Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τη γείωση

Γείωση. Τα βασικά

Γείωση — ηλεκτρική σύνδεση αντικειμένου αγώγιμου υλικού με τη γη. Η γείωση αποτελείται από ένα καλώδιο γείωσης (ένα αγώγιμο μέρος ή ένα σύνολο διασυνδεδεμένων αγώγιμων μερών που βρίσκονται σε ηλεκτρική επαφή με το έδαφος απευθείας ή μέσω ενός ενδιάμεσου αγώγιμου μέσου) και ένα καλώδιο γείωσης που συνδέει τη συσκευή που πρόκειται να γειωθεί με το καλώδιο γείωσης. Ο διακόπτης γείωσης μπορεί να είναι μια απλή μεταλλική ράβδος (συνήθως χάλυβας, λιγότερο συχνά χαλκός) ή ένα σύνθετο σύμπλεγμα από ειδικά διαμορφωμένα στοιχεία.

Η ποιότητα της γείωσης καθορίζεται από την τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης του κυκλώματος γείωσης, η οποία μπορεί να μειωθεί αυξάνοντας την περιοχή επαφής ή την αγωγιμότητα του μέσου — χρησιμοποιώντας πολλές ράβδους, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε αλάτι στο έδαφος κ.λπ. Συσκευή γείωσης στη Ρωσία, ρυθμίζονται οι απαιτήσεις για τη γείωση και τη διευθέτησή της Κανόνες για ηλεκτρική εγκατάσταση (PUE).

Οι προστατευτικοί αγωγοί γείωσης σε όλες τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, καθώς και οι ουδέτεροι προστατευτικοί αγωγοί σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις με τάση έως 1 kV με σταθερά γειωμένο ουδέτερο, συμπεριλαμβανομένων των λεωφορείων, πρέπει να φέρουν το γράμμα ονομασία PE και ένα χρωματικό προσδιορισμό με εναλλασσόμενες διαμήκεις ή εγκάρσιες λωρίδες πλάτους (για λεωφορεία από 15 έως 100 mm) κίτρινο και πράσινο.

Τα καλώδια μηδενικής λειτουργίας (ουδέτερα) σημειώνονται με το γράμμα N και μπλε. Οι συνδυασμένοι αγωγοί μηδενικής προστασίας και μηδενικής εργασίας πρέπει να φέρουν το γράμμα PEN και μια χρωματική ονομασία: μπλε σε όλο το μήκος και κιτρινοπράσινες ρίγες στα άκρα.

Βλάβες στη συσκευή γείωσης

Λάθος καλώδια PE

Μερικές φορές σωλήνες νερού ή σωλήνες θέρμανσης χρησιμοποιούνται ως αγωγός γείωσης, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αγωγός γείωσης. Η γραμμή νερού μπορεί να έχει μη αγώγιμα ένθετα (π.χ. πλαστικούς σωλήνες), η ηλεκτρική επαφή μεταξύ των σωλήνων μπορεί να σπάσει λόγω διάβρωσης και, τέλος, ορισμένοι από τους σωλήνες μπορεί να αποσυναρμολογηθούν για επισκευή.

Συνδυάζει ουδέτερο σύρμα εργασίας και σύρμα PE

Μια άλλη κοινή παραβίαση είναι η ενοποίηση του ουδέτερου εργασίας και του αγωγού PE πίσω από το σημείο διαχωρισμού τους (αν υπάρχει) στην κατανομή ισχύος. Μια τέτοια παραβίαση μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση αρκετά σημαντικών ρευμάτων κατά μήκος του καλωδίου PE (το οποίο δεν πρέπει να μεταφέρει ρεύμα σε κανονική κατάσταση), καθώς και ψευδώς θετικά στη συσκευή υπολειπόμενου ρεύματος (εάν έχει εγκατασταθεί). Λανθασμένος διαχωρισμός του καλωδίου PEN

Ο ακόλουθος τρόπος «δημιουργίας» ενός αγωγού PE είναι εξαιρετικά επικίνδυνος: ένας ουδέτερος αγωγός εργασίας προσδιορίζεται απευθείας στην υποδοχή και τοποθετείται ένας βραχυκυκλωτήρας μεταξύ αυτού και της επαφής PE της πρίζας.Έτσι, ο αγωγός PE του φορτίου που είναι συνδεδεμένος σε αυτήν την έξοδο αποδεικνύεται ότι είναι συνδεδεμένος στο ουδέτερο εργασίας.

Ο κίνδυνος αυτού του κυκλώματος είναι να εμφανιστεί το δυναμικό φάσης στην επαφή γείωσης της πρίζας και επομένως στην περίπτωση της συνδεδεμένης συσκευής εάν πληρούται κάποια από τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
— Διακοπή (αποσύνδεση, καύση κ.λπ.) του ουδέτερου καλωδίου στην περιοχή μεταξύ της εξόδου και της θωράκισης (και επίσης περαιτέρω, στο σημείο γείωσης του καλωδίου PEN).
— Αλλάξτε τα καλώδια φάσης και ουδέτερου (φάση αντί για μηδέν και αντίστροφα) που πηγαίνουν σε αυτήν την έξοδο.

Προστατευτική λειτουργία γείωσης

Η προστατευτική επίδραση της γείωσης βασίζεται σε δύο αρχές:

— Μείωση σε ασφαλή τιμή της διαφοράς δυναμικού μεταξύ του γειωμένου αγώγιμου αντικειμένου και άλλων αγώγιμων αντικειμένων που έχουν φυσική γείωση.

— Ροή ρεύματος διαρροής όταν ένα γειωμένο αγώγιμο αντικείμενο έρχεται σε επαφή με έναν αγωγό φάσης. Σε ένα σωστά σχεδιασμένο σύστημα, η εμφάνιση ρεύματος διαρροής οδηγεί στην άμεση λειτουργία προστατευτικών συσκευών (συσκευές υπολειπόμενου ρεύματος — RCD).

Έτσι, η γείωση είναι πιο αποτελεσματική μόνο σε συνδυασμό με τη χρήση συσκευών υπολειπόμενου ρεύματος. Σε αυτήν την περίπτωση, με τις περισσότερες παραβιάσεις μόνωσης, το δυναμικό σε γειωμένα αντικείμενα δεν θα υπερβαίνει τις επικίνδυνες τιμές. Επιπλέον, το ελαττωματικό τμήμα του δικτύου θα αποσυνδεθεί σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα (δέκα του δευτερολέπτου - ο χρόνος ενεργοποίησης του RCD).

Γείωση σε περίπτωση βλάβης ηλεκτρικού εξοπλισμού Χαρακτηριστική περίπτωση αστοχίας ηλεκτρικού εξοπλισμού είναι η τάση φάσης που προσπίπτει στο μεταλλικό σώμα της συσκευής λόγω αστοχίας μόνωσης. Ανάλογα με τα μέτρα ασφαλείας που εφαρμόζονται, είναι δυνατές οι ακόλουθες επιλογές:

— Η υπόθεση δεν είναι τεκμηριωμένη, δεν υπάρχει RCD (η πιο επικίνδυνη επιλογή). Το σώμα της συσκευής θα βρίσκεται σε δυναμικό φάσης και αυτό δεν θα εντοπιστεί με κανέναν τρόπο. Το άγγιγμα μιας τέτοιας ελαττωματικής συσκευής μπορεί να είναι θανατηφόρο.

— Το περίβλημα είναι γειωμένο, δεν υπάρχει RCD. Εάν το ρεύμα διαρροής στο κύκλωμα γείωσης του σώματος φάσης είναι αρκετά μεγάλο (υπερβαίνει το όριο της ασφάλειας που προστατεύει αυτό το κύκλωμα), τότε η ασφάλεια θα καεί και θα διακόψει τη λειτουργία του κυκλώματος. Η υψηλότερη ενεργή τάση (σε γείωση) μιας γειωμένης θήκης θα είναι Umax = RGIF, όπου RG; αντίσταση γείωσης ΑΝ; το ρεύμα στο οποίο ενεργοποιείται η ασφάλεια που προστατεύει αυτό το κύκλωμα. Αυτή η επιλογή δεν είναι αρκετά ασφαλής, επειδή με υψηλή αντίσταση γείωσης και μεγάλες ονομαστικές ασφάλειες, το δυναμικό του γειωμένου καλωδίου μπορεί να φτάσει αρκετά σημαντικές τιμές. Για παράδειγμα, με αντίσταση γείωσης 4 ohms και ασφάλεια 25 A, το δυναμικό μπορεί να φτάσει τα 100 βολτ.

— Το περίβλημα δεν είναι γειωμένο, έχει τοποθετηθεί RCD. Το σώμα της συσκευής θα είναι σε δυναμικό φάσης και αυτό δεν θα ανιχνευθεί μέχρι να υπάρξει μια διαδρομή για τη διέλευση του ρεύματος διαρροής. Στη χειρότερη περίπτωση, θα συμβεί διαρροή μέσω του σώματος ενός ατόμου που αγγίζει τόσο μια ελαττωματική συσκευή όσο και ένα αντικείμενο που έχει φυσική γείωση. Το RCD απενεργοποιεί το ελαττωματικό τμήμα του δικτύου μόλις παρουσιαστεί διαρροή. Ένα άτομο θα λάβει μόνο μια βραχυπρόθεσμη ηλεκτροπληξία (0,010,3 δευτερόλεπτα - ο χρόνος αντίδρασης ενός RCD), το οποίο, κατά κανόνα, δεν προκαλεί βλάβη στην υγεία.

— Το περίβλημα είναι γειωμένο, το RCD έχει εγκατασταθεί. Αυτή είναι η πιο ασφαλής επιλογή, καθώς τα δύο προστατευτικά μέτρα αλληλοσυμπληρώνονται.Όταν η τάση φάσης χτυπά τον αγωγό γείωσης, το ρεύμα ρέει από τον αγωγό φάσης μέσω του ελαττώματος μόνωσης στον αγωγό γείωσης και περαιτέρω στη γη. Το RCD ανιχνεύει αμέσως αυτή τη διαρροή, ακόμη και αν είναι πολύ μικρή (συνήθως το όριο ευαισθησίας του RCD είναι 10 mA ή 30 mA) και γρήγορα (0,010,3 δευτερόλεπτα) αποσυνδέει το τμήμα του δικτύου με σφάλμα. Επίσης, εάν το ρεύμα διαρροής είναι αρκετά μεγάλο (υπερβαίνει το όριο ενεργοποίησης της ασφάλειας που προστατεύει αυτό το κύκλωμα), τότε η ασφάλεια μπορεί επίσης να καεί. Ποια προστατευτική συσκευή (RCD ή ασφάλεια) θα απενεργοποιήσει το κύκλωμα εξαρτάται από την ταχύτητά τους και το ρεύμα διαρροής. Είναι δυνατό να ενεργοποιηθούν και οι δύο συσκευές.

Τύποι γείωσης

TN-C

Το σύστημα TN-C (fr. Terre-Neutre-Combine) προτάθηκε από τη γερμανική εταιρεία AEG (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) το 1913. Ο ουδέτερος εργασίας και ο αγωγός PE (προστατευτική γη) σε αυτό το σύστημα συνδυάζονται σε ένας αγωγός. Το μεγαλύτερο μειονέκτημα ήταν ο σχηματισμός τάσης δικτύου (1.732 φορές υψηλότερη από την τάση φάσης) στα περιβλήματα των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων σε περίπτωση μηδενικής διακοπής έκτακτης ανάγκης.

Ωστόσο, σήμερα μπορείτε να το βρείτε αυτό σύστημα γείωσης στα κτίρια των χωρών της πρώην ΕΣΣΔ.

TN-S

Για να αντικαταστήσει το υπό όρους επικίνδυνο σύστημα TN-C στη δεκαετία του 1930, αναπτύχθηκε το σύστημα TN-S (Terre-Neutre-Separe), στο οποίο ο ουδέτερος εργασίας και ο προστατευτικός ουδέτερος διαχωρίζονται απευθείας στον υποσταθμό και το ηλεκτρόδιο γείωσης είναι αρκετά περίπλοκη κατασκευή από μεταλλικά εξαρτήματα.

Έτσι, όταν το μηδέν εργασίας σπάσει στη μέση της γραμμής, οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις δεν έλαβαν τάση δικτύου.Αργότερα, ένα τέτοιο σύστημα γείωσης κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη διαφορικών αυτόματα και αυτόματα που ενεργοποιούνταν από διαρροή ρεύματος, ικανά να ανιχνεύουν αμελητέο ρεύμα. Η δουλειά τους μέχρι σήμερα βασίζεται στους νόμους του Kirgoff, σύμφωνα με τους οποίους το ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό φάσης πρέπει να είναι αριθμητικά ίσο με το ρεύμα που διαρρέει τον ουδέτερο εργασίας.

Μπορείτε επίσης να παρατηρήσετε το σύστημα TN-CS, όπου ο διαχωρισμός των μηδενικών γίνεται στη μέση της γραμμής, αλλά σε περίπτωση θραύσης του ουδέτερου καλωδίου μέχρι το σημείο διαχωρισμού, η θήκη θα βρίσκεται υπό τάση δικτύου, η οποία θα αποτελέσει απειλή για τη ζωή όταν τα αγγίξετε.