196 00000 п. 0000005016 00000 н. 0000011380 00000 п. 0000011417 00000 п. 0000012028 00000 п. 0000012166 00000 п. 0000012309 00000 п. 0000012452 00000 п. 0000012590 00000 п. 0000012733 00000 п. 0000012871 00000 п. 0000013014 00000 п. 0000013156 00000 п. 0000013293 00000 п. 0000013435 00000 п. 0000013577 00000 п. 0000013715 00000 п. 0000013855 00000 п. 0000013993 00000 п. 0000014136 00000 п. 0000014274 00000 п. 0000014417 00000 п. 0000014560 00000 п. 0000014698 00000 п. 0000014841 00000 п. 0000014979 00000 п. 0000015122 00000 п. 0000015265 00000 п. 0000015408 00000 п. 0000015544 00000 п. 0000015679 00000 п. 0000015822 00000 п. 0000015965 00000 п. 0000016107 00000 п. 0000016249 00000 п. 0000016392 00000 п. 0000016535 00000 п. 0000016678 00000 п. 0000016820 00000 н. 0000016963 00000 п. 0000017106 00000 п. 0000017249 00000 п. 0000017392 00000 п. 0000017535 00000 п. 0000017678 00000 п. 0000017821 00000 п. 0000017964 00000 п. 0000018106 00000 п. 0000018207 00000 п. 0000018931 00000 п. 0000019740 00000 п. 0000019912 00000 п. 0000020528 00000 п. 0000021240 00000 п. 0000021354 00000 п. 0000022087 00000 п. 0000022888 00000 п. 0000023602 00000 п. 0000024380 00000 п. 0000025151 00000 п. 0000025991 00000 п. 0000026739 00000 п. 0000027538 00000 п. 0000035450 00000 п. 0000044439 00000 п. 0000044499 00000 н. 0000044607 00000 п. 0000044716 00000 п. 0000044859 00000 н. 0000044914 00000 п. 0000045188 00000 п. 0000045243 00000 п. 0000045357 00000 п. 0000045412 00000 п. 0000045513 00000 п. 0000045568 00000 п. 0000045734 00000 п. 0000045789 00000 п. 0000045930 00000 п. 0000045985 00000 п. 0000046102 00000 п. 0000046157 00000 п. 0000046258 00000 п. 0000046313 00000 п. 0000046491 00000 п. 0000046546 00000 п. 0000046667 00000 п. 0000046813 00000 п. 0000046987 00000 п. 0000047102 00000 п. 0000047233 00000 п. 0000047407 00000 п. 0000047540 00000 п. 0000047649 00000 п. 0000047825 00000 п. 0000048000 00000 н. 0000048121 00000 п. 0000048303 00000 п. 0000048426 00000 п. 0000048558 00000 п. 0000048743 00000 п. 0000048854 00000 п. 0000048977 00000 п. 0000049155 00000 п. 0000049297 00000 п. 0000049453 00000 п. 0000049615 00000 п. 0000049723 00000 п. 0000049861 00000 п. 0000050010 00000 п. 0000050142 00000 п. 0000050275 00000 п. 0000050394 00000 п. 0000050540 00000 п. 0000050699 00000 п. 0000050817 00000 п. 0000050943 00000 п. 0000051081 00000 п. 0000051223 00000 п. 0000051346 00000 п. 0000051477 00000 п. 0000051617 00000 п. 0000051751 00000 п. 0000051889 00000 п. 0000052023 00000 п. 0000052155 00000 п. 0000052287 00000 п. 0000052413 00000 п. 0000052554 00000 п. 0000052698 00000 п. 0000052818 00000 п. 0000052937 00000 п. 0000053065 00000 п. 0000053215 00000 п. 0000053360 00000 п. 0000053507 00000 п. 0000053669 00000 п. 0000053840 00000 п. 0000054009 00000 п. 0000054172 00000 п. 0000054336 00000 п. 0000054492 00000 п. 0000054635 00000 п. 0000054775 00000 п. 0000054922 00000 п. 0000055085 00000 п. 0000055236 00000 п. 0000055384 00000 п. 0000055545 00000 п. 0000055704 00000 п. 0000055840 00000 п. 0000055980 00000 п. 0000056128 00000 п. 0000056269 00000 п. 0000056410 00000 п. 0000056543 00000 п. 0000056745 00000 п. 0000056907 00000 п. 0000057047 00000 п. 0000057176 00000 п. 0000057310 00000 п. 0000057432 00000 п. 0000057560 00000 п. 0000057736 00000 п. 0000057858 00000 п. 0000058014 00000 п. 0000058165 00000 п. 0000058335 00000 п. 0000058504 00000 п. 0000058654 00000 п. 0000058776 00000 п. 0000058934 00000 п. 0000059080 00000 п. 0000059217 00000 п. 0000059357 00000 п. 0000059528 00000 п. 0000059648 00000 н. 0000059773 00000 п. 0000059938 00000 н. 0000060071 00000 п. 0000060201 00000 п. 0000060326 00000 п. 0000060490 00000 н. 0000060657 00000 п. 0000060791 00000 п. 0000060925 00000 п. 0000061068 00000 п. 0000061239 00000 п. 0000061397 00000 п. 0000061616 00000 п. 0000061779 00000 п. 0000061911 00000 п. 0000062045 00000 п. 0000062206 00000 п. 0000062337 00000 п. 0000062481 00000 п. 0000062609 00000 п. 0000062759 00000 п. 0000062916 00000 п. 0000063119 00000 п. 0000063266 00000 п. 0000063404 00000 п. 0000063535 00000 п. 0000063665 00000 п. 0000063794 00000 п. 0000063923 00000 п. 0000064061 00000 п. 0000064202 00000 н. 0000064359 00000 н. 0000064523 00000 п. 0000064688 00000 н. 0000064820 00000 н. 0000064946 00000 н. 0000065076 00000 п. 0000065230 00000 п. 0000065357 00000 п. 0000065480 00000 п. 0000065622 00000 п. 0000065766 00000 п. 0000065944 00000 п. 0000066072 00000 п. 0000066237 00000 п. 0000066381 00000 п. 0000066594 00000 п. 0000066723 00000 п. 0000066913 00000 п. 0000067052 00000 п. 0000067182 00000 п. 0000067330 00000 п. 0000067525 00000 п. 0000067691 00000 п. 0000067865 00000 п. 0000068001 00000 п. 0000068145 00000 п. 0000068316 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 4489 0 obj> поток xW!

Консультации — Инженер по подбору | Благоустроенные объекты

Разработать эффективную систему заземления непросто.В конце концов, проблемы с заземлением часто являются результатом очень непредсказуемых событий, и поэтому многие проблемы с качеством электроэнергии коренятся в некачественной практике заземления.

9 октября однодневный симпозиум, организованный Post Glover, Inc., Эрлангер, штат Кентукки, представил ряд экспертных заключений по системам заземления как для промышленных, так и для коммерческих объектов. Обсуждение было сосредоточено на трех типах систем заземления: незаземленных, глухозаземленных и заземления с высоким сопротивлением (HRG).

Основное определение заземления энергосистемы, говорит Джек Вудхэм, П.Э., старший инженер-электрик компании Jedson Engineering, Inc., расположенной в Цинциннати, «занимается заземлением соединения обмотки трансформатора энергосистемы». Вудхэм представил основную презентацию симпозиума: учебное пособие по низковольтным — от 480 до 4160 вольт — приложениям для трех типов заземления, упомянутых выше.

Основы заземления

В промышленных энергосистемах обычно бывает три типа неисправностей:

  • Линия-земля На приходится 98% этих отказов.

  • Междуфазные замыкания составляют менее 1,5% от общего числа и обычно являются результатом не устраненных замыканий на землю.

  • Трехфазные неисправности составляют менее 0,5% всех неисправностей. Большинство из них создано руками человека; Другими словами, это несчастные случаи, вызванные неправильными операционными процедурами.

В дополнение к этим типам необходимо также определить дуговое замыкание: прерывистый отказ между фазами или фазой на землю.Дуговое замыкание — это прерывистый ток, который попеременно возникает, гаснет и снова зажигается. В системах с глухим заземлением токи дуги составляют в процентах от трехфазных КЗ на болтовых соединениях: трехфазные — 89%; линейно-линейный — 74%; и линия-земля — ​​38%.

Необоснованные плюсы и минусы

Незаземленные энергосистемы имеют свои достоинства и недостатки. По словам Вудхэма, основным преимуществом такого типа конфигурации является то, что «система будет работать даже при замыкании на землю.И вероятность того, что дуговое замыкание перерастет в серьезное, очень мала ».

Другие преимущества незаземленной энергосистемы включают следующее:

  • Низкое значение тока при замыкании на землю между фазами — 5 ампер или меньше.

  • Отсутствие опасности вспышки для персонала при случайном замыкании линии на землю.

  • Продолжение работы при возникновении первого замыкания на землю.

  • Малая вероятность перерастания дугового замыкания на землю в линейное или трехфазное замыкание.

Но у этого типа системы есть и недостатки. Во-первых, это затрудняет обнаружение замыкания на землю. Инженеры предприятия обычно начинают отключать оборудование, пытаясь определить местонахождение неисправности с помощью трудоемкого процесса дедукции. Следовательно, имеется дополнительный недостаток, заключающийся в более высоких затратах на техническое обслуживание системы из-за дополнительных трудозатрат, необходимых для обнаружения замыканий на землю.

Другая проблема незаземленной системы заключается в том, что она не контролирует переходные перенапряжения.К этому добавляется осложнение, заключающееся в том, что второе замыкание на землю в другой фазе приведет к межфазному короткому замыканию.

Некоторые твердо обоснованные мысли

Это приводит к рассмотрению следующего типа системы заземления: системы с глухим заземлением. Вудхэм сразу же утверждает, что «генераторы не созданы для надежного заземления, хотя это делается постоянно».

В общем, этот тип системы имеет несколько преимуществ, но несколько недостатков. Короткое замыкание между линией и землей в системе с глухим заземлением создает сильный ток, протекающий через заземляющие провода, строительную сталь, кабелепровод и водопроводные трубы.Это создает высокий потенциал возникновения дуги, из-за воды в клеммных коробках образуется пар, что может привести к катастрофе в опасной зоне.

Конечно, у этого типа системы есть некоторые преимущества. Например, он контролирует переходное перенапряжение от нейтрали к земле и может упростить поиск неисправности. Кроме того, для питания нагрузок с нейтралью сети может использоваться система с глухим заземлением.

Однако недостатков много: гораздо более вероятна серьезная опасность вспышки и повреждение оборудования.Добавьте к этому повышенную стоимость необходимого главного выключателя, высокие значения тока короткого замыкания, и проблемы могут накапливаться. Кроме того, вероятно, что однофазное повреждение перерастет в трехфазное, и система может создать проблемы с первичной системой.

Все эти моменты добавляют к недостаткам, которые могут намного перевесить преимущества системы с глухим заземлением, что приводит к необходимости учитывать заземление через сопротивление.

Высокое сопротивление

В настоящее время обсуждение резистивного заземления означает высокое сопротивление.На вопрос о разнице между заземлением с низким и высоким сопротивлением Вудхэм отвечает: «Системы заземления с низким сопротивлением рассчитаны на 400 ампер; GE и Westinghouse долгое время придерживались этих систем, но с ними были проблемы. На Юге есть большая компания, которая переходит на 5-амперную технологию ».

Сторонники высокого сопротивления утверждают, что HRG обеспечивает: непрерывную работу объекта во время аварии; безопасность персонала и оборудования; легкое обнаружение неисправности; и умение планировать ремонт.В последние годы эти системы стали довольно сложными, предлагая цифровое заземление с высоким сопротивлением с передачей данных и дисплейные панели, которые предоставляют пользователям значение напряжения нейтрали и земли, значение силы тока нейтрали, звуковой сигнал тревоги и светодиодный индикатор, показывающий состояние системы.

Кроме того, программируемые функции включают: предел отключения по напряжению нейтраль-земля; предел срабатывания нейтральной силы тока; программируемая задержка срабатывания сигнализации; автоматический сброс аварийного сигнала выключен / включен; и сухие контакты сигнализации для использования заказчиком.

Woodham, откровенный сторонник HRG, утверждает, что он предлагает все преимущества двух других типов систем без недостатков. По словам Вудхэма, HRG не только обеспечивает низкое значение тока короткого замыкания и исключает опасность вспышки, но также контролирует переходные перенапряжения, исключает повреждение оборудования, обеспечивает непрерывность обслуживания и не влияет на первичную систему.

Подводя итог, Woodham предлагает следующие преимущества систем HRG:

  • Нет отключения при замыкании на землю.

  • Быстрое определение проблемы.

  • Сейф для персонала и оборудования.

  • Обладает всеми преимуществами незаземленных и глухозаземленных систем.

  • Недостатков неизвестно.

Однако сложности при внедрении системы HRG могут возникнуть при преобразовании существующего предприятия в систему этого типа.

«Нужно быть осторожным при установке HRG в существующую систему», — говорит Майк Моссман, вице-президент CCG Facilities Integration Inc., Балтимор. «Вы не всегда знаете, что уже есть». Майк Вотоу, вице-президент Votaw Electric, Форт-Уэйн, штат Индиана, соглашается: «Если вам не нужно беспокоиться о преобразовании существующей системы заземления, это будет проще».

Но Вудхэм отвергает трудности, связанные с переоборудованием существующих предприятий с помощью HRG. «Мы преобразовали множество — 100 систем — с компанией Proctor & Gamble в США. Мы переоборудовали многие системы на 2400 вольт и работаем над переводом целлюлозного завода на Филиппинах с твердозаземленного на HRG.”

Взгляд пользователя

Клиффорд Норманд из International Paper входит в комитет IEEE по безопасности целлюлозы и бумаги. Норманд представил ценный вклад в отношении того, как нормы и стандарты рассматривают системы HRG в настоящее время. Он представил тематическое исследование, в котором два электрика получили серьезные ожоги, один — со смертельным исходом, во время проверки напряжения в пускателе двигателя. Когда один держал мультиметр, второй приложил тестовые щупы к находящимся под напряжением клеммам. Неожиданное движение одного из электриков привело к отсоединению банановой вилки измерительного провода от гнезда мультиметра.Банановый штекер, запитанный от испытательной цепи, контактировал с заземленным металлическим корпусом центра управления двигателем и инициировал электрическую дугу большой энергии.

В 1996 году подкомитет по безопасности IEEE PCIC провел исследование с целью улучшить понимание того, как персонал подвергается опасности поражения электрическим током в промышленных условиях. Целью этого исследования было количественное определение уровней тока, звука, температуры и давления, связанных с дуговыми замыканиями. В нем задокументировано, что даже при правильном применении оборудования — в соответствии с действующими стандартами и установке в соответствии с листингом и маркировкой производителя и третьей стороны — персонал все еще рискует подвергнуться опасности вспышки дуги.Другими словами, даже когда сотрудник все делает правильно, риск все равно остается. «Код встречи на объекте недостаточен для предотвращения инцидентов и травм», — говорит Норманд.

Моссман из

CCG соглашается. «Следует помнить, что HRG не предотвращает появление смертельных напряжений. Он нужен, чтобы предотвратить серьезное повреждение оборудования ».

Normand указывает, что, хотя системы HRG снижают опасность вспышки при замыкании фазы на землю, стандарт 70E Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) не распознает заземление с высоким сопротивлением и требует использования защиты от вспышки при работе с электрическими частями, находящимися под напряжением. , включая испытание напряжением, в случае межфазного замыкания.

Normand предлагает несколько мер предосторожности при использовании систем HRG. «Обнаруживайте замыкания на землю и быстро устраняйте их», — говорит Норманд. «Устойчивые замыкания на землю небезопасны, независимо от обеспечиваемой защиты. Национальный электротехнический кодекс (NEC) разрешает использование высокого сопротивления при определенных условиях (см. Статью 250-36), но NEC заявляет, что условия обслуживания и надзора должны гарантировать, что только квалифицированный персонал будет обслуживать установку.

«Некоторые из наших новых бумажных фабрик были оснащены системой заземления с высоким сопротивлением на низковольтных подстанциях», — поясняет Норманд.«Один завод переоборудовал все свои низковольтные переводники с глухим заземлением на HRG». Далее Норманд описал, как другой завод с подстанцией, подключенной по схеме треугольника, на 600 В установил HRG, что позволило им найти устойчивое заземление, которое они не смогли найти даже через пару лет.

Normand предлагает некоторые дополнительные проблемы и рекомендации по внедрению систем HRG. Основное беспокойство вызывает несвоевременное обнаружение площадок, неспособность установить подходящую сигнализацию в местах, где находятся люди, и отсутствие подготовки персонала.Его основные рекомендации заключаются в том, что системы HRG могут быть установлены на всех низковольтных подстанциях, но персонал должен соблюдать NFPA 70E, Стандарт для электрических требований к рабочим местам сотрудников, издание 2000 года.

Главный вопрос для Normand: насколько важна бесперебойная работа электрической системы? Если ответ «не очень», то система с твердым заземлением подойдет. Если непрерывность работы системы чрезвычайно важна, следует выбрать заземление с высоким сопротивлением.

Мониторинг системы

Важность обученного персонала для поддержки системы HRG поднимает еще одну проблему: удаленный мониторинг системы. Майк Вотоу из Votaw Electric выступил с презентацией по удаленному мониторингу через Интернет. По словам Вотоу, здесь есть ряд бизнес-целей. В первую очередь здесь находится раннее предупреждение о ситуациях, угрожающих производственным целям. Но это также включает возможности для улучшения процесса и проверки эффективности внедрения.Кроме того, Интернет-мониторинг может предоставить несколько возможностей для снижения энергопотребления.

Создание системы сбора информации об объекте потребует включения в систему нескольких элементов:

Существует оборудование для цифрового мониторинга систем HRG, оборудования, которое предлагает удаленный мониторинг, настройку и управление, а также ведение журналов с отметками времени.

Что следует учитывать

В конце концов, выбор системы заземления зависит от некоторых основных соображений. Рассматриваемые параметры включают ограничение токов замыкания на землю; ограничение переходных перенапряжений; селективность и чувствительность релейной защиты; и защита от перенапряжения с помощью разрядников.Однако за пределами этих опасений стоят основные проблемы — защита персонала и оборудования от замыканий на землю.

From Pure Power, зима 2002 г.

AOL идет с HRG

Хотя заземление с высоким сопротивлением не ново — оно разрешено Национальным электротехническим кодексом (NEC) 250-36 — оно традиционно использовалось на промышленных объектах с системами среднего напряжения, где отключение из-за замыкания на землю было бы опасным для производственный процесс.

В настоящее время, однако, все типы критически важных объектов полагаются на HRG. Фактически, известная информационная компания America Online выбрала эту технологию. Компания CCG Facilities Integration Inc., базирующаяся в Балтиморе, познакомилась с AOL в 1995 году и с тех пор разработала системы HRG для двух предприятий AOL в Вирджинии — Технологического центра Даллеса и Технологического центра Манассаса.

Площадь

Dulles составляет 180 000 кв. Футов с 93 000 кв. Футов фальшпола — критическая нагрузка до 60 Вт на кв.футов. Он обслуживается двумя резервными инженерными сетями на 35 кВ, мощностью 10 МВА каждая, с шестью служебными входами на 480 Вольт. Резервное питание обеспечивается двумя дизель-генераторными установками, которые вместе могут выдавать мощность 18 МВт. Кроме того, три статических системы ИБП мощностью 3 МВт каждая обеспечивают еще большее резервирование системы.

Центр Манассаса больше, но похож на него: его общая площадь составляет 230 000 кв. Футов, а площадь фальшпола — 95 000 кв. Футов. Двойные резервные коммунальные услуги на 25 кВ, мощностью 14 МВА каждое, обслуживаются с соседнего распределительного устройства энергокомпании.Имеется восемь входных фидеров на 600 В, поддерживаемых тремя дизельными генераторами и тремя ИБП. Критическая нагрузка на этом объекте составляет до 92 Вт на кв. Фут

. Инженеры

выбрали систему заземления с высоким сопротивлением по нескольким причинам, в том числе: ее совместимость с системами TVSS и UPS; совместимость с твердотельными накопителями; и специальные элементы управления для линейно-интерактивного ИБП.

По словам Скотта Дэвиса, главного инженера по эксплуатации центров обработки данных в AOL, Inc., «Применение HRG в электрических системах технологических центров AOL дало нам более прочный и надежный объект для поддержки нашей бизнес-миссии.”

Взгляд страховщика на заземление

В целом условия страхования промышленного объекта включают:

Опасность — это способ, которым страховщик классифицирует причину ущерба: например, наводнение, пожар, отказ электросети.

Недостаток — это значимое отклонение между текущими условиями и рекомендованными стандартами.

Вероятность — это вероятность события, основанная на опыте.

Опасность — это событие, которое может произойти в результате недостатка.

Риск — это общее влияние на бизнес, связанное с опасностью.

Воздействие — недопустимый риск.

Основные вопросы: что приводит к убыткам? На чем сосредоточить усилия по предотвращению потерь?

«Мы советуем нашим клиентам сначала определить, есть ли у них система резистивного заземления или система обнаружения замыкания на землю», — говорит Кен Тейт, специалист по предотвращению электрических потерь в FM Global.«Определите тип имеющейся у вас системы заземления, а затем рассмотрите возможность перехода от незаземленной системы к системе с заземлением через сопротивление».

FM Global также рекомендует своим клиентам обновлять исследования короткого замыкания и координации, чтобы учесть координацию замыкания на землю между устройствами замыкания на землю и устройствами замыкания фазы. Кроме того, важно выполнить функциональные испытания автоматических выключателей и GFP. Только так руководители предприятий смогут достичь комфортного уровня управления рисками.«Использование системы заземления с высоким сопротивлением может снизить стоимость страховки на 10%», — говорит Тейт.

Электрооборудование — Заземление | Управление охраны труда

Заземление

Термин «земля» относится к проводящему телу, обычно к земле. «Заземление» инструмента или электрической системы означает намеренное создание пути к земле с низким сопротивлением. При правильном выполнении ток от короткого замыкания или молнии следует по этому пути, предотвращая накопление напряжения, которое в противном случае могло бы привести к поражению электрическим током, травмам и даже смерти.

Есть два типа оснований; оба требуются строительным стандартом OSHA:

  • Системное или служебное заземление: В этом типе заземления провод, называемый «нулевым проводом», заземляется на трансформаторе и снова на служебном входе в здание. Это в первую очередь предназначено для защиты машин, инструментов и изоляции от повреждений.
  • Заземление оборудования: Предназначено для повышения защиты самих рабочих. Если из-за неисправности металлический каркас инструмента оказывается под напряжением, заземление оборудования обеспечивает другой путь для прохождения тока через инструмент к земле.

У заземления есть один недостаток: обрыв системы заземления может произойти без ведома пользователя. Использование прерывателя цепи замыкания на землю (GFCI) является одним из способов устранения недостатков заземления.

Сводка требований к заземлению
  • Заземлите все электрические системы. [ для исключений, см. 29 CFR 1926.404 (f) (1) (v)]
  • Путь к земле от цепей, оборудования и корпусов должен быть постоянным и непрерывным.
  • Заземлите все опоры и корпуса для проводов. [ для исключений см. 29 CFR 1926.404 (f) (7) (i)]
  • Заземлите все металлические корпуса для сервисного оборудования.
  • Заземлите все открытые нетоковедущие металлические части стационарного оборудования. [ для исключений, см. 29 CFR 1926.404 (f) (7) (iii)]
  • Заземленные нетоковедущие металлические части инструментов и оборудования, соединенные шнуром и вилкой. [ для исключений, см. 29 CFR 1926.404 (f) (7) (iv)]
  • Заземлите металлические части следующего неэлектрического оборудования:
    • Рамы и гусеницы кранов с электрическим приводом.
    • Каркасы лифтов без электрического привода, к которым прикреплены электрические провода.
    • Тросы или тросы электрические подъемные электрические ручные.
    • Металлические перегородки, решетки и аналогичные металлические ограждения вокруг оборудования напряжением более 1 кВ между проводниками.
Способы заземления оборудования
  • Заземлите все стационарное оборудование с помощью заземляющего проводника оборудования, который находится в том же кабельном канале, кабеле или шнуре, или который проходит вместе с проводниками цепи или закрывает их (за исключением только цепей постоянного тока).
  • Проводники, используемые для заземления стационарного или подвижного оборудования, включая заземляющие проводники для обеспечения непрерывности электрической цепи, должны быть способны безопасно пропускать любой ток короткого замыкания, который может быть на них наложен.
  • Электроды не должны иметь непроводящих покрытий, таких как краска или эмаль, и, если это практически возможно, должны быть заделаны ниже постоянного уровня влажности.
  • Одиночные электроды, сопротивление которых относительно земли превышает 25 Ом, должны быть усилены одним дополнительным электродом, установленным не ближе 6 футов от первого электрода.
  • Для заземления систем и цепей высокого напряжения (1000 В и выше) см. 29 CFR 1926.404 (f) (11).
Дополнительные ресурсы
Строительное управление штата Северная Каролина

теперь допускает использование кабеля MC типа

Десятилетия назад, когда кабель Type MC впервые был одобрен для использования Национальным электротехническим кодексом (NEC), некоторые штаты и муниципалитеты не решались принять новый метод проводки, предпочитая использовать традиционные методы. Со временем преимущества кабеля стали широко известны, и государства постепенно начали принимать их в свои коды.

Электротехнический кодекс штата Северная Каролина (NCEC) строго следует Национальному электротехническому кодексу (NEC) и позволяет использовать кабели типа MC или типа AC. Однако проекты, финансируемые правительством штата, должны соответствовать документу NC «Электрические директивы и правила», опубликованному Строительным управлением штата Северная Каролина (SCO) для всех проектов, находящихся в государственной собственности. Использование кабеля типа MC было разрешено, но ограничено его использованием длиной не более шести футов в соответствии с Разделом 26-05-19 Руководства.

Спустя много лет ШОС обновила свои Руководящие принципы, сняв ограничение на длину в шесть футов. Полный текст Руководства можно найти здесь. Приведенный ниже отрывок подчеркивает версию, позволяющую использовать кабели MC.

«После консультации с Государственным строительным управлением, Секция проверки, использование кабеля типа MC может быть одобрено. Кабель MC: 1) жилы должны быть снабжены сплошной медью сечением не менее 12 AWG с номинальным напряжением 600 В; 2) Незаземленные проводники должны соответствовать цветовой кодировке соответствующих фазных проводов; 3) должны иметь отдельный зеленый заземляющий провод сечением не менее 12 AWG.В небольших зданиях (менее 6000 квадратных футов) с деревянным каркасом проектировщик может указать MC Cable, чтобы минимизировать повреждение конструкции ».

Чтобы узнать, какая версия NEC принята в вашем штате, посетите веб-сайт NFPA. Этот сайт позволяет вам видеть статус принятия вашего штата, а также ссылки на веб-сайты строительных и электрических норм вашего штата для получения дополнительной информации.

Чтобы узнать больше о кабеле типа MC или узнать ценовое предложение, обратитесь к местному торговому представителю AFC или свяжитесь с нами.

Подпишитесь на блог AFC

Получайте уведомление по электронной почте всякий раз, когда в блоге публикуется новая статья.

Справочник по детектору движения

: третье издание — том II

Этот отчет представляет собой заархивированную публикацию и может содержать техническую, контактную и ссылочную информацию с датой

Номер публикации: FHWA-HRT-06-139
Дата: октябрь 2006 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ N.ЗАЗЕМЛЕНИЕ (РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ)

РАЗДЕЛ I — ПРИЧИНЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
1. БЕЗОПАСНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
(1) Заземление всех металлических электрических шкафов необходимо для безопасности. Если токоведущий провод касается металла, большой «ток короткого замыкания» течет на землю, тем самым отключая автоматический выключатель. Если бы металл не был заземлен, он принял бы такое же напряжение, что и контактный провод, и оставался бы таковым до тех пор, пока не разрядился на землю.При прикосновении разряд может произойти через тело человека на землю в зависимости от прочности перчаток, обуви и материала, на котором стоит человек.
2. ЗАЗЕМЛЕНИЕ СИСТЕМЫ
(1) Низковольтная система заземлена повсюду, чтобы гарантировать, что любое замыкание на землю устраняется автоматическими выключателями до того, как вызвать какие-либо необратимые повреждения энергосистемы, такие как оплавление кабелей и т. Д. Системное заземление обычно связано с защитным заземлением.Если два заземления разделены, возникают следующие недостатки:
(a) «Сопротивление заземления» как системного, так и защитного заземления больше, чем было бы в случае их соединения. вместе.
(b) В случае нарушения изоляции кабеля в корпусе через защитное заземление все еще могут протекать высокие токи.
(c) Трудно избежать высокой степени сцепления через землю, если заземляющие стержни находятся в одной и той же местности.
(d) Там, где возможна развязка, между ближайшими «точками заземления» могут возникать напряжения (часто опасные).
3. МОЛНИЯ РАЗРЯДА
(1) Наведенные токами молнии в кабелях должны быть быстро и легко заземлены через защитные устройства, такие как молниеотводы, варисторы и газотрубные разрядники. Если путь к земле не проложен должным образом, скачки напряжения и результирующие ток и энергия повредят компоненты.Электронные компоненты особенно подвержены повреждениям, поскольку они работают при очень низких напряжениях и высоких скоростях и не предназначены для физического поглощения значительной энергии.

РАЗДЕЛ II — РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ЗЕМЛЮ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
(1) Желательно минимальное сопротивление заземлению. Более старые версии Кодекса требовали максимального сопротивления заземления 10 Ом (Ом). Теперь это требование заменено описанием материалов физического заземления или, в случае подстанции, ограничением повышения напряжения из-за неисправности до 5000 В.Требование к 10 Ом было сложно спроектировать и, возможно, еще труднее было получить во время установки.
(2) Сопротивление заземления зависит от нескольких неисключительных факторов:
(a) Количество и длина заземляющих стержней
(b) Количество и длина соединительных проводов заземления в сети заземления
(c) Качество проводных соединений
(d) Удельное сопротивление земли
(e) Температура земли
(f) Содержание воды в земле
(3) Последние три фактора в некоторой степени зависят от погоды и поэтому не могут быть точно рассчитаны.
2. УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЧВЫ
(1) Удельное сопротивление почвы на рассматриваемом участке является мерой сопротивления проводящему электрическому току и измеряется в Ом-метрах (Ом · м). Репрезентативные значения приведены в Таблице N-1.
Таблица N-1. Репрезентативные значения удельного сопротивления грунта.
Тип грунта Удельное сопротивление ρ (Ом · м)

Глина, насыщенный ил

100

Песчаная или илистая глина

250

Глинистый песок или насыщенный песок

500

Песок

1500

Гравий

5000

Сухой песок, горная порода

> 5000
(2) Классификация почвы и значения ρ в Таблице N-1 намеренно оставлены неопределенными, поскольку воздействие окружающей среды может резко изменить удельное сопротивление почвы.Таблица N-2 показывает типичное изменение номинального удельного сопротивления в зависимости от температуры почвы.
Таблица N-2. Изменение удельного сопротивления в зависимости от температуры грунта.
Температура грунта (° C) Удельное сопротивление ρ (% от номинала)
20 73
10 100
0+ 139
0– (заморозить) 303
-5 798
–10 3333
(3) Удельное сопротивление широко варьируется в зависимости от содержания влаги, а также температуры, при этом значения на 350% выше для почвы в «сухом» состоянии, чем в «влажном». штат.
(4) Чтобы разработать систему заземления по индивидуальному заказу, проектировщику необходимо знать не только тип грунта и его удельное сопротивление, но и условия будущих измерений. По этой причине удельное сопротивление ρ = 100 Ом · м выбрано в качестве основы для проектирования систем заземления. (Система измеряется в полевых условиях после установки, и любые недостатки могут быть устранены путем установки дополнительных устройств.) Также следует отметить, что в Онтарио мало или совсем отсутствует грозовая активность в течение месяцев, когда температура грунта ниже точки замерзания.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ОТНОСИТЕЛЬНО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
3.1 Стержни заземления

(1) Сопротивление заземления для одиночного заземляющего стержня можно рассчитать из

.

где

R G = Сопротивление относительно земли в Ом (Ом)
ρ = Удельное сопротивление почвы в Ом-метрах (Ом · м)
L R = Длина стержня в метрах ( м)
a R = Радиус стержня в метрах (м)
R R = Сопротивление заземления одного стержня в Ом (Ом).

Пример 1: для диаметра 20 мм. штанга 3 м

При ρ = 100 Ом · м, L R = 3 м, αR = 0,01 м

Если почва влажная и ρ уменьшается до ρ = 50 Ом · м

Если почва сухая и ρ увеличивается до ρ = 300 Ом · м

Видно, что номинальное сопротивление заземления в 50 Ом, обычно указываемое для одиночного заземления, может существенно различаться в зависимости от типа или условий почвы.

Пример 2: для диаметра 20 мм.x 6 м Штанга

При ρ = 100 Ом · м, L R = 6 м, αR = 0,01 м

или для увеличения глубины стержня на 100% (по сравнению с примером 1) сопротивление заземлению уменьшается на 44%.

Пример 3: для диаметра 25 мм. штанга 3 м

При ρ = 100 Ом · м, L R = 3 м, αR = 0,0125 м

или при увеличении диаметра стержня на 25% (по сравнению с примером 1) сопротивление заземлению уменьшается на 3%.

3.2 Пьедесталы

(1) Используя ту же формулу, что и для одиночного заземляющего стержня,

у нас есть следующие примеры.

Пример 4: для стальной опоры (диаметр 220 мм x 2300 мм)

При ρ = 100 Ом · м, L R = 2,30 м, αR = 0,110 м

или на 26% «лучше» одинарного стержня.

Пример 5: для стальной опоры (диаметр 85 мм x 1830 мм)

При ρ = 100 Ом · м L R = 1.830 м, αR = 0,043 м

или на 12% «хуже» одиночного заземляющего стержня.

3.3 Пластинчатые электроды

Общие

(1) Для одинарной пластины

где

Ширина в метрах T P = Толщина в метрах.
R P = Сопротивление пластины относительно земли в Ом
L P = Длина в метрах
W P =

Пример 6: для пластины 610 x 610 x 6 мм

При ρ = 100 Ом, L P = 0,61 м, W P = O,61 м, T P = O.OO6 м

3.4 Проволочные сетки

Общие

(1) В случае системы заземления, состоящей только из проволочной сетки, форма провода образует пластину заземления (аналогично конструкции антенны), которая при достаточно глубоком заглублении может быть наиболее эффективной. часть системы заземления.(Стержни заземления обычно приводятся в движение, в любом случае, чтобы проникнуть ниже линии замерзания.)

Сопротивление заземления для системы электросети приблизительно равно

R W = Сопротивление сетки проводов в Ом
L W = Общая длина проводов сетки в метрах
d W = Диаметр провода = метров
Z W = Глубина залегания сетки в метрах
A W = Площадь плана, покрытая сеткой в ​​квадратных метрах.

Пример 7: Использование сетки 3 x 3 м с поперечиной

При ρ = 100 Ом · м, L W = 5 x 3 = 15 м, Z W = 0,3 м
A W = 3 x 3 = 9 кв.м, d W = 0,0105 м (# 2/0)

Пример 8: Использование треугольной сетки 3 x 3 м

При ρ = 100 Ом · м, L W = 3 + 3 + 3 = 9 м, Z W = 0.3 м
AW = 0,5 x 3 x 3 sin (60o) = 3,90 кв.м, dW = 0,0105 м (# 2/0)
3.5 Несколько стержней

Общие

(1) Комбинированный эффект нескольких стержней аналогичен сопротивлению стержней, действующих параллельно, и определяется выражением

.

где

R MR = Суммарное сопротивление нескольких стержней относительно земли в Ом
L R = Длина стержня в метрах
n 12 = Количество стержней A R = Площадь, покрываемая стержнями n в квадратных метрах.

Для стержней 20 мм x 3 м,

Пример 9: Использование четырех стержней на квадрате 3 м

При ρ = 100 Ом · м, αR = 0,01 м, L R = 3 м, n = 4, A R = 3 x 3 = 9 кв. М

(Примечание: стержни не соединены проводом)

3.6 Комбинированные стержневые и проволочные сетки

Общие

(1) Может потребоваться включение стержневых и проволочных сеток для площадок обслуживания, подстанций и т. Д.

Сопротивление заземления комбинированной системы равно

.
R G = Общее сопротивление системы относительно земли в Ом
R W = Сопротивление сетки проводов в Ом (подраздел 3.4)
R 72 MR 72 Сопротивление нескольких стержней в Ом (подраздел 3.5)
R WR = коэффициент взаимного сопротивления проводов к стержням

Для стержней 20 мм x 3 м,

Пример 10: Использование сетки 3 x 3 м с поперечиной и стержнями

.
При ρ = 100 Ом · м, L R = 3 м, αR = 0.01 м,
A W = A R = 3 x 3 = 9 кв.м, n = 4, Z W = 0,3 м, d W = 0,0105 м ( # 2/0), L W = 5 x 3 = 15 м,

Подставляя приведенные данные в формулу, получаем


(из Примера 9).

(из Примера 7).

Подставляя приведенные выше результаты в формулу для R G , мы получаем

Если бы почва на площадке представляла собой глинистый песок вместо глины, ρ было бы 500 Ом · м вместо 100 Ом · м (Таблица 1), а сопротивление заземлению было бы
3.7 однопроводной

Общие

(1) Одиночный провод или противовес, непосредственно закопанный в землю, имеет сопротивление относительно земли

.

, где R C = сопротивление заземления скрытого проводника в Ом.

Пример 11: Использование провода №6 AWG

При ρ = 100 Ом · м, Z W = 0,6 м, L W = 50 м, αW = 0,00252 м,

3.8 Сводка расчетов

Общие формулы

Только одностержневой:
Только одинарная пластина:
Только сетка:

Только несколько стержней:

Несколько стержней и проволочная сетка:

где

Только для однопроводного подключения:

Символы, встречающиеся в приведенных выше формулах, определяются как:

Ом одного заземляющего стержня 9051 3

L Радиус стержня заземления 905 дюймов штанги заземления
R G = Полное сопротивление системы относительно земли в Ом
R R = Сопротивление заземления в Ом
R P = Сопротивление заземления одиночной пластины заземления, Ом
R W = Сопротивление заземления одиночного провода заземления
R MR = Сопротивление заземления нескольких заземляющих стержней в Ом
R WR = Коэффициент взаимного сопротивления 905 Ом между проводами 905 R C = Сопротивление заземления одиночного скрытого провода в Ом
L R = Длина заземляющего стержня в метрах
L W = Длина провода в метрах
= Ширина пластины в метрах
T P = Толщина пластины в метрах
A W = сетка квадратных метров
A R = Площадь, покрытая несколькими стержнями заземления в квадратных метрах
a R = a W = Радиус проволоки в метрах
d W 9 0107 = Диаметр проволоки в метрах
Z W = Глубина закладки проволоки в метрах
n = =
ρ = Удельное сопротивление грунта в Ом-метрах.

Полезные формулы

(1) Поскольку система заземления Министерства использует общие компоненты

  • Ø 20 мм. стержень заземления длиной 3,0 м
  • Провод заземления №2 / 0 и №6 AWG,

, тогда общие формулы могут быть сокращены для отражения физических параметров обычных элементов следующим образом:

  • Только одностержневой: R R = O.32ρ
  • Одинарный 220 x 2300 мм Стальная опора: R R = 0.24ρ
  • Одиночная стальная опора 85 x 1830 мм: R R = O.36ρ
  • Одиночная 610 x 610 x 6 мм Пластина: R P = 0,46ρ
  • Одинарная проволока # 6, 3 м длина ( Z W = 0,30): R W = 0,40ρ
  • Одиночный провод # 2/0, длина 3 м ( Z W = 0,30): R W = 0,36ρ
  • Сетка 3 x 3 м с поперечиной (проволока # 2/0 и 4 стержня): R G = O.11ρ
  • 2 стержня на расстоянии 3 м с перемычкой # 6: R G = O 19ρ
  • 2 стержня на расстоянии 3 м с перемычкой # 2/0: R G = 0,19ρ.

Приведенные выше формулы являются приблизительными и могут использоваться при наличии особых условий.

3.9 Приложение

(1) Проекты Министерства по системам заземления основаны на следующих предпосылках:

(a) Сопротивление заземления 10 Ом должно быть получено в соответствии с надлежащей практикой.
(b) В случаях, когда невозможно получить 10 Ом относительно земли с использованием практических методов, 25 Ом относительно земли является минимальным требованием при условии, что приняты соответствующие меры для исключения ступенчатого напряжения и напряжения прикосновения. проблема безопасности рабочих или населения.
(c) Необходимо приложить все усилия для удовлетворения требования 10 Ом относительно земли, где это возможно, путем добавления заземляющих электродов и проводов в полевых условиях.
(d) Поскольку почвы и их удельное сопротивление сильно различаются в зависимости от местоположения и окружающей среды, соответственно, стандартным критерием для проектирования Министерства является ρ = 100 Ом · м. Сопротивление заземления спроектированной системы проверяется на месте, и в это время вносятся все необходимые изменения. Если проектировщику очевидно, что потребуются дополнительные средства заземления (песок, гравий, камень и т. Д.), Требуемые средства можно оценить по Таблице N-3 и включить в проект.
(e) Таблица N-3 получена из общих формул подраздела 3.8.
(f) Следующие примечания относятся к Таблице N-3:
(i) Конфигурация № 9 может использоваться с непрерывным проводом заземления №6, как правило используется для освещения. Заземление осуществляется через каждые 5 полюсов -го .
(ii) Конфигурации No.11 или 12 можно использовать для заземления в глине или на участках, которые остаются влажными. Конфигурацию № 13 следует использовать как «стандартную» конструкцию.
(iii) Конфигурации № 15–18 показывают результаты добавления проволоки и стержней в сетку. Если сухой песок, гравий или каменистые участки неизбежны, проиллюстрированные принципы могут быть расширены путем ручного расчета с использованием приведенных формул.
(iv) Значения в скобках приведены для информации, поскольку обычно требуется более простая сетка.
(v) Показанные значения являются «автономными» значениями (изолированное заземление). Приблизительное сопротивление заземления для любого количества систем, связанных вместе заземляющим проводом, может быть выполнено, если считать, что значения параллельны.
3.10 Проблемные области

Проблемные области определены как:

(1) Коренная порода или неглубокие перекрывающие породы глубиной менее 1 м над коренной породой:

(a) Необходимо будет просверлить отверстия диаметром 150 мм (мин.) В коренной породе и засыпать их цементно-железной шлаковой смесью (торговое название: «Эмбико»).Обратите внимание, что в ранее использовавшихся методах в качестве главного проводника использовалась каменная соль, и этот метод больше не рекомендуется из-за коррозии. Возникнет сложность в получении (и измерении) надлежащего сопротивления грунта, поскольку грунт в некоторой степени зависит от количества встречающихся швов между слоями породы. В этой ситуации первым выбором дизайна было бы размещение заземляемого объекта вдали от области скалы. Если это неизбежно, конфигурацию № 18 в Таблице N-3 следует использовать для проектирования и при необходимости добавлять во время строительства.

(2) Покрытие почвы на глубину от 1 м до 2 м над коренной породой:

(a) Пластины могут использоваться в качестве заземляющих электродов с теми же конфигурациями, показанными в Таблице N-3 для стержней (в зависимости от типа покрывающего грунта). Между камнем и плитой и проволочной сеткой №2 / 0 должно быть оставлено не менее 300 мм почвы.

(3) Каменная насыпь

(a) Можно предположить, что участки каменной наброски имеют удельное сопротивление, превышающее 10 000 Вт · м.Ранее использовавшийся метод заключался в том, чтобы проложить два параллельных участка провода №2 / 0 через пустоты в каменной насыпи до места, подходящего для использования обычных методов заземления. Этот метод вызывает появление больших напряжений в шкафу из-за высокой индуктивности проводов, соединенных с землей, и его следует избегать, помещая не менее 2,0 м грунта поверх каменной наброски.
Таблица N-3. Устойчивость к земле для различных конфигураций системы заземления и почв.
Конфигурация системы заземления Описание Нормальное использование Сопротивление заземления (Ом) в глине (ρ = 100 Ом · м) Сопротивление заземления (Ом) в песчаной глине (ρ = 200 Ом · м) Сопротивление заземлению ( Ом) в глинистом песке (ρ = 500 Ом · м) Сопротивление от земли (Ω) в песке (ρ = 1500 Ом · м) Сопротивление от земли (Ω) в песке, гравии (ρ = 5000 Ом · м)
1.Одиночный стержень 20 мм x 3 м Дополнительная система 32 80 160 480 1610
2. одинарный диам. 220 мм. стальная опора x 2300 мм Опоры (требуется дополнительная система) 28 70 140 420 1400
3. одинарный диам. 85 мм. стальная опора x 1830 мм Столбы, шкафы (требуется дополнительная система) 40 100 200 600 2000
4.Пластина 610 x 610 x 6 мм Покрытие породы от 0,6 до 2,0 м 46 115 230 690 2300
5.Один провод # 6, без покрытия, длина 3 м Дополнение к системе 41 103 205 615 2050
6. одиночный провод # 2/0, голый, длина 3 м Дополнение к системе 38 95 190 570 1900
7.Одиночный # 6 провод, 2 стержня Сервис 19 38 95 290 950
8. одиночный провод # 2/0, 2 пластины Обслуживание в покрывающих слоях 27 54 140 410 1400
Диаметр 9,220 мм. стальная опора x 2300 мм, проволока # 6, 1 стержень Полюса 19 38 95 285 950
10.Диаметр 85 мм. Стальная опора X 1830 мм, проволока # 6, 1 стержень Полюса 16 34 80 240 800
Диаметр 11,85 мм. стальная опора x 1830 мм, проволока # 2/0, 2 стержня Шкафы 14 28 70 210 700
Диаметр 12,85 мм. стальная опора x 1830 мм, проволока # 2/0, 3 стержня Шкафы 13 26 65 195 650
13.Диаметр 85 мм. стальная опора x 1830 мм, проволока # 2/0, 4 стержня Шкафы 10 20 50 150 250
14. Проволока # 2/0, 4 стержня Service Anyfor ρ <125 Ом · м 11 22 55 165 550
15. Проволока # 2/0, 4 стержня, 2 стяжки Любая для ρ <125 Ом · м 11 22 55 165 550
16.Проволока # 2/0, 4 стержня, 2 стяжки, 4 хвостовика Любая для 125 <ρ <150 Ом · м (9) 18 45 135 450
17. Проволока # 2/0, 4 стержня, 2 стяжки, 8 хвостовиков Anyfor 150 <ρ <200 Ом · м (6) 12 30 90 300
18. Проволока №2 / 0, 8 стержней, 6 стяжек Любая для 200 <ρ <350 Ом · м (5) 10 25 75 250
3.11 Руководство по применению
(1) Из примеров, приведенных в предыдущих разделах, сразу очевидно, что получение сопротивления земли 10 Ом затруднено в почвах с высоким удельным сопротивлением.
(2) Влияние диаметра заземляющего стержня невелико. Сопротивление заземлению примерно на 8% меньше, чем при использовании стержня диаметром 25 мм вместо стержня 20 мм. Намного лучшие результаты можно получить, если сделать заземляющие стержни длиннее, чем толще.
(3) Влияние материала электродов (медь или сталь) оказывает незначительное влияние на результаты, поскольку удельное сопротивление всех металлов намного меньше, чем удельное сопротивление всех грунтов.
(4) Расстояние между стержнями заземления должно быть в пределах одного расстояния между стержнями.
(5) Влияние размера и типа провода, соединяющего заземляющие стержни, мало влияет на результаты.Обычно используемый кабель # 2/0 AWG рассчитан на то, чтобы выдерживать разряд молнии 50 000 ампер без полного плавления.
(6) Верхний 1,0 м стержня заземления не оказывает большого влияния даже на влажную почву. Минимальная глубина 2,0 м дает примерно на 25% большее сопротивление грунту, чем стандартная глубинная удочка 3,0 м.
(7) Для того, чтобы спроектировать надлежащее заземление, классификацию грунта в предполагаемом месте следует получить в Региональном инженерно-геологическом бюро (если он не указан в «Профиле грунта» или не указан в журналах скважин, включенных в контракт. чертежи) и следует проконсультироваться с окружным персоналом.
(8) Если заземляемое оборудование будет находиться в новом месте засыпки, засыпка не должна состоять из песка, гравия, камней и т.п. (если это возможно). При необходимости к классификационным чертежам следует добавить примечание: «Заполните область (оборудования), которая должна быть только связным материалом или подобным».
(9) В таблице N-3 указано количество грунтов. стержни (20 мм x 3,0 м) и конфигурации решетки, необходимые для различных классов грунта.Если нет очевидной проблемы на площадке, проектировщик должен использовать конструкции заземления, соответствующие ρ = 100 Ом · м. При необходимости после испытаний конструкция может быть скорректирована во время строительства. Если практически невозможно получить 10 Ом относительно земли, можно использовать абсолютный минимум 25 Ом.

РАЗДЕЛ III — ВЛИЯНИЕ МОЛНИИ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Воздействие молнии на внешнее электрическое и электронное оборудование может быть дорогостоящим.Повреждение от молнии может возникнуть в результате:

  • Прямые ходы
  • Скачки напряжения
  • Наведенные скачки переходного напряжения
  • Емкостные напряжения.

Поскольку защищать наружное оборудование от прямых ударов непрактично, для предотвращения скачков и переходных процессов применяются защитные системы. Защитные системы состоят из применения соответствующих устройств заземления, подавления и маневрирования.

Поскольку погода в некоторой степени непредсказуема, конструкция защиты основана на следующих вероятностях:

  • Вероятность шторма
  • Вероятность удара
  • Вероятная потенциальная энергия и энергия RF
  • Вероятное время нарастания волны напряжения (разомкнутой цепи) или волны тока (короткого замыкания)
  • Вероятная продолжительность или повторение удара.
2. КРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Критерии проектирования, принятые для защиты электронного оборудования Министерства:

  • Пиковое напряжение = 15000 В
  • Пиковое напряжение = 5000 А
  • Максимальная длительность протекания тока = 500 мкс
  • Форма волны тока = 8 x 20 мкс
  • Форма кривой напряжения = 1,2 x 50 мкс.

На рисунке N-1 показаны формы сигналов и синхронизация устройств молниезащиты.


Рисунок N-1. Формы напряжения и тока.

Обратите внимание, что время, необходимое для защиты, слишком велико, чтобы позволить устройствам защиты силовых цепей, таким как выключатели, предохранители, молниеотводы и т. Д., Работать эффективно. Однако такие устройства, как газовые трубки и металлооксидные варисторы (MOV), будут активировать защиту при 0,15 мкс и 0,007 мкс соответственно.

3. СИЛОВЫЕ УПРАВЛЕНИЯ

Скачки в любом оборудовании, включая кабели, столбы и т. Д., Могут быть вызваны ударами молнии на расстоянии до 6 км. Скачки на воздушных высоковольтных линиях заземляются через молниеотводы в местах расположения трансформаторов.

На рисунке N-2 показано распределение напряжения и тока через землю в нижней части опоры электросети. Для расчетного значения удельного сопротивления ρ = 100 Ом · м напряжение 15 000 вольт будет передаваться через землю на расстояние 5,3 м. Поэтому необходимо поддерживать заземление на минимальном расстоянии от заземления Hydro, как показано на Рисунке N-3. Поскольку проектировщик редко знает, где расположена линия заземления Hydro, условное обозначение расстояния 5,5 м до центра опоры используется в качестве расчетной практики.Обратите внимание, что высокое напряжение появится на сервисном «SN» из-за напряжения L di / dt на заземляющем кабеле.


Рисунок N-2. Напряжение в земле из-за разряда тока молнии на полюсе обслуживания.

Рисунок N-3. Рекомендуемое улучшение заземления системы.
4. ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ВОЗМОЖНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Системы светофоров содержат множество других источников переходных напряжений и токов внутри шкафа контроллера.Эти источники не считаются такими серьезными, как скачок энергии через сервисную нейтраль, и все они имеют защитные устройства, установленные внутри шкафа. Некоторые источники:

(a) Петли детектора — блоки электроники индуктивного петлевого детектора имеют внутреннюю защиту с помощью собственного молниеотвода, а также снабжены внешними MOV во входном файле. Частота отказов из-за поражения молнией очень мала, поскольку напряжение, приложенное к контуру, вызвано емкостными эффектами.
(b) Кабель детектора — возможность индуцированных токов, вызванных переходными напряжениями в земле, сводится к минимуму за счет экранирования кабеля детектора и обрезания обоих концов экрана.
(c)

Сигнальный кабель — сигнальный кабель экранирован металлическими полюсами (над землей), но на него воздействуют наведенные токи, вызванные переходными напряжениями в земле. Выключатели нагрузки и клеммы переменного тока шкафа защищены MOV, и частота отказов низкая.

(d) Прямые удары по шкафу — хотя ничего нельзя сделать для полного отсутствия повреждений, шкаф контроллера можно считать защищенным зонтичным конусом 30o от воздушной линии и несколько защищен конусом 45o. Однако нежелательно устанавливать шкаф непосредственно под линиями из-за возможных электромагнитных помех. Расположение шкафа (Рисунок N-4) должно быть:
  • минимум 11 м от опоры питания
  • минимум 3 м (по горизонтали) от воздушных линий
  • В пределах конуса защиты от 30 ° до 45 ° (в пределах 15 м для линии нормальной высоты) ВЛ.
Если контроллер должен быть расположен через дорогу от гидролинией, то заземляющий провод №6 AWG (зеленый) и питающие провода должны быть проложены в жестком стальном канале к ближайшей электрической камере. Эти проводники должны затем пройти в следующую камеру через дорогу через переход под тротуаром, а из этой камеры в контроллер по любому утвержденному электрическому каналу, не обязательно из металла.
(e) Прямые попадания в столб или Оборудование — это состояние может привести к серьезным повреждениям.Метод смягчения возможных последствий повреждения заключается в установке системного заземляющего провода №6 AWG RWU 90 (зеленый), соединяющего все полюса и оборудование пересечения, и установки заземляющего стержня на каждом углу. Подключение заземления системы вокруг перекрестка должно выполняться только в одной точке (шина служебного заземления), как показано на Рисунке N-5.

Рисунок N-4. Расположение шкафа контроллера для лучшей молниезащиты.

Рисунок N-5. Система заземления сигналов (с освещением или без). В шкафу нет заземляющих электродов.

РАЗДЕЛ IV — РЕЗЮМЕ РУКОВОДСТВ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
1. СИГНАЛИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ

(1) Разработайте стандартную систему заземления при нормальных условиях (рисунки N-3 и N-5):

  • Сервисное заземление — 4 стержня и неизолированный провод заземления №2 / 0.
  • Заземление шкафа контроллера подключено к заземлению системы на сервисной шине заземления.
  • Заземление оборудования — 1 стержень или стальная опора на угол пересечения, соединенные изолированным проводом №6.
  • Системное заземление — соедините заземление шкафа контроллера и заземление оборудования с служебным заземлением на шине служебного заземления.

(2) Используйте улучшенную конструкцию согласно Таблице N-3 для грунтов из песка, гравия или камня. Проконсультируйтесь с геотехнической информацией и районным техническим обслуживанием.

(3) Оба конца экрана кабеля извещателя должны быть отрезаны и оставлены неподключенными.

(4) Расположите контроллер на расстоянии не менее 11 м от гидростанции и не менее 3 м по горизонтали от воздушных линий. Расположите контроллер на расстоянии не менее 1,5 м от металлических предметов, таких как столбы, заборы и направляющие.

РАЗДЕЛ V — ССЫЛКИ
(1) Biddle Instruments, Getting Down to Earth: A Manual on Earth Resistance Testing for Practical Man , 4 ed., 1981.
(2) Bodle, Д., Руководство по электрической защите наземных радиотехнических средств , Joslyn Electronic Systems, 1971.
(3) Ожоги, Джорджия, «Повреждение молнией измерительного оборудования в резервуарах, решенное путем модификации вместо замены», Нефтегазовый журнал , стр. 93, 14 сентября 1981 г.
(4) Канадская ассоциация стандартов, Канадские электрические правила, часть I, раздел 10, Заземление и соединение , 1987.
(5) Карпентер, Р. Б., «Полная изоляция от воздействий молний», IEEE Transactions on Industry Applications , Vol. 1А-17, №3, стр. 334, май / июнь 1981 г.
(6) Cunagin, WD and Avoub, NA, Аппаратное обеспечение и методы молниезащиты для электронного оборудования управления дорожным движением , Федеральное управление шоссейных дорог, февраль 1986 г.
(7) Дасен, М., Тестер изоляции — Megger , Алгонкинский колледж.
(8) Дасен, М., Meg-Earth Tester , Колледж Элгонквин.
(9) Денни, Х.В. и Rohrbaugh, J.P., «Защита от переходных процессов, заземление и экранирование электронного оборудования управления движением», NCH RP Report 317 , Transportation Research Board, июнь 1988 г.
(10) Edco, Inc., Защита от молний для управления дорожным движением , Технический бюллетень Edco № 200-01, май 1978 г.
(11) Edco Inc. из Флориды, Технический бюллетень по установке № 100484 , 1984.
(12) Эпштейн. Б.М., «Для достижения наилучших результатов относитесь к требованиям к питанию и компьютеру как к единой системе», EC&M , стр. 130, август 1986.
(13) Финк Д.Дж. И Бити, H.W ., Стандартное руководство для инженеров-электриков , 11-е издание, 1978 г.
(14) Фройнд, А., «Защита компьютеров от переходных процессов», EC&M , стр. 65, апрель 1987 г.
(15) General Electric, Подавление переходных напряжений , 3-е издание.
(16) Ганн Р., «Контроль шума на предприятии с нуля», EC&M , стр.56, апрель 1987.
(17) Хардер, Дж. Э., Хьюз, А. Э. и Восицки, Дж., «Аналитический метод координации ОПН с ограничивающими ток предохранителями», IEEE Transactions on Industry. Applications , Vol. lA-17, No. 5, pg. 445, сентябрь / октябрь 1981 г.
(18) Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc., Руководство IEEE по радиометодам измерения проводимости земли , стандарт IEEE 356-1974.
(19) Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc., Руководство IEEE по безопасности при заземлении подстанций . Стандарт IEEE 80-1976.
(20) Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc., Руководство IEEE по установке электрического оборудования для минимизации входных электрических шумов на контроллеры от внешних источников , Стандарт IEEE 518-1982.
(21) Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc., «Стандартные процедуры IEEE для измерения радиошума от воздушных линий электропередач», IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems , Vol. Pas -100, № 8, август 1981 г.
(22) Институт инженеров по электротехнике и электронике, Inc., «Моделирование ограничивающих ток ограничителей перенапряжения», IEEE Transactions по силовым аппаратам и системам , Vol. Pas -100, № 8, август 1981 г.
(23) Ли, У.Р., «Опасности молнии», ETI Canada , pg. 27 ноября 1978 г.
(24) Майклс, E.C., «Принципы и методы заземления и соединения в опасных (классифицированных) местах», Plant Engineering , стр. 133, 17 сентября 1981 г.
(25) Мимс, Ф.М., «Знакомство с варистором», Computers and Electronics , pg. 88, май 1983 г.
(26) Департамент гидроинспекции Онтарио, «Электрическая инспекция, правительство провинции», Руководство по проверке электрооборудования 26-4 , декабрь 1975 г.
(27) Департамент гидроинспекции Онтарио, «Общественные дороги — электрические устройства», Руководство по электрическому осмотру 11-3 , август 1984 г.
(28) Ontario Hydro Inspection Департамент, «Правило 10-208: Заземляющие соединения для двух или более зданий или сооружений», Бюллетень 10-6-0, апрель 1987 г.
(29) Водопроводчик, JA и Крауч, К.Е., Защита от молний для систем управления движением , Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, 1978.
(30) Шварц, С.Дж., «Аналитические выражения сопротивления систем заземления», представленные на Летнем и Тихоокеанском общем собрании AIEE, Лос-Анджелес, июнь 1954 г.
(31) Стифтер, Ф.Дж., «Нарушения в электросети», Компьютеры и электроника , стр. 35, октябрь 1983 г.
(32) Томас П., Отчет о расследовании — Проблемы с молнией в системах управления движением 170/332 , Министерство транспорта Онтарио, июнь 1985 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2011-2021. Mkada.ru | Cтроительная доска бесплатных объявлений.