Uzemnění – co to je jednoduchými slovy a k čemu to je, jak to funguje | EZETEK

Pracovní (nebo funkční/technologické) uzemnění je podle Elektroinstalačního řádu uzemnění bodu nebo bodů živých částí elektrické instalace, prováděné za účelem zajištění provozu elektroinstalace, nikoli však pro účely elektrické bezpečnosti.

Předpokládá se, že zařízení funguje spolehlivě, a pokud je funkční odpor uzemnění ≤4 Ohmy, jsou problémy s elektrickou bezpečností obecně vyloučeny.

Koncepce funkčního uzemnění (dále FE) pro napájecí sítě informačních zařízení a komunikačních systémů je popsána v následujících regulačních dokumentech:

• GOST R 50571.22-2000, bod 3.14 (707.2): „Funkční uzemnění: uzemnění pro zajištění normálního fungování zařízení, na jehož těle by na žádost vývojáře neměl být ani nejmenší elektrický potenciál (někdy to vyžaduje přítomnost samostatného elektricky nezávislého uzemňovacího vodiče).
• GOST R 50571.21-2000, článek 548.3.1: „Funkční uzemnění lze provést pomocí ochranného vodiče (vodiče PE) napájecího obvodu zařízení informačních technologií v uzemňovacím systému TN-S.

Je povoleno spojit funkční zemnící vodič (FE-vodič) a ochranný vodič (PE-vodič) do jednoho speciálního vodiče a připojit jej k hlavní zemnící sběrnici (GZSh).“

Pro správné pochopení výše uvedených definic je nutné se shodnout na významu některých slov:

• „Zpravidla“ znamená, že požadavek (podmínka, rozhodnutí) je převládající. Nedodržení je možné, ale vyžaduje silné zdůvodnění.
• „Povoleno“ znamená, že podmínka by měla být splněna pouze výjimečně z důvodu vynucených okolností.
• „Doporučeno“ – řešení je optimální, ale není nutná jeho implementace.
• „Květen“ symbolizuje legitimní možnost, jednu z několika.

Důvody pro rozšíření funkčního uzemnění

Prvním důvodem
V 90. letech S rostoucím rozšířením výpočetní techniky, jejíž výkon se neustále zvyšoval, bylo nutné zajistit její spolehlivý provoz v sítích typu TN-C.

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje pracovní schéma uzemnění pomocí vodiče PEN (kombinovaný nulový pracovní N a nulový ochranný PE):

Informace jsou přenášeny po komunikační lince mezi 2 počítači. Vezměme uzemnění rámu jako výchozí bod. Uzemnění vodičem PEN, kterým protékají provozní proudy, vede k rozdílu potenciálů mezi pouzdry zařízení. Ukazuje se, že při provozu zařízení s velkými jalovými proudy se do komunikační linky zavádějí potenciální rozdíly, zvlnění, harmonické a vysokofrekvenční rušení.

Řešením problému bylo lokální použití samostatného pracovního uzemňovacího systému, který zajistil stabilní provoz počítačů. Stojí za zmínku, že náklady na přechod na „pětivodičový“ systém typu TN-S byly výrazně vyšší.

Druhým důvodem
Rozšíření funkčního uzemnění napomohl i špatný stav ochranného uzemnění v elektrických instalacích. Při dodávce „citlivého“ elektronického zařízení bylo po zákazníkovi požadováno vytvoření samostatného uzemnění.

Třetí důvod
K rozšíření FE přispěl i vznik specifických a přísných požadavků na informační bezpečnost, speciální laboratoře a další podobná zařízení.

Základní schémata provádění funkčního uzemnění

Možnost “A” existuje a dokonce se provádí, ale je nejnebezpečnější z uvedených z hlediska elektrické bezpečnosti a bezpečnosti zařízení jako celku. Podrobná vysvětlení jsou uvedena níže.

Možnost “B” je formální přístup, provozování systému pomocí něj je zcela legální. Jedná se o kvalitní ochranné uzemnění s radiálním schématem zapojení, které se používá pro nově budovaná zařízení.

Možnost “C” – vhodné schéma pro rekonstruované objekty. Z hlediska vlivu rušení na kritická zařízení je tato možnost mnohem lepší než „B“.

Nevýhody možnosti “A”:

1. Integrita hlavního systému vyrovnání potenciálu je zničena, což vede k výskytu rozdílu potenciálu na nezávislých uzemňovacích systémech během provozu.

Důvody pro výskyt potenciálního rozdílu mohou být následující:

• Zkrat k pouzdru v síti TN-S před spuštěním ochranného systému (~110V).
• Vnější elektromagnetická pole (blízký úder blesku) v důsledku rozdílů v délkách vodičů. Někdy se měří v kV.
• Potenciál se hromadí na hlavním štítu při spuštění hromosvodu a rozdíl potenciálů dosahuje stovek kV. Více se dočtete v článku „Ochranné uzemnění. Základní a doplňkové systémy vyrovnání potenciálu.

2. Extrémně nízké mezifázové zkratové proudy vzhledem k sítím typu TN-S se všemi z toho vyplývajícími důsledky (viz obr. 3).

Rýže. 3. Schéma toku zkratového proudu do těla zařízení při použití nezávislého funkčního uzemnění v síti TN

FE nemá spojovací bod s hlavním vypínačem a neutrálem a zkratové proudy budou činit pouze desítky ampérů. Situaci zhoršuje absence ochranného vypínacího zařízení v okruhu. Maximální zkratový proud bude 36,6 A:

Doba vypnutí bude 30-120 sekund a po celou tuto dobu bude na krytu přes prvky krytu přítomno téměř fázové napětí a bude protékat velký proud, který může vést k požáru. Pokud existují stroje se jmenovitým provozním proudem vyšším než 32 A, obvod se vůbec nevypne.

Opakujeme: použití možnosti „A“ pro sítě typu TN-S je extrémně nebezpečné.

F – síťový filtr, FZ – zemnící filtr.

Možnost “D” demonstruje spojení FE a GZSh pomocí svodiče vyrovnání potenciálu. Tato možnost má problém: bude fungovat pouze v případě, že se potenciál nahromadí při výbojích blesku, kdy je rozdíl napětí dostatečný ke spuštění svodiče (600-900V). V ostatních případech zůstává integrita hlavního systému vyrovnávání potenciálu elektrické instalace narušena a není zajištěna elektrická bezpečnost během primární poruchy.

Možnost “E” navrženo s ohledem na instalaci zemnícího tlumivkového filtru do mezery vodiče pro vyrovnání potenciálu (např. „Kvazar F-XXXRE“, výrobce Polygon Group of Companies).

Možnosti “F”, “G”, “H” ukazují konstrukci FE s postupným zlepšováním úrovně ochrany kritických elektrických zařízení před rušením bez problémů s elektrickou bezpečností.

Funkční uzemnění ve zdravotnických zařízeních

Funkční uzemnění vůči zdravotnickému zařízení se provádí pro zajištění normálního stabilního provozu vysoce citlivých elektrických zařízení při napájení z oddělovacího transformátoru nebo v souladu s technickými požadavky pro určité typy zařízení.

Oběžník č. 24/2009 uvádí, že při absenci zvláštních požadavků výrobců zařízení by celkový odpor proti proudovému šíření zemnícího zařízení neměl překročit 2 Ohmy.

Požadavek na připojení na hlavní zemnící sběrnici: „. Instalace samostatných zemnících vodičů pro ochranné a/nebo funkční uzemnění zdravotnických zařízení nepřipojených na hlavní zemnící systém v budovách se zdravotnickými prostory není povolena. “.

Vzájemné ovlivnění různých systémů uzemnění jednotlivých prostor za přítomnosti komunikace prostřednictvím vodivých částí třetích stran

Jako příklad zvažte následující situaci:

K dispozici jsou 2 místnosti s elektrickým vybavením, v každé je instalován další systém vyrovnání potenciálu. Místnost číslo 1 je připojena k systému ochranného uzemnění (PE) a má zátěž generující hluk. Místnost č. 2 obsahuje kritická elektrická zařízení a je napojena na FE systém.

Obrázek ukazuje, že mezi dvěma uzemňovacími systémy se v důsledku vodivých částí třetích stran (v tomto případě topného systému) vytvoří „parazitní“ spojení s odporem RSP.

V důsledku toho část unikajícího proudu protéká FE vodiči IУ2. Je poměrně obtížné vypočítat velikost tohoto proudu. Na jedné straně jsou FE vodiče vyrobeny z měděného drátu s dobrou vodivostí a nízkým odporem. Na druhou stranu vodovodní potrubí a další vodivé části jiných výrobců mohou mít celkem významný průřez, který kompenzuje špatnou vodivost železa. Proto IУ2 = 0,5*IУ přijatelný reálný poměr.
Je nemožné zbavit se alespoň jednoho vodiče „A“, „B“ nebo „C“ z důvodu bezpečnosti zařízení a elektrické bezpečnosti personálu.
Případně můžete výrazně zvětšit průřez vodiče „D“, což úměrně sníží svodový proud IУ2. Ale jak víte, bude to znamenat značné náklady.

Lidské tělo je dobrým vodičem elektrického proudu. Nejvyšší míry elektrické vodivosti mají svaly a podkožní tuková tkáň, tedy přesně ta místa, která jako první přicházejí do kontaktu s vnějším zdrojem proudu, ať už je to holý drát nebo vadný elektrický spotřebič.

Proud se do těla dostává přes póry a kanály potních žláz, takže je zřejmé, že suchá kůže má vyšší odpor než mokrá kůže. Při kontaktu s napětím 220 V je tedy hodnota proudu působícího na mokrou pokožku asi 220 mA. Při takovém úrazu elektrickým proudem nastane smrt okamžitě, protože indikátor 15 mA je považován za nebezpečný pro tělo a 100 mA je považováno za smrtelně nebezpečné.

To dokazuje potřebu vyvinout opatření, která zabrání náhodnému úrazu elektrickým proudem ve všech oblastech lidské činnosti, jak v práci, tak doma. Jedním z těchto opatření je instalace uzemňovacích zařízení (GD).

Co je uzemnění

Zjednodušeně řečeno jde o ochranný systém, který zabraňuje úrazu elektrickým proudem při dotyku kovových částí zařízení pod napětím. Celá konstrukce se skládá z následujících částí:

• Kovový obrys
• Uzemňovací autobus
• Vedení zemnícího vodiče

Obvod se skládá ze 4-6 kolíků (elektrod) zaražených do země a vzájemně spojených kovovými proužky. Požadovaná hloubka uzemňovacího zařízení je 2,5-3 metry, to znamená pod úrovní zamrznutí půdy. To je nutné, aby i v zimě měl obvod přístup k vlhkosti, která vede proud.

Na vrcholu jedné svislé elektrody je „kontaktní zóna“ (nejčastěji ve formě šroubu se závitem), ze které začíná měděná sběrnice, která vede ke speciálnímu pásku v rozvodném panelu.

Z hlavní zemnící sběrnice se zase měděné vodiče rozcházejí do spotřebitelských zásuvek. Tyto vodiče jsou ve skutečnosti zodpovědné za připojení uzemnění – například v moderních domech se kabeláž z panelu provádí třížilovým kabelem, kde je jedno z jader – žlutozelené barvy – odkloněno “ podzemí”.

Obrázek 1. Uzemňovací zařízení. a) – uzemnění vedení; b) – zemní smyčka

Požadavky na uzemnění

Zajištění bezpečnosti spotřebitele při práci s elektrickými zařízeními je prioritním úkolem výrobců a provozovatelů elektroinstalací, proto v této oblasti platí řada pravidel a předpisů. Všimněme si těch hlavních:

• Vše, co má kovové tělo, musí být uzemněno: kotle, stroje, čerpadla, nářadí, zařízení;
• Piny a spoje obvodu musí být antikorozní a odolné proti opotřebení, což je zajištěno správnou volbou materiálu a průměru – na ty se často používá například nerezová ocel o průřezu minimálně 90 metrů čtverečních účely. mm;
• Zemnící elektrody musí být vždy umístěny ve vlhké půdě – k tomu je třeba vzít v úvahu geografické, klimatické a geologické vlastnosti regionu a zvolit správnou hloubku pro umístění kovových elektrod.

Proč je člověk zasažen elektrickým proudem?

1. V domácím elektrickém spotřebiči instalovaném bez uzemnění (například v pračce) byla narušena integrita elektroinstalace. Důvody mohou být jakékoli – přirozené opotřebení, mechanické poškození, škůdci hmyzu nebo hlodavci.
2. V důsledku toho se na těle jednotky hromadí elektrický výboj.
3. Osoba se dotkne zařízení a dostane elektrický šok.

Je důležité pochopit, že proud prochází uzavřeným okruhem, kde lidské tělo funguje jako jeden z článků. Kdybychom, řekněme, létali vzduchem, pak by nám úrazy elektrickým proudem prakticky nehrozily – podívejte se na ptáky za oknem: klidně sedí na drátech vysokého napětí a neuvědomují si smrtelné nebezpečí.

Na rozdíl od ptáků však chodíme po zemi, což je zase považováno za ideální bod s nulovým potenciálem. Ukazuje se, že lidské tělo funguje jako vodič, kterým se elektrický proud z vadného elektrického spotřebiče nebo holého drátu řítí k zemi, aby vyrovnal počet nabitých částic v těchto dvou bodech, jak to vyžadují přírodní zákony.

Jak funguje uzemnění?

Proud jde cestou nejmenšího odporu. Tento jednoduchý princip je základem toho, jak funguje uzemnění: naše kůže má vyšší odpor než kovový drát, takže když se dotkneme živého povrchu, proud okamžitě jde do země, aniž by člověku způsobil újmu. To je hlavní věc, kterou musíte pochopit o fungování paměti.

Existuje ještě jeden faktor, který zajišťuje fungování uzemnění – nekonečně velká „část“ půdy. Vraťme se k fyzice: proud, který jde do vlhké půdy, spustí řetězovou reakci iontů, které přenášejí energii dál a dál, téměř do nekonečna. Čím více elektricky nabitých částic (iontů) je do procesu zapojeno, tím rychleji se přenáší energie, rozptyluje proud a tím efektivněji funguje uzemnění. Dodejme, že důležitou roli zde hraje i dostatečný průměr kovových elektrod zařazených do obvodu zemnícího zařízení.

Uzemnění a uzemnění – jaký je rozdíl?

Kromě instalace nabíječky existuje ještě jedna metoda, která chrání člověka před úrazem elektrickým proudem z chybné elektroinstalace. Toto je uzemnění (jiný název: uzemnění na nulu). Jeho podstatou je, že při poruše dojde ke zkratu, který vede k vypnutí jističe. Technicky je to realizováno takto: skříň elektroinstalace je připojena k neutrálu zdroje energie, tedy k uzemněnému bodu transformátoru.

Jednoduše řečeno, rozdíl mezi uzemněním a uzemněním je v tom, že v prvním případě je napájecí obvod vypnut kvůli překročení aktuálního nastavení stroje a ve druhém je nebezpečný proud poslán do země a „šíří se “ ve vlhkém prostředí.

Ve vícebytových výškových budovách je technicky obtížné uzemnit elektrické spotřebiče, proto se zde nejčastěji používá uzemnění (spolu s RCD). V soukromých domech je naopak nejvhodnější vytvořit uzemňovací systém.

K čemu se používají RCD a difavtomaty?

Provoz uzemňovacích zařízení není možný bez dalších zařízení. Mezi hlavní patří proudové chrániče (RCD) a diferenciální jističe. Navzdory vnější podobnosti se používají pro různé úkoly:

1. RCD se vypne, když se v síti objeví tzv. svodový proud, který může vést na jedné straně k požáru (při poškození elektrického vedení se izolace začne velmi zahřívat) a na straně druhé. , k úrazu elektrickým proudem, pokud se osoba dotkne vadného zařízení. RCD vždy pracuje „ve spojení“ s konvenčním strojem.
2. Diferenciální jistič kombinuje funkce proudového chrániče a jističe, to znamená, že chrání systém elektrického vedení před přetížením a zkratem a člověka před úrazem elektrickým proudem.

Uzemnění je tedy kovový drát, který jde do půdy a je navržen tak, aby „proudil“ proud do země, když dojde k poruše v systému napájení.