Для чего заземляют трансформатор тока
Задача и особенности заземления трансформаторов.
Для начала нужно разобраться что такое заземление и для чего оно необходимо. Заземление — это преднамеренное соединение корпуса или другой части электроустановки с заземляющим контуром. Сопротивление этого контура, должно быть, не выше 4 Ом. Заземление может быть:
Питание электроустановки переменного тока могут получать от трансформаторов или же генераторов. В любом случае для защиты человека любой корпус электрооборудования, выполненный из токопроводящего материала должен быть надёжно заземлён. Сети снабжения, а значит и трансформаторы, используемые и в быту, и на производстве, делятся на:
С изолированной нейтралью
Они чаще всего применяются в шахтах и в различных влажных помещениях, в любом случае даже при таком электроснабжении все корпуса, проводящие ток должны быть заземлены. Но также такие системы питания оборудуются специальными устройствами, контролирующими ток утечки. Если сопротивление изоляции при этом будет ниже определённого установленного значения, например, 10 000 Ом, то реле утечки автоматически должно отключить питающее устройство в данном случае трансформатор. Нельзя подключить какой-либо электроприбор или устройство к фазе и заземляющему контуру, немедленно произойдёт отключение. Также аварийное отключение произойдёт при попадании человека под опасное напряжение и прикасание его к земле, так как сопротивление человека от 1000 до 5000 Ом, в зависимости от влажности, и от кожного покрова;
С глухозаземлённой нейтралью
Этот вид снабжения очень распространён в быту для питания любых бытовых помещений и зданий. Основной особенностью его в работы является использование фазного напряжения. То есть в сетях 0,4 кВ или же, другими словами, 380 В, можно применять и запитывать электрические устройства от напряжения между фазой и нулём, оно будет равно 220 В. Именно это напряжения чаще всего применяется в квартирах, офисах, медучреждениях да и для обычного человека незнакомого с подробностями электроснабжения оно является самым популярным.Глухозаземленная нейтраль трансформатора — это специальное преднамеренное соединение нейтрали трансформатора или генератора к заземляющему устройству или же контуру. Здесь и появляется такой термин, как зануление. Трёхфазный трансформатор при соединении обмоток звездой имеет общую точку, которая и называется нейтралью и именно её соединяют с заземляющим контуром с помощью заземлителя. Заземлитель, в свою очередь, это обычный проводник электрического тока, а также группа металлических токопроводящих элементов соединенных между собой и надёжно соприкасающихся с землёй. На практике это металлические прутья, которые вбиваются в три точки в землю и соединяются между собой в треугольник, образуя собой контур. Корпуса трансформаторов заземляются путём соединения болта на корпусе (кожухе) к заземляющему устройству. Нулевая точка или нейтраль выводится отдельной шпилькой и подписывается буквой «N».
Главное, что должен знать каждый, это то что запрещается, в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), совмещение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в электрических однофазных сетях с глухозаземлённой нейтралью.
Заземление трансформаторов тока
Трансформатор тока — это особый вид устройств состоящих из магнитопровода и работающих по принципу электромагнитной индукции предназначенный для измерительных и защитных цепей. Как и обычный понижающий трансформатор, он состоит из первичной и вторичной обмотки. Именно вторичную обмотку, которая изолирована от первичной и заземляют, для защиты от пробоя и появления в цепях измерения высокого опасного для человека, и для аппаратуры напряжения. Так как зачастую первичной обмоткой трансформатора тока служит шина или токоведущая часть электроустановки, которая может находиться под очень большим порядка несколько тысяч вольт напряжением.
Заземляющие выводы трансформаторов тока обозначаются и выводятся отдельно на корпус устройства. Заземление группы трансформаторов тока можно выполнить к одной заземляющей шине. Однако в этом случае, это стоит делать через предохранитель, рассчитанный на напряжение пробоя до 1 кВ, а также шунтирующим сопротивлением порядка 100 Ом, которое будет выполнять функцию утечки статического электрического заряда. В итоге хотелось бы отметить что заземление вторичной обмотки трансформаторов тока является не сложной процедурой но весьма эффективной, для обеспечения безопасной работы людей с измерительными приборами и для сохранения всей электрической измерительной аппаратуры, подключенной к нему.
Заземления трансформаторов освещения 36 Вольт
Правила устройства электроустановок для повышения безопасности людей требуют заземлять не только корпус трансформатора, но ещё и его вторичную обмотку. Тогда в случае пробоя первичной обмотки, где протекает 220 или 380 Вольт, в цепях освещения не появится это смертельно опасное напряжение.
В любом случае человеческая жизнь является приоритетной в любой работе, поэтому перед прикосновением к металлическому корпусу любого электрического аппарата, устройства, шкафа, щита и т. д. стоит убедиться визуально в существовании заземления и его целостности.
Зачем и как делают заземление трансформаторов
От производителей электроэнергии передается ток высокого напряжения. Чтобы им могли пользоваться потребители на бытовом уровне, применяют понижающие трансформаторы. Согласно ПУЭ для них необходимо применять защитное заземление. Предусмотрен внешний и внутренний контур заземления. Устанавливают также защиту от ударов молнии.
Принципы устройства
Трансформатор преобразует (трансформирует) параметры переменного электрического тока. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Основные детали прибора – катушки (обмотки) с проводами и ферромагнитный сердечник.
На одну катушку ток поступает, и она называется первичной. Вторичных катушек может быть 1, 2 и больше. С них снимается ток с уже измененными характеристиками.
У повышающего трансформатора число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной. В прямой связи увеличивается индуцированное напряжение с одновременным понижением силы тока.
Устройство понижающих трансформаторов другое. Они сделаны с точностью наоборот. Число витков в первичной обмотке у них больше, чем на вторичной обмотке, поэтому индуцированное напряжение снижается.
На большие расстояния выгоднее передавать электричество высокого напряжения и низкой силы тока, поскольку потери энергии на выделения тепла наименьшие.
Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.
Способ соединения обмоток трансформатора может быть выбран «треугольник», «звезда» или «зигзаг». В случае «треугольника» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур. Способ «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток в одну точку. Ее называют нулевой (нейтральной) точкой.
В случае «зигзага» каждая фазная обмотка состоит из 2-х частей на разных стержнях. Соединение 2-х частей происходит навстречу друг другу. Образовавшиеся три вывода соединяют, как «звезду».
Для трансформаторов высокого напряжения применяют соединение «звезда». Заземляется нулевая точка или конец вторичной обмотки. При объединении в «звезду» заземляют фазный провод.
Применение
Для преобразования тока, который передается по электрическим сетям, применяют силовые трансформаторы. Такие устройства способны работать с большими мощностями. Они преобразуют напряжение на линиях с 35…750 кВ в напряжение 6 и 10 кВ и далее в 400 В. После этого электроэнергией могут пользоваться потребители на бытовом уровне.
Трансформаторы тока используют, чтобы снижать ток до требуемой величины. Их применяют в схемах бесконтактного управления, чтобы обезопасить людей и технику от поражения током.
Трансформаторы тока применяют также в измерительных и защитных устройствах, схемах сигнализации и в других приборах.
Особенность трансформатора тока в том, что его вторичная обмотка работает в режиме, близком к короткому замыканию. Если по какой-то причине происходит разрыв цепи на вторичной обмотке, то напряжение на ней повышается до значительных величин.
Скачек напряжения может вызвать поломку оборудования, включенного в сеть. Поэтому должно присутствовать защитное заземление.
Существуют также трансформаторы напряжения, импульсные трансформаторы, автотрансформаторы, сварочные и другие. Для каждого из них существуют своя схема и особенности подключения заземления. Чтобы правильно его выполнить, необходимо изучить техническую документацию к оборудованию.
Зачем заземлять
Заземление нейтрали трансформатора необходимо для создания стабильной работы электроустановки и безопасности людей, которые могут находиться на подстанции.
Рабочее заземление на трансформаторе является частью защитного. Это значит, что заземление, предназначенное для стабильной работы устройства, также защищает от поражения током.
Правила устройства электроустановок требуют, чтобы все силовые трансформаторы были заземлены.
В трансформаторах напряжения заземляется только трансформатор. Согласно правилам устройства электроустановок у трансформатора напряжения заземление вторичной обмотки происходит путем соединения общей точки или одного из концов обмотки с заземляющим проводником.
В трансформаторах тока заземляются вторичные обмотки. Для подключения проводников предусмотрены специальные зажимы. Обмотки нескольких установок можно соединять одним проводником и подключать к одной шине.
В электротехнике выделяют понятие сети с эффективно заземленной нейтралью. Оно применимо для силового трансформатора, у которого заземлено большинство нейтралей обмоток (глухое заземление нейтрали).
Если произойдет однофазное замыкание, то напряжение на поврежденных фазах не должно быть выше 1,4 напряжения на рабочих фазах в нормальных условиях.
Дугогасящие реакторы
В сетях, рассчитанных на 110 кВ и выше, предусмотрена защита с глухозаземленной нейтралью. Если сеть рассчитана на 35 кВ и ниже, то применяется заземление с изолированной нейтралью.
Преимущество изолированной нейтрали в том, что если произойдет замыкание фазы на земли, то это не приведет к короткому замыканию.
На трансформаторах с системой изолированной нейтрали устанавливают дугогасящие реакторы. Они компенсируют емкостные токи, возникающие при замыкании на землю.
Дело в том, что вдоль линии электропередачи накапливается электрический заряд (емкостное электричество). И как только происходит разрыв или иное повреждение изоляции, при контакте с землей возникает ток.
Если он достигает 30 А, образуется разрядная дуга. В результате кабель нагревается, начинает разрушаться изоляция и вместе с ней проводник.
Такое явление приводит к двухфазному и трехфазному замыканию. Срабатывает защита, и трансформатор полностью отключается. Обесточенными остаются сотни и тысячи потребителей электроэнергии.
Чтобы этого не произошло, устанавливают дугогасящие реакторы. Нейтраль заземляют через них. Во время однофазного замыкания на землю возрастает индуктивность дугогасящего реактора. Индуктивная проводимость компенсирует емкостную, и электрическая дуга не возникает.
Через дугогасящие реакторы заземляют нейтраль первичной обмотки одного из трансформаторов сети, в которой соединение обмоток происходит по типу «звезда-треугольник».
Если произошло замыкание на землю, то благодаря такой системе заземления, трансформатор сможет работать на протяжении еще 2-х часов, пока неполадки не будут устранены.
Создание внешнего контура
Чтобы сделать внешний контур заземления трансформатора, применяют вертикальные электроды, соединенные горизонтальными перемычками. Перемычки выполняют из листовой стали толщиной 4 мм и шириной 40 мм. Электроды втыкают в грунт по периметру трансформатора.
Проверяют удельное сопротивление грунта. Оно должно составлять максимум 100 Ом*м. Исходя из этого, требуется создать контур сопротивлением максимум 4 Ом.
Если взять круг диаметром 16 м, с условным трансформатором посередине, то для создания заземляющего контура потребуется минимум восемь электродов длиной по 5 м каждый.
Их размещают на расстоянии приблизительно 1 м от фундамента трансформаторной станции. Чем ближе стержни будут располагаться к стене, тем лучше. Горизонтальные полоски-соединения укладывают на ребро на глубину 0,5-0,7 м.
Такое требование к расположению связано с вопросами безопасности. Заземлитель не должен быть поврежден при проведении каких-либо ремонтных и строительных работ.
Защита от молний
Чтобы выполнить молниезащиты трансформаторной подстанции с металлической крышей, необходимо соединить крышу с внешним контуром заземления.
Соединение происходит в двух противоположных точках. То есть в одной точке кровля соединяется с внешним контуром, и со стороны, расположенной напротив, также происходит соединение кровли с контуром. Соединительным проводником становится проволока толщиной 8 мм.
Если кровля не металлическая, то на ней наверху создают специальный молниеприемник.
Создание внутреннего контура
Трансформаторная подстанция разделена на 3 помещения. Отдельно делают помещения для высокого и низкого напряжения – это помещения распределительных устройств (для входа и выхода). И отдельно предусмотрена трансформаторная камера, непосредственно для трансформатора.
В каждом отделении должна быть проложена заземляющая полоса. Ее прикрепляют к стенам на высоте 0,4…0,6 м, чтобы заземлить все части из металла, не предназначенные для проведения тока. Для крепления применяют дюбеля или специальные держатели круглых и плоских заземляющих проводников.
К заземляющей полосе подключают швеллер, предназначенный для установки трансформатора. Он размещен в стяжке пола. Подсоединяют и другие детали (шинный мост, металлические элементы барьера, крепежные детали, место присоединения переносного заземления). К системе заземления подключают все опорные конструкции из металла и стальные каркасы.
Для разборных соединений применяют болты, в остальных случаях элементы сваривают между собой. Для закрепления переносного заземления используют гайку с ушками «барашек».
Перемычки делают из гибкого медного провода ПВ3. Однако изоляционную оболочку с такого провода надо снять, чтобы можно было следить за целостностью жил.
Заделку в стены осуществляют посредством вставки гильз и заполнением свободного пространства негорючим материалом. Полосу окрашивают в желтый цвет с зелеными полосами. Такую окраску имеет защитный нулевой провод.
Нулевую шину подключают к заземляющему контуру. Корпус трансформатора соединяют с контуром перемычками.
При осмотре трансформатора на вход ставят оградительный барьер и навешивают табличку «Осторожно! Высокое напряжение!».
Задача и особенности заземления трансформаторов.
Принципы устройства
Трансформатор преобразует (трансформирует) параметры переменного электрического тока. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Основные детали прибора – катушки (обмотки) с проводами и ферромагнитный сердечник. На одну катушку ток поступает, и она называется первичной. Вторичных катушек может быть 1, 2 и больше. С них снимается ток с уже измененными характеристиками.
Что означает «непрерывный ток»? Есть ли рекомендации для этого? Вам также будет предложено подавать непрерывный ток. Вы можете выбрать постоянный ток нейтрали или непрерывный ток фазы. Обычно это считается равным нулю, если система сбалансирована, однако для целей проектирования трансформатора заземления это значение, которое, как ожидается, будет протекать в нейтральной цепи без отключения защитных цепей или тока утечки на землю, что не является симметричным функция. Снова это значение необходимо для расчета тепловой мощности трансформатора заземления.
У повышающего трансформатора число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной. В прямой связи увеличивается индуцированное напряжение с одновременным понижением силы тока.
Устройство понижающих трансформаторов другое. Они сделаны с точностью наоборот. Число витков в первичной обмотке у них больше, чем на вторичной обмотке, поэтому индуцированное напряжение снижается. На большие расстояния выгоднее передавать электричество высокого напряжения и низкой силы тока, поскольку потери энергии на выделения тепла наименьшие. Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.
С глухозаземлённой нейтралью
Если значение не указано, дизайнер будет считать, что непрерывный ток составляет 3% от короткого замыкания по времени. Почему нейтральный ток в 3 раза превышает фазный ток. Когда незаземленная система испытывает событие замыкания на землю, трансформатор заземления обеспечивает обратный путь для токов повреждения. Трансформатор «видит» этот ток сбоя как ток повреждения нулевой последовательности, что означает, что он происходит на всех трех фазах одновременно.
Установка заземления трансформатора
Почему импеданс настолько критичен в моем заземляющем трансформаторе? Когда ток течет в обмотках трансформатора заземления, напряжение будет развиваться по известной формуле, где резистивной составляющей является импеданс. Ясно, что это различно для каждого местоположения и приложения, однако мы можем сказать, что из-за величины, связанной с токами повреждения, если слишком высокое значение задано для импеданса, во время ошибки результирующее напряжение может превышать пределы проектирования
Важно помнить, что одна из функций трансформатора заземления состоит в том, чтобы обеспечить поддержку напряжения для поврежденной ноги, удерживая таким образом ногу над землей и ограничивая «нейтральный сдвиг»
Способ соединения обмоток трансформатора может быть выбран «треугольник», «звезда» или «зигзаг». В случае «треугольника» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур. Способ «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток в одну точку. Ее называют нулевой (нейтральной) точкой. В случае «зигзага» каждая фазная обмотка состоит из 2-х частей на разных стержнях. Соединение 2-х частей происходит навстречу друг другу. Образовавшиеся три вывода соединяют, как «звезду».
Создание внутреннего контура
Во всех случаях его следует выбирать таким образом, чтобы не поврежденные фазные напряжения при замыкании на землю находились в пределах временного перенапряжения трансформатора и связанного с ним оборудования. Устранение необходимости в вторичной обмотке может сделать этот вариант как менее дорогостоящим, так и меньшим, чем сопоставимый двухмоторный трансформатор заземления. Какие данные мне нужно знать, чтобы определить размер и порядок трансформатора заземления?
Первичное напряжение — это напряжение в системе, к которому должна быть подключена заземленная обмотка. Независимо от того, как вы это делаете, трансформатор заземления должен быть рассчитан таким образом, чтобы он не превышал номинальный постоянный ток первичной фазы без превышения его предельного значения температуры. Эта нагрузка включает в себя ток намагничивания сердечника, емкостный ток зарядки для кабелей и любую дополнительную нагрузку, если это применимо. Чем выше это значение, тем крупнее и дороже трансформатор.
С глухозаземлённой нейтралью
Этот вид снабжения очень распространён в быту для питания любых бытовых помещений и зданий. Основной особенностью его в работы является использование фазного напряжения. То есть в сетях 0,4 кВ или же, другими словами, 380 В, можно применять и запитывать электрические устройства от напряжения между фазой и нулём, оно будет равно 220 В. Именно это напряжения чаще всего применяется в квартирах, офисах, медучреждениях да и для обычного человека незнакомого с подробностями электроснабжения оно является самым популярным.
Глухозаземленная нейтраль трансформатора — это специальное преднамеренное соединение нейтрали трансформатора или генератора к заземляющему устройству или же контуру. Здесь и появляется такой термин, как зануление. Трёхфазный трансформатор при соединении обмоток звездой имеет общую точку, которая и называется нейтралью и именно её соединяют с заземляющим контуром с помощью заземлителя. Заземлитель, в свою очередь, это обычный проводник электрического тока, а также группа металлических токопроводящих элементов соединенных между собой и надёжно соприкасающихся с землёй. На практике это металлические прутья, которые вбиваются в три точки в землю и соединяются между собой в треугольник, образуя собой контур. Корпуса трансформаторов заземляются путём соединения болта на корпусе (кожухе) к заземляющему устройству. Нулевая точка или нейтраль выводится отдельной шпилькой и подписывается буквой «N».
Главное, что должен знать каждый, это то что запрещается, в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), совмещение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в электрических однофазных сетях с глухозаземлённой нейтралью.
Заземление и зануление: в чем разница?
Заземление электрического оборудования возможно двумя способами:
Заземлители разделяют на два вида: естественные и искусственные. К первым можно отнести металлоконструкции сооружений, которые соединены с землей.
Искусственными заземлителями выступают стальные штыри, трубы, уголки, ввинченные в землю. Они имеют систему соединений между собой с помощью стальных полос или проволоки. Проводниками между электрическим оборудованием и заземлителями являются шины из стали или меди. Их соединяют при помощи сварки или болтами.
Защитное заземление требуется для такого оборудования как электромашины, трансформаторы, шкафы.
Согласно Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) занулевание, как преднамеренная защита, используется только в промышленных условиях, и не должоа практиковаться в быту.
Работа со схемой зануления рассчитана на предотвращения короткого замыкания. Именно при возникновении такой ситуации срабатывает автоматическое выключение. На производстве электроустановки имеют хотя бы общий контур заземления.
Защитное заземление и зануление электроустановок позволяет обезопасить жизнь человека при взаимодействии с электрическими объектами, в случае возникновения неполадок в их работе.
Из чего состоит ТТ, принцип его работы
Трансформатор тока имеет замкнутый сердечник (магнитопровод), который собирают из листов электротехнической стали. На сердечнике расположено две обмотки: первичная и вторичная.
Первичная обмотка включается последовательно (в рассечку) цепи, по которой течет измеряемый (первичный) ток. К вторичной обмотке присоединяются последовательно соединенные реле, приборы, которые образуют вторичную нагрузку трансформатора тока. Такое описание состава трансформатора тока достаточно для описания принципа его работы, более подробное описание реального состава трансформатора тока приведено в другой статье.
Для рассмотрения принципа действия трансформатора тока рассмотрим схему, расположенную на рисунке.
В первичной обмотке протекает ток I1, создавая магнитный поток Ф1. Переменный магнитный поток Ф1 пересекает обе обмотки W1 и W2. При пересечении вторичной обмотки поток Ф1 индуцирует электродвижущую силу Е2, которая создает вторичный ток I2. Ток I2, согласно закону Ленца имеет направление противоположное направлению I1. Вторичный ток создает магнитный поток Ф2, который направлен встречно Ф1. В результате сложения магнитных потоков Ф1 и Ф2 образуется результирующий магнитный поток (на рисунке он обозначен Фнам). Этот поток составляет несколько процентов от потока Ф1. Именно поток Фнам и является тем звеном, что производит передачу и трансформацию тока. Его называют потоком намагничивания.
Коэффициент трансформации идеального ТТ
В первичной обмотке w1 создается магнитодвижущая сила F1=w1*I1, а во вторичной – F2=w2*I2. Если принять, что в трансформаторе тока отсутствуют потери, то магнитодвижущие силы равно по величине, но противоположны по знаку. F1=-F2. В итоге получаем, что I1/I2=w2/w1=n. Это отношение называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.
Коэффициент трансформации реального ТТ
В реальном трансформаторе тока существуют потери энергии. Эти потери идут на:
К магнитодвижущим силам из прошлого пункта прибавится мдс намагничивания Fнам=Iнам*w1. В выражении ниже токи и мдс это вектора. F1=F2+Fнам или I1*w1=I2*w2+Iнам*w1 или I1=I2*(w2/w1)+Iнам
В нормальном режиме, когда первичный ток не превышает номинальный ток трансформатора тока, величина тока Iнам не превышает 1-3 процента от первичного тока, и этой величиной можно пренебречь. При ненормальных режимах происходит так называемый бросок тока намагничивания, об этом более подробно можно почитать здесь. Из формулы следует, что первичный ток разделяется на две цепи – цепь намагничивания и цепь нагрузки. Более подробно о схеме замещения ТТ и о векторной диаграмме ТТ.
Технология проведения работ
Выбираем место размещения заземлителей. Разумеется, недалеко от дома (объекта), чтобы не пришлось прокладывать длинный проводник, который придется механически защищать. Желательно, чтобы вся площадь контура находилась на территории, которую вы контролируете (являетесь собственником). Чтобы в один прекрасный момент, ваша защитная «земля» не была выкопана пьяным экскаваторщиком. Так что забивать штыри за забором не будем.
Подойдет огород (за исключением картофельной грядки), палисадник, клумба возле дома. Возделываемые участки предпочтительнее, они регулярно поливаются. А дополнительная влага в земле пойдет на пользу заземлению. Если ваш грунт обладает низким удельным сопротивлением — можно установить заземление на площадке, которая затем будет покрыта асфальтом или плиткой. Под искусственным покрытием земля не пересушивается. Да и риск повредить контур заземления минимален.
В зависимости от формы площадки, выбираем порядок расположения электродов: в линию, или треугольником.
Если выбран треугольник — размечаем площадку соответствующей формы со сторонами 2.5–3 метра. Копаем траншею в форме равностороннего треугольника на глубину 70–100 см, шириной 50–70 см. Мы знаем, что все заземлители соединяются между собой. Проводник должен быть углублен на расстояние не менее 50 см, с учетом минимального уровня грунта (например, вскопка грядки). Если сверху будет уложено покрытие — его толщина в расчет не берется. Только чистый грунт.
Можно выбрать весь грунт, не только по периметру траншеи. Получится треугольная яма глубиной 0.7–1.0 м. Готовый контур можно будет засыпать грунтом с низким удельным сопротивлением. Например, золой или пеплом. Соли проникнут в землю, и будут способствовать снижению общего сопротивления растекания тока.
После чего, по углам ямы (траншеи) начинаем забивать электроды.
Параметры заземлителей (рассматриваем вертикальное расположение)
Сталь без гальванического покрытия:
Круг — диаметр 16 мм.
Труба — диаметр 32 мм.
Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 100 мм².
Круг — диаметр 12 мм.
Труба — диаметр 25 мм.
Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².
Круг — диаметр 12 мм.
Труба — диаметр 20 мм.
Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 50 мм².
Грунт должен плотно облегать металлическую поверхность заземлителя. Красить электроды запрещено!
А как быть, если по расчетам длина каждого из трех электродов превышает 1.5–2 метра? Есть небольшие секреты.
Соединяем электроды проводником. Если арматура стальная — лучше всего подойдет сварка. Медные стержни соединяются болтовой стяжкой, проводник должен иметь сечение не менее 30% от сечения электродов.
После сборки контура, проводим замеры сопротивления растекания тока. Требования к контуру заземления для индивидуального жилья — 10 Ом. Измерение лучше доверить сертифицированным специалистам, у которых имеется соответствующее оборудование. Тем более, что при получении ТУ от энергетиков, вам все равно придется представить систему заземления для измерений. Если сопротивление выше нормы — добавляем электроды и привариваем их к контуру. Пока не получим норму.
Внутренний и внешний контур
Как правило, главную шину внутри здания устанавливают внутри устройства ввода. Ее допустимо изготавливать только из стали или из меди. Применение алюминия в данном случае не разрешено. Предпринимают меры, предотвращающие свободный доступ к ней посторонних людей. Шина размещается в запирающемся шкафчике, или в отдельном помещении.
Внешний контур дома создают, учитывая перечисленные выше нормы ПУЭ по отдельным частям системы. Это позволит получить необходимое минимальное сопротивление системы заземления (Ом), которое достаточно для надежной защиты. Для повторного заземления рекомендуется использовать заземлители естественного типа.
Сопротивление (Ом) повторного заземлителя не определено четко положениями ПУЭ.
Ниже приведены некоторые важные особенности стандартного заземлителя частного дома:
Монтаж внешнего контура заземления частного дома
Если в цепи заземления применяются болтовые соединения, предпринимают меры против их раскручивания. Как правило, соответствующие узлы приваривают.
Как установить трансформатор тока
Как работает и как выбрать трансформатор тока
По роду и способу установки они делятся на:
Зачастую в цепях с маломощными двигателями и трансформаторами рассчитанных на 1 кВ и ниже установка трансформатора тока не требуется. Это всевозможные понижающие трансформаторы освещения, компрессоры, вентиляторы, обогревательные системы. Вообще, в быту трансформаторы тока устанавливаются крайне редко, разве что на трансформаторах, питающих целые районы или группы домов.
Трансформатор тока подключение
Рассмотрим несколько вариантов подключения трансформаторов тока в цепи трёхфазного напряжения.
Эта схема, где три трансформатора тока соединены в звезду, широко применена для защиты цепей от однофазных и многофазных коротких замыканий. Если в цепях протекает ток ниже того, на который настроены реле КА1-КА3, то это называется рабочим нормальным режимом работы и ни одна из защит не будет срабатывать. Ток, который протекает через реле К0 считается как геометрическая сумма токов всех трёх фаз. При увеличении тока в одной из фаз вырастит ток и в цепи защитного трансформатора сработает одно или несколько реле КА1-КА3, в зависимости от места повышения тока. Это необязательно случится при коротком замыкании, даже если нагрузка на контролируемом оборудовании будет выше номинальной, то произведёт отключение. Тем самым спасая дорогостоящее электрооборудование от ненормального режима работы. При замыкании на землю ток появится и в цепи реле К0, тем самым отключая электроустановку.
Схема с трансформаторами применяется для защиты от межфазных замыканий для организации цепей с заземлённой нейтралью. Схема с неполной звездой чаще всего используется для маломощных источников и потребителей, когда существуют и дополнительные виды разнообразных защит.
Такой вид соединения в треугольник, с одной стороны и в звезду с другой — используется в электроустановках для дифференциальной защиты.
Подключение трансформаторов тока, таким образом, даёт возможность защиты от межфазных замыканий и превышения тока в каждой из фаз, но отсутствует отключение при коротком замыкании на землю. Поэтому подключается так в исключительных очень редких случаях.
Заземление отдельных бытовых приборов и оборудования
Часто бывает, что владельцы частных домов (особенно дачных), не видят смысла монтировать полноценное заземление. Оправдывать или осуждать мы никого не можем, а значит рассмотреть этот вариант так же стоит. Разберемся, как заземлить водонагреватель в частном доме, не монтируя при этом всей системы защиты.
Сделать это довольно просто, используя естественный заземлитель. От него нужно проложить кабель непосредственно к прибору или к розетке, от которой устройство питается. Часто, таким образом, производится заземление газового котла в частном доме, но можно так защитить и любой другой бытовой прибор.
Встречаются «электромонтеры», которые на вопрос, как заземлить розетку в частном доме, советуют бросить перемычку от нулевого контакта на заземляющий. Прислушиваться к подобным советам явно не стоит – это чревато проблемами. О подобных ошибках мы обязательно сегодня поговорим. А сейчас стоит подробнее остановиться на том, как проверить готовый контур заземления, соответствует ли он необходимым требованиям.
Как просто представить работу заземления в бытовой проводке
Подходит зверек к предложенному угощению, чуть-чуть дотрагивается до него, а скрытая сила мощной пружины моментально бьет по мышке металлической рамкой… Точно так, совершенно неожиданно, человек получает травмы от электричества.
Электрический ток всегда протекает только внутри замкнутой цепи под действием приложенного напряжения. Он направлен от потенциала большей величины к меньшему. Когда же эта цепочка разорвана, то тока нет, а риск попасть под его действие огромный.
В наших жилищах существует довольно много факторов, когда опасный потенциал, например, фазы может проникнуть на токопроводящие конструкции (корпус бытового прибора), и остаться на них потому, что дальнейшая цепь изолирована диэлектрическим слоем.
Этим свойством пользуются «шутники», не до конца представляющие последствия своих действий.
Стоит только создать контакт высокого потенциала с землей, как через нее (почва обладают высокой проводимостью) сразу протекает ток, отводящий эту энергию. Если на его пути оказывается живое существо, то судьба его не завидна.
Поэтому все токопроводящие корпуса современных бытовых приборов специально (преднамеренно) соединяют через заземляющие устройства (ЗУ). Этим достигается моментальное стекание опасного заряда через выделенный контур земли в сети с глухозаземленной нейтралью.
По цепочке РЕ проводника создается надежный электрический контакт через землю с источником напряжения главного распределительного щита (ГРЩ) на питающей подстанции.
При соединении потенциалов фазы, оказавшейся на корпусе, и земли возникает ток короткого замыкания. Его должен отключить автоматический выключатель SQ, подобранный по местным условиям.
Этот процесс называется защитным отключением. Он подробно изложен в главе 1.7 ПУЭ.
Схема заземления с глухозаземленной нейтралью используется в нашей стране на подстанциях 0,4 кВ с трехфазными генераторами. Их обмотки собраны по схеме «звезда» с общей точкой, выведенной на заземляющее устройство.
Аналогичным образом подключены потребители. За счет такого соединения обеспечивается равенство потенциалов земли и нейтрального провода.
Заземление создается заранее. Его назначение — защита людей и электротехнических устройств от воздействия опасного электрического тока.
Кроме защитной функции оно может выполнять еще и технологические задачи, связанные с нормальной работой электротехнического оборудования.
Как отличить кабель заземления
В период подключения нагрузки по нулевому проводу проходит электрический ток, а по проводу заземления – нет. Роль так называемой «Земли» – защита от поражения током, который по этому проводнику не протекает, поэтому она присоединена к корпусам приборов.
Основное отличие провода заземления от нулевого
Нужно выполнить следующие действия, чтобы выяснить, какой провод где:
Глухозаземленная нейтраль
Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.
Глухозаземленная нейтраль — нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.
Глухозаземленная нейтраль получается тогда, когда она соединяется с землей системой проводников и электродов, находящихся в земле около места установки генератора или трансформатора. От нейтрали идет провод, называемый нулевым, который соединяется с корпусом каждого приемника энергии. Системы с глухозаземленной нейтралью применяются для питания большинства производственных и бытовых электроприемников.
Глухозаземленная нейтраль — нейтральная точка обмотки трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.
Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль рансформатора или генератора, присоединенная к за-емляющему устройству непосредственно или через ма-юе сопротивление.
Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.
Поскольку глухозаземленная нейтраль — частный случай эффективно заземленной нейтрали, ей в той или иной степени присущи преимущества и недостатки эффективно заземленной нейтрали.
При глухозаземленной нейтрали ( глухое заземление нейтрали является обязательным в четы-рехпроводных сетях переменного тока) заземление осуществляется путем соединения металлоконструкций крана и подкрановых путей с заземленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.
При глухозаземленной нейтрали ток замыкания на землю и ток, проходящий через человека, не зависят от величины сопротивления изоляции.
При глухозаземленной нейтрали заземление осуществляется путем соединения металлоконструкций и рельсовых путей крана с заземленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.
При глухозаземленной нейтрали задача защитного заземления состоит в обеспечении через нулевой провод ( зануление) быстрого автоматического отключения поврежденного участка с помощью предохранителя или автоматического выключателя.
При глухозаземленной нейтрали заземление осуществляется путем соединения металлоконструкций и рельсовых путей крана с заземленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.
При глухозаземленной нейтрали сети напряжением до 1 кВ проводники сети защитного зануления должны иметь проводимость, достаточную для отключения защитного аппарата при однофазном КЗ. Для обеспечения необходимой прочности и долговечности сечение заземляющих проводников нормируется ПУЭ.
Электроустановки с глухозаземленной нейтралью широко применяются на промышленных предприятиях. Объясняется это в значительной мере преимуществами глухого заземления нейтрали с точки зрения безопасности, которые проявляются при замыкании одной из фаз электроустановки на землю и при переходе высшего напряжения на сторону низшего в питающем трансформаторе.
Виды материала (профили)
Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.
В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:
Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий. Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично
В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов
Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.
К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:
С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.
На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.
Из чего делается металлосвязь
Соединяющие штыри элементы (металлосвязь) обычно изготавливается из следующих электротехнических материалов:
Классическая металлосвязь делается обычно в виде нарезанных по размеру стальных полос, крепящихся на сварку к уголкам или оголовкам прутка.
Важно! От качества сварочного сочленения зависит, сможет ли данное заземляющее устройство или контур пройти проверочные испытания на соответствие переходного сопротивления нормируемому значению (4 Ома)
При применении более дорогих алюминиевых (медных) полосок к ним на сварку крепится болт подходящего типоразмера, на котором впоследствии фиксируются подводящие шины
Главное, на что нужно обращать внимание при обустройстве любых соединений, – это надёжность получаемого в результате контакта
Для этого перед оформлением болтового сочленения необходимо тщательно зачистить обе соединяемые детали до появления блеска чистого металла. Дополнительно эти места желательно обработать шкуркой, а после закручивания болта хорошо его поджать, что обеспечит более надёжный контакт.
Основные характеристики ЗУ
Основным показателем эффективности действия любого контура является величина сопротивления защитного заземления (Rз). Она представляет собой сумму переходных сопротивлений всех элементов конструкции ЗУ, включая контакты заземлителя с грунтом и подводящими шинами (проводниками).
Для практического определения величины этого показателя можно воспользоваться известным из школьной программы законом Ома. Согласно ему, Rз вычисляется как отношение напряжения в точке подключения медного отводящего проводника к корпусу защищаемого устройства к протекающему по всей заземляющей цепочке аварийному току.
Из этого определения следует, что для повышения эффективности действия любой заземляющей конструкции необходимо свести к минимуму сопротивление стеканию тока в почву.
Рассматриваемый нами показатель (величина Rз) в значительной мере зависит от следующих параметров:
Помимо этого, данный показатель непостоянен во времени и изменяет свою величину в зависимости от сезона. Так, наибольшего значения он достигает при сильном промерзании грунта зимой или в засушливую летнюю пору. Нормированная ПУЭ величина переходного сопротивления для большинства промышленных и жилых объектов, включая загородные дома и дачные подсобные строения, не должна превышать 4 Ом (смотрите таблицу ниже).
Нормы по сопротивлению Rз
Дополнительная информация. Для ряда специально оговоренных в ПУЭ случаев максимально допустимые значения этого показателя должны соответствовать приведённым в таблице данным.
Исходя из этого, в технической документации оговаривается допустимое значение для напряжения прикосновения, не превышающее показатель в 40 Вольт.
В заключение – несколько слов о том, как можно снизить сопротивление ЗУ в обычных условиях эксплуатации этих конструкций. Специалисты советуют выбирать под их размещение влажные суглинистые почвы с большим содержанием солей. При невозможности подобрать подходящее для контура место следует искусственно повышать его проводимость за счёт добавлении минеральных солей в жидком растворе.