Koncept in princip delovanja zaščitne ozemljitve

Delujoče električne naprave morajo biti ozemljene. Glede na namen je lahko operativna ali zaščitna. Prvi je namenjen pravilnemu delovanju naprav, drugi pa zaščiti ljudi. Načelo delovanja enega in drugega je različno.

Glavni cilji in cilji ozemljitve

Tla so sposobna nevtralizirati električni tok, saj je njihova napetost enaka nič. Upornost je glavni pokazatelj ozemljitvene naprave, po katerem lahko ocenimo njeno kakovost in sposobnost izpolnjevanja svojega namena. Upornost je odvisna od sestave tal, prisotnosti kemikalij v njej - kislih ali alkalnih, vlažnosti in ohlapnosti. Za pravilno delovanje ozemljitvenih naprav bo morda potrebna uporaba posebnega ozemljitvenega kompleta ali popolna zamenjava zemlje, odvisno od sestave zemlje.

Ozemljitev je povezava katerekoli naprave, električne napeljave ali dela omrežja z ozemljitveno napravo. Sestavljen je iz ozemljitvenega vodnika in ozemljitvenih vodnikov, skozi katere tok teče v zemljo in se nevtralizira.

Ozemljitvenih elektrod je lahko več. V porazdeljeni shemi se nahajajo vzdolž oboda objekta, katerega električno omrežje mora biti zavarovano. Prevodni del (ozemljitveni vodniki) je običajno kovinski. Nanje so priključene ozemljitvene elektrode, ki imajo neposreden stik s tlemi.

Ozemljitvena naprava je nameščena vzdolž konture. Ozemljitvena zanka je več elektrodnih vodnikov, ki so zabiti v zemljo. Njihova dolžina je 3 metre, nahajajo se na kratki razdalji drug od drugega. Kot povezava se uporablja vodoravni kovinski trak, ki je položen v tla na plitvo globino - do 1 metra. Povezava z elektrodami je izvedena z običajnim varjenjem. V posebnih ozemljitvenih kompletih so deli opreme povezani z navoji, kar nikakor ne vpliva na lastnosti delovanja.

Delovna ozemljitev je potrebna v naslednjih primerih:

• Zaščita opreme pred kopičenjem statične elektrike. Naravni procesi, kot je strela, lahko vplivajo na tok, ki teče v tokokrogu, kar povzroči poškodbe opreme. Elektrode, nameščene v tleh, odvajajo odvečni tok.
• Omrežna zaščita pred kratkimi stiki.
• Prenapetostna zaščita.

Primer delovne ozemljitve je strelovod, ki je povezan z elektrodami. Še posebej pomembno pri generatorjih in transformatorjih.

Načelo zaščitne ozemljitve

Zaščitna ozemljitev je niz ukrepov, ki so namenjeni zaščiti opreme in ljudi, ki delajo z njo. Uporablja se za odpravo elektromagnetnih motenj, ki izhajajo iz naprave, ki deluje v bližini, kot tudi za nevtralizacijo motenj med preklapljanjem v napajalnem tokokrogu.

Zaščita pred strelo

Zračno okolje je območje z velikim uporom, vendar ima razelektritev moč, ki presega ta upor, zato ga prebije. Na svoji poti od zgornjih plasti atmosfere do tal strela izbere območja z najmanjšim uporom – mokra območja, stene, drevesa in vodne kapljice. To pojasnjuje dejstvo, da izpusti pogosto zadenejo les - ima manjši upor kot zrak okoli njega. Ko tok vstopi v zgradbo, gre tudi skozi območja z najmanjšim uporom – to so kovinske cevi, električni aparati ali njihovi kovinski deli ter vlažni zidovi. Če naprava ni ozemljena, je dotik med nabojem lahko usoden.

Pri namestitvi strelovoda na streho naboj vstopi vanj, nato pa se premakne na tla in se nevtralizira. Pomembno je, da se tokovi ne širijo znotraj predmeta, zato imajo materiali, uporabljeni za ozemljitev, nizek upor. Po pravilih ne sme presegati 4 ohmov. Sam strelovod mora biti povezan z elektrodami v zemlji.

Prenapetostna zaščita

Elektronska oprema je občutljiva na prenapetost električne energije ali močne električne instalacije, ki delujejo v njihovem radiju. Nenaden udar strele v bližini lahko poškoduje elektroniko.

Kot primer: med nevihto lahko pride do presežka naboja v bakrenem kablu, ki povezuje hiše in prenaša tok. Naboj, ko se njegova velikost poveča, lahko uniči kabel. V tem primeru je na daljnovodu nameščen SPD - prenapetostna zaščita, tako da se odvečni naboj odvaja v tla.

Zaščita ljudi

Ohišja naprav in vsi kovinski elementi so sposobni prevajati tok. Če se dotaknete neozemljene naprave, ki je nabrala statično elektriko, lahko doživite hud udar. To bo vplivalo predvsem na srčno-žilni in živčni sistem. Gumijasti čevlji, gumirane rokavice in popolnoma suh prostor sicer pomagajo zmanjšati udarce, vendar ljudje le redko hodijo po stanovanju ali pisarni v gumijastih škornjih. Priključitev tretje žice na ohišje naprav in nato povezava z elektrodami vam omogoča, da odvečni tok odstranite v tla.

V starih zasebnih in stanovanjskih stavbah ukrepi ozemljitve niso bili izvedeni, zato vse električne naprave predstavljajo potencialno nevarnost za ljudi.

Domače naprave so lahko videti takole: žica je povezana z ohišjem naprave, ki je speljana na ulico in povezana s kovinskim izdelkom, zabitim v tla (cev, vogal, vedro, armatura). Ti izdelki so dobri prevodniki toka, za razliko od človeškega telesa, zato tok izbere kovino in gre v tla.

Razlika med delovno in zaščitno ozemljitvijo

V skladu z varnostnimi predpisi se delovna in zaščitna ozemljitev ne sme kombinirati z vodnim krogom. Med atmosferskimi razelektritvami se lahko poškodujejo električne naprave in zaščitna ozemljitev ne deluje.

V funkcionalni (delovni) shemi ozemljitve so vse tokovne strukture povezane z elektrodami, nameščenimi v tleh. Za pravilno delovanje delovne ozemljitve se uporabljajo tudi varovalke, ki prevzamejo napetost in izpadejo.

Delovna ozemljitev je zagotovljena, če so napravam priložena navodila proizvajalca in zahteve, ki varujejo napravo.

Za zaščitno ozemljitev je postavljenih več zahtev, saj ima pomembnejše naloge: ohranjanje življenj ljudi.

Najbolj zanesljiva ozemljitev je zagotovljena v električnem tokokrogu hiše. Kabli, ki gredo v vsako vtičnico, morajo biti trižilni. Tretja žica se poveže z zemljo in odvaja statično elektriko, prav tako pa preprečuje kratek stik in vdor strele v objekt.

Zahteve za zaščitno ozemljitev

Da lahko ozemljitvene instalacije opravljajo svoje funkcije, morajo biti v skladu z določenimi parametri in navodili proizvajalca opreme.

Nianse, ki vplivajo na funkcionalnost:

• Odpornost na tla zaradi fizikalnih in kemičnih lastnosti. Najboljši prevodniki toka so mokra glina, grafitni drobci, šota, slana močvirja ali morska voda. Še huje - suh pesek ali trde kamnine - granit, drobljen kamen, kremen, asfalt, beton.
• Območje stika ozemljitvene elektrode s tlemi. Večja je površina, ugodnejši pogoji so ustvarjeni za pretok toka, hitreje se to zgodi. Območje lahko povečate z namestitvijo več elektrod vzdolž obrisa zgradbe. V tem primeru so skupaj z jekleno ploščo povezani v eno samo enoto. Če povečate velikost ene elektrode, se bo povečala tudi skupna površina. Namestitev navpične kovinske konture pomaga povečati površino, če imajo spodnje plasti tal večjo odpornost kot površinske.

Ker je težko doseči idealno odpornost tal, so naprave ustvarjene na podlagi njegovih značilnosti. Vsaka električna instalacija ima svoje standarde za odpornost ozemljitvenih naprav. Na primer, za električno postajo z napetostjo nad 100 kW upor ne sme biti večji od 0,5 Ohm, za domače omrežje s sistemom TT, pa tudi z uporabo samodejnega izklopa, do 500 Ohm.

Kovinski ozemljitveni vodniki ne smejo biti prevlečeni z barvami in laki. Včasih se kot ozemljitvena naprava uporablja podzemni del stavbe s kovinskimi konstrukcijami - električno prevodni beton z ojačitvijo v notranjosti. Za rešitev problema ozemljitve ni mogoče uporabiti plinskih kovinskih cevi.

V skladu s pravili o električni namestitvi so ozemljitvene:

• Omrežja, katerih napetost je višja od 380 V.
• Posebej nevarne in zunanje instalacije.

Deli opreme, ki so predmet ozemljitve in ozemljitve:

• Ohišja električne opreme.
• Sekundarno navitje transformatorja.
• Pogoni električnih naprav.
• Razdelilne deske, okvirji omar.
• Kovinske konstrukcije opreme.
• Železen plašč kabla.

Če napetost ne presega 42 VAC ali 110 VDC, ozemljitev ni potrebna.

Ozemljitev gospodinjstva

Večina nesreč v domu vključuje dotik naprave, ki ima poškodovano izolacijo. Človeško telo je v tem primeru prevodnik toka. Električni štedilniki, pralni in pomivalni stroji, grelni radiatorji, mikrovalovne pečice, kotli, osebni računalniki, pomivalni stroji - vse to so kovinske konstrukcije, ki dobro prevajajo tok in brez ozemljitve lahko škodijo zdravju.

Kratek stik je stik fazne in nevtralne žice v omrežju, kar vodi do zaščite v sili in odklopa naprave iz napajanja. Najpogosteje ne pride do kratkega stika, temveč do uhajanja toka, ki se nabira v ohišju gospodinjske opreme. To lahko povzroči električni udar.

Za varnost ljudi je treba namestiti vtičnice z ozemljitvenimi kontakti. V vtičnico mora biti priključen trižilni kabel. Pri dvožilnem in trižilnem sistemu je ozemljitev opremljena drugače - iz razdelilne omarice ali električne plošče.

Kot ozemljitveni vodnik ni mogoče uporabiti cevi za plin, vodo ali centralno ogrevanje.

Delovanje ozemljitve v primeru okvar električne opreme

Okvara opreme pomeni poškodbo izolacije in pojav faze v ohišju naprave. Če so deli opreme pod napetostjo, vendar niso zaščiteni z ozemljitvijo in RCD, lahko oseba, ki se ne zaveda nevarnosti, doleti električni udar.

V drugi možnosti uhajanje toka morda ni pomembno; naprava za zaščito opreme ne bo reagirala na napetost in ne bo izklopila naprave.Oseba lahko prejme manjši udarec.

Če ohišje ni ozemljeno, vendar je RCD nameščen, bo deloval 0,02 sekunde po tem, ko se oseba dotakne telesa naprave. Ta čas ni dovolj za škodo zdravju.

Najučinkovitejša shema z varnostnega vidika je prisotnost ozemljitve in RCD. Če pride do uhajanja toka in preide v tla, se RCD odzove in izklopi napravo.

Kako izračunati parametre glavnih ozemljitvenih elementov

Parametri ozemljitvene naprave se izračunajo po formulah. Izhodiščni elementi so:

• odpornost tal na določenem območju;
• dolžina, debelina, premer elektrod, pa tudi njihovo število.

V praksi v vseh primerih prihaja do odstopanj od načrtovanega delovnega načrta, saj je treba indikator tal natančneje analizirati. To je skoraj nemogoče storiti: na 100 kvadratnih metrih je treba izvrtati približno 100 mini jaškov do 10 m globoko, da ocenimo plasti zemlje, njeno sestavo in vključke elementov - gline, apnenca, peska in druge komponente.

Namestitev ozemljitvenih naprav poteka v skladu z glavnim načelom ozemljitve: prisotnost varnostne rezerve s povprečnimi vrednostmi parametrov. Manjši kot je upor, bolje je za vse električne naprave in ljudi.

Namestitev ozemljitvenih elektrod

Vertikalne elektrode učinkoviteje opravljajo svojo funkcijo, saj jih je mogoče namestiti na večjo globino. Pri vodoravnem polaganju na majhni globini se odpornost poveča, zlasti pozimi, ko zmrznejo zgornje plasti tal.

Za elektrode se uporabljajo zatiči, katerih dolžina je večja od 1 metra (običajno 1,5 m).Takšne konstrukcije je enostavno zabiti v tla s pomočjo navadnega kladiva;