Jak udělat uzemnění tam, kde na to není místo.

Mnohým se tento článek samozřejmě nebude líbit, a to jak z technického hlediska, tak z hlediska bezpečnosti. Už vidím, jak někdo šel na PUE nebo TCP (v Bělorusku se tomu říká „Technický kodex zavedené praxe“), aby mi řekl, že to nelze udělat. To je s největší pravděpodobností pravda, ale chci napsat článek. A na tomto webu není kde utratit vydělanou karmu (ve smyslu použití těchto bodů ve prospěch sebe nebo někoho jiného).

Vše, co je napsáno níže, by nemělo být považováno za výzvu k akci. Berte to jako logické cvičení pro váš mozek.

Budeme hovořit o dvou dobře známých problémech v obytných budovách, kde není samostatný zemnící vodič, a to i ve formě rozdělení PEN na PE a N v ASU budovy:

1. Jak se uzemnit tam, kde žádná „země“ není?
2. Ochrana při spálení hlavního nulového vodiče

Bez ochranného vodiče

Jedinou možností ochrany osoby před úrazem elektrickým proudem, když se fáze dotýká neuzemněného (a nenulovaného) těla elektrického zařízení, je elektromechanický RCD. Existuje také PES (Potential Equalization System), ale pokud není správně uzemněn, může nést ještě větší riziko.

Všechno je zde jednoduché, když tudy protéká proud podmíněný rod – lidské tělo – elektrické zařízení tělo RCD se spustí podle rozdílu proudu přitékající a odtékající nulou a fází. To znamená, že nezáleží na tom, kterou cestou se tento aktuální únik vydá: fáze-podlaha, nulové pohlaví nebo fáze a vyhořelá nula – patro – RCD bude fungovat v kterékoli z těchto možností. Důležité stejný směr tyto proudy.

Ale kromě bezpečnosti existují potíže, které jsou někdy nepřekonatelné:

1. Elektrický spotřebič „kousne“ díky svým konstrukčním prvkům (kondenzátory v napájecím zdroji).
2. Elektrický spotřebič zpočátku „nekousal“, ale začal „kousat“, přičemž stále funguje jako dříve. Otočení zástrčky v zásuvce nepomáhá. Na opravy nejsou peníze, čas atd., chci jen eliminovat „kousání“ nebo dokonce „škubání“ a používat to do úplného rozbití.
3. Elektrické zařízení „nekouše“, ale kvůli přítomnosti „chodícího“ napětí na těle nechce normálně fungovat (například dlouhý USB kabel z počítače do tiskárny, hučení v reproduktorech audio zesilovačů, špatný příjem rádia atd.).

Aby se zbavili těchto problémů, mnozí obětují bezpečnost připojením krytů elektrických zařízení přímo k „uzemnění“ ve formě topných trubek, armatur, nebo pokud to podmínky dovolí: zakopáním kovového kolíku do země. Nebezpečí těchto metod „uzemnění“ je již dlouho známo. V určitých úsecích trasy mohou být trubky spojeny spíše plastem než kovem a mají vysokou odolnost proti uzemnění. Unikající proudy z elektrických spotřebičů přispívají k rychlé korozi potrubí. Pokud se fáze dotkne těla, jistič nebo proudový chránič nemusí fungovat, pokud jsou protékající proudy malé. Nebezpečí úrazu elektrickým proudem bude hrozit nejen tomu, kdo takové uzemnění provedl, ale i všem, kteří se náhodou ocitli v postiženém místě (instalatér měnící potrubí nebo sousedé v patře pod a nahoře).

Zrušení štítu

Zde je nutné udělat odbočku.

Přestože v našich elektrických sítích je nula připojena k zemní smyčce v trafostanici, kvůli nerovnoměrnému proudovému zatížení napříč fázemi a také velké délce kabelových vedení, pro vzdálené spotřebitele elektřiny, napětí mezi nulou a zemí může být více než deset voltů. Také na nulovém vodiči je pokles napětí!

Když stojíte na mokré betonové podlaze a dotýkáte se rukama těla vynulovaného ohřívače vody nebo kovové baterie spojené kovovými hadicemi, toto napětí rozhodně cítíte. A pokud připojíte neutrální vodič ke kovovým trubkám nebo jiným konstrukcím uloženým v zemi, může jimi protékat tak slabý proud několika ampérů.

Tzn., že ani teoreticky nelze uzemnit každý nulový vodič, pokud je pevně zašroubován do ASU s PEN rozděleným na PE a N. Takové případy se stávají například, když budova nemá vlastní zemnící smyčku. Potenciál vznikne mezi skutečnou zemí (spojovací bod na TP zemní smyčky a výstupní nulový vodič) a oddělenou „země“ v ASU budovy.

Pokud nula „nekousne“, můžete fantazírovat o tom, jak se s ní můžete chránit, dokud je neporušená. A abychom věděli, že je intaktní, je potřeba se přiložit k určitému bodu, který bude mít alespoň teoreticky vůči zemi konstantní nulový elektrický potenciál (referenční napětí). Tento bod může být místem, kde je nulový vodič připojen k uzemňovací sběrnici na trafostanici, a samotná zem může být jako ideální vodič, na kterém podmíněně nedochází k žádnému poklesu napětí v sekci „uzemnění trafostanice – zem připojené budovy“. Zde je například citace z jednoho komentáře na YouTube na stejné téma

. existuje takový koncept (statistický (umělá 0), pokud jej použijete relativně k přirozené 0, můžete tento problém vyřešit mnohem snadněji a levněji). Rozdíl mezi umělým 0 a přirozeným dosahuje při zkreslení a fázových zlomech od 0,5 do 10 V. Testováno empiricky.

Důležitou podmínkou takového „referenčního uzemnění“ je schopnost procházet proudem dostatečné velikosti ke spuštění ochrany, přičemž výsledné napětí mezi „referenčním uzemněním“ a „přirozenou zemí“ by nemělo překročit nebezpečné hodnoty, např. 30 voltů.

Kde najít takové referenční uzemnění v bytě je velká otázka. Z výše popsaných důvodů odstraňujeme rozvody topení, vody a plynu. Možnost napojení na EMS v koupelně, ale není známo, jak je tato EMS propojena mezi sebou a do ostatních bytů, je nebezpečná. Ukazuje se, že jedinou možností je vyztužení stěn a stropu, svařené dohromady a mající odpor vůči skutečné zemi menší než 1 kOhm. I když ve zděné nebo dřevostavbě to tak být nemusí.

Ale pokud ano, můžete otestovat jeho „kvalitu“. Vezměte voltmetr a změřte napětí mezi nulou v zásuvce a armaturou ve zdi. Pokud není nula, ale např. 3 a více voltů, zkratováním nuly a kotvy přes pojistku 100 mA by tato pojistka měla shořet (za předpokladu, že odpor mezi kotvou a skutečnou zemí je malý). Nebo pokud se napětí mezi nulou a armaturou blíží nule, zapojte do obvodu korunovou baterii do série a přidejte 9 voltů.

Spálená pojistka je indikátorem úspěšného testu „referenčního uzemnění“.

Pro teoretický experiment budete potřebovat jako nejběžnější čtyřpólový elektromechanický proudový chránič nebo diferenciální jistič typu AC se svodovým proudem 30 mA.

Na základě skutečnosti, že ochranný obvod funguje vzhledem k „referenční zemi“, nakreslím první schéma.

Schéma je podobné schématu pro připojení proudového chrániče ve dvouvodičové síti, pouze s tím rozdílem, že „ochranný“ nulový vodič odebraný z těla panelu je také připojen přes třetí kontakt proudového chrániče, ale zespodu. Situace:

A. Nula ve štítu je neporušená. Pokud dojde k svodovým proudům z těla elektrického zařízení do fáze nebo nuly, RCD zaznamená rozdíl v přitékajícím a odtokovém proudu a ochrana bude fungovat.

B. Nula nedosahuje těla štítu (zlomení). Napětí na pouzdru je relativní k „referenční zemi“. Pokud proud teče podél řetězu „ochranná nula – pouzdro – tělo – podlaha“, RCD bude také reagovat na tento únik.

A pokud je nutné, aby RCD nespouštělo svodové proudy z nuly do pouzdra nebo z fáze do pouzdra? Na horní kontakty RCD jsme nastavili ochrannou nulu. Nyní se proudy sčítají a odečítají jinak.

A. Nula ve štítu je neporušená. Vyskytnou-li se svodové proudy z těla elektrického zařízení do fáze nebo nuly, RCD nezaznamená rozdíl v přitékajícím a odtokovém proudu, RCD nebude fungovat.

B. Nula nedosahuje těla štítu (zlomení). Napětí na pouzdru je relativní k „referenční zemi“. Pokud proud teče podél řetězu „ochranná nula – pouzdro – tělo – podlaha“, RCD na tento únik zareaguje.

Nulová ochrana proti zlomení

Čtvrtý kontakt proudového chrániče lze použít jako detektor přerušení nuly. Opět s použitím naší „referenční půdy“. Jakmile se ve stínění na ochranném nulovém vodiči objeví napětí vyšší než 30 voltů vůči „referenční zemi“, objeví se svodový proud a ochrana bude fungovat.

Komentář z internetu

Mimochodem, v roce 2000. v butiku v Podolu v Kyjevě (předrevoluční dům, přívod vzduchu) se mi podařilo přimět RCD, aby reagoval na nulový zlom. Mezi nulu a čistou zem jsem umístil rezistor 1kOhm (obvod jsem si vyrobil sám), s normálním napětím na nule 5V, únik z nuly je 5mA, pokud je na něm nula prolomená alespoň 50V, únik je 50mA, proudový chránič je vypnutý.

Nevýhodou rezistoru je proud několika miliampérů při nízkém napětí mezi zemí a nulou, to znamená, že může vždy viset 10-15 mA, což není dobré pro všechno ostatní, co je připojeno k RCD, které může fungovat, např. při 17-20mA.

Varistor nemá příliš dobrou proudově-napěťovou charakteristiku, odpor při proražení prudce neklesá, navíc i když omezíte proud odporem, má stále omezený počet operací.

Plynové vybíječe od 75 voltů jsou moc. Odpor závisí na použitém napětí.

Je mnohem jednodušší sestavit obvod pomocí diod, zenerovy diody a tranzistoru. U dvou výkonných zenerových diod to možné je, ale v prodeji se shánějí hůře.

Provozní stav okruhu:

1. Minimální stabilizační napětí zenerovy diody Ust.min musí být větší než amplituda hodnota napětí mezi „referenční zemí“ a ochrannou nulou.
2. Zesílení tranzistoru h21e by nemělo být větší než 20 – 40. Aby se jednotky mikroampérů na bázi neměnily na desítky miliampérů na kolektoru. Tranzistor je obyčejný bipolární.
3. Rezistor omezující proud obvodu je vybrán z podmínky, že při 30V by měl mezi „referenční zemí“ a ochrannou nulou protékat proud 30mA.

Když je napětí mezi „referenční zemí“ a ochrannou nulou menší než Ust.min, je proud obvodem několik mikroampérů. Když se napětí zvýší na 30 nebo více voltů, proud v obvodu se prudce zvýší na 30 nebo více miliampérů, které potřebujeme.

Vše dohromady bude vypadat takto

Pokud nedochází k pájení obvodů, můžete mezi pracovní nulu a fázi nainstalovat jednoduchou přepěťovou ochranu. Když v panelu vyhoří nula a místo 250 se objeví více než 220 voltů, proud bude protékat čtvrtým kontaktem RCD a ochrana bude také fungovat.

Pravděpodobně můžete přijít s mnoha variantami schémat na toto téma.

Vzhledem k tomu, že jsou v prodeji elektronická napěťová relé nebo podobná mechanická spoušť pro RCD a automaty od výrobců elektrických výrobků, lze takový „kulibinismus“ omezit na nic nebo na minimum. Hlavní věcí je vědět, že taková ochranná zařízení existují, a mít obecnou představu o tom, kde a jak se používají.

PS Důležitá poznámka z diskuze na jednom fóru

co se stane, když použijete 4-pólový RCD, který spojí baterii přes kontakty s nulou ve štítu, když ji někdo bude chtít použít jako nulu na baterii, ne vaše, ale sousedova? To znamená, že pak bude přes kontakty vašeho RCD protékat mnohem větší proud, než se původně očekávalo

Zde je důležité, že „ochranná nula“ na krytu může být elektricky připojena k vodovodnímu potrubí, například při připojení pračky nebo ohřívače vody pomocí hadic k potrubí (ne nutně kovovému). Podle ochranné nuly poteče tělem elektropřístroje hadičkami k baterii vyrovnávací proud, vypadne proudový chránič, ale proudy ani v jednotkách miliampérů nejsou dobré. Plus situace popsané na začátku článku.

Pro lepší pochopení toho, jak fungují zařízení diferenční proudové ochrany a jejich neobvyklé aplikace, vřele doporučuji zhlédnout video sérii „Proudové chrániče proti rozbití, přehřátí a oblouku“ od ID – Vladimir Melnikov (na rozbočovači Vladimír Melnikov).

Organizace uzemnění elektrických instalací při absenci otevřeného pozemku je velmi naléhavým problémem. V moderní metropoli jsou budovy tak husté, že je nemožné najít otevřený pozemek pro uzemnění. Zároveň s tímto úkolem pravidelně stojí projektanti a instalační týmy. Podívejme se na hlavní způsoby řešení tohoto problému pro elektroinstalace do 1 kV, jejich výhody a nevýhody.

Použití základů budovy

Současné regulační dokumenty o organizaci uzemnění doporučují především používat přirozené zemnící vodiče. Podle PUE-7, bod 1.7.109, je povoleno používat „kovové a železobetonové konstrukce budov a konstrukcí v kontaktu se zemí. » Mezi takové konstrukce patří např. železobetonové základy budovy a také vrtané piloty.

Nejlepší možností je, že při stavbě budovy jsou uzemňovací elektrody zapuštěny do jejího základu plně v souladu s požadavky GOST R 50571.5.54 – 2013 „Nízkonapěťové elektrické instalace“. Pak uzemnění bude jistě odpovídat současným normám a bude mít hotové svorky pro připojení. Ale ve skutečnosti se často musíte vypořádat s nadací, která byla buď postavena před uvedením uvedeného GOST v platnost, nebo postavena nedávno, ale bez ohledu na tento dokument.

Mnoho let praxe ukazuje, že ve většině případů je železobetonový základ dobrým uzemňovacím zařízením. Ale najdou se i výjimky. Například uzemnění může mít zvýšené požadavky na proudovou hustotu. Pak PUE-7, bod 1.7.110 vyžaduje svařování pro spojení prvků základové výztuže. Pokud provádíte uzemnění v již postavené budově, budete muset přesně zjistit, jak byly kovové základové tyče spojeny před zalitím betonem.

Vlastnosti železobetonového základu jako zemnícího vodiče mohou být narušeny hydroizolační vrstvou. Tloušťka této vrstvy zpravidla závisí na míře agresivity prostředí. Podle tohoto parametru PUE-7 bezpodmínečně umožňuje použití železobetonových základů umístěných v mírně a středně agresivním prostředí jako uzemnění (bod 1.7.109). U základů umístěných ve vysoce agresivním prostředí vyžaduje PUE-7 provedení výpočtů, které zdůvodní možnost použití těchto konstrukcí jako uzemnění (bod 1.7.110). GOST R 50571.5.54 – 2013 „Nízkonapěťové elektrické instalace“, dodatek C, stanoví, že použití železobetonového základu, u kterého je hydroizolace provedena z plastových fólií o tloušťce větší než 0,5 mm, jako zemnícího vodiče je neúčinné.

Použití železobetonového základu jako uzemnění může v některých případech vyžadovat odkaz na projektovou dokumentaci budovy a další výpočty. Další výzvou je nalezení vhodných výztuží, ke kterým by měly být zemnící vodiče elektricky připojeny.

Při stavbě budov v měkkých půdních podmínkách se často používají základy z vrtaných pilot. Tato technologie zahrnuje vrtání studní a jejich následné vyplnění betonem. Je třeba mít na paměti, že takové piloty mohou nebo nemusí mít kovovou výztuž. Pokud existuje kovová výztuž, lze k organizaci uzemnění použít vrtané piloty.

Využití komunikace

Každý kompetentní elektrikář ví, že vodovodní potrubí vedoucí uvnitř budovy nelze použít jako uzemnění. Pokud je však v zemi položena kovová vodovodní trubka, pak PUE-7, klauzule 1.7.109 umožňuje její použití pro organizaci uzemnění. Jediný problém je, že kovové trubky ležící v zemi jsou dnes masivně nahrazovány plastovými, které jsou pro uzemnění naprosto nevhodné. Moderní kovoplastové trubky jsou také nevhodné pro danou aplikaci, protože jsou nahoře pokryty vrstvou polymeru, a proto nemají elektrický kontakt se zemí.

Další možností, kterou rovněž umožňuje PUE-7, článek 1.7.109, je použití pancéřovaných kabelů pro uzemnění kovových plášťů, pokud existují alespoň dva takové kabely. Použití kabelů s hliníkovým pláštěm pro tyto účely však není povoleno. Upozorňujeme, že mluvíme konkrétně o kovovém plášti kabelů, tedy o vnějším povrchu v kontaktu se zemí. Toto ustanovení bylo relevantní v dobách rozšířeného používání napájecích kabelů s olověným pláštěm. Ale moderní pancéřované kabely mají obvykle místo olova přes kovový pancíř silný polymerový plášť, který nevede elektřinu. V souladu s tím tato možnost organizace uzemnění není vždy použitelná pro moderní podmínky.

Rozšíření uzemnění do značné vzdálenosti od elektrické instalace

Možným řešením problému je přesunout uzemnění do prostoru, kde je otevřená půda. PUE-7, bod 1.7.106 umožňuje tento přístup, pokud se ve vzdálenosti do 2 km od elektrické instalace nacházejí místa s nižším zemním odporem než v bezprostřední blízkosti chráněného zařízení.

Nedostatek prostoru pro uzemnění v metropoli sám o sobě není důvodem pro odstranění zemnící elektrody podle PUE-7, i když se to může tak šťastně shodovat, že v oblasti s otevřenou zemí bude odpor Země ve skutečnosti nižší. Ale ve skutečnosti nastanou problémy kvůli skutečnosti, že s rostoucí délkou drátu se zvyšuje jeho indukčnost. U moderních elektrických sítí, vyznačujících se vysokou úrovní pulzního a vysokofrekvenčního rušení, může tato okolnost vést k poruchám složitého digitálního zařízení. Konečně v hustě obydleném městě není snadné najít místo pro položení kabelu vedoucího k zemnicím elektrodám.

Modulární uzemnění

Obvykle se ještě najde malá plocha otevřeného terénu, ale jeho plocha nestačí ani pro klasické tříelektrodové uzemnění. Pak Problém lze vyřešit použitím hlubokého modulárního uzemnění. Jedná se o čep o délce až 30 m, sestavený z jednotlivých modulů, každý o délce 1,5 m. Díky své velké hloubce poskytuje takové uzemnění potřebné parametry při použití pouze jedné elektrody. Navíc kolík obvykle dosáhne hladiny podzemní vody, což výrazně zvyšuje účinnost takového uzemnění.

Moduly o délce 1,5 m jsou vhodné pro skladování a přepravu. Jsou spojeny na místě pomocí závitových spojek, což zajišťuje spolehlivý elektrický kontakt. Krajní modul je vybaven speciálním startovacím hrotem, který zajišťuje průnik čepu do pevné země. Čep se zarazí do země pomocí sbíječky nebo výkonné příklepové vrtačky vybavené speciálním nástavcem. Jak kolík vstupuje do země, přidávají se k němu další a další moduly pomocí závitových spojek. K provedení těchto úkonů stačí jeden zaměstnanec.

V případě potřeby lze hluboké modulární uzemnění instalovat tam, kde není vůbec žádná otevřená půda. Například vyvrtejte díru do asfaltu a zapíchněte špendlík do země pod nátěr. Pro zajištění bezpečnosti a krásného vzhledu je vytvořena jáma, do které je instalována revizní jímka, umožňující údržbu uzemnění. Kryt této studny je v jedné rovině s povrchem země. Další možností je vyvrtat díru do sklepa, pokud je pod betonovou podlahou zemina, můžete tam zarazit i zemnící kolík.

Před instalací hluboce uzemněné elektrody se musíte ujistit, že v místě jejího budoucího umístění nejsou žádné komunikace nebo jiné předměty, které by mohl kolík poškodit.

Značka ZANDZ nabízí několik modulárních zemnících sad, které lze použít k vytvoření hloubkového uzemňovacího zařízení. Pro většinu aplikací jsou vhodné moduly vyrobené z oceli potažené vrstvou mědi. V tomto případě se měděný povlak nanáší metodou elektrolytického nanášení, což zajišťuje jeho vysokou pevnost. Stavebnice ZZ-000-015 umožňuje sestavit čep až 15 m dlouhý a ZZ-000-030 – až 30 m dlouhý.

Při organizaci uzemnění v agresivním prostředí, například na místě bývalých průmyslových zón nebo bývalých zavlažovacích polí, stejně jako v místech s vysokou vlhkostí, je vyžadována zvýšená odolnost proti korozi. Pak jsou vhodné stavebnice, jejichž moduly jsou celé vyrobeny z nerezové oceli. Stavebnice ZZ-000-115 umožňuje sestavit čep až 15 m dlouhý a ZZ-000-130 – až 30 m dlouhý.

Pro pohodlný přístup k hlavě prutu lze použít speciální kontrolní/revizní jímku ZANDZ ZZ-550-002, vyrobenou z odolného plastu.

Závěry

Použití železobetonového základu jako uzemnění je spolehlivá a účinná metoda. Ale může to vyžadovat prostudování návrhu základů. U starších budov může být někdy obtížné najít příslušnou dokumentaci. Může být také nutné přilákat vysoce kvalifikované odborníky, aby provedli výpočty.

Použití vodovodního potrubí uloženého v zemi jako uzemnění, stejně jako kovových plášťů kabelů, je metoda, která se stává minulostí. I když v místě aktuálně dostupné vodovodní potrubí nebo kabely umožňují jeho použití, v budoucnu budou nahrazeny modernějšími.

Prodloužit uzemnění na značnou vzdálenost není nejlepší možností, zejména v hustě zastavěných podmínkách.

Nejuniverzálnějším způsobem je použití hlubokého modulárního uzemnění. Pokud provedete instalaci přesně podle pokynů, je téměř vždy dosaženo souladu výsledného uzemnění s normami PUE-7. Dokumentace bude vyžadována pouze pro komunikace položené v zemi, nebudete muset provádět složité výpočty. Proto je toto řešení vhodné pro podniky různých velikostí – od malého týmu montážníků až po velkou stavební firmu.