Sähköverkkojen maadoitustarpeen pääasiallinen syy on turvallisuus. Kun kaikki sähkölaitteiden metalliosat on maadoitettu, sen koteloon ei synny vaarallisia jännitteitä edes rikkoutuneen eristyksen tapauksessa, vaan ne estetään luotettavilla maadoitusjärjestelmillä.
Tehtävät maadoitusjärjestelmille
Maadoitusperiaatteella toimivien turvajärjestelmien päätehtävät:
- Ihmishengen turvallisuus sähköiskulta suojaamiseksi. Tarjoaa vaihtoehtoisen reitin hätävirralle käyttäjän vahingoittumisen välttämiseksi.
- Suojaa rakennuksia, koneita ja laitteita sähkökatkosolosuhteissa, jotta laitteiden paljaat johtavat osat eivät saavuta tappavaa potentiaalia.
- Suojaus ylijännitteeltä, joka johtuu salamaniskuista, jotka voivat johtaa vaarallisiin suuriin jännitteisiin sähkönjakelujärjestelmässä tai ihmisten tahattomasta kosketuksesta suurjännitelinjoihin.
- Jännitteen stabilointi. Sähkön lähteitä on monia. Jokaista muuntajaa voidaan pitää erillisenä lähteenä. Niillä on oltava käytettävissä yhteinen negatiivinen palautuspiste.energiaa. Maa on ainoa tällainen johtava pinta kaikille energialähteille, joten se on hyväksytty yleiseksi standardiksi virran ja jännitteen purkamisessa. Ilman tällaista yhteistä kohtaa koko sähköjärjestelmän turvallisuuden varmistaminen olisi erittäin vaikeaa.
Maajärjestelmän vaatimukset:
- Sillä on oltava vaihtoehtoinen reitti vaarallisen virran kulkua varten.
- Ei vaarallista potentiaalia laitteen paljaissa johtavissa osissa.
- Pitäisi olla riittävän pieni impedanssi, jotta sulakkeen kautta saadaan riittävästi virtaa virran katkaisemiseen (<0, 4 s).
- Pitäisi olla hyvä korroosionkestävyys.
- Pitäisi pystyä poistamaan suuri oikosulkuvirta.
Maadoitusjärjestelmien kuvaus
Sähkölaitteiden ja -laitteiden metalliosien liittämistä maahan metallilaitteella, jolla on vähän vastusta, kutsutaan maadoitukseksi. Maadoitettaessa laitteiden virtaa kuljettavat osat kytketään suoraan maahan. Maadoitus tarjoaa paluutien vuotovirralle ja suojaa siten sähköjärjestelmän laitteita vaurioilta.
Kun laitteessa ilmenee vika, virran kaikissa kolmessa vaiheessa on epätasapaino. Maadoitus purkaa vikavirran maahan ja siten palauttaa järjestelmän toimintatasapainon. Näillä puolustusjärjestelmillä on useita etuja, kuten eliminointiylijännite purkamalla se maahan. Maadoitus varmistaa laitteiden turvallisuuden ja parantaa palvelun luotettavuutta.
Nollausmenetelmä
Maadoitus tarkoittaa laitteen laakeriosan liittämistä maahan. Kun järjestelmässä tapahtuu vika, laitteen ulkopinnalle syntyy vaarallinen potentiaali, ja jokainen pintaa vahingossa koskettava henkilö tai eläin voi saada sähköiskun. Nollaus purkaa vaarallisia virtoja maahan ja neutraloi siten sähköiskun.
Se suojaa myös laitteita salamaniskuilta ja tarjoaa purkausreitin ylijännitesuojaimista ja muista sammutuslaitteista. Tämä saavutetaan yhdistämällä laitoksen osat maahan maadoitusjohtimella tai elektrodilla, joka on läheisessä kosketuksessa maaperään ja joka on sijoitettu jonkin matkan maanpinnan alapuolelle.
Maadoituksen ja maadoituksen välinen ero
Yksi tärkeimmistä eroista maadoituksen ja maadoituksen välillä on se, että maadoitettaessa johtava johtava osa kytketään maahan, kun taas maadoitettaessa laitteiden pinta on kytketty maahan. Muut erot niiden välillä selitetään alla vertailutaulukon muodossa.
Vertailukaavio
| Vertailun perusteet | Maadoitus | Nollaus |
| Määritelmä | Johtava osa kytketty maahan | Laitekotelo kytketty maahan |
| Sijainti | Varusteen vapaan ja maan välissä | Laitekotelon ja maan välissä, joka sijoitetaan maanpinnan alle |
| Nolla potentiaalia | Ei ole | Kyllä |
| Suojaus | Suojaa sähköverkon laitteita | Suojaa ihmistä sähköiskulta |
| Polku | Paluupolku nykyiseen maahan on merkitty | Purauttaa sähköenergiaa maahan |
| Tyypit | Kolme (kiinteä vastus) | Viisi (putki, levy, elektrodimaa, maadoitus ja maadoitus) |
| Johdon väri | Musta | Vihreä |
| Käytä | Kuormituksen tasapainottamiseen | Sähköiskun estämiseksi |
| Esimerkkejä | Generaattorin ja tehomuuntajan nolla kytketty maahan | Maatoon kytketyn muuntajan, generaattorin, moottorin jne. kotelo |
TN-suojajohdot
Tällaisissa maadoitusjärjestelmissä on yksi tai useampi suoraan maadoitettu piste virtalähteestä. Asennuksen avoimet johtavat osat on kytketty näihin kohtiin suojajohtimilla.
MaailmassaKäytännössä käytetään kaksikirjaimista koodia.
Käytetyt kirjaimet:
- T (ranskalainen sana Terre tarkoittaa "maata") - pisteen suora yhteys maahan.
- I - pistettä ei ole kytketty maahan korkean impedanssin takia.
- N - suora kytkentä lähdenollaan, joka puolestaan on kytketty maahan.
Näiden kolmen kirjaimen yhdistelmän perusteella on olemassa erilaisia maadoitusjärjestelmiä: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Mitä tämä tarkoittaa?
TN-maadoitusjärjestelmässä yksi lähdepisteistä (generaattori tai muuntaja) on kytketty maahan. Tämä piste on yleensä tähtipiste kolmivaiheisessa järjestelmässä. Kytketyn sähkölaitteen runko on kytketty maahan tämän lähdepuolen maadoituspisteen kautta.
Yllä olevassa kuvassa: PE - Lyhenne sanoista Protective Earth on johdin, joka yhdistää kuluttajan sähköasennuksen paljaat metalliosat maahan. N:tä kutsutaan neutraaliksi. Tämä on johdin, joka yhdistää tähden kolmivaihejärjestelmässä maahan. Näillä kaavion merkinnöillä on heti selvää, mikä maadoitusjärjestelmä kuuluu TN-järjestelmään.
TN-S neutraali linja
Tässä järjestelmässä on erilliset nolla- ja suojajohtimet koko kytkentäkaaviossa.
Suojajohdin (PE) on kaapelin metallivaippa, joka syöttää asennusta tai yksittäistä johtimia.
Kaikki asennuksen yhteydessä näkyvät johtavat osat on kytketty tähän suojajohtimeen asennuksen pääliittimen kautta.
TN-järjestelmä-C-S
Nämä ovat maadoitusjärjestelmiä, joissa nolla- ja suojatoiminnot yhdistetään yhdeksi järjestelmäjohtimeksi.
TN-CS nollamaadoitusjärjestelmässä, joka tunnetaan myös nimellä Protective Multiple Earthing, PEN-johdinta kutsutaan yhdistetyksi nolla- ja maadoitusjohtimeksi.
Sähköjärjestelmän PEN-johdin on maadoitettu useista kohdista, ja maadoituselektrodi sijaitsee kuluttajan asennuspaikalla tai sen lähellä.
Kaikki yksikön paljaat johtavat osat on kytketty PEN-johtimella päämaadoitusliittimen ja nollaliittimen avulla, ja ne on kytketty toisiinsa.
TT-suojapiiri
Tämä on suojamaadoitusjärjestelmä, jossa on yksi virtalähdepiste.
Kaikki paljaat johtavat osat, joissa on asennus ja jotka on kytketty maadoituselektrodiin, ovat sähköisesti riippumattomia maadoituslähteestä.
Eristejärjestelmä IT
Suojamaadoitusjärjestelmä, jossa ei ole suoraa yhteyttä jännitteisten osien ja maan välillä.
Kaikki paljaat johtavat osat asennusineen, jotka on kytketty maadoituselektrodiin.
Lähde on joko kytketty maahan tarkoituksella lisätyn järjestelmän impedanssin kautta tai eristetty maasta.
Suojajärjestelmien suunnittelu
Liitä sähkölaitteiden ja maadoituslevyllä tai elektrodilla varustettujen laitteiden välillä paksun johdon läpi, jolla on pieni vastus varmistaakseenturvallisuutta kutsutaan maadoitukseksi.
Sähköverkon maadoitus tai maadoitus toimii turvatoimenpiteenä sekä ihmishenkien että laitteiden suojelemiseksi. Päätarkoituksena on tarjota vaihtoehtoinen reitti vaarallisille virroille sähköiskuista ja laitevaurioista johtuvien onnettomuuksien välttämiseksi.
Laitteen metalliosat on maadoitettu tai kytketty maahan, ja jos laitteen eristys jostain syystä epäonnistuu, laitteen ulkoisessa pinnoitteessa mahdollisesti esiintyvät korkeat jännitteet johtavat purkausreitti maahan. Jos laitetta ei ole maadoitettu, tämä vaarallinen jännite voi siirtyä kenelle tahansa, joka koskettaa sitä, mikä voi aiheuttaa sähköiskun. Piiri on valmis ja sulake aktivoituu välittömästi, jos jännitteinen johdin koskettaa maadoitettua koteloa.
Sähköasennusten maadoitus voidaan suorittaa useilla tavoilla, kuten johdon tai nauhan, levyn tai tangon maadoitus, maadoitus maadoituksella tai vesihuollolla. Yleisimmät menetelmät ovat nollaus ja lisäysasetus.
Maamatto
Maadoitusmatto tehdään yhdistämällä useita sauvoja kuparijohtojen läpi. Tämä vähentää piirin kokonaisvastusta. Nämä sähköiset maadoitusjärjestelmät auttavat rajoittamaan maapotentiaalia. Maadoitusmattoa käytetään pääasiassa paikassa, jossa testataan suurta virtaavahinko.
Maadoitusmattoa suunniteltaessa otetaan huomioon seuraavat vaatimukset:
- Virhetoiminnan sattuessa jännite ei saa olla vaarallista henkilölle koskettaessa sähköjärjestelmän laitteiden johtavaa pintaa.
- Maamattoon virtaavan tasavirran oikosulkuvirran on oltava melko suuri, jotta suojarele toimisi.
- Maan vastus on alhainen, jotta vuotovirta pääsee kulkemaan sen läpi.
- Maadoitusmaton suunnittelun tulee olla sellainen, että askeljännite on pienempi kuin sallittu arvo, joka riippuu maaperän resistiivisyydestä, joka tarvitaan viallisen asennuksen eristämiseen ihmisistä ja eläimistä.
Elektrodin ylivirtasuoja
Tällä rakennuksen maadoitusjärjestelmällä mikä tahansa lanka, sauva, putki tai johdinnippu sijoitetaan vaakasuoraan tai pystysuoraan maahan suojaavan kohteen viereen. Jakelujärjestelmissä maadoituselektrodi voi koostua noin 1 metrin pituisesta tangosta, joka on sijoitettu pystysuoraan maahan. Sähköasemat on tehty maamatolla, ei yksittäisillä sauvoilla.
Putkivirran suojapiiri
Tämä on yleisin ja paras sähköasennuksen maadoitusjärjestelmä verrattuna muihin samoihin maadoitus- ja kosteusolosuhteisiin soveltuviin järjestelmiin. Tässä menetelmässä galvanoitu teräs ja rei'itetty putki, jolla on laskettu pituus ja halkaisija, asetetaan pystysuoraan jatkuvasti kostealle maaperälle,nähtävissä alla. Putken koko riippuu nykyisestä virrasta ja maaperän tyypistä.
Yleensä talon maadoitusjärjestelmän putken koko on halkaisij altaan 40 mm ja pituus 2,5 metriä normaalilla maaperällä tai pidempi kuivalla ja kivisellä maaperällä. Syvyys, johon putki on haudattava, riippuu maaperän kosteuspitoisuudesta. Tyypillisesti putki sijaitsee 3,75 metrin syvyydessä. Putken pohjaa ympäröivät pienet koksin tai hiilen palaset noin 15 cm:n etäisyydeltä.
Vaihtoehtoisia hiilen ja suolan määriä käytetään lisäämään tehollista maa-alaa ja vähentämään siten vastusta. Toinen putki, jonka halkaisija on 19 mm ja vähimmäispituus 1,25 metriä, on kytketty GI-putken yläosaan supistimen kautta. Kesällä maaperän kosteus laskee, mikä lisää maanvastusta.
Siis sementtibetonipohjalla tehdään töitä, jotta vesi pysyisi saatavilla kesällä ja maata olisi tarvittavilla suojaparametreilla. Suppilon kautta, joka on liitetty putkeen, jonka halkaisija on 19 mm, voidaan lisätä 3 tai 4 ämpäriä vettä. Joko GI-maajohto tai GI-johdinkaistale, jonka poikkileikkaus on riittävä virran poistamiseksi turvallisesti, johdetaan halkaisij altaan 12 mm:n GI-putkeen noin 60 cm:n syvyyteen maasta.
Levyn maadoitus
Tässä maadoituslaitteessa maadoituslevy, joka on 60 cm × 60 cm × 3 m kuparia ja 60 cm × 60 cm × 6 mm galvanoitua rautaa, upotetaan pystypinnalla maahan vähintään syvyyteen. 3 m maanpinnasta
Suojalevy asetetaan hiilen ja suolan lisäkerroksiin, joiden paksuus on vähintään 15 cm. Maadoitusjohto (GI tai kuparijohto) on pultattu tiukasti maadoituslevyyn.
Kuparilevyä ja kuparilankaa ei käytetä yleisesti suojapiireissä niiden korkeampien kustannusten vuoksi.
Maaliitäntä vesijohdon kautta
Tässä tyypissä GI- tai kuparilanka liitetään vesijohtoverkkoon teräsliitoslangalla, joka on kiinnitetty kuparijohtimeen alla olevan kuvan mukaisesti.
Putkiputkisto on valmistettu metallista ja sijaitsee maanpinnan alapuolella, eli kytkettynä suoraan maahan. Virran kulku GI- tai kuparijohdon läpi on maadoitettu suoraan putkiston kautta.
Maasilmukan resistanssin laskenta
Yksittäisen maahan upotetun sauvan vastus on:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x P x P / L x t)), jossa:
ρ - maaperän vakaus (Ω ohm), L - nauhan tai johtimen pituus (cm), leveys - nauhan leveys tai johtimen halkaisija (cm), t - hautaussyvyys (cm).
Esimerkki: Laske maadoitusliuskan resistanssi. Johdin, jonka halkaisija on 36 mm ja pituus 262 metriä 500 mm syvyydessä maassa, maadoitusvastus on 65 ohmia.
R on maadoitustangon vastus W.
r - Maavastus (ohmimittari)=65 ohmia.
Mittaus l - sauvan pituus (cm)=262 m=26200 cm.
d -tangon sisähalkaisija (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - piilotettu nauha / tangon syvyys (cm)=500 mm=50 cm.
Maadoitusliuska/johtimen vastus (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x P x L / Wt))
Maadoitusliuska/johtimen vastus (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Maadoitusliuska/johtimen vastus (R) =1,7 Ohm.
Puukkisääntöä voidaan käyttää maadoitustangon lukumäärän laskemiseen.
Tanko-/putkielektrodien likimääräinen resistanssi voidaan laskea sauva-/putkielektrodien resistanssin avulla:
R=K x ρ / L missä:
ρ - maadoitusvastus ohmimittarissa, L - elektrodin pituus mittarissa, d - mittarissa olevan elektrodin halkaisija, K=0,75, jos 25 <L / d <100.
K=1, jos 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L, jos 600 <L / d <300.
Elektrodien lukumäärä, jos löydät kaavan R (d)=(1, 5 / N) x R, missä:
R (d) - vaadittu vastus.
R - yhden elektrodin vastus
N - 3–4 metrin etäisyydelle rinnakkain asennettujen elektrodien lukumäärä.
Esimerkki: laske maadoitusputken resistanssi ja elektrodien lukumäärä saadaksesi 1 ohmin resistanssin, maaperän resistanssi arvosta ρ=40, pituus=2,5 metriä, putken halkaisija=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78, joten K=0,75.
Putkielektrodien resistanssi R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Yksi elektrodi - vastus - 12 ohmia.
1 ohmin resistanssin saamiseksi tarvittavien elektrodien kokonaismäärä=(1,5 × 12) / 1=18
Maadoitusvastukseen vaikuttavat tekijät
NEC-koodi vaatii maadoituselektrodin vähintään 2,5 metrin pituuden maadoituskontaktille. Mutta on joitain tekijöitä, jotka vaikuttavat suojajärjestelmän maadoitusvastukseen:
- Maadoituselektrodin pituus/syvyys. Pituuden kaksinkertaistaminen vähentää pintavastusta jopa 40 %.
- Maadoituselektrodin halkaisija. Maadoituselektrodin halkaisijan kaksinkertaistaminen vähentää maadoitusvastusta vain 10 %.
- Maadoituselektrodien lukumäärä. Tehokkuuden parantamiseksi päämaaelektrodien syvyyteen asennetaan lisäelektrodeja.
Asuinrakennuksen suojasähköjärjestelmien rakentaminen
Maadoitusrakenteet ovat tällä hetkellä suosituin maadoitusmenetelmä erityisesti sähköverkoissa. Sähkö kulkee aina pienimmän vastuksen polkua ja ohjaa suurimman virran piiristä maadoituskuopiksi, jotka on suunniteltu vähentämään vastusta, mieluiten 1 ohmiin.
Tämän tavoitteen saavuttamiseksi:
- 1,5 m x 1,5 m alue kaivetaan 3 m syvyyteen. Kuoppa on puoliksi täytetty puuhiilijauheen, hiekan ja suolan seoksella.
- GI-levy 500mm x 500mm x 10mm asetetaan keskelle.
- Muodosta liitännät omakotitalon maadoitusjärjestelmän maadoituslevyjen välille.
- Muuosa kuopasta on täytetty hiilen, hiekan ja suolan seoksella.
- Kahdella 30 mm x 10 mm GI-nauhalla voidaan liittää maadoituslevy pintaan, mutta 2,5" GI-putki, jossa on laippa yläosassa, on parempi.
- Lisäksi putken yläosa voidaan peittää erityisellä laitteella, joka estää lian ja pölyn pääsyn maaputkeen ja tukkimasta sitä.
Maadoitusjärjestelmän asennus ja edut:
- Hiilijauhe on erinomainen johde ja estää metalliosien korroosiota.
- Suola liukenee veteen, mikä lisää huomattavasti johtavuutta.
- hiekka päästää veden kulkemaan reiän läpi.
Kaivon tehokkuuden tarkistamiseksi varmista, että jännite-ero kaivon ja verkon nollan välillä on alle 2 volttia.
Kuoppavastus on pidettävä alle 1 ohmissa, enintään 15 metrin etäisyydellä suojajohtimesta.
Sähköisku
Sähköisku (sähköshokki) tapahtuu, kun kaksi ihmisen kehon osaa joutuvat kosketuksiin sähköjohtimien kanssa piirissä, jolla on erilaiset potentiaalit ja joka luo potentiaalieron koko kehoon. Ihmiskehossa on vastus, ja kun se kytketään kahden eri potentiaalin johtimen väliin, muodostuu kehon läpi virtapiiri ja virta kulkee. Kun henkilö koskettaa vain yhtä johtimia, piiriä ei muodostu eikä mitään tapahdu. Kun henkilö joutuu kosketuksiin piirin johtimien kanssa, riippumatta siitä, mikä jännite siinä on, ainaon olemassa sähköiskuvamman mahdollisuus.
Salamariskiarviointi asuinrakennuksille
Jotkut kodit houkuttelevat todennäköisemmin salamaa kuin toiset. Ne lisääntyvät riippuen rakennuksen korkeudesta ja läheisyydestä muihin taloihin. Läheisyys määritellään kolminkertaiseksi etäisyydeksi talon korkeudesta.
Voit käyttää seuraavia tietoja määrittääksesi, kuinka herkkä asuinrakennus on salamaniskuille:
- Pieni riski. Yksitasoisia yksityisasuntoja lähellä muita samankorkuisia taloja.
- Keskitasoinen riski. Kaksitasoinen omakotitalo, jota ympäröivät samankorkuiset tai matalammat talot.
- Suuri riski. Eristetyt talot, joita ei ympäröi muut rakenteet, kaksikerroksiset talot tai matalammat talot.
Salamaniskun todennäköisyydestä huolimatta tärkeiden salamansuojakomponenttien oikea käyttö auttaa suojaamaan kaikkia koteja tällaisilta vaurioilta. Asuinrakennuksessa tarvitaan salamansuoja- ja maadoitusjärjestelmiä, jotta salamanisku ohjautuu maahan. Järjestelmä sisältää tyypillisesti maadoitustangon, jossa on kupariliitäntä ja joka asennetaan maahan.
Kun asennat ukkossuojajärjestelmää taloon, noudata seuraavia vaatimuksia:
- Maadoituselektrodien on oltava vähintään puoli 12 mm pitkiä ja 2,5 m pitkiä.
- Kupariliitäntöjä suositellaan.
- Jos järjestelmäpaikalla on kivistä maaperää tai teknisiä maanalaisia linjoja, sen käyttö on kiellettyäpystyelektrodi, tarvitaan vain vaakajohdin.
- Sen tulee olla upotettu vähintään 50 cm maasta ja ulottua vähintään 2,5 metrin päähän talosta.
- Yksityisen kodin maadoitusjärjestelmät on liitettävä toisiinsa samankokoisella johtimella.
- Kaikkien maanalaisten metalliputkijärjestelmien, kuten vesi- tai kaasuputkien, liittimien on sijaittava 8 metrin säteellä kodista.
- Jos kaikki järjestelmät oli kytketty jo ennen ukkossuojan asentamista, tarvitsee vain liittää lähin elektrodi putkijärjestelmään.
Kaikki asuin-, julkisissa rakennuksissa asuvat tai työskentelevät ihmiset ovat jatkuvasti läheisessä kosketuksessa sähköjärjestelmiin ja -laitteisiin, ja heidät on suojattava luotettavasti vaarallisilta ilmiöiltä, joita voi syntyä oikosulkujen tai erittäin korkeiden ukkospurkauksen aiheuttamien jännitteiden vuoksi.
Tämän suojauksen saavuttamiseksi sähköverkon maadoitusjärjestelmät on suunniteltava ja asennettava kansallisten standardivaatimusten mukaisesti. Sähkömateriaalien kehityksen myötä vaatimukset suojalaitteiden luotettavuudelle kasvavat.
