Die hoofrede vir die behoefte aan aarding in elektriese netwerke is veiligheid. Wanneer alle metaalonderdele van elektriese toerusting geaard is, sal daar, selfs in die geval van gebreekte isolasie, nie gevaarlike spannings op sy omhulsel geskep word nie, dit sal deur betroubare aardingstelsels voorkom word.
Take vir grondstelsels
Die hooftake van sekuriteitstelsels wat volgens die beginsel van begronding werk:
- Veiligheid vir menselewe, om teen elektriese skok te beskerm. Verskaf 'n alternatiewe pad vir noodstroom om te verhoed dat die gebruiker benadeel word.
- Beskerming van geboue, masjinerie en toerusting tydens kragonderbrekingstoestande sodat blootgestelde geleidende dele van toerusting nie dodelike potensiaal bereik nie.
- Beskerming teen oorspanning as gevolg van weerlig wat kan lei tot gevaarlike hoë spanning in die elektriese verspreidingstelsel of van onbedoelde menslike kontak met hoogspanningslyne.
- Spanningsstabilisering. Daar is baie bronne van elektrisiteit. Elke transformator kan as 'n aparte bron beskou word. Hulle moet 'n gemeenskaplike negatiewe terugstelpunt beskikbaar hê.energie. Die aarde is die enigste so 'n geleidende oppervlak vir alle energiebronne, so dit is aangeneem as die universele standaard vir stroom- en spanningsverlies. Sonder so 'n gemeenskaplike punt sou dit uiters moeilik wees om sekuriteit in die kragstelsel as geheel te verseker.
Grondstelselvereistes:
- Dit moet 'n alternatiewe pad hê vir gevaarlike stroom om te vloei.
- Geen gevaarlike potensiaal op blootgestelde geleidende dele van die toerusting nie.
- Moet lae impedansie genoeg wees om genoeg stroom deur lont te verskaf om krag te sny (<0, 4 sek.).
- Moet goeie korrosiebestandheid hê.
- Moet hoë kortsluitingstroom kan verdryf.
Beskrywing van grondstelsels
Die proses om die metaaldele van elektriese apparaat en toerusting aan die grond te koppel met 'n meta altoestel wat min weerstand het, word aarding genoem. Wanneer geaard word, word die stroomdraende dele van die toestelle direk aan die grond gekoppel. Aarding verskaf 'n terugkeerpad vir lekstroom en beskerm dus kragstelseltoerusting teen skade.
Wanneer 'n fout in toerusting voorkom, is daar 'n wanbalans van stroom in al drie sy fases. Aarding ontlaai die foutstroom na grond en herstel dus die bedryfsbalans van die stelsel. Hierdie verdedigingstelsels het verskeie voordele, soos uitskakelingoorspanning deur dit na grond te ontlaai. Aarding verseker toerustingveiligheid en verbeter diensbetroubaarheid.
Nulstellingmetode
Aarding beteken om die draende deel van die toerusting aan die grond te koppel. Wanneer 'n fout in die stelsel voorkom, word 'n gevaarlike potensiaal op die buitenste oppervlak van die toerusting geskep, en enige persoon of dier wat per ongeluk aan die oppervlak raak, kan 'n elektriese skok kry. Nulstelling ontlaai gevaarlike strome na die grond en neutraliseer dus die stroomskok.
Dit beskerm ook toerusting teen weerligslae en bied 'n ontladingspad van stroomafleiders en ander blustoestelle. Dit word bereik deur dele van die plant aan die aarde te verbind met 'n grondgeleier of elektrode in noue kontak met die grond, 'n entjie onder grondvlak geplaas.
Die verskil tussen aarding en aarding
Een van die belangrikste verskille tussen aarding en aarding is dat wanneer geaard word, is die draende geleidende deel aan die grond gekoppel, terwyl die oppervlak van die toestelle aan die grond gekoppel is wanneer dit geaard word. Ander verskille tussen hulle word hieronder in die vorm van 'n vergelykingstabel verduidelik.
Vergelykingsgrafiek
| Basiese vir vergelyking | Grounding | Zeroing |
| Definisie | Geleidende deel gekoppel aan grond | Toerustingkas aan grond gekoppel |
| Ligging | Tussen toerusting neutraal en grond | Tussen die toerustingkas en die grond, wat onder die grondoppervlak geplaas word |
| Nulpotensiaal |
Het nie nie |
Ja |
| Beskerming | Beskerm kragnetwerktoerusting | Beskerm 'n persoon teen elektriese skok |
| Die pad | Die terugkeerpad na die huidige grond word aangedui | Ontlaai elektriese energie na die grond |
| tipes | Drie (soliede weerstand) | Vyf (pyp, plaat, elektrodegrond, grond en grond) |
| Draadkleur | Swart | Groen |
| Gebruik | Vir vragbalansering | Om elektriese skok te voorkom |
| Voorbeelde | Opwekker en kragtransformator neutraal gekoppel aan aarde | Omhulsel van transformator, kragopwekker, motor, ens. gekoppel aan grond |
TN beskermende drade
Hierdie tipe aardingstelsels het een of meer direk geaarde punte vanaf die kragbron. Blootgestelde geleidende dele van die installasie word met beskermende drade aan hierdie punte gekoppel.
In die wêreldoefen, word 'n tweeletterkode gebruik.
Gebruikte letters:
- T (Franse woord Terre beteken "aarde") - 'n direkte verbinding van 'n punt met die grond.
- I - geen punt gekoppel aan grond nie weens hoë impedansie.
- N - direkte verbinding met bronneutraal, wat op sy beurt weer met aarde verbind is.
Gegrond op die kombinasie van hierdie drie letters, is daar tipes grondstelsels: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Wat beteken dit?
In 'n TN-aardstelsel is een van die bronpunte (generator of transformator) aan aarde gekoppel. Hierdie punt is gewoonlik die sterpunt in 'n driefase-stelsel. Die onderstel van die gekoppelde elektriese toestel is aan die aarde gekoppel deur hierdie aardpunt aan die bronkant.
In die prentjie hierbo: PE - Akroniem vir Beskermende Aarde is 'n geleier wat blootgestelde metaaldele van 'n verbruiker se elektriese installasie met aarde verbind. N word neutraal genoem. Dit is die geleier wat die ster in 'n driefasestelsel met die aarde verbind. Deur hierdie benamings in die diagram is dit dadelik duidelik watter grondstelsel aan die TN-stelsel behoort.
TN-S neutrale lyn
Dit is 'n stelsel wat aparte neutrale en beskermende geleiers regdeur die bedradingsdiagram het.
Beskermende geleier (PE) is die metaalskede van die kabel wat die installasie of 'n enkele geleier voed.
Alle blootgestelde geleidende dele met die installasie word deur die hoofterminaal van die installasie aan hierdie beskermende geleier verbind.
TN-stelsel-C-S
Hierdie is tipes aardingstelsels waarin neutrale en beskermende funksies in een stelselgeleier gekombineer word.
In die TN-CS neutrale aardingstelsel, ook bekend as Protective Multiple Earthing, word daar na die PEN geleier verwys as die gekombineerde neutrale en aardgeleier.
Die PEN-geleier van die kragstelsel is by verskeie punte geaard, en die grondelektrode is by of naby die installasieterrein van die verbruiker geleë.
Alle blootgestelde geleidende dele aan die eenheid word deur 'n PEN-geleier verbind deur die hoofaardterminaal en neutrale terminaal te gebruik en is met mekaar verbind.
TT-beskermingskring
Dit is 'n beskermende aardstelsel met 'n enkele kragbronpunt.
Alle blootgestelde geleidende dele met installasie wat aan die grondelektrode gekoppel is, is elektries onafhanklik van die grondbron.
Isolerende stelsel IT
Beskermende aardstelsel met geen direkte verbinding tussen lewendige dele en aarde nie.
Alle blootgestelde geleidende dele met installasie wat aan 'n aardelektrode gekoppel is.
Die bron is óf gekoppel aan grond deur 'n doelbewus ingevoerde stelselimpedansie, óf geïsoleer van grond.
Ontwerpe van beskermende stelsels
Verbinding tussen elektriese toestelle en toestelle met 'n grondplaat of elektrode deur 'n dik draad met lae weerstand om te versekerveiligheid word aarding of aarding genoem.
Die aard- of aardingstelsel in die elektriese netwerk werk as 'n veiligheidsmaatreël om menselewens sowel as toerusting te beskerm. Die hoofdoel is om 'n alternatiewe roete vir gevaarlike vloei te verskaf om ongelukke as gevolg van elektriese skok en skade aan toerusting te vermy.
Metaaldele van die toerusting is geaard of aan aarde gekoppel, en as die isolasie van die toerusting om enige rede misluk, sal hoë spannings wat in die eksterne deklaag van die toerusting teenwoordig kan wees, 'n ontladingspad na aarde hê. As die toerusting nie geaard is nie, kan hierdie gevaarlike spanning na enigiemand wat daaraan raak oorgedra word, wat elektriese skok tot gevolg het. Die stroombaan is voltooi en die lont word onmiddellik geaktiveer as die lewendige draad aan die geaarde omhulsel raak.
Daar is verskeie maniere om die aardingstelsel van elektriese installasies uit te voer, soos om 'n draad of strook, plaat of staaf te aard, deur aarding of deur watertoevoer te aard. Die mees algemene metodes is nulstelling en invoeginstelling.
Grondmat
'n Grondmat word gemaak deur 'n aantal stawe deur koperdrade te verbind. Dit verminder die algehele weerstand van die stroombaan. Hierdie elektriese aardingstelsels help om grondpotensiaal te beperk. Die grondmat word hoofsaaklik gebruik in die plek waar groot stroom getoets moet wordskade.
Wanneer 'n grondmat ontwerp word, word die volgende vereistes in ag geneem:
- In die geval van 'n wanfunksie, moet die spanning nie gevaarlik wees vir 'n persoon wanneer dit aan die geleidende oppervlak van die toerusting van die elektriese stelsel raak nie.
- Die GS-kortsluitingstroom wat in die grondmat kan vloei, moet redelik groot wees vir die beskermingsrelais om te werk.
- Die grondweerstand is laag sodat lekstroom daardeur kan vloei.
- Die ontwerp van die grondmat moet sodanig wees dat die stapspanning minder as die toelaatbare waarde is, wat sal afhang van die grondweerstandigheid wat nodig is om die foutiewe installasie van mense en diere te isoleer.
Elektrode-oorstroombeskerming
Met hierdie gebou se grondstelsel word enige draad, staaf, pyp of bondel geleiers horisontaal of vertikaal in die grond langs die beskermende voorwerp geplaas. In verspreidingstelsels kan die aardelektrode bestaan uit 'n staaf van ongeveer 1 meter lank en vertikaal in die grond geplaas. Die substasies word gemaak met 'n grondmat, nie individuele stawe nie.
Pypstroombeskermingskring
Dit is die mees algemene en beste aardingstelsel vir elektriese installasies in vergelyking met ander stelsels wat geskik is vir dieselfde aard- en vogtoestande. In hierdie metode word gegalvaniseerde staal en 'n geperforeerde pyp met 'n berekende lengte en deursnee vertikaal op voortdurend nat grond geplaas, soosonderstaande. Pypgrootte hang af van huidige stroom en grondtipe.
Die pypgrootte vir 'n huisaardstelsel is tipies 40 mm in deursnee en 2,5 meter lank vir normale grond, of langer vir droë en klipperige grond. Die diepte waarop die pyp begrawe moet word, hang af van die voginhoud van die grond. Tipies is die pyp 3,75 meter diep geleë. Die onderkant van die pyp is omring deur klein stukkies coke of houtskool op 'n afstand van ongeveer 15 cm.
Alternatiewe vlakke van steenkool en sout word gebruik om die effektiewe grondoppervlakte te vergroot en sodoende weerstand te verminder. Nog 'n pyp met 'n deursnee van 19 mm en 'n minimum lengte van 1,25 meter word aan die bokant van die GI-pyp deur 'n verkleiner verbind. In die somer neem grondvog af, wat lei tot 'n toename in grondweerstand.
Daar word dus gewerk aan 'n sementbetonbasis om water in die somer beskikbaar te hou en om grond met die nodige beskermende parameters te hê. Deur 'n tregter wat aan 'n pyp met 'n deursnee van 19 mm gekoppel is, kan 3 of 4 emmers water bygevoeg word. Óf 'n GI-gronddraad óf 'n strook GI-draad met voldoende deursnee om stroom veilig te verwyder, word in 'n 12 mm deursnee GI-pyp op 'n diepte van ongeveer 60 cm vanaf die grond gedra.
Plaataarding
In hierdie aardstelseltoestel word die aardplaat van 60 cm × 60 cm × 3 m koper en 60 cm × 60 cm × 6 mm gegalvaniseerde yster in die grond gedompel met 'n vertikale oppervlak op 'n diepte van ten minste 3 m vanaf die grondvlak
Die beskermende plaat word in die hulplae houtskool en sout geplaas met 'n minimum dikte van 15 cm. Die gronddraad (GI of koperdraad) word styf aan die grondplaat vasgebout.
Koperplaat en koperdraad word nie algemeen in beskermingskringe gebruik nie weens hul hoër koste.
Grondverbinding deur watertoevoer
In hierdie tipe word die GI- of koperdraad aan die loodgieternetwerk gekoppel met 'n staalverbindingsdraad wat aan die koperdraad geheg is soos hieronder getoon.
Die loodgieterswerk is van metaal gemaak en is onder die oppervlak van die aarde geleë, dit wil sê direk aan die grond verbind. Die stroomvloei deur die GI- of koperdraad word direk deur die loodgieter geaard.
Berekening van grondlusweerstand
Weerstand van 'n enkele strook stok wat in die grond begrawe is, is:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / B x t)), waar:
ρ - grondstabiliteit (Ω ohm), L - strook of geleier lengte (cm), w - strookwydte of geleier-deursnee (cm), t - begraafdiepte (cm).
Voorbeeld: Bereken die weerstand van die grondstrook. Draad met 'n deursnee van 36 mm en 'n lengte van 262 meter op 'n diepte van 500 mm in die grond, die aardweerstand is 65 ohm.
R is die weerstand van die grondstaaf in W.
r - Grondweerstand (ohmmeter)=65 ohm.
Meet l - staaflengte (cm)=262 m=26200 cm.
d -staaf binnedeursnee (cm)=36mm=3,6 cm.
h - versteekte strook / staafdiepte (cm)=500 mm=50 cm.
Grondstrook/geleierweerstand (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Grondstrook/geleierweerstand (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Grondstrook/geleierweerstand (R) =1.7 Ohm.
Die duimreël kan gebruik word om die aantal grondstaaf te bereken.
Geskatte weerstand van staaf-/pyp-elektrodes kan bereken word deur die weerstand van staaf-/pyp-elektrodes te gebruik:
R=K x ρ / L waar:
ρ - aardweerstand in Ohmmeter, L - elektrodelengte in die meter, d - deursnee van die elektrode in die meter, K=0.75 as 25 <L / d <100.
K=1 as 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L as 600 <L / d <300.
Aantal elektrodes, as jy die formule vind R (d)=(1, 5 / N) x R, waar:
R (d) - vereiste weerstand.
R - enkelelektrodeweerstand
N - die aantal elektrodes wat parallel geïnstalleer is op 'n afstand van 3 tot 4 meter.
Voorbeeld: bereken die weerstand van die grondpyp en die aantal elektrodes om 'n weerstand van 1 ohm te verkry, grondweerstand vanaf ρ=40, lengte=2,5 meter, pypdeursnee=38 mm.
L / d=2.5 / 0.038=65.78 dus K=0.75.
Weerstand van pypelektrodes R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Een elektrode - weerstand - 12 Ohm.
Om 'n weerstand van 1 ohm te verkry, is die totale aantal elektrodes benodig=(1.5 × 12) / 1=18
Faktore wat aardweerstand beïnvloed
NEC-kode vereis 'n minimum grondelektrodelengte van 2,5 meter vir grondkontak. Maar daar is 'n paar faktore wat die grondweerstand van die beskermende stelsel beïnvloed:
- Lengte/diepte van grondelektrode. Verdubbeling van die lengte verminder oppervlakweerstand met tot 40%.
- Grondelektrode deursnee. Verdubbeling van die deursnee van die grondelektrode verminder die grondweerstand met slegs 10%.
- Aantal grondelektrodes. Om doeltreffendheid te verbeter, word bykomende elektrodes op die diepte van die hoofgrondelektrodes geïnstalleer.
Konstruksie van beskermende elektriese stelsels van 'n residensiële gebou
Aardstrukture is tans die voorkeurmetode van aarding, veral vir elektriese netwerke. Elektrisiteit volg altyd die pad van die minste weerstand en herlei die maksimum stroom van die stroombaan na grondputte wat ontwerp is om weerstand te verminder, ideaal tot 1 ohm.
Om hierdie doelwit te bereik:
- 1.5m x 1.5m area is gegrawe tot 'n diepte van 3m. Die gat is half gevul met 'n mengsel van houtskoolpoeier, sand en sout.
- GI-plaat 500mm x 500mm x 10mm word in die middel geplaas.
- Stel verbindings tussen grondplaat vir privaathuisaardstelsel.
- Ander'n deel van die put is gevul met 'n mengsel van steenkool, sand, sout.
- Twee 30mm x 10mm GI-stroke kan gebruik word om die grondplaat aan die oppervlak te verbind, maar 'n 2.5" GI-pyp met 'n flens aan die bokant word verkies.
- Boonop kan die bokant van die pyp met 'n spesiale toestel bedek word om te verhoed dat vuilheid en stof die grondpyp binnedring en verstop.
Installasie van die grondstelsel en voordele:
- Houtskoolpoeier is 'n uitstekende geleier en voorkom korrosie van metaalonderdele.
- Sout los in water op, wat die geleidingsvermoë aansienlik verhoog.
- Sand laat water deur die gat gaan.
Om die doeltreffendheid van die put na te gaan, maak seker dat die spanningsverskil tussen die put en die hoofstroomneutraal minder as 2 volt is.
Put weerstand moet op minder as 1 ohm gehandhaaf word, afstand tot 15 m vanaf die beskermende geleier.
Elektriese skok
Elektriese skok (elektroskok) vind plaas wanneer twee dele van 'n persoon se liggaam in aanraking kom met elektriese geleiers in 'n stroombaan wat verskillende potensiale het en 'n potensiaalverskil regdeur die liggaam skep. Die menslike liggaam het weerstand, en wanneer dit tussen twee geleiers by verskillende potensiale verbind word, word 'n stroombaan deur die liggaam gevorm en stroom sal vloei. Wanneer 'n persoon slegs een geleier kontak, word geen stroombaan gevorm nie en niks gebeur nie. Wanneer 'n persoon met die geleiers van die stroombaan in aanraking kom, maak nie saak watter spanning daarin is nie, altyddaar is 'n moontlikheid van elektriese skokbesering.
Weerligrisiko-assessering vir residensiële geboue
Sommige huise is meer geneig om weerlig te lok as ander. Hulle neem toe na gelang van die hoogte van die gebou en die nabyheid van ander huise. Nabyheid word gedefinieer as drie keer die afstand vanaf die hoogte van die huis.
Om te bepaal hoe kwesbaar 'n residensiële gebou vir weerlig is, kan jy die volgende data gebruik:
- Lae risiko. Eenvlak-privaatwonings in die nabyheid van ander huise van dieselfde hoogte.
- Medium risiko. 'n Twee-vlak privaat huis omring deur huise met soortgelyke hoogtes of omring deur huise van laer hoogtes.
- Hoë risiko. Geïsoleerde huise wat nie deur ander strukture omring word nie, tweeverdiepinghuise of huise met 'n laer hoogte.
Ongeag die waarskynlikheid van 'n weerligstaking, behoorlike gebruik van belangrike weerligbeskermingskomponente sal help om enige huis teen sulke skade te beskerm. Weerligbeskerming en begrondingstelsels word in 'n woongebou vereis sodat die weerligstraal na die grond herlei word. Die stelsel sluit tipies 'n grondstaaf met 'n koperverbinding in wat in die grond geïnstalleer is.
Wanneer jy 'n weerligbeskermingskema in 'n huis installeer, volg asseblief die volgende vereistes:
- Grondelektrodes moet ten minste half 12mm lank en 2.5m lank wees.
- Koperverbindings aanbeveel.
- As die stelselterrein klipperige grond of ingenieurs-ondergrondse lyne het, is dit verbode om te gebruikvertikale elektrode, slegs die horisontale geleier word benodig.
- Dit moet ten minste 50 cm van die grond af versteek wees en ten minste 2,5 m van die huis af strek.
- Privaat huisaardingstelsels moet met dieselfde grootte geleier verbind word.
- Konneksies vir alle ondergrondse metaalpypstelsels, soos water- of gaspype, moet binne 8m van die huis geleë wees.
- As alle stelsels reeds gekoppel was voordat weerligbeskerming geïnstalleer is, is al wat nodig is om die naaste elektrode aan die loodgieterstelsel vas te bind.
Alle mense wat in residensiële, openbare geboue woon of werk, is voortdurend in noue kontak met elektriese stelsels en toerusting en moet betroubaar beskerm word teen gevaarlike verskynsels wat kan ontstaan as gevolg van kortsluitings of baie hoë spannings van 'n weerligontlading.
Om hierdie beskerming te bereik, moet elektriese netwerkaardstelsels ontwerp en geïnstalleer word in ooreenstemming met nasionale standaardvereistes. Met die ontwikkeling van elektriese materiale neem die vereistes vir die betroubaarheid van beskermende toestelle toe.
