Заземление на производстве: защита оборудования и персонала

Что такое заземление на производстве. Как правильно выполнить заземление оборудования. Какие виды заземления бывают. Какие требования предъявляются к заземляющим устройствам.

Что такое заземление и зачем оно нужно на производстве

Заземление на производстве — это преднамеренное электрическое соединение металлических частей оборудования с заземляющим устройством. Основные цели заземления:

• Защита персонала от поражения электрическим током при повреждении изоляции
• Обеспечение нормальной работы электрооборудования
• Защита оборудования от перенапряжений
• Отвод статического электричества

Правильно выполненное заземление позволяет существенно повысить электробезопасность на производстве и предотвратить выход из строя дорогостоящего оборудования.

Виды заземления на производстве

Выделяют следующие основные виды заземления, применяемые на производственных объектах:

Защитное заземление

Защитное заземление предназначено для обеспечения электробезопасности персонала. К нему подключают металлические корпуса электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции.

Рабочее заземление

Рабочее заземление служит для обеспечения нормального функционирования электроустановок. Например, заземление нейтрали трансформатора.

Заземление молниезащиты

Заземление молниеотводов и других элементов системы молниезащиты для отвода тока молнии в землю.

Требования к заземляющим устройствам на производстве

Основные требования к заземляющим устройствам на производственных объектах:

• Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать нормируемых значений (как правило 4 Ом)
• Заземлители должны быть выполнены из коррозионностойких материалов
• Заземляющие проводники должны иметь достаточное сечение для протекания тока КЗ
• Места соединений должны быть доступны для осмотра и измерений
• Запрещается использовать в качестве заземлителей трубопроводы с горючими жидкостями и газами

Как правильно выполнить заземление оборудования

Порядок выполнения заземления производственного оборудования:

1. Рассчитать необходимые параметры заземляющего устройства
2. Выбрать тип заземлителей (вертикальные, горизонтальные)
3. Выполнить монтаж заземляющего контура в грунте
4. Проложить магистрали заземления внутри здания
5. Подключить заземляющие проводники к оборудованию
6. Выполнить измерения сопротивления заземляющего устройства
7. Оформить необходимую техническую документацию

Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением требований нормативных документов.

Какое оборудование подлежит обязательному заземлению

Согласно ПУЭ, обязательному заземлению на производстве подлежит следующее оборудование:

• Корпуса электродвигателей
• Трансформаторы и их корпуса
• Металлические корпуса распределительных устройств
• Каркасы распределительных щитов и шкафов
• Металлические кабельные конструкции
• Металлические корпуса передвижных и переносных электроустановок
• Металлические ограждения электроустановок

Также заземлению подлежит технологическое оборудование, на котором может образовываться статическое электричество.

Проверка и обслуживание заземляющих устройств

Для обеспечения надежной работы заземляющих устройств на производстве необходимо:

• Проводить ежегодные измерения сопротивления заземляющих устройств
• Выполнять визуальный осмотр видимых элементов не реже 1 раза в 6 месяцев
• Проверять надежность соединений при капитальных ремонтах оборудования
• Восстанавливать нарушенные соединения и заземляющие проводники
• Вести техническую документацию по обслуживанию заземляющих устройств

При обнаружении повреждений или отклонений от нормы необходимо незамедлительно принимать меры по устранению неисправностей.

Типичные ошибки при выполнении заземления на производстве

При монтаже и эксплуатации заземляющих устройств на производственных объектах часто допускаются следующие ошибки:

• Недостаточное сечение заземляющих проводников
• Высокое сопротивление заземляющего устройства
• Использование в качестве заземлителей водопроводных труб
• Отсутствие главной заземляющей шины
• Некачественные контактные соединения
• Отсутствие антикоррозионной защиты заземлителей
• Несвоевременная проверка состояния заземляющих устройств

Данные ошибки могут привести к неэффективной работе системы заземления и создать угрозу для персонала и оборудования. Важно строго соблюдать требования нормативных документов при проектировании, монтаже и эксплуатации заземляющих устройств.

Заземление различного оборудования на предприятии | Полезные статьи

Заземление оборудования — это обязательная мера для предприятий разной направленности. Необходимо заземлять следующее оборудование:

• корпуса электродвигателей;
• корпуса сварочных аппаратов;
• регулировочную аппаратуру;
• металлические элементы светильников;
• корпуса всех механизмов и машин, выполненные из металла.

Если напряжение в сети не превышает значение в 200 В, заземление оборудования осуществляется только в тех местах, которые создают опасность для поражения током. Например, в помещениях с повышенной влажностью, склады с большим количеством металлических масс и наружные установки, подвергающиеся воздействию атмосферных осадков.

Способы заземления оборудования разных видов

Существует несколько вариантов заземления для оборудования, и выбор конкретного варианта зависит от возможностей предприятия. В качестве естественных заземлителей для оборудования может использоваться широкий ряд элементов, включая:

• конструкции зданий из металла и железобетона, находящихся в контакте с землей, например фундамент здания, оснащенный гидроизоляционным покрытием;
• металлические водопроводные трубы, расположенные в земле;
• обсадные трубы в буровых скважинах;
• рельсовые пути железных дорог и подъездные пути, в которых имеются специальные устройства перемычек;
• свинцовые оболочки и металлическая броня кабелей.

Стоит упомянуть, что заземление оборудования нельзя осуществлять с помощью алюминиевых оболочек кабеля. Не подходят для заземления и трубопроводы канализации, центрального отопления и по которым проходит транспортировка горючих или взрывоопасных жидкостей и газов.

Рисунок 1 Таким образом, если на предприятии есть возможность монтировать заземление к естественным заземлителям, это позволит использовать более экономичные способы заземления оборудования. Однако если такой возможности нет, появляется необходимость монтажа искусственных заземлителей.

В качестве искусственных заземлителей могут выступать стальные проводники, заложенные в грунт в разных положениях — в горизонтальном, вертикальном или наклонном — и соединенных между собой. Вертикальные заземлители выполняются из оцинкованной стали диаметром не менее 6 мм или угловые варианты с толщиной не меньше 4 мм закладываются в грунт и соединяются между собой полосами стали. К ним с помощью сварки присоединяется заземляющий проводник (провод ПуГВ или ПВ3), который должен обладать сечением не менее 16 мм².

Заземление технологического оборудования: монтаж шины заземления

После того, как выбран или смонтирован заземлитель, следует установить главную заземляющую шину PE. Сечение шины не должно быть меньше сечения проводника линии электропитания. Шина РЕ выполняется из меди и устанавливается в электрощитовой (рис. 1).

 

Рисунок 2 А уже от главной заземляющей шины производится заземление технологического оборудования предприятия — каждое оборудование присоединяется к шине с помощью отдельного проводника. Заземление сварочного оборудования и других видов техники производится с помощью надежных болтовых соединений (рис. 2).

Также важен выбор проводника для подключения оборудования. Для заземления отлично подходит проводник с сечением 16 мм2, например провод марки ПВ3 (ПуГВ) или ПВ4 — гибкие медные провода с изоляцией из ПВХ. Также можно приобрести более дорогостоящий провод ПВ6, который отличается высокой гибкостью.

 

Контур заземления, его устройство, расчет и схема

Устройство контура заземления, установка и проверка уровня сопротивления контура – это работы, необходимость которых обусловлена спасением жизни человека и предохранением зданий от пожаров. Для производства работ следует выполнять требования ПУЭ, знать способы производства работ по монтажу защитного контура.

Каждый новичок хочет знать, что же это такое заземление и его контур.

Устройство и принцип действия заземления

Защитное устройство и его основное назначение – соединение всех потребителей электричества, при помощи заземляющего провода с контуром защиты. Систем заземления 3, но в жилом помещении наиболее часто устанавливают систему с маркировкой TN – 5. Эта система предусматривает проведение ноля и земли двумя отдельными проводами.

При коротком замыкании или утечке тока с корпуса приборов снимается опасное напряжение и по проводу подается на контур защитного заземления. Он должен монтироваться и изготавливаться, выполняя требования ГОСТа. Нормы, предусматривают оборудование контура с учетом уровня сопротивления. На его величину влияют:

• виды почвы;
• влажность и уровень грунтовых вод;
• глубина погружения заземлителей;
• количества заземлителей в контуре;
• материалы электрода и всех составляющих устройства.

По форме, контур заземления, согласно нормам СНиП, делают в форме равностороннего треугольника, из вертикальных заземлителей и горизонтальных электродов. Они должны располагаться на определенной глубине. Из этого значения и свойства грунта производится расчет контура заземления. Каждый вид грунта имеет свой уровень сопротивления растекания токов КЗ.

Для обустройства контура защиты лучшим вариантом будет:

• торфяник;
• суглинистая почва;
• глинистая, с близко расположенными грунтовыми водами.

Худшими свойствами обладают каменистые участки грунта и монолитные скалы. На выбор влияют климатические особенности региона установки.

Проведение расчета защитного контура

Сопротивление контура заземления следует проводить, определив несколько значений:

1. Определить удельное сопротивление почвы на участке.
2. Выявить влажность грунта.
3. Уровень солености почвы.
4. Средней температуры в регионе.
5. Расстояние от фундамента до контура.
6. Размеров заземлителей и других деталей устройства.

Методика расчетов «проста» — нужно знать множество физических формул и иметь инженерное образование. Но, как правило, никакая методика выполнения расчетов не может учитывать все значения. Поэтому, проведя монтаж наружного контура заземления и измерив, значение сопротивления защиты – вы увидите, что расчет не совпадает с фактическим результатом.

По этой причине, для обустройства в данном регионе выполняется типовой проект, остается только провести изменения, учитывая удаление устройства от здания. И затем проводят измерение сопротивления контура, вносят изменения до достижения номинального значения сопротивления, не более 4 Ом в жилищном строительстве.

Поэтому, выбрав лучшую схему, соблюдая все размеры и глубину забивания заземлителей, подобрав качественный материал, правильно сделать работу для вашего жилья не составит труда. А рассчитать заземление нужно обязательно для крупных промышленных и торговых зданий.

Объекты, требующие оснащения контуром

Для безопасного проживания и условий труда, каждое помещение, в котором установлены промышленные или бытовые электроустановки обязано быть защищено.

Для этого, оборудуется как внутренний контур заземления, так и наружный. Защита должна быть установлена в помещениях:

• С различными по мощности железными кожухами и корпусами приборов, станков и осветительных устройств.
• В электрощитовых, в которых находятся стальные корпуса щитков, шкафов и другого электротехнического оборудования, а также в комплектных трансформаторных подстанциях (ктп).
• В местах с металлоконструкциями, оболочками кабелей, проводов различного сечения, а также защитных стальных трубопроводов для кабелей.
• Вторичная обмотка измерительного трансформатора.

Заземление не проводится:

• для арматуры изоляторов и штырей, крепления их на опорах электропередачи;
• оборудования установленного на заземленные корпуса электроустановок;
• электроизмерительные устройства, автоматы защиты, установленные в электрощитках или на одной из стен камеры распределяющего устройства.

При особо оговоренных условиях может не заземляться металлическая защитная оболочка контрольного кабеля.

Наружный контур заземления потребует проведения земляных работ, поэтому, приготовьтесь к тяжелой и небыстрой работе.

Установка контура заземления

Способов установки несколько. Новая, но более затратная методика модульно-штырьевого монтажа всем хороша. Но этот способ мы рассмотрим несколько позже. Мы разберем классический монтаж контура заземления.

Сначала проводятся подготовительные работы.

Подготовка к монтажу

Определяемся с местом установки защиты. Лучшим решением будет расположение контура недалеко от здания и со стороны установки распределительного электрощита.

Исходя из требований пункта 1.7.111 ПУЭ — все вертикально и горизонтально расположенные электроды должны изготавливаться из меди, оцинкованного или обычного стального уголка или другого профиля. Окрашивать поверхность заземлителей нельзя, для лучшего токоотведения и обнаружения дефектов.

Для обустройства, нам потребуется 50 уголков толщиной полок — 5 мм и полоса шириной — 40 мм. Это основные материалы для изготовления самого контура. Также нам потребуются провода достаточного сечения, для обустройства внутреннего контура заземления и разделения проводки на нулевой провод и проводник земли.

Теперь готовим к работе лопату и начинаем выполнение основного этапа работ.

Монтаж защитного устройства

Копаем треугольную траншею — длиной стороны 3 м, на ширину штыка лопаты и глубиной не менее полуметра. Можно выполнить прямую траншею — длиной не менее 6 м (таким способом оснащаются устройства с недавнего времени). Если делаем по старой методе, в углах равностороннего треугольника кувалдой забиваем заземлители до необходимой глубины. Его нельзя засовывать в готовую скважину, он должен плотно и без зазоров погрузится на глубине не более 3 м.

При оснащении прямолинейной системы, через каждый метр, забиваем по 1-му заземлителю, но не более 5-ти штук. Для лучшего захода в землю, заострите края уголка на заточном станке или обрежьте их болгаркой. Погрузиться в грунт колья должны не полностью, над поверхностью земли должен быть отрезок уголка не менее 200 мм.

Надеваем сварочный костюм и маску, готовим аппарат и подвариваем к вертикальным заземлителям горизонтальные электроды, из полосы шириной не менее 40 мм. От нее, к стене здания, по выкопанной траншее проводим полосу или отрезок силового кабеля достаточного сечения. Теперь, заводим в здание и подводим к входящему электрощиту, а от него выполняем заземление внутридомовой системы.

При проведении заземляющего проводника, с помощью силового кабеля, работы выполняют следующим способом: на вертикальный заземлитель, болтом и гайкой с надежным гровером, закрепляем, запакованный в концевой контакт отрезок кабеля. Для выполнения этой работы понадобится:

• медная шина сечение которой более 10 мм2;
• алюминиевая, сечением более 16 мм2;
• металлический проводник более 75 мм2 сечением.

Все места сварки, проверив качество шва, покрываем грунтовкой или растопленной смолой. В месте сварки металл ослаблен из-за высокой температуры при сваривании и сильнее поддается коррозии. Выполнив все завершающие работы, засыпаем траншею. Сначала слоем песка, а потом заполняем вынутым грунтом.

Все основные работы выполнены, теперь нам остается выполнить измерение сопротивления контура заземления.

Замер сопротивления защитного устройства

Выполнять эту работу лучше в летнее или зимнее время. В эти моменты грунт имеет наибольшую величину электрического сопротивления. В разных условиях применения величина может быть различной. Для жилого здания, это значение не должно превышать 30 Ом. Для измерения сопротивления применяют специальные измерители сопротивления «МС- 08» или «М-416». Выполняется с использованием системы пробных электродов.

Выполнение замеров разбито на несколько этапов.

Между контуром и зданием расположен потенциальный зонд на расстоянии не менее 20–ти метров, а второй выносной электрод располагаем на прямой линии с потенциальным электродом и контуром, на расстоянии не более 40 метров. Подключаем напряжение и выполняем замер уровня сопротивления. Выполняем эту операцию несколько раз, приближая выносной кол на расстояние не менее 5 метров. Выполнив эти замеры, определяем сопротивление контура.

При замерах в обширных подземных коммуникациях, потребуется выполнение дополнительного измерения данной физической величины. Такие замеры проводятся на различных расстояниях между заземлителями и по разным направлениям.

Но во всех измерениях, номинальной величиной сопротивления заземления будет наихудший результат выполненных замеров. В любое время года и в различных погодных условиях, значение сопротивления защиты не должно быть выше наибольшей допустимой величины.

После выполнения замеров и определения сопротивления электрического тока цепи защитного устройства, комиссия составляет акт проведения и контрольного измерения заземления здания. В процессе пользования необходимо проверять надежность обтяжки болта на подключении к заземляющему проводнику, а также при очень высокой температуре, не забывайте смачивать места заглубления электродов.

Проведя все работы по монтажу и контрольному замеру, мы получаем безопасное жилое помещение, защищенное от токов короткого замыкания.

«Заземление оборудования» — читайте больше статей на сайте компании

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Каким бывает заземление?

В этом случае  используют заземлители естественного типа, например арматуру, входящую в фундамент зданий. Кроме того, в качестве естественного заземлителя могут использоваться разного рода металлические подземные коммуникации, например трубопроводы, броня или оболочка кабелей. В некоторых случаях допустимо для заземления использовать и наземные коммуникации, например рельсовые пути.

В большинстве случаев это электрод, изготовленный из стали и помещенный в грунт в горизонтальной или вертикальной плоскости. В некоторых случаях используют целую группу подобных проводников, которые соединяют между собой. В таком случае заземлитель получается сложным. Если же электроды замыкаются, то это получается контур заземления. Искуственное заземление оборудования необходимо применять, когда нужно в значительной степени уменьшить токи, которые через естественные заземлители будут уходить в землю.

Чем отличаются друг от друга вертикальные и горизонтальные заземлители?

Фактически эти понятия  условны, так как, например, во втором случае, совершенно необязательно, чтобы положение заземлителя в грунте было строго горизонтальным, НО очень важно, чтобы электроды, образующие собой заземлитель (заземляющий контур), находились на требуемой глубине, чтобы в случае земляных работ они не получили никаких механических повреждений.

Из-за того что поверхность земли на различных ее участках не является достаточно ровной, горизонтальные заземлители должны следовать рельефу поверхности, по возможности в точности повторяя его.

Точно так же вертикальные электроды могут быть установлены не совсем вертикально, а под незначительным наклоном, который, впрочем, не будет оказывать существенного влияния на их работу.

Установка горизонтального заземления

Горизонтальные заземлители прокладывать на глубине  0,5 м. Если земли пахотные, то глубину лучше всего увеличить  до 1 м. Как правило, подобные заземлители устанавливаются с помощью специальных аппаратов.

В случае горизонтального заземлителя, расположенного слишком близко к поверхности земли,  растекание электрического тока по почве будет проходить не равномерно, а на более значительной глубине такой эффект достигается без лишних затрат и усилий.

У горизонтально заложенных проводников сопротивление значительно выше по сравнению с аналогичным элетродом, установленным в вертикальное положение. Именно по этой причине чаще всего при проведении электромонтажных работ пользуются вертикальными электродами.

Лучше всего для этой цели использовать глубинные вертикальные электроды, так как они способны добраться до хорошо проводящих электрический ток слоев грунта.

Заземление оборудования в грунте

От заземляемой части электроустановки горизонтальные лучи заземляющего устройства должны расходиться в противоположных направлениях. Если же этих лучей не два, а больше, то лучше всего их располагать под углом друг к другу.

Это делают с той целью, чтобы как можно большая площадь земли использовалась рационально. Если же установить заземлители рядом друг с другом, то они будут экранироваться друг другом, следовательно, их эффективность будет в значительной степени снижена. По такой же причине на значительном расстоянии друг от друга устанавливают и вертикальные заземлители. Вертикальные заземлители лучше всего установить на расстояние, равное как минимум длине самого заземлителя.

Из-за того что потенциалы на поверхности земли могут распределиться не слишком равномерно, вокруг заземлителя будут создаваться опасные напряжения. Для того чтобы выровнять разные потенциалы, заземлитель изготавливают в форме сетки, которая должна быть сделана из горизонтальных элементов.

В почве их нужно уложить вдоль и поперек места электроустановки. Также их следует соединить друг с другом с помощью сварки. Как правило, размер одной ячейки полученной сетки составляет от 6 х 6 до 10 х 10 м.

Кроме того, в некоторых случаях потенциалы выравнивают с помощью заземлителя, который изготавливают в форме концентрических колец. Их необходимо поместить в почву и соединить с заземляемым устройством.

Напряжение на поверхности можно снизить за счет сетчатого заземлителя, только в этом случае все равно высока вероятность того, что за пределами этой сетки возможность поражения электрическим током будет сохраняться. В связи с этим нужно уложить дополнительные заземлители, глубина закладки которых должна постепенно увеличиваться. Такие дополнительные конструкции также нужно соединить с основными заземлителями.

Дополнительные меры при заземлении

<Как дополнительно обезопасить участок заземления? Площадь заземлителя и расход металла можно сократить за счет сооружения специального изолирующего заграждения, которое устанавливается по периметру заземлителя. Следует отметить, что ограждение должно быть изготовлено из диэлектрика. Такой подход позволяет не допустить растекания электрического тока по земной поверхности. Кроме того, ограждение из диэлектрика позволяет выровнять потенциал за пределами заземлителя.

Из чего лучше всего изготовить заграждение?

Для сооружения данной конструкции можно использовать любой материал, не пропускающий электрический ток, также он должен быть весьма прочным с механической точки зрения, а электрическая прочность его должна составлять не меньше 1 МВ/м. Для этой цели лучше всего подойдут изоляторы, которые изготавливают на битумной основе. Например, к ним относят бризол, производимый из отходов производства. Его электрическая прочность обычно бывает не менее 20 МВ/м.

Трудности заземления оборудования

Зачастую заземлители, изготовленные из профильной стали, не в состоянии удовлетворить те требования, которые предъявляют к заземляющим конструкциям. Допустим, в засушливой местности достаточно проблематично добиться того, чтобы данный вид заземлителя имел необходимую проводимость электрического тока. В скальных породах затруднен монтаж данного типа заземлителей, а в агрессивной среде очень сложно защитить их от коррозии и одновременно добиться необходимого уровня проводимости электрического тока. Для подобных случаев разработаны специальные конструкции искусственных заземлителей.

Какие отличительные черты заземлителя современного образца?

1. Возможность создания заземляющих устройств с низким сопротивлением растекания в грунтах с высоким удельным сопротивлением.
2. Постоянное сопротивление заземляющего устройства не зависящее от сезонного изменения климатических условий содержания влаги в грунте.
3. Высокая устойчивость к коррозии. Срок службы заземлителя до 30 лет (зависит от степени агрессии, вялости среды грунта).
4. Просты и удобны с точки зрения монтажа.

Команда ЭЛ-сервис готова рассчитать и выполнить заземление оборудования любого типа не только административных зданий, но и частных домов.

Мы сделаем качественно, быстро и не дорого.

Заземление на производстве pvsservice.ru

Заземление электроустановок

Отсутствие заземления электрооборудования или неправильное его выполнение может привести к производственному травматизму, выходу из строя приборов автоматизации или неправильной их работе, погрешности показаний измерительной техники.

Это происходит в результате пробоя изоляции между токоведущими частями и корпусом оборудования. В результате на корпусе появляется напряжение и протекает электрический ток, который может нанести травму человеку и привести к сбоям в работе электрических устройств. Чтобы этого избежать, часть установки, не находящуюся в нормальном состоянии под напряжением, соединяют с заземляющим устройством. Этот процесс называется заземлением.

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство – система, состоящая из заземляющего контура и проводников, обеспечивающих безопасное прохождение тока через землю. Исходя из Правил Устройства Электроустановок, естественными заземлителями могут быть:

1. Каркасы зданий (железобетонные или металлические), которые соединены с землей.
2. Защитная металлическая оплетка проложенных в земле кабелей (кроме алюминиевой)
3. Трубы скважин, водопроводов, проложенных в земле (кроме трубопроводов с горючими жидкостями, газами, смесями)
4. Опоры высоковольтных линий электропередач
5. Неэлектрифицированные железнодорожные пути (при условии сварного соединения рельсов)

Для искусственных заземлителей, по правилам, используют неокрашенные стальные прутки (с диаметром более 10 мм), уголок (с толщиной полки более 4 мм), листы (с толщиной более 4 мм и сечением в разрезе более 48 мм2). Для создания системы с искусственным заземлением возле сооружения вкапывают или вбивают в землю металлические пруты, уголок или листы с указанными выше толщиной и сечением, но длиной не менее 2,5 м. Затем их сваркой соединяют между собой с помощью прутковой или листовой стали. От поверхности земли данная конструкция должна находиться более 0,5 м. По требованиям, контур заземления здания должен иметь не менее двух соединений с заземлителем.
В зависимости от назначения, заземление оборудования делится на два типа: защитное и рабочее. Защитное заземление служит для безопасности персонала и предотвращает возможность поражения человека электрическим током вследствие случайного прикосновения к корпусу электроустановки. Защитному заземлению подлежат корпуса электроустановок и электрических машин, которые не закреплены на «глухозаземленных» опорах, электрошкафы, металлические ящики распределительных щитов, металлорукав и трубы с силовыми кабелями, металлические оплетки силовых кабелей.
Рабочее заземление используют в том случае, когда для производственной необходимости в случае повреждения изоляции и пробоя на корпус требуется продолжение работы оборудования в аварийном режиме. Таким образом, например, заземляют нейтрали трансформаторов и генераторов. Также, к рабочему заземлению относят подключение к общей сети заземления молниеотводов, которые защищают электроустановки от прямого попадания молний.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок обязательно подлежат заземлению электрические сети с номинальным напряжением свыше 42 В при переменном токе и свыше 110 В при постоянном.

Классификация систем заземления

Различают следующие системы заземления:

• Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
• Система TT
• Система IT

Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так:
Т – (от terre) земля
N – (от neuter) нейтраль
C – (от combine) объединять
S – (от separate) разделять
I – (от isole) изолированный
По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.

Система ТN

Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей.
TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате.
TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника.
TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.

Система TT

Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.

Система IT

Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.

Требования к заземлению электродвигателя

Согласно требованиям и правилам установленный электродвигатель перед пуском должен быть заземлен. Исключением являются те случаи, в которых корпус электродвигателей установлен на металлическую опору, соединенную с землей через металлоконструкцию здания или через проводник заземлителя. В остальных случаях корпус электродвигателя должен быть соединен проводом с контуром заземления здания, выполненного из полосы металла при помощи сварки.

Это является рабочим заземлением. В противном случае при нарушении изоляции между обмоткой двигателя или токопроводом и корпусом электродвигателя защитное устройство не сработает и не отключит питание. А двигатель продолжит работу.
Каждая электрическая машина должна иметь индивидуальное соединение с заземлителем. Последовательное соединение электродвигателей с контуром заземления запрещено, т.к. при нарушении одного из соединений с заземлителем, вся цепь будет изолирована от земли. Для установки защитного заземления, необходимо наличие дополнительного заземляющего проводника в силовом кабеле, один конец которого подключают к клеммной коробке электродвигателя, а другой к корпусу электрошкафа управления двигателем. Электрошкаф предварительно должен быть соединен с землей. В случае пробоя между токопроводом и этим заземляющим проводником образуется ток короткого замыкания, который разомкнет защитное или коммутирующее устройство (тепловое или токовое реле, защитный автомат).
Сечение заземляющего проводника, удовлетворяющее требованиям Правил Устройства Электроустановок приведено в таблице 1:

Заземление цеха, расчёт контура заземления цехов, правила монтажа в цехах.

Цеха бывают различные: в составе завода или фабрики, занятые какой-то частью производственного процесса или быть отдельным, самодостаточным предприятием. Виды деятельности сильно различаются: швейный и литейный, цех металлообработки и горячий цех предприятия общественного питания. Даже при выпуске одинаковой продукции станки и электротехническое оборудование всегда отличаются: новое с электроникой или недорогое с простой автоматикой.

При проектировании, строительстве, монтаже и эксплуатации любой электроустановки, в том числе цеха, должны выполняться основные требования к электроустановкам зданий и сооружений. Электроустановка, во-первых, должна соответствовать техническим условиям и техническому заданию. Во-вторых, быть максимально безопасной для жизни и здоровья людей. В-третьих, быть максимально безопасной в отношении пожарной опасности.

Эти три основных требования можно, условно, разделить на две части: технические и требования по безопасности. При соответствии электроустановки техническим условиям и техническому заданию в полном объёме, в принципе, она должна быть безопасной. Но, всегда необходимо помнить и выполнять меры защиты от прямого и косвенного прикосновения людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением или с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Для допуска вновь вводимой в эксплуатацию электроустановки, для расчёта контура и соблюдения правил монтажа разрабатывается проект. Рабочий проект разрабатывается, в основном, на основании полученного технического задание. В примере представлены расчёты заземления для цеха плазменной резки. Для выполнения требований по электробезопасности цеха предусматривается ряд мер и в первую очередь это защитные меры при косвенном прикосновении. Автоматическое отключение питания, защитное заземление и системы уравнивания потенциалов — это комплекс мер и для максимальной эффективности применяются только в комплексе.

Проектом в примере предусмотрено повторное заземление PE проводника питающего кабеля на вводе в здание, для чего предусмотрен монтаж заземляющего устройства. Оно представляет собой заглубленные в грунт вертикальные электроды (штыри стальные омеднённые, d=0,014 м, l=9 м), соединенные между собой горизонтальным электродом (полоса стальная, 4х40 мм). Расчетное сопротивление растеканию тока 2 Ом. Заземляющее устройство имеет электрическую связь с PE шиной щита ВРУ, для чего проектом предусмотрена прокладка проводника медного в изоляции ПВХ сечение 25 мм.

В общем случае, заземление выполняется для достижения трёх основных целей. Первая: это создание режима работы нейтрали, например заземление нейтрали на трансформаторной подстанции. Вторая: повторное заземление защитного или совмещённого нулевого защитного и нулевого рабочего проводника питающей линии. Третья цель: это заземление в составе молниезащиты.

В соответствии с ПУЭ п.1.7.61 при применении системы TN , именно такая система заземления используется почти всегда, рекомендуется выполнять повторное заземление. В первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется. На практике, величина должно быть не более 30 Ом. Это величина для выполнения требований по защитным мерам электробезопасности! Защитные меры по электробезопасности цеха будут выполнены, если будет сделан монтаж заземлителя с величиной сопротивления до 30 Ом. Для примера, заземление с такой величиной рекомендуется для дачи.

Далее необходимо выполнить требования по соответствии техническим условиям, и величины сопротивления могут значительно различаться! По техническим причинам, из-за использования различного оборудования, для разных цехов требуется разное заземление. Для понимания приведу пример: для дачи достаточно 30 Ом, а для частного дома с современным газовым котлом необходимо заземление с величиной сопротивления до 10 Ом. Такая величина появилась из-за требований газоснабжающих организаций и производителей котлов.

Цех — это промышленное, технологическое предприятие, и в первую очередь должны выполняться технические требования. При безусловном выполнении требований по электробезопасности людей и выполнении требований по противопожарной безопасности.

Уважаемые заказчики! Для Вашего цеха, Вашего предприятия, для защиты дорогостоящего электрооборудования, соблюдения требований по электробезопасности и пожаробезопасности предлагаются различные варианты, подходящие именно Вам! Рассматриваются и выполняются расчёты, проектируются и реализуются заказы любой сложности в Ростове-на-Дону и пригороде!

Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления—снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 – 300 Ом.

Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.

Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.

Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

Соединение с естественным заземлителем должно быть не менее чем в двух разных местах.

2. Искуственные

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.

Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.

Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте www.zandz.ru

Основная система уравнивания потенциалов.

Построение основной системы уравнивания потенциалов – создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.

Основная система уравнивания потенциаловв электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)

Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. – грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) – угроза жизни персонала и безопасности объекта.

Примечание: разрядник, указанный на рисунке – специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов. Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.

Система дополнительного уравнивания потенциалов

—должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).

Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.

Как видно из рисунков, схема электропитания претерпевает существенные изменения. Чрезвычайно важно обеспечить соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов. При этом, даже если не будет выполнено соединение корпусов приборов с шиной ( безалаберная эксплуатация, особенно переносных приборов ) система сохранит свою эффективность по безопасности. Ситуация, когда земли розеток и приборов не подключены к шине, а сторонние проводящие части гарантированно соединены с шиной уравнивания потенциалов, в разы ухудшает электробезопасность в помещении даже по сравнению с классической схемой питания.

Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.

При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:

1. Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».
2. Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Сторонняя проводящая часть

Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.

Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.

(потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)

Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.

На полке расположен электроприбор.

(возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)

Металлическая тумбочка с резиновыми (пластиковыми) колесиками на бетонном полу.

Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу.

В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.

(потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)

Некоторое количество вопросов с уравниванием потенциалов возникает по ванным и душевым помещениям. Современные требования и рекомендации по устройству системы дополнительного уравнивания потенциалов изложены в циркуляре № 23/2009.

Широкое применение пластиковых труб породило закономерный вопрос: является ли водопроводная вода сторонней проводящей частью и возможен ли занос потенциала через воду….

Ответ, содержащийся в циркуляре, несколько настораживает:«…Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть.»

К сожалению, вода нормального качества из наших кранов течет не всегда и лучше перестраховаться, используя токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы не подключать отдельно каждый кран. Этот метод в качестве рекомендуемого описан в этом же циркуляре.

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Фактически наиболее распространены пять вариантов выполнения шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:

Вариант 1. С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов ( КУП ).

Вариант 2. Стальная шина 4х40 ( 4х50 ) с приварными болтами опоясывающая помещение.

Вариант 3. Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.

Вариант 4. Использование шины заземления в РЩ ( для небольших помещений ).

Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ – ЩЗ

( встроенный щиток с шиной 100 мм 2 ( Cu ) со степенью защиты IP54 ).

Главные требования нормативов по устройству шины дополнительного уравнивания потенциалов содержат два требования:

— возможность осмотра соединения

— возможность индивидуального отключения

1. Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования не должна превышать 2,5 м.( ? ). Сечение 4 мм 2 Сu ( ПВ-1, ПВ-3 ). См. ПУЭ 1.7.82 рис. 1.7.7.
2. Для электроустановки здания, где применяются негорючие ( ВВГ нг –FRLS…) кабеля, следует с осторожностью использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 ( проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления ). Данный тип кабеля, будучи уложенным вместе с негорючими кабелями, формально превращает всю систему в распространяющую горение. В большинстве случаев контролирующие органы относятся к этому спокойно, но в некоторых случаях стоит применить негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.
3. Для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домах престарелых и тд. применяемые пластиковые короба должны иметь сертификат о не выделении токсичных веществ при горении. Тоже касается линолеума. Поставляемые в Россию короба Legrand, ABB … таких сертификатов не имеют. Как вариант — короба фирмы DKC в которых в качестве отбеливающего вещества используется мел и есть все необходимые сертификаты.

МЕД. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.413.1.6.3 « Шина уравнивания потенциалов должны быть расположены в самом медицинском помещении или в непосредственной близости от него. В каждом распределительном шкафу или в непосредственной близости от него должны быть расположена шина системы дополнительного уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводники…»

Для учреждений здравоохранения в помещениях гр.1 и особенно в помещениях гр.2 (чистые помещения) удобно воспользоваться вариантом № 5, схема которого представлена на рисунке.

Чем отличается зануление и заземление

Зануление и заземление защищает человека от удара током при работе с электроприборами и установками. Что это такое, в чем разница между занулением и заземлением и когда лучше использовать первый или второй вариант? Ответы ниже.

Что такое зануление

Зануление – мера защиты пользователя электроустановок и приборов, которая нужна в случае аварии и подачи напряжения на корпус в результате пробоя изоляции. Суть зануления заключается в соединении через проводник корпуса и элементов электроприбора с заземленным выводом однофазного тока, заземленной точкой в сети постоянного тока или трансформатора.

На иллюстрации представлена схема зануления, где нулевой защитный проводник (PE) подключен к глухому заземлению. В свою очередь, рабочий ноль (N) подключен к защитному нулю (PE).

Существует три схемы зануления:

• TN-C. Рабочий ноль и защита объединены в один проводник (PEN). Эту схему категорически запрещено использовать в сетях постоянного тока и однофазных сетях.
• TN-CS. Рабочий ноль и защита объединены в проводник PEN, который разделяется на PE и N, которые подводятся к однофазной сети.
• TN-S. Рабочий ноль и фаза разделены. Это наиболее безопасная схема.

При аварии и пробое изоляции благодаря занулению происходит короткое замыкание. Из-за короткого замыкания срабатывают автоматы-предохранители, поэтому подача тока на корпус мгновенно прекращается. Это защищает людей от удара током.

Зануление используется в промышленности, на магистральных линиях электропередач.

Что такое заземление

Заземление – способ защиты пользователя от удара током при подаче напряжения на корпус прибора в результате аварии. Суть заземления заключается в соединении корпуса электроустановки или прибора с землей.

Заземление выполняется с помощью заземляющего устройства . Оно состоит из заземлителя и заземляющего электрода. Заземлитель находится непосредственно в земле. Заземляющий электрод соединяет его с любой точкой электроустановки или сети.

На иллюстрации заземляющий проводник (PE) соединен с землей и рабочим нулем (N).

Есть несколько систем заземления:

• Система TN с описанными выше схемами TN-C, TN-S и TN-CS. В этих системах нейтральный проводник глухо заземлен.
• Система TT. Токопроводящие части электроустановок и нейтральный проводник заземляются независимо друг от друга.
• Система IT. Токопроводящие части электроустановок заземлены, нейтральный проводник не заземлен.

При аварии и подаче электричества на корпус благодаря заземлению срабатывают автоматы-предохранители. Если предохранители не срабатывают, большая часть электричества уходит в землю. Это защищает человека от опасного для жизни и здоровья удара током.

Заземление применяется в промышленности и в быту.

В чем практическая разница между заземлением и занулением

Как отмечалось выше, главная функция зануления и заземления – защита человека от удара током при пробое изоляции и подаче напряжения на корпус электроприбора или установки. Эти способы защиты работают по-разному.

При использовании зануления пробой изоляции и подача электричества на корпус вызывает короткое замыкание. Чтобы зануление защитило человека от удара током, должен сработать автомат-предохранитель.

Заземление надежнее защищает человека от удара током. При пробое изоляции и подаче электроэнергии на корпус срабатывает автомат-предохранитель и напряжение отключается. Если автомат не срабатывает, а человек прикасается к корпусу, благодаря заземлению большая часть тока уходит в землю.

Заземление обеспечивает двойную защиту от удара током.

У заземления есть еще одно важное отличие от зануления. Кроме защитной функции или профилактики электротравм, оно снимает электрический потенциал с корпуса электроприборов. Это необходимо для корректной работы чувствительной аппаратуры, например измерительных приборов, микрофонов, акустических систем и так далее.

Заключение

Зануление и заземление защищают человека от удара электрическим током при аварийных ситуациях, в результате которых напряжение подается на корпус электроприбора. При занулении происходит короткое замыкание и срабатывает предохранитель-автомат, который прекращает подачу напряжения. При заземлении срабатывает предохранитель или большая часть тока уходит в землю.

Кроме защитной функции, заземление обеспечивает корректную работу чувствительных приборов. Оно снимает электропотенциал с корпуса устройства.

Зануление сложнее реализовать. Также его эффективность зависит от качества автоматов-предохранителей. Поэтому зануление чаще используется в промышленности.

Заземление более надежно и его проще реализовать. Поэтому этот способ защиты чаще применяется в быту и при строительстве жилых зданий.

Заземление электроустановок и оборудования — правила и требования

Заземление – соединение корпуса электроустановки с заземляющим контуром, с целью предотвращения поражения током работающих и находящихся в непосредственной близости людей. Является обязательным элементом комплекса мер по обеспечению безопасности. Существуют различные виды электроустановок, и каждый требует особого подхода к организации заземления, поэтому важно уделить внимание технической стороне вопроса. 

Классификация заземляющих устройств

Система заземления электроустановок – комплекс, состоящий из заземляющего контура и проводников, соединяющих его с корпусами оборудования для обеспечения стекания в землю  избыточного тока, появившегося в результате попадания фазы на корпус. Действующая в России  классификация устройств заземления (далее УЗ) подразумевает градацию по следующим признакам:

• Виду нейтрали. По наличию соединения с заземляющим устройством:
  • заземленная;
  • изолированная.
• Способу прокладывания от понижающей подстанции до электроустановки.
• Способ подключения нагрузки к нейтрали.

Организация системы заземления регулируется правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Документ регламентирует порядок и признаки классификации заземляющих систем. Для обозначения маркировки используются буквы английского алфавита:

T – заземление;

N – нейтраль;

I – изолированное;

C – общая;

S – раздельная.

Такой вид маркировки позволяет определить используемый способ защиты генератора тока и предпочтительные схемы заземления электроустановок на стороне потребителя.

При монтаже линий электроснабжения общепринятыми для России считаются три системы заземления:

• TN-C – обозначает, что нулевой рабочий и защитный проводники объединены в общую шину на всем протяжении трассы.
• TN-S – нулевой рабочий и защитный проводники прокладываются раздельно.
• TN-C-S – нулевой рабочий и защитный проводники на части трассы объединены, а на остальной прокладываются раздельно.

Реже встречаются следующие системы:

• TT – нулевой рабочий и защитный проводники заземляются раздельно. Чаще всего этот способ используют в случае неудовлетворительного состояния питающей воздушной ЛЭП или для предотвращения поражения людей через токопроводящие поверхности временных сооружений.
• IT – в этой схеме нейтраль изолируется от земли или заземляется через специальное оборудование. Такой вариант чаще всего используют, если необходимо обеспечить высокий уровень защиты оборудования. Поскольку при таком варианте подключения риск искрообразования минимален.

Технические требования к организации заземления электроустановок

УЗ используют для защиты людей и оборудования от разрушительного действия электрического тока. Безопасность обеспечивается путем соединения защищаемых корпусов электроустановок с землей. Работы по организации заземляющих сетей регламентируются положениями ГОСТ 12.1.030-81, согласно которым  защитное заземление электроустановки следует выполнять при следующих параметрах:

• при значениях номинального напряжения 380 B и более переменного тока и более 440 B и более постоянного тока – при любых значениях;
• при значениях номинального напряжения 42-380 B переменного тока 110-440 B. Для работ связанных с повышенной опасностью.

Правильно организованная система заземления электроустановок способна нейтрализовать избыточный потенциал любой мощности и защитить людей, оборудование и здания от воздействия электрического тока будь то скачки, вызванные включением или отключением силового оборудования или грозовое воздействие.

Принцип работы основан на разнице сопротивлений человеческого тела и УЗ. Избыточный потенциал отводится в направлении меньшего показателя, т. е. в сторону защитного контура.

Выбор естественных заземлителей

Согласно правилам устройства электроустановок, их корпуса должны быть подключены к искусственным или естественным заземлителям. В качестве естественных используют следующие металлические объекты:

• каркасы подземных металлоконструкций, имеющие непосредственный контакт с грунтом;
• защитные кожухи кабелей, проложенных под землей;
• металлические трубы, за исключением газо- и нефтепроводов;
• железнодорожные рельсы.

Контакт объекта с естественным заземлителем должен осуществляться минимум в двух местах. Преимущества этого метода в простоте, эффективности и сокращении затрат на организацию системы электробезопасности.

Нельзя выбирать в качестве естественных заземлителей следующие объекты:

• трубопроводы горючих и взрывчатых газов и жидкостей;
• трубы, покрытые антикоррозийной изоляцией;
• канализационные трубопроводы;
• трубы централизованного отопления.

Сопротивление стеканию тока

Заземление работает по следующему принципу: ток, стекающий в землю через место замыкания, проходит вначале на корпус электроустановки и с него через УЗ в грунт. Очевидно, что при организации сетей заземления до 1000 Вольт, важно создать цепочку, обеспечивающую стекание избыточного заряда в землю.

Значения сопротивления заземления для сетей различного назначения:

Назначение сети	Максимальное значение сопротивления, Ом
Частные дома 220, 380 Вольт	30
Промышленное оборудование	4
Источник тока при напряжении 660, 380 и 220 Вольт	2, 4, 8
Частный дом при подключении газопровода	10
Устройства защиты линий связи	2 (реже 4)
Телекоммуникационное оборудование	2 или 4

Чтобы получить показатели сопротивления, установленные нормативами, следует придерживаться типовых процедур:

• Увеличить площадь соприкосновения деталей заземляющего устройства с грунтом.
• Обеспечить качественный контакт между элементами устройства и соединительными шинами.
• Усилить проводимости почвы увлажнением или повышением ее солености.

Для контроля за соответствием сопротивления предписанным нормам следует проверять его уровень не реже одного раза в шесть лет.

Работа УЗ при нарушении защитной изоляции электрооборудования

Нарушение целостности защитной изоляции нередко приводит к замыканию фазы на корпус. Дальнейшее развитие событий зависит от качества системы электробезопасности. Возможны следующие варианты:

1. Заземление отсутствует, устройство защитного отключения не установлено. Самая неблагоприятная ситуация. При прикосновении к корпусу ощущается сильный удар.
2. Корпус подключен к системе заземления, УЗО отсутствует. Если ток утечки будет велик, сработает автомат и отключит питающую линию или цепочку. Этот вариант может привести к накоплению избыточного потенциала на корпусе, если сопротивление переходов и номинал предохранителей будут велики. Такая ситуация опасна для людей.
3. Заземление отсутствует, устройство защитного отключения установлено. Ток утечки вызовет срабатывание УЗО и человек успеет ощутить только слабый удар током.
4. Корпус подключен к заземлению, УЗО установлено – наиболее надежный вариант, обеспечивающий защиту людей и техники благодаря тому, что защитные устройства дополняют и отчасти дублируют друг друга. При замыкании фазы на корпус, избыточный потенциал стекает через систему заземления. Одновременно устройство защитного отключения реагирует на утечку и отключает подачу тока, исключая возможность поражения током людей. Если ток утечки значительно превышает возможности УЗО, может сработать автомат и продублировать его функцию.

Заземление цехового оборудования

Согласно правилам устройства электроустановок до 1000 Вольт, их классифицируют по виду заземляемых устройств:

• Для типового станочного оборудования.
• Для электродвигателей и сварочных аппаратов.
• Для передвижных установок и эксплуатируемых электроприборов.

Заземление типового станочного оборудования

Для заземления цехового оборудования используют контур системы уравнивания потенциалов (далее СУП).

Система уравнивания потенциалов  – это элемент устройства заземления, представляющий из себя контур из проводящих элементов для подключения корпусов оборудования с целью достижения равенства потенциалов.

 Важно уделить внимание  следующим техническим вопросам: 

• Определить расположение контура СУП в рабочей зоне.
• Рассчитать толщину шины, используемой для соединения корпуса станка с УЗ.
• Определить место наложения стационарного заземления.
• Выяснить какие устройства используются для защиты опасных частей оборудования.

Контроль этих вопросов – обязанность цехового электрика, владеющего информацией о структуре и расположении элементов системы заземления и порядке подсоединения к ней корпусов станков, в том числе предписанном конструкцией станка расположении точки подключения заземляющей шины.

Заземление электродвигателей

Согласно нормам, заземление электродвигателей также является обязательным, кроме случаев, когда оборудование устанавливается на металлический пьедестал, имеющий контакт с грунтом. В остальных случаях необходимо соединить корпус с системой заземления при помощи медной жилы. Правилами указывается, что контакт с заземлением должно быть прямым у каждого электродвигателя и последовательное подключение нескольких устройств через заземляющую цепочку недопустим, поскольку обрыв линии приводит к потере контакта сразу всех электродвигателей.

Для грамотного подключения заземления необходимо предусмотреть на подводящем силовом кабеле 380 Вольт дополнительную шину, одним концом подключенную клемме заземления в распредкоробке двигателя, а вторым – к корпусу силового шкафа. При этом важно соблюсти последовательность подключения и соединить с системой заземления вначале электрический щиток. Важно также обеспечить соответствие диаметра сечения проводников установленным нормам.

Заземление сварочных аппаратов

Правила устройства электроустановок регламентируют также порядок заземления сварочных аппаратов. Заземление корпусов оборудования в данном случае является обязательным. Кроме корпуса заземляться должна и трансформаторная вторичная обмотка через один из выводов. Другой используется для подключения держателя электродов.

Возле заземляемого вывода на корпусе расположен соответствующий знак и приспособление для фиксации шины, соединяющей его с защитным контуром. Переходное сопротивление защитного контура или устройства не должно быть выше 10 Ом.

Для повышения электропроводимости системы заземления следует увеличить контактную площадь соединений, в том числе площадь соприкосновения с землей. Подключение к ЗУ должно быть индивидуальным у каждого сварочного аппарата и не должно осуществляться через заземляющую цепочку, поскольку в случае обрыва контакт с УЗ будет потерян сразу всеми аппаратами.

Защита передвижных установок

Особое внимание стоит уделить заземлению передвижных установок. Для защиты передвижных установок используют заземлители для передвижных установок  ГОСТ 16556-02016. Поскольку особенности их эксплуатации затрудняют выполнение требований по обеспечению показателей переходного сопротивления, поэтому правилами устройства электроустановок допускается повышение показателя до 25Ом. Это относится только к установкам, снабженным автономным питанием и имеющим изолированную нейтраль.

Этот вид УЗ может применяется для установок с пониженным искрообразованием, не являющихся источниками питания для иного оборудования, а также для передвижных агрегатов, имеющих собственные заземлители, не задействованные в данный момент.

Передвижные установки, оснащенные автономным питанием, требуют регулярного освидетельствования на наличие повреждений защитной оболочки, поскольку имеют изолированную нейтраль и повышенный риск образования трущихся сочленений.

Защита электроприборов

При работе с электроприборами разных типов можно ориентироваться на стандартные правила обеспечения безопасности:

• Защитить открытые токоведущие части.
• Нарастить защитную изоляцию.
• Использовать специальные приспособления для ограничения доступа к корпусам оборудования.
• Если позволяет конструкция, можно как меру использовать понижение напряжения.

 Во избежание пробоев изоляции и попадания фазы на корпус электроприбора эффективными являются традиционные методы:

• Наличие системы заземления.
• Система уравнивания потенциалов.
• Усиление изоляции токоведущих частей.
• В некоторых случаях как меру безопасности при работе с электрооборудованием можно использовать ограничение доступа в помещения, представляющие потенциальную опасность за счет повышенной влажности, запыленности и т.п.

Важно учесть, если помимо заземления используются другие методы защиты людей – они не должны быть взаимоисключающими и снижать эффективность друг друга.

Задействовать естественные заземлители для обеспечения защиты возможно только при отсутствии вероятности повреждения подземных конструкций, в случае протекания по ним аварийного тока.

Защита с помощью заземления и зануления

Для обеспечения электробезопасности людей нередко используют комбинированный метод заземления и зануления электрооборудования. Зануление обеспечивается соединением защитных корпусов с нейтралью подводящей силовой линии. Это позволяет преобразовать сетевое напряжение, попавшее на корпус установки, в однофазное короткое замыкание. И заземление и зануление выполняют защитную функцию, но разными методами.

При заземлении для обеспечения снижения избыточного потенциала используется дополнительное устройство. Для работы системы зануления достаточно соединить корпус электроустановки с нейтралью питающей сети.

При работе в потенциально опасных помещениях использование одного из описанных методов является обязательным. Ответственные сотрудники должны четко понимать отличие одного способа защиты от другого и знать каким должен быть контур заземления у каждого вида оборудования.

Контроль состояния защитных устройств

Правила устройства электроустановок предписывают проводить периодическую проверку работоспособности системы заземления. Она позволяет установить соответствие параметров сопротивления стеканию тока заземляющих контуров нормативным. Проверка происходит с использованием специальных измерительных приборов, подключаемых к заземляющим устройствам по определенным схемам.

Правилами также регламентируется периодичность проведения проверки. Она зависит от класса обследования, конструкции заземляющих устройств, типа и мощности используемого оборудования. Визуальный осмотр состояния системы заземления должен проводиться каждые полгода. Проверки, сопровождаемые вскрытием грунта в местах, связанных с повышенным риском – раз в 12 лет или чаще.

Грамотный подход к организации системы заземления электроустановок, четкое понимание структуры и особенностей разных типов УЗ, а также своевременный контроль их состояния, в соответствии с действующими регламентами, обеспечит безопасность сотрудников предприятия, сохранность оборудования и зданий.

Заземление силового оборудования и цеховых сетей | Подстанции

Страница 1 из 2

Электрические сети выполняют проводниками, изолированными друг от друга и от земли. Однако в сетях имеют место утечки тока через изоляцию. Электросети представляют собой протяженный конденсатор, обкладками которого являются токоведущие проводники и земля. Между проводниками и землей проходит емкостный ток. Таким образом, между изолированными проводниками и землей всегда существует электрическая цепь, замкнутая через сопротивление изоляции и емкость сети (рис.  1). Прикосновение не только к голым, но и к изолированным частям, находящимся под напряжением, включает человека в электрическую цепь. Ток, проходящий через тело человека, будет тем больше, чем выше напряжение сети, чем больше ее емкость и меньше сопротивление изоляции.
Наибольшую опасность представляют случаи повреждения изоляции токоведущих частей, при которых доступные для прикосновения металлические корпуса

Рис.  2. Защитное металлическое соединение корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью: 1 — заземляющие проводники; 2 — заземлитель; 3 — электродвигатель, корпус которого занулен; 4 — светильник, корпус которого занулен

Рис.  1. Схема электрической цепи, обусловленная наличием сопротивления изоляции R1, и емкости С проводников в сети трехфазного тока

электрооборудования и конструкции оказываются под полным напряжением. На эти случаи для обеспечения безопасности людей предусматривают преднамеренное соединение с землей металлических корпусов электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей, с помощью заземляющих проводников и заземлителей.
Ниже приведены определения терминов, относящиеся к элементам заземляющих устройств в электрических установках.
Заземлитель — проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом. Заземлители делят на искусственные и естественные.
Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем (рис.  2).
Заземляющее устройство — совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя.

Замыкание на землю — случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с  нетоковедущими электропроводящими конструкциями  и   предметами, не изолированными от  земли.
Замыкание на корпус — случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.

Магистраль заземления или зануления — заземляющий (нулевой защитный) проводник с двумя или более ответвлениями.
Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

3ануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Зона растекания тока — зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю.
3она нулевого потенциала — зона земли за пределами зоны растекания.
Напряжение на заземлителе — напряжение между заземлителем и какой-либо точкой зоны нулевого потенциала при стекании тока с заземлителя в землю.
Напряжение относительно земли — напряжение относительно точки земли, находящейся вне зоны растекания тока замыкания на землю.
Сопротивление растекания заземлителя — отношение напряжения на заземлителе к току, стекающему с него в землю.
Сопротивление заземляющего устройства — сопротивление, состоящее из сопротивления растеканию заземлителя и сопротивления заземляющих проводников.
Ток замыкания на землю — ток, проходящий в электрической цепи через место замыкания на землю.
Напряжение прикосновения — напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Шаговое напряжение — напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м), на которых одновременно стоит человек.
Заземленная нейтраль — нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.
Изолированная нейтраль —  нейтраль генератора (трансформатора), не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление.
В электроустановках до 1 кВ с заземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой постоянного тока выполняется зануление с целью обеспечения надежного автоматического отключения от электросети оборудования, имеющего поврежденную изоляцию, в минимально короткий срок.

Рис,  3. Защитное заземление:
в — в сети с заземленной нейтралью; б — в сети с изолированной нейтрзлью R3 — сопротивление заземляющего устройства; R ч — сопротивление тела человека; R и — сопротивление изоляции проводников

Для этого зануляемые части электрооборудования присоединяют к заземленному нулевому проводу сети (рис.  3, а). Как видно из рисунка, замыкание на корпус светильника является замыканием в первой фазе сети (цепь замыкания показана стрелками), что вызовет перегорание предохранителей в этой фазе, отключение светильника и снятие напряжения его корпуса. В соответствии с ПУЭ наиболее распространенные электроустановки напряжением 380/220 В выполняются с глухозаземленной нейтралью.
В электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью, а также во всех установках выше 1 кВ выполняется заземление, предназначенное для снижения тока, протекающего через тело человека, до безопасного значения. Для этого заземляющие части электрооборудования присоединяют к заземляющему устройству, сопротивление которого Rз должно быть мало по сравнению с сопротивлением тела человека (рис.  3, б).
Электрическое сопротивление тела человека изменяется от 800 до 100 000 Ом. Оно зависит от многих факторов: состояния здоровья, нервной системы, психического состояния, влажности кожи, состояния одежды, обуви и других причин.
Сопротивление заземляющих устройств в электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью согласно ПУЭ должно быть не более 4 Ом, а в электроустановках 220, 380 и 660 В с заземленной нейтралью соответственно не более 8, 4 и 2 Ом.
В электроустановках 3—35 кВ сопротивление  заземляющих устройств должно быть 125//р, но не более 10 Ом (/р — расчетный ток замыкания на землю). Если заземляющее устройство одновременно используется для установок до 1 кВ, то сопротивление его не должно превышать этих значений.
Заземление или зануление выполняют во всех случаях в электроустановках переменного тока при напряжении 380 В и выше и постоянного при напряжении 440 В и выше; при напряжении 42 В и выше переменного и 110 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.
Во взрывоопасных установках заземление или зануление выполняют при любых напряжениях.
Заземлению или занулению подлежат корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т. п.; приводы электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов и щитов управления, а также съемные или открывающиеся части конструкций, если на них установлено электрооборудование; металлические конструкции РУ, металлические кабельные конструкции и кабельные соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабеле!} металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки, корпуса шинопроводов, лотки, короба, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней).
Указанные выше металлические части заземляют или зануляют как на стационарных, так и переносных электроприемниках.
Заземлению или занулению не подлежат корпуса электроприемников с двойной изоляцией, а также корпуса электроприемников, подключаемых к сети через разделительный трансформатор.

Рис.  4. Схема присоединения заземляющих проводников к элементам оборудования

Разрешается не выполнять преднамеренного заземления или за нулей и я корпусов электрооборудования, аппаратов и электромонтажных конструкций, установленных на заземленных (зануленных) металлических конструкциях, щитах, шкафах, щитках, станинах станков, машин и механизмов, при условии обеспечения надежного электрического контакта с заземленными или запуленным и основаниями металлических конструкций.
Каждая заземляемая или зануляемая часть электроустановки присоединяется к сети заземления (зануления) при помощи отдельного ответвления (рис.  4). Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых (зануляемых) частей электроустановки запрещается. При этом разрешается последовательное включение нескольких стационарных металлических конструкций (рельсовых путей,   обрамлений каналов, строительных ферм и колонн и т. п.), используемых в качестве заземляющих (нулевых защитных) проводников или магистралей заземления (зануления). Под один заземляющий болт на магистрали заземления (зануления) разрешается присоединять только один проводник.
Защитное отключение. Во время работы с электрифицированным инструментом рабочий неизбежно прикасается к его металлическому корпусу и переносно проводу и при неисправности их изоляция может оказаться под напряжением. В условиях монтажа электроинструмент часто подключают к шинам и щиткам с плавкими вставками, рассчитанными на большой ток. Время отключения инструмента в этих случаях из-за большого сопротивления петли фаза — нуль кабеля, питающего инструмент, может достигнуть нескольких секунд и оказаться опасным.
Во избежание этого при работе с электроинструмент той, как правило, применяют специальные защитные отключающие, устройства, обеспечивающие автоматические отключение аварийного участка электросети и инструмента при возникновении замыкания на корпус или непосредственно на землю за время не более 0,2 с.
Защитные отключающие устройства изготовляют нескольких видов и в зависимости от схемы обеспечивают: контроль изоляции фаз относительно земли, контроль непрерывности цепи заземления, защиту от перехода тока фаз на нетоковедущие части, от одно- и двухфазных замыканий на землю, а также от прикосновения к незащищенным токоведущим частям.
Наиболее широко применяют защитные отключающие устройства с трансформаторами тока нулевой последовательности (ТНП) типов С-901, ИЭ-9801, ИЭ-9807 и ЗОУП-25. Эти устройства обслуживают один или несколько инструментов 380/220 В и 50 Гц.
Чувствительность защиты при замыкании фазы на землю составляет 0,01 А при времени срабатывания 0,01—0,05 с.

Заземлители.

 Для заземления электроустановок в первую очередь используют естественные заземлители. Если эти заземлители имеют сопротивление растеканию, удовлетворяющие требованиям ПУЭ, то устройство искусственных заземлителей не выполняют.
В качестве естественных заземлителей используют железобетонный фундамент зданий и сооружений, проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, обсадные трубы, металлические шпунты и другие металлические конструкции, имеющие соединение с землей. Исключение составляют трубопроводы для горючих жидкостей и горючих взрывчатых газов, чугунные трубопроводы и временные трубопроводы строительных площадок.
В качестве, естественных заземлителей используют  также свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле алюминиевые оболочки кабелей и голые алюминиевые провода использовать в качестве заземлителей запрещается.
Искусственные заземлители по их расположению в грунте и форме делят на:
а)        заглубленные — из круглой или полосовой стали, укладываемые горизонтально на дно котлованов по периметру фундаментов (зданий, колонн, опор). При монтаже таких заземлителей отпадает необходимость выполнения трудоемких земляных работ и возможна предварительная заготовка элементов заземлителей. При укладке таких заземлителей на большой глубине используют грунты с большей электрической проводимостью и менее подверженные сезонным изменениям;
б)        вертикальные — из стальных вертикально ввинчиваемых или вдавливаемых в грунт стержней из круглой стали, а также из забиваемых отрезков угловой стали;
в)        горизонтальные — из круглой или полосовой стали, уложенные в траншею. Эти заземлители используют и по прямому назначению, и для связи между стержнями вертикальных заземлителей.
Для заземлителей обычно применяют круглую сталь диаметром 10—16 мм, полосовую сталь сечением 40×4 мм и угловую сталь сечением 50x50x5 мм. Трубы для этих целей применять не рекомендуется из-за их дефицита.
Длина вертикальных заземлителей принимается равной: ввинчиваемых и вдавливаемых 4,5—5 м, забиваемых 2,5      3 M.   
На территориях электроустановок с большим удельным сопротивлением земли (более 200 Ом-м в наиболее неблагоприятное время года) применяют углубленные заземлители или производят искусственную обработку земли с целью снижения ее удельного сопротивления. Например, для вертикальных электродов выполняют укладку слоев соли (нитрат натрия, гидрат окиси кальция) и земли при диаметре обработки примерно 0,5 м на 7а длины электрода; после укладки каждого слоя его поливают водой; устраивают выносные заземлители, если вблизи электроустановок есть участки с меньшим удельным сопротивлением к земле. Устройство выносных заземлителей выполняют проводами или кабелями.
На территориях  вечномерзлых грунтов заземлители помещают в непромерзающие водоемы или талые зоны, в том числе, искусственные, используют артезианские скважины.          
В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников используют в первую очередь нулевые рабочие проводники; специально предусмотренные для этой цели проводники; металлические конструкции зданий; металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы РУ и площади галерей; шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамление каналов) ; металлические стационарно проложенные трубопроводы различного назначения, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ, канализации и центрального отопления; стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, металлические кожухи шинопроводов, короба и лотки электропроводок. Не допускается использовать для этих целей металлические оболочки трубчатых рукавов, изоляционных трубок, металлорукавов, несущие тросы (при тросовой электропроводке), а также броню и свинцовые оболочки кабелей и проводов.
В помещениях и установках с целью выравнивания потенциала строительные металлические конструкции, стационарные металлические трубопроводы всех назначений, металлические корпуса оборудования и т. п. присоединяют к сети заземления или зануления. При этом естественные металлические контакты в сочленениях являются достаточными.
Для стационарно проложенных заземляющих проводников, как правило, применяют сталь, если для этих целей не используется нулевой провод четырехпроводной системы трехфазного тока. Наименьшие допустимые размеры заземляющих и нулевых защитных проводников, а также стальных заземлителей приведены в табл.  1 и  2.
В электроустановках напряжением до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью проводимость заземляющих проводников должна составлять не менее 1/3 проводимости фазных проводников, а сечение — не менее указанных в табл.  1 и  2.
В производственных помещениях с электроустановками напряжением до 1. кВ магистрали заземления из стальной полосы применяют сечением не менее 100 мм², а напряжением выше 1 кВ — не менее 120 мм² (допускается применение круглой стали той же проводимости).

Таблица  1. Наименьшие допустимые размеры стальных заземлителей, заземляющих и нулевых защитных проводников

Заземлители, заземляющие и нулевые защитные проводники	в зданиях	Прокладка в наружных уста- в земле новках
Круглые проводники диаметром,	5	6	10
мм
Прямоугольные проводники:
сечение, мм2	24	48	48
толщина, мм	3	4	4
Угловая сталь (толщина полок),	2	2,5	4
мм
Стальные трубы (толщина стенок), мм: водогазопроводные	2,5	2,5	3,5
тонкостенные	1,5	2,5	Не допуска
			ются

Использование металлических конструкций зданий и сооружений, трубопроводов и оборудования в качестве нулевого рабочего проводника запрещается.
Для передвижных и переносных электроприемников в качестве заземляющего или зануляющего защитного проводника применяют отдельную жилу в общей оболочке с фазными жилами одинакового с ними сечения.
Таблица  2. Наименьшие допустимые сечения медных, алюминиевых заземляющих и нулевых защитных проводников в электроустановках до 1 к В

Заземляющие и нулевые защитные проводники	Медь, мм2	Алюминий, мм2
Неизолированные проводники при открытой прокладке	4	6
Изолированные провода	1,5*	2,5
Заземляющие жилы кабелей или многожильных проводов в общей защитной оболочке с фазными жилами	1	2,5

* При прокладке проводов в трубах допускается сечение нулевых защитных проводников (медных) принимать равным. 1 мм², если фазные проводники имеют то же сечение.

Во взрывоопасных установках в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников используют проводники, специально предназначенные для этой цели. Использование для этих проводников металлических конструкций строительного и производственного назначения, стальных труб электропроводок, металлических оболочек кабелей и т. п. рассматривается лишь как дополнительная мера безопасности.
Во взрывоопасных установках в сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземлеиной нейтралью зануление в силовых сетях выполняют с помощью специально проложенного пулевого защитного проводника: третьего — в двухпроводных (одно- и двухфазных) сетях и четвертого — в трехпроводных (трехфазных) сетях. В осветительных двухпроводных (однофазных) сетях специальный третий проводник для зануления прокладывают только во взрывоопасных зонах В1.
Монтаж заземлителей. Искусственные заземлители сооружают только в случае, если естественные заземлители (железобетонные фундаменты зданий и сооружений) не обеспечивают сопротивление растеканию, требуемое ПУЭ.
Углубленные заземлители, заранее заготовленные, укладывают на дно котлованов под фундаменты зданий й сооружений при производстве строительных работ. Вертикальные заземлители из угловой стали и труб погружают в грунт путем забивки или вдавливания. Для этой цели используют копры, автоямобуры, вибраторы, гидропрессы, бурильно-крановые машины, ручные приспособления.
Глубина заложения верха вертикальных заземлителей должна быть 0,6—0,7 м от урозня планировочной отметки земли и выступать от дна траншеи на 0,1—0,2 м (рис.  5) для удобства приварки к ним соединительных полос или круглых стержней.
Все соединения в цепях заземлителей выполняют сваркой внахлестку. Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники не окрашивают. Если в грунте содержатся примеси, вызывающие повышенную коррозию, применяют заземлители увеличенного сечения, оцинкованные или омедненные заземлители или делают электрическую защиту от коррозии.
Горизонтальные заземлители в местах пересечения с подземными сооружениями (кабелями, трубопроводами) с железнодорожными путями и дорогами, а также, в местах возможных механических повреждений защищают асбестовыми трубами.
По окончании монтажа заземлителей перед засыпкой траншеи составляют акт освидетельствования скрытых работ.

Рис.  5. Размещение вертикальных заземлителей в грунте:
а — не требуется специальной обработки; б — требуется специальная обработка; в — соединение заземлителей с полосовой сталью

Заземление зданий, контур заземления здания, проект заземления

Цвет провода заземления — желтый с салатовой полосой. Каждый, кто самостоятельно монтировал хоть раз проводку, задавался вопросом: «А зачем, собственно, он нужен?». Так ли важно усложнять конструкцию и нести лишние расходы? С какой целью делается заземление зданий? А если оно, заземление, действительно необходимо, то как смонтировать эту систему правильно, чтобы она выполняла свои функции?

Для чего нужно заземление зданий

Наши далекие предки сталкивались только с проявлениями атмосферного электричества. Но уже тогда люди знали, насколько опасными могут быть разряды молнии и называли их «гневом богов». Раскопки археологов показали, что уже в те далекие времена люди понимали некоторые принципы действия атмосферного электричества и пытались создавать примитивные системы защиты.  Эти находки представляли собой длинные медные прутья, возвышающиеся над зданиями, противоположным концом погруженные в грунт.

Однако с развитием человеческого общества, технологий, электричество прочно вошло в наш быт. И тут же остро встал вопрос о защите человека от поражающих факторов электрического тока, но на этот раз не атмосферного, а «домашнего», сгенерированного машинами, построенными самим же человеком. Решение оказалось лежащим на поверхности.

Действительно, заземление зданий — практически точная копия конструкции громоотвода. Из опасной зоны ток отводится в землю с помощью фидера — металлического стержня, проволоки, кабеля.

С помощью заземления защищают электрические агрегаты, домашние сети, бытовую и промышленную технику. В случаях, когда на объектах электроснабжения случается пожар, насосы пожарных автомобилей и даже ручные стволы (брандспойты), которыми пожарные бойцы тушат пожар, должны быть заземлены с помощью специальных устройств.

Принцип действия системы заземления

Принцип действия системы заземления чрезвычайно прост. В чем состоит поражающая (разрушающая) сила электрического тока? Все начинается с того, что в одном месте при создании особых условий, накапливается очень большое количество отрицательно заряженных частиц — электронов. Но так как все в природе стремится к равновесию, то этот избыток частиц устремляется туда, где их недостаточно. Звучит не очень пугающе, но когда поток электронов мчится к земле от наэлектризованных облаков, они, эти крошечные частицы, умудряются нагревать слои атмосферы до миллиона градусов по Цельсию.

Изобретатели научились пускать этот поток в мирное русло — по электрическим проводам. Проходя через проволоку, электроны заставляют её нагреваться и иногда от перегрева она, проволока, начинает ярко светиться. Поток электронов создает и электромагнитное поле, приводящее в движение роторы мощных моторов.

Но машины иногда выходят из строя и поток электронов, прокладывают свой путь через любой предмет, проводящий электрический ток, иногда подобным проводником становится и тело человека. Таким образом, заземление зданий предназначено для предоставления заряженным частицам, электронам, образно говоря, альтернативного пути — более удобной, с меньшим сопротивлением, дороги к выходу. В результате, большая часть электронов проходит по защитному контуру заземления и уменьшает силу тока, направленного на человеческое тело.

Установка и правильный расчет заземления, молниезащиты — необходимое условие безопасности проживающих в доме.

Заземление зданий. Требования

Если расчет заземления частного дома, как и решение о необходимости его монтажа, полностью лежит на совести владельца, то о производственных зданиях и помещениях, многоквартирных жилых домах этого не скажешь. Так, согласно существующим правилам устройства электроустановок, наличие и характеристики системы заземления зависят не только от напряжения, под которым работают машины, но также и от микроклимата внутри конкретных помещений здания.

Расчет заземления электрооборудования производится на стадии проектирования. Согласно ГОСТ 12.1.030-81, в помещениях, где пользуются переменным током с напряжением 380 В и выше или постоянным более 440 В, устройство заземления или зануления обязательно во всех случаях. При напряжении от 42 В до 380 В переменного тока или от 110 В до 440 В постоянного тока заземление устраивается в случае, если работа в помещении сопряжена с условиями повышенной опасности или особо опасными по ГОСТ 12.1.013-78.

Обязательному заземлению подлежат и электроустановки, расположенные под открытым небом.

Машины, работающие от электрической сети с напряжением, менее указанных величин, должны быть заземлены только в помещениях с большой влажностью или на производствах, где есть опасность образования газовоздушных или газопылевых взрывоопасных смесей.

Расчет системы заземления

Методика сводится к расчету количества стержней, необходимых для достижения заданных параметров заземления. Для того чтобы сделать подобный расчет, необходимо знать сопротивление одного стержня. Это сопротивление можно измерить или рассчитать.

Замер производится методом, показанным на рисунке ниже.

Сопротивление стержня определяют по формуле R = U / I, где:

• U — напряжение, измеренное вольтметром, В;
• I — сила тока, измеренная амперметром, А.

Расчет заземления можно сделать и без замеров, для этого можно воспользоваться достаточно сложной формулой, но универсальной для любых вертикальных заземлителей.

Для расчета с помощью этой формулы необходимы следующие исходные данные:

• ρ-экв — эквивалентное удельное сопротивление почвы, Ом×м;
• L — длина стержня, м;
• d — диаметр стержня, м;
• Т — расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя (геометрическая середина стержня), м.

Таблица 1. Эквивалентное удельное сопротивление почвы – значения, нормированные для известных видов почв.

Грунт	Эквивалентное удельное сопротивление, Ом×м			Климатический коэфициент
	При влажности грунта 10-12%	Возможные границы колебания значений	Рекомендовано для расчетов	Ψ1	Ψ2	Ψ3
торф чернозем садовая земля глина суглинок мергель, известняк супесчаный песчаный	20 200 40 40 100 250 300 700	— 9 — 53 30 — 60 8 — 70 40 — 150 200 — 300 150 — 400 400 — 2500	20 30 50 60 100 250 300 500	1,4 — — 1,6 2,0 — 2,0 2,4	1,1 1,32 1,3 1,3 1,5 — 1,5 1,56	1,0 1,2 1,2 1,2 1,4 — 1,4 1,2

В таблице: Ψ₁— очень влажный грунт, Ψ₂ – грунт средней влажности, Ψ₃ – сухой грунт.

После того, как стало известно сопротивление одного вертикального стержня, можно рассчитать их необходимое количество, без учета сопротивления горизонтального заземления:

где:

• Rн — нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющих устройств, Ом;
• Ψ — сезонный климатический коэффициент сопротивления грунта, для средней полосы Российской Федерации, может приниматься как 1,7.

Таблица 2. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств (согласно ПТЭЭП), в формуле выше обозначено как Rн.

Характеристика электроустановки	Удельное сопротивление грунта ρ, Ом·м	Сопротивление заземляющего устройства, Ом
Искусственный заземлитель к которому присоединяется нейтрали генераторов и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода (в том числе во вводах помещения) в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В:
660/380	до 100	15
	свыше 100	0.5 х ρ
380/220	до 100	30
	свыше 100	0.3 х ρ
220/127	до 100	60
	свыше 100	0.6 х ρ

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

где:

• Т – расстояние от поверхности земли до геометрической середины заземлителя, м.;
• L – длина заземлителя, м;
• t — минимальное заглубление заземлителя (глубина траншеи), принимается равным 0.7 м.

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:

где:

• L_г, b – длина и ширина заземлителя;
• Ψ – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя;
• η_г – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 3).

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:

 — в ряд; — по контуру,

где а – расстояние между заземляющими стержнями.

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

где η_в – коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица).

Таблица 3. Коэффициент использования заземлителей.

Коэффициент использования показывает как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего

Пример расчета

Расчет заземления электрооборудования. Пример — частный дом, используется однофазная электрическая сеть, требуемое сопротивление растеканию не выше 4 Ом. Место расположения — черноземье: эквивалентное удельное сопротивление грунта равно 50 Ом м. Для оборудования системы заземления используются стальные трубы длиной 160 см, диаметром 32 мм.

Расчет одного заземлителя:

Зная сопротивление растеканию, одного заземлителя, нетрудно рассчитать необходимое их количество:

Ответ: 11 заземлителей.

Советы

Сухой грунт — плохой проводник электрического тока, поэтому на песчаных почвах чем глубже забиты заземляющие стержни, тем лучше.

Находясь постоянно во влажной почве, конструкция из тонкого металла очень быстро разрушится в результате коррозии и перестанет выполнять возложенные на нее функции. Поэтому, во влажных грунтах, заземляющие стержни должны быть выполнены из достаточно толстых прокатных материалов.

На фото: заземляющий контур здания выполнен из стальной полосы.

Отличным заземлением может послужить водоносная скважина, если обсадочная труба выполнена из металла.

Если крыша дома выполнена из металлочерепицы (профнастила), ее в обязательном порядке заземляют. Подобная конструкция будет прекрасной молниезащитой здания.

Готовый молниеотвод можно получить, заземлив металлическую мачту телевизионной антенны, если таковая имеется.

Заземление зданий промышленных объектов

Расчет заземления электроподстанции просто необходим, на её территории находится большое количество оборудования, работающего с большим напряжением. Поэтому, практически все оборудование подстанции (трансформаторы, электрические щиты, железобетонные и железные опоры машин, муфты кабелей, кожухи кабельных каналов и размыкателей) заземляется в обязательном порядке.

Сопротивление растекания тока на рассматриваемых объектах не должно превышать 0,5 Ома. Для достижения заданной цифры при устройстве оборудования подстанций по максимуму пользуются естественными заземлителями, такими как трубопроводы подземных кабельных каналов, металлическими опорами электропередач и поддерживают их тросами.

Сопротивление подобных систем рассчитывается по формуле:

где:

• R тр — сопротивление троса одной опоры ЛЭП, Ом;
• R оп — сопротивление растеканию тока самой опоры, Ом.

Заземление зданий цехов промышленного предприятия производится в зависимости от наличия и количества установленного в нем оборудования. Сам алгоритм расчета ничем не отличается от рассмотренного выше примера. По рассматриваемой схеме производится и расчет заземления электрических кабелей.

Произвести необходимые расчеты и составить полный пакет документации по заземлению здания Вам помогут квалифицированные специалисты нашей компании.

Как заказать услугу?

Заказать услугу, рассчитать стоимость работ или уточнить дополнительную информацию вы можете:

оставив заявку на сайте, через форму обратной связи «Заказать звонок»,

позвонив нам по контактному телефону 8 (495) 669 31 74 

или же написать нам на почту: [email protected]

Будем рады ответить на все интересующие вопросы!

Заземление коммерческих и промышленных энергосистем

Заземление — важный аспект любой системы распределения электроэнергии. Правильно спроектированная и ухоженная система заземления значительно снижает вероятность поражения персонала электрическим током, электрических пожаров, повреждения оборудования и связанного с этим простоя. На этой странице рассматриваются основы заземления и указывается на необходимость регулярного планового технического обслуживания и тестирования систем заземления. Статья 250 Национального электротехнического кодекса (NEC) содержит особые требования к заземлению электроэнергетических систем и оборудования.Во всех случаях следует соблюдать требования NEC. Заземление более подробно рассматривается в Рекомендациях HSB по заземлению коммерческих и промышленных энергосистем.

Основы заземления

Для того, чтобы электрическое оборудование работало, должен существовать полный путь прохождения тока между источником питания и частью электрического оборудования. Для трехфазной системы (рисунок 1) ток течет между источником и частью оборудования по трехфазным проводникам фазы A, фазы B и фазы C.В однофазной системе (рис. 2) ток течет от источника к части оборудования по одному проводнику (иногда называемому «горячая ветвь») и возвращается к источнику по нейтральному или общему проводнику. Нейтральный или общий провод также можно использовать для создания опорного напряжения. Это необходимо для правильной работы определенных цепей. Нейтральный или общий провод можно заземлить, но нейтральный или общий провод не является защитным заземлением оборудования.

Заземление электрооборудования — это намеренное соединение открытых металлических поверхностей электрооборудования с землей (землей) в целях безопасности персонала.Электрооборудование, такое как трансформаторы, двигатели, распределительное устройство, кабель и шина, содержит компоненты под напряжением и без него. Когда компонент, находящийся под напряжением, контактирует с металлическим корпусом или конструкцией части оборудования, это обычно известно

как замыкание на землю. В случае замыкания на землю корпус или конструкция будут находиться под системным напряжением. Это очень опасная ситуация. Когда металлический предмет или человек прикасаются к оборудованию, через объект или человека на землю проходит ток.Это может серьезно повредить или убить человека, а также серьезно повредить оборудование. Правильно спроектированная, установленная и обслуживаемая система заземления может предотвратить это.

Виды земель

Система заземления состоит из заземления системы и заземления оборудования.

Системное заземление — это заземляющий стержень (-ы), соединенный вместе и подключенный к источнику питания системы. Штанги заземления могут быть металлическими шипами, вбитыми в землю, арматурными стержнями, конструкционной строительной сталью и металлическими подземными трубами или любой их комбинацией.

Заземление оборудования должно обеспечивать путь от оборудования к заземлению системы. Заземление оборудования может быть проводником, металлическим кабелепроводом или кабельным каналом.

Помимо заземления оборудования для обеспечения безопасности персонала, электронного оборудования, такого как компьютеры и контрольное оборудование, может потребоваться дополнительное оборудование для правильной работы. Эти заземления должны быть соединены с землей в одной точке. Электронное оборудование не может иметь отдельную системную землю.

Замыкания на землю

Существует два типа замыканий на землю: сплошные замыкания на землю и периодические замыкания на землю.Прочные замыкания на землю возникают, когда компонент, находящийся под напряжением, входит в контакт и остается в контакте с землей. Этот тип замыкания на землю приводит к очень большому потреблению тока и обычно приводит к размыканию предохранителя или срабатыванию автоматического выключателя при перегрузке по току. Периодическое замыкание на землю будет периодически связывать находящийся под напряжением компонент с землей.

Этот тип заземления вызывает значительно меньший ток короткого замыкания и не всегда вызывает срабатывание устройств защиты от сверхтоков. Эта неисправность приведет к возникновению дуги и нагреву, а также может привести к возгоранию и повреждению оборудования.Защита от замыканий на землю используется для защиты от замыканий на землю. Защита от замыкания на землю определяет состояние замыкания на землю и автоматически размыкает выключатель питания.

Рекомендуемые работы по осмотру и техническому обслуживанию

Со временем системы заземления, которые не обслуживаются, становятся менее эффективными. Это может быть связано с изменениями в электрической системе, изменением уровня грунтовых вод, неплотными соединениями, заменой подземных металлических труб на неметаллические трубы, коррозией или неправильной работой с электрической системой.Эта деградация может вызвать травмы, возгорание и повреждение оборудования в системах с ранее соответствующими системами заземления. После любого серьезного изменения в системе распределения электроэнергии, каждые три года (максимум) или при подозрении на проблемы, связанные с заземлением, квалифицированный подрядчик по электротехнике или профессиональный инженер должен убедиться, что система заземления соответствует статье 250 Национального электротехнического кодекса.

---

© 2010 Хартфордская компания по инспекции и страхованию паровых котлов.Все права защищены. Используется с разрешения Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Company.

Этот материал предоставлен только в информационных целях и не обеспечивает покрытие или гарантию предотвращения убытков. Примеры в этом материале предоставлены как гипотетические и только в целях иллюстрации. Ганноверская страховая компания и ее филиалы и дочерние компании («Ганновер») прямо отказываются от каких-либо гарантий или заявлений о том, что принятие любых рекомендаций, содержащихся в настоящем документе, сделает любые помещения или операции безопасными или в соответствии с любым законом или постановлением.Предоставляя вам эту информацию, The Hanover не берет на себя (и, в частности, отказывается от каких-либо обязательств) перед вами никаких обязательств или ответственности. Решение о принятии или выполнении любых рекомендаций или советов, содержащихся в этом материале, должно приниматься вами.

LC март 2019 г. 2015-410
171-9273 (16.03)

10 самых известных систем заземления для промышленных секторов — P3 News

Заземление

Заземление, также называемое землей или нулевым потенциалом, представляет собой процедуру, которая включает в себя заземление проводника на землю (нулевой потенциал) от сети, чтобы позволить избытку электричества течь в него во время внезапных скачков напряжения.

Виды источников питания

В зависимости от переходных процессов напряжения, рабочих нагрузок и типа нагрузки, каждая электрическая система может требовать различных методов заземления.

Крупномасштабные электрические системы, работающие в промышленности, относятся к вышеупомянутым четырем категориям.

А теперь давайте взглянем на самые известные системы заземления для промышленного сектора:

1. Заземлен

Эта процедура включает нормальное заземление от сети к земле с использованием эффективного проводника, в этом случае для этой цели будет использоваться обычный медный провод.

Этот тип системы заземления отлично работает с электрооборудованием, работающим при нормальных нагрузках и в обычных условиях эксплуатации, т.е.расположенным на равнинах, то есть не на холмах, где электрооборудование восприимчиво к ударам молнии.

2. с эффективным заземлением

Для этого типа системы заземления требуются заземляющие соединения с удовлетворительным низким уровнем импеданса. Подходит для нагрузок, работающих примерно от 120 В до 240 В.

Необходимо следить за тем, чтобы допустимая токовая нагрузка заземляющего провода была достаточной для выдерживания нагрузки этого типа, чтобы предотвратить любые электрические опасности.

3. Заземленный провод

Эта процедура включает в себя заземление шины заземления с помощью проводника заземляющего электрода, как показано на рисунке.

Этот тип заземления подходит как для электрических систем, так и для электрических цепей, работающих при средних нагрузках.

4. Прочно заземленный

Здесь процедура заземления такая же, как и выше, за исключением того, что сопротивление заземления отсутствует.

Также нет устройства импеданса.Это потому что; Заземляющее соединение в системе заземления этого типа является прочным и глубоко уложено в землю в месте, где удельное сопротивление земли для проведения электричества минимально.

5. Заземляющий провод

В этом случае и электрооборудование, и цепь заземления заземляются с помощью проводов.

Этот тип заземления необходим, когда существует высокий риск изменения разности потенциалов в рабочей электрической цепи.

6. Провод заземления оборудования

Этот тип заземления включает использование заземляющих электродов, которые подключаются к нетоковедущим клеммам (металлам) электрической системы, дорожкам качения и другим металлическим частям оборудования для эффективного прохождения переходных процессов напряжения через электроды для эффективной защиты.

Этот метод часто применяется для заземления дорогостоящего электрооборудования и отдельно выделенных электрических систем.

7. Эффективный путь тока замыкания на землю

Для реализации такого типа системы заземления необходимо построить электрически постоянный токопроводящий путь с низким уровнем импеданса, способный проводить ток в случае замыкания на землю.

Этот путь передает ток от точки, где произошло замыкание на землю, к источнику электропитания, предотвращая любые повреждения оборудования и персонала, работающего с ним.

8. Провод заземляющего электрода

В этом методе проводники электродов подключаются к заземляющему электроду оборудования и, в свою очередь, снова подключаются к системе заземления всей электрической системы. Это необходимо для гарантии того, что в случае выхода из строя одной системы заземления другая заменит ее.

Кроме того, это поможет большим перепадам напряжения в цепи проходить быстрее, чем в одноэлектродной системе. Как правило, этот метод используется для заземления электрических систем, работающих с более высокими нагрузками, которые подвержены большим скачкам напряжения.

9. Защита оборудования от замыканий на землю

Эта система заземления предназначена для обеспечения безопасности электрического оборудования от сильно повреждающих «токов замыкания на землю».

Эта система работает путем размыкания всех незаземленных проводов оборудования в цепи, в которой протекают токи короткого замыкания.

10. Прерыватель цепи замыкания на землю

Это специальное устройство, специально сконструированное для заземления электрических систем, работающих при критических нагрузках.Его основная цель — защитить персонал, работающий в помещениях с электрической системой, от нежелательных происшествий, таких как поражение электрическим током.

Хотя это дорогостоящий способ заземления электрической системы, крайне важно, чтобы промышленность использовала этот вид заземления в критических электрических соединениях, где присутствие персонала требуется регулярно.

Прерыватель цепи замыкания на землю обесточивает необходимые цепи или определенные ее части на заранее определенный период времени, когда переходное напряжение, проходящее в землю через заземленный электрод, превышает значение устройства класса A для безопасной работы, таким образом сохраняя люди, окружающие систему, защищены от поражения электрическим током.
Заключение

В заключение, правильное заземление электрических систем с учетом уязвимости оборудования предотвращает любые значительные повреждения электрического оборудования или людей, работающих с ним.

Эта процедура должна выполняться на начальных этапах самой установки электрической системы, если кто-то хочет свести к минимуму ущерб, нанесенный людям, а также оборудованию.

Узнайте больше о гармониках на семинарах по гармоникам PQU в этом месяце: http: // www.p3-inc.com/power-quality-university/seminar-info/grounding-seminar

P3 стремится предоставлять вам качественные актуальные отраслевые новости.
См. Исходную статью по адресу: http://engineering.electrical-equipment.org/electrical-distribution/top-10-most-prominent-grounding-systems-for-industrial-sectors.html

Заземление и подключение промышленной панели управления

Надлежащие методы заземления промышленных панелей управления могут легко применяться для повышения безопасности и производительности, но часто игнорируются, что приводит к проблемам.

Надлежащее заземление для систем промышленной автоматизации является важным элементом обеспечения безопасности, бесперебойной работы и производительности. Однако в промышленных панелях управления слишком легко забыть об элементах заземления или установить их неправильно. В большинстве случаев панель управления будет нормально функционировать при ненадлежащем заземлении, но при возникновении неисправности представляет опасность.

В статье 250 NFPA 70 (NEC) обсуждается «Заземление и соединение» с акцентом на то, как достигается общая система заземления на месте установки, обычно с заземляющими электродами, установленными в землю.Подробные сведения о заземлении в панелях управления приведены в NFPA 79 и UL508A.

Панели управления

обычно имеют подвод питания с заземляющим проводом, который, в свою очередь, соединен с корпусом. В этом посте рассматриваются некоторые распространенные методы заземления и подключения промышленных панелей управления.

Безопасность прежде всего

С точки зрения безопасности корпус панели управления должен быть надежно и должным образом заземлен, чтобы устранить любые электрические неисправности.Сопротивление пути заземления от корпуса до источника заземления должно быть очень низким, поэтому, если какой-либо провод под напряжением контактирует с корпусом, результирующий ток короткого замыкания имеет путь с низким импедансом, который безопасно проходит на землю. Это позволяет компонентам перегрузки по току положительно и быстро размыкать и обесточивать цепь для отключения источника питания.

Плохо заземленные или незаземленные корпуса не устранят неисправность так быстро, если вообще устранят неисправность, и, таким образом, могут продолжать работать и находиться под напряжением, что может привести к возникновению в корпусе ненулевого напряжения.Персонал, работающий в корпусе этого типа или рядом с ним, может получить удар электрическим током от этого плавающего напряжения.

Минимизация шума

NEC сосредоточен на предотвращении пожаров и поражений электрическим током и не занимается конкретно электрическими шумами, которые могут повлиять на современные системы управления, использующие цифровые устройства и аналоговые сигналы низкого напряжения. Надлежащие методы заземления помогут снизить любые электрические помехи, например, создаваемые частотно-регулируемыми приводами.Меньший уровень шума снижает вероятность возникновения проблем с чувствительным оборудованием.

Оборудование для заземления

Электрический соединитель для заземления должен быть указан для этой цели, а для сборки, указанной в UL 508A, все фитинги должны соответствовать этому номиналу. Вот некоторые типичные способы подключения заземляющих проводов:

• Проушина заземления: Этот фитинг имеет компрессионную часть для приема входящего провода и отверстие, позволяющее прикрепить его болтами к подходящему корпусу или шпильке задней панели.
• Шина заземления: Это шина, которая может принимать множество заземляющих проводов, и обычно она прикрепляется к задней панели.
• Клемма заземления: Это компрессионная клеммная колодка, обычно зеленого или желто-зеленого цвета, которая при установке заземляется на заднюю панель или DIN-рейку.

Заземляющие корпуса и задние панели Корпуса панелей управления

часто бывают металлическими и обычно имеют внутреннюю металлическую заднюю панель для установки устройств.Даже неметаллические корпуса обычно имеют металлическую заднюю панель. Корпус, внесенный в список UL, будет поставляться с документацией, которой необходимо следовать, и с оборудованием, которое необходимо использовать для заземления всех металлических элементов корпуса. Это может включать в себя специальные наклейки с символом заземления, которые необходимо разместить в каждой точке подключения.

Обычно входящее заземление попадает на заземляющий наконечник на задней панели, шину или клемму. Этот разъем соединяет заземляющий провод с задней панелью. Задние панели устанавливаются с помощью гаек или крепежных винтов и звездчатых шайб, чтобы обеспечить их соединение с металлическим корпусом.Металлические двери, будь то неразъемные петли или съемные петли, нуждаются в отдельной перемычке, соединяющей корпус или заднюю панель с дверью, и для этой цели обычно снабжены шпильками.

Даже при использовании звездообразных шайб всегда рекомендуется, чтобы при заземляющих соединениях, выполненных на окрашенных поверхностях, краска была тщательно заземлена до оголенного металла для лучшего соединения. Кроме того, когда DIN-рейка устанавливается на заднюю панель, следует использовать просверленные и нарезанные винты с головкой под ключ для выполнения клеевого соединения.

Заземленные соединения легко идентифицируются этим символом или термином потенциальная земля (PE), и обычно используют зеленую или зеленую / желтую изоляцию и клеммы.

Заземляющие провода

Заземляющие проводники должны иметь размер в соответствии с NEC, исходя из размера устройства максимального тока, защищающего цепь. Цвет изолированных заземляющих проводов — зеленый или зеленый с желтой полосой в соответствии с NFPA 79. Однако есть случаи, когда допускается использование неизолированных проводов или плетеных лент, например, когда требуется гибкость.Точки заземления могут быть обозначены символом или терминологией «потенциальная земля» (PE).

Заземление звездой

Заземляющие соединения никогда не должны выполняться последовательными перемычками или в стиле «гирляндной цепи», потому что любое одно неудачное соединение приведет к удалению заземляющего соединения со всех нижерасположенных устройств. Вместо этого следует использовать «звездообразную» схему, при которой каждое заземление имеет прямое соединение с основной шиной заземления.

Заземление ПЛК, частотно-регулируемых приводов, источников питания и устройств

Обычные устройства, используемые в панелях управления, часто имеют свои особые требования к заземлению.Необходимо тщательно соблюдать руководства по установке ПЛК, частотно-регулируемых приводов, источников питания и т. П., Потому что иногда требования к заземлению более строгие, например, требуются провода большего сечения, чем в противном случае.

Заземление корпуса и изолированное заземление

Иногда термин «заземление шасси» используется для описания заземленного корпуса. Производители продуктов иногда призывают к «изолированному заземлению», но для большинства панелей управления не следует устанавливать свою собственную полностью отдельную систему заземления.Правильно установленная система заземления звездой обеспечивает безопасную и надежную установку панели управления.

Проверка импеданса заземляющего электрода для зданий

В настоящее время Fluke

предлагает тестеры заземления Fluke Geo. Большинство предприятий имеют заземленные электрические системы, так что в случае удара молнии или перенапряжения в электросети ток найдет безопасный путь к земле. Заземляющий электрод обеспечивает контакт между электрической системой и землей. Чтобы обеспечить надежное соединение с землей, в электротехнических правилах, технических стандартах и ​​местных стандартах часто указывается минимальное сопротивление заземляющего электрода.Международная ассоциация электрических испытаний предписывает проводить испытания заземляющего электрода каждые три года для системы в хорошем состоянии со средними требованиями к времени безотказной работы.

В этой инструкции по применению более подробно объясняются принципы заземления и безопасности, а затем описываются основные методы тестирования: 3- и 4-полюсное испытание на падение потенциала, выборочное испытание, испытание без стоек и 2-полюсное испытание.

Почему заземление?

Национальный электротехнический кодекс США (NEC) указывает две основные причины для заземления объекта.

• Стабилизируйте напряжение относительно земли во время нормальной работы.
• Ограничьте рост напряжения, вызванный молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения.

Ток всегда найдет путь с наименьшим сопротивлением и вернется к своему источнику, будь то сетевой трансформатор, трансформатор внутри объекта или генератор. Между тем молния всегда найдет способ добраться до земли.

В случае удара молнии на линиях электроснабжения или в любом месте в непосредственной близости от здания заземляющий электрод с низким сопротивлением поможет передать энергию в землю.Системы заземления и соединения соединяют землю возле здания с электрической системой и строительной сталью. При ударе молнии объект будет иметь примерно такой же потенциал. Поддерживая низкий градиент потенциала, ущерб сводится к минимуму.

Если линия среднего напряжения (более 1000 В) вступает в контакт с линией низкого напряжения, на близлежащих объектах может возникнуть резкое перенапряжение. Электрод с низким импедансом поможет ограничить повышение напряжения на объекте. Заземление с низким импедансом также может обеспечить обратный путь для переходных процессов, генерируемых электросетью.

Сопротивление заземляющего электрода

Импеданс заземляющего электрода на землю зависит от двух факторов: удельного сопротивления окружающей земли и структуры электрода.

Удельное сопротивление — это свойство любого материала, которое определяет способность материала проводить ток. Удельное сопротивление земли сложно, потому что оно:

• Зависит от состава почвы (например, глина, гравий и песок)
• Может меняться даже на небольших расстояниях из-за смеси различных материалов
• Зависит от минерала (e .грамм. содержание соли)
• Зависит от сжатия и может меняться со временем из-за оседания
• Изменяется в зависимости от температуры, замерзания (и, следовательно, от времени года). Удельное сопротивление увеличивается с понижением температуры.
• Может быть вызвано заглубленными металлическими резервуарами, трубами, арматурой и т. Д.
• Зависит от глубины, обычно уменьшается с глубиной

Поскольку удельное сопротивление имеет тенденцию уменьшаться с глубиной, один из способов уменьшить сопротивление заземления — это запустить электрод Глубже. Использование массива стержней, токопроводящего кольца или сетки — другие распространенные способы увеличения эффективной площади электрода.Чтобы быть наиболее эффективными, несколько стержней должны находиться вне «зон влияния» друг друга. Практическое правило — разделять элементы больше, чем их длина. Например: 8-футовые стержни должны быть расположены на расстоянии более 8 футов друг от друга, чтобы быть наиболее эффективными. NEC определяет 25 Ом в качестве допустимого предела для импеданса электрода. Стандарт IEEE Standard 142 «Рекомендуемая практика заземления промышленных и коммерческих систем электроснабжения» («Зеленая книга») предлагает сопротивление между основным заземляющим электродом и землей от 1 до 5 Ом для крупных коммерческих или промышленных систем.

Местные органы власти, включая уполномоченный орган (AHJ), и руководители предприятий несут ответственность за определение допустимых пределов импеданса заземляющего электрода.

Примечание. Системы распределения питания выдают переменный ток, а тестеры заземления используют переменный ток для тестирования. Можно подумать, мы будем говорить об импедансе, а не об сопротивлении. Однако на частотах линий электропередач резистивная составляющая полного сопротивления земли обычно намного больше, чем реактивная составляющая, поэтому вы увидите, что термины «импеданс» и «сопротивление» используются почти как взаимозаменяемые.

Подробное описание: 3- и 4-полюсного испытания на падение потенциала, выборочного испытания, бесстоечного испытания и 2-полюсного испытания см. В разделе «Как использовать кабельные и полюсные тестеры заземления» (.pdf).

Почему заземление, зачем тестировать? | Fluke

Плохое заземление способствует ненужному простою, но отсутствие хорошего заземления опасно и увеличивает риск отказа оборудования.

Без эффективной системы заземления вы можете подвергнуться риску поражения электрическим током, не говоря уже о приборных ошибках, гармонических искажениях, проблемах с коэффициентом мощности и множестве возможных периодически возникающих дилемм.Если токи короткого замыкания не имеют пути к земле через правильно спроектированную и обслуживаемую систему заземления, они обнаружат непредусмотренные пути, которые могут затронуть людей. Эти организации предоставляют рекомендации и / или разрабатывают стандарты заземления для обеспечения безопасности.

OSHA (Управление по охране труда) »
NFPA (Национальная ассоциация противопожарной защиты)»
ANSI / ISA (Американский национальный институт стандартов и приборное общество Америки) »
TIA (Ассоциация индустрии телекоммуникаций)»
IEC (Международная электротехническая комиссия) »
CENELEC (Европейский комитет по стандартизации в области электротехники)»
IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) »

Хорошее заземление — это больше, чем мера безопасности, оно также предотвращает повреждение промышленных установок и оборудования.Хорошая система заземления повысит надежность оборудования и снизит вероятность повреждения из-за молнии или токов короткого замыкания. Ежегодно на рабочих местах теряются миллиарды долларов из-за электрических пожаров. Это не учитывает связанные с этим судебные издержки и потерю личной и корпоративной производительности.

Зачем тестировать наземные системы?

Со временем коррозионные почвы с высоким содержанием влаги, высоким содержанием соли и высокими температурами могут разрушить заземляющие стержни и их соединения.Несмотря на низкие значения сопротивления заземления при первоначальной установке, эти значения могут увеличиться, если заземляющие стержни разъедены.

Тестеры заземления, такие как измеритель сопротивления заземления Fluke 1623-2 GEO и тестер заземления Fluke 1625-2 GEO, являются незаменимыми инструментами для поиска и устранения неисправностей, помогающими поддерживать время безотказной работы. С неприятными, периодически возникающими электрическими проблемами проблема может быть связана с плохим заземлением или плохим качеством электроэнергии.

Все заземления и заземляющие соединения должны проверяться не реже одного раза в год в рамках вашего обычного плана профилактического обслуживания.Во время этих плановых проверок следует исследовать увеличение сопротивления на 20%. После обнаружения проблема должна быть исправлена ​​путем замены или добавления заземляющих стержней в систему заземления.

Что такое земля и для чего она нужна?

NEC, Национальный электротехнический кодекс, статья 100 определяет заземление как «соединенное (соединяющееся) с землей или с проводящим телом, которое расширяет заземление». Когда мы говорим о заземлении, это две разные темы.

1. Заземление заземления: намеренное соединение проводника цепи, обычно нейтрального, с заземляющим электродом, помещенным в землю.
2. Заземление оборудования: обеспечивает правильное заземление рабочего оборудования внутри здания.

Эти две системы заземления необходимо держать отдельно, за исключением соединения между двумя системами. Это предотвращает разность потенциалов напряжения из-за возможного пробоя при ударах молнии. Цель заземления, помимо защиты людей, растений и оборудования, заключается в обеспечении безопасного пути для рассеивания токов короткого замыкания, ударов молний, ​​статических разрядов, сигналов EMI и RFI и помех.

Что такое хорошее значение сопротивления заземления?

Существует большая путаница в отношении того, что является хорошим заземлением, и каким должно быть значение сопротивления заземления. В идеале заземление должно иметь нулевое сопротивление.

Не существует единого стандартного порога сопротивления заземления, признанного всеми агентствами. Однако NFPA и IEEE рекомендуют значение сопротивления заземления 5,0 Ом или меньше.

Согласно NEC, убедитесь, что полное сопротивление системы относительно земли меньше 25 Ом, указанного в NEC 250.56. В помещениях с чувствительным оборудованием оно должно быть 5,0 Ом или меньше.

В телекоммуникационной отрасли часто используется номинальное сопротивление 5,0 Ом или меньше для заземления и соединения. Целью сопротивления заземления является достижение минимально возможного значения сопротивления заземления, которое имеет смысл с экономической и физической точек зрения.

Обратитесь к специалисту

Статьи по теме

Заземление и соединение электрических систем

Навигация по заземлению и соединению электрических систем может быть сложной задачей, если вы не уделили время ознакомлению с требованиями статьи 250 NFPA 70

^® , National Electrical Code ® (NEC ^® ).

С чего начать? Ниже приведены некоторые общие вопросы от людей, которые только начинают изучать Статью 250. Однако, помимо новичков, эта информация также может быть полезна для опытных установщиков, которые хотят узнать больше о , почему они делают то, чему их научили, и были ли они обучены делать это должным образом.

1. Заземление и соединение — одно и то же?

Статья 250 NEC касается заземления и соединения электрических систем.По определению, а также по функциям, заземление и соединение — это не одно и то же. Тем не менее, они действительно работают в тесном взаимодействии в отношениях инь и янь, чтобы обеспечить безопасность в электрических системах.

2. Что такое заземление?

Заземление — это соединение электрической системы с землей. В статье 100 NEC земля определяется как «земля». Раздел 250.4 (A) (1) гласит, что заземленные электрические системы «должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничивать напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и что стабилизирует напряжение относительно земли. во время нормальной работы.”

3. Что такое склеивание?

Статья 100 NEC определяет соединение (соединение) как «соединение для обеспечения непрерывности и электропроводности». Склеивание металлических частей, таких как корпуса и кабельные каналы, гарантирует, что все они будут непрерывными на эффективном пути тока замыкания на землю (EGFCP), который ссылается на землю. EGFCP помогает управлять такими устройствами, как автоматические выключатели и предохранители или детекторы замыкания на землю в незаземленных системах.

В заземленных системах важно соединить заземляющие провода оборудования с заземленным проводом системы, чтобы завершить EGFCP обратно к источнику электричества.Электропроводность EGFCP имеет решающее значение для правильной работы защитных устройств. Это объясняет, почему мы соскабливаем краску с контактных поверхностей металлических корпусов, чтобы выполнить контактные соединения нашей электрической системы. Удаление краски, как требуется в Разделе 250.12, обеспечивает лучшее соединение и проводимость.

В редакции NEC 2020 года в раздел 250.12 был добавлен термин «или связанный», который теперь гласит: «Непроводящие покрытия… на оборудовании, которое должно быть заземлено или соединено, должны быть удалены…». Это дополнительно подчеркивает, что заземление и соединение не являются то же самое, но работают вместе, чтобы обеспечить безопасность электрической системы.

4. Почему так важно обеспечить надлежащее заземление и соединение для вашей электрической системы?

Прежде всего, это безопасность персонала в здании. Обеспечение надлежащего заземления и соединения электрической системы вполне может стать причиной того, что сотрудник в здании избежит непреднамеренного поражения электрическим током и сможет отправиться домой той же ночью. Это так важно.

Другие элементы, на которые может негативно повлиять неправильное заземление и соединение, — это чувствительное оборудование и низковольтные сигналы.Хотя эти элементы могут быть связаны с безопасностью, их функциональность также имеет решающее значение для производства. Как отреагирует руководство, если неправильная установка заземления и соединения отрицательно повлияет на их производственные цели?

5. Какова цель требований NEC к заземлению и соединению?

Раздел 250.4 устанавливает общие требования к заземлению и соединению электрических систем как для заземленных, так и для незаземленных систем. Для заземленных систем NEC требует, чтобы вы выполнили все следующие действия: заземление электрической системы, заземление электрического оборудования, соединение электрического оборудования и соединение электропроводящих материалов.В незаземленных системах требуются те же действия, за исключением заземления электрической системы. При выполнении этих требований NEC создается эффективный путь тока замыкания на землю, что и является желаемой конечной целью.

По определению, эффективный путь тока замыкания на землю (EGFCP) — это специально сконструированный токопроводящий путь с низким импедансом, спроектированный и предназначенный для передачи тока в условиях замыкания на землю от точки замыкания на землю до источника электропитания.Хорошо спроектированный EGFCP может помочь устранить опасное напряжение из-за непреднамеренных отказов, позволяя устройствам защиты от сверхтока, таким как автоматические выключатели и предохранители, должным образом обнаруживать неисправность и размыкать цепь.

6. В каких разделах NEC вы должны хорошо разбираться, чтобы правильно выполнить заземление и подключение электрической системы?

Статья 250 — основа НИК; его следует изучить полностью, чтобы убедиться, что и заземление, и соединение выполнены правильно.Несколько важных ресурсов, которые вы должны использовать регулярно, — это таблицы 250.66, 250.102 (C) (1) и 250.122. Эти таблицы помогут вам правильно подобрать размер проводки для заземления и соединения вашей электрической системы. Знакомство с правильным использованием этих таблиц может помочь установщикам обеспечить надлежащее заземление и соединение в своих проектах и, в свою очередь, обеспечить безопасность тех, кто находится в здании.

Электрооборудование: Качество электроэнергии — Практический пример: Сетевое предприятие осознает ценность правильного заземления

Скачать PDF-версию

McAfee Tool & Die Inc.Штаб-квартира находится в Юнионтауне, штат Огайо. Компания узнала, что станки с ЧПУ на самом деле являются чувствительным электронным оборудованием и что надлежащая система заземления абсолютно необходима, когда машины объединены в сеть. McAfee Tool & Die Inc. — это производственное предприятие с полным спектром услуг, расположенное в Юнионтауне, штат Огайо, пригороде Акрона. В бизнесе более 22 лет компания гордится тем, что является новатором в высококонкурентном бизнесе по производству инструментов и штампов. В дополнение к полному комплекту традиционных станков, штамповочных прессов и термопластавтоматов, компания использует более десятка станков с числовым программным управлением (ЧПУ), включая 3 трехосевых обрабатывающих центра, 6-проводные электроэрозионные станки (EDM). , 3 станка лазерной резки и токарный центр с ЧПУ.Оборудование

с ЧПУ является обычным явлением в мастерских по производству инструментов и штампов, поэтому, чтобы получить конкурентное преимущество, McAfee начала объединять свое оборудование в сеть почти восемь лет назад, когда сети еще считались передовым продуктом в области производства инструментов и штампов. Объединение своего оборудования в сеть позволяет McAfee централизованно хранить более 20 000 программ автоматизированного проектирования / автоматизированного производства (CAD / CAM), что делает их мгновенно доступными для операторов станков с ЧПУ. Сеть также обеспечивает более эффективное использование машинного времени, лучший административный контроль и снижение накладных расходов.

Терминалы CAD / CAM на базе Unix были первыми компьютерами, которые были объединены в сеть в McAfee Tool & Die в 1992 году. Станки с ЧПУ были объединены в сеть в 1994 году, а обе сети были связаны в 1998 году. Именно тогда дела пошли под откос. Пять (сейчас восемь) рабочих станций CAD / CAM на базе Unix были впервые связаны в 1992 году. В 1994 году управляющие компьютеры в десяти станках компании по производству лазеров, электроэрозионных станков и станков с ЧПУ были объединены в сеть.

Вот тогда и начались проблемы.

Сначала что-то пошло не так, но в следующие четыре года они стали еще хуже и дороже, особенно когда поблизости проходили грозы.

«Раньше я называл их« гремлинами »или« солнечными пятнами », потому что наши проблемы были очень спорадическими, — вспоминает Джон Стайлз III, старший программист McAfee и человек, который продавал руководству преимущества сетевых технологий.« У нас было так много ». маленькие «симптомы, из-за которых было сложно найти точную причину проблемы».

На самом деле, когда вы их сложили, проблем было совсем немного:

• Обмен данными со станком с ЧПУ останавливался в середине программы или вообще никогда не запускался.Так много для лучшего управления машиной.
• ЭЛТ-экраны могут мерцать или искажаться. Может быть, неприятная проблема, но знак того, что впереди еще больше неприятностей.
• Символы в программах отсутствуют или изменены.
• Порты на компьютерной стороне серверного блока перестали работать. Нет порта, нет связи; нет связи, нет производства.
• Коммуникационные платы в станках с ЧПУ сгорят, и их придется заменить. Платы стоят недешево; эти затраты быстро увеличивались.
• Кабель RS-232, упирающийся в конкретную машину, может привести к тому, что другие машины не будут работать. Подкрепление кабеля куском веревки заставляло машины работать. Это было решение Руба Голдберга. Многие специалисты по обслуживанию думали, что мистер Стайлз зря теряет время. «Они думали, что я сошел с ума», — сказал Стайлз. «Мне сказали, что быстро исправить со строкой невозможно, но это был лишь один из многих шагов, которые я предпринял в процессе устранения, чтобы найти проблему, и, по крайней мере, на данный момент это сработало.«

Вернуться к началу

Множество плохих предложений

Компания добавила или изменила несколько станков с ЧПУ в течение следующих четырех лет. С каждым изменением в цехе способность каждой машины к взаимодействию изменялась. Проблемы с сетью продолжались, но ни их причина, ни решение не было видно. Десятки опытных технических специалистов из OEM-производителей, а также мастера по ремонту оборудования и поставщики сетевого программного обеспечения предлагали решения. их десятки предложений типа «Попробуйте, дайте мне знать, сработает ли это»:

• Переустановите порты на компьютерной стороне служебного блока, чтобы восстановить сигнал.
• Перезагрузите компьютер, чтобы восстановить связь.
• Отсоедините заземление кабеля RS-232 со стороны компьютера.
  Фактически, исходная сеть была неправильно настроена в соответствии с инструкциями сетевого специалиста.
• Перейти на экранированные кожухи на машинах. Экранированные кожухи должны были устранить проблемы, связанные с электромагнитными помехами (EMI) и радиочастотными помехами (RFI), двумя известными причинами ошибок данных. Смена стоила денег, но не дала результата.
• Используйте кабель с двойным экраном, но отсоедините провода заземления от экрана.
• Измените распиновку кабелей связи с аппаратного подтверждения на программный протокол.
• Залейте воду в отверстие вокруг стержней заземления, расположенных рядом с каждой машиной.
  Это требует пояснений. Дополнительные заземляющие стержни для отдельных единиц оборудования в некоторой степени уникальны для станкостроительной промышленности. Никому не пришло бы в голову поставить отдельный стержень заземления для каждого компьютера в офисе, но такая практика широко распространена в механических цехах.Фактически, эта практика была рекомендована 10 из 15 OEM-производителей станков с ЧПУ, опрошенных в недавнем исследовании, проведенном для Исследовательского института электроэнергии (EPRI). Трое из пятнадцати опрошенных OEM-производителей даже заявили, что отказ от установки стержней приведет к аннулированию гарантии на их оборудование. Дополнительные заземляющие стержни разрешены в соответствии с Национальным электрическим кодексом ® (NEC), но их следует устанавливать, если вообще, после тщательный анализ всей системы электроснабжения, заземления и молниезащиты здания.Установка дополнительных заземляющих стержней на отдельные станки с ЧПУ — это , а не . В руководствах по установке оригинального оборудования специально указано, что , а не . Дополнительные заземляющие стержни, особенно те, которым разрешено «плавать», могут фактически снизить надежность и увеличить риск повреждения электронной схемы машины.
• Отсоедините кабели RS-232 со стороны машины во время грозы.
• Отсоединяйте кабели RS-232 со стороны машины перед каждым использованием.
  Опытный техник посоветовал не использовать это исправление на том основании, что оно создаст антенну, якобы усугубляющую проблемы с шумом.
• Плавающие заземляющие провода для кабеля управления каждого станка. Как ни странно это звучит, идея плавающего (отсоединяющего) заземления кабеля управления на одном конце кабеля все еще обсуждается в станкостроительной промышленности. Некоторые производители оборудования утверждают, что это снижает небольшие петли тока заземления на частотах мощности, но генерируемые таким образом напряжения холостого хода могут передаваться от экранов к проводникам данных внутри кабеля, тем самым фактически ухудшая ситуацию.Хорошей практикой является заземление всех экранов кабеля на обоих концах кабеля с использованием надлежащих заделок на 360 градусов.
• Установите плавающее заземление для самой машины, т. Е. Изолируйте дополнительные заземляющие электроды на каждой машине от цепи заземления оборудования здания.

  ЭТО ПРЕДЛОЖЕНИЕ НЕ ТОЛЬКО ОПАСНО, ЭТО ЯВЛЯЕТСЯ НАРУШЕНИЕМ NEC, И СЛЕДУЮЩИЕ СЛЕДУЮЩИЕ БУДУТ НЕЗАКОННЫМИ! К сожалению, ПРАКТИКА ОТКЛЮЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЙ — ЧАСТО В ЦЕЛЯХ СТАНКОВ С ЧПУ.

  Отсоединение заземления машин от системы заземления оборудования здания — это пример того, что Джон Стайлз называет «фольклором», окружающим установку оборудования с ЧПУ.Для справки, производители станков с ЧПУ никогда не рекомендуют отключать заземляющие соединения на станках, но многие установщики, техники и ремонтники верят, что эта незаконная практика полезна. Они явно не понимают, что станки с ЧПУ являются управляемыми компьютером устройствами и что их следует рассматривать как «чувствительное электронное оборудование» в соответствии с рекомендациями IEEE Std. 1100 (The Emerald Book).

  К счастью, McAfee Tool & Die не последовала этому предложению.

Дополнительный заземляющий стержень на одном из станков с ЧПУ McAfee обведен кружком. Этот и другие дополнительные заземляющие стержни были отключены от машин, чтобы исключить повреждающие токи контура заземления. Затем машины были должным образом подключены к системе заземления здания по рекомендации PowerEdge Technologies, Inc. В этом случае использовалось экзотермически связанное соединение, обведенное кружком, но также могли использоваться одобренные механические соединители из меди или медного сплава. Компания PowerEdge Technologies заменила существующую систему заземления из алюминия, разъемы которой подверглись коррозии, на медь # 4/0 AWG, чтобы обеспечить длительную надежность.Back to Top

В поисках улик

К январю 1998 года шесть из двенадцати станков с ЧПУ McAfee были отключены от сети из-за множества возникших проблем. Теперь дела пошли под откос. Хотя компания потеряла только один 16-портовый терминальный сервер за четыре года, она потеряла три. больше за первые три месяца 1998 года. Некоторое время цех был сокращен до работы с перфолентой бумаги и совместного использования одного старого компьютера для управления своими машинами. Подвесной трансформатор 480/240 В для оборудования с ЧПУ, должным образом подключенный к системе заземления здания с помощью меди # 4/0 AWG, которая является кабелем большего размера, чем требуется NEC.Вертикальный заземляющий провод в дальнем правом углу прикреплен к строительной стали (не показана), которую PowerEdge Technologies использовала в качестве опорной сети здания. Стайлз позвонил в Эдисон из Огайо, местное энергокомпании. Их технические специалисты подтвердили, что на объект поступает электроэнергия хорошего качества. Стайлз оставался убежденным, что источник проблемы кроется в магазине — может быть, в плохом заземлении или зашумленных цепях — а не в его компьютерах. Ему сказали: «Это не может быть связано с землей.Это должна быть система ».

Тогда подсказка всплыла. Хотя новая компьютерная система не решала проблемы, ее программное обеспечение действительно имело способность идентифицировать неизвестные данные, поступающие в компьютер из станков с ЧПУ, и записывать их в файл. В течение месяца компьютер сгенерировал тысячи таких файлов, и все они были созданы на определенных машинах. Система по-прежнему работала достаточно хорошо, несмотря на входящий шум, но Стайлз ждал, зная, что рано или поздно что-то должно дать сбой.

Это случилось во время очередной грозы, которая вывела из строя коммуникационные платы на двух машинах и один COM-порт на компьютере.Программист был оправдан: проблема заключалась не в компьютерной системе, а в самих станках с ЧПУ. Вернуться к началу

Наконец-то настоящий эксперт

Подозревая, что истинным источником сетевых трудностей McAfee были плохие основания, штат Огайо Эдисон порекомендовал компании обратиться в PowerEdge Technologies, Inc., консалтинговую организацию, специализирующуюся на проблемах с заземлением. Стайлз позвонил им, и PowerEdge отправил Тима Куксона, своего старшего инженера-электрика

Куксон начал свое исследование с измерения сопротивления заземляющего стержня на каждом станке с ЧПУ.Результаты оказались показательными:

«За эти годы мы провели полдюжины механических цехов в районе Акрона, — вспоминает Куксон, — и у каждого из них были проблемы, подобные тем, которые мы обнаружили в McAfee. Многие из людей, которые устанавливают станки с ЧПУ, не понимают, что это компьютеры, а компьютеры нуждаются в хорошем заземлении.

Новое соединение проводов заземляющего электрода в McAfee Tool & Die перед засыпкой. PowerEdge Technologies указала медь # 4/0 AWG для проводов внешнего заземляющего электрода.Заземляющий электрод длиной 10 футов и все проводники были заглублены как минимум на два фута ниже поверхности, чтобы обеспечить хороший контакт с землей. Полностью медная система с сопротивлением заземления 7 Ом обеспечивает надежную связь с компьютером.

PowerEdge Technologies рекомендует, чтобы в установках, содержащих чувствительную электронику, сопротивление заземления относительно земли не превышало 10 Ом; Ни один из станков с ЧПУ McAfee не соответствовал этому критерию, и у одного из них было измерено поразительное 570 Ом! Что еще хуже, потенциалы нейтрали относительно земли на различных станках измерялись между 33.2 В и 50 В. Производители оригинального оборудования рекомендуют, чтобы потенциалы нейтрали относительно земли были менее 2 В. «Системы RS-232 работают в диапазоне от 8 В до 12 В.» Замечает Джон Стайлз: «С нашими показаниями я удивлен, что система вообще когда-либо работала!»

Интересно, что две из трех машин с наивысшими показаниями сопротивления заземления, Mitsubishi Machining Center № 2 и EDM Machine № 5, были единственными, у кого во время предыдущей грозы были разрушены как печатные платы связи, так и COM-порты на серверном компьютере. .Это был сильный намек на то, что проблема заключалась в установленной системе заземления.

Back to Top

Решение основано на меди

«Электрическая система в магазине McAfee просто не могла поддерживать сегодняшнее чувствительное электронное оборудование, — говорит Куксон. — В системе был один старый стержень первичного заземления, и его сопротивление было высоким. Сопротивление заземления у всех этих ненужных дополнительных стержней рядом с станками с ЧПУ было слишком высоким, а некоторые — очень высокими. Повсюду были токи контура заземления.Вдобавок к этому, большая часть внутренней проводки здания была сделана из алюминия, и многие соединения за эти годы подверглись коррозии.

«Мы вернули к основам электрические и заземляющие системы компании. Мы установили строительную сталь в качестве эталона, затем скрепили с ней каждый станок с ЧПУ и все панели электрического оборудования, используя медь №6 AWG и соединения экзотермического типа. Мы заменили весь старый алюминий на медный кабель и медные разъемы. Снаружи мы проложили три новых заземляющих стержня размером 3/4 дюйма на 10 футов по треугольной схеме у главного служебного входа, закопав их и проводники их заземляющих электродов на два фута ниже уровня земли, чтобы обеспечить хороший контакт и низкое сопротивление.Для электродных проводников мы использовали медь # 4/0 AWG, скрепив все экзотермическими разъемами. Фактически, на всех наших работах мы используем только медь ».

Новая система имеет сопротивление заземления всего 7 Ом, а шум системы заземления на кабелях связи ниже 1,5 В. Джон Стайлз более чем доволен. «До появления Power Edge я получал только плохие советы, и у меня заканчивались идеи. Когда Тим Куксон впервые заглянул в наш магазин, он ходил с улыбкой на лице, как будто видел все это раньше, и когда он сказал: «Сделай это, и это сработает» вместо «Попробуй это и дай мне знать», я знал, что он может нам помочь.«

«С тех пор, как мы установили новую систему медного заземления, у нас не было никаких проблем с нашими сетями ЧПУ и CAD / CAM. Плохое заземление всегда было проблемой, но нам потребовалось четыре года, чтобы осознать ее. Теперь мы настолько уверены в надежности нашей системы, что в этом году заменили нашу совместно используемую сеть на высокоскоростную коммутируемую сеть, что обеспечило нам еще большую эффективность. Мы хотим быть на шаг впереди конкурентов! »

Back to Top

Заземление и шум сетевого сигнала

Компьютеры очень чувствительны к сигнальному шуму, который определяется как паразитные колебания напряжения, обычно переменной и неизвестной величины и частоты.Цепи RS-232 работают в диапазоне от 6 до 12 В постоянного тока, и хотя этот потенциал кажется относительно большим, нередко сигнальный шум бывает такой же величины или даже больше. В McAfee Tool & Die Inc. уровни шумового сигнала на кабелях связи находились в диапазоне от 15 до 17 В.

Логические схемы еще более чувствительны к шуму, поскольку в большинстве современных компьютерных систем разность потенциалов между «0» («опорный потенциал сигнала») и битом данных «1» может быть меньше 1 В.Ошибки в данных могут возникать, когда опорные потенциалы сигналов на двух подключенных компьютерах различны, как это может происходить, когда компьютеры подключены к отдельным заземляющим электродам, имеющим разное сопротивление заземления.

Проблемы, с которыми столкнулась McAfee Tool & Die Inc., являются хрестоматийным примером того, что может случиться при неправильном заземлении чувствительного электронного оборудования. Проблемы возникают, когда токи контура заземления индуцируются в заземляющих проводниках, соединяющих различные части оборудования.Например, рассмотрим ситуацию, изображенную ниже.

Дополнительный электрод, прикрепленный к станку с ЧПУ. При таком расположении машинный шкаф, а также кабельные лотки и другое электрическое оборудование также должным образом соединены с шиной заземления на служебном входном выключателе (первый разъединитель). Такая практика разрешена NEC, но может вызвать проблемы из-за образования токов контура заземления.

(Иллюстрация адаптирована из книги «Рекомендации по качеству электроэнергии для станков с ЧПУ: заземление», Авторское право 1997 г., Исследовательский институт электроэнергетики.BR-107170. Печатается с разрешения.)

Оборудование ЧПУ должным образом заземлено через «зеленый провод» (не показан) и через кабелепроводы и кабельные каналы к соединению шины заземления / нейтральной шины на панели служебного входа, а оттуда — к заземляющему электроду (ам), расположенному снаружи. здание. Заземляющие соединения также выполняются от заземления нейтрали на панели служебного входа к металлической водопроводной трубе и к строительной стали. Слева на рисунке показан дополнительный заземляющий электрод, установленный на станке с ЧПУ и подключенный к шкафу станка, как это было изначально настроено в McAfee Tool & Die.Такой порядок разрешен NEC, который заботится в основном о безопасности, но не рекомендуется IEEE Std. 142 (Зеленая книга), «Заземление промышленных и коммерческих систем электроснабжения» и IEEE Std. 1100 (Изумрудная книга), Питание и заземление чувствительного электронного оборудования.

Любые различия в сопротивлении заземления основного и дополнительного заземляющих электродов могут вызвать токи контура заземления, циркулирующие через заземляющие соединители, соединяющие машины с другими элементами в электрических и / или информационных системах.Экран заземления, окружающий кабели передачи данных, соединяющие станки с ЧПУ и центральный компьютер, является одним из таких обратных путей. Ток, протекающий по этому пути в результате контуров заземления, представляет собой шумовой сигнал, который может нарушить передачу данных. Именно это произошло в McAfee Tool & Die до того, как дополнительные электроды были отключены и была установлена ​​надлежащая система заземления.

Back to Top

Принципы

• Джон К. Стайлз III — старший программист в McAfee Tool & Die Inc.Когда он пришел в McAfee в 1990 году, компьютерные сети редко использовались в производстве инструментов и штампов. Джон сыграл важную роль в объединении в сеть рабочих станций CAD / CAM своей компании на базе Unix в 1992 году и ее станков с ЧПУ в 1994 году. В 1998 году он руководил установкой системы заземления, которая позволила объединить обе сети.
• Тим Куксон , CPQ, PAE, старший инженер-электрик в PowerEdge Technologies, Inc. Помимо степени в области электроники Университета Акрона и BSEE Университета Ла-Салле, Тим имеет сертификаты электрического подрядчика и профессиональное качество электроэнергии.Он также имеет лицензию профессионального администратора / электрика в штате Вашингтон. Помимо проведения обследований качества электроэнергии и проектирования надлежащих систем заземления (как он делал для McAfee Tool & Die), Тим разрабатывает документы по планированию компьютерной / сетевой площадки и услуги по управлению проектами, а также выполняет обследования качества электроэнергии и управления энергопотреблением.

McAfee Tool & Die Inc. — это цех / производственный центр с полным спектром услуг, расположенный в Юнионтауне, штат Огайо.В дополнение к своей традиционной обработке и механической обработке с ЧПУ компания использует штамповочные прессы и оборудование для литья пластмасс под давлением для создания прототипов и предпроизводственных испытаний штампов и оснастки, а также для полномасштабного производства для клиентов в автомобильной, аэрокосмической и медицинской сферах. области технологий. Компания McAfee Tool & Die получила признание в отраслевой литературе за свою готовность внедрять новые технологии, такие как объединение в сеть операций проектирования и производства, описанных в этой статье.Для получения дополнительной информации о McAfee Tool & Die позвоните по телефону (330) 896-9555, факсу (330) 896-9549 или посетите веб-страницу компании по адресу: www.McafeeTool.com.

PowerEdge Technologies, Inc. — консалтинговая и инжиниринговая фирма из Кантона, Огайо, специализирующаяся на вопросах качества электроэнергии, включая обследования качества электроэнергии и управления энергопотреблением, оценку гармоник, заземление и тестирование электрических систем, оценку операционной среды и услуги по планированию площадки для чувствительное электронное оборудование.Компания также оказывает образовательные услуги промышленным, торговым и образовательным организациям. Для получения дополнительной информации о PowerEdge Technologies и ее услугах звоните (330) 494-7314, факс (330) 494-7750 или посетите их веб-сайт по адресу: www.poweredgetech.com.

Эта публикация была подготовлена ​​исключительно в качестве справочного материала для лиц, занимающихся спецификацией, проектированием, выбором и установкой электрических систем. Он составлен на основе информации, предоставленной одной или несколькими сторонами, упомянутыми в данном документе, и других источников информации Copper Development Association Inc.(CDA) и / или соответствующие стороны считают себя компетентными. Однако, признавая, что каждая система должна быть спроектирована и установлена ​​с учетом конкретных обстоятельств, CDA и стороны, упомянутые в этой публикации, не несут никакой ответственности или обязательств любого рода, включая прямой или косвенный ущерб в связи с этой публикацией или ее использованием любым лицом или организации, И НЕ ПРЕДОСТАВЛЯТЬ НИКАКИХ ЗАЯВЛЕНИЙ ИЛИ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ТОЧНОСТИ, ПОЛНОМОСТИ, УПОЛНОМОЧНОСТИ, ДОСТУПНОСТИ ИЛИ ДОКУМЕНТАЦИИ.

.