Instalacja pętli uziemienia - zasada działania i obliczenia

Uziemienie pętlowe jest instalowane w celu ochrony budynków przed pożarami i ludzi przed porażeniem elektrycznym. Podczas wykonywania pracy konieczne jest spełnienie wymagań PUE, prawidłowe obliczenie, zamontowanie obwodu i sprawdzenie poziomu jego rezystancji.

Urządzenie i zasada działania uziemienia

W pomieszczeniach mieszkalnych często instalowany jest system TN, którego neutralny jest solidnie uziemiony. Przewód uziemiający łączy wszystkie odbiorniki elektryczne z obwodem ochronnym. Ten ostatni ma niską rezystancję, a prąd zawsze płynie w obwodzie, w którym rezystancja jest mniejsza. W porównaniu z urządzeniem uziemiającym ciało ludzkie ma wysoką rezystancję, dlatego obwód pozwala rozwiązywać przydzielone mu zadania.

Uziemienie konturowe to układ w postaci trójkąta równobocznego, prostokąta lub kwadratu, montowany z pionowych uziomów - stalowych prętów lub narożników, które łączy się przez spawanie w górnych punktach poziomymi taśmami stalowymi. Jest podłączony do uziemionego sprzętu za pomocą kabla. Najpopularniejszym typem konstrukcji jest trójkątna.

Zewnętrzny kontur jest zakopany w ziemi. Poziom odporności na rozprzestrzenianie się prądów urządzenia ochronnego różni się w zależności od rodzaju gleby, jej struktury.

Najlepsze wskaźniki odnotowuje się podczas instalowania pętli uziemienia w glebie torfowej, gliniastej i gliniastej. W tym drugim przypadku pod warunkiem, że wody gruntowe znajdują się blisko powierzchni. Jeśli gleba składa się z gęstych wtrąceń skalistych, wydajność pogarsza się.

Możesz samodzielnie zmontować obwód lub użyć gotowego zestawu.

Odmiany pętli uziemienia

Istnieje kilka rodzajów konstrukcji używanych do uziemienia.

Tradycyjne systemy uziemiające

System tego typu składa się z minimalnej liczby elementów: dwóch pionowych elektrod wykonanych z metalowego wzmocnienia i jednej poziomej, przypominającej pasek, łączącej dwie poprzednie. Przekroje i wymiary elementów muszą być zgodne z normami. Zaleca się zainstalowanie uziemienia po północnej, zacienionej stronie terenu, w wilgotnym miejscu. Jednak ze względu na to, że obwód jest często wykonany ze stali i nie można go pomalować farbą, szybko koroduje. Na rezystancję takiego urządzenia ma również wpływ temperatura i poziom wilgotności gleby, ponieważ obwód jest umieszczony w górnych warstwach.

Systemy głębokiego uziemienia

Taki system jest produkowany metodą kołków modułowych. W porównaniu do poprzedniej wersji różni się:

• długa żywotność;
• proste obliczenia;
• niewrażliwy na wpływ środowiska;
• brak potrzeby konserwacji;
• łatwość instalacji.

Pomiar rezystancji zamontowanego sprzętu musi być wykonany przez specjalistów.

Zewnętrzna pętla uziemienia składa się z pionowych elektrod i poziomych elementów uziemiających. Wykonany jest z czterech listew o grubości 40-50 mm i montowany jest w odległości co najmniej 1 m od budynku.Poziomy pas powinien znajdować się na głębokości od 50 do 70 cm od powierzchni.

Obliczanie konturu ochronnego

Aby wykonać dokładne obliczenie pętli uziemiającej, należy wziąć pod uwagę:

• wilgotność gleby;
• średnia temperatura zimą i latem w rejonie instalacji;
• odporność gleby i zasolenie;
• przekrój i długość przewodów i elektrod uziemiających;
• odległość od domu do konturu.

Obliczenia dokonywane są zgodnie ze wzorami, ta procedura jest trudna dla osoby, która nie ma wykształcenia inżynierskiego. Jednak nawet przy prawidłowych obliczeniach rzeczywista rezystancja pętli będzie się różnić od obliczonej ze względu na dużą liczbę wpływających czynników dynamicznych.

W rzeczywistości wielu bierze pod uwagę tylko oddalenie konturu od fundamentu, a następnie dostosowuje opór, mierząc ten wskaźnik już zamontowanej konstrukcji.

Zalecane rozmiary uziemników:

• paski - szerokość - 40-50 mm, grubość - 4-5 mm, co najmniej 2,5 m długości;
• narożniki - grubość półki - 4-5 mm, szerokość półki 40-50 mm, długość co najmniej 2,5 m;
• pręty (koniecznie gładkie) - przekrój 16-20 mm, nie mniej niż 2,5 m długości;
• rura - grubość ścianki 3,5 mm, średnica nie mniejsza niż 32 mm, długość - nie mniejsza niż 2,5 m.

W przypadku konieczności uziemienia dużych obiektów handlowych i przemysłowych należy przeprowadzić dokładne obliczenia uwzględniające wszystkie parametry.

Przedmioty wymagające wyposażenia z konturem

Musi być uziemiony bezbłędnie:

• pomieszczenia, w których pracują maszyny, urządzenia i źródła światła w metalowych obudowach i obudowach;
• kompletne podstacje transformatorowe, a także budynki z urządzeniami elektrycznymi w obudowach stalowych;
• uzwojenie wtórne przekładnika pomiarowego;
• metalowe rurociągi na kable, pomieszczenia, w których jednocześnie znajdują się konstrukcje metalowe i kable, przewody.

Nie jest wymagane uziemienie urządzeń zainstalowanych na już uziemionym sprzęcie, wyłączników w panelach elektrycznych, elektrycznych urządzeń pomiarowych.

Schematy połączeń

Najczęstsze schematy połączeń to zamknięte trójkątne i liniowe. Układ z pętlą zamkniętą jest bardziej stabilny w działaniu, ponieważ nawet w przypadku uszkodzenia jednego z uziemników poziomych będzie on nadal pełnić swoją funkcję. Linearny w tym sensie przegrywa z zamkniętą konstrukcją. Przestaje działać, jeśli zworka jest uszkodzona.

Oprócz konstrukcji liniowych i trójkątnych można wykonać ochraniacze owalne i prostokątne, ale są one mniej popularne.

Pętla uziemienia wewnątrz obiektu

Pętla uziemienia znajduje się zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz lokalu. Tworząc go w pomieszczeniu, musisz przestrzegać zasad:

• Jako zerowych przewodów ochronnych nie stosować rurociągów c.o., kanalizacyjnych itp., kabli nośnych, tulejek metalowych, drutów zbrojonych.
• Przewody uziemiające i neutralne są ułożone w sposób otwarty, ponieważ muszą być dostępne do kontroli i pomalowane w żółto-zielone paski.
• Przejścia przez ściany i stropy wykonane są z niemetalowych rur ognioodpornych.
• Opony stalowe są malowane, połączenia spawane są malowane farbą olejną.
• W wilgotnych pomieszczeniach przewody są przyspawane do podpór.

Są to podstawowe zasady, ale są też inne, które są istotne przy układaniu obwodu wewnętrznego w pomieszczeniach o agresywnym środowisku, w warsztatach przedsiębiorstw przemysłowych.

Instalowanie pętli uziemienia

Zgodnie z klasyczną procedurą instalowania pętli uziemienia wykonuje się najpierw prace przygotowawcze, następnie instaluje się urządzenie bezpośrednio i mierzy rezystancję.

Przygotowanie do instalacji

Do instalacji musisz przygotować narzędzia:

• łopata;
• szlifierka lub piła do metalu;
• falownik spawalniczy;
• dziurkacz;
• klucze na 8, 10;
• mierniki prądu, napięcia, rezystancji.

Wymagane materiały:

• Kątowniki wykonane ze stali odpornej na korozję, 40 × 40 × 4/50 × 50 × 5 cm i długości co najmniej 2,5 m. Lub stalowe pręty okrągłe o średnicy 20 mm.
• Trzy metalowe paski o długości 250 cm, szerokości od 40 do 60 mm i grubości około 5 mm. Im większa odległość między elektrodami, tym lepsze rozchodzenie się prądów, ponieważ pola elektromagnetyczne oddziałują ze sobą w mniejszym stopniu. Idealnie odległość między elektrodami powinna odpowiadać ich długości lub wzrostowi w wielokrotnościach tego parametru.
• Listwa ze stali nierdzewnej do podłączenia obwodu do fundamentu 40×4 lub 50×5 mm lub kabel zasilający.
• Śruby М8, М10.
• Miedziany przewodnik.

Miejsce instalacji obwodu powinno znajdować się w pobliżu fundamentu i rozdzielnicy.

Montaż urządzenia ochronnego

Pierwszym krokiem jest wykonanie wykopów o głębokości około 80 cm pod pętlą gruntową i listwą łączącą system z fundamentem. Konfiguracja rowów musi odpowiadać kształtowi pętli uziemienia. W tym przypadku uziemienie wykonuje się w formie trójkąta o bokach 2,5 m każdy.

Metalowe narożniki należy naostrzyć, aby ułatwić im wejście w ziemię. Są wbijane w glebę, zamiast kopać dziury. Elektrody muszą mocno wbić się w ziemię. Zworki są przyspawane do elektrod. Szwy spawalnicze są zabezpieczone masą bitumiczną w celu ochrony przed korozją. Kabel prowadzony jest wykopem do domu, do rozdzielnicy. W tym celu za pomocą śrub i nakrętek kabel zapakowany w styk końcowy mocuje się do uziemnika pionowego. W tym celu użyj opon wykonanych z miedzi (10mm2), aluminium (16mm2) lub metalu (75mm2). Kontur pokryty jest najpierw piaskiem, potem ziemią.

Pomiar rezystancji urządzenia ochronnego

Aby sprawdzić sprawność urządzenia, zaleca się wykonanie pomiaru jego odporności na rozprzestrzenianie się prądu zgodnie ze wszystkimi zasadami. Pracę najlepiej wykonywać zimą lub latem, kiedy odporność gleby jest maksymalna. Normę rezystancji obwodu ochronnego przyjmuje się jako wskaźniki 15, 30, 60 Ohm lub 2, 4 i 8 Ohm przy pomiarze za pomocą naturalnych elektrod uziemiających i powtarzających się elektrod uziemiających linii wychodzących dla sieci 660-380, 380-220 lub odpowiednio 220-127 V.

Sprawdzenie rezystancji pętli

Aby prawidłowo zmierzyć uziemienie, należy użyć specjalnych przyrządów pomiarowych „MS-08” lub „MS-416” oraz elektrod testowych. Technika jest następująca:

1. Elektroda potencjałowa jest umieszczona między obwodem a domem w odległości co najmniej 20 m. Druga w linii prostej z pierwszym i urządzeniem ochronnym, w odległości nie większej niż 40 m.
2. Po podłączeniu napięcia zmierz rezystancję.
3. Pomiar uziemienia przeprowadza się kilkakrotnie, stopniowo zbliżając zdalną elektrodę, ale nie bliżej niż 5 m.

Wyznaczenie wartości rezystancji odbywa się według najgorszego uzyskanego wyniku.

Najczęstsze błędy

Podczas instalowania urządzenia uziemiającego najczęściej popełniane są następujące błędy:

• Obwód jest podłączony do niewłaściwego punktu instalacji elektrycznej, na przykład bezpośrednio do urządzenia. Musi być podłączony do głównej szyny uziemiającej.
• Zamiast obwodu stosuje się rurę wodociągową, grzewczą lub inną. Mogą być konstrukcjami uziemiającymi z pewnymi zastrzeżeniami i nie zawsze.
• Brak podłączenia przewodu neutralnego w uziemiaczu oraz zainstalowanie oddzielnych wyłączników w przewodzie neutralnym.
• Zastosowanie jako uziemniki armatury, zakopane metalowe przedmioty, zero robocze, ogrodzenia.
• Wykorzystanie pętli uziemienia wykonanych z elementów o małych przekrojach.
• Spoina mniejsza niż 10 cm.
• Spawane szwy nie są zabezpieczone przed korozją mastyksami bitumicznymi.
• Pasek konturowy, który wyszedł z ziemi, nie jest zabarwiony. Powinien być pomalowany czarną lub żółto-zieloną farbą.
• Niewystarczająca długość poziomych i pionowych elektrod uziemiających.
• Niewystarczająca penetracja elementów poziomych.
• Tworzą pętlę uziemienia, ale nie uziemiają głównej komunikacji, składającej się z metalowych elementów: zaopatrzenia w wodę, ogrzewania, zaopatrzenia w gaz, kanalizacji.

Musi istnieć możliwość odłączenia uziemienia od instalacji elektrycznej do pomiarów, tzn. listwa wychodząca z uziemienia musi być odłączona. Taką możliwość zapewnia połączenie śrubowe elementów.

Jeśli instalacja wykonana jest zgodnie ze wszystkimi zasadami, możliwe było prawidłowe zmierzenie rezystancji, a wskaźniki odpowiadają normie, budynek jest niezawodnie chroniony przed zwarciami i ich skutkami.