Der Hauptgrund für die Notwendigkeit der Erdung in elektrischen Netzen ist die Sicherheit. Wenn alle Metallteile elektrischer Geräte geerdet sind, entstehen selbst bei gebrochener Isolierung keine gefährlichen Spannungen an ihrem Gehäuse, sie werden durch zuverlässige Erdungssysteme verhindert.
Aufgaben für Erdungssysteme
Die Hauptaufgaben von Sicherheitssystemen, die nach dem Erdungsprinzip arbeiten:
- Sicherheit für Menschenleben, um vor elektrischem Schlag zu schützen. Bietet einen alternativen Pfad für Notstrom, um den Benutzer nicht zu verletzen.
- Schutz von Gebäuden, Maschinen und Geräten bei Stromausfällen, damit freiliegende leitfähige Teile von Geräten kein tödliches Potenzial erreichen.
- Schutz vor Überspannung durch Blitzeinschläge, die zu gefährlichen Hochspannungen im elektrischen Verteilungssystem führen können, oder durch unbeabsichtigten menschlichen Kontakt mit Hochspannungsleitungen.
- Spannungsstabilisierung. Es gibt viele Stromquellen. Jeder Transformator kann als separate Quelle betrachtet werden. Sie müssen einen gemeinsamen negativen Rücksch altpunkt zur Verfügung haben. Energie. Die Erde ist die einzige derartige leitfähige Oberfläche für alle Energiequellen, daher wurde sie als universeller Standard für Strom- und Spannungsabwurf angenommen. Ohne einen solchen gemeinsamen Punkt wäre es äußerst schwierig, die Sicherheit im gesamten Energiesystem zu gewährleisten.
Anforderungen an das Bodensystem:
- Es muss einen alternativen Weg geben, damit gefährlicher Strom fließen kann.
- Kein gefährliches Potenzial an freiliegenden leitfähigen Teilen des Geräts.
- Muss niederohmig genug sein, um genügend Strom durch die Sicherung zu liefern, um die Stromversorgung zu unterbrechen (<0, 4 Sek.).
- Sollte eine gute Korrosionsbeständigkeit haben.
- Muss hohe Kurzschlussströme ableiten können.
Beschreibung der Erdungssysteme
Das Verbinden der Metallteile von elektrischen Geräten und Geräten mit der Erde mit einem Metallgerät, das wenig Widerstand hat, wird als Erdung bezeichnet. Bei der Erdung werden die stromführenden Teile der Geräte direkt mit der Erde verbunden. Die Erdung bietet einen Rückweg für Kriechströme und schützt somit die Ausrüstung des Stromversorgungssystems vor Beschädigung.
Wenn in einem Gerät ein Fehler auftritt, besteht in allen drei Phasen ein Stromungleichgewicht. Die Erdung leitet den Fehlerstrom zur Erde ab und stellt somit das Betriebsgleichgewicht des Systems wieder her. Diese Abwehrsysteme haben mehrere Vorteile, wie z. B. die EliminierungÜberspannung durch Entladung gegen Erde. Die Erdung gewährleistet die Gerätesicherheit und verbessert die Betriebszuverlässigkeit.
Nullmethode
Erdung bedeutet, den tragenden Teil des Geräts mit dem Boden zu verbinden. Wenn im System ein Fehler auftritt, entsteht an der Außenfläche des Geräts ein gefährliches Potenzial, und Personen oder Tiere, die versehentlich die Oberfläche berühren, können einen elektrischen Schlag erleiden. Das Nullen leitet gefährliche Ströme zur Erde ab und neutralisiert somit den Stromstoß.
Es schützt auch Geräte vor Blitzeinschlägen und bietet einen Entladungspfad von Überspannungsableitern und anderen Löschgeräten. Dies wird erreicht, indem Teile der Anlage mit einem Erdleiter oder einer Elektrode in engem Kontakt mit dem Boden geerdet werden und in einiger Entfernung unter der Erdoberfläche platziert werden.
Der Unterschied zwischen Erdung und Erdung
Einer der Hauptunterschiede zwischen Erdung und Erdung besteht darin, dass beim Erden der tragende leitfähige Teil mit der Erde verbunden ist, während beim Erden die Oberfläche der Geräte mit der Erde verbunden ist. Weitere Unterschiede zwischen ihnen werden unten in Form einer Vergleichstabelle erläutert.
Vergleichstabelle
| Grundlagen zum Vergleich | Erdung | Nullen |
| Definition | Leitfähiges Teil mit Masse verbunden | Gerätegehäuse mit Masse verbunden |
| Standort | Zwischen Neutralleiter und Erde | Zwischen dem Gerätekoffer und dem Boden, der sich unter der Bodenoberfläche befindet |
| Nullpotential | Hat kein | Ja |
| Schutz | Netzgeräte schützen | Person vor elektrischem Schlag schützen |
| Der Weg | Der Rückweg zur aktuellen Masse wird angezeigt | leitet elektrische Energie an die Erde ab |
| Typen | Drei (fester Widerstand) | Fünf (Rohr, Platte, Elektrodenmasse, Masse und Erde) |
| Aderfarbe | Schwarz | Grün |
| Verwenden | Für Load-Balancing | Um einen Stromschlag zu vermeiden |
| Beispiele | Generator und Netztransformator Neutralleiter mit Erde verbunden | Gehäuse von Trafo, Generator, Motor usw. mit Erde verbunden |
TN-Schutzleiter
Diese Arten von Erdungssystemen haben einen oder mehrere direkt geerdete Punkte von der Stromquelle. Mit diesen Punkten werden berührbare leitfähige Teile der Anlage mit Schutzleitern verbunden.
In der WeltIn der Praxis wird ein aus zwei Buchstaben bestehender Code verwendet.
Verwendete Buchstaben:
- T (französisches Wort Terre bedeutet "Erde") - eine direkte Verbindung eines Punktes mit der Erde.
- I - kein Punkt mit Masse verbunden wegen hoher Impedanz.
- N - direkte Verbindung zum Neutralleiter, der wiederum mit Erde verbunden ist.
Basierend auf der Kombination dieser drei Buchstaben gibt es Arten von Erdungssystemen: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Was bedeutet das?
In einem TN-Erdungssystem ist einer der Quellenpunkte (Generator oder Transformator) mit Erde verbunden. Dieser Punkt ist in der Regel der Sternpunkt in einem Drehstromsystem. Über diesen Erdungspunkt wird das Chassis des angeschlossenen elektrischen Geräts auf der Quellenseite mit Erde verbunden.
Im Bild oben: PE - Akronym für Protective Earth ist ein Leiter, der freiliegende Metallteile der elektrischen Installation eines Verbrauchers mit Erde verbindet. N heißt neutral. Dies ist der Leiter, der den Stern in einem Drehstromsystem mit der Erde verbindet. Durch diese Bezeichnungen im Diagramm ist sofort ersichtlich, welches Erdungssystem zum TN-System gehört.
TN-S Neutralleiter
Dies ist ein System mit getrennten Neutral- und Schutzleitern im gesamten Sch altplan.
Schutzleiter (PE) ist der metallische Mantel des Kabels, der die Installation oder einen einzelnen Leiter speist.
Alle berührbaren leitfähigen Teile der Installation sind über die Hauptklemme der Installation mit diesem Schutzleiter verbunden.
TN-System-C-S
Dies sind Arten von Erdungssystemen, bei denen Neutral- und Schutzfunktionen in einem Systemleiter zusammengefasst sind.
Im TN-CS-Neutralerdungssystem, auch bekannt als Protective Multiple Earthing, wird der PEN-Leiter als kombinierter Neutral- und Erdleiter bezeichnet.
Der PEN-Leiter des Stromnetzes ist an mehreren Stellen geerdet und der Erder befindet sich am oder in der Nähe des Aufstellungsortes des Verbrauchers.
Alle berührbaren leitfähigen Teile des Geräts sind mit einem PEN-Leiter über die Haupterdungsklemme und die Neutralklemme verbunden und miteinander verbunden.
TT-Schutzsch altung
Dies ist ein Schutzerdungssystem mit einem einzigen Stromquellenpunkt.
Alle freiliegenden leitfähigen Teile mit Installation, die mit der Erdungselektrode verbunden sind, sind elektrisch unabhängig von der Erdungsquelle.
Isoliersystem IT
Schutzleitersystem ohne direkte Verbindung zwischen spannungsführenden Teilen und Erde.
Alle freiliegenden leitfähigen Teile mit Installation, die mit einer Erdungselektrode verbunden sind.
Die Quelle ist entweder über eine bewusst eingeführte Systemimpedanz mit Masse verbunden oder von Masse isoliert.
Designs von Schutzsystemen
Verbindung zwischen elektrischen Geräten und Geräten mit einer Erdungsplatte oder Elektrode durch einen dicken Draht mit niedrigem Widerstand sicherzustellenSicherheit heißt Erdung oder Erdung.
Die Erdung oder das Erdungssystem im Stromnetz dient als Sicherheitsmaßnahme zum Schutz von Menschenleben und Geräten. Der Hauptzweck besteht darin, einen alternativen Weg für gefährliche Strömungen bereitzustellen, um Unfälle aufgrund von Stromschlägen und Geräteschäden zu vermeiden.
Metallteile des Geräts sind geerdet oder geerdet, und wenn aus irgendeinem Grund die Isolierung des Geräts versagt, haben Hochspannungen, die in der Außenbeschichtung des Geräts vorhanden sein können, einen Entladungspfad zur Erde. Wenn das Gerät nicht geerdet ist, kann diese gefährliche Spannung auf jeden übertragen werden, der es berührt, was zu einem Stromschlag führen kann. Der Stromkreis wird geschlossen und die Sicherung wird sofort aktiviert, wenn das stromführende Kabel das geerdete Gehäuse berührt.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Erdungssystem elektrischer Installationen durchzuführen, z. B. Erdung eines Drahtes oder Streifens, einer Platte oder Stange, Erdung durch Erdung oder durch Wasserversorgung. Die gebräuchlichsten Methoden sind Nullstellen und Einfügen.
Bodenmatte
Eine Bodenmatte wird hergestellt, indem eine Reihe von Stäben durch Kupferdrähte verbunden werden. Dies reduziert den Gesamtwiderstand der Sch altung. Diese elektrischen Erdungssysteme helfen, das Erdpotential zu begrenzen. Die Bodenmatte wird hauptsächlich dort eingesetzt, wo große Ströme getestet werden sollenSchaden.
Bei der Gest altung einer Erdmatte werden folgende Anforderungen berücksichtigt:
- Im Fehlerfall darf die Spannung beim Berühren der leitfähigen Oberfläche der Betriebsmittel der elektrischen Anlage für eine Person nicht gefährlich sein.
- Der DC-Kurzschlussstrom, der in die Bodenmatte fließen kann, muss ziemlich groß sein, damit das Schutzrelais funktioniert.
- Der Bodenwiderstand ist gering, so dass Kriechströme hindurchfließen können.
- Die Konstruktion der Bodenmatte sollte so sein, dass die Stufenspannung kleiner als der zulässige Wert ist, der vom Bodenwiderstand abhängt, der erforderlich ist, um die fehlerhafte Installation von Menschen und Tieren zu isolieren.
Elektrodenüberstromschutz
Bei diesem Gebäudeerdungssystem wird ein beliebiger Draht, Stab, Rohr oder Leiterbündel neben dem Schutzobjekt horizontal oder vertikal im Boden verlegt. In Verteilungssystemen kann der Erder aus einem etwa 1 Meter langen Stab bestehen, der senkrecht im Boden platziert wird. Die Unterstationen werden aus einer Bodenmatte hergestellt, nicht aus einzelnen Stangen.
Rohrstromschutzsch altung
Dies ist das gebräuchlichste und beste Erdungssystem für elektrische Installationen im Vergleich zu anderen Systemen, die für die gleichen Erdungs- und Feuchtigkeitsbedingungen geeignet sind. Bei diesem Verfahren werden verzinkter Stahl und ein perforiertes Rohr mit berechneter Länge und Durchmesser vertikal auf konstant nassem Boden platziert, wie zunten gezeigt. Die Rohrgröße hängt von der aktuellen Strömung und der Bodenart ab.
Normalerweise beträgt die Rohrgröße für ein Hauserdungssystem 40 mm im Durchmesser und 2,5 Meter lang für normale Böden oder länger für trockene und steinige Böden. Die Tiefe, in der das Rohr verlegt werden muss, hängt vom Feuchtigkeitsgeh alt des Bodens ab. Typischerweise befindet sich das Rohr in einer Tiefe von 3,75 Metern. Der Boden der Pfeife ist in einem Abstand von ca. 15 cm von kleinen Koks- oder Holzkohlestückchen umgeben.
Alternative Kohle- und Salzmengen werden verwendet, um die effektive Landfläche zu vergrößern und somit den Luftwiderstand zu verringern. Ein weiteres Rohr mit einem Durchmesser von 19 mm und einer Mindestlänge von 1,25 Metern wird am oberen Ende des GI-Rohrs durch ein Reduzierstück angeschlossen. Im Sommer nimmt die Bodenfeuchte ab, was zu einer Erhöhung des Erdwiderstandes führt.
Daher wird auf einem Zementbetonsockel gearbeitet, um Wasser im Sommer verfügbar zu h alten und Land mit den notwendigen Schutzparametern zu haben. Durch einen Trichter, der mit einem Rohr mit einem Durchmesser von 19 mm verbunden ist, können 3 oder 4 Eimer Wasser hinzugefügt werden. Entweder ein GI-Erdungsdraht oder ein Streifen GI-Draht mit ausreichendem Querschnitt, um Strom sicher zu entfernen, wird in ein GI-Rohr mit 12 mm Durchmesser in einer Tiefe von etwa 60 cm über dem Boden geführt.
Plattenerdung
Bei diesem Erdungssystem wird die Erdungsplatte aus 60 cm × 60 cm × 3 m Kupfer und 60 cm × 60 cm × 6 mm galvanisiertem Eisen mit einer senkrechten Fläche mindestens in den Boden eingetaucht 3 m über dem Boden
Die Schutzplatte wird in die Hilfsschichten aus Holzkohle und Salz mit einer Mindestdicke von 15 cm eingelegt. Der Erdungsdraht (GI oder Kupferdraht) wird fest mit der Bodenplatte verschraubt.
Kupferplatten und Kupferdrähte werden aufgrund ihrer höheren Kosten nicht häufig in Schutzsch altungen verwendet.
Erdanschluss durch Wasserleitung
Bei diesem Typ wird der GI- oder Kupferdraht mit einem Stahlverbindungsdraht, der wie unten gezeigt an der Kupferleitung befestigt ist, mit dem Installationsnetz verbunden.
Die Verrohrung ist aus Metall und befindet sich unterhalb der Erdoberfläche, also direkt mit der Erde verbunden. Der Stromfluss durch den GI- oder Kupferdraht wird direkt durch die Rohrleitung geerdet.
Erdschleifenwiderstand berechnen
Der Widerstand eines einzelnen Streifens eines im Boden vergrabenen Stabes ist:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (Loge (2 x L x L / B x t)), wobei:
ρ - Bodenstabilität (Ω Ohm), L - Streifen- oder Leiterlänge (cm), w - Bandbreite oder Leiterdurchmesser (cm), t - Verschüttungstiefe (cm).
Beispiel: Berechnen Sie den Widerstand des Massebandes. Draht mit einem Durchmesser von 36 mm und einer Länge von 262 Metern in einer Tiefe von 500 mm im Boden, der Erdungswiderstand beträgt 65 Ohm.
R ist der Widerstand des Tiefenerders in W.
r - Erdungswiderstand (Ohmmeter)=65 Ohm.
Abmessung l - Stablänge (cm)=262 m=26200 cm.
d -Stangeninnendurchmesser (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - verdeckte Leiste / Stangentiefe (cm)=500 mm=50 cm.
Erdungs-/Leiterwiderstand (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Erdungs-/Leiterwiderstand (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Erdungs-/Leiterwiderstand (R) =1,7 Ohm.
Anhand der Faustformel lässt sich die Anzahl der Erdstäbchen errechnen.
Der ungefähre Widerstand von Stab-/Rohrelektroden kann anhand des Widerstands von Stab-/Rohrelektroden berechnet werden:
R=K x ρ / L wobei:
ρ - Erdwiderstand im Ohmmeter, L - Elektrodenlänge im Messgerät, d - Durchmesser der Elektrode im Messgerät, K=0,75 wenn 25 <L / d <100.
K=1 wenn 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L if 600 <L / d <300.
Anzahl der Elektroden, wenn Sie die Formel R (d)=(1, 5 / N) x R finden, wobei:
R (d) - erforderlicher Widerstand.
R - Einzelelektrodenwiderstand
N - die Anzahl der parallel installierten Elektroden in einem Abstand von 3 bis 4 Metern.
Beispiel: Berechnen Sie den Widerstand des Grundrohrs und die Anzahl der Elektroden, um einen Widerstand von 1 Ohm zu erh alten, spezifischer Bodenwiderstand aus ρ=40, Länge=2,5 Meter, Rohrdurchmesser=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 also K=0,75.
Widerstand der Rohrelektroden R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Eine Elektrode - Widerstand - 12 Ohm.
Um einen Widerstand von 1 Ohm zu erh alten, ist die Gesamtzahl der benötigten Elektroden=(1,5 × 12) / 1=18
Erdwiderstand beeinflussende Faktoren
NEC-Code erfordert eine Mindestlänge der Erdungselektrode von 2,5 Metern für den Erdungskontakt. Es gibt jedoch einige Faktoren, die den Erdungswiderstand des Schutzsystems beeinflussen:
- Länge/Tiefe der Masseelektrode. Verdoppelung der Länge reduziert den Oberflächenwiderstand um bis zu 40 %.
- Durchmesser Masseelektrode. Durch die Verdoppelung des Durchmessers der Erdungselektrode wird der Erdungswiderstand nur um 10 % reduziert.
- Anzahl Masseelektroden. Um die Effizienz zu verbessern, werden zusätzliche Elektroden in der Tiefe der Haupterdungselektroden installiert.
Errichtung von elektrischen Schutzanlagen eines Wohngebäudes
Erdstrukturen sind derzeit die bevorzugte Erdungsmethode, insbesondere für elektrische Netze. Elektrizität folgt immer dem Weg des geringsten Widerstands und leitet den maximalen Strom aus dem Stromkreis in Massegruben, die den Widerstand reduzieren sollen, idealerweise bis auf 1 Ohm.
Um dieses Ziel zu erreichen:
- 1,5 m x 1,5 m großes Gebiet wird bis zu einer Tiefe von 3 m gegraben. Das Loch wird zur Hälfte mit einer Mischung aus Holzkohlepulver, Sand und Salz gefüllt.
- GI-Platte 500mm x 500mm x 10mm wird in der Mitte platziert.
- Verbindung zwischen Erdungsplatte für Hauserdungsanlage herstellen.
- Andereein Teil der Grube ist mit einer Mischung aus Kohle, Sand und Salz gefüllt.
- Zwei 30 mm x 10 mm GI-Streifen können verwendet werden, um die Bodenplatte mit der Oberfläche zu verbinden, aber ein 2,5-Zoll-GI-Rohr mit einem Flansch oben wird bevorzugt.
- Außerdem kann die Oberseite des Rohrs mit einer speziellen Vorrichtung abgedeckt werden, um zu verhindern, dass Schmutz und Staub eindringen und das Bodenrohr verstopfen.
Installation des Erdungssystems und Vorteile:
- Kohlepulver ist ein ausgezeichneter Leiter und verhindert die Korrosion von Metallteilen.
- Salz löst sich in Wasser auf und erhöht die Leitfähigkeit stark.
- Sand lässt Wasser durch das Loch fließen.
Um die Effizienz des Schachts zu überprüfen, vergewissern Sie sich, dass die Spannungsdifferenz zwischen Schacht und Neutralleiter weniger als 2 Volt beträgt.
Grubenwiderstand kleiner 1 Ohm einh alten, Abstand zum Schutzleiter bis zu 15 m.
Stromschlag
Elektroschock (Elektroschock) tritt auf, wenn zwei Körperteile einer Person mit elektrischen Leitern in einem Stromkreis in Kontakt kommen, der unterschiedliche Potentiale hat und eine Potentialdifferenz im ganzen Körper erzeugt. Der menschliche Körper hat einen Widerstand, und wenn er zwischen zwei Leitern mit unterschiedlichen Potentialen verbunden ist, wird ein Stromkreis durch den Körper gebildet und Strom fließt. Wenn eine Person nur einen Leiter berührt, wird kein Stromkreis gebildet und es passiert nichts. Wenn eine Person mit den Leitern des Stromkreises in Kontakt kommt, egal welche Spannung darin liegt, immerEs besteht die Möglichkeit einer Verletzung durch Stromschlag.
Blitzrisikobewertung für Wohngebäude
Einige Häuser ziehen Blitze eher an als andere. Sie erhöhen sich je nach Gebäudehöhe und Nähe zu anderen Häusern. Nähe ist definiert als die dreifache Entfernung von der Höhe des Hauses.
Um zu ermitteln, wie anfällig ein Wohngebäude gegenüber Blitzeinschlägen ist, können Sie folgende Daten verwenden:
- Geringes Risiko. Privatwohnungen auf einer Ebene in unmittelbarer Nähe zu anderen Häusern gleicher Höhe.
- Mittleres Risiko. Ein zweistöckiges Privathaus, umgeben von Häusern mit ähnlicher Höhe oder umgeben von Häusern mit geringerer Höhe.
- Hohes Risiko. Isolierte Häuser, die nicht von anderen Gebäuden umgeben sind, zweistöckige Häuser oder Häuser mit geringerer Höhe.
Unabhängig von der Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags trägt die richtige Verwendung wichtiger Blitzschutzkomponenten dazu bei, jedes Haus vor solchen Schäden zu schützen. Blitzschutz- und Erdungsanlagen sind in einem Wohngebäude erforderlich, damit der Blitzeinschlag zur Erde abgeleitet wird. Das System umfasst typischerweise einen Erdstab mit einer Kupferverbindung, der im Boden installiert wird.
Bei der Installation eines Blitzschutzsystems in einem Haus beachten Sie bitte die folgenden Anforderungen:
- Masseelektroden müssen mindestens halb 12 mm lang und 2,5 m lang sein.
- Kupferverbindungen empfohlen.
- Wenn der Standort des Systems felsigen Boden oder unterirdische Leitungen aufweist, ist die Verwendung verbotenvertikale Elektrode, nur der horizontale Leiter wird benötigt.
- Es muss mindestens 50 cm über dem Boden versenkt sein und mindestens 2,5 m aus dem Haus herausragen.
- Erdungssysteme für Privathaush alte müssen mit gleich großen Leitern verbunden werden.
- Anschlüsse für alle unterirdischen Rohrleitungssysteme aus Metall, wie z. B. Wasser- oder Gasleitungen, müssen sich in einem Umkreis von 8 m um das Haus befinden.
- Wenn alle Systeme bereits angeschlossen waren, bevor der Blitzschutz installiert wurde, muss nur die nächstgelegene Elektrode an das Sanitärsystem gebunden werden.
Alle Menschen, die in Wohn- und öffentlichen Gebäuden leben oder arbeiten, sind ständig in engem Kontakt mit elektrischen Anlagen und Geräten und müssen zuverlässig vor gefährlichen Phänomenen geschützt werden, die durch Kurzschlüsse oder sehr hohe Spannungen durch Blitzentladung entstehen können.
Um diesen Schutz zu erreichen, müssen elektrische Netzerdungssysteme gemäß den nationalen Standardanforderungen entworfen und installiert werden. Mit der Entwicklung von Elektromaterialien steigen die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Schutzeinrichtungen.
