Pojem a princíp činnosti ochranného uzemnenia

Elektrické zariadenia v prevádzke musia byť uzemnené. Podľa účelu môže byť pracovný alebo ochranný. Prvý slúži na správnu činnosť zariadení a druhý slúži na ochranu ľudí. Princíp fungovania jedného a druhého je odlišný.

Hlavné ciele a ciele uzemnenia

Pôda je schopná neutralizovať elektrický prúd, pretože stupeň jeho napätia je nulový. Odpor je hlavným indikátorom uzemňovacieho zariadenia, pomocou ktorého je možné posúdiť jeho kvalitu a schopnosť plniť svoj účel. Odpor závisí od zloženia pôdy, prítomnosti chemikálií v nej - kyslých alebo zásaditých, vlhkosti, uvoľnenosti. V závislosti od zloženia pôdy môže byť pre správnu funkciu uzemňovacích zariadení potrebné použiť špeciálnu uzemňovaciu súpravu alebo pôdu úplne vymeniť.

Uzemnenie je pripojenie ľubovoľného zariadenia, elektrickej inštalácie alebo časti siete k uzemňovaciemu zariadeniu. Jedná sa o uzemňovaciu elektródu a uzemňovacie vodiče, cez ktoré prúd preteká do zeme a je neutralizovaný.

Môže existovať niekoľko uzemňovacích spínačov. V distribuovanej schéme sú umiestnené pozdĺž obvodu objektu, ktorého elektrická sieť musí byť zabezpečená. Vodivá časť (uzemňovače) sú zvyčajne vyrobené z kovu. Dodávajú sa k nim uzemňovacie elektródy, ktoré majú priamy kontakt s pôdou.

Uzemňovacie zariadenie je namontované pozdĺž slučky. Uzemňovacia slučka je séria elektródových vodičov, ktoré sú vedené do zeme. Ich dĺžka je 3 metre, nachádzajú sa v malej vzdialenosti od seba. Ako spojenie sa používa vodorovný kovový pás, ktorý sa ukladá do pôdy v malej hĺbke - do 1 metra. Pripojenie k elektródam sa vykonáva pomocou konvenčného zvárania. V špeciálnych uzemňovacích súpravách sú časti zariadenia spojené závitom, ktorý nijako neovplyvňuje pracovné vlastnosti.

Pracovné uzemnenie je potrebné v nasledujúcich prípadoch:

• Ochrana zariadenia pred hromadením statickej elektriny. Prirodzené procesy, ako napríklad blesk, môžu ovplyvniť prúd prúdiaci v okruhu a spôsobiť poškodenie zariadenia. Elektródy nainštalované v zemi odvádzajú nadmerný prúd.
• Ochrana siete pred skratom.
• Prepäťová ochrana.

Príkladom pracovného terénu je bleskozvod, ktorý je pripojený k elektródam. Obzvlášť dôležité v generátoroch, transformátoroch.

Princíp ochranného uzemnenia

Ochranné uzemnenie je súbor opatrení zameraných na ochranu zariadení a ľudí, ktorí s ním pracujú. Používa sa na elimináciu elektromagnetického rušenia vznikajúceho z blízkeho zariadenia a na neutralizáciu rušenia pri prepínaní napájacieho obvodu.

Ochrana pred bleskom

Vzdušné prostredie je úsek s veľkým odporom, ale výboj má výkon, ktorý tento odpor prekračuje, a preto ním preráža.Na svojej ceste z horných vrstiev atmosféry do zeme blesk vyberá oblasti s najmenším odporom - vlhké oblasti, steny, stromy a kvapky vody. To vysvetľuje skutočnosť, že výtoky často padajú do stromu - má menší odpor ako vzduch okolo neho. Pri vstupe do budovy prechádza prúd aj oblasťami s najmenším odporom - sú to kovové rúry, elektrické spotrebiče alebo ich kovové časti, vlhké steny. Ak zariadenie nie je uzemnené, dotknutie sa ho počas nabíjania môže byť smrteľné.

Keď je bleskozvod nainštalovaný na streche, náboj doň vstupuje, potom sa pohybuje do zeme a je neutralizovaný. Je dôležité, aby sa prúdy nešírili do objektu, preto materiály použité na usporiadanie uzemnenia majú nízky odpor. Podľa pravidiel by nemal presiahnuť 4 ohmy. Samotný bleskozvod musí byť pripojený k elektródam v zemi.

Ochrana proti prepätiu

Elektronické zariadenie je citlivé na prepätie alebo silné elektrické inštalácie pracujúce v ich polomere. Náhly úder blesku v okolí môže poškodiť elektroniku.

Napríklad: počas búrky môže dôjsť k prebitiu medeného kábla, ktorý spája domy a cez ktorý preteká prúd. Náboj, ktorý sa zväčšuje, môže kábel zničiť. V tomto prípade je na elektrickom vedení nainštalovaný SPD - zariadenie na ochranu proti impulznému prepätiu, aby sa nadmerný náboj uvoľnil do zeme.

Ochrana ľudí

Skrinky na prístroje, všetky kovové prvky, sú schopné viesť prúd. Ak sa dotknete neuzemneného spotrebiča, v ktorom sa nahromadila statická elektrina, môžete byť vážne šokovaní. To ovplyvní predovšetkým kardiovaskulárny a nervový systém. Gumené topánky, pogumované rukavice a absolútne suchá miestnosť pomáhajú znižovať náraz, ľudia však chodia po byte alebo kancelárii len zriedka v gumových čižmách. Pripojenie tretieho drôtu k telu zariadení a následné pripojenie k elektródam umožňuje, aby bol prebytočný prúd zlikvidovaný do zeme.

V starých súkromných a bytových domoch sa zemné opatrenia nevykonali, preto všetky elektrické spotrebiče predstavujú potenciálne nebezpečenstvo pre ľudí.

Samostatne vyrobené zariadenia môžu vyzerať takto: k telu zariadenia je pripojený drôt, ktorý je vyvedený na ulicu a spojený s kovovým výrobkom vrazeným do zeme (potrubie, roh, vedro, tvarovky). Tieto výrobky sú na rozdiel od ľudského tela dobrými vodičmi prúdu, takže prúd vyberie kov a ide do zeme.

Rozdiel medzi pracovným uzemnením a ochranným

Pracovné a ochranné uzemnenie podľa bezpečnostných predpisov by sa nemalo kombinovať s vodným okruhom. Elektrické výboje sa môžu poškodiť atmosférickými výbojmi a ochranné uzemnenie nebude fungovať.

Vo funkčnej (pracovnej) schéme uzemnenia sú všetky konštrukcie prenášajúce prúd pripojené k elektródam inštalovaným v zemi. Pre správnu funkciu pracovného uzemnenia sa používajú aj poistky, ktoré na seba napájajú napätie a zlyhávajú.

Funkčné uzemnenie je k dispozícii, ak sú k zariadeniam, ktoré chránia zariadenie, pripojené pokyny a požiadavky výrobcu.

Na ochranné uzemňovacie zariadenie sa kladie viac požiadaviek, pretože má dôležitejšie úlohy: záchrana životov ľudí.

Najspoľahlivejšie uzemnenie je poskytnuté v elektrickom obvode domu. Káble, ktoré sa hodia do každej zásuvky, musia byť trojvodičové. Tretí vodič je pripojený k zemi a vedie statickú elektrinu a tiež zabraňuje prenikaniu skratov a bleskov do budovy.

Požiadavky na ochranné uzemnenie

Aby uzemňovacie zariadenia mohli plniť svoje funkcie, musia spĺňať určité parametre a pokyny výrobcu zariadenia.

Nuance, ktoré ovplyvňujú funkčnosť:

• Odolnosť pôdy v dôsledku jej fyzikálnych a chemických vlastností. Mokrý íl, grafitové štiepky, rašelina, slané močiare alebo morská voda vedú najlepšie prúd. Horšie - suchý piesok alebo tvrdé kamene - žula, drvina, kremeň, asfalt, betón.
• Plocha kontaktu uzemňovacej elektródy s pôdou. Čím väčšia je plocha, tým sú vytvorené priaznivejšie podmienky pre tok prúdu, tým rýchlejšie to ide. Plochu môžete zväčšiť inštaláciou ďalších elektród pozdĺž obrysu budovy. V takom prípade sú spojené oceľovou doskou do jedného celku. Ak zväčšíte veľkosť jednej elektródy, zväčší sa aj celková plocha. Inštalácia zvislého kovového obrysu pomáha zväčšiť plochu, ak majú spodné vrstvy pôdy väčší odpor ako povrchové.

Pretože je ťažké dosiahnuť ideálnu odolnosť voči pôde, prístroje sú navrhnuté na základe jej charakteristík. Každá elektrická inštalácia má svoje vlastné normy pre odolnosť uzemňovacích zariadení. Napríklad pre elektrickú rozvodňu s napätím vyšším ako 100 kW by odpor nemal byť väčší ako 0,5 Ohm a pre domácu sieť so systémom TT, ako aj použitie automatického vypnutia až 500 Ohm.

Kovové uzemňovače by nemali byť pokryté farbami a lakmi. Niekedy sa ako uzemňovacie zariadenie používa podzemná časť budovy s kovovými konštrukciami - elektricky vodivý betón s výstužou vo vnútri. Plynové kovové rúry sa nemôžu použiť na vyriešenie problému s uzemnením.

Podľa pravidiel pre inštaláciu elektrických inštalácií podlieha uzemnenie:

• Siete s napätím nad 380 V.
• Mimoriadne nebezpečné a vonkajšie inštalácie.

Časti zariadenia, ktoré sa majú uzemniť a uzemniť:

• Krabičky pre elektrické zariadenia.
• Vinutie sekundárneho transformátora.
• Pohony elektrických zariadení.
• Rozvodné dosky, rámy skriniek.
• Vybavenie kovové konštrukcie.
• Plášť železného kábla.

Ak napätie nepresahuje 42 VAC alebo 110 VDC, uzemnenie nie je potrebné.

Uzemnenie domácnosti

Väčšina nehôd v domácom prostredí je spojená s dotykom na zariadenie, ktoré má poškodenú izoláciu. Ľudské telo je v tomto prípade prúdový vodič. Elektrické varné dosky, práčky a umývačky riadu, radiátory kúrenia, mikrovlnné rúry, bojlery, počítače, umývačky riadu - to všetko sú kovové konštrukcie, ktoré dobre vedú elektrinu a bez uzemnenia môžu byť zdraviu škodlivé.

Skrat je kontakt medzi fázovými a nulovými vodičmi v sieti, ktorý vedie k činnosti núdzovej ochrany a odpojeniu zariadenia od napájacieho zdroja. Najčastejšie nejde o skrat, ale o únik prúdu, ktorý sa hromadí v kryte zariadenia domácnosti. Môže to viesť k úrazu elektrickým prúdom.

Pre bezpečnosť ľudí je potrebné inštalovať zásuvky so zemniacimi kontaktmi. Do zásuvky musí byť pripojený trojžilový kábel. Pri dvojvodičovom a trojvodičovom systéme je uzemnenie vybavené rôznymi spôsobmi - od spojovacej skrinky alebo elektrického panelu.

Ako uzemňovaciu elektródu nemožno použiť potrubie na plyn, vodu alebo diaľkové vykurovanie.

Uzemnenie v prípade elektrických porúch

Poruchou zariadenia sa rozumie poškodenie izolácie a výskyt fázy v prípade zariadenia. Ak sú časti zariadenia pod napätím, ale nemajú ochranu v podobe uzemnenia a prúdových chráničov, môže osoba, ktorá si nie je vedomá nebezpečenstva, dostať elektrický šok.

V druhej možnosti nemusí byť únik prúdu značný, ochranné zariadenie zariadenia nebude reagovať na napätie a nevypne ho. Osoba môže dostať ľahší úder.

Ak puzdro nie je uzemnené, ale je nainštalovaný prúdový chránič, vypne sa za 0,02 sekundy po dotyku osoby s puzdrom zariadenia. Tento čas nestačí na poškodenie zdravia.

Najefektívnejším obvodom z hľadiska bezpečnosti je prítomnosť uzemnenia a RCD. V prípade úniku prúdu a jeho prechodu na zem reaguje RCD a vypne zariadenie.

Ako sa počítajú parametre hlavných uzemňovacích prvkov

Výpočet parametrov uzemňovacieho zariadenia sa vykonáva podľa vzorcov. Počiatočné prvky sú:

• odolnosť pôdy v tejto oblasti;
• dĺžka, hrúbka, priemer elektród, ako aj ich počet.

V praxi sú vo všetkých prípadoch nezrovnalosti s plánovaným pracovným plánom, pretože ukazovateľ pôdy sa musí analyzovať presnejšie. Je takmer nemožné to urobiť: na 100 metroch štvorcových je potrebné vyvŕtať asi 100 mini baní do hĺbky 10 m, aby sa dalo posúdiť pôdne vrstvy, jej zloženie a zahrnutie prvkov - hlina, vápenec, piesok a iné komponenty.

Inštalácia uzemňovacích zariadení sa vykonáva podľa hlavného princípu uzemnenia: prítomnosti bezpečnostného faktora s priemernými hodnotami parametrov. Čím nižší je dosiahnutý odpor, tým lepšie pre všetky elektrické spotrebiče a ľudí.

Inštalácia uzemňovacích spínačov

Vertikálne elektródy vykonávajú svoje funkcie efektívnejšie, pretože môžu byť inštalované vo väčších hĺbkach. Pri horizontálnom kladení v malej hĺbke sa zvyšuje odpor, najmä v zime, keď horné vrstvy pôdy zamrznú.

Pre elektródy sa používajú kolíky, ktorých dĺžka je viac ako 1 meter (zvyčajne 1,5 m). Takéto konštrukcie je ľahké vraziť do zeme pomocou bežného kladiva, spojenie sa vykonáva v horizontálnej rovine s hĺbkou najmenej 0,5 m.