Jaký by měl být odpor uzemnění v elektrických instalacích s napětím 1000 V a vyšším?

a) Elektrické instalace nad 1000 V s vysokými zemními poruchovými proudy
Omezení odporu uzemňovacího zařízení neposkytuje přijatelné dotykové a skokové napětí pro zemní poruchové proudy několika kiloampérů. Například se zkratovým proudem 6 kA na uzemňovacím zařízení bude napětí 3 kV. Proto jsou kromě omezení odporu uzemňovacího zařízení předepsána také následující opatření:
a) rychlé vypnutí v případě zemního spojení;
b) vyrovnání potenciálů v území, ve kterém se elektroinstalace nachází, a na jeho hranicích.
Pro vyrovnání potenciálů na území elektroinstalace by měla být položena mřížka vyrovnávacích vodičů v hloubce 0,5–0,7 m (obr. 12-6). 0,8–1 m od základu nebo základů zařízení a po celé ploše propojeny příčnými vodiči s roztečí nejvýše 6 m Pro zlepšení vyrovnání na hranici obrysu jsou krajní vodiče mřížky, ze kterých více Stěny jsou položeny v hloubce cca 1 m.

Rýže. 12-6. Vyrovnání potenciálu pomocí přídavných vyrovnávacích vodičů s obrysovým zemnícím systémem. 1 — pruhy; 2 – trubky; 3 – další pruhy na vstupním místě (hledí).

Vyrovnání potenciálů by mělo být provedeno také na vstupech a vstupech do území elektroinstalace položením dvou dalších pásů s postupným prohlubováním ve vzdálenostech 1 a 2 m od zemní elektrody v hloubce 1 a 1,5 m, resp.
Při umístění elektroinstalace na dostatečné ploše musí být vzdálenost od hranic zemnící elektrody k plotu elektroinstalace minimálně 3 m a plot by v tomto případě neměl být uzemněn na místech často navštěvovaných personálem, a v místech vjezdů a příjezdových cest je vhodné uspořádat cesty pokryté asfaltem nebo štěrkem, které mají malou vodivost.
Aby se zabránilo přenášení potenciálu mimo území elektroinstalace s velkým zemním poruchovým proudem, je zakázáno napájet přijímače umístěné mimo území elektroinstalace z transformátorů s uzemněným neutrálem při napětí 380-220 resp. 220-127 V umístěných v území elektroinstalace. V případě potřeby musí být takové přijímače napájeny z transformátorů s izolovaným neutrálem.
Za stejným účelem eliminace potenciálního přenosu nejsou kolejnice položené na území elektroinstalace připojeny k zemnícímu obvodu elektroinstalace, ale jsou uzemněny v několika bodech na výstupu z elektroinstalace. Vzhledem k tomu, že kolejnice mají nulový potenciál, musí být vyloučena možnost, že se osoba v elektrické instalaci dostane pod značné skokové napětí, když se jednou nohou dotkne země a druhou kolejnice. Tato možnost je vyloučena, když je železniční trať obsypána hrubým drceným kamenem, oblázky a mušlí, které mají nízkou vodivost.
Pokud se zemnící elektroda nenachází uvnitř oploceného prostoru, lze ji rozšířit a přesunout mimo elektrické instalace s povinným vyrovnáním potenciálů na hranicích obvodu postupným prohlubováním krajních vodičů sítě. V tomto případě musí být kovové části plotu a výztuž železobetonových plotových sloupků připojeny k zemnící elektrodě.
Jsou-li elektrické instalace s velkým zemním poruchovým proudem umístěny v blízkosti podnikových dílen, je třeba přijmout následující opatření:
1. Všechny sousední budovy musí být zahrnuty do společné zemnící smyčky.
2. V dílnách musí být přijata opatření k vyrovnání potenciálů.
3. Kolem budov, ve vzdálenosti 1 m od stěn, v hloubce 2 m, musí být položen vodič spojený s uzemňovacími vodiči uvnitř budovy a u vchodů a vstupů do budov musí být provedeno vyrovnání potenciálů. pokládáním dalších pásů s postupným prohlubováním.
4. Kolem budovy by měly být instalovány plochy s asfaltovými žaluziemi o šířce 1-1,5 m.
Od zkratových proudů k zemi v uvažovaných instalacích jsou významné, musí být zajištěn tepelný odpor zemnících vodičů. Průřezy zemnících vodičů musí být zvoleny tak, aby při průchodu jmenovitých zkratových proudů jimi procházely. k zemi, jejich teplota při provozu hlavní ochrany nepřekročila přípustnou mez. V souladu s obecným pravidlem minimální průřezy vodičů mm2 pro přípustný ohřev zkratovým proudem. jsou určeny vzorcem

kde — vypočtený proud vodičem, A; — zkrácená doba průchodu zkratového proudu. k zemi, s; C – konstantní (pro ocel C=74, pro holou měď C=195, pro kabely s měděnými vodiči C=182, pro holý hliník a kabely s hliníkovými vodiči C=112).
Jako vypočtený proud se bere maximální zjištěný proud zemnicím vodičem při zkratu na daném zařízení nebo zkratu. k zemi mimo něj pro síťové schéma, které je možné v provozu s přihlédnutím k rozdělení zkratového proudu. k zemi mezi uzemněné neutrály sítě.

b) Elektrické instalace nad 1000 V s nízkými zemními poruchovými proudy
V souladu s požadavky PUE v elektrických instalacích bez kapacitní kompenzace proudu musí odpor uzemňovacího zařízení, když jím prochází jmenovitý proud kdykoli v roce, splňovat podmínku

kde — vypočítaný proud procházející uzemňovacím zařízením; – vypočtené napětí na uzemňovacím zařízení vzhledem k zemi.
Vypočtený proud je celkový proud zemního spojení s plně zapojenými přípojkami elektricky připojené sítě.
Kapacitní zemní poruchový proud může být určen výrazem

kde U je sdružené síťové napětí, kV; — celková délka elektricky propojených kabelových vedení, km; — celková délka elektricky propojených venkovních vedení, km.
Vzhledem k tomu, odebraná hodnota je 250 V, pokud se zemní zařízení používá pouze pro elektrické instalace nad 1000 V, a 125 V, pokud se zemní zařízení současně používá pro elektrické instalace do 1000 V. Odpor uzemňovacího zařízení pro tyto sítě by neměl být žádný více než 10 ohmů.
V sítích s kapacitní kompenzací proudu se odpor zemnícího zařízení vypočítá pomocí vzorce (12-6). V tomto případě je třeba jako vypočítaný proud vzít následující:
a) pro uzemňovací zařízení, ke kterým jsou připojena kompenzační zařízení – proud rovný 125 % jmenovitého proudu těchto zařízení;
b) pro uzemňovací zařízení, ke kterým nejsou připojena kompenzační zařízení – nejvyšší zbytkový zemní poruchový proud, který může v síti nastat při odpojení nejvýkonnějšího kompenzačního zařízení, nejméně však 30 A.
Aby se usnadnilo uspořádání uzemnění, PUE umožňuje ve všech elektrických instalacích s nízkými zemními poruchovými proudy vypočítat zemnící zařízení podle vzorce (12-6), přičemž jako vypočtený provozní proud ochrany relé nebo tavný proud pojistek , pokud tato ochrana zajišťuje odpojení zemních spojení. V tomto případě musí být minimální proud zemního spojení za provozních podmínek alespoň jedenapůlnásobek pracovního proudu ochrany relé nebo trojnásobek jmenovitého proudu pojistek.

c) Elektrické instalace do 1000 V s pevným neutrálním uzemněním
Neutrální zemnící odpor je určen dvěma podmínkami:
a) snížení nebezpečných následků porušení izolace mezi vinutím vysokého a nízkého napětí transformátoru;
b) zamezení nepřijatelného zvýšení napětí fázových vodičů vůči zemi a uzemněným částem elektroinstalace nízkého napětí při zemních poruchách v těchto elektrických instalacích.
Podle PUE by odpor uzemňovacího zařízení neměl být větší než 4 Ohmy. Výjimkou jsou elektroinstalace, ve kterých celkový výkon instalovaných generátorů a transformátorů nepřesahuje 100 kVA. V těchto případech mohou mít uzemňovací zařízení odpor nejvýše 10 ohmů.
Části elektrických instalací, které mají být uzemněny, musí mít spolehlivé kovové spojení s neutrálem zdroje energie, provedené přes zemnící vodiče nebo neutrální vodič. U venkovních vedení se kovové spojení s neutrálem zdroje energie provádí pomocí speciálního neutrálního vodiče, položeného na podpěrách stejným způsobem jako fázové vodiče. V tomto případě musí být každých 250 m, stejně jako na koncích vedení a větví delších než 200 m, znovu uzemněn nulový vodič. Odpor uzemňovacích zařízení každého z opakovaných uzemnění by neměl být větší než 10 Ohmů. V sítích s celkovým výkonem napájecích generátorů a transformátorů 100 kVA nebo méně, pro které je povolen odpor hlavního uzemňovacího zařízení 10 Ohmů, by odpor uzemňovacích zařízení každého z opakovaných uzemnění neměl být větší než 30 ohmů, přičemž jejich počet je alespoň 3.
Aby bylo zajištěno automatické vypnutí sekce s jednofázovou poruchou, musí být zemnící vodiče zvoleny tak, aby při zkratu na krytu nebo nulovém vodiči zkratový proud překročil:
a) 3násobek jmenovitého proudu pojistkové vložky nejbližší pojistky;
b) 3násobek jmenovitého proudu zpožděné spouště jističe, který má charakteristiku nepřímo závislou na proudu.
Při ochraně sítí automatickými jističi, které mají pouze elektromagnetickou spoušť, musí být zemnící vodiče voleny tak, aby byl ve smyčce fáze nula poskytnut zkratový proud rovný nastavené hodnotě elektromagnetické spouště, násobené koeficientem zohlednit rozptyl a bezpečnostní faktor 1,1. Při absenci továrních údajů o rozptylu poměr zkratového proudu. vzhledem k nastavení elektromagnetické spouště by se mělo brát: u strojů se jmenovitým proudem do 100 A – 1,4; pro ostatní stroje 1,25.
Celková vodivost zemnících vodičů musí být ve všech případech minimálně 50 % vodivosti fázového vodiče. Podmínky týkající se zemního poruchového proudu musí být ověřeny zkouškami nebo měřeními před uvedením elektrické instalace do provozu a periodicky během jejího provozu.
Aby byly splněny stanovené požadavky na zemní poruchový proud, doporučuje se, aby zemnící vodiče byly položeny společně nebo v těsné blízkosti fázových vodičů. Použití plášťů olověných kabelů jako zemnících vodičů není povoleno.
Za konstrukčních podmínek, pro kontrolu odpojení zkratů mezi fázovým a nulovým vodičem, proud jednofázového zkratu. určeno přibližným vzorcem

kde — fázové napětí sítě; — nulová složka impedance transformátoru; – celkový odpor smyčky fáze-nula, když jsou nulový vodič a fázové vodiče vedení zavěšeny dohromady. Specifická reaktance smyčky pro dráty vyrobené z neželezných kovů se předpokládá 0,6 Ohm/km; u ocelových drátů se vnější specifická reaktance smyčky považuje za 0,6 Ohm/km a vnitřní reaktance a činný odpor jsou určeny pro proud skutečně procházející dráty za podmínek jednofázového obvodu; jako první aproximace mohou být určeny poruchovým proudem převyšujícím proud ochrany o stanovený faktor.
Poznamenaná aproximace vzorce (12-7) spočívá v nahrazení geometrického sčítání impedancí transformátoru a obvodu s fázovou nulou aritmetickým, protože tyto odpory mají úzké úhly a chyba z takové náhrady nepřesahuje 5 % ve směru snižování poruchového proudu.
U stejnosměrných instalací se uzemnění provádí na stejném uzemnění jako u střídavých instalací. Charakteristickým rysem průchodu stejnosměrného proudu v zemi je elektrolytická koroze podzemních staveb (vodovodní a jiné potrubí, kabelové pláště, stavební konstrukce). Nebezpečí koroze existuje u instalací s dlouhodobým průchodem provozního proudu zemnicí elektrodou (pracovní uzemnění jednoho pólu) nebo existencí svodových proudů (elektrolýza). Při instalaci uzemnění v stejnosměrných instalacích byste proto neměli používat podzemní konstrukce jako uzemňovací zařízení, jejichž koroze vede k velkým ztrátám. Zemnící spínače stejnosměrných instalací by neměly být kombinovány s uzemňovacími spínači jiných systémů. Uzemňovací prvky musí mít dostatečnou tloušťku, aby se zabránilo rychlé destrukci.
Pokud jsou stejnosměrné elektrické instalace připojeny k střídavým elektrickým instalacím (převodníkům), lze použít běžná uzemňovací zařízení.
Ve stejnosměrných sítích musí být opakované uzemnění nulového vodiče provedeno pomocí samostatných umělých zemnících vodičů, které by neměly mít kovové spoje s podzemním potrubím.

d) Elektrické instalace do 1000 V s izolovaným nulovým vodičem
Odpor uzemňovacího zařízení by podle PUE neměl překročit 4 Ohmy a v elektrických instalacích s celkovým výkonem paralelně pracujících generátorů a transformátorů 100 kVA a méně by neměl překročit 10 Ohmů.
V místě instalace transformátorů, při sdílení uzemňovacího zařízení pro sítě do 1000 V a vyšších, musí odpor uzemňovacího zařízení splňovat vzorec (12-6) při návrhovém napětí na uzemňovacím zařízení. Tento požadavek zajišťuje snížení nebezpečných následků v případě poškození transformátorů se zkratem mezi vinutím vysokého a nízkého napětí. V tomto případě, pokud poškození nezpůsobí odpojení od činnosti vyšší boční ochrany, zemní poruchový proud vysokonapěťové sítě projde průraznou pojistkou a uzemňovacím zařízením.
Při jednofázových poruchách v sítích do 1000 V teče v místě poruchy proud v důsledku aktivní a kapacitní vodivosti fází k zemi. Nejvyšší dotykové napětí, rovné napětí na zemní elektrodě vzhledem k bodu nulového potenciálu, je několik desítek voltů:

kde — zemní poruchový proud; – odpor uzemňovacího zařízení nepřesahuje 4-10 Ohmů podle Elektrických předpisů. Proto v krátkých sítích s nízkou vodivostí vůči zemi jsou výhody sítí s izolovaným neutrálem nepopiratelné.