Elektrivõrkude maandusvajaduse peamiseks põhjuseks on ohutus. Kui kõik elektriseadmete metallosad on maandatud, siis isegi purunenud isolatsiooni korral ei teki selle korpusele ohtlikke pingeid, vaid seda hoiavad ära usaldusväärsed maandussüsteemid.
Maandussüsteemide ülesanded
Maanduse põhimõttel töötavate turvasüsteemide põhiülesanded:
- Inimelu ohutus, et kaitsta elektrilöögi eest. Pakub alternatiivset teed avariivoolule, et vältida kasutaja kahjustamist.
- Hoonete, masinate ja seadmete kaitsmine elektrikatkestuse tingimustes, et seadmete katmata juhtivad osad ei saavutaks surmavat potentsiaali.
- Kaitse ülepinge eest, mis on tingitud pikselöögist, mis võib põhjustada elektrijaotussüsteemis ohtlikke kõrgeid pingeid või inimeste tahtmatut kokkupuudet kõrgepingeliinidega.
- Pinge stabiliseerimine. Elektrienergia allikaid on palju. Iga trafot võib käsitleda eraldi allikana. Neil peab olema saadaval ühine negatiivne lähtestuspunkt.energiat. Maa on kõigi energiaallikate jaoks ainus selline juhtiv pind, mistõttu on see võetud universaalseks standardiks voolu ja pinge langetamisel. Ilma sellise ühise punktita oleks elektrisüsteemi kui terviku turvalisuse tagamine äärmiselt keeruline.
Maapealse süsteemi nõuded:
- Sellel peab ohtliku voolu voolamiseks olema alternatiivne tee.
- Seadme avatud juhtivatel osadel pole ohtlikku potentsiaali.
- Peab olema piisav alt madal, et tagada voolu katkestamiseks kaitsme kaudu piisav alt voolu (<0, 4 sek).
- Peaks olema hea korrosioonikindlusega.
- Peab suutma hajutada suurt lühisvoolu.
Maandussüsteemide kirjeldus
Elektriseadmete ja -seadmete metallosade ühendamist maandusega väikese takistusega metallseadmega nimetatakse maandamiseks. Maandusel ühendatakse seadmete voolu kandvad osad otse maandusega. Maandus tagab lekkevoolu tagasitee ja kaitseb seetõttu toitesüsteemi seadmeid kahjustuste eest.
Kui seadmes ilmneb rike, esineb voolu tasakaalustamatus kõigis kolmes faasis. Maandus tühjendab rikkevoolu maandusele ja taastab seetõttu süsteemi talitluse tasakaalu. Nendel kaitsesüsteemidel on mitmeid eeliseid, näiteks kõrvaldamineülepinge selle maandamise kaudu. Maandus tagab seadmete ohutuse ja parandab teeninduse töökindlust.
Nullimismeetod
Maandus tähendab seadme laagriosa ühendamist maandusega. Kui süsteemis ilmneb rike, tekib seadme välispinnale ohtlik potentsiaal ning iga inimene või loom, kes seda pinda kogemata puudutab, võib saada elektrilöögi. Nullimine juhib ohtlikud voolud maapinnale ja neutraliseerib seetõttu voolulöögi.
Samuti kaitseb see seadmeid äikeselöögi eest ning tagab tühjenemise tee liigpingepiirikutest ja muudest kustutusseadmetest. See saavutatakse, ühendades tehase osad maandusega maandusjuhi või elektroodiga, mis on tihedas kontaktis pinnasega ja asetatakse maapinnast mõnel kaugusel maapinnast madalamale.
Maanduse ja maanduse erinevus
Üks peamisi erinevusi maanduse ja maanduse vahel on see, et maandusel ühendatakse maandusega kandev juhtiv osa, maandusel aga seadmete pind maandusega. Muid erinevusi nende vahel selgitatakse allpool võrdlustabeli kujul.
Võrdlusdiagramm
| Võrdluse põhitõed | Maandus | Nullimine |
| Definitsioon | Maandusega ühendatud juhtiv osa | Seadmete korpus ühendatud maandusega |
| Asukoht | Seadme neutraalse ja maanduse vahel | Seadme korpuse ja maapinna vahel, mis asetatakse maapinna alla |
| Null potentsiaali | Ei ole | Jah |
| Kaitse | Kaitske elektrivõrgu seadmeid | Kaitske inimest elektrilöögi eest |
| Tee | Tagasitee praegusele maapinnale on näidatud | Tühjendab elektrienergiat maapinnale |
| Tüübid | Kolm (tahke takistus) | Viis (toru, plaat, elektrood maandus, maandus ja maandus) |
| Traadi värv | Must | Roheline |
| Kasuta | Koormuse tasakaalustamiseks | Elektrilöögi vältimiseks |
| Näited | Generaatori ja toitetrafo null on ühendatud maandusega | Maastusega ühendatud trafo, generaatori, mootori jms korpus |
TN kaitsejuhtmed
Seda tüüpi maandussüsteemidel on üks või mitu toiteallikast otse maandatud punkti. Paigalduse avatud juhtivad osad ühendatakse nende punktidega kaitsejuhtmete abil.
Maailmastava, kasutatakse kahetähelist koodi.
Kasutatud tähed:
- T (prantsuse sõna Terre tähendab "maa") – punkti otseühendus maapinnaga.
- I – kõrge takistuse tõttu pole maandusega ühendatud punkti.
- N - otseühendus allika neutraaliga, mis omakorda on ühendatud maandusega.
Nende kolme tähe kombinatsiooni põhjal on olemas maandussüsteemide tüübid: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Mida see tähendab?
TN-maandussüsteemis on üks lähtepunktidest (generaator või trafo) ühendatud maandusega. See punkt on tavaliselt kolmefaasilise süsteemi tähepunkt. Ühendatud elektriseadme šassii on maandusega ühendatud selle allikapoolse maanduspunkti kaudu.
Ülaloleval pildil: PE – kaitsva maanduse akronüüm on juht, mis ühendab tarbija elektripaigaldise paljastatud metallosad maandusega. N nimetatakse neutraalseks. See on juht, mis ühendab tähe kolmefaasilises süsteemis maandusega. Nende tähiste järgi diagrammil on kohe selge, milline maandussüsteem kuulub TN-süsteemi.
TN-S neutraalne joon
See on süsteem, millel on kogu ühendusskeemil eraldi null- ja kaitsejuhtmed.
Kaitsejuht (PE) on kaabli metallkest, mis toidab paigaldust või ühte juhet.
Kõik paigaldusega katmata juhtivad osad on ühendatud selle kaitsejuhtmega läbi paigaldise peaklemmi.
TN süsteem-C-S
Need on maandussüsteemide tüübid, milles null- ja kaitsefunktsioonid on ühendatud üheks süsteemijuhtmeks.
TN-CS neutraalmaandussüsteemis, mida tuntakse ka kui kaitsev mitmemaandus, nimetatakse PEN-juhti kombineeritud null- ja maandusjuhiks.
Toitesüsteemi PEN-juht on mitmes punktis maandatud ja maanduselektrood asub tarbija paigalduskohas või selle läheduses.
Kõik seadme katmata juhtivad osad on ühendatud PEN-juhtmega, kasutades peamist maandusklemmi ja nullklemmi ning on omavahel ühendatud.
TT kaitseahel
See on ühe toiteallika punktiga kaitsemaandussüsteem.
Kõik katmata juhtivad osad koos paigaldusega, mis on ühendatud maanduselektroodiga, on maandusallikast elektriliselt sõltumatud.
Isolatsioonisüsteem IT
Kaitsemaandussüsteem, millel puudub otseühendus pingestatud osade ja maanduse vahel.
Kõik katmata juhtivad osad koos paigaldusega, mis on ühendatud maanduselektroodiga.
Allikas on kas ühendatud maandusega süsteemi tahtlikult sisestatud takistuse kaudu või maandusest isoleeritud.
Kaitsesüsteemide kujundused
Ühendus elektriseadmete ja maandusplaadi või elektroodiga seadmete vahel läbi väikese takistusega jämeda traadi, et tagadaohutust nimetatakse maandamiseks või maandamiseks.
Elektrivõrgu maandus ehk maandussüsteem toimib turvameetmena, et kaitsta nii inimelu kui ka seadmeid. Peamine eesmärk on pakkuda alternatiivset teed ohtlikele voogudele, et vältida elektrilöögist ja seadmekahjustustest tingitud õnnetusi.
Seadme metallosad on maandatud või ühendatud maandusega ja kui seadme isolatsioon mingil põhjusel ebaõnnestub, on seadme väliskattes esineda võivatel kõrgetel pingetel tühjendustee maandatud. Kui seade pole maandatud, võib see ohtlik pinge kanduda kõigile, kes seda puudutavad, põhjustades elektrilöögi. Ahel on lõppenud ja kaitse aktiveerub kohe, kui pingestatud juhe puudutab maandatud korpust.
Elektripaigaldiste maandussüsteemi teostamiseks on mitu võimalust, näiteks juhtme või riba, plaadi või varda maandamine, maandamine maanduse või veevarustuse kaudu. Kõige tavalisemad meetodid on nullimine ja sisestamise seadistus.
Maasmatt
Maastusmatt valmistatakse mitmete vardade ühendamisel läbi vaskjuhtmete. See vähendab vooluahela üldist takistust. Need elektrilised maandussüsteemid aitavad piirata maanduspotentsiaali. Maandusmatti kasutatakse peamiselt kohas, kus tuleb katsetada suurt voolukahju.
Maandusmati projekteerimisel võetakse arvesse järgmisi nõudeid:
- Rikke korral ei tohi pinge olla inimesele ohtlik elektrisüsteemi seadmete juhtiva pinna puudutamisel.
- Alalisvoolu lühisevool, mis võib voolata maandusmatti, peab olema üsna suur, et kaitserelee töötaks.
- Pinnase takistus on madal, nii et lekkevool saab sellest läbi voolata.
- Maastusmati konstruktsioon peaks olema selline, et astmepinge oleks väiksem kui lubatud väärtus, mis sõltub pinnase takistusest, mis on vajalik vigase paigalduse isoleerimiseks inimestest ja loomadest.
Elektroodi liigvoolukaitse
Selle hoone maandussüsteemiga asetatakse kõik traat, varras, toru või juhtmekimp horisontaalselt või vertikaalselt maasse kaitsva objekti kõrvale. Jaotussüsteemides võib maanduselektrood koosneda umbes 1 meetri pikkusest vardast, mis asetatakse vertikaalselt maasse. Alajaamade valmistamisel kasutatakse maandusmatti, mitte üksikuid vardaid.
Toruvoolukaitseahel
See on kõige levinum ja parim elektripaigaldise maandussüsteem võrreldes teiste süsteemidega, mis sobivad samadele maandus- ja niiskustingimustele. Selle meetodi puhul asetatakse tsingitud teras ja arvutatud pikkuse ja läbimõõduga perforeeritud toru vertikaalselt pidev alt märjale pinnasele, kunanäidatud allpool. Toru suurus sõltub praegusest voolust ja pinnase tüübist.
Tavaliselt on maja maandussüsteemi toru läbimõõt 40 mm ja 2,5 meetri pikkune tavalise pinnase korral või pikem kuiv ja kivine pinnas. Toru matmise sügavus sõltub pinnase niiskusesisaldusest. Tavaliselt asub toru 3,75 meetri sügavusel. Toru põhi on umbes 15 cm kaugusel ümbritsetud väikeste koksi- või söetükkidega.
Tõhusa maapinna suurendamiseks ja seega takistuse vähendamiseks kasutatakse alternatiivseid söe ja soola tasemeid. Teine toru läbimõõduga 19 mm ja minimaalse pikkusega 1,25 meetrit on GI toru ülaosas ühendatud läbi reduktori. Suvel mulla niiskus väheneb, mis toob kaasa mullakindluse suurenemise.
Seega tehakse töid tsementbetoonalusel, et vesi oleks suvel kättesaadav ja maad oleks vajalike kaitseparameetritega. Läbi 19 mm läbimõõduga toruga ühendatud lehtri saab lisada 3 või 4 ämbrit vett. GI-maandusjuhe või piisava ristlõikega GI-juhtme riba juhitakse 12 mm läbimõõduga GI-torusse umbes 60 cm sügavusel maapinnast.
Plaadimaandus
Selles maandussüsteemi seadmes on maandusplaat 60 cm × 60 cm × 3 m vasest ja 60 cm × 60 cm × 6 mm tsingitud rauast vertikaalse pinnaga maasse sukeldatud vähem alt sügavusele. 3 m maapinnast
Kaitseplaat sisestatakse söe ja soola lisakihtidesse minimaalse paksusega 15 cm. Maandusjuhe (GI või vasktraat) kinnitatakse tihed alt maandusplaadi külge.
Vaskplaati ja vasktraati ei kasutata kaitseahelates tavaliselt nende kõrgema hinna tõttu.
Maaühendus veevarustuse kaudu
Seda tüüpi puhul on GI- või vasktraat torustikuga ühendatud terasest sidetraadiga, mis kinnitatakse vaskjuhtme külge, nagu allpool näidatud.
Santehnika on valmistatud metallist ja asub maapinnast allpool, s.t otse maapinnaga ühendatud. Vooluvool läbi GI või vaskjuhtme on otse maandatud läbi torustiku.
Maandusahela takistuse arvutamine
Ühe maasse maetud varda riba vastupidavus on:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 × P × L / L × t)), kus:
ρ - pinnase stabiilsus (Ω oomi), L – riba või juhi pikkus (cm), w- – riba laius või juhtme läbimõõt (cm), t – matmissügavus (cm).
Näide: Arvutage maandusriba takistus. Traat läbimõõduga 36 mm ja pikkusega 262 meetrit 500 mm sügavusel maapinnas, maandustakistus on 65 oomi.
R on maandusvarda takistus W-s.
r – maandustakistus (oommeeter)=65 oomi.
L mõõtmine – varda pikkus (cm)=262 m=26200 cm.
d -varda siseläbimõõt (cm)=36 mm=3,6 cm.
h – peidetud riba/varda sügavus (cm)=500 mm=50 cm.
Maandusriba/juhi takistus (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x P x L / Wt))
Maandusriba/juhi takistus (R)=65 / 2 × 3, 14 × 26200 × ln (2 × 26200 × 26200 / 3, 6 × 50)
Maandusriba/juhi takistus (R) =1,7 Ohm.
Pussireeglit saab kasutada maandusvarda arvu arvutamiseks.
Varda/toru elektroodide ligikaudse takistuse saab arvutada varda/toru elektroodide takistuse abil:
R=K x ρ / L kus:
ρ – maandustakistus ohmmeetris, L – elektroodi pikkus arvestis, d - arvesti elektroodi läbimõõt, K=0,75, kui 25 <L / d <100.
K=1, kui 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L, kui 600 <L / d <300.
Elektroodide arv, kui leiate valemi R (d)=(1, 5 / N) x R, kus:
R (d) – nõutav takistus.
R – ühe elektroodi takistus
N – 3–4 meetri kaugusel paralleelselt paigaldatud elektroodide arv.
Näide: arvutage maandustoru takistus ja elektroodide arv, et saada takistus 1 oomi, pinnase takistus alates ρ=40, pikkus=2,5 meetrit, toru läbimõõt=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78, seega K=0,75.
Toruelektroodide takistus R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Üks elektrood – takistus – 12 oomi.
1 oomi takistuse saamiseks on vajalike elektroodide koguarv (1,5 × 12) / 1=18
Maandustakistust mõjutavad tegurid
NEC-kood nõuab maanduskontakti maanduselektroodi minimaalset pikkust 2,5 meetrit. Kuid on mõned tegurid, mis mõjutavad kaitsesüsteemi maandustakistust:
- Maanduselektroodi pikkus/sügavus. Pikkuse kahekordistamine vähendab pinnatakistust kuni 40%.
- Maanduselektroodi läbimõõt. Maanduselektroodi läbimõõdu kahekordistamine vähendab maandustakistust vaid 10%.
- Maanduselektroodide arv. Tõhususe parandamiseks paigaldatakse peamiste maanduselektroodide sügavusele täiendavad elektroodid.
Elamu kaitseelektrisüsteemide ehitus
Maanduskonstruktsioonid on praegu eelistatud maandusmeetodid, eriti elektrivõrkude puhul. Elekter järgib alati väikseima takistuse teed ja suunab maksimaalse voolu ahelast maandusavadesse, mis on kavandatud takistuse vähendamiseks, ideaaljuhul kuni 1 oomini.
Selle eesmärgi saavutamiseks:
- 1,5 m x 1,5 m ala kaevatakse 3 m sügavusele. Auk on poolenisti täidetud söepulbri, liiva ja soola seguga.
- GI-plaat 500 mm x 500 mm x 10 mm asetatakse keskele.
- Looge ühendused eramaja maandussüsteemi maandusplaadi vahel.
- Muuosa kaevust on täidetud kivisöe, liiva ja soola seguga.
- Maastusplaadi ühendamiseks pinnaga saab kasutada kahte 30 mm x 10 mm GI-riba, kuid eelistatud on 2,5-tolline GI toru, mille ülaosas on äärik.
- Lisaks saab toru ülaosa katta spetsiaalse seadmega, et vältida mustuse ja tolmu sattumist maandustorusse ning selle ummistumist.
Maandussüsteemi paigaldamine ja eelised:
- Söepulber on suurepärane juht ja hoiab ära metallosade korrosiooni.
- Sool lahustub vees, suurendades oluliselt juhtivust.
- Liiv laseb vett läbi augu läbida.
Kaevu efektiivsuse kontrollimiseks veenduge, et kaevu ja võrgu nulli pinge erinevus oleks väiksem kui 2 volti.
Süvendi takistus peab jääma alla 1 oomi, kaugus kaitsejuhist kuni 15 m.
Elektrišokk
Elektrilokk (elektrosokk) tekib siis, kui inimese kaks kehaosa puutuvad kokku elektrijuhtidega ahelas, millel on erinevad potentsiaalid ja mis tekitab kogu kehas potentsiaalide erinevuse. Inimese kehal on takistus ja kui see on ühendatud kahe erineva potentsiaaliga juhtme vahele, tekib keha kaudu ahel ja vool hakkab voolama. Kui inimene puutub kokku ainult ühe juhiga, siis vooluringi ei moodustu ja midagi ei juhtu. Kui inimene puutub kokku vooluringi juhtidega, olenemata sellest, milline pinge selles on, alation elektrilöögivigastuse võimalus.
Eluhoonete pikseriski hindamine
Mõned kodud tõmbavad välku suurema tõenäosusega ligi kui teised. Need suurenevad sõltuv alt hoone kõrgusest ja lähedusest teistele majadele. Lähedus on määratletud kui kolmekordne kaugus maja kõrgusest.
Selleks, et teha kindlaks, kui haavatav on elamu pikselöögi suhtes, võite kasutada järgmisi andmeid:
- Madal risk. Ühetasandilised eramajad teiste sama kõrgusega majade vahetus läheduses.
- Keskmine risk. Kahetasandiline eramaja, mida ümbritsevad sarnase kõrgusega majad või mida ümbritsevad madalama kõrgusega majad.
- Suur risk. Isoleeritud majad, mis ei ole ümbritsetud muude ehitistega, kahekorruselised majad või madalama kõrgusega majad.
Hoolimata pikselöögi tõenäosusest aitab oluliste piksekaitsekomponentide õige kasutamine kaitsta iga kodu selliste kahjustuste eest. Selleks, et pikselöögi maapinnale suunataks, on elumajas vajalikud piksekaitse- ja maandussüsteemid. Süsteem sisaldab tavaliselt maandusvarda koos vasest ühendusega, mis paigaldatakse maasse.
Majja piksekaitseskeemi paigaldamisel järgige järgmisi nõudeid:
- Maanduselektroodid peavad olema vähem alt pool 12 mm pikad ja 2,5 m pikad.
- Vaskühendused on soovitatavad.
- Kui süsteemialal on kivine pinnas või ehituslikud maa-alused liinid, on selle kasutamine keelatudvertikaalne elektrood, on vaja ainult horisontaalset juhti.
- See peab olema süvistatud maapinnast vähem alt 50 cm ja ulatuma majast vähem alt 2,5 m kaugusele.
- Eramaja maandussüsteemid tuleb omavahel ühendada sama suurusega juhtmega.
- Kõigi maa-aluste metalltorusüsteemide (nt vee- või gaasitorude) pistikud peavad asuma kodust 8 meetri raadiuses.
- Kui kõik süsteemid olid ühendatud juba enne piksekaitse paigaldamist, on vaja vaid lähim elektrood torustikuga ühendada.
Kõik inimesed, kes elavad või töötavad elamutes, avalikes hoonetes on pidev alt tihedas kontaktis elektrisüsteemide ja -seadmetega ning neid tuleb usaldusväärselt kaitsta ohtlike nähtuste eest, mis võivad tekkida lühise või äikeselahendusest tuleneva väga kõrge pinge tõttu.
Selle kaitse saavutamiseks tuleb elektrivõrgu maandussüsteemid projekteerida ja paigaldada vastav alt riiklikele standardnõuetele. Elektrimaterjalide arenguga suurenevad nõuded kaitseseadmete töökindlusele.
