Schutzerdung – Design, Layout und Design eines Systems, das die Gefahr einer Niederlage ausschließt

Beschützende Erde

Die Organisation eines zuverlässigen Systems zum Schutz der elektrischen Sicherheit ist eine der Hauptbedingungen, die eine Schädigung der Benutzer elektrischer Anlagen verhindern. Es schützt nicht nur Menschen, sondern auch Geräte. Eine ordnungsgemäß ausgelegte und installierte Schutzerdung verhindert die negativen Auswirkungen einer Vielzahl unvorhersehbar zirkulierender Ströme und beseitigt deren Kurzschluss in den Gehäusen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit traumatischer Verletzungen und der Ausfall komplexer technischer Geräte ausgeschlossen.

 

Inhalt

• Schutz des Erdungssystems
• Wie werden die Berechnungen durchgeführt?

• Klassifizierung von Erdungsgeräten
• Parameterberechnungsmethode

Schaltplan und Installation

Erdungssystem ohne tiefe Erdung

Gruppensystem mit künstlicher Erdung

Der Zweck der Schutzerdung besteht darin, elektrische Verbindungen zur Erdung von nicht leitenden Metallelementen herzustellen, die einem Spannungsrisiko ausgesetzt sind. Die Ursache für das unerwünschte Auftreten von Spannung können Blitzentladungen, Kurzschlüsse zum Gehäuse, Potentialausführung, Induktion, die unter dem Einfluss nahegelegener stromführender Geräte oder deren Teile auftritt, und eine Reihe anderer Situationen sein. Die Verbindung kann mit Erde oder einem gleichwertigen Material wie Meer- oder Flusswasser, Kohle im Steinbruch, anderen natürlichen oder künstlich erzeugten Objekten mit ähnlichen Eigenschaften hergestellt werden.

Schutz des Erdungssystems

Die Arbeit des Schutzerdungssystems besteht darin, die Parameter für Stufenspannung und Berührung zu reduzieren und sie auf sichere Werte zu bringen. Als Ergebnis eines kompetenten Geräts des Erdungssystems:

• Das Potenzial geerdeter elektrischer Geräte wird verringert.
• Die Parameter des Potenzials der Basis, auf der die Benutzer stehen, richten sich nach dem Potenzial der geerdeten technischen Installation.

Wichtig. Wenn die elektrische Anlage nicht geerdet ist, ist das Berühren ihres Gehäuses genauso gefährlich wie das Berühren eines Phasendrahtes des elektrischen Netzes.

Basierend auf der Reduzierung von Werten oder dem Ausgleich von Potentialen der geerdeten elektrischen Ausrüstung trägt das Prinzip der Schutzerdung dazu bei, die Spannung des Gehäuses relativ zu dem zur Erdung verwendeten Objekt zu reduzieren, das häufig als Erde verwendet wird. Aufgrund dessen erreichen der Strom, der durch den Körper des Benutzers fließt, und die Berührungsspannung (Schritt) Werte, die für Mensch und Technologie absolut sicher sind.

Die Erdungsfunktion wird vollständig implementiert, wenn die Erdschlussstromanzeigen aufgrund einer Verringerung des Erdungswiderstands nicht ansteigen. Dieser Zustand stimmt voll und ganz mit einem isolierten neutralen Netzwerk überein – mit einem Generator oder Transformator, der nicht an das Erdungssystem oder über einen hohen Widerstand verschiedener Mess-, Signal- und Schutzgeräte angeschlossen ist.

Wie werden die Berechnungen durchgeführt?

Grundsätzlich besteht die Berechnung der Schutzerdung darin, die Hauptparameter genau zu bestimmen. Sie müssen einen Stromkreis erstellen, der die sichersten Stufen- und Berührungsspannungen bildet, die zum Zeitpunkt des Phasenschlusses am Gehäuse auftreten. Basierend auf den berechneten Werten, die innerhalb der zulässigen Grenzen liegen, werden Anzahl und Abmessungen der Erdungsleiter berechnet und die Reihenfolge der Platzierung einzelner Elemente geplant.

Klassifizierung von Erdungsgeräten

Erdungsleiter werden nach Herkunft in zwei Kategorien unterteilt. Bei Berechnungen müssen ihre spezifischen Unterschiede und Merkmale berücksichtigt werden:

• Natürliche Objekte, die durch leitende Teile Dritter in direktem Bodenkontakt dargestellt werden. Die Kategorie der natürlichen Erdungsleiter umfasst auch Objekte, deren elektrischer Kontakt mit der Erde über ein leitfähiges Zwischenmedium hergestellt wird.

In einem natürlichen Erdungsleiter werden vertikale Elemente installiert (verstopft, in gebohrte Brunnen abgesenkt), die durch horizontale Elemente miteinander verbunden sind

Neben Boden und Wasser umfasst die Kategorie der natürlichen Erdungsleiter Metallrohre für Wasser und andere in Graben verlegte Versorgungsleitungen. Rohrleitungen mit brennbaren und explosiven Substanzen, Autobahnen, die teilweise mit PVC-Rohren und -Teilen gebaut wurden, können nicht als Erdungsleiter natürlichen Ursprungs verwendet werden. Die Arbeits- und Schutzerdung wurde entwickelt, um eine störungsfreie Funktionalität elektrischer Geräte unter Notfall- und Normalbedingungen zu gewährleisten. Sie wird hauptsächlich im Boden installiert, um die Wahrscheinlichkeit von Beschädigungen auszuschließen.

• Künstliche Masseelektroden, meist dargestellt durch vertikale oder horizontale Elektroden.

Parameterberechnungsmethode

Zur Durchführung der Berechnungen sind folgende Daten erforderlich:

• Eigenschaften spezifischer elektrischer Geräte, wie die Art der Installation und ihrer Hauptgeräte, Betriebsspannungen, mögliche Methoden zur Erdung der Neutralleiter von Transformations- und Erzeugungsgeräten;
• die Größe und Konfiguration der Elektroden, die es ermöglichen, die geschätzte Tiefe ihres Eintauchens in den Boden zu berücksichtigen;
• Informationen zu Messungen des spezifischen Widerstands der Bodenschicht in dem mit dem Erdungssystem ausgestatteten Gebiet, den Eigenschaften einer bestimmten Klimazone (diese erhalten Sie beim örtlichen Wetterdienst);

Schutzerdungskreis im Abschnitt gezeigt

Wichtig. Wenn ein Schutzerdungssystem in zwei Bodenschichten platziert wird, werden Daten zum spezifischen Widerstand jeder dieser Schichten benötigt. Genaue Daten zur Leistung der oberen Schicht werden benötigt.

• Informationen über die Verfügbarkeit geeigneter natürlicher Erdungsleiter, über die Objekte zur Erdung verwendet werden können, erfordern auch echte Indikatoren für den Widerstand gegen die Stromausbreitung dieser Objekte, die durch Messung erhalten werden.
• genaue Indikatoren des berechneten Erdschlussstroms, die auf standardmäßige Weise berechnet wurden;
• die berechneten Eigenschaften der zulässigen Spannungsnormen und -regeln des PES, die Dauer des Erdungsschutzes, die erforderlich ist, wenn die Berechnungen gemäß den Werten der Berührungsspannung und den Werten der Stufenspannung durchgeführt wurden.

Für den Fall der Installation von Elementen des Erdungssystems in einem homogenen Boden werden hauptsächlich die Schutzerdung und die Nullstellung elektrischer Anlagen berechnet. Es wurden jedoch Berechnungsmethoden entwickelt, die bei der Anordnung von Erdungsleitern in einer heterogenen Erde angewendet werden.

• Bei der Berechnung von Erdungsleitern in einer homogenen Umgebung müssen die Widerstandswerte der saisonal gefrierenden Schicht während der Gefrier- und Trocknungsperioden der Erde berücksichtigt werden. Um genaue Werte zu erhalten, werden spezielle Koeffizienten verwendet in Berechnungen für Erdungssysteme jede Komplexität.
• Bei der Berechnung von Erdungsleitern, die in zwei oder mehr Bodenschichten installiert sind, müssen die Widerstandswerte aller Schichten berücksichtigt werden. Die Berechnung basiert auf der Berücksichtigung aller an den installierten Elektroden induzierten Potentiale, die Teil einer komplexen Struktur aus der Gruppe der Erdungsschalter sind.

Unabhängig von der Berechnungsmethode ist ein Parameter, der allen Schemata gemeinsam ist, der erforderliche Widerstand, der gemäß den Vorschriften des PES bestimmt wird.

Bei elektrischen Geräten mit einer Spannung von bis zu 1 kV erfolgt die Berechnung des Widerstands des im Schutzerdungssystem enthaltenen Erdungselements mit isoliertem Neutralleiter (Typ IT) gemäß den folgenden Bedingungen:

Bei dieser Ungleichung ist die Variable Rz der Widerstandswert der Erdungsvorrichtung (ausgedrückt in Ohm), ein konstanter Wert ist Upr.add. – Kontaktspannungsparameter (50 V), Iz – Gesamtwert des Erdschlusses, ausgedrückt in A..

Gemäß den gesetzlichen Anforderungen variiert der Wert von Rz zwischen 4 Ohm und 10 Ohm (es gibt keine besonderen Anforderungen für den unteren Grenzwert, der obere ist der maximal zulässige Parameter), vorausgesetzt, die Leistung der Netzversorgung und der parallel geschalteten Transformatoren und Generatoren beträgt nicht mehr als 100 kVA.

Um die Schutzerdung von Anlagen mit einer höheren Spannung zu organisieren, werden andere Werte in den Berechnungen verwendet:

• 0,5 Ohm in Stromnetzen mit effektiv geerdetem Neutralleiter mit ihren charakteristischen großen Erdströmen;
• nicht höher als 10 Ohm bei 250 V Kontaktspannung in Systemen mit isoliertem Neutralleiter (die Bedingung gilt bei niedrigen Strömen zum Erdungsobjekt für Geräte mit einer Spannung von mehr als 1000 V).

Beachten Sie. Minimale Widerstandswerte für Erdschleifen werden bevorzugt. Je niedriger sein Wert ist, desto effektiver ist die Bewegung des Stroms durch Objekte mit dem geringsten Widerstand.

Der für die Installation des Erdungssystems berechnete Stromausbreitungswiderstand, berechnet für den Erdungsleiter, kann sich während des Betriebs erhöhen. Sein Wert muss ständig überwacht werden..

Schaltplan und Installation

In Mehrfamilienhäusern werden Leistungsschalter installiert, um die Bewohner vor Beschädigungen zu schützen, die das Stromnetz im Falle eines Isolationsausfalls oder eines Kurzschlusses auf Null stellen (stromlos).

In autonomen Wohnungen und in Sommerhäusern ist aufgrund der mangelnden technischen Fähigkeit zur Installation der Trennautomatisierung eine schützende Erdungsvorrichtung erforderlich, die durch Kontaktaufnahme mit Elektrikern oder mit eigenen Händen hergestellt werden kann.

Erdungssystem ohne tiefe Erdung

Elemente der Schaltung, die keine tiefe Masseelektrode enthalten, können in einer Reihe installiert oder in Form einer geometrischen Form angeordnet werden. Die Form der Kontur hängt von den Merkmalen der Site ab. Diese Methode ist anwendbar, wenn die Länge der Bodenlinien bis zu 3 Meter beträgt.

• Vertikale Erdung dringt ein. Der Abstand zwischen vertikal im Boden installierten Erdungsschaltern wird anhand der Länge dieser Teile des Erdungssystems berechnet. Dies ist notwendig, um die Abschirmung zu minimieren, da der Abschirmeffekt umso größer ist, je näher die Elemente angeordnet sind.

• Es wird eine schrittweise Messung der realen Widerstandswerte einzelner Erdungsleiter durchgeführt. Sie müssen in einer Menge installiert werden, die die Bildung eines minimalen Widerstands gewährleistet..

Beachten Sie. Oft wird eine unterschiedliche Anzahl von Erdungselementen verwendet, um gleiche Landflächen zu erden, da der spezifische Widerstand des Bodens durch den spezifischen Widerstand des Bodens beeinflusst wird.

• Der Anschluss einzelner Erdungsschalter ist im Gange. Erdungsschalter mit korrosionsbeständiger Beschichtung werden über spezielle Steckverbinder angeschlossen. Erdungsvorrichtungen aus Eisenmetall werden ausschließlich durch Schweißen verbunden, die Nähte sind mit Bitumenmastix bedeckt.

Gruppensystem mit künstlicher Erdung

Dies ist eine einfache, schützende Erdungsschaltung, die für eine unabhängige Implementierung mit einer gleichschenkligen Dreieckskontur verfügbar ist. Dieses elektrische Schutzsystem befindet sich einen Meter vom unteren Rand der Basis oder Wand entfernt.

• Entsprechend der gewählten Konfiguration wird ein 0,8 Meter tiefer Graben gegraben. Die Länge jeder Seite des Dreiecks beträgt 3 m.
• An den Eckpunkten des Dreiecks ist es wünschenswert, drei Meter tiefe Bohrlöcher zu bohren. Wenn beschlossen würde, vertikale Erdungsleiter mit einem Vorschlaghammer zu hämmern, wären 1,5 m Brunnen ausreichend.

Beachten Sie. Es ist viel einfacher, Gegenstände mit spitzen Enden einzuschlagen. Schärfen Sie das zu hämmernde Material mit einer Mühle.

Als Material für die vertikale Erdung eignen sich ein Metallrohr mit einem Durchmesser von 50 mm, eine Stahlstange von 10 mm, eine Ecke mit einer Seite von 50 mm. Es werden drei Segmente mit einer Länge von drei Metern benötigt. Das horizontale Erdungselement kann aus neun Metern Stahlband mit einer Dicke von 4 mm und einer Breite von 40 mm bestehen.

• Dann wird die montierte Erdungsschleife durch Schweißen mit einem Leiter verbunden. Es besteht aus Rundstahl oder Stahlband. Es wird an einen natürlichen Erdungsleiter angeschlossen..

Der installierte Stromkreis führt die Zuweisung des Schutzwiderstands erfolgreich durch, wenn er an eine im Boden verlegte Stahlwasserleitung, an Metallgehäuseleitungen von Wasserbrunnen oder an andere Stahlbeton- und Metallkonstruktionen angeschlossen wird. Nach der Installation der Schutzerdung müssen alle Gräben und Ausgrabungen mit homogenem Boden gefüllt werden, ohne dass Schotter und Bauschutt enthalten sind.

Wenn Sie eine Vorstellung von der sogenannten Schutzerdung haben und die Möglichkeiten zum Aufbau eines elektrischen Schutzsystems kennen, können Sie sicher mit der Selbstinstallation fortfahren. Vergessen Sie nicht, den Widerstandswert nach der Installation zu messen. Wenn keine entsprechenden Geräte und Fähigkeiten vorhanden sind, muss ein Elektriker angerufen werden.