Metode zazemljenja

Metode zazemljenja in zazemljitvene mreže

V električnih sistemih je na voljo več različnih metod zazemljenja, vključno s zazemljenjem z žico ali trakom, zazemljenjem z palico, zazemljenjem z cevjo, zazemljenjem z ploščo in zazemljenjem preko vodovodov. Med njimi so najpogostejše zazemljenje z cevjo in zazemljenje z ploščo, ki ju bomo podrobneje raziskali spodaj.

Zazemljitvena mreža

Zazemljitvena mreža se sestavlja z povezovanjem več palic s bakrenimi vodiči. Ta konfiguracija učinkovito zmanjša skupni upor zazemljenja in igra ključno vlogo pri omejevanju potenciala tla. Zlasti je primeren za območja, kjer se pričakujejo veliki strmi tokovi. Pri oblikovanju zazemljitvene mreže je treba zelo premišljeno upoštevati nekaj ključnih dejavnikov:

Varnostna posočila

Pri napaki mora biti napetostna razlika med tlem in površino tla na ravni, ki ne predstavlja nevarnosti za osebe, ki bi se lahko dotaknile ne-nosilnih vodilnih površin električnega sistema. To zagotavlja varnost osebila, ki deluje okoli ali blizu električne instalacije.

Delovanje zaščitnega relaja

Zazemljitvena mreža mora biti sposobna obvladovati neprekinjene strme tokove, dovolj velike, da sprožijo zaščitni relaj. Nizek upor tla je ključen, da omogoči svoboden pretok strmeh toka skozi mrežo, kar omogoča hitro delovanje zaščitnega relaja in izolacijo defektnega dela električnega sistema.

Preprečevanje smrtonosnih tokov

Upor zazemljitvene mreže mora biti natančno obdelan, da prepreči pretok smrtonosnih tokov skozi teleso osebe v primeru nenamernega stika s živimi deli. To je osnovno varnostno zahtevo za zaščito človekovega življenja.

Omejevanje korakove napetosti

Oblikovanje zazemljitvene mreže mora zagotoviti, da ostane korakova napetost - potencialna razlika med dvema točkama na površini tla na določeni razdalji - pod dovoljeno vrednostjo. Ta dovoljena vrednost je odvisna od različnih dejavnikov, kot so upornost tal in stanja napake, ki je potrebno izolirati defektno opremo od živega električnega sistema. S tem, da ohranjamo korakov napetost znotraj varnih mej, se zmanjša tveganje električnega šoka osebam, ki hodijo blizu zazemljene instalacije.

Zazemljitveni elektrodi
Zazemljitveni elektrod se nanaša na katerikoli vod, palico, cev, ploščo ali skupino vodil, ki so vstavljeni v tlo, bodisi vodoravno ali navpično. V sistemih distribucije elektrike je pogosta oblika zemeljskega elektroda palica, tipično dolga okoli 1 metra, ki je vstavljena navpično v tlo. Ta enostaven, a učinkovit dizajn pomaga vzpostaviti zanesljivo povezavo med električnim sistemom in tlem, kar omogoča varno disipacijo strmeh tokov.

Na drugi strani se v generatorjih pretvorilnic namesto uporabe posameznih palic pogosto uporablja zazemljitvena mreža. Zazemljitvena mreža sestoji iz več vodil, ki so povezani v omrežje. Ta pristop ponuja več prednosti nad uporabo posameznih elektrod. Večja površina in povezana narava zazemljitvene mreže zagotavljata nižji skupni upor, kar omogoča učinkovitejšo obvladovanje višjih strmeh tokov. Poleg tega pomaga bolje porazdeliti električni potencial po območju pretvorilnice, kar zmanjša tveganje nevarnih korakov in dodirsne napetosti, ki bi lahko ogrozile osebilo in opremo.

Zazemljanje z cevjo
Med različnimi metodami zazemljenja, ki so primerni pod istimi pogoji tla in vlage, se zazemljanje z cevjo izstopa kot eden najpogostejših in najučinkovitejših sistemov. V tem pristopu se vertikalno v tlo, ki ostaja stalno vlago, namesti galvanizirana jeklena cev s perforacijami, v skladu z odobrenimi specifikacijami glede dolžine in premera, kot je prikazano na priloženi ilustraciji.

Izbira velikosti cevi je ključna, saj jo določata dva glavna dejavnika: velikost toka, ki ga mora zazemljitveni sistem voditi, in lastnosti tla. Za obvladovanje višjih strmeh tokov je morda potrebna večja-cevna ali daljša cev, da se zagotovi, da se električni naboj lahko varno in učinkovito disipira v tlo. Poleg tega imajo različni tipi tla različne električne upornosti; na primer, tla z višjo upornostjo morda zahtevajo večjo velikost cevi, da dosežejo želeno nizek-uporno povezavo z tlem. Ta natančen postopek merila zagotavlja zanesljivost in varnost sistema zazemljenja z cevjo, kar ga čini priljubljenim izbirom za širok spekter električnih instalacij.

Za zazemljanje z cevjo standardna praksa določa specifične dimenzije zazemljitvene cevi, ki se razlikujejo glede na pogoje tla. Običajno se v običajnem tlu uporablja cev s premerom 40 mm in dolžino 2,5 metrov. Vendar pa je v suhom in kamenitem tlu potrebna daljša cev, da se zagotovi učinkovita povezava z tlem. Globina, na kateri je cev zakopana, je neposredno sorazmerna s vlago tla, saj močnejše vlago okoli olajša električno vodljivost.

V tipični instalaciji je cev postavljena na globini 3,75 metrov. Za izboljšanje njene zmogljivosti je dno cevi okoliščeno z majhnimi kovinčki koke ali ugljenja, postavljenimi približno 15 cm oddaljeno. Uporabljajo se izmenjujoči sloji koke in soli, ki služijo različnim namenom. Koka poveča učinkovito stikalo z tlem, medtem ko sol zmanjša upor tla, skupaj optimizirata učinkovitost zazemljitvenega sistema. Dodatna cev, s premerom 19 mm in minimalno dolžino 1,25 metrov, je povezana z vrhom galvaniziranega železa (GI) cevi preko reducirnega vratka. Ta sekundarna cev igra ključno vlogo pri ohranjanju funkcionalnosti sistema, zlasti v nepravih vremenskih pogojih.
Med letom, ko se naravno zmanjša vlaga v tlu, se poveča upor tla. Da bi to preprečili, se izgradi betonska konstrukcija, ki zagotavlja konstantno oskrbo z vodo. Za ohranjanje učinkovite zemljanske povezave se skozi lejko, pripegnjeno na 19-mm premerne cevi, pripeto na glavno GI cev, polije 3 do 4 vedra vode. Zazemljitveni vod, ki je lahko buklen žice ali GI trak z dovoljškim prerezem, da varno nosi strme tokove, gre skozi 12-mm premerno GI cev, zakopano približno 60 cm pod površino tla.

Zazemljanje z ploščo vključuje zakopavanje zazemljitvene plošče v tlo. Plošča se lahko izdelava iz bakra, s dimenzijami 60 cm × 60 cm × 3 mm, ali galvaniziranega železa, s dimenzijami 60 cm × 60 cm × 6 mm. Plošča je postavljena navpično, z vrhom na globini, ki ni manjša od 3 metrov od površine tla. Ta globina je ključna za zagotavljanje zanesljivega električnega zazemljenja, saj plošči omogoča zadostno stikalo z tlem, kar omogoča varno disipacijo električnih tokov v primeru napake.

Zazemljanje z ploščo
Pri izvajanju zazemljenja z ploščo se zazemljitvena plošča vstavi v pomožne sloje koke in soli, z minimalno debelino 15 cm za te sloje. Ta kombinacija pomaga zmanjšati upornost tla okoli plošče, kar poveča učinkovitost zazemljitvenega sistema. Zazemljitveni vod, izdelan iz galvaniziranega železa (GI) ali bakra, je potem trdno pripegnjen na zazemljitveno ploščo z maticami in vinti. Kljub superiorni električni vodljivosti bakra, bakrene plošče in žice zaradi znatno višjih stroškov v primerjavi z GI alternativami redko uporabljajo za zazemljenje. Ta gospodarska učinkovitost čini GI material preferiranim izbirom za večino praktičnih zazemljitvenih aplikacij.
Zazemljanje preko vodovodov
Zazemljanje preko vodovodov je še ena metoda vzpostavitve električne povezave z tlem. V tem pristopu se GI ali bakren žice povežejo z vodovodi. Povezava je zavarovana z jeklenim vezalnim vodom, ki je pripegnjen na bakreni vod. Ta metoda izkorišča obsežno metalno omrežje vodovodov, ki običajno imajo dober stik z tlem, da zagotovi nizek-uporn pot za električni tok v primeru napake. Vendar mora ta zazemljitvena metoda ustrezati relevantnim varnostnim predpisom in plinskim kodeksom, da zagotovi hkrati električno varnost in celovitost sistema oskrbe s pitno vodo.

Vodovodi so običajno izdelani iz kovina in so zakopani pod površino tla, kar učinkovito vzpostavlja neposredni stik z tlem. V primeru napake se tok, ki teče skozi galvaniziran železo (GI) ali bakren žice, uporabljene za zazemljenje, usmeri neposredno v tlo preko vodovoda. To ponuja priročen in pogosto učinkovit pot za disipacijo strmeh tokov, ki izkorišča obsežno podzemno omrežje vodovoda in njegovo intrinzično vodljivost kot metalna struktura.