Ochranná zem je záměrné elektrické připojení jakékoli části elektrické instalace k uzemňovacímu zařízení pro zajištění elektrické bezpečnosti.
V normálním režimu, kdy není porušena izolace elektromotorů, není na pouzdrech elektromotorů žádný potenciál, dotyk je bezpečný. Pokud je poškozena izolace v jakémkoliv elektromotoru a proud teče do země Iз Potenciál je distribuován přes uzemňovací zařízení na povrchu. Na uzemňovacím zařízení se objeví napětí, V:UЗ= IЗRЗ , kde jáЗ – zemní poruchový proud, A; RЗ – zemnící odpor, Ohm. Všechny uzemněné skříně jsou pod napětím UЗ. Při dotyku s krytem motoru se člověk dostane pod napětí UPR.
Krokové napětí Ukrok – to je napětí mezi dvěma body na zemi, když se jich nohy člověka dotknou současně.
Úkolem ochranného uzemnění je snížit napětí U na bezpečnou hodnotuЗ, NEBOPR, NEBOkrok.
Kromě ochranného uzemnění používají elektrické instalace pracovní uzemnění, určené k vytvoření normálních provozních podmínek pro zařízení nebo elektrickou instalaci. Pracovní uzemnění zahrnuje uzemnění neutrálů transformátorů, generátorů, zhášecích cívek oblouku. Bez funkčního uzemnění nemůže zařízení plnit své funkce nebo je narušen provozní režim elektroinstalace. Pro provedení uzemnění pro různé účely a různá napětí v elektrických instalacích, které jsou geograficky blízko sebe, se doporučuje použít jedno společné uzemňovací zařízení, které splňuje požadavky na uzemnění těchto elektrických instalací.
Uzemňovací zařízení se skládá z uzemňovacího vodiče a zemnících vodičů. Přírodní uzemňovací vodiče se primárně používají jako uzemňovací vodiče: ocelové vodovodní potrubí uložené v zemi, potrubí artézských studní, ocelové pancéřování a olověné pláště silových kabelů uložené v zemi, kovové konstrukce budov a konstrukcí se spolehlivým kontaktem se zemí, různé typy potrubí uložených v zemi. Pokud přirozené zemnící elektrody nestačí, používají se umělé zemnící elektrody: svislé elektrody z trubek, úhelníků nebo tyčové oceli zakopané v zemi a pásů položených vodorovně v zemi v hloubce alespoň 0,5 m. Doporučuje se použít zemnící tyče – tyče o průměru 12-14 mm a délce 5 m, které poskytují nízkou odolnost proti šíření proudu, protože pronikají do hlubokých vlhkých vrstev půdy.
Ochranné uzemnění v elektrických instalacích s napětím do 1 kV záměrné spojení částí elektrické instalace, které nejsou běžně napájeny, s pevně uzemněným neutrálem generátoru nebo transformátoru v sítích třífázového proudu nebo s pevně uzemněným středem zdroje v se nazývá stejnosměrné sítě. Na Obr. ukazuje zemnící obvod v instalaci 380/220 V.
Skříň jističe 2 a skříň motoru 3 připojen k ochrannému nulovému vodiči 1, který je elektricky připojen k pevně uzemněné nule zdroje. Pokud dojde k poškození izolace (fáze je zkratována k pouzdru), vznikne jednofázový zkrat. Zkratový proud protékající smyčkou fázově neutrálního vodiče by měl vést k okamžitému odstavení poškozeného úseku. Úkolem uzemnění je vytvořit co nejmenší odpor cesty pro jednofázový zkratový proud, zajistit spolehlivé vypnutí jističů, magnetických spouštěčů a pojistek.
Rýže. Schéma pro uzemnění prvků elektrického zařízení v instalacích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem
Uzemnění nebo nulování by mělo být provedeno ve všech elektrických instalacích při napětí střídavého proudu 380 V nebo vyšším a stejnosměrného napětí 440 V nebo vyšším. V prostorech se zvýšeným nebezpečím, zvláště nebezpečných a ve venkovních instalacích se uzemnění nebo uzemnění provádí při jmenovitých napětích nad 42 V AC a 110 V DC. Ve výbušných zónách jakékoli třídy se uzemnění (uzemnění) provádí v elektrických instalacích při všech střídavých a stejnosměrných napětích.
V elektrických instalacích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem je nutné provést uzemnění. V takových instalacích není dovoleno používat uzemnění krytů bez jejich připojení k pevně uzemněnému neutrálu zdroje, protože to může vést ke vzniku nebezpečného napětí pro člověka na uzemněném krytu poškozeného zařízení a vypnutí k elektrické instalaci nedojde kvůli vysokému odporu v obvodu poruchového proudu.
V elektrických instalacích do 1 kV s izolovaným neutrálem musí být uzemnění provedeno v kombinaci s monitorováním izolace sítě nebo ochranným vypnutím.
Elektrické instalace nad 1 kV s izolovaným a účinně uzemněným neutrálem musí být uzemněny.
V elektrických instalacích se uzemňují (uzemňují): skříně elektrických strojů, transformátory, přístroje, pohony, sekundární vinutí přístrojových transformátorů, rámy rozvaděčů, konzoly, skříně, kovové konstrukce rozvaděčů, kovová pouzdra kabelových spojek, kovové pláště a pancéřování ovládacích a silových kabelů, pláště a nosné konstrukce přípojnic, žlaby, krabice a jiné kovové konstrukce, na kterých je instalováno elektrické zařízení, kovové kryty mobilních a přenosných elektrických přijímačů, kovové konstrukce budov a konstrukcí, jeřábové dráhy, kovové pouzdra technologických zařízení a jiné kovové konstrukce spojené s instalací elektrických zařízení.
Ochranné uzemnění je záměrné spojení se zemí všech bezproudových kovových částí elektrické instalace, které nejsou pod napětím, ale které mohou být pod napětím v důsledku porušení izolace.
Je třeba rozlišovat mezi pracovním uzemněním a ochranným uzemněním. Pracovní uzemnění je spojení neutrálu se zemí, které určuje režim uzemněného neutrálu. Ochranné uzemnění – spojení pouzder a dalších částí se zemnící elektrodou. Zemnicí vodiče mohou být trubka, úhelník, žlab, pásová ocel, železný plech uložený ve vlhké zemi (stejně jako výztuže železobetonových konstrukcí, ocelové podpěry vedení elektrického vedení atd.).
Přechodový odpor zemnícího zařízení by neměl být větší než 2 Ohmy v podzemních podmínkách uhelných dolů, v oblastech se zvýšeným nebezpečím a zvláště nebezpečných. V ostatních případech ne více než 4 Ohmy, na elektrickém vedení není podporováno více než 10 Ohmů.
Spojení pouzder se zemnicí elektrodou se provádí ocelovým drátem o průřezu minimálně 24 mm, v zemi ocelovou tyčí o průřezu 50-120 mm a měděným drátem. s průřezem ne větším než 25 mm.
Při spojování je vhodnější svařování.
Mobilní elektrické přijímače jsou uzemněny přes zemnící vodič kabelu napájejícího elektroinstalaci.
Princip činnosti ochranného uzemnění spočívá ve snížení dotykového napětí pouzdra na bezpečnou hodnotu díky nízkému odporu zemnící elektrody (obr. 4).
Rýže. 13.5. Princip činnosti ochranného uzemnění
Dotykové napětí je napětí na jakékoli vodivé části elektrické instalace v okamžiku, kdy se jí člověk dotkne. Dotykové napětí určuje velikost proudu procházejícího lidským tělem. V nouzových situacích může být toto napětí nebezpečné
Pro snížení dotykového napětí je nutné zajistit účinné uzemnění nebo uzemnění elektrické instalace.
dotykový zkrat 3′
Při nízkém zemnícím odporu (Rz = 2 Ohm) bude napětí na těle elektrického zařízení v případě porušení izolace malé, většina poruchového proudu b půjde přes zemnící elektrodu a ne přes lidské tělo ( Rz = 1000 Ohm), zapojený paralelně s odporem uzemnění.
5) Ochranné uzemnění. Princip fungování
Uzemnění je záměrné elektrické spojení kovových bezproudových částí elektrických instalací nulovým, opakovaně uzemněným vodičem.
Nulový ochranný vodič má průřez dvakrát menší než neutrální pracovní vodič. Nulový pracovní vodič se používá ve 4vodičových sítích s asymetrickým zatížením (například domácnost).
Účelem ochranného uzemnění je eliminovat nebezpečí úrazu elektrickým proudem v případě dotyku těla, které je pod napětím.
Princip činnosti spočívá v přeměně zkratu na pouzdro na jednofázový zkrat a jeho vypnutí pomocí maximální proudové ochrany (pojistkové vložky, jističe atd.).
Nulování provádí 2 ochranné akce:
rychlé automatické vypnutí poškozené oblasti,
snížení dotykového napětí v důsledku uzemnění.
Rozsah použití – třífázové čtyřvodičové sítě do 1000 V s pevně uzemněným neutrálem, v jednofázových dvouvodičových sítích AC; v třívodičových stejnosměrných sítích – s pevně uzemněným středním bodem.
Zemnící obvod vyžaduje: nulový ochranný vodič, pevné uzemnění nulového vodiče a opětovné uzemnění nulového ochranného vodiče (obr. 13.6).
Nulový ochranný vodič snižuje odpor zkratového obvodu a poskytuje tak dostatečně velký poruchový proud pro spolehlivou činnost nadproudové ochrany.
Pevné neutrální uzemnění zajišťuje nízké dotykové napětí.
Opětovné uzemnění neutrálu poskytuje nízké dotykové napětí pro vzdálené elektrické přijímače.
Rýže. 13.6. Ochranné uzemnění
Bezpečnostní vypnutí. Princip fungování
Účelem ochranného vypnutí je zajistit automatické vypnutí elektrické instalace při nebezpečí úrazu elektrickým proudem osoby. Ochranná opatření – rychlé odstavení části sítě.
Proudový chránič (RCD) obsahuje proudový chránič a výkonný prvek – jistič.
Proudový chránič je soubor jednotlivých prvků, které vnímají vstupní hodnotu, reagují na její změnu a při dané hodnotě dávají signál k vypnutí jističe.
Výkonným orgánem je jistič.
RCD se používají v elektrických instalacích, kde je z nějakého důvodu obtížné zajistit účinné uzemnění nebo uzemnění, kde je vysoká pravděpodobnost, že se lidé dotknou živých částí (mobilní elektroinstalace, ruční elektrické nářadí).
RCD jsou rozděleny do následujících typů, reagující na:
zemní poruchový proud,
napětí nulové složky,
proud nulové složky,
fázové napětí vůči zemi,
Zařízení, která reagují na potenciál bydlení
RCD s napěťovým relé RCD s pojistkou Obr. 13.7.
Při výskytu nebezpečných napětí na tělese elektroinstalace se aktivuje napěťové relé RN (obr. 6), připojené mezi pouzdro a kostru, a rozepne svůj normálně zavřený kontakt RN v silovém obvodu vybavovací cívky OK, které odpojí elektroinstalaci od sítě.
V další možnosti (obr. 6), když se na tělese elektroinstalace objeví nebezpečné napětí, sepne napěťové relé RN a sepne svůj kontakt, čímž dojde ke zkratu a přepálení pojistky, čímž dojde k odpojení elektroinstalace.
Zařízení, která reagují na zemní poruchový proud. Při výskytu nebezpečného napětí na tělese elektroinstalace (obr. 7) dojde ke svodovému proudu, aktivuje se proudové relé RT, připojené mezi pouzdro a kostru, a rozepne svůj normálně zavřený kontakt v silovém obvodu spouště. cívka OK, která odpojí elektroinstalaci od sítě.
Rýže. 13.9. RCD reagující na napětí nulové složky
Snížením odporu nebo porušením izolace jedné z fází dojde k asymetrickému proudovému a napěťovému režimu, objeví se nulová složka napětí, pomocí kterého lze odpojit elektroinstalaci. Napěťová relé RN jsou zapojena mezi zem a nulový bod tvořený buď třemi velkými odpory (obr. 13.9.a) nebo třemi kondenzátory.
Pokud jsou sekundární vinutí transformátoru zapojena sériově (obr. 13.9 c), pak napěťové relé NN připojené k takovému obvodu bude reagovat na nulovou složku napětí, které se vyskytuje v asymetrickém režimu.
V sekundárním vinutí proudového transformátoru, který svým magnetickým jádrem pokrývá všechny tři fáze kabelu (obr. 9), protéká součet proudů fází A, B a C se zohledněním transformačního poměru.
Rýže. 13.10. RCD reagující na proud nulové složky
V symetrickém režimu není žádný proud, protože
V asymetrickém režimu (snížení nebo porušení izolace) dojde k netočivému proudu, sepne se proudové relé RT a je dán příkaz k vypnutí elektrické instalace.
