Az elektromos hálózatokban a földelés szükségességének fő oka a biztonság. Ha az elektromos berendezések összes fém alkatrésze földelve van, akkor még szigeteléstörés esetén sem keletkeznek veszélyes feszültségek a házán, ezt megbízható földelőrendszerek akadályozzák meg.
Feladatok földelőrendszerekhez
A földelés elvén működő biztonsági rendszerek fő feladatai:
- Emberi élet biztonsága, az áramütés elleni védelem érdekében. Alternatív útvonalat biztosít a vészáram számára a felhasználó károsodásának elkerülése érdekében.
- Épületek, gépek és berendezések védelme áramkimaradás esetén, hogy a berendezések szabadon vezető részei ne érjék el a halálos potenciált.
- Túlfeszültség elleni védelem villámcsapásból, amely veszélyes magas feszültséghez vezethet az elektromos elosztórendszerben, vagy a nagyfeszültségű vezetékekkel való véletlen emberi érintkezéstől.
- Feszültségstabilizálás. Sokféle áramforrás létezik. Minden transzformátor külön forrásnak tekinthető. Rendelkezésre kell állniuk egy közös negatív visszaállítási pontnak.energia. A föld az egyetlen ilyen vezető felület minden energiaforrás számára, ezért az áram- és feszültségleválasztás univerzális szabványaként fogadták el. Egy ilyen közös pont nélkül rendkívül nehéz lenne az energiarendszer egészének biztonságát biztosítani.
Földi rendszerkövetelmények:
- A veszélyes áram áramlásához alternatív útvonalnak kell lennie.
- Nincs veszélyes potenciál a berendezés vezetőképes részein.
- Elég alacsony impedanciájúnak kell lennie ahhoz, hogy elegendő áramot biztosítson a biztosítékon keresztül az áramellátás megszakításához (<0, 4 mp).
- Jó korrózióállósággal kell rendelkeznie.
- Képesnek kell lennie a nagy rövidzárlati áram elvezetésére.
A földelési rendszerek leírása
Az elektromos készülékek és berendezések fémrészeinek a földhöz való csatlakoztatásának folyamatát kis ellenállású fémeszközzel földelésnek nevezzük. Földeléskor a készülékek áramvezető részei közvetlenül a földeléssel vannak összekötve. A földelés visszatérő utat biztosít a szivárgó áram számára, és ezért megvédi az energiarendszer berendezéseit a sérülésektől.
Amikor a berendezésben hiba lép fel, mindhárom fázisban egyensúlyhiány lép fel az áramban. A földelés levezeti a hibaáramot a földre, és ezáltal helyreállítja a rendszer működési egyensúlyát. Ezek a védelmi rendszerek számos előnnyel rendelkeznek, mint például a kiküszöböléstúlfeszültség a földre történő kisütés révén. A földelés biztosítja a berendezések biztonságát és javítja a szolgáltatás megbízhatóságát.
Nullázási módszer
A földelés azt jelenti, hogy a berendezés csapágy részét a földeléssel kell összekötni. A rendszer meghibásodása esetén veszélyes potenciál keletkezik a berendezés külső felületén, és a felületet véletlenül megérintő személy vagy állat áramütést kaphat. A nullázás veszélyes áramokat bocsát ki a talajba, és így semlegesíti az áramütést.
Megvédi a berendezéseket a villámcsapásoktól, és kisülési útvonalat biztosít a túlfeszültség-levezetőktől és más oltóeszközöktől. Ezt úgy érik el, hogy a növény egyes részeit a talajjal szorosan érintkező, bizonyos távolságra a talajszint alatt elhelyezett földelővezetővel vagy elektródával a földhöz csatlakoztatják.
A földelés és a földelés közötti különbség
Az egyik fő különbség a földelés és a földelés között, hogy a földelésnél a hordozó vezető részt a földeléssel, míg a földelésnél a készülékek felületét a földeléssel kötjük össze. A köztük lévő egyéb különbségeket az alábbiakban egy összehasonlító táblázat formájában ismertetjük.
Összehasonlító diagram
| Az összehasonlítás alapjai | Földelés | Nullázás |
| Definíció | Vezetőképes rész földelve | Felszerelés háza földelve |
| Helyszín | A berendezés semleges és föld között | A berendezés háza és a talaj között, amely a talajfelszín alá kerül |
| Nulla potenciál | Nincs | Igen |
| Védelem | Védje meg az elektromos hálózat berendezéseit | Védje meg az embert az áramütéstől |
| Az út | Az aktuális földhöz vezető visszatérési út kijelzésre kerül | Elektromos energiát kisüt a földbe |
| Típusok | Három (szilárd ellenállás) | Öt (cső, lemez, elektróda földelés, földelés és földelés) |
| Vezeték színe | Fekete | Zöld |
| Használja | Teherelosztáshoz | Az áramütés elkerülése érdekében |
| Példák | Generátor és teljesítménytranszformátor nullapontja földelve | Tereléshez csatlakoztatott transzformátor, generátor, motor stb. háza |
TN védőhuzalok
Az ilyen típusú földelési rendszerek egy vagy több közvetlenül földelt ponttal rendelkeznek az áramforrástól. A berendezés szabadon lévő vezető részei ezekhez a pontokhoz védőhuzalokkal vannak csatlakoztatva.
A világbangyakorlat, kétbetűs kódot használnak.
Használt betűk:
- T (a francia Terre szó jelentése "föld") – egy pont közvetlen kapcsolata a talajjal.
- I - a nagy impedancia miatt nincs földelési pont.
- N - közvetlen csatlakozás a forrás nullához, amely viszont a földhöz van kötve.
E három betű kombinációja alapján a földelési rendszerek típusai léteznek: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Mit jelent ez?
A TN földelési rendszerben az egyik forráspont (generátor vagy transzformátor) a földhöz van kötve. Ez a pont általában a csillagpont egy háromfázisú rendszerben. A csatlakoztatott elektromos eszköz háza a forrás oldalon ezen a földelési ponton keresztül csatlakozik a földhöz.
A fenti képen: PE – A Protective Earth rövidítése egy olyan vezető, amely a fogyasztó elektromos rendszerének szabadon lévő fémrészeit a földeléssel köti össze. N-t semlegesnek nevezzük. Ez az a vezető, amely összeköti a csillagot egy háromfázisú rendszerben a földdel. A diagramon szereplő megjelölések alapján azonnal látható, hogy melyik földelési rendszer tartozik a TN rendszerhez.
TN-S semleges vonal
Ez egy olyan rendszer, amelynek külön nulla- és védővezetője van a kapcsolási rajzon.
A védővezető (PE) a kábel fém köpenye, amely a berendezést vagy egyetlen vezetéket táplálja.
A telepítéssel együtt minden szabadon lévő vezetőképes alkatrész ehhez a védővezetőhöz csatlakozik a berendezés fő kivezetésén keresztül.
TN rendszer-C-S
Ezek olyan típusú földelőrendszerek, amelyekben a nulla- és védelmi funkciók egyetlen rendszervezetékben vannak kombinálva.
A TN-CS nullapontos földelési rendszerben, más néven többszörös védőföldelésként, a PEN vezetéket kombinált nulla- és földelővezetéknek nevezik.
Az elektromos rendszer PEN-vezetője több ponton földelve van, a földelőelektróda pedig a fogyasztó telepítési helyén vagy annak közelében található.
Az egység összes szabadon lévő vezetőképes alkatrésze PEN-vezetékkel van csatlakoztatva a fő földelés és a nullakapocs segítségével, és egymáshoz csatlakozik.
TT védelmi áramkör
Ez egy védőföldelési rendszer egyetlen áramforrásponttal.
A földelőelektródához csatlakoztatott összes szabadon álló vezetőképes alkatrész elektromosan független a földelési forrástól.
Szigetelő rendszer IT
Védőföldelési rendszer, közvetlen kapcsolat nélkül a feszültség alatt álló részek és a föld között.
Minden szabadon lévő vezetőképes alkatrész beépítéssel, amely földelektródához csatlakozik.
A forrás vagy földhöz van kötve egy szándékosan bevezetett rendszerimpedancián keresztül, vagy el van választva a földtől.
Védelmi rendszerek tervezése
Az elektromos készülékek és a földelőlappal vagy elektródával ellátott készülékek közötti kapcsolat alacsony ellenállású vastag vezetéken keresztül biztosítjaa biztonságot földelésnek vagy földelésnek nevezik.
Az elektromos hálózat földelése vagy földelése biztonsági intézkedésként működik az emberi élet és a berendezések védelme érdekében. A fő cél az, hogy alternatív útvonalat biztosítsanak a veszélyes áramlások számára az áramütésből és a berendezés károsodásából eredő balesetek elkerülése érdekében.
A berendezés fém részei földelve vannak vagy földelve vannak, és ha a berendezés szigetelése bármilyen okból meghibásodik, a berendezés külső bevonatában esetleg jelen lévő magas feszültségek kisülési útvonalat kapnak a föld felé. Ha a berendezés nincs földelve, akkor ez a veszélyes feszültség átterjedhet bárkire, aki hozzáér, és áramütést okozhat. Az áramkör befejeződött, és a biztosíték azonnal aktiválódik, ha a feszültség alatt álló vezeték hozzáér a földelt házhoz.
Az elektromos berendezések földelésének több módja is van, például vezeték vagy szalag, lemez vagy rúd földelése, földelés földeléssel vagy vízellátással. A leggyakoribb módszerek a nullázás és a beszúrás.
Talajszőnyeg
A földelő szőnyeg úgy készül, hogy számos rudat rézhuzalokon keresztül csatlakoztatnak. Ez csökkenti az áramkör általános ellenállását. Ezek az elektromos földelőrendszerek segítenek korlátozni a földpotenciált. A földelő szőnyeget főleg ott használják, ahol nagy áramerősséget kell vizsgálnikár.
A földelő szőnyeg tervezésekor a következő követelményeket kell figyelembe venni:
- Hiba esetén a feszültség nem lehet veszélyes az elektromos rendszer berendezésének vezető felületéhez érve.
- Az egyenáramú rövidzárlati áramnak, amely a földszőnyegbe áramolhat, elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a védőrelé működjön.
- A talajellenállás kicsi, így a szivárgó áram átfolyhat rajta.
- A földelő szőnyeg kialakításának olyannak kell lennie, hogy a lépésfeszültség kisebb legyen, mint a megengedett érték, amely a hibás telepítés embertől és állattól való elszigeteléséhez szükséges talaj-ellenállástól függ.
Elektróda túláramvédelem
Ezzel az épületföldelő rendszerrel bármilyen vezetéket, rudat, csövet vagy vezetékköteget vízszintesen vagy függőlegesen helyeznek el a talajban a védőtárgy mellett. Az elosztórendszerekben a földelő elektróda egy körülbelül 1 méter hosszú rúdból állhat, amelyet függőlegesen helyeznek el a talajban. Az alállomások földelő szőnyeg felhasználásával készülnek, nem egyedi rudak.
Csőáramvédő áramkör
Ez a legelterjedtebb és legjobb elektromos telepítési földelési rendszer az azonos földelési és nedvességviszonyokra alkalmas többi rendszerhez képest. Ennél a módszernél a horganyzott acélt és a kiszámított hosszúságú és átmérőjű perforált csövet függőlegesen helyezzük állandóan nedves talajra, mint pl.lásd alább. A cső mérete az aktuális áramerősségtől és a talaj típusától függ.
A ház földelőrendszerének csőmérete általában 40 mm átmérőjű és 2,5 méter hosszú normál talaj esetén, vagy hosszabb száraz és köves talaj esetén. Az, hogy a csövet milyen mélységben kell betemetni, a talaj nedvességtartalmától függ. A cső jellemzően 3,75 méter mélyen helyezkedik el. A cső alját körülbelül 15 cm-es távolságban kis koksz- vagy széndarabkák veszik körül.
Alternatív szén- és sószinteket használnak a tényleges földterület növelésére és ezáltal a légellenállás csökkentésére. Egy másik, 19 mm átmérőjű és legalább 1,25 méter hosszú cső a GI cső tetejére van csatlakoztatva egy szűkítőn keresztül. Nyáron a talaj nedvessége csökken, ami a talajellenállás növekedéséhez vezet.
Így cementbeton alapon folynak a munkálatok, hogy nyáron is rendelkezésre álljon a víz, és legyen megfelelő védelmi paraméterekkel rendelkező földterület. Egy 19 mm átmérőjű csőhöz csatlakoztatott tölcséren keresztül 3 vagy 4 vödör víz adagolható. Egy 12 mm átmérőjű GI csőbe a talajtól körülbelül 60 cm mélyen egy GI földelővezetéket vagy egy megfelelő keresztmetszetű GI vezetékcsíkot vezetnek az áram biztonságos eltávolításához.
Lemezföldelés
Ebben a földelő berendezésben a 60 cm × 60 cm × 3 m méretű réz és 60 cm × 60 cm × 6 mm méretű horganyzott vas földelőlemeze függőleges felülettel legalább a talajba van merítve, legalább a mélységben. 3 m-re a talajszinttől
A védőlemezt legalább 15 cm vastagságú faszén és só segédrétegekbe kell behelyezni. A földelővezetéket (GI vagy rézhuzal) szorosan a földelőlemezhez kell csavarozni.
Rézlemezt és rézhuz alt nem gyakran használnak védelmi áramkörökben magasabb költségük miatt.
Földcsatlakozás vízellátáson keresztül
Ennél a típusnál a GI- vagy rézhuzal egy acél kötőhuzallal csatlakozik a vízvezeték-hálózathoz, amely a rézvezetékhez van rögzítve, az alábbiak szerint.
A vízvezeték fémből készült, és a föld felszíne alatt helyezkedik el, azaz közvetlenül a talajhoz csatlakozik. A GI-n vagy a rézvezetéken áthaladó áram közvetlenül a vízvezetéken keresztül van földelve.
A földhurok ellenállásának kiszámítása
A földbe temetett rúd egyetlen csíkjának ellenállása:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 × L × L / Sz x t)), ahol:
ρ - talajstabilitás (Ω ohm), L - szalag vagy vezeték hossza (cm), w- - szalag szélessége vagy vezeték átmérője (cm), t - temetési mélység (cm).
Példa: Számítsa ki a földelőszalag ellenállását. 36 mm átmérőjű és 262 méter hosszú vezeték 500 mm mélységben a talajban, a földelési ellenállás 65 ohm.
R a földelő rúd ellenállása W-ban.
r - Földelési ellenállás (ohmmérő)=65 ohm.
L mérés – rúdhossz (cm)=262 m=26200 cm.
d -rúd belső átmérője (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - rejtett szalag/rúdmélység (cm)=500 mm=50 cm.
Földszalag/vezető ellenállás (R)=ρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 × L × L / Wt))
Földszalag/vezető ellenállás (R)=65/2 × 3, 14 × 26200 × ln (2 × 26200 × 26200 / 3, 6 × 50)
Földszalag/vezető ellenállás (R) =1,7 Ohm.
A hüvelykujjszabály segítségével kiszámítható a földelő rúd száma.
A rúd/csőelektródák hozzávetőleges ellenállása kiszámítható a rúd/csőelektródák ellenállása alapján:
R=K x ρ / L ahol:
ρ - földelés ellenállása ohmmérőben, L - elektróda hossza a mérőben, d - az elektróda átmérője a mérőben, K=0,75, ha 25 <L / d <100.
K=1, ha 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L, ha 600 <L / d <300.
Elektródák száma, ha megtalálja az R (d)=(1, 5 / N) x R képletet, ahol:
R (d) – szükséges ellenállás.
R - egyetlen elektróda ellenállása
N - a 3–4 méteres távolságban párhuzamosan elhelyezett elektródák száma.
Példa: számítsa ki a földelőcső ellenállását és az elektródák számát, hogy 1 ohm ellenállást kapjon, talaj-ellenállás ρ=40-től, hossza=2,5 méter, csőátmérő=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 tehát K=0,75.
Csőelektródák ellenállása R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Egy elektróda – ellenállás – 12 Ohm.
1 ohmos ellenállás eléréséhez a szükséges elektródák teljes száma=(1,5 × 12) / 1=18
A földelési ellenállást befolyásoló tényezők
A NEC kód minimum 2,5 méteres testelektródahosszt ír elő a testkontaktushoz. De vannak olyan tényezők, amelyek befolyásolják a védelmi rendszer földelési ellenállását:
- A testelektróda hossza/mélysége. A hossz megkétszerezése akár 40%-kal csökkenti a felületi ellenállást.
- A földelektróda átmérője. A földelő elektróda átmérőjének megkétszerezése csak 10%-kal csökkenti a testellenállást.
- A testelektródák száma. A hatékonyság javítása érdekében további elektródákat szerelnek fel a fő földelő elektródák mélyére.
Lakóépület elektromos védőrendszereinek építése
A földelt szerkezetek jelenleg a preferált földelési módszerek, különösen az elektromos hálózatok esetében. Az elektromosság mindig a legkisebb ellenállás útját követi, és a maximális áramot az áramkörből az ellenállás csökkentésére tervezett földgödrökbe tereli, ideális esetben 1 ohm-ig.
A cél elérése érdekében:
- 1,5 m x 1,5 méteres területet ástak ki 3 m mélységig. A lyukat félig tele van szénpor, homok és só keverékével.
- 500 mm x 500 mm x 10 mm méretű GI lemez kerül középre.
- Hozzon létre kapcsolatokat a földelőlap között a magánház földelési rendszeréhez.
- Egyéba gödör egy része szén, homok, só keverékével van kitöltve.
- Két 30 mm x 10 mm-es GI csík használható a földelőlemez és a felület csatlakoztatására, de előnyös a 2,5"-es GI cső, amelynek pereme van felül.
- Ezenkívül a cső tetejét le lehet takarni egy speciális eszközzel, amely megakadályozza a szennyeződések és porok bejutását és eltömődését a talajcsőbe.
A földelési rendszer telepítése és előnyei:
- A faszénpor kiváló vezető, és megakadályozza a fém alkatrészek korrózióját.
- A só feloldódik a vízben, ami jelentősen növeli a vezetőképességet.
- A homok átengedi a vizet a lyukon.
A gödör hatékonyságának ellenőrzéséhez győződjön meg arról, hogy a feszültségkülönbség a gödör és a hálózati nulla között kisebb, mint 2 volt.
A gödör ellenállását 1 ohmnál kisebb értéken kell tartani, legfeljebb 15 m távolságra a védővezetőtől.
Áramütés
Áramütés (elektrosokk) akkor következik be, amikor egy személy két testrésze érintkezésbe kerül elektromos vezetőkkel egy olyan áramkörben, amelynek különböző potenciáljai vannak, és potenciálkülönbséget hoz létre az egész testben. Az emberi testnek van ellenállása, és ha két különböző potenciálú vezető közé van kötve, akkor egy áramkör jön létre a testen keresztül, és áram folyik. Ha egy személy csak egy vezetővel érintkezik, nem jön létre áramkör, és nem történik semmi. Ha valaki érintkezésbe kerül az áramkör vezetőivel, függetlenül attól, hogy milyen feszültség van benne, mindigfennáll az áramütéses sérülés lehetősége.
Villámkockázat-értékelés lakóépületeknél
Egyes otthonok nagyobb valószínűséggel vonzzák a villámokat, mint mások. Az épület magasságától és más házak közelségétől függően nőnek. A közelség a ház magasságától való távolság háromszorosa.
Annak meghatározásához, hogy egy lakóépület mennyire sebezhető a villámcsapásokkal szemben, a következő adatokat használhatja:
- Alacsony kockázat. Egyszintes magánlakások más, azonos magasságú házak közvetlen közelében.
- Közepes kockázat. Kétszintes magánház hasonló magasságú házakkal körülvéve, vagy alacsonyabb magasságú házakkal körülvéve.
- Magas kockázat. Izolált házak, amelyeket nem vesznek körül más építmények, kétszintes vagy alacsonyabb magasságú házak.
A villámcsapás valószínűségétől függetlenül a fontos villámvédelmi alkatrészek megfelelő használata segít megvédeni minden otthont az ilyen károktól. Lakóépületben villámvédelmi és földelési rendszerre van szükség, hogy a villámcsapás a talajba kerüljön. A rendszer általában egy rézcsatlakozású földelő rudat tartalmaz, amely a földbe van szerelve.
Ha villámvédelmi rendszert telepít egy házban, kérjük, kövesse az alábbi követelményeket:
- A földelektródáknak legalább fél 12 mm hosszúnak és 2,5 m hosszúnak kell lenniük.
- Réz csatlakozások ajánlottak.
- Ha a rendszer helyén sziklás talaj vagy műszaki földalatti vezetékek találhatók, tilos a használatafüggőleges elektróda, csak a vízszintes vezetőre van szükség.
- A talajtól legalább 50 cm-re be kell süllyeszteni, és legalább 2,5 m-re kell kinyúlni a háztól.
- A magánlakás földelőrendszereit azonos méretű vezetékkel kell összekapcsolni.
- Az összes földalatti fémcsőrendszer csatlakozóinak, például víz- vagy gázcsöveknek a háztól 8 méteren belül kell lenniük.
- Ha az összes rendszert már a villámvédelem felszerelése előtt csatlakoztatták, csak a legközelebbi elektródát kell a vízvezeték-rendszerhez kötni.
Minden lakó, középületben élő vagy dolgozó személy folyamatosan szoros kapcsolatban áll elektromos rendszerekkel és berendezésekkel, és megbízhatóan védeni kell őket a veszélyes jelenségektől, amelyek rövidzárlatból vagy villámkisülésből származó nagyon magas feszültségből eredhetnek.
E védelem eléréséhez az elektromos hálózat földelési rendszereit a szabványos nemzeti követelményeknek megfelelően kell megtervezni és telepíteni. Az elektromos anyagok fejlődésével a védőberendezések megbízhatóságával szemben támasztott követelmények nőnek.
