Galvenais iemesls, kāpēc elektrotīklos ir nepieciešams zemējums, ir drošība. Kad visas elektroiekārtas metāla daļas ir iezemētas, tad pat plīsušas izolācijas gadījumā uz tās korpusa neradīsies bīstami spriegumi, tos novērsīs uzticamas zemējuma sistēmas.
Uzdevumi zemējuma sistēmām
Galvenie drošības sistēmu uzdevumi, kas darbojas pēc zemējuma principa:
- Cilvēka dzīvības drošība, lai pasargātu no elektriskās strāvas trieciena. Nodrošina alternatīvu ceļu avārijas strāvai, lai nekaitētu lietotājam.
- Ēku, mašīnu un iekārtu aizsardzība strāvas padeves pārtraukuma apstākļos, lai iekārtu atklātās vadošās daļas nesasniegtu letālu potenciālu.
- Aizsardzība pret pārspriegumu, ko izraisa zibens spērieni, kas var izraisīt bīstamu augstu spriegumu elektrības sadales sistēmā vai no nejaušas cilvēka saskares ar augstsprieguma līnijām.
- Sprieguma stabilizācija. Ir daudz elektroenerģijas avotu. Katru transformatoru var uzskatīt par atsevišķu avotu. Tiem jābūt pieejamam kopējam negatīvam atiestatīšanas punktam.enerģiju. Zeme ir vienīgā šāda vadošā virsma visiem enerģijas avotiem, tāpēc tā ir pieņemta kā universāls strāvas un sprieguma atdalīšanas standarts. Bez šāda kopīga punkta būtu ārkārtīgi grūti nodrošināt drošību energosistēmā kopumā.
Prasības uz zemes sistēmu:
- Tam ir jābūt alternatīvam ceļam, lai plūstu bīstama strāva.
- Nav bīstama potenciāla uz atklātām iekārtas vadošajām daļām.
- Jābūt pietiekami zemai pretestībai, lai nodrošinātu pietiekamu strāvu caur drošinātāju strāvas padevei (<0, 4 s).
- Jābūt labai izturībai pret koroziju.
- Jābūt iespējai izkliedēt lielu īssavienojuma strāvu.
Zemēšanas sistēmu apraksts
Elektroaparātu un iekārtu metāla daļu savienošanas procesu ar zemi ar metāla ierīci, kurai ir maza pretestība, sauc par zemējumu. Veicot zemējumu, ierīču strāvu nesošās daļas ir tieši savienotas ar zemi. Zemējums nodrošina atgriešanās ceļu noplūdes strāvai un tādējādi aizsargā energosistēmas iekārtas no bojājumiem.
Kad iekārtā rodas kļūme, visās trīs tā fāzēs ir strāvas nelīdzsvarotība. Zemējums izlādē bojājuma strāvu uz zemi un tādējādi atjauno sistēmas darbības līdzsvaru. Šīm aizsardzības sistēmām ir vairākas priekšrocības, piemēram, likvidēšanapārspriegums, izlādējot to uz zemi. Zemējums nodrošina aprīkojuma drošību un uzlabo servisa uzticamību.
Nulles noteikšanas metode
Zemējums nozīmē iekārtas nesošās daļas savienošanu ar zemi. Ja sistēmā rodas kļūme, uz iekārtas ārējās virsmas rodas bīstams potenciāls, un jebkura persona vai dzīvnieks, kas nejauši pieskaras virsmai, var saņemt elektriskās strāvas triecienu. Nosakot nulli, uz zemi tiek izvadīta bīstama strāva un tādējādi neitralizē strāvas trieciens.
Tas arī aizsargā aprīkojumu no zibens spērieniem un nodrošina izlādes ceļu no pārsprieguma ierobežotājiem un citām dzesēšanas ierīcēm. To panāk, savienojot iekārtas daļas ar zemi ar zemējuma vadu vai elektrodu, kas ir ciešā saskarē ar augsni, novietots kādu attālumu zem zemes līmeņa.
Atšķirība starp zemējumu un zemējumu
Viena no galvenajām atšķirībām starp zemējumu un zemējumu ir tāda, ka zemējuma gadījumā nesošā vadošā daļa ir savienota ar zemi, savukārt zemējuma gadījumā ierīču virsma ir savienota ar zemi. Citas atšķirības starp tām ir izskaidrotas tālāk salīdzināšanas tabulas veidā.
Salīdzinājuma diagramma
| Pamatinformācija salīdzināšanai | Zemējums | Nulles noteikšana |
| Definīcija | Vadītspējīga daļa savienota ar zemējumu | Iekārtas korpuss savienots ar zemējumu |
| Atrašanās vieta | Starp aprīkojuma neitrālu un zemi | Starp aprīkojuma korpusu un zemi, kas novietota zem zemes virsmas |
| Nulle potenciāla | Nav | Jā |
| Aizsardzība | Aizsargājiet elektrotīkla iekārtas | Pasargājiet cilvēku no elektriskās strāvas trieciena |
| Ceļš | Atgriešanās ceļš uz pašreizējo zemi ir norādīts | Izvada elektrisko enerģiju zemē |
| Veidi | Trīs (cieta pretestība) |
Pieci (caurule, plāksne, elektroda zemējums, zemējums un zemējums) |
| Vadu krāsa | Melns | Zaļš |
| Izmantot | Slodzes līdzsvarošanai | Lai novērstu elektriskās strāvas triecienu |
| Piemēri | Ģeneratora un strāvas transformatora neitrāla savienota ar zemējumu | Transformatora, ģeneratora, motora uc korpuss, kas savienots ar zemējumu |
TN aizsargvadi
Šiem zemējuma sistēmu veidiem ir viens vai vairāki tieši iezemēti punkti no strāvas avota. Instalācijas atklātās vadošās daļas ir savienotas ar šiem punktiem, izmantojot aizsargvadus.
Pasaulēpraksē tiek izmantots divu burtu kods.
Izmantotie burti:
- T (franču vārds Terre nozīmē "zeme") - punkta tiešs savienojums ar zemi.
- I - lielas pretestības dēļ neviens punkts nav savienots ar zemi.
- N - tiešs savienojums ar avota neitrālu, kas savukārt ir savienots ar zemējumu.
Pamatojoties uz šo trīs burtu kombināciju, pastāv zemējuma sistēmu veidi: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Ko tas nozīmē?
TN zemējuma sistēmā viens no avota punktiem (ģenerators vai transformators) ir savienots ar zemējumu. Šis punkts parasti ir zvaigznes punkts trīsfāzu sistēmā. Pievienotās elektriskās ierīces šasija ir savienota ar zemējumu caur šo zemējuma punktu avota pusē.
Augšējā attēlā: PE - Aizsardzības zemējuma akronīms ir vadītājs, kas savieno patērētāja elektroinstalācijas atklātās metāla daļas ar zemējumu. N sauc par neitrālu. Tas ir vadītājs, kas savieno zvaigzni trīsfāzu sistēmā ar zemi. Pēc šiem apzīmējumiem diagrammā ir uzreiz skaidrs, kura zemējuma sistēma pieder TN sistēmai.
TN-S neitrāla līnija
Šī ir sistēma, kurai visā elektroinstalācijas shēmā ir atsevišķi nulles un aizsargvadi.
Aizsargvadītājs (PE) ir kabeļa metāla apvalks, kas baro instalāciju vai vienu vadītāju.
Visas atklātās vadošās daļas ar instalāciju ir pievienotas šim aizsargvadam caur instalācijas galveno spaili.
TN sistēma-C-S
Šie ir zemējuma sistēmu veidi, kuros nulles un aizsargfunkcijas ir apvienotas vienā sistēmas vadā.
TN-CS neitrālajā zemējuma sistēmā, kas pazīstama arī kā aizsargājošs daudzkārtējs zemējums, PEN vads tiek saukts par kombinēto nulles un zemējuma vadu.
Energosistēmas PEN vads ir iezemēts vairākos punktos, un zemējuma elektrods atrodas patērētāja uzstādīšanas vietā vai tās tuvumā.
Visas ierīces atklātās vadošās daļas ir savienotas ar PEN vadu, izmantojot galveno zemējuma spaili un nulles spaili, un ir savienotas viena ar otru.
TT aizsardzības ķēde
Šī ir aizsargājoša zemējuma sistēma ar vienu strāvas avota punktu.
Visas atklātās vadošās daļas ar instalāciju, kas ir savienotas ar zemējuma elektrodu, ir elektriski neatkarīgas no zemējuma avota.
Izolācijas sistēma IT
Aizsardzības zemējuma sistēma bez tieša savienojuma starp spriegumaktīvajām daļām un zemējumu.
Visas atklātās vadošās daļas ar uzstādīšanu, kas ir savienotas ar zemējuma elektrodu.
Avots ir vai nu savienots ar zemi, izmantojot apzināti ieviestu sistēmas pretestību, vai arī izolēts no zemes.
Aizsardzības sistēmu dizaini
Savienojums starp elektroierīcēm un ierīcēm ar zemējuma plāksni vai elektrodu caur biezu vadu ar zemu pretestību, lai nodrošinātudrošību sauc par zemējumu.
Elektrotīkla zemējums jeb zemējuma sistēma darbojas kā drošības līdzeklis cilvēku dzīvības, kā arī iekārtu aizsardzībai. Galvenais mērķis ir nodrošināt alternatīvu ceļu bīstamām plūsmām, lai izvairītos no negadījumiem elektriskās strāvas trieciena un aprīkojuma bojājumu dēļ.
Iekārtas metāla daļas ir iezemētas vai savienotas ar zemi, un, ja kāda iemesla dēļ iekārtas izolācija neizdodas, augstspriegumam, kas var būt iekārtas ārējā pārklājumā, būs izlādes ceļš uz zemi. Ja iekārta nav iezemēta, šis bīstamais spriegums var tikt nodots ikvienam, kas tai pieskaras, izraisot elektriskās strāvas triecienu. Ķēde ir pabeigta un drošinātājs tiek nekavējoties aktivizēts, ja sprieguma vads pieskaras iezemētajam korpusam.
Ir vairāki veidi, kā veikt elektrisko instalāciju zemējuma sistēmu, piemēram, iezemēt vadu vai sloksni, plāksni vai stieni, iezemēt ar zemējumu vai caur ūdens padevi. Visizplatītākās metodes ir nulles noteikšana un ievietošanas iestatījums.
Zemes paklājiņš
Zemējuma paklājs tiek izgatavots, savienojot vairākus stieņus caur vara vadiem. Tas samazina ķēdes kopējo pretestību. Šīs elektriskās zemējuma sistēmas palīdz ierobežot zemējuma potenciālu. Zemējuma paklājs galvenokārt tiek izmantots vietā, kur jāpārbauda liela strāvabojājumi.
Projektējot zemējuma paklājiņu, tiek ņemtas vērā šādas prasības:
- Darbības traucējumu gadījumā spriegums nedrīkst būt bīstams cilvēkam, pieskaroties elektriskās sistēmas iekārtas vadošajai virsmai.
- Līdzstrāvas īssavienojuma strāvai, kas var ieplūst zemējuma paklājā, jābūt diezgan lielai, lai aizsargrelejs darbotos.
- Girnes pretestība ir zema, lai caur to varētu plūst noplūdes strāva.
- Zemējuma paklājiņa konstrukcijai jābūt tādai, lai pakāpiena spriegums būtu mazāks par pieļaujamo vērtību, kas būs atkarīga no augsnes pretestības, kas nepieciešama, lai bojātu instalāciju izolētu no cilvēkiem un dzīvniekiem.
Elektroda pārstrāvas aizsardzība
Izmantojot šo ēkas zemējuma sistēmu, jebkurš vads, stienis, caurule vai vadu saišķis tiek novietots horizontāli vai vertikāli zemē blakus aizsargājošajam objektam. Sadales sistēmās zemējuma elektrods var sastāvēt no apmēram 1 metru gara stieņa un novietots vertikāli zemē. Apakšstacijas ir izgatavotas, izmantojot zemējuma paklāju, nevis atsevišķus stieņus.
Cauruļu strāvas aizsardzības ķēde
Šī ir visizplatītākā un labākā elektroinstalācijas zemējuma sistēma salīdzinājumā ar citām sistēmām, kas piemērotas tādiem pašiem zemes un mitruma apstākļiem. Izmantojot šo metodi, cinkots tērauds un perforēta caurule ar aprēķināto garumu un diametru tiek novietoti vertikāli uz pastāvīgi mitras augsnes, kāparādīts zemāk. Caurules izmērs ir atkarīgs no pašreizējās strāvas un augsnes veida.
Parasti cauruļu izmērs mājas zemējuma sistēmai ir 40 mm diametrā un 2,5 metrus garš normālai augsnei vai garāks sausai un akmeņainai augsnei. Dziļums, kādā caurule jāierok, ir atkarīgs no augsnes mitruma satura. Parasti caurule atrodas 3,75 metru dziļumā. Caurules apakšdaļu aptuveni 15 cm attālumā ieskauj nelieli koksa vai ogles gabaliņi.
Tiek izmantoti alternatīvi ogļu un sāls līmeņi, lai palielinātu efektīvo zemes platību un tādējādi samazinātu pretestību. Vēl viena caurule ar diametru 19 mm un minimālo garumu 1,25 metri ir savienota GI caurules augšpusē caur reduktori. Vasarā augsnes mitrums samazinās, kas izraisa zemes pretestības palielināšanos.
Tādējādi tiek veikti darbi uz cementbetona pamatnes, lai vasarā būtu pieejams ūdens un būtu zeme ar nepieciešamajiem aizsardzības parametriem. Caur piltuvi, kas savienota ar cauruli ar diametru 19 mm, var pievienot 3 vai 4 spaiņus ūdens. GI zemējuma vads vai GI vada sloksne ar pietiekamu šķērsgriezumu, lai droši noņemtu strāvu, tiek novadīta 12 mm diametra GI caurulē aptuveni 60 cm dziļumā no zemes.
Plākšņu zemējums
Šajā zemējuma sistēmas ierīcē zemējuma plāksne no 60 cm × 60 cm × 3 m vara un 60 cm × 60 cm × 6 mm cinkota dzelzs ir iegremdēta zemē ar vertikālu virsmu vismaz dziļumā. 3 m no zemes līmeņa
Aizsargplāksne tiek ievietota ogles un sāls papildu slāņos, kuru minimālais biezums ir 15 cm. Zemējuma vads (GI vai vara vads) ir cieši pieskrūvēts pie zemējuma plāksnes.
Vara plāksni un vara stiepli aizsardzības ķēdēs parasti neizmanto to augstāko izmaksu dēļ.
Zemes savienojums caur ūdens padevi
Šajā veidā GI vai vara vads ir savienots ar santehnikas tīklu ar tērauda savienojuma vadu, kas ir pievienots vara vadam, kā parādīts tālāk.
Santehnika ir izgatavota no metāla un atrodas zem zemes virsmas, t.i., tieši savienota ar zemi. Strāvas plūsma caur GI vai vara vadu ir tieši iezemēta caur santehniku.
Zemes cilpas pretestības aprēķins
Atsevišķas zemē ieraktas stieņa sloksnes pretestība ir:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), kur:
ρ - augsnes stabilitāte (Ω omi), L - sloksnes vai vadītāja garums (cm), w - sloksnes platums vai vadītāja diametrs (cm), t - apbedījuma dziļums (cm).
Piemērs: aprēķiniet zemējuma sloksnes pretestību. Vads ar diametru 36 mm un garumu 262 metri 500 mm dziļumā zemē, zemējuma pretestība ir 65 omi.
R ir zemējuma stieņa pretestība W.
r - zemējuma pretestība (ohmetrs)=65 omi.
L mērīšana - stieņa garums (cm)=262 m=26200 cm.
d -stieņa iekšējais diametrs (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - slēptās sloksnes/stieņa dziļums (cm)=500 mm=50 cm.
Zemējuma sloksnes/vada pretestība (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Zemējuma sloksnes/vada pretestība (R)=65/2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Zemējuma sloksnes/vada pretestība (R) =1,7 Ohm.
Īkšķa noteikumu var izmantot, lai aprēķinātu zemējuma stieņa skaitu.
Stieņu/cauruļu elektrodu aptuveno pretestību var aprēķināt, izmantojot stieņa/caurules elektrodu pretestību:
R=K x ρ / L kur:
ρ - zemējuma pretestība ommetrā, L - elektroda garums skaitītājā, d - skaitītāja elektroda diametrs, K=0,75, ja 25 <L / d <100.
K=1, ja 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L, ja 600 <L / d <300.
Elektrodu skaits, ja atrodat formulu R (d)=(1, 5 / N) x R, kur:
R (d) - nepieciešamā pretestība.
R - viena elektroda pretestība
N - paralēli uzstādīto elektrodu skaits 3 līdz 4 metru attālumā.
Piemērs: aprēķiniet zemējuma caurules pretestību un elektrodu skaitu, lai iegūtu pretestību 1 omu, augsnes pretestība no ρ=40, garums=2,5 metri, caurules diametrs=38 mm.
L/d=2,5/0,038=65,78, tātad K=0,75.
Cauruļu elektrodu pretestība R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Viens elektrods - pretestība - 12 omi.
Lai iegūtu 1 oma pretestību, kopējais nepieciešamo elektrodu skaits=(1,5 × 12) / 1=18
Faktori, kas ietekmē zemējuma pretestību
NEC kods pieprasa, lai zemējuma kontaktam minimālais zemējuma elektroda garums ir 2,5 metri. Bet ir daži faktori, kas ietekmē aizsardzības sistēmas zemējuma pretestību:
- Zemējuma elektroda garums/dziļums. Divkāršojot garumu, virsmas pretestība samazinās līdz pat 40%.
- Zemējuma elektroda diametrs. Divkāršojot zemējuma elektroda diametru, zemējuma pretestība samazinās tikai par 10%.
- Zemējuma elektrodu skaits. Lai uzlabotu efektivitāti, galveno zemējuma elektrodu dziļumā ir uzstādīti papildu elektrodi.
Dzīvojamās mājas aizsargelektrisko sistēmu izbūve
Pašlaik vēlamā zemējuma metode ir zemējuma konstrukcijas, īpaši elektriskajos tīklos. Elektrība vienmēr iet pa mazākās pretestības ceļu un novirza maksimālo strāvu no ķēdes zemes bedrēs, kas paredzētas pretestības samazināšanai, ideālā gadījumā līdz 1 omam.
Lai sasniegtu šo mērķi:
- 1,5 m x 1,5 m laukums ir izrakts līdz 3 m dziļumam. Caurums ir līdz pusei piepildīts ar ogles pulvera, smilšu un sāls maisījumu.
- GI plāksne 500 mm x 500 mm x 10 mm ir novietota vidū.
- Izveidojiet savienojumus starp zemējuma plāksnēm privātmājas zemējuma sistēmai.
- Citsdaļa bedres ir piepildīta ar akmeņogļu, smilšu, sāls maisījumu.
- Lai savienotu zemējuma plāksni ar virsmu, var izmantot divas 30 mm x 10 mm GI sloksnes, taču priekšroka tiek dota 2,5 collu GI caurulei ar atloku augšpusē.
- Turklāt caurules augšpusi var nosegt ar īpašu ierīci, lai novērstu netīrumu un putekļu iekļūšanu un aizsērēšanu zemējuma caurulē.
Zemējuma sistēmas uzstādīšana un priekšrocības:
- Ogles pulveris ir lielisks vadītājs un novērš metāla detaļu koroziju.
- Sāls izšķīst ūdenī, ievērojami palielinot vadītspēju.
- Smiltis ļauj ūdenim iziet cauri caurumam.
Lai pārbaudītu bedres efektivitāti, pārliecinieties, vai sprieguma starpība starp bedri un tīkla neitrālu ir mazāka par 2 voltiem.
Bedres pretestība jāuztur mazāka par 1 omu, attālums līdz 15 m no aizsargvada.
Elektriskās strāvas trieciens
Elektrošoks (elektrosoks) rodas, kad divas cilvēka ķermeņa daļas saskaras ar elektriskiem vadītājiem ķēdē, kurai ir dažādi potenciāli un kas rada potenciālu atšķirību visā ķermenī. Cilvēka ķermenim ir pretestība, un, kad tas ir savienots starp diviem vadītājiem ar dažādiem potenciāliem, caur ķermeni veidojas ķēde un plūst strāva. Kad cilvēks saskaras tikai ar vienu vadītāju, ķēde neveidojas un nekas nenotiek. Kad cilvēks saskaras ar ķēdes vadītājiem, neatkarīgi no tā, kāds spriegums tajā atrodas, vienmērpastāv elektriskās strāvas trieciena traumas iespēja.
Zibens riska novērtējums dzīvojamām ēkām
Dažas mājas, visticamāk, piesaistīs zibeni nekā citas. Tie palielinās atkarībā no ēkas augstuma un tuvuma citām mājām. Tuvums tiek definēts kā trīskāršs attālums no mājas augstuma.
Lai noteiktu, cik neaizsargāta ir dzīvojamā ēka pret zibens spērieniem, varat izmantot šādus datus:
- Zems risks. Viena līmeņa privātās dzīvesvietas tiešā tuvumā citām tāda paša augstuma mājām.
- Vidējs risks. Divu līmeņu privātmāja, ko ieskauj līdzīga augstuma mājas vai zemāka augstuma mājas.
- Augsts risks. Izolētas mājas, kurām apkārt nav citu konstrukciju, divstāvu mājas vai mājas ar zemāku augstumu.
Neatkarīgi no zibens spēriena iespējamības, svarīgu zibensaizsardzības komponentu pareiza izmantošana palīdzēs aizsargāt jebkuru māju no šādiem bojājumiem. Dzīvojamā ēkā ir nepieciešamas zibensaizsardzības un zemējuma sistēmas, lai zibens spēriens tiktu novirzīts uz zemi. Sistēmā parasti ir iekļauts zemējuma stienis ar vara savienojumu, kas ir uzstādīts zemē.
Uzstādot zibensaizsardzības shēmu mājā, lūdzu, ievērojiet šādas prasības:
- Zemējuma elektrodiem jābūt vismaz pusei 12 mm gariem un 2,5 m gariem.
- Ieteicami vara savienojumi.
- Ja sistēmas vietā ir akmeņaina grunts vai inženiertehniskās pazemes līnijas, to ir aizliegts izmantotvertikālais elektrods, ir nepieciešams tikai horizontālais vadītājs.
- Tam jābūt padziļinājumam vismaz 50 cm no zemes un jāatrodas vismaz 2,5 m no mājas.
- Privātmājas zemējuma sistēmas ir jāsavieno, izmantojot viena izmēra vadu.
- Visu pazemes metāla cauruļvadu sistēmu, piemēram, ūdens vai gāzes vadu, savienotājiem ir jāatrodas 8 m attālumā no mājas.
- Ja visas sistēmas jau bija pievienotas pirms zibensaizsardzības uzstādīšanas, viss, kas nepieciešams, ir piesiet tuvāko elektrodu santehnikas sistēmai.
Visi cilvēki, kas dzīvo vai strādā dzīvojamās, sabiedriskās ēkās, pastāvīgi atrodas ciešā saskarē ar elektriskajām sistēmām un iekārtām, un tie ir droši jāaizsargā no bīstamām parādībām, kas var rasties īssavienojumu vai ļoti augsta zibensizlādes izraisīta sprieguma dēļ.
Lai panāktu šo aizsardzību, elektrotīkla zemējuma sistēmas jāprojektē un jāuzstāda atbilstoši valsts standarta prasībām. Attīstoties elektromateriāliem, pieaug prasības pret aizsargierīču uzticamību.
