Împământare

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 9 iulie 2021; verificările necesită 25 de modificări .

Împământare - conexiune electrică intenționată a oricărui punct al rețelei, instalație electrică sau echipament cu dispozitiv de împământare [1] . În electrotehnică , cu ajutorul împământării, ele realizează protecție împotriva acțiunii periculoase a curentului electric prin reducerea tensiunii de contact la o valoare sigură pentru oameni și animale. Împământarea este, de asemenea, utilizată pentru a utiliza pământul ca conductor de curent (de exemplu, în telecomunicațiile cu fir). Se realizează cu ajutorul unui conductor de împământare, care asigură contact direct cu pământul, și a unui conductor de împământare.

Terminologie

Ediția definiției termenilor [2] este practic apropiată de GOST R 57190 [3] , identificatorii termenilor conform Dicționarului Electrotehnic Internațional [4] [5] sunt dați între paranteze . Pentru termenii utilizați în mod obișnuit din alte surse, este indicată sursa.

Tipul de împământare a sistemului este o caracteristică complexă a sistemului de distribuție a energiei în ansamblu (surse de alimentare, linii electrice, echipamente electrice, metode de împământare a părților conductoare deschise ale surselor de energie, linii electrice, instalații electrice sau echipamente electrice) [6] .
Neutru solid împământat - neutrul unui transformator sau generator, conectat direct la dispozitivul de împământare. Ieșirea unei surse de curent alternativ monofazat sau polul unei surse de curent continuu în rețelele cu două fire, precum și punctul de mijloc în rețelele cu trei fire de curent continuu (195-04-06MOD) pot fi, de asemenea, împământate solid.
Neutru izolat - neutrul unui transformator sau generator carenu esteconectat la un dispozitiv de împământare sau conectat la acesta printr-o rezistență ridicată a dispozitivelor de semnalizare, măsură, protecție și alte dispozitive similare (195-04-07MOD).
Dispozitiv de împământare - o combinație de conductori de împământare și împământare (195-02-20).
Conductor de împământare - o parte conducătoare sau un set de părți conductoare interconectate care sunt în contact electric cu pământul direct sau printr-un mediu conductor intermediar (195-02-01).
- Un electrod de împământare artificial este un electrod de împământare special conceput pentru împământare.
- Conductor natural de împământare - o parte conducătoare terță parte care este în contact electric cu pământul direct sau printr-un mediu conductor intermediar utilizat în scopuri de împământare.
Bucla de împământare - Împământare orizontală închisă.
- Ground loop - Dispozitiv de împământare (învechit) [7] .
- Loop ( Loop grounding ) - Împământare de protecție, în care tensiunea de atingere din interiorul buclei nu depășește valoarea admisă din cauza aranjamentului corect selectat a electrozilor (învechit) [8] .
Conductor de împământare - un conductor care conectează partea (punctul) împământată cu conductorul de împământare (195-02-11).
Conductorul de protecție (PE) este un conductor destinat în scopuri de siguranță electrică (195-02-09).
Conductor de protecție de pământ - un conductor de protecție destinat împământării de protecție (195-02-11).
Conductor de protecție pentru egalizarea potențialului - un conductor de protecție proiectat pentru egalizarea potențialului de protecție (195-02-10).
Conductor de protecție zero ( PE ) - un conductor de protecție în instalațiile electrice de până la 1 kV, conceput pentru a conecta părțile conductoare deschise la un neutru solid împământat al unei surse de energie.
Conductor zero (neutru) ( N ) - un conductor în instalații electrice de până la 1 kV, conceput pentru a alimenta consumatorii electrici și conectat la un neutru solid împământat al unui generator sau transformator în rețelele de curent trifazat, cu o împământare solidă. ieșirea unei surse de curent monofazate, cu un punct sursă solid împământat în rețelele de curent continuu (195-02-06).
Conductoare combinate de protecție zero și zero de lucru ( PEN ) - conductoare în instalații electrice cu tensiune de până la 1 kV, combinând funcțiile conductorilor de protecție zero și de lucru zero (195-02-12).
Magistrala principală de împământare este o magistrală care face parte din dispozitivul de împământare al unei instalații electrice de până la 1 kV și este proiectată pentru a conecta mai mulți conductori în scopul împământării și egalizării potențialului (195-02-33).
O parte conductoare este o parte care poate conduce un curent electric (195-01-06).
Partea purtătoare de curent este partea conducătoare a instalației electrice, care se află sub tensiune de funcționare în timpul funcționării acesteia, inclusiv conductorul de lucru zero (dar nu conductorul PEN) (195-02-19).
Partea conductoare expusă - accesibilă la atingere partea conducătoare a instalației electrice, în mod normal nealimentată, dar care poate deveni sub tensiune dacă izolația principală este deteriorată (195-06-10).
Parte conductoare terță parte - o parte conductivă care nu face parte din instalația electrică (195-06-11).
Zona cu potențial zero ( pământ relativ ) este o parte a pământului care se află în afara zonei de influență a oricărui conductor de împământare, al cărui potențial electric se presupune a fi zero (195-01-01).
Împământare de protecție - împământare efectuată în scopul siguranței electrice (195-01-11).
Împământare de lucru (funcțională) - împământare a unui punct sau punctelor părților purtătoare de curent ale unei instalații electrice, efectuată pentru a asigura funcționarea unei instalații electrice (nu în scopuri de siguranță electrică) (195-01-13).
Împământarea de protecție (în instalațiile electrice cu tensiuni de până la 1 kV) este o conexiune deliberată a părților conductoare deschise cu un neutru solid împământat al unui generator sau transformator în rețele de curent trifazat, cu o ieșire solid legată la pământ a unei surse de curent monofazate. , cu un punct sursă împământat în rețelele de curent continuu, realizat în scopul siguranței electrice.
Egalizarea potențialului - conexiunea electrică a părților conductoare pentru a obține egalitatea potențialelor lor. SUP - sistem de egalizare de potențial (195-01-10).
Egalizarea de protecție a potențialelor - egalizarea potențialelor, efectuată în scopul securității electrice (195-01-15).
Egalizare de potențial - reducerea diferenței de potențial (tensiune de treaptă) pe suprafața pământului sau a podelei cu ajutorul conductoarelor de protecție așezate în pământ, în podea sau pe suprafața acestora și conectate la un dispozitiv de împământare, sau prin utilizarea unor acoperiri speciale de pământ .
Zona de răspândire ( pământ local ) - zona de împământare dintre electrodul de împământare și zona de potențial zero (195-01-03).
Defecțiune la pământ - un contact electric accidental între părțile sub tensiune care sunt sub tensiune și pământ (195-04-14).
Contact direct - contact electric al persoanelor sau animalelor cu părți sub tensiune sub tensiune (195-06-03).
Atingere indirectă - contact electric al oamenilor sau animalelor cu părți conductoare deschise care sunt sub tensiune atunci când izolația este deteriorată (195-06-04).
Protecție împotriva contactului direct ( protecție principală ) - protecție pentru prevenirea contactului cu părțile sub tensiune sub tensiune [1] [9] (195-06-01MOD).
Protecție împotriva contactului indirect ( protecție împotriva deteriorării )- protecție împotriva șocurilor electrice la atingerea părților conductoare deschise care sunt sub tensiune atunci cândizolația este deteriorată [1] [9] (195-06-02).
Oprire automată de protecție - deschiderea automată a circuitului unuia sau mai multor conductori de fază (și, dacă este necesar, conductorului de lucru zero), efectuată pentru siguranță electrică (195-04-10).
Transformator de izolare - un transformator, a cărui înfășurare primară este separată de înfășurările secundare prin separarea electrică de protecție a circuitelor [1] .
Transformatorul de izolare de siguranță este un transformator de izolare conceput pentru alimentarea circuitelor de foarte joasă tensiune [1] .
Ecran de protecție - un ecran conductiv conceput pentru a separa circuitul electric și/sau conductorii de părțile purtătoare de curent ale altor circuite (195-02-38).
Separarea electrică de protecție a circuitelor - separarea unui circuit electric de alte circuite în instalațiile electrice cu tensiune de până la 1 kV folosind (195-06-19):
- dubla izolare;
- izolație de bază și ecran de protecție;
- izolație întărită.
Izolație de bază - izolarea pieselor purtătoare de curent, oferind, printre altele, protecție împotriva contactului direct (195-06-06).
Izolație suplimentară - izolație independentă în instalațiile electrice cu tensiune de până la 1 kV, realizată în completarea izolației principale pentru protecție împotriva contactului indirect (195-06-07).
Izolație dublă - izolație în instalații electrice cu tensiune de până la 1 kV, constând din izolație de bază și suplimentară (195-06-08).
Izolație întărită - izolație în instalații electrice cu tensiune de până la 1 kV, oferind un grad de protecție împotriva șocurilor electrice echivalent cu izolarea dublă (195-06-09).
Spații, zone, locuri neconductoare (izolante) - spații, zone, locuri în care (pe care) protecția în caz de contact indirect este asigurată de rezistența mare a pardoselii și a pereților și în care nu există părți conductoare împământate [1] ] .
Raportul defectului la pământ într-o rețea electrică trifazată este raportul dintre diferența de potențial dintre o fază nedeteriorată și pământ la punctul de defect de pământ al altei sau două faze și diferența de potențial dintre fază și pământ în acest punct înainte de defecțiune. (195-05-14).
Tensiunea de pe dispozitivul de împământare este tensiunea care apare atunci când curentul se scurge de la electrodul de împământare în pământ între punctul de intrare a curentului în electrodul de masă și zona de potențial zero.
Tensiune de defect (izolare)- tensiunea care apare atunci când izolația este deteriorată, între un punct de defecțiune dat și zona cu potențial zero (826-11-02).
Tensiune de atingere - tensiunea dintre două părți conductoare sau dintre o parte conducătoare și pământ atunci când o persoană sau un animal le atinge în același timp (195-05-11).
Tensiunea de atingere așteptată este tensiunea dintre părțile conductoare care sunt accesibile simultan la atingere atunci când o persoană sau un animal nu le atinge (195-05-09).
Tensiune de pas ()- tensiunea dintre două puncte de pe suprafața pământului, la o distanță de 1 m unul de celălalt, care este luată egală cu lungimea pasului unei persoane (195-05-12).
Tensiune foarte joasă (scăzută) ( SLV ) - tensiune care nu depășește 50 V AC și 120 V DC (826-12-30MOD).
Rezistența dispozitivului de împământare este raportul dintre tensiunea dispozitivului de împământare și curentul care curge de la conductorul de împământare în pământ (195-01-18MOD).
Rezistivitatea echivalentă a pământului cu structură eterogenă - rezistivitatea electrică a pământului cu structură omogenă, în care rezistența dispozitivului de împământare are aceeași valoare ca și în pământul cu structură eterogenă.

Termenul " teren " folosit în articol ar trebui înțeles ca teren în zona de răspândire .

Termenul „ rezistivitate ” utilizat în articol pentru pământ cu o structură neomogenă trebuie înțeles ca rezistivitate echivalentă .

Termenul „ defecțiune a izolației ” ar trebui înțeles ca o singură defecțiune a izolației ( 903-01-15 ).

Termenul „ oprire automată ” ar trebui înțeles ca oprire automată de protecție .

Termenul „ egalizare de potențial ” folosit în articol ar trebui înțeles ca egalizare de potențial de protecție .

Notație

Conductoarele de legare la pământ de protecție în toate instalațiile electrice, precum și conductorii de protecție zero în instalațiile electrice cu tensiuni de până la 1 kV cu un neutru cu pământ mort, inclusiv anvelopele, trebuie să aibă denumirea literei „ PE ” ( Eng. Protective Earthing ) și desemnarea culorii cu dungi longitudinale sau transversale alternante de aceeași lățime (pentru anvelope de la 15 la 100 mm) galben și verde.
Conductorii de lucru zero (neutru) sunt indicați prin litera „ N ” și albastru.
Conductoarele combinate de protecție zero și zero de lucru trebuie să aibă denumirea literei „ PEN ” și desemnarea culorii: albastru pe toată lungimea și dungi galben-verzi la capete. [zece]
Textul computerului folosește caracterul ⏚ (număr Unicode U+23DA , cod HTML ⏚ )

Dispozitiv de împământare

În Rusia, cerințele pentru împământare și dispozitivul său sunt reglementate de Regulile de instalare electrică (PUE).

Împământarea în inginerie electrică este împărțită în naturală și artificială.

Împământare naturală

Se obișnuiește să se facă referire la împământarea naturală a acelor structuri, a căror structură asigură o ședere permanentă în pământ. Cu toate acestea, deoarece rezistența lor nu este reglementată în niciun fel și nu există cerințe privind valoarea rezistenței lor, structurile naturale de împământare nu pot fi utilizate ca împământare a unei instalații electrice. Conductoarele naturale de împământare includ, de exemplu, fundația din beton armat a unei clădiri.

Pământ artificial

Împământarea artificială este o conexiune electrică intenționată a oricărui punct al rețelei electrice , instalație electrică sau echipament cu un dispozitiv de împământare.

Dispozitivul de împământare (GD) constă dintr-un conductor de împământare (o parte conducătoare sau un set de părți conductoare interconectate care sunt în contact electric cu pământul direct sau printr-un mediu conductiv intermediar) și un conductor de împământare care conectează partea (punctul) împământat la conductor de împământare. Conductorul de împământare poate fi o tijă metalică simplă (cel mai adesea oțel , mai rar cupru ) sau un set complex de elemente de formă specială.

Calitatea împământării este determinată de valoarea rezistenței de împământare/rezistenței de răspândire a curentului (cu cât mai mică, cu atât mai bine), care poate fi redusă prin creșterea suprafeței electrozilor de împământare și reducerea rezistivității electrice a solului: creșterea numărului de electrozii de împământare și/sau adâncimea acestora; creșterea concentrației de săruri în sol, încălzirea acestuia etc.

Rezistența electrică a dispozitivului de împământare este diferită pentru diferite condiții și este determinată/normalizată de cerințele PUE și standardele relevante.

Varietăți de sisteme de pământ artificial

Instalațiile electrice în legătură cu măsurile de siguranță electrică se împart în:

instalații electrice cu tensiuni de peste 1 kV în rețele cu un neutru solid împământat sau efectiv împământat;
instalații electrice cu tensiuni peste 1 kV în rețele cu neutru izolat sau împământat printr-un reactor de arc sau rezistor;
instalații electrice cu tensiune de până la 1 kV în rețele cu neutru la pământ;
instalatii electrice cu tensiune de pana la 1 kV in retele cu neutru izolat.

În funcție de caracteristicile tehnice ale instalației electrice și ale rețelelor de alimentare, funcționarea acesteia poate necesita diferite sisteme de împământare. De regulă, înainte de proiectarea unei instalații electrice, organizația de vânzări emite o listă de specificații care specifică sistemul de împământare utilizat.

Clasificarea tipurilor de sisteme de împământare este dată ca principală caracteristică a rețelei de alimentare. GOST R 50571.2-94 „Instalații electrice ale clădirilor. Partea 3. Caracteristici principale” reglementează următoarele sisteme de împământare: TN-C , TN-S , TN-CS , TT , IT .

Pentru instalațiile electrice cu tensiune de până la 1 kV, sunt acceptate următoarele denumiri:

Sistem TN - un sistem în care neutrul sursei de alimentare este împământat, iar părțile conductoare deschise ale instalației electrice sunt conectate la neutrul surdă împământat prin intermediul conductorilor de protecție zero;
Sistem TN-C - sistem TN , în care conductorii zero de protecție și zero de lucru sunt combinați într-un singur conductor pe întreaga sa lungime;
Sistem TN-S - sistem TN , în care conductorii zero de protecție și zero de lucru sunt separați pe toată lungimea sa;
Sistem TN-CS - sistem TN , în care funcțiile conductorilor zero de protecție și zero de lucru sunt combinate într-un conductor într-o parte a acestuia, pornind de la sursa de alimentare;
sistem informatic - sistem în care neutrul sursei de energie este izolat de pământ sau împământat prin dispozitive sau dispozitive cu rezistență mare, iar părțile conductoare expuse ale instalației electrice sunt împământate;
Sistem TT - un sistem în care neutrul sursei de alimentare este împământat solid, iar părțile conductoare deschise ale instalației electrice sunt împământate folosind un dispozitiv de împământare care este independent din punct de vedere electric de neutrul solid împământat al sursei.

Prima literă este starea neutră a sursei de alimentare relativ la masă

T - neutru împământat ( lat. terra );
I - izolat neutru ( izolare engleză ).

A doua literă este starea părților conductoare expuse față de pământ

T - părțile conductoare deschise sunt împământate, indiferent de relația cu împământarea neutrului sursei de alimentare sau în orice punct al rețelei de alimentare;
N - părțile conductoare expuse sunt conectate la un neutru fără pământ al sursei de alimentare.

Literele ulterioare (după N) - combinație într-un singur conductor sau separare a funcțiilor conductorilor de lucru zero și de protecție zero

S - conductoarele de lucru zero ( N ) și de protecție zero (PE) sunt separate ( separate în engleză );
C - funcțiile conductorilor zero de protecție și zero de lucru sunt combinate într-un singur conductor (PEN-conductor) ( în engleză combinată );
N - conductor de lucru (neutru) zero; ( în engleză neutră )
PE - conductor de protecție (conductor de împământare, conductor de protecție zero, conductor de protecție al sistemului de egalizare de potențial) ( în engleză Protective Earth )
PEN - conductori combinați de protecție zero și zero de lucru ( de exemplu, Pământ de protecție și neutru ).

Sisteme neutre împământate (sisteme TN )

Sistemele cu un neutru solid împământat sunt de obicei numite sisteme TN , deoarece această abreviere provine din franceză. Terre-Neutre , care înseamnă „neutru la sol”.


Schema schematică a sistemului TN-S	Schema schematică a sistemului TN-C	Schema schematică a sistemului TN-CS

Separare zero în TN-S și TN-CS

Sistem TN-C

Sistemul TN-C ( fr. Terre-Neutre-Combiné ) a fost propus de concernul german AEG în 1913 [11] [12] . Funcționarea zero și conductorul PE ( English Protection Earth ) în acest sistem sunt combinate într-un singur fir. Cel mai mare dezavantaj a fost posibilitatea apariției unei tensiuni liniare pe carcasele instalațiilor electrice în timpul unei pauze de urgență la zero . În ciuda acestui fapt, acest sistem se găsește încă în clădirile țărilor fostei URSS . Dintre instalațiile electrice moderne, un astfel de sistem se găsește doar în iluminatul stradal din motive de economie și risc redus.

Sistem TN-S

Sistemul TN-S ( în franceză: Terre-Neutre-Séparé ) a fost dezvoltat pentru a înlocui sistemul TN-C periculos în mod condiționat în anii 1930. . Zeroul de lucru și cel de protecție au fost separate direct la substație, iar electrodul de împământare a fost un design destul de complex de fitinguri metalice . Astfel, atunci când zero de lucru a fost întrerupt în mijlocul liniei, instalațiile electrice nu au primit tensiune de linie. Mai târziu, un astfel de sistem de împământare a făcut posibilă dezvoltarea automatelor diferențiale și a curentului automat de scurgere capabile să detecteze un curent mic. Lucrarea lor se bazează pe regulile lui Kirchhoff , conform cărora curentul care curge de-a lungul zeroului de lucru trebuie să fie numeric egal cu suma geometrică a curenților din faze.

Sistem TN-CS

În sistemul TN-CS , stația de transformare are o conexiune directă a părților conductoare la pământ și un neutru bine împământat. Pentru a asigura comunicarea la locul stației de transformare - intrarea în clădire, se utilizează un conductor combinat de lucru zero (N) și de protecție (PE), care ia denumirea PEN. La intrarea în clădire, acesta (PEN) este împărțit într-un neutru separat (N) și un conductor de protecție (PE).

De asemenea, puteți observa sistemul TN-CS , unde separarea zerourilor are loc în mijlocul liniei, totuși, în cazul unei ruperi a firului neutru înainte de punctul de separare, cazurile vor fi sub tensiunea de linie, ceea ce va reprezintă o amenințare pentru viață atunci când este atins.
Avantaje: un dispozitiv mai simplu de protecție împotriva trăsnetului (este imposibil să apară un vârf de tensiune între PE și N ), capacitatea de a proteja împotriva scurtcircuitului de fază a carcasei dispozitivului folosind „dispozitive automate” obișnuite.
Dezavantaje: protecție extrem de slabă împotriva „epuizării zero”, adică distrugerea PEN -ului de-a lungul drumului de la CTP la punctul de separare. În acest caz, pe magistrala PE apare o tensiune de fază din partea consumatorului, care nu poate fi oprită de nicio automatizare ( PE nu poate fi oprită). Dacă în interiorul clădirii sistemul de egalizare a potențialului (SES) servește ca protecție împotriva acestui lucru (totul este metal sub tensiune și nu există riscul de electrocutare la atingerea a 2 obiecte diferite), atunci în aer liber nu există protecție împotriva acestui lucru. toate .

În conformitate cu PUE, este sistemul principal și recomandat, dar, în același timp, PUE necesită respectarea unui număr de măsuri pentru a preveni distrugerea PEN - PEN de protecție mecanică , precum și reîmpământarea liniilor aeriene PEN de-a lungul stâlpi după o anumită distanță (nu mai mult de 200 de metri pentru zonele cu un număr de ore de furtună pe an până la 40, 100 de metri pentru zonele cu mai mult de 40 de ore de furtună pe an).

În cazul în care aceste măsuri nu pot fi respectate, EMP recomandă TT . TT este, de asemenea, recomandat pentru toate instalațiile exterioare (magazie, verande etc.)

În clădirile urbane , șina PEN este de obicei un cadru metalic gros care trece vertical prin întreaga clădire. Este aproape imposibil să-l distrugi, prin urmare TN-CS este utilizat în clădirile urbane .

În zonele rurale din Rusia, în practică, există un număr mare de linii aeriene fără protecție mecanică PEN și reîmpământare. Prin urmare, în zonele rurale, sistemul TT este mai popular .

În dezvoltarea urbană sovietică târzie, de regulă, TN-CS a fost folosit cu un punct de divizare bazat pe un panou electric ( PEN ) lângă contor, în timp ce PE a fost efectuat numai pentru o sobă electrică.

În dezvoltarea rusă modernă, „cinci fire” este, de asemenea, folosit cu un punct de despărțire în subsol; trec deja independente N și PE în coloane .

Sistem TT

Schema schematică a sistemului TT

În sistemul TT , stația de transformare are o conexiune directă a pieselor purtătoare de curent la pământ. Toate părțile conductoare deschise ale instalației electrice a clădirii au legătură directă cu pământul printr-un conductor de împământare, independent electric de conductorul neutru de împământare al postului de transformare.

Avantaje: rezistenta mare la distrugerea N pe drumul de la TP la consumator. Această distrugere nu afectează PE în niciun fel .
Dezavantaje: cerințe pentru o protecție mai complexă la trăsnet (posibilitatea apariției unui vârf între N și PE ), precum și imposibilitatea ca un întrerupător de circuit convențional să urmărească scurtcircuitul de fază până la carcasa dispozitivului (și în continuare la PE ). Acest lucru se datorează rezistenței locale la pământ destul de vizibile (30-40 ohmi).

În virtutea celor de mai sus, PUE recomandă TT doar ca sistem „suplimentar” (cu condiția ca linia de alimentare să nu îndeplinească cerințele TN-CS pentru reîmpământare și protecție mecanică PEN ), precum și în instalațiile exterioare unde există este un risc de contact simultan cu instalația și cu împământarea fizică (sau elementele metalice împământate fizic).

Cu toate acestea, din cauza calității slabe a majorității liniilor aeriene din zonele rurale ale Rusiei, sistemul TT este extrem de popular acolo.

TT necesită utilizarea obligatorie a RCD -urilor . De obicei, un RCD introductiv este instalat cu o setare de 300-100 mA, care monitorizează scurtcircuitul dintre fază și PE , urmat de RCD-uri personale pentru circuite specifice la 30-10 mA pentru a proteja oamenii de șoc electric.

Dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului precum ABB OVR diferă ca design între sistemele TN-C- S și TT , acestea din urmă având un descărcător de gaz între N și PE și varistoare între N și faze.

Sisteme neutre izolate sistem informatic

Sisteme cu neutru izolat
Schema schematică a unui sistem IT

Într-un sistem IT , neutrul sursei de alimentare este izolat de pământ sau împământat prin aparate sau dispozitive de înaltă impedanță, iar părțile conductoare expuse sunt împământate. Curentul de scurgere către cadru sau către masă într-un astfel de sistem va fi scăzut și nu va afecta condițiile de funcționare ale echipamentului conectat.

Sistemul informatic este utilizat, de regulă, în instalațiile electrice ale clădirilor și structurilor în scopuri speciale, care sunt supuse unor cerințe sporite de fiabilitate și siguranță, de exemplu, instalațiile electrice ale minelor subterane și minelor de cărbune, creând în același timp condiții de funcționare sigure pentru personalului de întreținere (atunci când la instalația electrică apare un potențial față de pământ) și excluderea exploziilor de praf și gaze, așa-numitele dispozitive de protecție a curentului de scurgere mină sunt instalate fără greșeală ; Sistemul IT poate fi folosit și în spitale pentru alimentare și iluminat de urgență.

Centralele portabile pe benzină și motorină au un neutru izolat, ceea ce face posibilă utilizarea în siguranță a aparatelor electrice conectate la ele fără împământare, ceea ce este problematic de făcut în condițiile „de teren”.

Anterior, un sistem cu neutru izolat era utilizat pe scară largă și în sistemele de alimentare cu energie electrică pentru clădirile rezidențiale, în special cele din lemn nemobilate. , liniile de alimentare la care se racordau tot de-a lungul unor stâlpi de lemn. În URSS, rețelele de energie electrică de uz casnic de 127/220 V aveau doar un neutru izolat, deși rețelele industriale de tensiune de 220/380 V în acei ani aveau deja un neutru împământat. Acest lucru s-a datorat faptului că a fost problematică organizarea unei împământări fiabile a unui tablou electric și a aparatelor electrice într-o casă din lemn, în plus, dacă era disponibilă împământare, riscul de incendiu creștea atunci când firul de fază s-a închis sau s-a scurs un curent. la electrodul de împământare, care în sistemele cu un neutru solid împământat atinge sute de amperi. În sisteme și neutru izolat, acest curent este minim (miliamperi - unități de amperi). Un neutru izolat, combinat cu absența elementelor conductoare împământate în mod natural (fittinguri, instalații sanitare, canalizare) într-o casă din lemn nemobilată și o tensiune relativ scăzută (127 V), a redus suplimentar riscul de șoc electric în timpul contactului monofazat la un minim. Această caracteristică a rețelelor gospodărești timpurii a condus la faptul că mulți oameni nu percep curentul electric ca o sursă de pericol sporit, iar lucrările de înlocuire a becurilor, repararea prizelor și întrerupătoarelor au fost adesea efectuate fără a opri rețeaua. Utilizarea dispozitivelor de clasa de protecție 0 împotriva șocurilor electrice a fost, de asemenea, destul de sigură. Într-o rețea cu un neutru izolat, cu o conexiune monofazată, ambii conductori sunt egali și nu sunt împărțiți în fază și neutru. Din acest motiv, în casele vechi, siguranțele la intrarea în apartament au fost plasate pe ambii conductori (în sistemele cu un neutru împământat, este inacceptabilă instalarea unei siguranțe pe firul neutru).

Rețelele cu un neutru izolat au fost păstrate chiar și cu începutul răspândirii caselor confortabile din beton armat, cu pereți conductori și conducte împământate. Acest factor a crescut dramatic riscul de șoc electric în viața de zi cu zi, deoarece scurgerea necontrolată a curentului la pământ a avut loc inevitabil într-o casă din beton armat, din cauza căreia unul dintre firele de fază ar putea fi conectat neintenționat la structurile conductoare ale clădirii și la pământ. . Dar, deoarece neutrul este izolat, nu a existat un curent de scurtcircuit, nu a fost detectat scurgerea curentului către clădire și pământ, iar rețeaua putea funcționa în regim de urgență pentru o lungă perioadă de timp. Într-o astfel de situație, un contact accidental cu un alt conductor de fază de către o persoană (sau un dispozitiv cu izolația ruptă) situat pe o podea de beton, într-o baie sau la o chiuvetă a devenit extrem de periculos, deoarece persoana se afla sub tensiune liniară. Prin urmare, odată cu începerea construcției în masă a caselor din beton armat („Hrușciov”), rețelele de uz casnic au început să fie construite conform unui sistem cu un neutru împământat: în anii 1960 - 1980, conform sistemului TN-C și începând cu anii 1990, conform sistemului TN-CS. În zonele rurale, în special în nord, rețelele neutre izolate au durat mai mult să fie construite - până în anii 1980.

În zonele cu rezistivitate electrică foarte mare a solului (zone deșertice, zone de permafrost), unde este extrem de dificil de implementat o împământare fiabilă a neutrului, se pot construi și rețele cu neutru izolat. Există multe astfel de rețele în Turkmenistan și Yakutia . Un neutru izolat este folosit și la stațiile polare arctice. În același timp, este responsabilitatea personalului generatoarelor diesel să monitorizeze curentul de secvență zero, care devine diferit de zero în timpul unei defecțiuni la pământ monofazate.

Funcția de protecție a împământării

Împământările de protecție împiedică o persoană să intre sub tensiune (șoc electric), ceea ce este posibil în cazul deteriorării izolației echipamentelor electrice sau al contactului cu fire rupte. Toate piesele externe metalice și cadrele echipamentelor electrice sunt supuse împământului de protecție.

Principiul împământării de protecție

Efectul de protecție al împământării se bazează pe două principii:

Reducerea la o valoare sigură a diferenței de potențial dintre un obiect conductiv împământat și alte obiecte conductoare care au o împământare naturală.
Îndepărtarea curentului de scurgere atunci când un obiect conductiv împământat contactează un conductor de fază. Într-un sistem proiectat corespunzător, apariția unui curent de scurgere duce la funcționarea imediată a dispozitivelor de protecție (dispozitive de curent rezidual - RCD).
În sistemele cu un neutru solid împământat - inițierea unei siguranțe atunci când un potențial de fază lovește o suprafață legată la pământ.

Astfel, împământarea este cea mai eficientă numai în combinație cu utilizarea dispozitivelor de curent rezidual. În acest caz, cu majoritatea defecțiunilor de izolație, potențialul obiectelor legate la pământ nu va depăși valorile sigure. Mai mult, secțiunea defectă a rețelei va fi oprită pentru un timp foarte scurt (zecimi ... sutimi de secundă - timpul de răspuns RCD).

Lucrări de împământare în cazul defecțiunilor echipamentelor electrice

Un caz tipic de funcționare defectuoasă a echipamentului electric este pătrunderea tensiunii de fază pe carcasa metalică a dispozitivului din cauza defecțiunii izolației [13] . Aparatele electrice moderne care au o sursă de alimentare secundară comutată și sunt echipate cu un ștecher tripolar - cum ar fi o unitate de sistem PC - în absența împământării, au un potențial periculos asupra carcasei, chiar și atunci când sunt pe deplin funcționale. [14] ) În funcție de măsurile de protecție implementate, sunt posibile următoarele opțiuni:

Cazul nu este împământat, nu există RCD (cea mai periculoasă opțiune).

Carcasa dispozitivului va fi sub potențial de fază și acest lucru nu va fi detectat în niciun fel . Atingerea unui astfel de dispozitiv defectuos poate fi fatală.

Cazul este întemeiat, nu există RCD.

Dacă curentul de scurgere în circuitul de împământare a carcasei de fază este suficient de mare (depășește pragul de declanșare al siguranței care protejează acest circuit), atunci siguranța se va declanșa și va opri circuitul. Cea mai mare tensiune efectivă (în raport cu pământul) pe o carcasă împământă va fi U max = R G I F , unde R G este rezistența electrodului de masă, I F este curentul la care este activată siguranța care protejează acest circuit. Această opțiune nu este suficient de sigură, deoarece cu o rezistență ridicată a electrodului de împământare și valori mari ale siguranței, potențialul pe conductorul împământat poate atinge valori destul de semnificative. De exemplu, cu o rezistență de împământare de 4 ohmi și o siguranță de 25 A, potențialul poate ajunge la 100 volți .

Carcasa nu are împământare, RCD-ul este instalat.

Carcasa dispozitivului va fi la potențial de fază și acesta nu va fi detectat până când nu există o cale pentru trecerea curentului de scurgere. În cel mai rău caz, scurgerile vor avea loc prin corpul unei persoane care a atins atât un dispozitiv defect, cât și un obiect care are un pământ natural. RCD deconectează secțiunea rețelei cu o defecțiune de îndată ce apare o scurgere. O persoană va primi doar un șoc electric pe termen scurt (0,01 ... 0,3 s - timpul de funcționare a RCD), care, de regulă, nu dăunează sănătății.

Carcasa este împământată, RCD-ul este instalat.

Aceasta este cea mai sigură opțiune, deoarece cele două măsuri de protecție se completează reciproc. Când o tensiune de fază lovește un conductor împământat, curentul curge din conductorul de fază printr-o defecțiune de izolație în conductorul de împământare și mai departe în pământ. RCD detectează imediat această scurgere, chiar dacă este foarte nesemnificativă (de obicei, pragul de sensibilitate a RCD este de 10 mA sau 30 mA) și rapid (0,01 ... 0,3 s) deconectează secțiunea rețelei cu o defecțiune. În plus, dacă curentul de scurgere este suficient de mare (mai mare decât pragul siguranței care protejează acel circuit), atunci siguranța se poate arde și ea. Ce dispozitiv de protecție (RCD sau siguranță) va opri circuitul depinde de viteza și curentul de scurgere. De asemenea, este posibil ca ambele dispozitive să funcționeze. De asemenea, este important ca numai în acest caz, defecțiunea oricăruia dintre cele două dispozitive de protecție să nu conducă la inoperabilitatea completă a sistemului de protecție.

Erori la dispozitivul de împământare

Exemple de erori la dispozitivul de împământare
Exemplu de instalare incorectă: conectarea zeroului de lucru și a conductorului PE pe blocul de borne din dreapta sus.
Inserția din plastic neconductivă (R4) împiedică curgerea curentului.
Declanșarea falsă a RCD (F4) la combinarea zerourilor după punctul de împărțire.
De ce este extrem de periculos să creezi un conductor PE direct în mufă (ștecher)

Conductori PE greșiți

Uneori, conductele de apă sau conductele de încălzire sunt folosite ca conductor de împământare, dar nu pot fi folosite ca conductor de împământare [15] . Pot exista inserții neconductoare în instalații sanitare (cum ar fi țevile din plastic), contactul electric dintre țevi poate fi întrerupt din cauza coroziunii și, în sfârșit, o parte a conductei poate fi demontată pentru reparație. Există, de asemenea, pericolul de electrocutare la contactul cu părțile conductoare ale instalațiilor sanitare.

„Tărâmul pur”

O credință populară este că instalațiile de computer și telefon necesită o conexiune la pământ separată de pământul general al clădirii.

O astfel de opinie este valabilă numai în cazul cerinței și/sau organizării de împământare funcțională , necesară pentru funcționarea corectă a echipamentului.
Atunci când se organizează o împământare de protecție , o astfel de credință va fi complet greșită, deoarece încărcătorul are o rezistență diferită de zero și, în cazul unui scurtcircuit (și chiar a unei scurgeri mici care nu este detectată de automate) faza - PE pe unul. dintre dispozitive, un curent începe să circule prin încărcător și potențialul acestuia crește de la - pentru rezistența memoriei. Dacă există 2 sau mai multe încărcătoare independente, aceasta va duce la o diferență de potențial între PE -urile diferitelor instalații electrice, care poate crea un risc de electrocutare pentru oameni, precum și blocarea (sau chiar distrugerea) dispozitivelor de interfață fără izolație galvanică care conectați 2 părți ale sistemului, împământate din memorie independentă.

Decizia corectă este organizarea unui sistem de egalizare potențial.

Cele de mai sus se aplică și implementărilor „artizanale”, de exemplu, uneori folosite în zonele rurale, metoda de împământare a unui dispozitiv prin conectarea acestuia la un contact metalic îngropat (de exemplu, o găleată).

Combinând zero de lucru și conductor PE

O altă încălcare comună este unirea zeroului de lucru și a conductorului PE dincolo de punctul de separare a acestora (dacă există) de-a lungul distribuției de energie. [16] O astfel de încălcare poate duce la curenți destul de semnificativi în conductorul PE (care nu ar trebui să fie purtătoare de curent în stare normală), precum și la declanșări false ale dispozitivului de curent rezidual (dacă este instalat).

Separarea incorectă a conductorului PEN

Următorul mod de „creare” a unui conductor PE este extrem de periculos : un conductor neutru funcțional este determinat direct în priză și un jumper este plasat între acesta și contactul PE al prizei. Astfel, conductorul PE al sarcinii conectate la această priză este conectat la zero de lucru.

Pericolul acestui circuit este că va apărea un potențial de fază pe contactul de împământare al prizei și, prin urmare, în cazul dispozitivului conectat, dacă este îndeplinită oricare dintre următoarele condiții:

Rupere (deconectare, ardere etc.) a conductorului neutru în zona dintre priză și ecran (și mai departe, până la punctul de împământare al conductorului PEN);
Schimbarea conductorilor de fază și zero (fază în loc de zero și invers) care merg la această priză.

Sistem de egalizare a potențialului (SES)

Deoarece încărcătorul are rezistență și, dacă trece curentul prin el, acesta devine alimentat, acesta singur nu este suficient pentru a proteja oamenii de șoc electric.

Protecția corespunzătoare este creată prin organizarea unui sistem de egalizare a potențialului (SES), adică conexiunea electrică a cablurilor PE și a tuturor părților metalice ale clădirii accesibile la atingere (în primul rând conducte de apă și conducte de încălzire).

În acest caz, chiar dacă încărcătorul este alimentat, tot ce este metal și accesibil la atingere se află sub el, ceea ce reduce riscul de electrocutare.

În casele din cărămidă din perioada sovietică, de regulă, EMS nu a fost organizat, în timp ce în casele cu panouri (anii 1970 și mai târziu) a fost organizat prin conectarea cadrului de tablouri electrice ( PEN ) și a conductelor de apă din subsolul clădirii. casa.

În zonele cu rezistivitate electrică ridicată a solului (deșerturi, zone de permafrost), egalizarea potențialului trebuie efectuată nu numai în interiorul clădirii, ci și între clădiri. De exemplu, în Norilsk clădirile sunt unite printr-o buclă comună de masă, în jurul fiecărei clădiri există pini de egalizare potențial în pământ. În același timp, bucla comună de pământ a clădirilor este conectată la bucla de pământ a CHPP-1, formând, de fapt, „pământ artificial”. Cu toate acestea, electrozii principali de împământare sunt încă scufundați în corpuri de apă care nu îngheață (Lacul Dolgoe și altele), care asigură conexiunea electrică cu „pământul natural”. Un sistem similar există într-un număr de orașe din Asia Centrală. Dar, de exemplu, în Arkalyk , unde nu există rezervoare, „terenul artificial” se dovedește a fi izolat.

Note

↑ 1 2 3 4 5 6 Capitolul 1.7 PĂMÂNARE ȘI SIGURANȚĂ ELECTRICĂ. Zona de aplicare. Termeni și definiții. Reguli de instalare a instalațiilor electrice (PUE) Ediția a șaptea. Aprobat prin Ordinul Ministerului Energiei al Rusiei din 08.07.2002 nr. 204
↑ Fiecare termen dintr-o secțiune este ancorat pentru referință prin numele termenului sau identificatorul IEV.
↑ GOST R 57190-2016 Întrerupătoare de împământare și dispozitive de împământare pentru diverse scopuri. Termeni și definiții . Arhivat pe 3 decembrie 2020 la Wayback Machine
↑ GOST R IEC 60050-195-2005 Împământare și protecție împotriva șocurilor electrice. Termeni și definiții . Arhivat pe 24 iulie 2021 la Wayback Machine
↑ Este dat un singur identificator IEV, în principal în Partea 195 - Împământare și protecție împotriva șocurilor electrice. În alte părți: 601 - Centrale electrice, 826 - Instalații electrice etc., există de obicei termeni identici sau modificați.
↑ GOST 30331.1-2013 (IEC 60364-1:2005) Instalații electrice de joasă tensiune. Partea 1. Prevederi de bază, evaluarea caracteristicilor generale, termeni și definiții . Arhivat pe 19 octombrie 2020 la Wayback Machine
↑ Orientări pentru proiectarea, construcția și exploatarea împământării în instalațiile de comunicații cu fir și nodurile de radiodifuziune. - Moscova: Comunicare, 1971.
↑ Consiliul Electrotehnic Central (CEC). Notă explicativă la proiectul de reguli de calcul și dispozitive de împământare în instalații de curent alternativ de înaltă tensiune (peste 1000 V) // Elektrotekhnika. - 1933. - Noiembrie ( Nr. 18 ).
↑ 1 2 GOST R 50571.3-2009 (IEC 60364-4-41:2005) Instalații electrice de joasă tensiune. Partea 4-41. Cerințe de securitate. Protecție împotriva șocurilor electrice . Arhivat pe 14 iunie 2021 la Wayback Machine
↑ P. 1.1.29 PUE.
↑ Chronik der Elektrotechnik (germană) . Preluat la 2 februarie 2021. Arhivat din original la 28 februarie 2021.
↑ Betr. Ausführung von Erdung usw (germană) // ETZ. Elektrotechnische Zeitschrift Berlin. - 1914. - Bd. 35 . - S. 102-105, 132-134, 166-168, 400-402 . — ISSN 0170-1711 .
↑ Pentru alte tipuri de defecțiuni, împământarea este mai puțin eficientă și, prin urmare, nu este acoperită aici.
↑ În circuitul unei surse de alimentare secundare în comutație, există condensatori de intrare sau obișnuiți conectați atât între conductorii de alimentare, cât și (în cazul unei carcase metalice și a unui ștecher tripolar) între fiecare conductor de alimentare și carcasa dispozitivului , în acest caz reprezintă un divizor de tensiune care informează potențialul cazului, aproximativ egal cu jumătate din tensiunea de alimentare. Acest potențial este de obicei prezent chiar și atunci când instrumentul este oprit prin mijloacele sale. Prezența potențialului pe carcasă poate fi verificată folosind o sondă cu neon.
↑ pp. 1.7.122 și 1.7.123 PUE.
↑ P. 1.7.135 PUE.

Literatură

Korablev V.P. Siguranța electrică în întrebări și răspunsuri. - M., muncitor de la Moscova, 1988. - 301 p.
Introducere în ingineria energiei / Endel Risthein. - Tallinn: Elektriajam, 2008. - Capitolul 4 .
IEC 61140:2016. Protecție împotriva șocurilor electrice. Aspecte comune pentru instalare și echipamente. Ediția 4.0. – Geneva: IEC, 2016-01.
GOST IEC 61140–2012. Protecție împotriva șocurilor electrice. Prevederi generale pentru siguranta instalatiilor si echipamentelor.
Kharechko Yu.V. Noțiuni fundamentale de împământare a rețelelor electrice și a instalațiilor electrice ale clădirilor. Ed. a VI-a, revizuită. si suplimentare – M.: PTF MIEE, 2012. – 304 p.
IEC 60364-5-54:2011. Instalatii electrice de joasa tensiune. Partea 5-54: Alegerea și montarea echipamentelor electrice. Dispoziții de împământare și conductori de protecție. Ediția 3.0. – Geneva: IEC, 2011-03.
GOST R 50571.5.54–2013/ IEC 60364-5-54:2011. Instalatii electrice de joasa tensiune. Cap. 5-54. Alegerea si montarea echipamentelor electrice. Dispozitive de împământare, conductori de protecție și conductori de protecție de egalizare a potențialului.

Link -uri

Moduri de împământare neutru în rețele de 0,4 kv. Avantaje și dezavantaje ale diferitelor opțiuni / Sergey Titenkov (Ph.D. ) // Știri de inginerie electrică : Jurnal. - 2015. - Nr. 4 (94).