Uzemňovací systémy - co to je, jak fungují, proč jsou potřeba, typy, chyby při instalaci

Povinným požadavkem pro instalaci a provoz elektrických instalací je instalace uzemňovacího systému. To nejen zvyšuje bezpečnost, ale také chrání zařízení před poškozením. Podívejme se, jaké jsou takové systémy, kdy jsou vyžadovány a jak fungují, na jaké typy se dělí a jaké chyby jsou možné při jejich instalaci.

Pro bezpečné použití musí být domácí zařízení připojeno ke spolehlivému uzemnění Zdroj ria.ru

Uzemnění – co to je, proč je to potřeba, jak to funguje

Speciální připojení části elektrického obvodu ke speciálně vybavenému obvodu za účelem odvodu elektrického proudu při průrazu do fázového tělesa se nazývá uzemnění. Dělí se na přírodní a umělé.

K přirozenému rozptylu proudu dochází, když se vodivé části instalací dostanou do kontaktu s konstrukcemi v kontaktu se zemí. Patří sem například pilíře, základy, podpěry. Je však zakázáno je konkrétně používat pro daný účel. Protože není možné zaručit stabilní úroveň charakteristik uzemnění, zejména požadovaný odpor.

Umělé uzemnění je založeno na kovovém obvodu účelně instalovaném v zemi. Spolehlivost jeho provozu je určena dodržováním speciálních požadavků při výrobě – ​​tloušťka konstrukcí, hloubka, vzdálenost mezi prvky. V některých případech jsou zavedeny další požadavky, například oddělení uzemnění a neutrálu na vstupu do domu v systému TN-CS.

Pro vytvoření umělého uzemnění v zemi je vyroben speciální kovový obvod Zdroj vodatyt.ru

Ve své klasické podobě se struktura uzemnění skládá z následujících částí:

  • Vodivý obvod v přímém kontaktu se zemí.
  • Vodič spojující tělo zařízení nebo domácí elektrický panel se zemnící elektrodou.

Ve skutečnosti není průraz fáze na vodivý povrch zcela eliminován – pouze klesá potenciál na bezpečnou hodnotu. S ohledem na to se zavádí další opatření – instalace speciálního odpojovacího ochranného zařízení RCD.

Princip činnosti ochranného uzemnění je jasně uveden v následujících 4 možných možnostech:

Toto je potenciálně nebezpečná verze pravděpodobné lidské interakce s elektrickým zařízením. Pokud se fáze přenese na povrch zařízení, nebude možné ji detekovat.

V tomto případě automatizace nebude fungovat a potenciál se nesníží tím, že půjdete do země. Proto při kontaktu fáze projde tělem, což je extrémně nebezpečné, až smrtelné.

  • Zařízení je uzemněno, není nainstalován žádný proudový chránič.

Typicky je tento scénář typický pro případy, kdy je instalován uzemňovací systém typu TT. Tedy když je elektrické zařízení přímo připojeno k 3. zemnímu vodiči vedoucímu do místní zemní smyčky v blízkosti domu.

V tomto případě bude lidské tělo při kontaktu s povrchem zařízení pod napětím stále vystaveno proudu, ale v mnohem menší míře. Protože většina potenciálu půjde cestou nejmenšího odporu – do země. Nebezpečí však stále zůstává – zbývající potenciál může být poměrně velký – až 100 voltů.

  • Je nainstalován proudový chránič, ale zařízení není uzemněno.

RCD vypne stroj v určité části obvodu, pokud detekuje svodový proud. V tomto případě může fáze zůstat na těle poměrně dlouho a nebude žádným způsobem detekována.

ČTĚTE VÍCE
Jak připravit otvor pro instalaci plastových oken v rámovém domě?

V extrémně negativním případě událostí bude proud procházet tělem, když se uživatel dotkne zařízení. Elektřina však nebude vystavena déle než 0,3 sekundy – proudový chránič okamžitě vypne stroj. Člověk proto dostane jen nepříjemné pocity.

Přítomnost proudového chrániče bez uzemnění v elektrickém obvodu pouze zkracuje čas, ale zcela nevylučuje účinek proudu Zdroj stroyday.ru

  • Zařízení je uzemněno a je nainstalován proudový chránič.

Z bezpečnostního hlediska je to nejlepší možnost. Dopad proudu na osobu je prakticky vyloučen, protože je aktivováno několik ochranných mechanismů najednou:

  1. Když dojde k poruše fáze na povrchu elektrické instalace, proud zemnícím vodičem jde do země přes uzemňovací systém TT.
  2. RCD detekuje poruchu a vypne tuto část sítě do 0,3 sekundy.
  3. Pokud je svodový proud vysoký, vypadne také pojistka na panelu.

Ochranný obvod je jedinečný v tom, že i když stroj a proudový chránič nefungují, většina potenciálu stále půjde do země přes zemnící elektrodu.

K poznámce! Aby se vyloučilo nebezpečí úrazu elektrickým proudem, musí být kryty a kovové konstrukční prvky elektrických spotřebičů připojeny k uzemňovacímu vodiči.

Odrůdy

Podle Pravidel elektrické instalace a protokolu Mezinárodní technické komise se pro klasifikaci ochranných uzemňovacích systémů používají následující označení:

  • T – zem, uzemnění.
  • N – nulový, nulový vodič.
  • I – izolace, speciálně izolovaný nulový vodič.
  • C – kombinovaný, kombinující pracovní a ochrannou nulu.
  • S – samostatný, ochranný a pracovní neutrál nejsou propojeny.

V použitých názvech první písmeno označuje typ uzemnění zdroje, to znamená, že v každodenním životě je to transformátor nebo generátor. Podobně 1. písmeno ukazuje charakteristiku spotřebiče – přesněji povrch jeho vodivých částí, na kterých může dojít k fázovému průrazu.

Například dekódování názvu systému TN-CS naznačuje, že neutrální vodič z transformátoru je pevně uzemněn a vodivé pouzdro zařízení je připojeno k ochrannému neutrálu. V tomto případě je kombinovaný ochranný-neutrální vodič v určitém bodě obvodu rozdělen na pracovní a zemnící nulu.

Pro domácí elektrické spotřebiče do 1 kV se používají následující typy uzemňovacích systémů:

Pojďme analyzovat vlastnosti každého z nich podrobněji.

Tato konfigurace je charakteristická spojením pracovních a ochranných neutrálů do jednoho vodiče po celé dráze dálnice – od zdroje až po zařízení. Moderní vývojáři takové schéma nepoužívají déle než 20 let. Důvodem je následující řada funkcí:

  • Zem a nula jsou funkčně ve stejném vodiči.
  • V případě nouzového přerušení neutrálu zůstanou zařízení bez uzemnění.
  • V případě výpadku fáze budou kryty všech zařízení připojených k takto vadné zemi pod nebezpečným napětím.

Ve skutečnosti je uzemňovací systém typu TN-C v dobrém stavu spínacím mechanismem jističe pro elektrické instalace s napětím do 1 kV. To znamená, že když nějaká fáze náhle prorazí do pouzdra spojeného s ochrannou nulou, dojde ke zkratu a vypadne pojistka v panelu. V současné době se toto schéma používá k ochraně veřejného osvětlení.

ČTĚTE VÍCE
Kolik peněz potřebujete na opravy v nové budově?

Výše uvedená možnost byla hojně využívána na samém počátku rozsáhlé elektrifikace. Velmi brzy však začal odhalovat svůj hlavní nedostatek. Bylo nahrazeno pokročilejším schématem TN-S.

Jeho hlavním rozdílem od předchozího je oddělení pracovního a ochranného nulového vodiče. Spotřebiteli jsou dodávány v různých vodičích. Pro napájení 3-fázového proudu se tedy používá 5-žilový kabel a pro 1-fázový proud 3-žilový kabel.

V tomto případě je pro každý typ „nuly“ použit vlastní pevně uzemněný neutrál přímo u zdroje. Na základě této skutečnosti je uzemňovací systém TN-S pro domácí elektrické instalace s napětím nepřesahujícím 1 kV nákladnou a ekonomicky nerentabilní možností napájení. Proto se v praxi prakticky nepoužívá.

Jedná se o jakousi kompromisní verzi obou výše uvedených systémů. Hlavní rozdíl je v tom, že v určitém bodě kombinované ochranné-pracovní nuly dojde k rozvětvení do samostatné nuly a země. Zpravidla se to provádí u vstupu do zařízení.

V důsledku toho jsou elektrické spotřebiče napájeny z fáze a neutrálu a jsou samostatně připojeny k zemi. Jen na první pohled se však může zdát, že systém je ideální a svými vlastnostmi podobný verzi TN-S. Ve skutečnosti, pokud dojde k přerušení neutrálního vodiče mezi zdrojem a bodem odpojení, instalace zůstanou bez ochrany.

Dávejte pozor! V praxi je uzemňovací systém typu TN-CS modernizovanou verzí dříve instalovaného obvodu TN-C pro domovní elektroinstalace s napětím do 1 kV. Poskytne však 100% ochranu. To vyžaduje připojení k místní zemní smyčce.

Popis videa

Video o tom, co je uzemnění, proč je potřeba a na jaké typy se dělí:

Nejspolehlivější možnost, protože vodivé povrchy zařízení jsou připojeny k samostatně vybavené konstrukci v zemi v těsné blízkosti objektu. V tomto případě není neutrál fyzicky připojen ke skříním zařízení.

Nevýhody se projevují v nutnosti dodržet určitý počet pravidel při konstrukci zemnící elektrody. Kromě toho musí být v elektrickém obvodu instalovány proudové chrániče a zařízení na ochranu před bleskem.

Další typ ochrany elektrického zařízení, který se liší od výše uvedených schémat tím, že neutrál ze zdroje je izolován od země nebo je k němu připojen prostřednictvím prvků s vysokou hodnotou odporu. V tomto případě jsou kryty zařízení chráněny místní uzemňovací elektrodou.

IT systém je podobný CT, ale používá se pro zvláště kritické elektrické instalace a je samostatně organizovaným napájecím obvodem s daným napětím a minimalizuje svodový proud. To je vyžadováno například v dolech, zdravotnických zařízeních a čerpacích stanicích.

Popis videa

Video tipy pro výběr uzemňovacího systému pro váš domov:

Možné chyby

Při organizaci ochrany elektrických zařízení se často dělají tyto běžné chyby:

  • Špatný obrys. Místo speciálně vytvořené konstrukce je často ochranné jádro spojeno s potrubím nebo topnými prvky. Ve skutečnosti nesplňují podmínky pro bezpečné vedení proudu.
  • Spojení nuly se zemí za bodem jejich oddělení podle schématu. V důsledku toho se může v uzemněných instalacích objevit proud a proudový chránič se může falešně spustit.
  • Negramotné oddělení pracovní a ochranné nuly. Často se přímo v zásuvce dělá propojka mezi nulou a zemí. Z tohoto důvodu může na povrchu zařízení vzniknout proud, pokud je nula porušena nebo zaměněna s fází.

Poradenství! U vás doma je uzemnění nejčastěji organizováno podle obvodu TT. Aby však byla ochrana účinná, je nutné při organizaci okruhu dodržovat řadu pravidel – v první řadě dodržet rozměry, hloubku a vzdálenost mezi prvky.

Popis videa

Video ukázka činnosti uzemňovacích systémů:

ČTĚTE VÍCE
Jak odečítat údaje z elektroměru T1 T2?

Nejdůležitější znaky

Uzemnění odstraňuje proud z povrchu zařízení během fázového průrazu. Může být přírodní nebo speciálně vytvořený. V tomto případě je možných několik pracovních možností pro jeho organizaci. Největší účinnost se projevuje, když jsou zařízení uzemněna a je instalován proudový chránič.

V praxi se uzemnění provádí podle různých schémat, z nichž nejoblíbenější jsou systémy TN-C, TN-S, TN-CS, TT a IT. Každý z nich má své pro a proti. Při vytváření ochrany je důležité vyvarovat se chyb.

Uspořádání uzemňovacích systémů je nezbytné při instalaci a provozu osvětlovacích sítí, různých elektrických instalací a elektrických zařízení. V souladu s regulačními dokumenty lze při provozu elektrického zařízení používat pouze umělé uzemňovací systémy navržené v souladu s charakteristikami zařízení nebo elektrické instalace.

Označení v uzemňovacích systémech

Označení systému používají latinská písmena:

  • T (zem);
  • N (neutrální nebo funkční nula);
  • I (izolovaný);
  • C (spojení ochranné a funkční „nuly“);
  • S (samostatná aplikace ochranné a funkční „nuly“ v celé síti).

V označení systému první písmeno určuje typ uzemnění zdroje energie, druhé písmeno označuje typ uzemnění otevřených součástí elektrického přijímače.

Správně navržené a provedené uzemnění je jednou ze základních podmínek pro zajištění elektrické bezpečnosti objektů, kde jsou provozována domácí nebo průmyslová elektrická zařízení. Při provádění uzemnění se musíte řídit požadavky PUE (Pravidla elektrické instalace).

Dvě kategorie uzemňovacích systémů

V souladu s PUE jsou všechny typy uzemnění rozděleny do dvou kategorií. První zahrnuje systémy, ve kterých je neutrál izolován (příklad: IT). Druhý – systémy, ve kterých je neutrál pevně uzemněn (příklad – TN a jeho subsystémy: TN-S, TN-C, TN-CS).

TN: zemnící systém s pevně uzemněným neutrálem

V tomto systému se ochrana provádí připojením pevně uzemněného neutrálu k neizolovaným součástem elektrické instalace. V uzemňovacím systému TN je vodič PE, to znamená „nulový“ vodič. To znamená, že při jeho uspořádání musí být kryty krytu a části elektrických spotřebičů, které vedou proud, připojeny ke společné „nule“ – vodiči, který je připojen k neutrálu.

Funkční „nula“ je v tomto případě označena písmenem „N“ a kombinace funkčního a ochranného vodiče „nula“ je „PEN“. Tento uzemňovací systém má tři podtypy TN-CS, TN-C a TN-S. Rozdíly mezi nimi spočívají v různých způsobech připojení vodičů „PE“ a „N“.

Tento systém nepoužívá metodu neutrálního uzemnění pomocí tlumivky pro zhášení oblouku, která se u jiných typů systémů používá jako kompenzační zařízení.

TN-C: systém s pracovní a ochrannou „nulou“ v jednom vodiči

Standardní zemnící systém TN-C je 4vodičový napájecí obvod s „nulovým“ a třífázovým vodičem. Tento systém zahrnuje spojení nulového pracovního a ochranného vodiče do jednoho po celé jeho délce. Jinými slovy, v TN-C je vodič PEN společný, používá se jak pro připojení proudových přijímačů, tak pro „uzemnění“ jejich pouzder (otevřené vodivé součástky).

ČTĚTE VÍCE
Jak zjistit, jak hlubokou studnu je třeba vyvrtat?

„Uzemnění“ krytu je nutné v případě poškození izolace nebo přerušení fázového vodiče, v takovém případě může dojít ke zkratování krytu. S tímto schématem to spustí automatizaci, která vypne napětí.

TN-C má některé nevýhody. Nejkritičtější nevýhodou tohoto uzemňovacího systému je nedostatek ochranných obvodů v případě vyhoření nebo mechanického poškození (rozbití) „nuly“. V takové situaci se na krytech zařízení a zařízení vytváří napětí, které ohrožuje život. Další nevýhodou je, že nepoužívá zemnící vodič PE – tedy zásuvky, které jsou k němu připojeny, nejsou uzemněny, což vede k nutnosti uzemnění jakéhokoli připojeného elektrického zařízení.

Důležité! Ti, kteří žijí v domě, který používá uzemňovací systém TN-C, musí vědět, že když jsou nuceni připojit domácí spotřebiče k nule v koupelnách, nelze použít další vedení pro vyrovnání potenciálu.

V současné době je TN-C morálně zastaralý. Stále se používá v soukromých domech a budovách postavených na počátku a v polovině XNUMX. století. Lze jej použít i tam, kde je riziko nízké – například v pouličním osvětlení.

TN-C uzemňovací systém

TN-S: efektivní, ale drahé

TN-S je ve srovnání s uzemňovacím systémem TN-C modernější, výkonnější a bezpečnější systém, ve kterém je pevně uzemněný neutrál transformátoru (nebo generátoru) použit pro připojení vodičů s „nulou“ na straně aktuální zdroj. Při jeho použití je eliminováno riziko výskytu vysokého napětí na pouzdrech elektrického zařízení – a to i v případě poškození elektrického vedení.

Mezitím existují dva důvody, proč není TN-S v Rusku široce používán. První je, že ruský energetický průmysl je zaměřen především na 4vodičové, 3fázové napájecí obvody. Druhým důvodem jsou vysoké náklady na použití zemnícího systému TN-S.

Během instalace, při připojení tří fází, budete muset použít 5 vodičů pro připojení zařízení ke zdroji energie. Pro jednofázové připojení jsou zapotřebí 3 vodiče. Vzhledem k převládajícím 4vodičovým obvodům pro tři fáze v Rusku bude použití TN-S nevhodné, protože v tomto případě bude nutné prodloužit samostatnou linku skládající se z 5 vodičů z transformátorové rozvodny.

Nové vydání PUE, stejně jako GOST R50571, obsahuje pokyny pro instalaci systému TN-S v zařízeních, která vyžadují vysoký stupeň elektrické bezpečnosti. Také tyto regulační dokumenty předepisují jeho uspořádání při výstavbě a velkých opravách budov.

Zemnící systém TN-S

TN-CS: připojení kombinovaného „PEN“ s pevně uzemněným neutrálem

TN-CS je běžný uzemňovací systém, který poskytuje vyšší úroveň elektrické bezpečnosti než TN-C a zároveň je levnější než TN-S. Principem tohoto typu zapojení je napájení pomocí kombinovaného „PEN“, který je připojen na pevně uzemněný neutrál. Při vstupu do objektu se dělí na ochrannou nulu („PE“) a vodič, který na straně spotřebitele plní funkci „N“, tedy pracovní nuly.

ČTĚTE VÍCE
Co je součástí hygienické údržby místního areálu?

V souladu s požadavky PUE (článek 1.7.135) v místě, kde je oddělena pracovní a ochranná nula, musí být pro připojené vodiče použity přípojnice nebo svorky. Kombinovaný „PEN“ musí být připojen ke sběrnici nebo svorce ochranné nuly „PE“.

Podle článku 1.7.135 PUE je v místě, kde je vodič PEN rozdělen na nulový ochranný (PE) a nulový pracovní (N) vodič, nutné zajistit samostatné svorky nebo přípojnice pro vodiče, připojené ke každému jiný. Vodič PEN přívodního vedení musí být připojen ke svorce nebo sběrnici nulového ochranného vodiče. V tomto případě by průřez propojky umístěné mezi pneumatikami neměl být menší než průřez kombinovaného PEN.

Klady: zemnící systém TN-CS je spolehlivější než TN-C: eliminuje riziko nulového přerušení a náklady na jeho instalaci budou jen o málo vyšší než u tohoto zastaralého systému.

Nevýhody: přepálení nebo přetržení vodiče PEN podél vedení od objektu k rozvodně vede ke vzniku životu nebezpečného napětí na povrchu elektrických spotřebičů. Z tohoto důvodu je při instalaci systému TN-CS nutné zajistit spolehlivou ochranu proti poškození kombinovaného vedení PEN.

Uzemňovací systém TN-CS

Zemnící systém TT: nový produkt v ruském energetickém sektoru

Tento systém předpokládá „pevné“ uzemnění neutrálu elektrického vedení. V tomto případě se uzemnění otevřených částí elektrické instalace schopných vést proud provádí pomocí zařízení, které je „autonomní“ od pevně uzemněného neutrálu. Při 3fázovém zapojení je napětí přenášeno 4 vodiči, z nichž čtvrtý představuje „N“, tedy funkční nulu. Zemnící vodič (nejčastěji modulární kolík) je namontován na straně spotřebiče. Poté jsou k uzemňovacímu spínači připojeny ochranné nulové vodiče, které jsou připojeny k součástem pouzdra.

V Ruské federaci byl uzemňovací systém TT schválen relativně nedávno. Rozšířil se v nadzemních elektrických vedeních, které se používají k zásobování elektřinou ve venkovských oblastech, venkovských domech, chatových vesnicích a dalších příměstských osadách. Další oblastí použití tohoto systému jsou napájecí vedení pro dočasné mobilní obchodní objekty v městských oblastech.

TT se stal úspěšnou náhradou za systém TN-CS, který v uvedené oblasti použití nezaručuje spolehlivost ochrany kombinovaného „PEN“.

Při použití tohoto typu uzemnění je nutné zajistit ochranu před úderem blesku. Musíte také použít speciální automatizaci, která poskytuje ochranné vypnutí. Ještě jeden bod – PUE obsahuje návod k použití uzemňovacího systému TT – napájení elektrických instalací proudem s jeho použitím se praktikuje pouze tehdy, když nelze v systému TN zajistit elektrickou bezpečnost.

TT uzemňovací systém

IT: zemnící systém s izolovaným neutrálním “I”

Dva hlavní rysy tohoto systému jsou přítomnost ochranného zemnícího vedení („T“) a nezávislého neutrálního „I“. Při použití IT se pro přenos proudu ze zdroje ke spotřebiči používá minimum vodičů. V tomto případě je nutné zajistit spolehlivé připojení všech součástí skříní elektrických zařízení schopných vést proud k zemnící elektrodě. Další nuancí systému uzemnění IT je nepřítomnost funkční nuly „N“ na vedení proudu zdroj-elektrický spotřebič.