Wszystko, co musisz wiedzieć o uziemieniu

Grunt. Podstawy

Grunt — elektryczne połączenie przedmiotu z materiału przewodzącego z ziemią. Uziemienie składa się z przewodu uziemiającego (część przewodząca lub zestaw wzajemnie połączonych części przewodzących, które są w kontakcie elektrycznym z ziemią bezpośrednio lub przez pośrednie medium przewodzące) oraz przewodu uziemiającego łączącego uziemione urządzenie z przewodem uziemiającym. Uziemnik może być prostym prętem metalowym (najczęściej stalowym, rzadziej miedzianym) lub złożonym zespołem specjalnie ukształtowanych elementów.

O jakości uziemienia decyduje wartość rezystancji elektrycznej obwodu uziemiającego, którą można zmniejszyć zwiększając powierzchnię styku lub przewodność medium — stosując wiele prętów, zwiększając zawartość soli w gruncie itp. Urządzenie uziemiające w Rosji wymagania dotyczące uziemienia i jego rozmieszczenia są regulowane Zasady instalacji elektrycznej (PUE).

Przewody uziemienia ochronnego we wszystkich instalacjach elektrycznych, a także neutralne przewody ochronne w instalacjach elektrycznych o napięciu do 1 kV z przewodem neutralnym uziemionym na stałe, w tym autobusowych, muszą mieć oznaczenie literowe PE i oznaczenie kolorystyczne z naprzemiennymi paskami wzdłużnymi lub poprzecznymi szerokości (dla autobusów od 15 do 100 mm) żółty i zielony.

Przewody zerowe (neutralne) są oznaczone literą N i kolorem niebieskim. Zespolone zerowe przewody ochronne i zerowe robocze muszą mieć oznaczenie literowe PEN oraz oznaczenie kolorystyczne: niebieski na całej długości i żółto-zielone paski na końcach.

Usterki w urządzeniu uziemiającym

Niewłaściwe przewody PE

Czasami rury wodne lub rury grzewcze są używane jako przewód uziemiający, ale nie mogą być używane jako przewód uziemiający. Linia wodna może mieć nieprzewodzące wkładki (np. plastikowe rury), styk elektryczny między rurami może ulec zerwaniu z powodu korozji, a w końcu niektóre rury mogą zostać zdemontowane w celu naprawy.

Połączenie roboczego przewodu neutralnego i PE

Innym częstym naruszeniem jest ujednolicenie roboczego przewodu neutralnego i PE za punktem ich rozdzielenia (jeśli istnieje) na dystrybucji mocy. Takie naruszenie może prowadzić do pojawienia się dość znacznych prądów wzdłuż przewodu PE (które nie powinny przewodzić prądu w stanie normalnym), a także fałszywych alarmów na wyłączniku różnicowoprądowym (jeśli jest zainstalowany). Nieprawidłowe oddzielenie przewodu PEN

Szczególnie niebezpieczny jest następujący sposób „tworzenia” przewodu PE: bezpośrednio w gnieździe ustala się działający przewód neutralny, a między nim a stykiem PE gniazda umieszcza się zworkę.W ten sposób okazuje się, że przewód PE obciążenia podłączonego do tego wyjścia jest podłączony do roboczego przewodu neutralnego.

Niebezpieczeństwo tego obwodu polega na tym, że potencjał fazowy pojawi się na styku uziemienia gniazda, a zatem w przypadku podłączonego urządzenia, jeśli spełniony zostanie którykolwiek z poniższych warunków:
— przerwanie (rozłączenie, przepalenie itp.) przewodu neutralnego w obszarze między wyjściem a ekranem (a także dalej, do punktu uziemienia przewodu PEN);
— Zamienić miejscami przewody fazowe i neutralne (faza zamiast zera i odwrotnie) idące do tego wyjścia.

Funkcja uziemienia ochronnego

Działanie ochronne uziemienia opiera się na dwóch zasadach:

— Redukcja do bezpiecznej wartości różnicy potencjałów między uziemionym obiektem przewodzącym a innymi obiektami przewodzącymi, które mają naturalne uziemienie.

— Przepływ prądu upływowego, gdy uziemiony obiekt przewodzący styka się z przewodem fazowym. W prawidłowo zaprojektowanej instalacji pojawienie się prądu upływowego prowadzi do natychmiastowego zadziałania urządzeń zabezpieczających (wyłączniki różnicowoprądowe — RCD).

Dlatego uziemienie jest najskuteczniejsze tylko w połączeniu z zastosowaniem wyłączników różnicowoprądowych. W takim przypadku, przy większości naruszeń izolacji, potencjał uziemionych obiektów nie przekroczy niebezpiecznych wartości. Ponadto uszkodzony odcinek sieci zostanie odłączony w bardzo krótkim czasie (dziesiąte części sekundy — czas zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego).

Uziemienie w przypadku awarii urządzeń elektrycznych Typowym przypadkiem awarii urządzeń elektrycznych jest uderzenie napięcia fazowego w metalową obudowę urządzenia w wyniku uszkodzenia izolacji. W zależności od zastosowanych środków bezpieczeństwa możliwe są następujące opcje:

— Sprawa nie jest potwierdzona, nie ma RCD (najbardziej niebezpieczna opcja). Korpus urządzenia będzie miał potencjał fazowy i nie zostanie to w żaden sposób wykryte. Dotknięcie takiego uszkodzonego urządzenia może być śmiertelne.

— Obudowa jest uziemiona, nie ma RCD. Jeśli prąd upływowy w obwodzie uziemienia korpusu fazowego jest wystarczająco duży (przekracza próg bezpiecznika chroniącego ten obwód), wówczas bezpiecznik przepali się i zamknie obwód. Najwyższe skuteczne napięcie (do masy) uziemionej obudowy to Umax = RGIF, gdzie RG? rezystancja uziemienia JEŚLI? prąd, przy którym zadziała bezpiecznik chroniący ten obwód. Ta opcja nie jest wystarczająco bezpieczna, ponieważ przy dużej rezystancji uziemienia i dużych wartościach bezpieczników potencjał uziemionego przewodu może osiągnąć dość znaczne wartości. Na przykład przy rezystancji uziemienia 4 omów i bezpieczniku 25 A potencjał może osiągnąć 100 woltów.

— Obudowa nieuziemiona, zainstalowany RCD. Korpus urządzenia będzie miał potencjał fazowy i nie zostanie to wykryte, dopóki nie pojawi się ścieżka, przez którą przepływa prąd upływowy. W najgorszym przypadku wyciek nastąpi przez ciało osoby, która dotknie zarówno wadliwego urządzenia, jak i przedmiotu mającego naturalne uziemienie. RCD wyłącza uszkodzoną część sieci, gdy tylko wystąpi wyciek. Osoba otrzyma tylko krótkotrwały porażenie prądem (0,010,3 sekundy — czas reakcji wyłącznika różnicowoprądowego), który z reguły nie powoduje uszczerbku na zdrowiu.

— Obudowa jest uziemiona, RCD jest zainstalowany. Jest to najbezpieczniejsza opcja, ponieważ oba środki ochronne wzajemnie się uzupełniają.Kiedy napięcie fazowe uderza w przewód uziemiający, prąd przepływa z przewodu fazowego przez ubytek izolacji w przewodzie uziemiającym i dalej do ziemi. RCD natychmiast wykrywa ten wyciek, nawet jeśli jest bardzo mały (zwykle próg czułości RCD wynosi 10 mA lub 30 mA) i szybko (0,010,3 sekundy) odłącza odcinek sieci z usterką. Ponadto, jeśli prąd upływowy jest wystarczająco duży (przekracza próg zadziałania bezpiecznika chroniącego ten obwód), może również dojść do przepalenia bezpiecznika. To, które urządzenie zabezpieczające (RCD lub bezpiecznik) wyłączy obwód, zależy od ich prędkości i prądu upływu. Możliwe jest wyzwolenie obu urządzeń.

Rodzaje uziemień

TN-C

System TN-C (fr. Terre-Neutre-Combine) został zaproponowany przez niemiecki koncern AEG (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) w 1913 roku. Przewód neutralny roboczy i przewód PE (uziemienie ochronne) są w tym systemie połączone w jeden dyrygent. Największą wadą było powstawanie napięcia sieciowego (1,732 razy wyższego niż napięcie fazowe) na obudowach instalacji elektrycznych w przypadku awaryjnego zerowania.

Jednak dzisiaj możesz to znaleźć system uziemienia w budynkach krajów byłego ZSRR.

TN-S

Aby zastąpić warunkowo niebezpieczny system TN-C w latach 30-tych XX wieku opracowano system TN-S (Terre-Neutre-Separe), w którym przewód neutralny roboczy i ochronny są oddzielone bezpośrednio w podstacji, a uziom jest dość skomplikowaną konstrukcją z okuć metalowych.

Tak więc, gdy zero robocze pęknie w środku linii, instalacje elektryczne nie otrzymały napięcia sieciowego.Później taki system uziemienia umożliwił opracowanie automatów różniczkowych i automatów uruchamianych prądem upływowym, zdolnych do wykrywania znikomego prądu. Ich praca do dziś opiera się na prawach Kirgoffa, zgodnie z którymi prąd płynący przez przewód fazowy musi być liczbowo równy prądowi płynącemu przez roboczy przewód neutralny.

Można też zaobserwować układ TN-CS, gdzie separacja zer odbywa się w środku linii, ale w przypadku przerwy w przewodzie neutralnym do punktu separacji, obudowa znajdzie się pod napięciem sieciowym, co będzie stanowić zagrożenie dla życia w przypadku dotknięcia.