Требования к заземляющим устройствам
а) Электроустановки выше 1000 В с большими токами замыкания на землю
Ограничение сопротивления заземляющего устройства не обеспечивает приемлемых напряжений прикосновения и шага при токах замыкания на землю в несколько килоампер. Например, при токе к. з. 6 кА на заземляющем устройстве будет напряжение 3 кВ. Поэтому дополнительно к ограничению сопротивления заземляющего устройства предписывают также выполнение следующих мероприятий:
а) быстродействующее отключение при замыканиях на землю;
б) выравнивание потенциалов в пределах территории, на которой находится электроустановка, и на ее границах.
Для выравнивания потенциалов на территории электроустановки на глубине 0,5—0,7 м должна закладываться сетка из выравнивающих проводников (рис. 12-6) Продольные проводники закладываются параллельно осям оборудования на расстоянии 0,8—1 м от фундамента или оснований оборудования и соединяются на всей площади поперечными проводниками с шагом не более 6 м.
Для улучшения выравнивания на границе контура крайние проводники сетки, с которых происходит большее стенание укладываются на глубине порядка 1 м.
Рис. 12-6. Выравнивание потенциалов с помощью дополнительных выравнивающих проводников при контурном заземлителе. 1 — полосы; 2 — трубы; 3 — дополнительные полосы в месте входа (козырек).
Выравнивание потенциалов должно осуществляться также у входов и въездов на территорию электроустановки путем укладки двух дополнительных полос с постепенным заглублением на расстояниях 1 и 2 м от заземлителя на глубине 1 и 1,5 м соответственно.
При размещении электроустановки на достаточной площади расстояние от границ заземлителя до ограды электроустановки должно быть не менее 3 м и ограда в этом случае не должна заземляться в местах, часто посещаемых персоналом, и местах входов и въездов целесообразно устраивать дорожки с покрытием асфальтом или гравием, имеющими малую проводимость.
С целях исключения выноса потенциала за пределы территории электроустановки с большим током замыкания на землю запрещается питание приемников, находящихся вне территории электроустановки, от трансформаторов с заземленной нейтралью при напряжениях 380—220 или 220—127 В, находящихся в пределах территории электроустановки.
В случае необходимости питание таких приемников должно осуществляться от трансформаторов с изолированной нейтралью.
С той же целью исключения выноса потенциала рельсовые пути, проложенные на территории электроустановки, к заземляющему контуру электроустановки не присоединяются, а на выходе за пределы электроустановки заземляются в нескольких точках. Так как рельсы при этом имеют нулевой потенциал, должна быть исключена возможность попадания человека под значительное шаговое напряжение в пределах электроустановки, когда он одной ногой касается грунта, а второй — рельса. Возможность эта исключается при насыпи железнодорожного полотна из крупного щебня, гальки и ракушечника, имеющих малую проводимость.
Если заземлитель не размещается внутри ограждаемой территории, он может быть расширен и вынесен за пределы электроустановок с обязательным выравниванием потенциалов на границах контура путем постепенного заглубления крайних проводников сети. При этом металлические части забора и арматура стоек железобетонного забора должны быть присоединены к заземлителю.
При расположении электроустановок с большим током замыкания на землю у цехов предприятий должны выполняться следующие мероприятия:
1. Все прилегающие здания должны включаться в общий контур заземления.
2. Должны приниматься меры к выравниванию потенциалов внутри цехов.
3. Вокруг зданий на расстоянии 1 м от стен на глубине 2 м должен быть проложен проводник, соединенный с заземляющими проводниками внутри здания, а у входов и въездов в здания должно быть выполнено выравнивание потенциалов путем прокладки дополнительных полос с постепенным заглублением.
4. Вокруг здания следует устраивать асфальтированные отмостки шириной 1—1,5 м.
Так как токи к. з. на землю в рассматриваемых установках значительны, должна быть обеспечена термическая стойкость заземляющих проводников. Сечения заземляющих проводников должны быть выбраны такими, чтобы при прохождении по ним расчетных токов к. з. на землю температура их за время срабатывания основной защиты не превысила допустимой. В соответствии с общим правилом минимальные сечения проводников, мм2, по допустимому нагреву током к.
з. определяются по формуле
где
— расчетный ток через проводник, A; — приведенное время прохождения тока к. з. на землю, с; С — постоянная (для стали С=74, для голой меди С=195, для кабелей с медными жилами С=182, для голого алюминии и кабелей с алюминиевыми жилами С=112).
В качестве расчетного тока принимается установившийся наибольший ток через заземляющий проводник при замыкании на рассматриваемом устройстве или к. з. на землю вне его для возможной в эксплуатации схемы сети с учетом распределения тока к. з. на землю между заземленными нейтралями сети.
б) Электроустановки выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю
В соответствии с требованиями ПУЭ в электроустановках без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства при прохождении через него расчетного тока в любое время года должно удовлетворять условию
где
— расчетный ток через заземляющее устройство; — расчетное напряжение на заземляющем устройстве по отношению к земле.
Расчетным током является полный ток замыкания на землю при полностью включенных присоединениях электрически связанной сети.
Емкостный ток замыкания на землю может быть определен по выражению
где U — междуфазное напряжение сети, кВ;
— общая длина электрически связанных между собой кабельных линий, км; — общая длина электрически связанных между собой воздушных линий, км.
В качестве принимается значение 250 В, если заземляющее устройство используется только для электроустановок выше 1000 В, и 125 В, если заземляющее устройство одновременно используется для электроустановок до 1000 В. Сопротивление заземляющего устройства для этих сетей должно быть не более 10 Ом.
В сетях с компенсацией емкостных токов сопротивление заземляющего устройства рассчитывается по формуле (12-6). При этом в качестве расчетного тока следует принимать:
а) для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты — ток, равный 125% номинального тока этих аппаратов;
б) для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, — наибольший остаточный ток замыкания на землю, который может иметь место в сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов, но не менее 30 А.
С целью облегчения устройства заземлений ПУЭ допускают во всех электроустановках с малыми токами замыкания на землю заземляющие устройства рассчитывать по формуле (12-6), принимая в качестве расчетного ток срабатывания релейной защиты или ток плавления предохранителей, если эта защита обеспечивает отключение замыканий на землю. При этом наименьший в условиях эксплуатации ток замыкания на землю должен быть не менее полуторакратного тока срабатывания релейной защиты или трехкратного номинального тока предохранителей.
в) Электроустановки до 1000 В с глухим заземлением нейтрали
Сопротивление заземления нейтрали определяется двумя условиями:
а) снижением опасных последствий при пробое изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора;
б) предотвращением недопустимого повышения напряжения фазных проводов по отношению к земле и заземленных частей электроустановок низкого напряжения при замыканиях на землю в этих электроустановках.
Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.
Исключение составляют электроустановки, в которых суммарная мощность установленных генераторов и трансформаторов не превышает 100 кВА. В этих случаях заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом.
Части электроустановок, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую посредством заземляющих проводников или нулевого провода. При воздушных линиях металлическая связь с нейтралью источника питания осуществляется при помощи специального нулевого провода, прокладываемого на опорах так же, как и фазные провода. При этом через каждые 250 м, а также на концах линий и ответвлений длиной более 200 м должны устраиваться повторные заземления нулевого провода. Сопротивление заземляющих устройств каждого из повторных заземлений должно быть не более 10 Ом. В сетях с суммарной мощностью питающих генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, для которых допущено сопротивление основного заземляющего устройства 10 Ом, сопротивление заземляющих устройств каждого из повторных заземлений должно быть не более 30 Ом при числе их не менее 3.
Для обеспечения автоматического отключения участка с однофазным замыканием заземляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или нулевой провод возникал ток к. з., превышающий:
а) в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя;
б) в 3 раза номинальный ток замедленного расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.
При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, заземляющие проводники должны быть выбраны так, чтобы в петле фаза—нуль был обеспечен ток к. з., равный значению уставки электромагнитного расцепителя, умноженному на коэффициент, учитывающий разброс, и коэффициент запаса 1,1. При отсутствии заводских данных по разбросу кратность тока к. з. относительно уставки электромагнитного расцепителя следует принимать равной: для автоматов с номинальным током до 100 А — 1,4; для прочих автоматов 1,25.
Полная проводимость заземляющих проводников во всех случаях должна составлять не менее 50% проводимости фазного проводника.
Условия в отношении тока замыкания на землю должны проверяться испытаниями или измерениями для ввода электроустановки в эксплуатацию, а также периодически в процессе ее эксплуатации.
В целях удовлетворения указанных требований в отношении тока замыкания на землю заземляющие проводники рекомендуется прокладывать совместно или в непосредственной близости с фазными. Не допускается использование свинцовых оболочек кабелей в качестве заземляющих проводников.
В условиях проектирования для проверки обеспечения отключения замыканий между фазным и нулевым проводником ток однофазного к. з. определяется по приближенной формуле
где
—фазное напряжение сети; — полное сопротивление нулевой последовательности трансформатора; — полное сопротивление петли фаза — нуль при совместной подвеске нулевого и фазных проводов линии. Удельное реактивное сопротивление петли при проводах из цветных металлов принимается равным 0,6 Ом/км; при стальных проводах внешнее удельное реактивное сопротивление петли принимается равным 0,6 Ом/км, а внутреннее реактивное и активное сопротивления определяются для тока, фактически проходящего по проводам в условиях однофазного замыкания; в качестве первого приближения их можно определять по току замыкания, превышающему ток срабатывания защиты в указанную кратность раз.
Отмеченная приближенность формулы (12-7) заключается в замене геометрического сложения полных сопротивлений трансформатора и цепи фаза — нуль арифметическим, так как эти сопротивления имеют близкие углы и погрешность от такой замены не превышает 5% в сторону уменьшения тока замыкания.
В установках постоянного тока заземление выполняется на тех же основаниях, что и в установках переменного тока. Особенностью прохождения постоянного тока в земле является электролитическая коррозия подземных сооружений (водопровод и другие трубопроводы, оболочки кабелей, конструкции зданий). Опасность коррозии существует в установках с длительным прохождением рабочего тока через заземлитель (рабочее заземление одного полюса) или существованием токов утечки (электролизные установки). Поэтому при устройстве заземлений в установках постоянного тока не следует использовать в качестве заземляющих устройств подземные сооружения, коррозия которых приводит к большим убыткам. Заземлители установок постоянного тока не должны объединяться с заземлителями других систем.
Элементы заземлителей должны быть достаточной толщины для предотвращения быстрого разрушения.
Если электроустановки постоянного тока связаны с электроустановками переменного тока (преобразователи), то могут быть применены общие заземляющие устройства.
В сетях постоянного тока повторные заземления нулевого провода должны осуществляться при помощи отдельных искусственных заземлителей, которые не должны иметь металлических соединений с подземными трубопроводами.
г) Электроустановки до 1000 В с изолированной нейтралью
Сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ не должно превышать 4 Ом, а в электроустановках с суммарной мощностью параллельно работающих генераторов и трансформаторов 100 кВА и ниже оно не должно быть больше 10 Ом.
В месте установки трансформаторов при совместном использовании заземляющего устройства для сетей до 1000 В и выше сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять формуле (12-6) при расчетном напряжении па заземляющем устройстве
.
Это требование предусматривает снижение опасных последствий при повреждении трансформаторов с замыканием между обмотками высшего и низшего напряжений. При этом, если при повреждении не произойдет отключения от действия защиты высшей стороны, через пробивной предохранитель и заземляющее устройство будет проходить ток замыкания на землю сети высшего напряжения.
При однофазных замыканиях в сетях до 1000 В в месте замыкания проходит ток, обусловленный активной и емкостной проводимостями фаз на землю. Наибольшее напряжение прикосновения, равное напряжению на заземлителе относительно точки нулевого потенциала, составляет несколько десятков вольт:
где
— ток замыкания на землю; — сопротивление заземляющего устройства, не превышающее согласно ПУЭ 4—10 Ом. Поэтому в коротких сетях с малой проводимостью на землю неоспоримы преимущества сетей с изолированной нейтралью.
Контур заземления — требования, виды и монтаж
Система подачи электроэнергии соединяется через распределительный щит с внутренней проводкой помещений.
В процессе эксплуатации вполне возможно возникновение неисправностей и аварийных ситуаций, приводящих к токовым утечкам. В связи с этим в каждом доме выполняются защитные мероприятия, среди которых важную роль играет контур заземления, устанавливаемый отдельно или совместно с устройствами защитного отключения. Данные системы монтируются в соответствии с ПУЭ, защищая людей и оборудование от поражающего действия электротока.
Содержание
Общие сведения о заземляющем контуре
Стандартный контур заземления представляет собой комплекс металлических конструкций, размещенных в земле, на определенных расстояниях между собой и незначительном удалении от защищаемого объекта.
Данная схема выполняет следующие функции:
- Защищают людей от поражения электротоком, а приборы и оборудование – от перепадов напряжения.
- За счет сопротивления не дают энергии бесконтрольно растекаться в окружающей среде.
- Обеспечивают защиту от последствий ударов молнии.
Если требуется сделать наружный контур заземления в этом случае большинство конструкций изготавливается из стальных труб, уголков, гладких прутков и других профильных материалов.
Длина каждого элемента не превышает 3 метров. Они забиваются кувалдой в твердый грунт, засыпаются землей и утрамбовываются. Нежелательно использовать бетон, поскольку в дальнейшем ремонт таких конструкций будет невозможен.
Забитые электроды соединяются между собой тонкой стальной полосой, толщиной не менее 4 мм. Крепления осуществляются сваркой или болтовыми соединениями. Далее конструкция соединяется специальным заземляющим кабелем со всеми приборами, находящимися в доме, в первую очередь с высоким потреблением нагрузки. Для повышения качества работы системы нередко на объекте дополнительно устраивается внутренний контур заземления.
Данные для расчетов конструкции можно получить путем проведения необходимых исследований. В соответствии с типом и характером грунта определяется глубина залегания электродов, их количество и другие параметры. Выбирается наиболее подходящий материал для изготовления конструктивных элементов. Идеальными вариантами под контур заземляемого объекта считаются глинистые грунты, суглинки и черноземы.
Запрещается устанавливать заземление в каменистых или скальных грунтах, поскольку они являются проводниками тока и обладают низким сопротивлением.
Требования ПУЭ к контуру заземления
Прежде чем проектировать и на практике осуществлять устройство контура заземления, следует внимательно изучить требования ПУЭ по данному вопросу. Это позволит избежать ошибок, качественно выполнить соединения и подключения, соблюдая все нормативы и стандарты. Изучив нормативную документацию, вполне возможно самостоятельно изготовить внешний контур заземления, при наличии теоретических знаний и практических навыков.
В соответствии с ПУЭ, каждый выход из здания должен иметь повторный контур заземления. Для этих целей рекомендуется воспользоваться естественными заземлителями из числа расположенных рядом металлических и железобетонных конструкций. Большая часть их поверхности должна контактировать с грунтом. Если контур заземления дома соединяется с конструкциями, расположенными в условиях агрессивной среды, они должны быть защищены специальным покрытием.
Правилами определяются и те элементы, которые не могут служить контуром заземления. В первую очередь, это изделия из железобетона, находящиеся под напряжением, трубопроводы для транспортировки горючих веществ, трубы канализации и отопления. Если без естественных заземлителей никак не обойтись, необходимо выполнить предварительные расчеты и решить, как правильно сделать выбор той или иной конструкции, после чего выбирается наиболее оптимальная схема подключения.
При возведении новых зданий применяются искусственные заземляющие контуры, монтируемые в процессе строительства. Данный способ заземления используется чаще всего, поскольку на местах не всегда имеется возможность воспользоваться естественными факторами. Следует учитывать и сопротивление грунтов, непосредственно влияющее на работоспособность систем, в том числе и на контур заземления ТП.
Если почва постоянно влажная, то ее сопротивление всегда будет ниже допустимого уровня. Эти и другие параметры нужно брать во внимание при расчетах и разработке конструкции заземляющего контура.
Типы и конструкции заземления
В частных домах требования ПУЭ допускают использование различных типов заземлений. В конструкцию обычного контура входят вертикальные электроды и одна горизонтальная перемычка. Все элементы должны быть одного размера и с круглым сечением в разрезе. Обычно они изготавливаются из толстой арматуры, труб или стальных прутьев.
Классической фигурой является контур заземления с конфигурацией треугольник, состоящий из арматурных прутьев в количестве 3 штук, размером 2 метра и более. Чем больше расстояние между прутками, тем эффективнее будет работать система. Минимальная дистанция составляет 1,5 м.
После того как электроды забиты в грунт, они соединяются между собой. На каждую сторону устанавливается отдельная полоса, закрепляемая на одной и той же высоте. Это и есть медные или стальные горизонтальные заземлители устанавливаемые на верхнюю часть штырей.
Место для установки контура в частном доме выбирается там, куда люди заходят очень редко.
Предпочтение отдается северной стороне, которая плохо освещается и способствует сохранению в почве большого количества влаги. Расстояние от контура до стены дома должно быть не менее 1 метра.
В другом варианте заземление имеет конструкцию глубинного типа. В нем практически отсутствуют минусы, характерные для обычного способа, поскольку используется модульно-штыревая система. Весь комплект для сборки, сделанный на заводе, в техническом плане подтверждается сертификатом. Основным преимуществом данных систем является их соответствие нормативам, они отличаются повышенным сроком службы – от 30 лет и выше.
Электрический заряд стабильно растекается, независимо от погодных условий. Глубина залегания электродов достигает 30 метров, обеспечивая качество и надежность заземления, а вся собранная схема не требует постоянных проверок.
Инструменты и материалы
Для расчета материалов проводятся необходимые измерения, после чего составляется подробная схема контура с привязкой к конкретному зданию.
Затем нужно подготовить инструменты. Обязательно понадобится лопата, кувалда, набор гаечных ключей, перфоратор, болгарка с отрезными кругами, сварочный аппарат с электродами, измерительные приборы для замеров тока, напряжения и сопротивления.
Перечень материалов состоит из следующих наименований:
- Стальные уголки для электродов с полками 50х50 или 60х60 мм, длиной от 2 метров и выше. Технические требования ПУЭ допускают использование вместо них стальных труб в качестве заземлителя, диаметром не ниже 32 мм. Средняя толщина стенок составляет 3-4 мм и более.
- Материалы для горизонтальных заземлителей в количестве 3 металлических полос. Длина соответствует размеру стороны треугольника, толщина – 4-6 мм, ширина – от 4 до 6 см.
- Соединительная полоса из нержавеющей стали, соединяющая заземляющий контур с крыльцом здания. Размеры сечения составляют 40х4 или 50х5 мм.
- Медный токопровод, сечением не менее 6-7 мм2.
- Набор болтов М8, М10.
Технические характеристики проводников выбираются по специальным таблицам. Их размеры должны быть не меньше указанных, все отклонения допускаются только в большую сторону.
Монтажные работы
После того как было определено место установки заземляющего контура, составлен чертеж, выполнены все расчеты и подготовительные работы, можно приступать к непосредственному монтажу конструкций и решать, как сделать контур заземления в данных условиях.
Вначале нужно выкопать траншею глубиной от 70 до 100 см. В вершинах треугольника с помощью кувалды забиваются уголки, обеспечивающие первоначальное сопротивление системы. Средняя глубина забивки составляет 2-3 м. Если грунт слишком твердый и электроды в него входят плохо, необходимо использовать специальный бур, высверлить отверстия и уже в них вставить заземлители.
Перед монтажом концы металлических электродов рекомендуется заострить, чтобы они легче входили в грунт. Штыри не нужно забивать полностью в землю, над ее поверхностью должно оставаться примерно 30 см для крепления.
Далее горизонтальные и вертикальные части свариваются между собой, и вся конструкция подключается к металлической полосе, которая, в свою очередь, соединяется с заземляющим проводником.
Затем этот заземлительный провод соединяется с шиной, установленной в распределительном щитке. В местах соединений производится обработка антикоррозийными составами.
Проверка заземляющего контура
После решения, как сделать контур заземления, следует проверить работоспособность полученной конструкции. Проверка начинается с мест соединений. С этой целью выполняется простукивание молотком сварных швов, а болтовые соединения проверяются гаечными ключами.
Для замеров сопротивления привлекаются квалифицированные специалисты, которые составляют акт по итогам проверки. В системе ТТ этот показатель должен быть низким, а в системе TN-C-S, наоборот, с более высоким значением.
Если нет возможностей для официальной проверки, она легко делается своими силами. В этом случае следует выяснить, смогут ли бытовые приборы нормально работать при токе, максимальном для установленного автоматического выключателя.
С этой целью используется специальная схема, когда берется переносная розетка, от которой один провод подключается к фазе, а второй – к заземляющему контуру.
Заземление оборудования для обеспечения безопасности — журнал IAEI
Электрические системы и оборудование заземляются для обеспечения более высокого уровня безопасности от поражения электрическим током людей и имущества. Статья 250 стандарта NEC устанавливает минимальные требования к заземлению и соединению электрических систем и оборудования. NEC -2008 включает изменения, связанные с терминологией электрического заземления и соединения, что приводит к большей ясности и удобству использования правил, содержащих такие термины. В этой статье рассматриваются некоторые изменения и дается более конкретный обзор того, для чего предназначено заземление оборудования.
Фото 1. Земля
Рисунок 1. Связь обеспечивает непрерывность и проводимость То, как определенные термины используются в коде , позволяет пользователям лучше понять, как правила применяются к установкам и системам. Все дело в разработке и поддержании общего языка общения; другими словами, используя термины заземления и связи, которые определены в
Упрощенные термины, определенные NEC
Подключается для обеспечения электрической непрерывности и проводимости (см. рис. 1).
Земля. Земля (см. фото 1).
Заземлено (Заземление). Подключается (подключается) к земле или к какому-либо токопроводящему телу, продолжающему заземляющее соединение (см. рис. 2).
Заземляющий проводник оборудования (EGC). Токопроводящая дорожка, установленная для соединения металлических частей оборудования, обычно не проводящих ток, друг с другом и с заземляющим проводом системы или с проводником заземляющего электрода, или с обоими (см.
рисунок 3).
Рисунок 2. Заземление означает «соединение с землей или проводящим телом, которое расширяет соединение с землей».
Рис. 3. Заземляющий провод оборудования выполняет заземление, соединение и служит в качестве эффективного пути тока замыкания на землю
Эффективный путь тока замыкания на землю.
Преднамеренно сконструированный электропроводящий путь с низким импедансом, спроектированный и предназначенный для передачи тока в условиях замыкания на землю от точки замыкания на землю в системе электропроводки до источника электропитания и облегчающий работу устройства защиты от перегрузки по току или детекторы замыкания на землю в высокоимпедансных заземленных системах (см. рис. 4).
Рис. 4. Эффективный путь тока замыкания на землю необходим для работы устройства перегрузки по току
Заземление и соединение оборудования
Раздел 250.4(A)(2) дает четкое объяснение того, почему электрическое оборудование заземляется.
Что заземляющие проводники оборудования выполняют
Заземляющие проводники оборудования в основном выполняют три основные функции. Этот компонент схемы заземления и соединения в электрической системе является многозадачным проводником. Давайте рассмотрим три аспекта характеристик заземляющих проводников оборудования.
Первая задача, выполняемая заземляющим проводником оборудования, — это установление токопроводящего соединения с землей (землей) для электропроводящих частей оборудования. Процесс заземления оборудования с помощью заземляющего проводника оборудования электрически соединяет проводящие части оборудования с землей и пытается удерживать эти проводящие части на уровне потенциала земли или как можно ближе к нему во время нормальной работы. Это помогает свести к минимуму возможность поражения электрическим током людей, контактирующих с этим оборудованием.
Рисунок 5. Функции заземлителя оборудования
Вторая задача, которую выполняет заземлитель оборудования, это соединение.
Из определения заземляющего проводника оборудования (EGC) ясно, что соединение является эксплуатационной характеристикой этой цепи безопасности. В текст определения включены слова «соединять» и «вместе», поясняющие в рамках определения, что соединение осуществляется заземлителем оборудования. Новое примечание мелким шрифтом после определения заземляющего проводника, оборудования (EGC) указывает на то, что EGC выполняет соединение. Примером соединения, выполненного EGC, является соединение двух светильников с помощью отрезка электрической металлической трубки. Несмотря на то, что электрическая металлическая трубка является квалифицированным заземляющим проводником оборудования в соответствии с 250.118(4), она также выполняет функцию соединения этих двух частей оборудования вместе.
Третья задача, выполняемая заземляющим проводником оборудования, заключается в том, что он служит эффективным путем тока замыкания на землю, облегчая работу устройства максимального тока в случае замыкания на землю в системе (см.
рис. 5).
Фото 2. Заземляющий провод оборудования кабельного типа, электрическая металлическая трубка
Таким образом, при таком понимании требований к характеристикам заземляющего проводника оборудования можно четко понять его важность при установке цепи электробезопасности. Цепи электробезопасности — это цепи заземления и соединения, которые конструируются для электрических систем, в том числе необходимых для обслуживания, фидеров и параллельных цепей, а также отдельно производных электрических систем. Эти требования к производительности одинаковы для систем с номинальным напряжением 600 вольт или менее, а также для систем и установок более 600 вольт.
Типы заземлителей оборудования
Фото 3. Размеры заземлителей проводного оборудования
Рисунок 6. Расчет заземляющих проводников оборудования на основе номинала устройства защиты от перегрузки по току с использованием Таблицы 250.122
Расчет заземляющих проводников оборудования
Важно понимать, что критерии определения размеров, приведенные в Таблице 250.
122, являются только минимальными и фактическими размерами. заземляющего проводника оборудования может потребоваться больше, чем указанные в таблице значения, чтобы обеспечить эффективную работу заземляющего проводника оборудования во время замыканий на землю. Примечание в нижней части таблицы является обязательным примечанием, а не примечанием мелким шрифтом, и оно ссылается на критерии эффективности в 250.4, которые должны соблюдаться для обеспечения безопасности. Обычным условием установки, которое часто требует увеличения минимального размера заземляющего проводника оборудования, является ситуация, когда размер незаземленных фазных проводов фидера или ответвленной цепи должен быть отрегулирован для управления последствиями падения напряжения в конструкции. Еще одним условием, которое может потребовать увеличения размера заземляющих проводников оборудования, является наличие большого количества доступного тока короткого замыкания, питающего объект. Проблема здесь заключается в том, что заземляющие проводники оборудования имеют достаточную способность безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на него.
Фото 4. Хорошее качество изготовления обеспечивает эффективные пути тока замыкания на землю. Национальная ассоциация подрядчиков по электротехнике (NECA) публикует ряд стандартов, аккредитованных ANSI, которые предоставляют электрикам дополнительные сведения и информацию о том, что представляет собой хорошее качество выполнения работ по заключению контрактов на электроснабжение. Эти публикации доступны для всей электротехнической промышленности в качестве целенаправленных усилий по продвижению более единообразного и последовательного подхода к качеству и целостности электроустановок. Это семейство стандартов называется Национальными стандартами электроустановок (NEIS).
Фото 5. Для фидеров среднего напряжения требуется проводник заземления оборудования
Путь эффективного тока замыкания на землю
- Путь должен быть электрически непрерывным.
- Путь должен иметь достаточную пропускную способность.
- Тракт должен иметь низкий импеданс.
Эти три задачи необходимы для любой эффективной цепи тока замыкания на землю, установленной с фидерами или параллельными цепями. Код требует, чтобы эффективный путь тока замыкания на землю был электрически непрерывным. Чтобы заземлители проводного оборудования были электрически непрерывными, они должны быть присоединены к корпусам одним из способов, указанных в 250.8. Если заземляющий проводник оборудования представляет собой кабелепровод, трубку или другой кабельный канал, фитинги (контргайки, муфты, соединители и т. д.) являются ключевыми для удовлетворения требований к непрерывности электрического тока.
Чтобы эффективные пути тока замыкания на землю имели достаточную пропускную способность, их размеры должны удовлетворять минимальным требованиям в 
Рис. 7. Заземляющие проводники оборудования должны прокладываться вместе с проводниками цепи
Эффективный путь тока замыкания на землю также должен иметь минимально возможное полное сопротивление. Код включает требования к проводникам заземления оборудования, которые должны быть проложены с проводниками цепи, чтобы поддерживать низкие значения импеданса при нормальной работе и при работе в условиях замыкания на землю. Разделы 300.3(B) и 250.134(B) обычно требуют, чтобы проводники заземления оборудования прокладывались вместе с проводниками цепи (см. рис. 7).
Заземление оборудования более 600 В
Требования к заземлению и соединению систем и цепей более 600 В приведены в Части X Статьи 250. Раздел 250.180 четко указывает, что для заземленных высоковольтных систем требования во всех частях Статья 250 применяется в дополнение к любым положениям, которые могут изменять или дополнять общие требования, предусмотренные в статьях с 250.182 по 250.
190. По сути, это означает, что там, где для фидеров или ответвлений цепей напряжением более 600 вольт требуются заземляющие проводники оборудования, требования к размерам таких заземляющих проводников оборудования одинаковы. Если фидер на 200 ампер, 12 470 вольт установлен в кабелепроводе из ПВХ от точки A до точки B, он должен включать заземляющий проводник оборудования, размер которого соответствует правилам 250.122. Минимальный требуемый размер не меньше 6 AWG меди для этой конкретной установки.
Фото 6. Экраны кабелей должны быть заземлены в соответствии с 310.6
Помните, что заземление оборудования требуется для всего стационарного, переносного и мобильного оборудования и связанных с ним конструкций ограждений, корпусов, электрических шкафов и опорных конструкций. Раздел 250.190 требует, чтобы заземляющий проводник оборудования имел минимальный размер не менее 6 AWG для меди или 4 AWG для алюминия. Важно отметить, что экранирование кабелей среднего и высокого напряжения обычно не подходит для использования в качестве заземляющего проводника оборудования для этих цепей.
Это экранирование необходимо для отвода избыточной емкости и электростатических полей, присутствующих в местах окончания этих кабелей. Это достигается за счет использования надлежащим образом установленного экранирующего проводника (ленточной ленты или концентрической скрутки), который соединяет экраны кабелей с заземляющим электродом, заземляющей шиной в оборудовании или с проводником заземляющего электрода [см.0003 NEC 310.6 для получения дополнительной информации о соединениях экранов кабелей] (см. фото 5 и 6).
Рисунок 7
Резюме
Заземление оборудования необходимо для обеспечения безопасности в электрических системах, работающих при напряжении 600 вольт или ниже, а также в системах, работающих при напряжении более 600 вольт. Хотя требования к обеим системам немного различаются, рабочие характеристики заземления оборудования одинаковы. В этой статье представлен базовый обзор требований к заземлению оборудования в NEC и рассмотрели, для чего предназначено заземляющее оборудование с точки зрения производительности.
Заземляющий провод оборудования представляет собой цепь безопасности, которая намеренно создается при установке фидеров или ответвлений. Заземляющий провод оборудования и процесс заземления оборудования образуют цепь безопасности, которая выполняет три критически важные задачи, обеспечивая при этом безопасность электроустановки. Этот процесс обеспечивает путь к земле (земле) для электрооборудования, которое необходимо заземлить. Процесс заземления ответвленных цепей и фидеров включает в себя установку заземляющего проводника оборудования, который также выполняет функции соединения, как указано в пересмотренном определении этого термина, а третья важнейшая функция заземляющего проводника оборудования и процесса заземления оборудования заключается в том, что он служит как эффективный путь тока замыкания на землю, который является электрически непрерывным, с достаточной емкостью и с минимально возможным и практически применимым импедансом. Более подробную информацию об электрическом заземлении и соединении см.
в 10-м издании IAEI’s 9.0003 Книга Soares по заземлению и соединению доступна весной 2008 г.
Требования к заземлению и соединению | EC&M
В основном вы выполняете работы с двумя типами систем: с глухозаземленным или незаземленным. Общие требования к заземлению и соединению этих систем можно резюмировать следующим образом.
Системы с глухим заземлением
Вы заземляете обмотки высоковольтной системы на землю, чтобы ограничить высокое напряжение, накладываемое на обмотки системы из-за молнии, непреднамеренного контакта с высоковольтными линиями или скачков напряжения в сети. Металлические части электрооборудования необходимо заземлить, электрически соединив средства отключения здания или сооружения [225.31 или 230.70] с проводником заземлителя [250.64(А)] с заземляющим электродом [250.52, 250.24(А) и 250.32 (А)].
Металлические части электроустановки заземляют для снижения напряжения, накладываемого на них от молнии, с целью предотвращения пожаров от поверхностной дуги внутри здания или сооружения.
Заземление электрооборудования на землю не служит цели обеспечения пути тока короткого замыкания с низким импедансом для устранения замыканий на землю. Фактически Кодекс запрещает использование земли в качестве эффективного пути тока замыкания на землю [250.4(A)(5) и 250.4(B)(4)].
Заземление металлических частей на землю часто необходимо в местах, где разряд (дуговой разряд) накопленного (статического) напряжения может вызвать опасные или нежелательные условия. Таким происшествием может быть отказ электронного оборудования, собираемого на производственной линии, или пожар и взрыв в опасной (классифицированной) зоне. См. 500.4 FPN 3. Однако заземление металлических частей на землю не защищает электрическое или электронное оборудование от переходных процессов грозового напряжения (высокочастотных импульсов напряжения) на проводниках цепи. Для защиты электрооборудования от высоковольтных переходных процессов необходимо установить устройства защиты от импульсных перенапряжений в соответствии со статьей 280 на обслуживающем оборудовании и статьей 285 на щитах и других местах.
Чтобы устранить опасное напряжение от замыканий на землю, вы должны соединить металлические части электрических каналов, кабелей, корпусов и оборудования с эффективным путем тока замыкания на землю с помощью заземляющего (соединяющего) проводника оборудования типа, указанного в 250.118. Путь тока короткого замыкания должен иметь достаточно низкий импеданс, чтобы позволить току короткого замыкания быстро возрасти до уровня, при котором размыкается устройство защиты от перегрузки по току ответвленной цепи. Кроме того, вы должны соединить электропроводящие металлические водопроводные трубы, металлические спринклерные трубы, металлические газовые трубы и другие системы металлических труб, а также открытые элементы конструкционной стали, которые могут оказаться под напряжением, к эффективному пути тока замыкания на землю. . Постоянный путь тока короткого замыкания с низким импедансом облегчает работу устройства максимальной токовой защиты цепи. Земля не считается эффективным путем тока замыкания на землю.
Незаземленные системы
Металлические части электрооборудования необходимо заземлить путем электрического соединения устройства отключения здания или сооружения [225.31 или 230.70] с проводником заземляющего электрода [250.64(A)] с заземляющим электродом [250.52, 250,24(А) и 250,32(А)].
Металлические части электроустановки заземляют для снижения напряжения, накладываемого на них от молнии, с целью предотвращения пожаров от поверхностной дуги внутри здания или сооружения. Заземление электрооборудования на землю не служит цели обеспечения пути тока короткого замыкания с низким импедансом для устранения замыканий на землю. Фактически Кодекс запрещает использование земли в качестве эффективного пути тока замыкания на землю [250.4(A)(5) и 250.4(B)(4)].
Заземление металлических частей на землю не защищает электрическое или электронное оборудование от переходных процессов грозового напряжения (высокочастотных импульсов напряжения) на проводниках цепи. Для защиты электрооборудования от высоковольтных переходных процессов необходимо установить устройства защиты от импульсных перенапряжений в соответствии со статьей 280 на обслуживающем оборудовании и статьей 285 на щитах и других местах.
Чтобы снять опасное напряжение от второго замыкания на землю, необходимо соединить металлические части электрических каналов, кабелей, корпусов или оборудования вместе и с металлическим корпусом системы. Кроме того, необходимо соединить между собой и с металлическим корпусом, в котором находится система, электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением.
Вы должны установить электрооборудование, проводку и другие электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, таким образом, чтобы создать постоянный путь тока короткого замыкания с низким импедансом от любой точки системы электропроводки к источнику электропитания для облегчения работы. устройств перегрузки по току в случае повторного замыкания на землю в системе электропроводки.
Единичное замыкание на землю не может быть устранено в незаземленной системе, поскольку отсутствует путь тока замыкания с низким импедансом к источнику питания. Однако в случае второго замыкания на землю (междуфазное короткое замыкание) соединительный путь обеспечивает путь тока короткого замыкания с низким импедансом, так что устройство защиты цепи размыкается для устранения неисправности.