Jaký by měl být odpor uzemňovacího zařízení?

V moderní budově, kde je umístěno velké množství různých napájecích přijímačů, je potřeba mít uzemňovací systém, který zajišťuje elektrickou a požární bezpečnost, ochranu drahých elektronických zařízení a ochranu budov před bleskem. Níže jsou uvedeny některé výňatky z PUE, které se týkají systémů uzemnění a vyrovnání potenciálu.

Základní požadavky PUE na uzemnění

Kapitola 7.1. ELEKTROINSTALACE BYTOVÝCH, VEŘEJNÝCH, SPRÁVNÍCH A DOMOVSKÝCH BUDOV

7.1.13. Elektrické přijímače musí být napájeny ze sítě 380/220 V s uzemňovací soustavou TN-S nebo TN-C-S.

Při rekonstrukcích bytových a veřejných budov se síťovým napětím 220/127 V nebo 3 x 220 V je nutné zajistit převedení sítě na napětí 380/220 V s uzemněním TN-S nebo TN-C-S.

7.1.21. Při napájení jednofázových spotřebičů budov z vícefázové rozvodné sítě je povoleno, aby různé skupiny jednofázových spotřebičů měly společné vodiče N a PE (pětivodičová síť) přímo z ASU kombinující vodiče N a PE (; čtyřvodičová síť s vodičem PEN) není povolena.

7.1.36. Ve všech budovách musí být skupinová síťová vedení vedená od skupinových, podlahových a bytových rozvaděčů ke svítidlům obecného osvětlení, zásuvkám a stacionárním elektrickým přijímačům třívodičová (fáze – L, nulový pracovní – N a nulový ochranný – vodiče PE).

• Kombinace nulových pracovních a nulových ochranných vodičů různých skupinových vedení není povolena
• Nulový pracovní a nulový ochranný vodič není dovoleno připojovat na panely pod společnou kontaktní svorku.
• Průřezy vodičů musí splňovat požadavky bodu 7.1.45.

7.1.68. Ve všech místnostech je nutné připojit otevřené vodivé části obecných svítidel a stacionárních elektrických přijímačů (elektrické sporáky, kotle, klimatizace pro domácnost, elektrické ručníky atd.) na nulový ochranný vodič.

7.1.69. V budovách jsou kovové skříně jednofázových přenosných elektrospotřebičů a stolních kancelářských zařízení třídy I v souladu s GOST 12.2.007.0-75 „SSBT. Elektrické výrobky. Všeobecné bezpečnostní požadavky“ musí být připojeny k ochranným vodičům třívodičového skupinového vedení (viz odstavec 7.1.36).

Kovové rámy přepážek, dveří a zárubní používané pro pokládku kabelů musí být spojeny s ochrannými vodiči.

7.1.70. V místnostech bez zvýšeného nebezpečí je dovoleno používat závěsná svítidla, která nejsou vybavena svorkami pro připojení ochranných vodičů, za předpokladu, že hák pro jejich zavěšení je izolován. Požadavky tohoto odstavce neruší požadavky odstavce 7.1.36 a nejsou základem pro zhotovení dvouvodičového elektrického vedení.

7.1.87. Na vstupu do budovy musí být instalován systém vyrovnání potenciálu kombinací následujících vodivých částí:

• Hlavní (hlavní) ochranný vodič;
• Hlavní (hlavní) zemnící vodič nebo hlavní zemnící svorka;
• Ocelové trubky pro komunikaci mezi budovami a mezi budovami;
• Kovové části stavebních konstrukcí, ochrana před bleskem, ústřední topení, ventilace a klimatizace. Takové vodivé části musí být na vstupu do budovy vzájemně propojeny.

Při přenosu elektřiny se doporučuje přeinstalovat další systémy vyrovnání potenciálu.

7.1.88. Všechny otevřené vodivé části stacionárních elektrických instalací, vodivé části třetích stran a nulové ochranné vodiče všech elektrických zařízení (včetně zásuvek) musí být připojeny k dodatečnému systému vyrovnání potenciálu.

U koupelen a sprchových koutů je povinný dodatečný systém vyrovnání potenciálu, který musí mimo jiné zahrnovat připojení cizích vodivých částí vyčnívajících mimo prostory. Pokud není k systému vyrovnání potenciálu připojeno žádné elektrické zařízení s neutrálními ochrannými vodiči, pak by měl být systém vyrovnávání potenciálu připojen ke sběrnici PE (svorce) na vstupu. Topná tělesa zabudovaná v podlaze musí být zakryta uzemněnou kovovou sítí nebo uzemněným kovovým pláštěm napojeným na systém vyrovnání potenciálu. Jako doplňkovou ochranu topných těles se doporučuje použít proudový chránič s proudem do 30 mA.

Není dovoleno používat místní systémy vyrovnávání potenciálu pro sauny, vany a sprchy.

1.7.103. Celkový odpor proti šíření zemnících vodičů (včetně přirozených) všech opakovaných uzemnění vodiče PEN každého venkovního vedení v kteroukoli roční dobu by neměl být větší než 5, 10 a 20 Ohmů při napětích 660 , 380 a 220 V zdroje třífázového proudu nebo zdroje jednofázového proudu 380, 220 a 127 V.

1.7.111. Umělé zemnící vodiče mohou být vyrobeny z černé nebo pozinkované oceli nebo mědi. Umělé zemnící vodiče by neměly být natřeny.

Výkopy pro vodorovné zemnící vodiče musí být vyplněny homogenní zeminou, která neobsahuje drcený kámen a stavební odpad.

Zemnicí elektrody by neměly být umístěny (používány) v místech, kde je zem vysušena teplem potrubí apod.

1.7.117. Zemnící vodič spojující pracovní (funkční) zemnící vodič s hlavní zemnící sběrnicí v elektrických instalacích s napětím do 1 kV musí mít průřez minimálně: měď – 10 mm², hliník – 16 mm², ocel – 75 mm².

Výpočet uzemnění

Typický výpočet odporu proti šíření elektrického proudu uzemňovacího zařízení sestávajícího z vertikálních zemnících vodičů se provádí pomocí níže uvedených vzorců:

R je celkový odpor proti šíření elektrického proudu

R1 – vertikální zemnící odpor

R2 – vodorovný zemnící odpor

ρ—elektrický odpor půdy

ρ1 – elektrický odpor horní vrstvy půdy

ρ2 – elektrický odpor spodní vrstvy půdy

n je počet svislých zemnících vodičů

L1 – délka vertikální zemnící elektrody

L2 – délka vodorovné zemnící elektrody

L3 – délka spojovacího pásu před vstupem do objektu

D—průměr vertikální zemnicí elektrody

b je šířka horizontální police zemní elektrody

H – hloubka horní vrstvy půdy

h1 – vzdálenost ke středu svislé zemnící elektrody

h2 – vzdálenost ke středu vodorovné zemnící elektrody

k1 – klimatický koeficient pro svislé zemnicí vodiče

k2 – klimatický koeficient pro vodorovné zemnící vodiče

η – faktor využití pro vertikální elektrody

Online výpočet uzemnění

Klimatické koeficienty pro svislé a vodorovné zemnící vodiče

uzemňovací vodič	Klimatická zóna
	I	II	III	IV
Vertikální	1,8. 2,0	1,6. 1,8	1,4. 1,5	1,2. 1,4
Horizontální	4,5 . 7,0	3,5 . 4,5	2,0 . 2,5	1,5 . 2,0

Klimatické zóny Ruska

I – Archangelsk, Murmansk, Vologda, Kirov, Perm, Sverdlovsk, Sachalin, Kamčatka a Magadan regiony, severní polovina západní a východní Sibiře a republika Komi, severní část území Chabarovsk a východní část území Primorsky;

II – Republika Karelia, Leningrad, Novgorod, Pskov regiony, jižní část Chabarovska a západní část Primorských území;

III – Smolensk, Kaliningrad, Moskva, Kalinin, Oryol, Tula, Rjazaň, Ivanovo, Jaroslavl, Gorkij, Brjansk, Čeljabinsk, Vladimir, Kaluga, Kostroma, Amurské oblasti, jižní část západní a východní Sibiře, Čuvašská republika, Republika Mordovia, Republika Mari El, Republika Tatarstán, Republika Bashkiria a Udmurtská republika;

IV – Kursk, Astrachaň, Kuibyshev, Saratov, Volgograd, Orenburg, Voroněž, Tambov, Penza, Rostov, Uljanovské oblasti, Krasnodarské území, Severní Kavkaz a Zakavkazsko.

Faktory využití ηv a ηg pro víceelektrodové zemnící vodiče sestávající z tyčí (trubek nebo úhelníků)

Poměr vzdálenosti mezi
potrubí na jejich délku

Na trhu jsou k dispozici zemnící sady od desítek výrobců. Stavebnice se liší materiálem, délkou a průměrem tyčí. Zvažme postup pro výběr hotové uzemňovací sady.

Návrh uzemnění

Uzemnění je nezbytné pro ochranu lidí a zvířat před úrazem elektrickým proudem. Díky uzemnění jde nebezpečný potenciál do země a chrání před úrazem elektrickým proudem.

Zemnící systém se skládá z uzemňovacího vodiče, zemnících vodičů a zemnící sběrnice, které zajišťují, že nebezpečný potenciál „odtéká“ do země. Zemnící elektroda může mít různé konstrukce:

• Trojúhelník. Je vyroben ze tří ocelových zemnících vodičů spojených propojkami.
• Lineární obrys. Zemnící vodiče jsou umístěny v řadě. Používá se při uzemnění několika objektů podél obvodu.
• Modulární kolíkové (hluboké) uzemnění. Je to dlouhá tyč umístěná v zemi.

Odpor zemniče závisí na velikosti a počtu zemničů, vzdálenosti mezi nimi, hloubce jejich uložení a vodivosti půdy.

Hotové uzemňovací soupravy jsou zpravidla modulární kolíkové (hluboké) zemnící elektrody.

Výhody hlubokého uzemnění pro ochranu budovy:

• Účinnost a hluboké umístění vodiče umožňuje dosáhnout vlhkostí nasycených půd s dobrou vodivostí při současném snížení sezónních výkyvů odporu.
• Kompaktnost umožňuje instalovat uzemnění jak uvnitř budovy (v suterénu), tak venku ve vzdálenosti více než 1 m od základu.
• Snadná instalace, není potřeba žádné speciální vybavení, stačí 10 kg perlík nebo příklepová vrtačka.

Požadavky na uzemnění a obecná doporučení

Začněme stanovením požadavků na zemnící systém, jaký odpor by měl mít po instalaci zemnící sady.

Cílová hodnota odporu závisí na uzemněném objektu:

• Pro soukromý dům (jednofázová síť s napětím 220 V) by odpor neměl překročit 30 Ohmů v souladu s článkem 1.7.101 PUE 7 „Pravidla elektrické instalace“.
• Pro dům s plynovým kotlem – v souladu s paragrafy. 1.7.103 nebo PUE 1.7.59. Obecně platí, že odpor není větší než 10 ohmů, ale nejlepší je získat přesné údaje od vaší plynárenské společnosti.
• U zařízení je nutné převzít hodnotu odporu z projektové dokumentace nebo technické specifikace. pasy.

Hotové uzemňovací sady se liší materiálem, délkou a průměrem tyčí.

Materiál ovlivňuje životnost a cenu. Délka soupravy se volí v závislosti na typu půdy a výšce spodní vody.

Na základě praktických údajů lze učinit následující doporučení:

• pro soukromý dům bez plynového kotle často stačí uzemňovací souprava s hloubkou 6 m; pro písčitou půdu – 12 m
• pro soukromý dům s plynovým kotlem je lepší zvážit soupravy dlouhé 9 m, pro písčitou půdu – 15 m
• pokud se zemnící souprava dostane do spodní vody, pak se obvykle dosáhne odporu méně než 10 ohmů, což je vhodné pro soukromý dům a dům s plynovým kotlem

Toto jsou pouze obecné pokyny. Aby bylo zajištěno, že je sada vybrána správně, je nutné provést výpočet uzemnění pro vaše místo.

Data výpočtu uzemnění

Výpočet uzemnění – stanovení odporu sestrojeného obvodu za provozu. Odpor zemnící smyčky závisí na délce a průměru zemnicího vodiče a měrném odporu zeminy, do které je zakopána.

Připravme si data pro výpočet.

Půdní odpor lze měřit nebo použít průměrné údaje doporučené pro předběžné výpočty uvedené v tabulce 1.

Odpor půdy se může lišit v závislosti na její teplotě a vlhkosti. V zimě půda zmrzne a zvýší se její odpor. S rostoucí vlhkostí se snižuje.

Uzemnění je nutné navrhnout s ohledem na sezónní koeficienty, zajišťující odolnost uzemňovacího zařízení v každém ročním období a za každého počasí.

Rostoucí faktory pro svislé uzemňovací vodiče pro různé klimatické zóny jsou uvedeny v tabulce 2.

Zdroj dat pro tabulky 1 a 2: Příručka napájení pro průmyslové podniky. Průmyslové elektrické sítě. 2. vyd., revidováno. a doplňkové/Pod obecné. vyd. A.A. Fedorov a G.V. Serbinovský. – M.: Energie, 1980

Dáme příklad. Předpokládejme, že půda, ve které se nachází zemnící elektroda, je hlinitá a lokalita se nachází ve druhém klimatickém pásmu s minimální lednovou teplotou -14 °C až -10 °C.

Podle tabulky 1 je průměrný měrný odpor 100 Ohm*m.

Koeficient zamrzání v hloubce 2 m je podle tabulky 0,5 1,5.

Vypočtený odpor půdy je tedy 100 * 1,5 = 150 Ohm * m.

Výpočet modulárního uzemnění

Pro výpočet uzemnění můžete použít online kalkulačky nebo vzorec.

Vzorec pro výpočet odporu jedné vertikální zemnící elektrody R:

ρ — odpor půdy, Ohm*m

l je délka zemnící elektrody, m

d—průměr zemnícího vodiče, m

t — hloubka zemnící elektrody (vzdálenost od povrchu země ke středu zemnící elektrody), m

Pojďme vypočítat odpor. Předpokládejme, že plánujeme uzemnit dům bez plynového kotle, jehož odpor by neměl přesáhnout 30 Ohmů. Odhadovaný měrný odpor vypočítaný v předchozím kroku je 150 Ohm*m. Hloubku zemnící elektrody budeme uvažovat v hloubce 0,5m.

Udělejme kalkulaci pro sadu o délce 3 m a průměru 16 mm. Dosazením hodnoty do vzorce získáme odpor 47,56 Ohmů. Tato hodnota není platná.
Zopakujme výpočet pro sadu dlouhou 6 m, dostaneme hodnotu 28,80 Ohmů. Tato hodnota je v normálních mezích, ale blíží se kritické hodnotě a může překročit její meze, když půda zmrzne a na zemnící elektrodě se objeví rez.

Zopakujeme výpočet pro sadu dlouhou 9 m, dostaneme hodnotu 19,12. Takové uzemnění zaručeně ochrání váš domov, proto byste si takovou sadu měli vybrat.

Kalkulačka uzemnění

Kalkulačka používá zjednodušený vzorec pro výpočet odporu jedné vertikální zemnící elektrody.