Електрическите устройства в експлоатация трябва да бъдат заземени. В зависимост от целта тя може да бъде работеща или защитна. Първият е за правилната работа на устройствата, а вторият е за защита на хората. Принципът на действие на единия и втория е различен.
- Основните цели и задачи на заземяването
- Принцип на защитно заземяване
- Мълниезащита
- Защита от пренапрежение
- Защита на хората
- Разликата между работното заземяване и защитното
- Изисквания за защитно заземяване
- Домакинско заземяване
- Експлоатация на заземяване при електрически повреди
- Как се изчисляват параметрите на основните заземителни елементи
- Монтаж на заземителни превключватели
Основните цели и задачи на заземяването
Почвата е в състояние да неутрализира електрическия ток, тъй като степента на нейното напрежение е нула. Съпротивлението е основният показател на заземяващото устройство, по който може да се прецени качеството и способността му да изпълни предназначението си. Съпротивлението зависи от състава на почвата, наличието на химикали в нея - киселинни или алкални, влага, рохкост. В зависимост от състава на почвата може да се наложи използването на специален комплект за заземяване или за пълна подмяна на почвата за правилната работа на заземяващите устройства.
Заземяването е свързването на всяко устройство, електрическа инсталация или част от мрежата към заземяващо устройство. Това е заземен електрод и заземяващи проводници, през които токът се влива в земята и се неутрализира.
Може да има няколко заземителни превключвателя. В разпределена схема те са разположени по периметъра на обекта, чиято електрическа мрежа трябва да бъде обезопасена. Токопроводимата част (заземителни превключватели) обикновено са изработени от метал. Към тях се подават заземителни електроди, които имат пряк контакт с почвата.
Устройството за заземяване е монтирано по протежение на контура. Заземяващата верига е поредица от електродни проводници, които се забиват в земята. Дължината им е 3 метра, те са разположени на малко разстояние един от друг. Като връзка се използва хоризонтална метална лента, която се полага в почвата на малка дълбочина - до 1 метър. Свързването с електродите се извършва с помощта на конвенционално заваряване. В специални комплекти за заземяване частите на оборудването са свързани с резба, което по никакъв начин не засяга работните свойства.
Работното заземяване е необходимо в следните случаи:
- Защита на оборудването от натрупване на статично електричество. Естествените процеси като мълния могат да повлияят на тока, протичащ във верига, причинявайки щети на оборудването. Електродите, монтирани в земята, отвеждат излишния ток.
- Защита на мрежата от късо съединение.
- Защита от пренапрежение.
Пример за работна земя е гръмоотвод, който е свързан с електродите. Особено важно при генераторите, трансформаторите.
Принцип на защитно заземяване
Защитното заземяване е набор от мерки, които са насочени към защита на оборудването и хората, които работят с него. Използва се за елиминиране на електромагнитни смущения, възникващи от близкото устройство, както и за неутрализиране на смущения при включване в силовата верига.
Мълниезащита
Въздушната среда е участък с високо съпротивление, но разрядът има мощност, която надвишава това съпротивление, поради което се пробива през него.По пътя си от горните слоеве на атмосферата към земята, мълниите избират области с най-малко съпротивление - влажни зони, стени, дървета и капчици вода. Това обяснява факта, че изхвърлянията често падат в дървото - то има по-малко съпротивление от въздуха около него. Когато влезе в сграда, токът също преминава през областите с най-малко съпротивление - това са метални тръби, електрически уреди или техните метални части, влажни стени. Ако устройството не е заземено, докосването му по време на зареждане може да бъде фатално.
Когато на покрива е монтиран гръмоотвод, зарядът влиза в него и след това се премества в земята и се неутрализира. Важно е токовете да не се разпространяват в обекта, поради което материалите, използвани за подреждане на заземяването, имат ниско съпротивление. Според правилата, той не трябва да надвишава 4 ома. Самият гръмоотвод трябва да бъде свързан към електродите в земята.
Защита от пренапрежение
Електронното оборудване е чувствително към пренапрежения или мощни електрически инсталации, работещи в техния радиус. Внезапният удар на мълния в близост може да повреди електрониката.
Като пример: по време на гръмотевична буря може да възникне презареждане в медния кабел, който свързва къщите и през който протича токът. Зареждането, с увеличаване на размера му, може да унищожи кабела. В този случай на електропровода е инсталиран SPD - устройство за защита от пренапрежение на импулса, така че излишният заряд да се освободи в земята.
Защита на хората
Калъфи за инструменти, всички метални елементи са способни да провеждат ток. Ако докоснете незаземен уред, който е натрупал статично електричество, може да получите силен удар. Това ще засегне предимно сърдечно-съдовата и нервната система. Гумените обувки, гумираните ръкавици и абсолютно сухото помещение помагат за намаляване на въздействието, но хората рядко се разхождат из апартамент или офис с гумени ботуши. Свързването на третия проводник към корпуса на устройствата и след това свързването му към електродите позволява излишният ток да се изхвърли в земята.
В стари частни сгради и жилищни сгради не бяха извършени мерки за заземяване, поради което всички електрически уреди представляват потенциална опасност за хората.
Самоизработените устройства могат да изглеждат така: към тялото на устройството е свързан проводник, който се извежда на улицата и се свързва с метален продукт, забит в земята (тръба, ъгъл, кофа, фитинги). Тези продукти са добри проводници на ток, за разлика от човешкото тяло, така че токът избира метала и отива в земята.
Разликата между работното заземяване и защитното
Във функционалната (работеща) схема на заземяване всички носещи ток конструкции са свързани към електроди, монтирани в земята. За правилната работа на работното заземяване се използват и предпазители, които поемат напрежението върху себе си и се повреждат.
Осигурено е функционално заземяване, ако инструкциите и изискванията на производителя са приложени към устройствата, които защитават устройството.
Повече изисквания се налагат на защитно заземяващо устройство, тъй като то има по-важни задачи: спасяване на живота на хората.
| Предназначение на работното заземяващо устройство | Цел на защитното заземяване |
| Голяма мощност на инструмента | Трифазни уреди по-малко от 1 kW |
| Електронно чувствително оборудване | Еднофазни и двуфазни устройства, които не са в контакт със земята |
| Медицински устройства | Оборудване с мощност над 1 kW |
| Електронна технология, която е носител на важна информация | В схеми с предпазители и неутрален защитен проводник |
Най-надеждното заземяване е осигурено в електрическата верига на къщата. Кабелите, които се вписват във всеки изход, трябва да са трижилни. Третият проводник е свързан със земята и провежда статично електричество, а също така предотвратява навлизането на къси съединения и мълнии в сградата.
Изисквания за защитно заземяване
Нюанси, които засягат функционалността:
- Устойчивост на почвата поради нейните физико-химични характеристики. Мокра глина, графитни стърготини, торф, солени блата или морска вода провеждат най-добре тока. По-лошо - сух пясък или твърди скали - гранит, трошен камък, кварц, асфалт, бетон.
- Зоната на контакт на земния електрод с почвата. Колкото по-голяма е площта, толкова по-благоприятни са условията за протичане на тока, толкова по-бързо се случва. Можете да увеличите площта, като инсталирате повече електроди по контура на сградата. В този случай те са свързани заедно със стоманена плоча в една единица. Ако увеличите размера на един електрод, общата площ също ще се увеличи. Монтирането на вертикален метален контур спомага за увеличаване на площта, ако долните слоеве на почвата имат по-голямо съпротивление от повърхностните.
Тъй като е трудно да се постигне идеална устойчивост на почвата, устройствата са проектирани въз основа на неговите характеристики. Всяка електрическа инсталация има свои собствени стандарти за устойчивостта на заземяващите устройства. Например, за електрическа подстанция с напрежение над 100 kW, съпротивлението не трябва да бъде повече от 0,5 Ohm, а за домашна мрежа със система TT, както и използването на автоматично изключване, до 500 Ohm.
Металните превключватели за заземяване не трябва да се покриват с бои и лакове. Понякога като заземяващо устройство се използва подземна част на сграда с метални конструкции - електропроводим бетон с армировка вътре. Газовите метални тръби не могат да се използват за решаване на проблема със заземяването.
Съгласно Правилата за инсталиране на електрически инсталации, заземяването подлежи на:
- Мрежи с напрежение над 380 V.
- Изключително опасни и външни инсталации.
Части от оборудването, които трябва да бъдат заземени и заземени:
- Заграждения за електрическо оборудване.
- Вторична намотка на трансформатора.
- Електрически устройства.
- Разпределителни табла, шкафове.
- Оборудване метални конструкции.
- Желязна обвивка на кабела.
Ако напрежението не надвишава 42 VAC или 110 VDC, не се изисква заземяване.
Домакинско заземяване
Повечето аварии в битовата среда са свързани с докосване на устройството, което има повреда на изолацията. Човешкото тяло в този случай е токов проводник. Електрически котлони, перални и съдомиялни машини, радиатори за отопление, микровълнови печки, котли, персонални компютри, съдомиялни машини - всичко това са метални конструкции, които провеждат добре електричеството и могат да навредят на здравето без заземяване.
Късо съединение е контакт между фазните и неутралните проводници в мрежата, което води до работата на аварийната защита и изключване на устройството от електрозахранването. Най-често не се случва късо съединение, а изтичане на ток, което се натрупва в корпуса на домакинското оборудване. Това може да доведе до токов удар.
За човешка безопасност е необходимо да се монтират контакти със заземителни контакти. Към изхода трябва да бъде свързан трижилен кабел. С двупроводна и трипроводна система заземяването е оборудвано по различни начини - от разпределителна кутия или електрическо табло.
Тръбите за газ, вода или централно отопление не могат да се използват като заземителен електрод.
Експлоатация на заземяване при електрически повреди
Във втория вариант изтичането на ток може да не е значително, устройството за защита на оборудването няма да реагира на напрежение и няма да изключи устройството. Лицето може да получи лек удар.
Ако корпусът не е заземен, но RCD е инсталиран, той ще се задейства за 0,02 секунди, след като човек докосне корпуса на устройството. Това време не е достатъчно, за да навреди на здравето.
Най-ефективната схема от гледна точка на безопасността е наличието на заземяване и RCD. В случай на изтичане на ток и преминаването му към земята, RCD реагира и изключва устройството.
Как се изчисляват параметрите на основните заземителни елементи
- устойчивост на почвата в тази област;
- дължина, дебелина, диаметър на електродите, както и техният брой.
На практика във всички случаи има несъответствия с планирания работен план, тъй като индикаторът на почвата трябва да се анализира по-точно. Почти е невъзможно да се направи това: на 100 квадратни метра е необходимо да се пробият около 100 мини мини с дълбочина до 10 м, за да се оценят почвените слоеве, неговият състав и включването на елементи - глина, варовик, пясък и други компоненти.
Инсталирането на заземяващи устройства се извършва съгласно основния принцип на заземяване: наличието на коефициент на безопасност, имащ осреднени стойности на параметрите. Колкото по-ниско е полученото съпротивление, толкова по-добре за всички електрически уреди и хора.
Монтаж на заземителни превключватели
Вертикалните електроди изпълняват функциите си по-ефективно, тъй като могат да бъдат монтирани на по-голяма дълбочина. При хоризонтално полагане на малка дълбочина съпротивлението се увеличава, особено през зимата, когато горните слоеве на почвата замръзват.
За електродите се използват щифтове, чиято дължина е повече от 1 метър (обикновено 1,5 м). Лесно е да се забият такива конструкции в земята с помощта на конвенционален чук; връзката се извършва в хоризонтална равнина с дълбочина най-малко 0,5 m.
