Den främsta anledningen till behovet av jordning i elnät är säkerheten. När alla metalldelar i elektrisk utrustning är jordade, kommer inte farliga spänningar att skapas på dess hölje, även i fall av trasig isolering, de kommer att förhindras av tillförlitliga jordsystem.
Uppgifter för jordningssystem
Huvuduppgifterna för säkerhetssystem som arbetar enligt principen om jordning:
- Säkerhet för människors liv, för att skydda mot elektriska stötar. Tillhandahåller en alternativ väg för nödström för att undvika att skada användaren.
- Skydda byggnader, maskiner och utrustning under strömavbrott så att exponerade ledande delar av utrustningen inte når dödlig potential.
- Skydd mot överspänning på grund av blixtnedslag som kan leda till farliga högspänningar i det elektriska distributionssystemet eller från oavsiktlig mänsklig kontakt med högspänningsledningar.
- Spänningsstabilisering. Det finns många källor till el. Varje transformator kan betraktas som en separat källa. De måste ha en gemensam negativ återställningspunkt tillgänglig.energi. Jorden är den enda sådana ledande ytan för alla energikällor, så den har antagits som den universella standarden för ström- och spänningsbortfall. Utan en sådan gemensam poäng skulle det vara extremt svårt att säkerställa säkerheten i elsystemet som helhet.
Marksystemkrav:
- Den måste ha en alternativ väg för att farlig ström ska kunna flyta.
- Ingen farlig potential på exponerade ledande delar av utrustningen.
- Måste vara tillräckligt låg impedans för att ge tillräckligt med ström genom säkringen för att bryta strömmen (<0, 4 sek).
- Bör ha god korrosionsbeständighet.
- Måste kunna avleda hög kortslutningsström.
Beskrivning av jordsystem
Processen att ansluta metalldelarna i elektriska apparater och utrustning till marken med en metallanordning som har lite motstånd kallas jordning. Vid jordning är de strömförande delarna av enheterna direkt anslutna till jord. Jordning ger en returväg för läckström och skyddar därför kraftsystemets utrustning från skador.
När ett fel uppstår i utrustningen finns det en obalans i strömmen i alla dess tre faser. Jordning laddar ur felströmmen till jord och återställer därför systemets driftsbalans. Dessa försvarssystem har flera fördelar, som att elimineraöverspänning genom att ladda ur den till jord. Jordning garanterar utrustningens säkerhet och förbättrar servicetillförlitligheten.
Nollställningsmetod
Jordning innebär att den bärande delen av utrustningen kopplas till marken. När ett fel uppstår i systemet skapas en farlig potential på utrustningens yttre yta, och varje person eller djur som av misstag vidrör ytan kan få en elektrisk stöt. Nollställning släpper ut farliga strömmar till marken och neutraliserar därför strömchocken.
Den skyddar också utrustning från blixtnedslag och ger en urladdningsväg från överspänningsavledare och andra släckningsanordningar. Detta uppnås genom att ansluta delar av anläggningen till jord med en jordledare eller elektrod i nära kontakt med jorden, placerad en bit under marknivån.
Skillnaden mellan jordning och jordning
En av huvudskillnaderna mellan jordning och jordning är att vid jordning är den bärande ledande delen ansluten till jord, medan vid jordning är enheternas yta ansluten till jord. Andra skillnader mellan dem förklaras nedan i form av en jämförelsetabell.
Jämförelsediagram
| Grundläggande för jämförelse | Jordning | Nollställ |
| Definition | Konduktiv del ansluten till jord | Utrustningsfodral ansluten till jord |
| Location | Mellan utrustningsneutral och mark | Mellan utrustningslådan och marken, som är placerad under markytan |
| Nollpotential | Har inte | Yes |
| Protection | Skydda elnätsutrustning | Skydda en person från elektriska stötar |
| Vägen | Returvägen till den aktuella marken är indikerad | Laddar ur elektrisk energi till marken |
| Typer | Tre (fast motstånd) | Fem (rör, platta, elektrodjord, jord och jord) |
| Trådfärg | Svart | Grön |
| Använd | För lastbalansering | För att förhindra elektriska stötar |
| Exempel | Generator och krafttransformator noll ansluten till jord | Hölje av transformator, generator, motor etc. ansluten till jord |
TN-skyddsledningar
Dessa typer av jordningssystem har en eller flera direktjordade punkter från strömkällan. Exponerade ledande delar av installationen ansluts till dessa punkter med hjälp av skyddsledningar.
I världenpraxis används en tvåbokstavskod.
Begagnade bokstäver:
- T (franska ordet Terre betyder "jord") - en direkt koppling av en punkt till marken.
- I - ingen punkt ansluten till jord på grund av hög impedans.
- N - direkt anslutning till källnoll, som i sin tur är ansluten till jord.
Baserat på kombinationen av dessa tre bokstäver finns det typer av jordningssystem: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Vad betyder detta?
I ett TN-jordsystem är en av källpunkterna (generator eller transformator) ansluten till jord. Denna punkt är vanligtvis stjärnpunkten i ett trefassystem. Chassit på den anslutna elektriska enheten är anslutet till jord genom denna jordpunkt på källsidan.
På bilden ovan: PE - Akronym för skyddsjord är en ledare som ansluter utsatta metalldelar i en konsuments elinstallation till jord. N kallas neutral. Detta är ledaren som förbinder stjärnan i ett trefassystem till jord. Genom dessa beteckningar i diagrammet framgår det direkt vilket jordsystem som hör till TN-systemet.
TN-S neutral linje
Detta är ett system som har separata noll- och skyddsledare genom hela kopplingsschemat.
Skyddsledare (PE) är metallmanteln på kabeln som matar installationen eller en enskild ledare.
Alla exponerade ledande delar med installationen är anslutna till denna skyddsledare genom installationens huvudterminal.
TN-system-C-S
Dessa är typer av jordningssystem där noll- och skyddsfunktioner kombineras till en systemledare.
I TN-CS neutraljordningssystem, även känt som Protective Multiple Earthing, kallas PEN-ledaren den kombinerade noll- och jordledaren.
PEN-ledaren i kraftsystemet är jordad på flera punkter, och jordelektroden är placerad vid eller nära konsumentens installationsplats.
Alla exponerade ledande delar till enheten är anslutna med en PEN-ledare med hjälp av jordterminalen och nollterminalen och är anslutna till varandra.
TT-skyddskrets
Detta är ett skyddande jordsystem med en enda strömkälla.
Alla exponerade ledande delar med installation som är anslutna till jordelektroden är elektriskt oberoende av jordkällan.
Isoleringssystem IT
Skyddsjordsystem utan direkt anslutning mellan spänningsförande delar och jord.
Alla exponerade ledande delar med installation som är anslutna till en jordelektrod.
Källan är antingen ansluten till jord genom en avsiktligt införd systemimpedans, eller isolerad från jord.
Designer av skyddssystem
Anslutning mellan elektriska apparater och enheter med en jordplatta eller elektrod genom en tjock tråd med lågt motstånd för att säkerställasäkerhet kallas jordning eller jordning.
Jordnings- eller jordningssystemet i elnätet fungerar som en säkerhetsåtgärd för att skydda såväl människoliv som utrustning. Huvudsyftet är att tillhandahålla en alternativ väg för farliga flöden för att undvika olyckor på grund av elektriska stötar och skador på utrustningen.
Metalldelar av utrustningen är jordade eller anslutna till jord, och om isoleringen av utrustningen av någon anledning misslyckas, kommer höga spänningar som kan finnas i utrustningens yttre beläggning att få en urladdningsväg till jord. Om utrustningen inte är jordad kan denna farliga spänning överföras till alla som rör vid den, vilket resulterar i elektriska stötar. Kretsen är klar och säkringen aktiveras omedelbart om den strömförande ledningen vidrör det jordade höljet.
Det finns flera sätt att utföra jordning av elektriska installationer, som att jorda en tråd eller remsa, platta eller stav, jordning genom jordning eller genom vattenförsörjning. De vanligaste metoderna är nollställning och infogningsinställning.
Markmatta
En jordmatta görs genom att koppla ihop ett antal stavar genom koppartrådar. Detta minskar kretsens totala motstånd. Dessa elektriska jordningssystem hjälper till att begränsa jordpotentialen. Markmattan används främst på den plats där storström ska testasskada.
När man designar en jordmatta, beaktas följande krav:
- I händelse av ett fel får spänningen inte vara farlig för en person vid beröring av den ledande ytan på utrustningen i det elektriska systemet.
- DC-kortslutningsströmmen som kan flöda in i jordmattan måste vara ganska stor för att skyddsreläet ska fungera.
- Markmotståndet är lågt så att läckström kan flöda genom den.
- Utformningen av jordmattan bör vara sådan att stegspänningen är lägre än det tillåtna värdet, vilket beror på den jordresistivitet som krävs för att isolera den felaktiga installationen från människor och djur.
Elektrodöverströmsskydd
Med detta byggnadsjordsystem placeras alla trådar, stavar, rör eller buntar av ledare horisontellt eller vertik alt i marken bredvid skyddsobjektet. I distributionssystem kan jordelektroden bestå av en ca 1 meter lång stång och placerad vertik alt i marken. Transformatorstationerna är gjorda med en markmatta, inte individuella stavar.
Rörströmskyddskrets
Detta är det vanligaste och bästa jordningssystemet för elinstallationer jämfört med andra system som lämpar sig för samma jord- och fuktförhållanden. I denna metod placeras galvaniserat stål och ett perforerat rör med en beräknad längd och diameter vertik alt på konstant våt jord, somvisas nedan. Rörstorleken beror på aktuell ström och jordtyp.
Vanligtvis är rörstorleken för ett husjordsystem 40 mm i diameter och 2,5 meter lång för normal jord, eller längre för torr och stenig jord. Djupet på vilket röret måste grävas ner beror på fukth alten i jorden. Vanligtvis är röret placerat 3,75 meter djupt. Rörets botten är omgiven av små bitar av koks eller kol på ett avstånd av cirka 15 cm.
Alternativa nivåer av kol och s alt används för att öka den effektiva landytan och därmed minska luftmotståndet. Ett annat rör med en diameter på 19 mm och en minsta längd på 1,25 meter ansluts i toppen av GI-röret genom en reducering. På sommaren minskar markfuktigheten, vilket leder till att jordmotståndet ökar.
Det pågår alltså arbete på en cementbetongbas för att hålla vatten tillgängligt på sommaren och för att ha mark med nödvändiga skyddsparametrar. Genom en tratt ansluten till ett rör med en diameter på 19 mm kan 3 eller 4 hinkar vatten tillsättas. Antingen en GI-jordledning eller en remsa av GI-tråd med tillräckligt tvärsnitt för att säkert ta bort ström förs in i ett GI-rör med en diameter på 12 mm på ett djup av cirka 60 cm från marken.
Plåtjordning
I denna anordning för jordningssystem är jordningsplattan av 60 cm × 60 cm × 3 m koppar och 60 cm × 60 cm × 6 mm galvaniserat järn nedsänkt i marken med en vertikal yta på ett djup av minst 3 m från marknivå
Skyddsplattan sätts in i hjälpskikten av kol och s alt med en minsta tjocklek på 15 cm. Jordledningen (GI eller koppartråd) är ordentligt bultad till jordplattan.
Kopparplåt och koppartråd används inte ofta i skyddskretsar på grund av deras högre kostnad.
Jordanslutning genom vattenförsörjning
I den här typen är GI- eller koppartråden ansluten till VVS-nätverket med en ståltråd som är fäst vid kopparledningen enligt bilden nedan.
VVS är gjord av metall och är placerad under jordens yta, dvs direkt ansluten till marken. Strömflödet genom GI- eller koppartråden är direkt jordad genom VVS.
Beräkning av jordslingresistans
Motståndet för en enda remsa av en stång som är begravd i marken är:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / B x t)), där:
ρ - jordstabilitet (Ω ohm), L - remsa eller ledarlängd (cm), w - bandbredd eller ledardiameter (cm), t - gravdjup (cm).
Exempel: Beräkna motståndet för jordremsan. Tråd med en diameter på 36 mm och en längd av 262 meter på ett djup av 500 mm i marken, jordmotståndet är 65 ohm.
R är motståndet för markstången i W.
r - Jordmotstånd (ohmmeter)=65 ohm.
Mäter l - spölängd (cm)=262 m=26200 cm.
d -stavens inre diameter (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - dold remsa / spödjup (cm)=500 mm=50 cm.
Jordremsa/ledarmotstånd (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Jordremsa/ledarmotstånd (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Jordremsa/ledarmotstånd (R) =1,7 Ohm.
Tumregeln kan användas för att beräkna antalet markstavar.
Ungefärlig resistans för stav-/rörelektroder kan beräknas med hjälp av resistansen för stav-/rörelektroder:
R=K x ρ / L där:
ρ - jordmotstånd i Ohmmeter, L - elektrodlängd i mätaren, d - diameter på elektroden i mätaren, K=0,75 om 25 <L / d <100.
K=1 om 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L om 600 <L / d <300.
Antal elektroder, om du hittar formeln R (d)=(1, 5 / N) x R, där:
R (d) - krävs motstånd.
R - enkelelektrodresistans
N - antalet elektroder installerade parallellt på ett avstånd av 3 till 4 meter.
Exempel: beräkna motståndet för jordröret och antalet elektroder för att erhålla ett motstånd på 1 ohm, jordresistivitet från ρ=40, längd=2,5 meter, rördiameter=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 så K=0,75.
Motstånd hos rörelektroder R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
En elektrod - motstånd - 12 Ohm.
För att få ett motstånd på 1 ohm krävs det totala antalet elektroder=(1,5 × 12) / 1=18
Faktorer som påverkar jordens motstånd
NEC-kod kräver en jordelektrodlängd på minst 2,5 meter för jordkontakt. Men det finns några faktorer som påverkar jordmotståndet hos skyddssystemet:
- Jordelektrodens längd/djup. En fördubbling av längden minskar ytmotståndet med upp till 40%.
- Jordelektroddiameter. Fördubbling av diametern på jordelektroden minskar jordresistansen med endast 10%.
- Antal jordelektroder. För att förbättra effektiviteten installeras ytterligare elektroder på djupet av huvudjordelektroderna.
Konstruktion av elektriska skyddssystem i ett bostadshus
Jordstrukturer är för närvarande den föredragna metoden för jordning, särskilt för elektriska nätverk. Elektricitet följer alltid vägen för minsta motstånd och avleder den maximala strömmen från kretsen till jordgropar utformade för att minska motståndet, helst ner till 1 ohm.
För att uppnå detta mål:
- 1,5 m x 1,5 m område grävs till ett djup av 3 m. Hålet är halvfyllt med en blandning av träkolspulver, sand och s alt.
- GI-platta 500mm x 500mm x 10mm placeras i mitten.
- Etablera anslutningar mellan jordplattan för jordningssystem för privata hus.
- Annaten del av gropen är fylld med en blandning av kol, sand, s alt.
- Två 30 mm x 10 mm GI-remsor kan användas för att ansluta jordplattan till ytan, men ett 2,5" GI-rör med en fläns upptill är att föredra.
- Dessutom kan toppen av röret täckas med en speciell anordning för att förhindra att smuts och damm kommer in och sätter igen markröret.
Installation av jordningssystemet och fördelar:
- Träkolspulver är en utmärkt ledare och förhindrar korrosion av metalldelar.
- S alt löser sig i vatten, vilket ökar ledningsförmågan kraftigt.
- Sand låter vatten passera genom hålet.
För att kontrollera effektiviteten hos gropen, se till att spänningsskillnaden mellan gropen och elnätet är mindre än 2 volt.
Gropmotståndet måste hållas på mindre än 1 ohm, avstånd upp till 15 m från skyddsledaren.
Elektrisk stöt
Elektrisk stöt (elektrochock) uppstår när två delar av en persons kropp kommer i kontakt med elektriska ledare i en krets som har olika potentialer och skapar en potentialskillnad i hela kroppen. Människokroppen har motstånd och när den kopplas mellan två ledare med olika potential bildas en krets genom kroppen och ström kommer att flyta. När en person bara kontaktar en ledare bildas ingen krets och ingenting händer. När en person kommer i kontakt med kretsens ledare, oavsett vilken spänning som finns i den, alltiddet finns risk för elektriska stötar.
Bedömning av blixtnedslag för bostadshus
Vissa hem är mer benägna att dra till sig blixtar än andra. De ökar beroende på byggnadens höjd och närhet till andra hus. Närhet definieras som tre gånger avståndet från husets höjd.
För att avgöra hur sårbart ett bostadshus är för blixtnedslag kan du använda följande data:
- Låg risk. Enplans privata bostäder i nära anslutning till andra hus på samma höjd.
- Medellång risk. Ett privat hus i två plan omgivet av hus med liknande höjder eller omgivet av hus med lägre höjder.
- Hög risk. Enstaka hus som inte är omgivna av andra strukturer, tvåvåningshus eller hus med lägre höjd.
Oavsett sannolikheten för ett blixtnedslag, kommer korrekt användning av viktiga blixtskyddskomponenter att skydda alla hem från sådana skador. Åskskydd och jordningssystem krävs i ett bostadshus så att blixtnedslaget avleds till marken. Systemet inkluderar vanligtvis en jordstång med en kopparanslutning som är installerad i marken.
När du installerar ett blixtskyddssystem i ett hus, vänligen följ följande krav:
- Jordelektroder måste vara minst hälften 12 mm långa och 2,5 m långa.
- Kopparanslutningar rekommenderas.
- Om systemplatsen har stenig jord eller tekniska underjordiska linjer är det förbjudet att användavertikal elektrod, endast den horisontella ledaren behövs.
- Den måste vara infälld minst 50 cm från marken och sträcka sig minst 2,5 m från huset.
- Privata jordsystem för hem måste kopplas samman med samma storlek på ledare.
- Anslutningar för alla underjordiska metallrörsystem, såsom vatten- eller gasrör, måste placeras inom 8 m från bostaden.
- Om alla system redan var anslutna innan åskskydd installerades, är allt som krävs att knyta fast närmaste elektrod till VVS-systemet.
Alla människor som bor eller arbetar i bostadshus, offentliga byggnader är ständigt i nära kontakt med elektriska system och utrustning och måste på ett tillförlitligt sätt skyddas från farliga fenomen som kan uppstå på grund av kortslutning eller mycket höga spänningar från en blixtladdning.
För att uppnå detta skydd måste jordningssystem för elektriska nätverk utformas och installeras i enlighet med nationella standardkrav. Med utvecklingen av elektriska material ökar kraven på tillförlitligheten hos skyddsanordningar.
