Какие существуют основные виды систем заземления. Чем отличаются системы TN-S, TN-C, TN-C-S, TT и IT. Каковы особенности и преимущества каждого вида заземления. Где применяются различные системы заземления.
Основные виды систем заземления
Существует несколько основных видов систем заземления, которые различаются по способу соединения с землей нейтрали источника питания и открытых проводящих частей электроустановки:
- TN-S
- TN-C
- TN-C-S
- TT
- IT
Рассмотрим особенности и характеристики каждой из этих систем более подробно.
Система заземления TN-S
TN-S — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.
Основные характеристики системы TN-S:
- Нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены на всем протяжении сети
- Высокая безопасность, так как PE-проводник не используется для передачи электроэнергии
- Низкий уровень электромагнитных помех
- Легкость обнаружения повреждений изоляции
Система TN-S применяется в жилых и общественных зданиях, на промышленных объектах с повышенными требованиями к электробезопасности.
Система заземления TN-C
TN-C — система, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (PEN-проводник).
Ключевые особенности TN-C:
- Экономия на проводниках за счет совмещения функций N и PE
- Повышенный риск возникновения помех из-за протекания рабочего тока по PEN-проводнику
- Возможность появления напряжения на корпусах оборудования при обрыве PEN-проводника
Система TN-C используется в основном в старых электроустановках. В новых проектах ее применение ограничено.
Система заземления TN-C-S
TN-C-S — комбинированная система, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в части сети.
Характерные черты TN-C-S:
- Сочетает преимущества систем TN-C и TN-S
- PEN-проводник разделяется на PE и N ближе к потребителю
- Экономичнее TN-S, но безопаснее TN-C
TN-C-S часто применяется в многоквартирных жилых домах, где TN-C используется во вводно-распределительном устройстве, а TN-S — внутри квартир.
Система заземления TT
TT — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземлителя, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.
Основные характеристики TT:
- Высокая безопасность при косвенном прикосновении
- Простота монтажа и эксплуатации
- Возможность селективного отключения при замыканиях на землю
- Необходимость устройства отдельного заземлителя для каждого потребителя
Система TT применяется в сельской местности, на дачных участках, в частных домах.
Система заземления IT
IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.
Особенности системы IT:
- Высокая надежность электроснабжения
- Низкие токи короткого замыкания
- Сложность обнаружения мест повреждения изоляции
- Необходимость контроля изоляции
Система IT используется в медицинских учреждениях, на промышленных предприятиях с непрерывным циклом производства.
Выбор системы заземления
При выборе системы заземления учитывают следующие факторы:
- Требования к бесперебойности электроснабжения
- Условия электробезопасности
- Характер электроприемников
- Экономические соображения
Правильный выбор системы заземления позволяет обеспечить надежную и безопасную работу электроустановки.
Сравнение систем заземления
Каковы основные отличия между рассмотренными системами заземления? Давайте сравним их по ключевым параметрам:
| Система | Безопасность | Надежность | Экономичность | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| TN-S | Высокая | Средняя | Низкая | Жилые и общественные здания |
| TN-C | Низкая | Низкая | Высокая | Устаревшие установки |
| TN-C-S | Средняя | Средняя | Средняя | Многоквартирные дома |
| TT | Высокая | Средняя | Средняя | Частные дома, дачи |
| IT | Высокая | Высокая | Низкая | Медучреждения, промышленность |
Как видно из таблицы, каждая система имеет свои преимущества и недостатки. Выбор оптимальной системы заземления зависит от конкретных условий и требований объекта.
Требования нормативных документов
Применение той или иной системы заземления регламентируется рядом нормативных документов:
- ПУЭ (Правила устройства электроустановок)
- ГОСТ Р 50571.3-2009
- ГОСТ Р 50571.4.44-2019
- СП 256.1325800.2016
Согласно этим документам:
- В жилых и общественных зданиях рекомендуется применять системы TN-S или TN-C-S
- Система TT допускается для небольших удаленных объектов
- Система IT применяется только в особых случаях, когда требуется высокая надежность электроснабжения
При проектировании электроустановок необходимо строго соблюдать требования нормативных документов к выбору и устройству системы заземления.
Заключение
Выбор оптимальной системы заземления — важный этап проектирования электроустановки. От него зависит безопасность, надежность и эффективность работы электрооборудования. Каждая из рассмотренных систем имеет свои особенности и область применения. Правильный выбор позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при разумных экономических затратах.
3.2.7. Виды заземлений — 2019
Одним из путей ослабления вредного влияния цепей заземления на системы автоматизации является раздельное выполнение заземлений для устройств, имеющих разную чувствительность к помехам или являющихся источниками помех разной мощности. Раздельное исполнение заземляющих проводников позволяет выполнить их соединение с защитной землей в одной точке. При этом заземляющие проводники разных систем земель представляют собой лучи звезды, центром которой является контакт к шине защитного заземления здания. Благодаря такой топологии помехи «грязной» земли не протекают по проводникам «чистой» земли. Таким образом, несмотря на то, что системы заземления разделены и имеют разные названия, в конечном счете все они соединены с Землей через систему защитного заземления. Исключение составляет только «плавающая» земля (см. ниже).
В системах автоматики могут использоваться электромагнитные реле, микромощные серводвигатели, электромагнитные клапаны и другие устройства, ток потребления которых существенно превышает ток потребления модулей ввода-вывода и контроллеров.
Цепи питания таких устройств выполняют отдельной парой свитых проводов (для уменьшения излучаемых помех), один из которых соединяется с шиной защитного заземления. Общий провод системы (обычно провод, подключенный к отрицательному выводу источника питания) является силовой землей.
Аналоговая и цифровая земля
Системы промышленной автоматики являются аналого-цифровыми. Поэтому одним из источников погрешностей аналоговой части является помеха, создаваемая цифровой частью системы. Для исключения прохождения помех через цепи заземления цифровую и аналоговую землю выполняют в виде несвязанных проводников, соединенных вместе только в одной общей точке. Для этого модули ввода-вывода и промышленные контроллеры имеют отдельные выводы аналоговой земли (AGND — «Analog GrouND») и цифровой (DGND — «Digital GrouND»).
«Плавающая» земля
«Плавающая» земля образуется в случае, когда общий провод небольшой части системы электрически не соединяется с шиной защитного заземления (т.
Рис. 3.73. Пример «плавающей» земли AGND
Если «плавающая» земля получена с помощью устройств гальванической развязки на оптронах и DC-DC преобразователях, то надо принять особые меры для предотвращения накопления заряда в емкости между Землей и «плавающей» землей, которое может привести к пробою оптрона (см.
3.3. Проводные каналы передачи сигналов
1.7. Одновременная установка Visual Studio 2003 и 2005
Заземления в устройствах автоматики, телемеханики и связи
Страница 12 из 106
Заземлением называют электрическое соединение оборудования или аппаратуры с заземляющим устройством, а заземляющим устройством — совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземления служат для защиты устройств автоматики, телемеханики и связи, а также обслуживающего персонала от действия опасных напряжений, возникающих при воздействиях грозовых разрядов, влияющих линий электропередачи и контактных сетей электрифицированных железных дорог.
Заземлитель представляет собой металлический проводник любой формы (стержень, труба, уголок, проволока и т. и.), находящийся в непосредственном соприкосновении с землей (грунтом).
Заземляющими проводниками, или заземляющей магистралью, называют металлические проводники, соединяющие заземляемое оборудование или аппаратуру устройств связи с заземлителями.
В зависимости от функций, которые выполняют заземляющие устройства в установках связи, различают рабочее, рабоче-защитное, линейно-защитное и измерительное заземляющие устройства.
Защитное заземляющее устройство предназначено для соединения с землей проводов нейтрали обмоток силовых трансформаторных подстанций, молниеотводов, разрядников, экранов аппаратуры и проводов внутристанционного монтажа, металлических оболочек бронепокровов кабеля, металлических термокамер НУП, а также металлических частей силового оборудования, электропитающих установок и другого оборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции токоведущих проводов.
Защитные заземляющие устройства предназначены для выравнивания потенциала металлических частей оборудования с потенциалом земли, т. е. защищают обслуживающий персонал и аппаратуру от возникновения на них опасной разности потенциалов по отношению к земле.
Рабоче-защитное заземляющее устройство служит одновременно рабочим и защитным заземляющим устройством. Сопротивление рабоче-защитного заземляющего устройства должно быть не более наименьшего значения, предусмотренного для рабочего и защитного заземляющих устройств.
Линейно-защитное заземляющее устройство предназначено для заземления металлических оболочек кабеля и бронепокровов по трассе кабеля и на станциях (НУП), куда подходят кабельные линии, а на воздушных линиях — для заземления молниеотводов, тросов и металлических оболочек и брони кабеля. В некоторых случаях защитное и линейно-защитное устройства объединяют. Такое заземляющее устройство называют объединенным защитным.
Измерительным заземляющим устройством называют вспомогательное устройство, предназначенное для контрольных измерений сопротивлений рабочего, защитного и рабоче-защитного заземляющих устройств.
Сопротивление заземляющих устройств на воздушных и кабельных линиях измеряют непосредственно на линии, используя временные вспомогательные измерительные земли. Сопротивление рабочего и защитного заземляющих устройств следует измерять со щитка заземления на станции.
Рис. 41. Вертикальный (а), горизонтальный (б) и кольцевой (в) заземлители
Рис. 42. Заземлитель из уголковой стали 40
Тип заземлителя | Глубина | Сечение заземлителя, м2 | |
круглое | прямоугольное | ||
Вертикальный | Л = 0 | — | |
Горизонтальный | h | ||
Горизонтальный кольцевой | h | ||
Примечание.
Q — удельное сопротивление грунта, Ом-м; р — длина заземлителя, м; d0 — диаметр заземлителя, м;
D — диаметр горизонтального кольцевого заземлителя, м.
Для заземления устройств автоматики, телемеханики и связи используют вертикальные, горизонтальные, кольцевые заземлители (рис, 41).
Вертикальные заземлители находят наибольшее применение. Они представляют собой оцинкованные или омедненные стальные трубы длиной 2—3 м, диаметром 25—60 мм и толщиной стенки не менее
мм. Взамен труб используют также стальные стержни диаметром 12 мм, длиной 2—10 м, уголковую сталь размером 50 X 50 X 4 или 60 X 60 X 4 мм. К верхнему концу заземлителя из уголковой стали 3 (рис. 42) приваривают одну или свитые в жгут две-три стальные оцинкованные проволоки 1 диаметром 4—5 мм, или стальную полосу для соединения заземлителя с заземляемым устройством. Выше этого места на заземлитель устанавливают и приваривают хомут 2 из стальной проволоки.
Горизонтальные полосовые заземлители в виде лучей, колец или контуров используют как самостоятельные заземлители или как элементы сложного заземлителя, состоящего из горизонтальных и вертикальных заземлителей.
Для горизонтальных заземлителей применяют полосовую сталь толщиной не менее 3,5-4 мм и круглую сталь диаметром не менее 10 мм.
Сопротивление заземления. Расчетные приближенные формулы для определения сопротивления одиночного заземлителя в зависимости от его типа (см. рис. 41) приведены в табл. 3.
В однородном грунте глубина заложения вертикальных заземлителей h = 0,5-х 1 м мало влияет на снижение их сопротивления, и поэтому сопротивление заземлителя подсчитывают без учета глубины заложения, т. е. при h 0.
Рис. 43. Контур заземления из нескольких стержней
При подсчете сопротивления заземлителя из уголковой стали его диаметр принимают равным d0 = b, где b — ширина стороны уголка.
Для горизонтального заземлителя из полосовой стали прямоугольного сечения приведены формулы, соответствующие укладке полосы плашмя, когда d0 = b\2, где b — ширина полосы.
Сопротивление заземления зависит от конструкции заземлителей, их числа, расположения, глубины закопки в грунт, от удельного сопротивления прилегающих к заземлителям слоев грунта и мало зависит от его диаметра, поэтому диаметр заземлителей выбирают, как правило, из условий коррозии.
Удельным сопротивлением грунта р называют электрическое сопротивление, оказываемое грунтом объемом 1 м3 при прохождении тока от одной грани куба грунта к противоположной грани, и зависит оно от структуры грунта, его температуры и степени влажности.
Удельное сопротивление различных грунтов имеет самые различные значения. Так, у чернозема оно равно 50 Ом — м, песчаника — 1000 Ом — м, кварца — 15 000 Ом · м.
Если сопротивление заземления, состоящего из одного стержня, превышает нормативное значение, то устраивают контур заземления из нескольких стержней (рис. 43). Стержни следует забивать друг от друга на расстоянии, равном или большем удвоенной длины стержня. Проволоку, идущую от стержней, свивают в жгут, обмазывают асфальтовым лаком и укладывают в траншее, которую затем засыпают. Стержневые заземлители соединяют между собой полосовой сталью сечением 30 X 4 мм и обязательно приваривают к каждому заземлителю.
При стекании тока со сложного заземлителя происходит наложение электрических полей отдельных его электродов и их взаимное экранирование.
В результате сопротивление сложного заземлителя возрастает по сравнению с суммой сопротивления каждого его электрода. Сопротивление контура заземлителя из нескольких стержней
где R — сопротивление одного заземлителя, Ом, рассчитанное по формулам табл. 3;
п — число заземлителей в контуре.
Выбор того или иного заземлителя для контура прежде всего связан с определением удельного сопротивления грунта. Если удельное сопротивление грунта неизвестно, то вначале устраивают заземлитель из одного стержня и с помощью приборов измеряют его электрическое сопротивление R. Если оно больше требуемого (нормативного) сопротивления Ru, то число стержней (электродов), необходимых для устройства контура заземления, п — R/0,8RH.
Чтобы удешевить работы -по устройству заземлителей, удельное сопротивление грунта снижают искусственно. В котловане радиусом 1,5—2 м малопроводящий грунт заменяют насыпным с более низким (в 5—10 раз) удельным сопротивлением (рис. 44, а), в качестве которого используют чернозем, глину, шлак, торф.
Удельное сопротивление грунта можно снизить при обработке его раствором поваренной соли (рис. 44, б). Для каждого заземлителя расходуется 50 кг поваренной соли. Так как со временем соль вымывается, то грунт обрабатывают раствором поваренной соли через каждые 2—4 года. Такая обработка снижает удельное сопротивление грунта в 2—8 раз.
В районах, где грунтовые воды или хорошо проводящие слои грунта залегают на большой глубине, целесообразно устраивать углубленные вертикальные заземлители с размещением их на уровне грунтовых вод или хорошо проводящих слоев грунта.
Если вблизи заземления имеются районы с более низким удельным сопротивлением грунта, то устраивают выносные заземлители.
Рис. 44. Способы искусственного снижения удельного сопротивления грунта и устройство заземления в нем
Наибольшее расстояние от выносного заземлителя до заземляемых установок должно быть не более 2,5 км.
Если в конструкции заземлителей используют различные инженерные сооружения, которые были построены раньше, то их называют естественными заземлителями.
К естественным заземлителям относятся металлические трубопроводы, проложенные под землей (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих или взрывчатых газов), обсадные трубы, металлические оболочки кабелей, металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей.
Таблица 4
Заземление | Сопротивление заземления. Ом, при удельном сопротивлении грунта, Ом-м | |||
до 1 00 | 101-250 | 251 — 500 | свыше 500 | |
Защитное для: | 30 | 45 | 55 | 75 |
линейных молниеотводов на опорах воздушной линии связи | ||||
промежуточных пунктов избирательной связи | 15 | 25 | 35 | 45 |
искровых разрядников каскадной защиты | 20 | 30 | зь | 45 |
Линейно-защитное дли оболочек кабелей при защите кабели от ударов молнии Защитное: | 10 | 20 | 20, | 30 |
для шкафов типа ШМС | — | 5 | 5 |
|
на междугородных телефонных станциях и распределительных станциях избирательной связи, рабочее на узлах связи | 10 |
| 30 |
|
на телефонных станциях и АТС | 10 | 15 | 20 | 35 |
Измерительное (стационарное или оборудуемое временно) |
| 100 | 100 |
|
для опор на высоковольтно-сигнальных линиях автоблокировки в сети высокого напряжения в сети низкого напряжения при числе сигнальных проводов: | 10 | 15 | 20 | 30 |
до 10 | 30 | 40 | 50 | 70 |
от 11 до 20 | 15 | 20 | 30 | 40 |
для линейных цепей диспетчерской централизации и диспетчерского контроля, полуавтоматической блокировки | 30 | 40 | 50 | 70 |
10 | 10 | 10 | 20 | |
постов ЭЦ и ГАЦ (прн наличии ДГА или ТП) | 4 | 4р /100 | 10 | 20 |
На железнодорожном транспорте большое значение имеет использование рельсовой колеи в качестве заземлителей установок СЦБ и связи.
Однако применять рельсовую колею в качестве заземлителя следует осторожно, исключая случаи нарушения нормальной работы устройств автоматики, телемеханики и связи.
На автоматических телефонных станциях, междугородных АТС, в домах связи, в оконечных и промежуточных усилительных пунктах оборудуют три обособленных заземляющих устройства, соединяемых затем параллельно на выводах заземляющего щитка. Наличие трех обособленных заземляющих устройств позволяет легко контролировать их электрическое сопротивление два раза в год — зимой, в период наибольшего промерзания грунта, и летом при его максимальном просыхании.
Нормы сопротивлений заземлений. Для районов умеренного климата нормы сопротивления заземлений различного назначения в зависимости от удельного сопротивления грунта приведены в табл. 4.
Нормы сопротивлений заземлений установлены в зависимости от назначения заземлений, а также от удельного сопротивления грунта в месте устройства заземления. Последнее объясняется тем, что чем больше удельное сопротивление земли, тем труднее выполнить заземление с малым сопротивлением и тем дороже стоит оборудование.
- Назад
- Вперёд
Требования к электрическому заземлению Бесплатное онлайн-обучение OSHAcademy
Пропустить навигацию
Главная Контакт
Требования безопасности при установке
ЗАЗЕМЛЕНИЕ
В этом разделе содержатся требования к заземлению систем, цепей и оборудования. Заземление электрических цепей и электрооборудования необходимо для защиты работников от поражения электрическим током, защиты от возгорания и защиты от повреждения электрооборудования. Существует два вида заземления: (1) заземление электрической цепи или системы и (2) заземление электрического оборудования. Заземление электрической системы выполняется, когда один проводник цепи преднамеренно соединен с землей. Это делается для защиты цепи в случае удара молнии или другого контакта высокого напряжения. Заземление системы также стабилизирует напряжение в системе, поэтому ожидаемые уровни напряжения не превышаются при нормальных условиях.
Второй вид заземления – это заземление оборудования. Это достигается, когда все металлические каркасы оборудования и корпуса, содержащие электрооборудование или проводники, заземляются посредством постоянного и непрерывного соединения или соединения. Проводник заземления оборудования обеспечивает путь для возврата опасного тока короткого замыкания на землю системы в источнике питания цепи в случае нарушения изоляции. При правильной установке заземляющий провод оборудования представляет собой путь тока, который позволяет защитным устройствам, таким как автоматические выключатели и плавкие предохранители, срабатывать при возникновении неисправности. На рисунке ниже показаны оба типа заземления.
ПУТЬ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Путь к земле от цепей, оборудования и корпусов должен быть постоянным и непрерывным.
Это требование было взято из NEC 250-51, Эффективный путь заземления, который является более полным и фундаментальным для понимания электробезопасности.
В нем указано, что путь к земле:
- должен быть постоянным и непрерывным. (Если путь установлен таким образом, что повреждение, коррозия, ослабление и т. д. могут нарушить непрерывность в течение срока службы установки, возникает опасность поражения электрическим током и ожогов.)
- должен иметь возможность безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на него. (Токи короткого замыкания могут во много раз превышать нормальные токи, и такие высокие токи могут расплавить или сжечь металл в точках с плохой проводимостью. Эти высокие температуры могут представлять опасность сами по себе и могут нарушить непрерывность пути замыкания на землю.)
- должен иметь достаточно низкий импеданс, чтобы ограничить напряжение на землю и облегчить работу устройств защиты цепи в цепи. (Если путь замыкания на землю имеет высокий импеданс, при каждой попытке протекания тока замыкания будут возникать опасные напряжения. Кроме того, если импеданс высок, ток замыкания будет ограничен до некоторого значения, настолько низкого, что плавкий предохранитель или автоматический выключатель сработает.
не действовать быстро, если вообще.)
не действовать быстро, если вообще.)В отношении безопасных путей заземления важно помнить следующее:
- Ток короткого замыкания в цепях переменного тока будет ограничен суммой сопротивления и реактивного сопротивления, и единственным путем с низким реактивным сопротивлением является тот, который проходит в непосредственной близости от проводников цепи.
- Если используется металлическая система дорожек качения, убедитесь, что металлическая система является непрерывной и постоянной.
- В тех случаях, когда система металлических каналов не используется, предусмотрите зеленый или оголенный проводник заземления оборудования рядом с проводниками питания, чтобы обеспечить соединение всех корпусов вместе и с источником.
ЗАЗЕМЛЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ, ПОДКЛЮЧЕННОГО ШНУРОМ И ВИЛКОЙ
При любых условиях, описанных ниже, открытые нетоковедущие металлические части оборудования, соединенного шнуром и вилкой, которые могут оказаться под напряжением, должны быть заземлены.
- а. Если в опасном (классифицированном) месте.
- б. При работе при напряжении более 150 вольт относительно земли, за исключением защищенных двигателей и металлических корпусов приборов с электрическим нагревом, если корпуса приборов постоянно и эффективно изолированы от земли.
- с. Если оборудование следующих типов:
- Холодильники, морозильники и кондиционеры воздуха;
- Стиральные, сушильные и посудомоечные машины, дренажные насосы и электрооборудование для аквариумов;
- Ручные моторные инструменты;
- Приборы с моторным приводом следующих типов: ножницы для живой изгороди, газонокосилки, снегоочистители и поломоечные машины;
- Приборы со шнуром и вилкой, используемые во влажных или влажных помещениях или работниками, стоящими на земле или на металлических полах, или работающими внутри металлических резервуаров или котлов;
- Портативные и мобильные рентгеновские аппараты и сопутствующее оборудование;
- Инструменты, которые могут использоваться во влажных и проводящих средах; и
- Переносные ручные фонари.
В условиях, описанных выше, открытые нетоковедущие металлические части оборудования, подключаемого шнуром и вилкой, должны быть заземлены. Заземление металлических частей не требуется, если питание оборудования осуществляется через разделительный трансформатор с незаземленной вторичной обмоткой напряжением не более 50 вольт или если переносные инструменты защищены утвержденной системой двойной изоляции. Для заземления оборудования, подключенного к шнуру и вилке, обычно предусмотрен третий провод в наборе шнура и третий штырь в вилке. Третий провод служит заземлителем оборудования, который подключается к металлическому корпусу переносного инструмента и металлической заземляющей шине внутри оборудования служебного ввода. Служебное вводное оборудование расположено в точке ввода электропитания в здание или завод и содержит или обслуживает другие щиты, которые содержат устройства защиты параллельных цепей, такие как предохранители и автоматические выключатели. Третий провод обеспечивает путь для тока короткого замыкания в случае нарушения изоляции. Таким образом, опасный ток короткого замыкания будет направлен обратно к источнику, служебному входу, и позволит автоматическим выключателям или предохранителям сработать, тем самым размыкая цепь и останавливая ток.
На приведенном ниже рисунке показана потенциальная опасность поражения электрическим током при отсутствии третьего провода, заземляющего провода. В случае неисправности большая часть тока пойдет по пути наименьшего сопротивления. Если рабочий обеспечивает путь к земле, как показано, некоторая часть тока будет течь от заземленного белого проводника (нейтрального) и возвращаться в землю через рабочего. Тяжесть полученного удара будет зависеть от силы тока, протекающего через работника.
На рисунке ниже показаны преимущества правильно подключенного заземленного провода. Следует отметить, что правильно скрепленный кабелепровод и соответствующий металлический корпус также могут служить заземляющим проводником.
5 типов заземления: Твёрдое, Активное, Реактивное, Резонансное
В этой статье рассматриваются несколько типов методов заземления. Цель обеспечения надлежащего заземления состоит в том, чтобы контролировать напряжение по отношению к земле и обеспечить путь с низким сопротивлением для прохождения зарядов утечки на землю. Кроме того, заземление используется для обнаружения нежелательных соединений между фазой и линией и землей (при поражении электрическим током, замыканиями на землю и т. д.) и срабатывания автоматического выключателя для прерывания подачи тока на оборудование.
Хотя существует множество возможных причин замыкания на землю, наиболее частыми являются неправильная изоляция, физическое повреждение системы изоляции и серьезные переходные или установившиеся нагрузки напряжения на изоляцию. Эти проблемы могут быть вызваны влагой, загрязнением воздуха, ухудшением изоляции, механическими нагрузками и т. д. Всегда существует скрытый риск проблемы, обычно во время установки оборудования или значительного обслуживания, даже если перечисленные выше условия можно предотвратить, поддерживая хороший график обслуживания.
Последствия замыкания на землю могут быть очень разрушительными, если схема заземления не соответствует требованиям. Разрушение может быть любой формы: взрыв дуги, пожар, повреждение оборудования или поражение электрическим током человека, работающего с оборудованием. С другой стороны, если реализована надлежащая схема заземления, разрушение может быть ограничено отключением.
Типы заземления
В зависимости от способа заземления оборудования системы заземления можно классифицировать следующим образом:
- Незаземленная система.
- Система с глухим заземлением.
- Система заземления сопротивления.
- Заземление с низким сопротивлением
- Заземление с высоким сопротивлением
- Реактивно-заземленная система.
- Система с резонансным заземлением.
Незаземленная система
Система, в которой нейтраль трансформаторов и генераторов не заземлена, называется незаземленной системой. Несмотря на отсутствие физического заземления, между проводниками линии и землей существует емкостная связь. Следовательно, незаземленная система также может считаться системой, заземленной через емкость.
При нормальной работе в незаземленной системе емкостные токи и фазные напряжения равны и смещены друг от друга на 120°С. Это делает систему полностью сбалансированной.
Предположим, что фаза C находится в контакте с землей. При этом условии ток, протекающий от двух других проводников через емкость к земле, увеличивается в 3 раза. И ток через конденсатор фазы С не протекает.
В незаземленной системе замыкания на землю приводят к перенапряжениям, которые в 6-8 раз превышают номинальное напряжение. Эти перенапряжения являются результатом индуктивного сопротивления системы и емкости между фазами и землей. Они могут быть очень разрушительными и могут повредить изоляционные системы.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о незаземленных системах
Система с глухозаземленным заземлением
Система с глухозаземленным заземлением — это система, в которой нейтральный проводник силовых трансформаторов, заземляющих трансформаторов или генераторов переменного тока напрямую соединен с землей. Поскольку нейтраль заземлена напрямую, эта система позволяет подключать линию к нейтрали (однофазные соединения). Более того, замыкания на землю можно легко обнаружить с помощью реле нулевой последовательности или реле дифференциального тока.
Типы заземления: Система с глухим заземлениемНедостатком системы с глухим заземлением является то, что замыкание на землю может быть настолько сильным, что может мгновенно повредить оборудование. Если неисправность обнаружена и оборудование изолировано на ранней стадии, повреждения могут быть устранены.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о системах с глухим заземлением
Система с заземлением через сопротивление
В этом типе заземления нейтральный проводник силовых трансформаторов, заземляющих трансформаторов или генераторов переменного тока напрямую соединен с землей через резистор. Заземляя систему через резистор, можно уменьшить ущерб, причиняемый оборудованию при замыканиях на землю. Это также может ограничить мгновенные падения напряжения, возникающие в системе при неисправностях.
Существует два типа заземления через сопротивление:
- Заземление с низким сопротивлением
- Заземление с высоким сопротивлением
Заземление с низким сопротивлением
Типы заземления: Система с заземлением с низким сопротивлением: На рисунке 1 показана система с заземлением с низким сопротивлением, а на рисунке 2 показано реле защиты 51G, подключенное к нейтрали системы через трансформатор тока.Заземление с низким сопротивлением выполняется путем соединения нейтрали с землей через низкоомное сопротивление. Значение сопротивления, используемого для заземления, можно рассчитать по следующей формуле:
Где
- В L — напряжение между линией и землей.
- I G – требуемый ток на землю.
В момент неисправности напряжение нейтрали неисправности может подняться до напряжения сети и через заземлитель начинает протекать ток. Замыкания на землю в системе с заземлением через низкое сопротивление можно легко обнаружить с помощью реле максимального тока (реле дифференциального тока 51G). Если измеренный ток превышает расчетные значения, реле может разомкнуть выключатель.
В системах среднего напряжения 15 кВ и ниже используется заземление через низкое сопротивление, особенно когда большие двигатели подключаются со стороны нагрузки и когда желательно уменьшить ток замыкания на землю до сотен, а не тысяч ампер.
Высокоомное заземление
Схема для высокоомной системы заземления Высокоомное заземление подходит для систем, которые не нужно изолировать сразу после возникновения неисправности. При заземлении с высоким сопротивлением нейтраль заземляется через высокое сопротивление, так что ток, протекающий на землю в случае замыкания на землю, обычно ограничивается 10 А или меньше.
Высокое сопротивление позволяет системе продолжать работу даже при наличии замыкания на землю. В нормальных условиях нейтраль трансформатора должна находиться на потенциале земли. В случае замыкания на землю напряжение нейтрали повышается от фазы до напряжения нейтрали. Реле перенапряжения используется для обнаружения этого напряжения заземления и нейтрали и подачи аварийного сигнала при обнаружении неисправности. Типичная система заземления с высоким сопротивлением показана на рисунке.
Преимущества заземленных систем с высоким сопротивлением:
- Непрерывность работы, несмотря на замыкания на землю.
- Нет необходимости в координированной релейной защите от замыканий на землю.
- Снижены переходные перенапряжения из-за повторного пробоя.
Заземление с высоким сопротивлением подходит для систем низкого напряжения без однофазных нагрузок и систем среднего напряжения, где непрерывность работы является главным приоритетом.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о системах с заземлением через сопротивление
Система с заземлением через сопротивление
Реактивное заземление достигается путем заземления системы через реактор. В отличие от заземления с низким и высоким сопротивлением, токи замыкания на землю в системе этого типа должны быть выше. В ситуациях дугового замыкания на землю это индуктивное сопротивление относительно земли резонирует с шунтирующей емкостью системы относительно земли и создает чрезвычайно высокие переходные перенапряжения в системе.
Щелкните здесь, чтобы узнать больше о системах с реактивным заземлением
Система с резонансным заземлением
Система с резонансным заземлением — это система, заземленная через реактивное сопротивление с переменным сопротивлением. Реактивное сопротивление с переменным полным сопротивлением подключается между нейтралью трансформатора и землей. Этот дроссель компенсирует емкость между линией и землей, так что цепь нулевой последовательности становится путем с очень высоким импедансом. В системе с резонансным заземлением большинство замыканий на землю можно устранить без срабатывания автоматического выключателя. Это может быть применено к станциям передачи и генерации высокого напряжения.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о резонансных заземленных системах
