Uzemňovací zařízení: typy a instalace

Každé elektrifikované zařízení musí mít řádně organizovanou elektrickou bezpečnostní ochranu. Tento systém umožňuje vytvořit ochranné uzemnění. Vyznačuje se spojením prvků elektrického zařízení s uzemňovacím zařízením.

Účelem uzemnění je zabránit vlivu proudu na uživatele a odvést napětí z těla elektrického zařízení do země. Uzemnění snižuje potenciál mezi zemí a elektrickým bodem. Tím je minimalizována proudová síla a poškození při interakci s elektrickými spotřebiči, u kterých došlo k poruše.

Funkce provozu

Vytvoření správného uzemňovacího systému je navrženo tak, aby odpovídalo následujícím zásadám:

1. Organizace ochrany proti indukčním proudům. Mohou se objevit v důsledku úderu blesku. Navíc vzniká elektrostatická a elektromagnetická indukce.
2. Vytvoření elektrického obvodu s nízkým odporem při uzavření. Proud takovým vedením snadno prochází. Poskytuje uživatelům bezpečnost. Pokud se někdo náhodně dotkne zařízení během propíchnutí krytu, nebude tam žádné potenciálně nebezpečné napětí.

Ochranné uzemnění se používá v elektrické síti s napětím:

1. Více než 1 kW. Všechny režimy vinutí napájecího zdroje AC/DC jsou přijatelné.
2. Méně než 1 kW:

• se stejnosměrným proudem 2 vodičů, když je izolace vinutí zdroje proudu;
• se střídavým proudem dvou 1-fázových vodičů izolovaných od země, a
• se střídavým proudem tří 3-fázových vodičů s nulovou izolací.

Funkčnost zemnícího systému bude na vysoké úrovni pouze se sítí s izolovaným neutrálem.

Typy zemnících elektrod

Při organizování pracovního nebo ochranného uzemnění se používají prvky, jako jsou zemnící vodiče. Existují dva typy:

• Umělé jsou konstrukce vyrobené z nelakovaného kovu. Někdy se za účelem ochrany proti korozi používají ochranné sloučeniny, které nezhoršují schopnost vést proud. Příkladem umělého uzemnění je speciální vodivý beton.
• Přírodní – různé vodivé konstrukční prvky objektu a komunikací. Musí přijít do kontaktu se zemí. Je zakázáno používat jako přirozený zemnící vodič dálniční stavby, které mohou explodovat nebo se vznítit. Například plynové potrubí.

Při použití umělých zemnících elektrod je důležité pamatovat na to, že k vytvoření kovového spojení budete potřebovat kovové tyče/desky. To je, když jsou horní konce zemnících vodičů spojeny svařováním do jednoho prvku. Je přiveden přímo do domu pomocí zemnící sběrnice, která zajišťuje tuhost a celistvost obvodu.

Neutrální – co to je?

Jedná se o ochranný nulový vodič. Propojuje nuly elektrických instalací ve 3fázových sítích navzájem.

Snižovací rozvodna s transformátorovou instalací má vlastní zemnicí pouzdro. Jeho součástí je ocelová pneumatika a tyče, které jsou speciálním způsobem umístěny v zemi. Od rozvodny ke zdrojům spotřeby je do elektrorozvaděče položen 4žilový kabel.

Když potřebujete přijímat napájení z 3fázového obvodu, musí být připojeny všechny 4 vodiče. Pokud jsou k nim připojeny různé zátěže, neutrál se posune. Aby se tomu zabránilo, používá se nulový vodič. Díky němu je zatížení rovnoměrně rozloženo do všech fází.

Vodiče PE a PEN – co to je?

Vodič PEN kombinuje funkce nulového pracovního a nulového ochranného vodiče. prochází z rozvodny a u spotřebitele se dělí na vodiče N a PE.

PE představuje ochranné uzemnění. Používá se například v uzemněných zásuvkách. Takový vodič se používá pro zařízení s napětím menším než 1 kW.

Toto uzemnění je zodpovědné za trvalé spojení vnějších a exponovaných částí. V důsledku toho proud teče do země.

Vodič PEN našel své uplatnění při provozu systému typu TN-C.

Typy systémů umělého uzemnění

Typy uzemnění

Oddělené použití drátů

Kombinace funkcí nulového a funkčního ochranného vodiče

Připojení vodiče k nule

Existují následující umělé typy uzemnění:

Systémy s pevně uzemněným neutrálním uzemňovacím systémem TN

Předpokládají přítomnost pevně uzemněného neutrálu a připojení všech prvků sítě, které vedou energii, k němu. Připojení se provádí pomocí nulových vodičů.

Skříně a panely zařízení, elektrické skříně jsou připojeny k vodiči PEN. To zajišťuje zkrat při proražení pouzdra. Výsledkem je, že jističe odpojí napájení elektrické sítě, která jde do problémové oblasti. Tím se zabrání úrazu elektrickým proudem.

TT

Systém poskytuje vysokou úroveň bezpečnosti a je vhodný pro elektrárny s minimálním technickým stavem. Například tam, kde jsou obnažené dráty, v elektrických instalacích na pevných podpěrách nebo ve volném prostoru.

Systém je namontován podle 4vodičového schématu:

• nula kombinuje funkce ochranných a pracovních vodičů;
• 3 fáze, které dodávají napětí a jsou mezi sebou posunuty pod úhlem 120 stupňů.

Systém se vyznačuje ochranou proti zkratu, vysokou odolností proti deformaci drátu a schopností provozu na vysokonapěťových elektroinstalacích.

Mezi nevýhody patří nemožnost hlídat fáze zkratu a složitá organizace ochrany před bleskem.

TN-S

Je vybaven dvěma nulovými vodiči – jeden funguje jako ochrana, druhý jako nulový vodič, který je připojen k pevně uzemněnému neutrálu. Toto je nejúčinnější a nejbezpečnější systém. Princip činnosti spočívá v použití pouze nuly a jedné fáze pro napájení provozního napětí. Zapojení je provedeno 3-žilovým vodičem, jedno jádro je použito jako nula a připojeno ke vstupnímu vodiči.

TN-C

Vodič PEN kombinuje nulový a ochranný vodič v celém systému. Výhodou takového systému je snadná instalace. Nejsou potřeba žádné zvláštní finanční náklady nebo úsilí, ani instalované nadzemní a kabelové vedení. Ale jsou tu i nevýhody. V případě přerušení obvodu se na krytu elektrické instalace může objevit lineární napětí. Je-li poškozeno vodivé zařízení, existuje vysoké riziko úrazu elektrickým proudem a ztráty uzemnění. Systém může chránit pouze proti zkratu.

TN-CS

Jedná se o kombinovaný systém, ve kterém jsou vodiče PE a N na výstupu ze zdroje spojeny v jediném vodiči. Na vstupu do objektu je připojen ochranný vodič PE. Kód PUE uvádí, že tento systém je doporučen jako hlavní pro soukromý dům. Je spolehlivější a jednodušší na organizaci.

Izolované neutrální systémy

V procesu přenosu a distribuce proudu ke spotřebitelům se používá 3-fázový systém. To vám umožní organizovat rovnoměrné symetrické rozložení zatížení. Systém tvoří režim, který zahrnuje použití generátorů a transformátorové kabiny. Jejich neutrál nemá zemní ochranu.

Izolovaný neutrál se používá při připojování sekundárních vinutí transformátorů při absenci napájení během nouzových situací a podle obvodu trojúhelníku. Jedná se o náhradní síť. Izolovaný neutrál pomáhá při zkratování prorazit izolační povlak a vytváří zkrat na jiných fázích.

IT

Systém je zodpovědný za uzemnění prostřednictvím vysoké úrovně odporu. Má neutrální. Vnější prvky vyrobené z materiálů, které vedou proud, jsou uzemněny. Za výhody jsou považovány nízké proudové ztráty při jednofázovém zkratu. Instalace s takovým systémem může fungovat po dlouhou dobu i v případě nehod. Mezi potenciály není žádný rozdíl.

Ochrana však nebude fungovat v případě zemního spojení. Při kontaktu s druhou fází instalace je zvýšené riziko úrazu elektrickým proudem.

Výpočet hodnot hlavních uzemňovacích prvků

Podrobné výpočty pomáhají navrhnout výkres uzemnění pro objekt. Zařízení, které se instaluje podle vypočtených zemnících údajů, pomáhá zajistit co nejefektivnější provoz celé ochrany.

Výpočty jsou založeny na dotykových tolerancích a krokových napětích. Na tomto základě se vypočítá počet a velikost zemnících vodičů a princip jejich organizace.

Výpočty se provádějí na základě následujících údajů:

• Popis zařízení – hlavní konstrukční prvky, typ instalace, provozní napětí, možnosti nulového uzemnění.
• Tvar uzemňovacích vodičů. To je nezbytné pro stanovení požadované hloubky uložení elektrod.
• Údaje o studiích měření měrného odporu půdy v území. Zohledňují se také informace o klimatu v oblasti, kde je systém organizován.
• Informace o vhodném přirozeném uzemnění. Nezbytné informace o skutečných aktuálních průtokech. Získávají se prováděním speciálních měření.
• Výsledky typických výpočtů vypočtených zemních poruch.
• Indikátory regulačních norem pro přípustné parametry napětí podle PUE.
• Hodnoty mrazuvzdornosti půdní vrstvy sezónně, během mrazu, sušení. Indikátory jsou potřebné pro výpočet zemnících vodičů umístěných v homogenních podmínkách.
• Informace o potenciálech indukovaných na elektrodách. Jsou potřebné při instalaci složitých vícesložkových zemnících vodičů. Využívá se informace o odolnosti všech vrstev zeminy.

<img src=”https://static.insales-cdn.com/files/1/3931/19476315/original/1_0604c71979a80c4e23ab4a018d1e1f6a.png” />

Zařízení zemní smyčky

Zemnící systém zahrnuje:

1. Zemnicí kolíky.
2. Pásový kov.
3. Zemnící vodiče.

Zemnící kolíky

Skládá se ze skupiny elektrod z obyčejné nebo nerezové oceli, případně vodičů, které jsou vzájemně propojeny. Jsou umístěny svisle v zemi vedle objektu.

V závislosti na chráněném objektu se pro zemnící smyčku používá následující:

• kruhová ocel o průměru 16-18 mm;
• rohy 5*5*0.5 cm.

Jsou zaraženy do země 3 metry. Poté jsou prvky svařeny dohromady pásem 0.4 x 4 cm a přivedeny do oblasti, kde je připojen společný uzemňovací systém.

Odrůdy

Geometrie zemní smyčky do značné míry závisí na snadné instalaci. Může to být jakýkoli geometrický obrazec, ale existují dva hlavní:

• Trojúhelník. Nejčastěji používaný obvod. 3 tyče jsou zaraženy do země ve vzdálenosti minimálně 3 metrů. Pokud však na místě není místo, může být vzdálenost menší. Výsledkem by měl být trojúhelník s různými stranami.
• Čára. Používá se v místech, kde není prostor pro první možnost. Tato možnost je výhodná, protože tyče můžete zakopat podél zdi budovy nebo plotu. Lze použít libovolný počet elektrod. Čím více jich je, tím vyšší jsou indikátory odporu.

Uzemnění je komplexní systém, ve kterém je vše propojeno a všechny stupně ovlivňují spolehlivost provozu zařízení. Hlavním úkolem v jeho organizaci je výběr konfigurace zemnících vodičů.