Uziemienie ochronne w instalacjach elektrycznych

Zerowanie nazywa się połączeniem elektrycznym metalowych nieprzewodzących części instalacji elektrycznej z uziemionym punktem zerowym uzwojenia wtórnego trójfazowego transformatora obniżającego napięcie lub prądnicy, z uziemionym wyjściem jednofazowego źródła prądu, z uziemionym punkt środkowy w sieciach prądu stałego.

Zasada działania resetu polega na wystąpieniu zwarcia podczas zaniku fazy części bezprądowej urządzenia lub urządzenia, co prowadzi do zadziałania układu zabezpieczającego (wyłącznik lub przepalone bezpieczniki).

Zerowanie jest głównym środkiem ochrony przed dotykiem pośrednim w instalacjach elektrycznych do 1 kV z siecią z uziemieniem neutralnym. Ponieważ przewód neutralny jest uziemiony, uziemienie można uznać za szczególny rodzaj uziemienia.

Neutralny przewód ochronny nazywany jest przewodem łączącym zneutralizowane części (obudowy, konstrukcje, obudowy itp.) z uziemionym punktem zerowym źródła zasilania (transformator, generator). Zobacz tutaj, aby uzyskać więcej informacji: Przewody ochronne w instalacjach elektrycznych (przewody PE).

W sieciach 380/220 V zgodnie z wymagania UEP stosuje się uziemienie punktów neutralnych (punktów zerowych) transformatorów lub generatorów.

Rozważ najpierw sieć 380 V z uziemionym punktem neutralnym. Taka sieć jest pokazana na rys. 1.

Jeśli osoba dotknie przewodnika tej sieci, to pod wpływem napięcia fazowego powstaje obwód zwarciowy, który zamyka się przez ciało ludzkie, buty, podłogę, ziemię, uziemienie neutralne (patrz strzałki). Ten sam obwód powstaje, gdy osoba dotknie obudowy z uszkodzoną izolacją. Nie jest jednak możliwe proste uziemienie obudowy odbiornika elektrycznego.

Ryż. 1. Dotknięcie przewodu w sieci z uziemionym punktem zerowym

Ryż. 2. Uziemienie odbiornika elektrycznego w sieci z uziemionym punktem neutralnym

Aby to zrozumieć, załóżmy, że mimo wszystko takie uziemienie jest wykonane (rys. 2) i instalacja jest zwarta do obudowy silnika. Prąd zwarciowy popłynie przez dwa uziemniki — odbiornik elektryczny Rc i przewód neutralny R® (patrz strzałki).

Z Prawo Ohma napięcie fazowe sieci Uf zostanie rozłożone pomiędzy uziomami Rz i Ro proporcjonalnie do ich wartości, tj. im większa rezystancja uziomu, tym większy spadek napięcia na nim.

Jeżeli np. rezystancja Ro = 1 om, Rz = 4 omy i Uf = 220 V, to spadek napięcia rozłoży się następująco: na rezystancji Rz będziemy mieli 176 V, a na rezystancji Ro będziemy mieli = 44 V.

Powoduje to powstanie niebezpiecznego napięcia między obudową silnika a masą. Osoba dotykająca szafki może doznać porażenia prądem.W przypadku odwrotnego stosunku rezystancji, czyli Ro będzie większe od Rz, może dojść do powstania niebezpiecznego napięcia między uziemieniem a ramami urządzeń zainstalowanych w pobliżu transformatora i mających wspólną masę z przewodem neutralnym.

Ryż. 3… Resetowanie odbiornika elektrycznego w sieci z uziemionym punktem neutralnym

Z tego powodu w instalacjach z uziemionym punktem neutralnym o napięciu 380/220 V stosuje się inny rodzaj układu uziemiającego: wszystkie metalowe obudowy i konstrukcje są połączone elektrycznie z uziemionym punktem neutralnym transformatora poprzez przewód neutralny sieci lub specjalny przewód neutralny (rys. 3), dlatego każde zwarcie do obudowy staje się zwarciem, a sekcja awaryjna jest wyłączana przez bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny. Taki system uziemienia nazywa się znikaniem.

W ten sposób uziemienie ochronne uzyskuje się poprzez odłączenie sekcji sieciowej, w której doszło do zwarcia z obudową.

Ochronne działanie uziemienia polega na samoczynnym rozłączeniu części obwodu z uszkodzoną izolacją i jednocześnie zmniejszeniu potencjału obudowy na czas od momentu zwarcia do momentu rozłączenia. Gdy osoba dotknie korpusu odbiornika elektrycznego, który z jakiegoś powodu nie jest wyłączony, w obwodzie przechodzącym przez ludzkie ciało pojawi się gałąź prądu.

Ponadto, jeśli RCD jest zainstalowany w tej linii, działa również, ale nie z dużego prądu, ale dlatego, że prąd w przewodzie fazowym staje się nierówny z prądem w neutralnym przewodzie roboczym, ponieważ większość prądu odbywa się w obwód uziemienia ochronnego za wyłącznikiem różnicowoprądowym.Jeśli na tej linii zainstalowany jest zarówno wyłącznik różnicowoprądowy, jak i wyłącznik automatyczny, zadziała jeden z nich lub oba, w zależności od prędkości i wielkości prądu zwarciowego.

Tak jak nie każde uziemienie zapewnia bezpieczeństwo, tak samo nie każde uziemienie nadaje się do zapewnienia bezpieczeństwa. Reset należy wykonać tak, aby prąd zwarciowy w sekcji awaryjnej osiągnął wartość wystarczającą do przepalenia bezpiecznika najbliższego bezpiecznika lub wyłączenia maszyny. W tym celu rezystancja zwarcia musi być wystarczająco niska.

Jeśli wyzwolenie nie nastąpi, prąd zwarciowy będzie płynął przez obwód przez długi czas, a napięcie w stosunku do masy pojawi się nie tylko w przypadku zwarcia, ale także we wszystkich przypadkach resetowania (ponieważ są one połączone elektrycznie). Napięcie to jest równe wielkości iloczynu prądu zwarciowego przez rezystancję przewodu neutralnego sieci lub przewodu neutralnego i może być znaczne pod względem wielkości, a zatem niebezpieczne, zwłaszcza w miejscach, w których nie ma wyrównania potencjałów. Aby zapobiec takiemu zagrożeniu, należy dokładnie przestrzegać Wymagań PUE dotyczących uziemiacza.

Ochronne działanie neutralizacji zapewnia niezawodne działanie prądu nadprądowego w celu szybkiego odłączenia odcinka sieci z uszkodzoną izolacją. Z PUE czas samoczynnego wyłączenia uszkodzonej linii dla sieci 220/380V nie powinien przekraczać 0,4s.

W tym celu konieczne jest, aby prąd zwarciowy w obwodzie zerowym spełniał warunek ITo > k az nom, gdzie k jest współczynnikiem niezawodności, Inom — prąd znamionowy z nastawy urządzenia rozłączającego (bezpiecznik, samoczynny fizyczny przełącznik).

Współczynnik niezawodności k według PUE musi wynosić co najmniej: 3 — dla bezpieczników lub wyłączników z wyzwalaczem termicznym (termoprzekaźnik) dla pomieszczeń normalnych oraz 4 — 6 — dla stref zagrożonych wybuchem, 1,4 — dla wyłączników automatycznych z wyzwalaczem elektromagnetycznym we wszystkich pomieszczeniach.

Rezystancja rozprzestrzeniania się uziemiacza neutralnego Ro (uziemienie robocze) nie może przekraczać odpowiednio 2, 4 i 8 omów przy napięciu znamionowym 660, 380 i 220 V trójfazowych instalacji elektrycznych.