Erdung von Energieanlagen und kommerziellen Netzwerken
Warum werden Elektroinstallationen geerdet, welche Gefahren gehen von ungeerdeten Stromkreisen für Menschen aus und schließlich, in welchen Fällen und wie erfolgt die Erdung in der Industrie? Unsere und weitere Fragen werden in unserem Artikel beantwortet. Sie erfahren, wie Sie Erdungskabel installieren und unter verschiedenen Bedingungen Kabel dafür verlegen. Was ist verboten und was darf für die Schutzerdungseinrichtung verwendet werden? Wir werden über die Nuancen der Erdung von Kabelmänteln und die Verlegung von Drähten in trockenen und nassen Räumen sprechen.
Trotz der Tatsache, dass die Drähte elektrischer Netze voneinander und von der Erde elektrisch isoliert sind, kann die Isolierung der Drähte kapazitive Ströme nicht beeinträchtigen, da das elektrische Netzwerk und die Erde die Platten eines länglichen Kondensators bilden, zwischen denen sich befinden ein kapazitiver Strom, der zwangsläufig fließt. Das heißt, es gibt immer einen parasitären Stromkreis, der über diese Kapazität mit Masse kurzgeschlossen ist. Daher besteht bei unbeabsichtigtem Kontakt, selbst bei Berührung eines isolierten Drahtes, die Gefahr eines Stromschlags.
Natürlich stellt die Beschädigung von Leitungen mit hohem Wechselpotential eine viel größere Gefahr für Menschen dar, aber um sich vor den Folgen eines Kurzschlusses der leitfähigen Gerätekästen zu schützen, werden diese Ummantelungen selbst zuvor mit Hilfe der Erdung verbunden von Erdungsgeräten.
In verschiedenen industriellen Elektroinstallationen für Spannungen bis 1000 Volt mit fest geerdetem Nullpunkt einer einphasigen Quelle oder mit geerdetem Neutralleiter sowie bei Dauerverbrauchern mit fest geerdetem Sternpunkt erfolgt die Rückstellung so, dass im Im Notfall erfolgt die Öffnung automatisch und gleichzeitig so schnell... Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der gewählten Schutzeinrichtung ab.
Zu diesem Zweck werden Geräteteile, die im Notfall versehentlich unter Hochspannung geraten können, neutralisiert und an einen geerdeten Neutralleiter des Netzes angeschlossen. Wenn beispielsweise das Gehäuse des Beleuchtungsgeräts kurzgeschlossen und das Gehäuse neutralisiert wird, lösen die Sicherungen automatisch aus und die Spannung aus dem Stromkreis wird sofort entfernt. PUE Schreiben Sie die Installation der meisten 380- und 220-Volt-Installationen mit einem fest geerdeten Neutralleiter (direkt verbunden mit dem Erdungsgerät) vor.
In elektrischen Anlagen mit einer Arbeitsspannung bis 1000 Volt und isoliertem Neutralleiter und immer dann, wenn die Arbeitsspannung mehr als 1000 Volt beträgt, wird eine Erdung durchgeführt, deren Bedeutung darin besteht, den Strom, der durch eine Person fließen kann, auf ein vernachlässigbares Maß zu reduzieren kleiner Wert.Dies wird durch die Erdung von Teilen des Geräts erreicht, und das Erdungsgerät muss einen Widerstand haben, der deutlich unter dem des menschlichen Körpers liegt, der wiederum einen Widerstand im Bereich von 800 Ohm – 100 kOhm hat, was von vielen Faktoren abhängt, darunter physiologisch (Gesundheit, Schuhe, Kleidung usw.).
Bei elektrischen Geräten mit isoliertem Neutralleiter und einer Klasse von nicht mehr als 1000 Volt sollte der Widerstand des Erdungskreises 4 Ohm nicht überschreiten, und bei Installationen mit geerdetem Neutralleiter: für 660 V – nicht mehr als 2 Ohm, für 380 V – nicht mehr als 4 Ohm und bei 220 V nicht mehr als 8 Ohm. Für Hochspannungsgeräte mit einer Nennspannung von 3.000 bis 35.000 Volt wird der Widerstand der Erdungsgeräte nach der Formel 125 / (Strom zur Erde bei Fehler) berechnet und auf maximal 10 Ohm normiert.
Wenn die Erdung für Geräte mit unterschiedlichen Spannungsklassen üblich ist, muss ihr Widerstand kleiner oder gleich den oberen Grenzwerten sein, andernfalls wird der Schutz aufgrund eines erheblichen Spannungsabfalls an den Gerätenelementen nicht die erforderliche Sicherheitswirkung erzielen.
Elektroanlagen mit Drehstromwechselstrom für 380 und mehr Volt; Gleichstromgeräte für 440 Volt oder mehr, immer komplett mit Neutralleiter oder Erde. In Werkstätten mit besonderer Gefährdung sowie in Außenanlagen mit einer Wechselspannung von 42 Volt und in Geräten mit einer Gleichspannung von 110 Volt führen sie zusätzlich immer eine Erdung bzw. Erdung durch. Explosive Geräte ohne Optionen werden unabhängig von der Betriebsspannung auf Null gesetzt oder geerdet, da jeder unbeabsichtigte Funke oder jede Erhitzung zu einer Tragödie führen kann.
Neutrale oder geerdete Außenelemente von Transformatoren, Motoren und Generatoren, Beleuchtungsgeräten, verschiedenen Geräten sowie Antrieben, Messspulen von Stromtransformatoren, Außengehäuse von Schalttafeln, bewegliche und bewegliche Elemente von Bauwerken mit darin eingebauten elektrischen Geräten, Kabeldurchführungen und andere Kabelkonstruktionen, die Geflechte aus Drähten und Kabeln leiten, leitfähige Rohre zum Schutz elektrischer Leitungen, Sammelschienenrahmen, Kabel usw. Dies gilt sowohl für stationäre als auch für mobile Elektrogeräte, die beide in der Industrie vorkommen.
Aber es gibt Zeiten, in denen eine Erdung nicht notwendig ist. Sie erden und erden also nicht die mit zusätzlicher Isolierung ausgestatteten Gehäuse und die Gehäuse der elektrischen Verbraucher, die nicht direkt, sondern über einen Trenntransformator an das Netz angeschlossen sind. Es ist zulässig, überhaupt keine Erdung durchzuführen und Gehäuse, die direkt auf bereits geerdeten oder geerdeten leitfähigen Strukturen mit zuverlässigem Kontakt zwischen ihnen installiert sind, nicht zu erden. Dies ist nicht Gegenstand dieses Artikels, solche Schutzmaßnahmen gegen indirektes Berühren dienen jedoch dem Schutz elektrischer Anlagen.
Jedes der Neutralleiter- oder Erdungselemente des zusammengesetzten elektrischen Empfängers ist über einen eigenen Abgriff mit dem Neutralleiter- oder Erdungsnetz verbunden. Es ist verboten, Teile der geschützten Anlage in Reihe miteinander und dann im Schutzneutralleiter oder im Erdungsleiter zu verbinden.
Dennoch können mehrere unterschiedliche Strukturen, wie zum Beispiel Krangerüste und Schienen, in Reihe geschaltet werden, wenn sie direkt als Neutralleiterschutz oder Erdungssammelschienen verwendet werden oder wenn sie selbst Erdung oder Erdungsleitungen sind. Allerdings sichert jede Schraube an der Neutralleiter- oder Erdungsleitung einen separaten Draht.
Wenn eine Person mit einem Elektrowerkzeug arbeitet, berührt sie immer noch das leitfähige Gehäuse, und bei Isolationsproblemen kann das Gehäuse manchmal durch Netzspannung beeinflusst werden, was für den Arbeiter gefährlich ist. Das Installations-Elektrowerkzeug wird häufig über die Abschirmung mit Strom versorgt, wobei die Sicherungen als Schutzvorrichtungen dienen, aber nur dann auslösen, wenn ein erheblicher Strom entnommen wird. Aber der Widerstand des Drahtes in der Schließschleife spielt gegen uns, und der Schutzvorgang kann mehr als eine Sekunde dauern, und das ist bereits gefährlich für den menschlichen Körper.
Um Risiken zu vermeiden, werden automatische Fehlerstromschutzschalter verwendet, deren Ansprechzeit nach dem Moment des Erdungs- oder Rahmenfehlers nicht länger als 210 ms beträgt.
Es gibt verschiedene Arten von Schutzgeräten dieser Art: zur Überwachung der Kontinuität des Erdungskreises, zur Überwachung der Phasenisolation (von Erde), zum Schutz vor in die Box eindringendem Phasenstrom, zum Schutz vor zweiphasigen oder einphasigen Fehlern mit der Erde , zum Schutz vor direktem Kontakt mit stromgefährdeten Gehäuseelementen. Die Konsumgütersteuergeräte C-901 und IE-9807 haben eine Empfindlichkeit von 10 mA und eine Reaktionszeit von weniger als 51 ms. Solche Geräte verhindern, dass der Strom einer Person Schaden zufügt.
Zur Erdung elektrischer Anlagen werden vor allem natürliche Erdungsleiter verwendet, bei denen der Streuungswiderstand dem PUE entspricht. Dabei kann es sich um ein Stahlbetonfundament eines Gebäudes, eine erdverlegte Wasserleitung, ein Gehäuse usw. handeln. Die Erdung elektrischer Geräte an Rohrleitungen, durch die Kraftstoff transportiert wird, an Gussrohren und an provisorischen Rohrleitungen ist verboten.
Standardbetriebene Neutralleiter fungieren in erster Linie als Neutral- und Erdleiter; Drähte für besondere Zwecke; leitfähige Strukturen von Gebäuden und Teilen von Industriestrukturen, zum Beispiel Aufzugsschächte, Schienen unter Kränen usw., verschiedene Rohrleitungen, Ummantelungen von Stromkabeln, elektrische Schaltkästen.
Es ist verboten, als Erdungsleiter zu verwenden: Ummantelungen von Isolierrohren, Wellungen, die Kabel tragen, Bleiummantelungen und Schutzpanzerungen von Drähten und Kabeln, da diese selbst ordnungsgemäß geerdet sein müssen. Elektrische Anlagen und leitfähige Elemente der Gebäudeinfrastruktur sowie Rohrleitungen aller Art werden zum Potenzialausgleich an die Erdung bzw. das Erdungsnetz angeschlossen. Der natürliche Kontakt der Metalle in den Verbindungen ist ausreichend.
Ist dennoch ein künstlicher Erder erforderlich, kommen erdverlegte, horizontale und vertikale Industrieerder zum Einsatz. Für ihre Herstellung wird üblicherweise Rundstahl mit einem Durchmesser von 10 bis 16 mm verwendet, häufiger Bandstahl 40 x 4 mm oder Winkelstahl 50 x 50 x 5 mm. Vertikale sind 2,5 bis 5 Meter lang und werden von Hand oder mit Hilfe eines Elektro- oder anderen Spezialwerkzeugs tief in den Boden geschraubt (bis zu 5 Meter) oder eingetrieben (bis zu 3 Meter).
Mit der Erde verbundene elektrische Anlagen mit einem Widerstand von mehr als 200 Ohm-m werden mit einer tief geerdeten Elektrode geerdet oder die Erde wird zusätzlich behandelt Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit — Bei vertikal geerdeten Elektroden werden sie abwechselnd in Schichten aus Ca (OH) 2 oder NaNO3 und der Erde verlegt, und der Durchmesser dieser Behandlung beträgt einen halben Meter bei einem Drittel der Höhe des Stabes in seinem oberen Teil. Nach Abschluss der Verlegung der einzelnen Schichten werden diese nacheinander mit Wasser bewässert.
Befinden sich in der Nähe Erdgebiete mit höherer Leitfähigkeit, greifen sie auf entfernte Erdungselektroden mit zusätzlichen Kabeln oder Leitungen zurück. Unter Permafrostbedingungen werden Erdungselektroden in aufgetauten Gebieten, Stauseen sowie in artesischen Brunnen installiert.
Als Material für ortsfeste Erdungsleiter wird traditionell Stahl verwendet, es sei denn natürlich, es wird hierfür der vierte Neutralleiter eines Drehstromsystems (Kupfer) verwendet. Die Tabelle zeigt die Mindestgrößen für Neutral- und Erdungsleiter, einschließlich Erdungsleiter aus Stahl. Bei einer Spannung einer Elektroinstallation mit isoliertem Neutralleiter von 1000 Volt darf der Widerstand der Erdungsdrähte laut PUE den Widerstand der Phasendrähte nicht um mehr als das Dreifache überschreiten. Die minimal zulässigen Werte des Querschnitts sind in den Tabellen angegeben.
Für Elektroinstallationen mit einer Spannung von bis zu 1000 Volt, in Industriegebäuden, in Werkstätten wird eine Erdungsleitung verwendet, eine Stahlschiene mit einem Querschnitt von mindestens 100 mm² und für eine Spannung von mehr als 1000 Volt , der Mindestquerschnitt dafür beträgt 120 mm².Die Verwendung von Metallkonstruktionen, Rohrleitungen und Geräten als funktionierender Neutralleiter ist verboten.
Mobile Elektroinstallationen zur Erdung oder Erdung verwenden einen separaten Draht in Form eines Kerns als Teil eines Kabels, in einem einzigen Mantel, der den Phasendrähten gemeinsam ist, mit dem gleichen Querschnitt wie die Phasendrähte.
Zur Erdung und so Schutz-Neutralleiter Bei explosiven Geräten werden in gefährlichen Industrien Spezialdrähte verwendet. Sie können auch Metallkonstruktionen, Stahlrohre, Kabelummantelungen usw. verwenden, jedoch nur als Hilfsmaßnahme, zunächst sollte ein spezielles Erdungskabel vorhanden sein.
Bei explosionsgefährdeten Anlagen mit geerdetem Neutralleiter bei einer Spannung von bis zu 1000 Volt erfolgt die Erdung der Versorgungsnetze mit einem zusätzlich verlegten Draht: dem vierten – für dreiphasige Netze und dem dritten – für zweiphasige und einphasige Netze -Phasennetze. Auch einphasige Beleuchtungsnetze in explosionsgefährdeten Bereichen der Klasse B-1 sind mit einem dritten Schutzleiter ausgestattet.
Wenn natürliche Strukturen die PUE-Anforderungen nicht erfüllen, gibt es keinen anderen Ausweg als den Bau künstlicher Erdungselektroden.
Es werden versenkte Erdungselektroden installiert, die bereits zu Beginn der Installation des Fundaments des Bauwerks in der Bauphase auf den Boden der Grube gelegt werden. Vertikale Erdungselektroden werden mit speziellen Geräten, wie zum Beispiel automatischen Pilotmaschinen oder hydraulischen Pressen, in den Boden getrieben oder einfach eingedrückt. Die Oberseite wird auf einer Höhe von 0,6 bis 0,7 Metern unter dem Niveau der Bodenmarkierung verlegt, und die Höhe des Vorsprungs vom Boden der Grube beträgt 0,1 bis 0,2 Meter.Dies geschieht, damit die Anschlussdrähte anschließend bequem in Form von Streifen oder zylindrischen Stäben verschweißt werden können.
Die Verbindung der Leiter in Erdstromkreisen erfolgt durch Überlappungsschweißen. Wenn der Boden aggressiv ist und zur Korrosion von Metallen führen kann, wird der Querschnitt der geerdeten Elektroden vergrößert, als korrosionsbeständige Alternative werden Kupfer- oder verzinkte geerdete Elektroden verwendet und für eine höhere Zuverlässigkeit korrosionsbeständige elektrische (kathodische) Elektroden. Schutz kommt hinzu.
Horizontale Erdungsleiter werden mit einem Asbestrohrschutz versehen, wenn sie unterirdische Versorgungsleitungen, Eisenbahnschienen und andere Bauwerke kreuzen, die zu mechanischen Schäden an den sich kreuzenden Bauwerken führen können. Wenn die Installation abgeschlossen ist und die Baugrube für die endgültige Verfüllung bereit ist, wird ein verbindliches Gesetz erstellt, in dem die verdeckte Verlegung gesetzlich festgehalten wird.
Neutrale Schutz- und Erdleiter sollten nach Möglichkeit für Diagnose und Inspektion leicht zugänglich sein. Dies gilt natürlich nicht für die Adern und Mäntel von Kabeln, Rohren mit verdeckten Leitern und Metallkonstruktionen, die zunächst in Fundamenten und im Erdreich verlegt werden, sowie für Neutral- und Erdungsleiter, die in verdeckten, unbrauchbaren und unersetzlichen Rohren verlegt werden.
Wenn der Raum trocken ist, werden die Erdungsdrähte direkt auf den Ziegel- oder Betonsockel gelegt, die leitfähigen Stromschienen werden mit Dübeln daran befestigt. In Nassbereichen sind Abstandshalter oder Halter erforderlich, um den Draht mindestens 1 cm vom Untergrund entfernt zu halten.
Auf geraden Flächen des Fundaments werden die Drähte in einem Abstand von 60–100 cm zwischen den Befestigungselementen und an Biegungen befestigt – mit einem Abstand von 100 cm von der Ecke und von den Verzweigungspunkten, in einem Abstand von 40–60 cm vom Boden und mindestens 5 cm von den beweglichen Decken der Kanäle ... Zur Verlegung des Erdungskabels durch die Wand werden Muffen oder Montagelöcher verwendet, an deren Kreuzungspunkt Kompensatoren angebracht werden.
Erdungskabel werden an Metallelemente von Installationen angeschweißt, mit Ausnahme der für Messungen verwendeten Anschlüsse. Die Schweißüberlappung wird auf eine Länge ausgeführt, die dem Sechsfachen des Durchmessers des Runddrahtes oder etwa der Breite des Bandes entspricht.
Traditionell verfügen Maschinengehäuse über eine spezielle Schraube zur Befestigung des Erdungskabels, und auf einem Rahmen montierte Maschinen werden geerdet, indem das Kabel direkt an den Rahmen angeschlossen wird. Sollte das Gerät während des Betriebs vibrieren, montieren Sie zusätzlich eine Kontermutter. Vor dem Zusammenfügen werden die Kontaktflächen auf Hochglanz gereinigt und etwas Vaseline dünn aufgetragen.
Rohrleitungen, die als Erdungselektroden verwendet werden, sind manchmal mit Ventilen ausgestattet, an ihnen befinden sich Wasserzähler und Flansche. An solchen Stellen sind Bypassbrücken mit einer Querschnittsfläche von 100 mm² erforderlich, die angeschweißt oder mit Klammern montiert werden.
Im Freien installierte neutrale Schutz- und Erdungskabel sind speziell gekennzeichnet, damit sie von anderen Kommunikationsmitteln unterschieden werden können – ein gelber Streifen auf grünem Hintergrund. Die Anschlusspunkte von tragbaren Erdungsgeräten sind nicht lackiert.
Die Armierung der Steuer- und Stromkabel, ihre Metallgeflechte, sind geerdet.Kabelklemmen und -verbinder, leitfähige Kabelbaugruppen, Kanäle, Trassen und Kabelsicherungskabel sind ebenfalls geerdet. Auch Stahlrohre, in denen in Gebäuden Kabel verlegt werden, sind geerdet.
Flexible Kupferlitzenleiter sorgen für Mantel- und Armierungskontakt mit Anschluss- und Masseverbindern. An den Enden der Leitungen werden diese Drähte mit Erdleitungen verbunden. Die Querschnitte flexibler Leiter werden entsprechend dem Querschnitt des leitenden Kerns des Kabels als gleich angenommen: 6 mm² für den Querschnitt des Kabelleiters bis 10 mm², 10 mm² für Kabel 16-35 mm², 16 mm² für 50-120 mm² und 25 mm² für 150-240 mm².
Um die Kontinuität des Erdungskreises der Kabel zu gewährleisten, werden die Verbindungen mit Leitungssteckern gelötet: Von einem Ende des Kabels wird der Erdungsdraht an die Abschirmung gelötet, dann wird der Erdungsleiter in die Mitte des Steckers gelötet. dann zur Abschirmung am Ende des nächsten Kabelstücks. Bei der Erdung leitfähiger Kästen und Wannen erfolgt die Installation auf die gleiche Weise – zumindest an mehreren Stellen werden sie an beiden Enden der Leitung angelötet.
Wenn das Kabel auf Kabeln verlegt wird, sind alle leitfähigen Teile, einschließlich des Kabels selbst, geerdet. Zur Erdung dienende Stahlrohre werden fest mit einem Neutralleiter oder einer Erdungseinrichtung verbunden.
Um die Sicherheit des Wartungspersonals zu gewährleisten und den Blei- oder Aluminiummantel des Kabels im Falle eines Ausfalls der Isolierung zur Erde zu schützen, sind alle Metallummantelungen und Panzerungen des Kabels sowie die Leiterkörper der Steckverbinder und der Träger geerdet Strukturen.
Wir hoffen, dass dieser Artikel für Sie hilfreich war und Sie nun eine Vorstellung davon haben, wie und warum die Erdung bei Elektroinstallationen angewendet wird.