Podlaha

Uzemnění v systémech průmyslové automatizace. Automatizační skříň. Způsoby uzemnění Uzemnění stínění kabelů automatizačních systémů v elektrických rozvodnách

Nesprávné uzemnění zodpovědný za 40 % nákladných prostojů a poškození citlivých zařízení používaných v ropném, automobilovém a těžebním průmyslu. Důsledkem nesprávného uzemnění mohou být občasné poruchy v provozu systémů, zvýšené chyby měření, selhání citlivých prvků, zpomalení provozu systému kvůli výskytu proudu chyb ve výměnných kanálech, nestabilita kontrolovaných parametrů a chyby ve sběru dat. data. Problémy s uzemněním úzce souvisí s otázkami a metodami stínění proti rušení v elektronických systémech.

Uzemnění je nejvíce nepochopené téma v automatizaci.

Složitost problému je způsobena skutečností, že zdroje rušení, přijímače a cesty pro jejich průchod jsou rozmístěny v prostoru; okamžik jejich výskytu je často náhodná proměnná a umístění je a priori neznámé. Je také obtížné měřit rušení. Téměř nemožné vyrobit a dostatečně přesné teoretický rozbor, protože problém je obvykle trojrozměrný a je popsán soustavou parciálních diferenciálních rovnic.

Proto musí být zdůvodnění té či oné metody uzemnění, která by měla být přísně vzato založena na matematických výpočtech, v praxi provedeno na základě zkušeností a intuice. Řešení problémů s uzemněním je v současnosti na hranici mezi vhledem, intuicí a štěstím.

Studium vlivu interference spojené s nesprávným uzemněním, dochází ke kompilaci věrohodných zjednodušených modelů systému, včetně zdrojů, přijímačů a cest pro průchod rušení, následované analýzou jejich vlivu na vlastnosti systému a syntézou metod boje proti jim.

Nebudeme uvažovat o otázkách uzemnění elektrických instalací. Jedná se o samostatné téma, které je dostatečně podrobně rozebráno v literatuře o elektroenergetice. Tento článek se zabývá pouze uzemnění používané v systémech průmyslové automatizace k zajištění jejich stabilního provozu, jakož i o uzemnění pro ochranu personálu před úrazem elektrickým proudem, protože tyto dva problémy nelze posuzovat izolovaně od sebe, aniž by došlo k porušení norem systému bezpečnosti práce.

Definice

Podzemí pochopit jak spojení se zemskou půdou, tak spojení s nějakým „společným vodičem“ elektrického systému, ve vztahu k němuž se měří elektrický potenciál. Například v kosmické lodi nebo letadle je „země“ považováno za kovové tělo. V bateriově napájeném přijímači se „zem“ považuje za systém vnitřních vodičů, které jsou společným vodičem pro celý elektronický obvod. V následujícím budeme používat právě tento pojem "Země", již nedáváme toto slovo do uvozovek, protože se již dávno stalo fyzickým termínem. Pozemní potenciál v elektrický systém není vždy rovna nule vzhledem k půdě Země. Například v létajícím letadle může být potenciál země (trupu) letadla v důsledku generování elektrostatického náboje stovky a tisíce voltů vzhledem k povrchu Země.

Analogem vesmírné lodi Země je „plovoucí“ zemi- soustava vodičů nespojených se zemskou půdou, proti kterým se měří potenciál v elektrickém subsystému. Například u galvanicky izolovaného analogového vstupního modulu nemusí být vnitřní analogová zem modulu spojena se zemí nebo k ní může být připojena přes velký odpor, řekněme 20 MΩ.

Pod ochrannou zemí rozumět elektrickému připojení vodivých částí zařízení k zemi prostřednictvím uzemňovacího zařízení za účelem ochrany personálu před úrazem elektrickým proudem.

Uzemňovací zařízení nazývaná kombinace uzemňovacího vodiče (tj. vodiče v kontaktu se zemí) a zemnících vodičů.

Společný drát(vodič) je vodič v systému, proti kterému se měří potenciály. Obvykle je společný pro napájecí zdroj a elektronická zařízení k němu připojená.

Příkladem může být vodič společný pro všech 8 vstupů 8kanálového analogového vstupního modulu s jednoduchými (nediferenciálními) vstupy. Společný vodič je v mnoha případech synonymem pro zem, ale nemusí být vůbec spojen se zemí Země.

Signální zem se nazývá spojení se zemí společného vodiče obvodů přenosu signálu.

Signální zem je rozdělena na digitální zem a analog. Zem analogového signálu je někdy rozdělena na zem analogového vstupu a zem analogového výstupu.

Silová půda budeme nazývat společný vodič v soustavě připojený k ochranné zemi, kterou protéká velký proud (velký v porovnání s proudem pro přenos signálu).

Základem pro toto rozdělení pozemků je různé úrovně citlivosti na rušení analogové a digitální obvody, stejně jako signálové a výkonové (výkonové) obvody a zpravidla galvanická izolace mezi těmito zeměmi v systémech průmyslové automatizace.

Pevně uzemněný neutrál nazývaný neutrál transformátoru nebo generátoru, připojený k uzemňovací elektrodě přímo nebo přes nízký odpor (například přes proudový transformátor).

Neutrální vodič nazývaný síťový vodič připojený k pevně uzemněnému neutrálu.

Izolovaný neutrální nazývaný neutrál transformátoru nebo generátoru, který není připojen k uzemňovacímu zařízení.

Nulování nazývá se spojení zařízení s pevně uzemněným neutrálem transformátoru nebo generátoru v sítích třífázových proudů nebo s pevně uzemněnou svorkou zdroje jednofázového proudu.

V následujícím budeme tento termín také používat "vodivý"- od slova vodič (vodič), tedy spojený s vodivostí materiálu. Například rušení vedením je indukováno vodičem spojujícím dva obvody.

Účely uzemnění

Ochranné uzemnění slouží výhradně k ochraně osob před úrazem elektrickým proudem.

Nutnost realizace ochranné uzemněníčasto vede ke zvýšení úroveň rušení v automatizačních systémech je však tento požadavek nezbytný, proto by návrh signálového a výkonového uzemnění měl vycházet z předpokladu, že je k dispozici ochranné uzemnění a je provedeno v souladu s elektrotechnickými předpisy. Od ochranného uzemnění lze upustit pouze u zařízení s napájecím napětím do 42 VAC nebo 110 VDC, kromě nebezpečných oblastech.

Další podrobnosti viz část "Uzemnění v průmyslových zařízeních s nebezpečím výbuchu" a Předpisy pro elektroinstalaci (kapitola 1.7).

Pravidla uzemnění Pro snížení rušení ze sítě 50 Hz v automatizačních systémech záleží na tom, zda je použita síť s pevně uzemněným nebo izolovaným neutrálem. Neutrální uzemnění transformátoru v rozvodně se provádí za účelem omezení napětí, které se může objevit na vodičích sítě 220/380 V vůči Zemi při přímém úderu blesku nebo v důsledku náhodného kontaktu s vedením vyššího napětí, nebo jako výsledek poruchy izolace živých částí rozvodné sítě.

Elektrické sítě s izolovaný neutrální se používají k tomu, aby se zabránilo přerušení napájení spotřebitele v případě jediné poruchy izolace, protože v případě porušení izolace na zem v sítích s pevně uzemněný neutrál ochrana se spustí a napájení sítě se přeruší.

Navíc v obvodech s izolovaným neutrálem, když rozpad izolace na zem nedochází k jiskření, což je v sítích s pevně uzemněným neutrálem nevyhnutelné. Tato vlastnost je velmi důležitá při napájení zařízení v nebezpečných oblastech. V USA se používá také v ropném a plynárenském a chemickém průmyslu. neutrální uzemnění přes odpor, omezující proud k zemi v případě zkratu.

Signální zem slouží ke zjednodušení elektrické schéma a snížení nákladů na průmyslová automatizační zařízení a systémy. Použitím signálové země jako společného vodiče pro různé obvody je možné použít jeden společný napájecí zdroj pro všechny elektrický obvod místo více "plovoucích" napájecích zdrojů. Elektrické obvody bez společného vodiče (bez uzemnění) lze vždy převést na obvody se společným vodičem a naopak podle pravidel uvedených v práci.

Podle účelu použití lze signální země rozdělit na základní a obrazovka. Základní půda používané pro čtení a přenos signálu v elektronickém obvodu a zem obrazovky používá se pro uzemňovací stínění.

Přistát na obrazovce používá se k uzemnění stínění kabelů, stínících přepážek, krytů zařízení, jakož i k odstraňování statického náboje z třecích částí dopravních pásů, elektrických hnacích pásů atd.

Obecné problémy s uzemněním

Ochranné uzemnění budov

Používá se jako ochranné uzemňovací vodiče přírodní a umělé zemnící vodiče. Mezi přirozené uzemňovací vodiče patří např. ocelové a železobetonové rámy průmyslových objektů, kovové konstrukce pro průmyslové účely, ocelové trubky pro elektrické rozvody, hliníkové kabelové pláště, kovová stacionární otevřená potrubí všech velikostí, s výjimkou potrubí hořlavých a výbušné látky, odpadní vody a ústřední topení. Pokud jejich vodivost splňuje požadavky na uzemnění, pak se další zemnící vodiče nepoužívají. Možnost použití železobetonového základu budovy je vysvětlena tím, že měrný odpor vlhkého betonu se přibližně rovná měrnému odporu země (150... 300 Ohm.m).

Umělé (speciálně vyrobené) zemnící elektrody používá se, když odpor uzemnění překračuje normy stanovené PUE.

Konstrukčně jsou to trubky, úhelníky, tyče uložené v zemi svisle do hloubky 3 m nebo vodorovně do hloubky minimálně 50...70 cm Pro zlepšení rovnoměrnosti rozložení zemského potenciálu (snížení "krokové napětí") se používá několik zemních elektrod, které je spojují ocelovým páskem. Elektrické rozvodny používají uzemňovací síť.

Při vzájemném připojování uzemňovacích vodičů se nedoporučuje tvořit uzavřená smyčka velkou plochu, protože jde o „anténu“, ve které může při úderu blesku cirkulovat velký proud.

Nejlepších výsledků se dosáhne připojením zemnících elektrod ve formě mřížky, kdy plocha každého obrysu mřížky je mnohem menší než celková plocha pokrytá zemnicími elektrodami. Různá provedení uzemňovací zařízení jsou uvedena v Adresáři: "Uzemňovací zařízení elektrických instalací" R.N. Karyakin.

Navzdory doporučení mnoha autorů vyhýbat se smyčkám při rozmístění zemnících tyčí po celé budově se tomu v praxi např. při použití přirozených zemnících vodičů často nelze vyhnout. Železobetonové konstrukce průmyslových budov obsahují kovové výztužné tyče, které jsou navzájem spojeny svařováním. Zemnicí systém budovy je tedy kovová klec, jejíž spodní část je elektricky spojena se zemí. Instalační organizace zajišťuje spolehlivý kontakt mezi všemi kovovými konstrukcemi budovy a vypracovává zprávy o skrytých pracích.

Kontakt se zemí pro připojení zařízení se v tomto případě jedná o zemnící šroub přivařený ke kovové zapuštěné konstrukci sloupového prvku nebo základu budovy.

Při instalaci zemnících systémů je nutné se vyhnout mezerám v obvodech, do kterých může být indukováno elektromagnetické pole blesku, aby se zabránilo jiskrám a možnému vznícení hořlavých látek v budově.

V budovách pro umístění komunikačních zařízení je systém uzemňovacích vodičů proveden ve formě mřížky. Mřížka současně plní funkce uzemnění a elektromagnetického stínění budovy. U elektráren, v místnostech se zařízeními průmyslové automatizace, jsou stěny a strop stíněny ocelovými pláty, okna a otvory vzduchotechniky jsou pokryty měděnou síťovinou a podlaha je vyrobena z elektricky vodivého plastu. Je nutné dbát na kvalitu kontaktů v zemnícím obvodu.

V článku: Burleson J. Zapojení a uzemnění, aby se předešlo problémům s kvalitou elektrické energie u průmyslových zařízení// Technická konference textilního, vláknového a filmového průmyslu, 89. května 1991. R. 5/15/6 popisuje případ, kdy špatně dotažený šroub v zemnícím obvodu vedl k poruchám v systému, jejichž příčina se hledala několik let. Při návrhu uzemnění nelze použít kontakty z různých kovů aby se nevytvářely galvanické páry, které jsou místy rychlé koroze.

Při instalaci zařízení ve stavěné budově je systém uzemňovacích vodičů zpravidla již nainstalován a ochranná zemnící sběrnice je vedena po celé budově.

Autonomní uzemnění

Do systému ochranné uzemnění průmyslové zařízení lze připojit k elektrárnám, které napájejí velké rušivý proud do zemnícího vodiče. Proto mohou vyžadovat přesná měření samostatný pozemek, vyrobený pomocí technologie umělého uzemnění. Takové uzemnění je připojeno k obecnému uzemnění budovy pouze v jednom bodě za účelem vyrovnání potenciálu mezi různými uzemněními, což je důležité při úderu blesku.

Druhou možnost pro autonomní, „čisté“ uzemnění lze získat pomocí izolovaného vodiče, který není nikde připojen ke kovovým konstrukcím budovy, ale je připojen k hlavní zemnící svorce na neutrálním vstupu napájecího napáječe do budova. Tato zemnící sběrnice je vyrobena z mědi, její průřez je minimálně 13 metrů čtverečních. mm.

Zemnící vodiče

Vodiče spojující zařízení s uzemňovacím vodičem by měly být co nejkratší, aby se snížila jejich aktivní a indukční reaktance. Pro účinné uzemnění při frekvencích nad 1 MHz musí být vodič kratší než 1/20, nejlépe 1/50 vlnové délky nejvyšší harmonické frekvence ve spektru rušení (viz také část "Model Země"). Při interferenční frekvenci 10 MHz (vlnová délka 30 m) a délce vodiče 7,5 m (1/4 vlnové délky) bude modul jeho komplexního odporu na interferenční frekvenci roven nekonečnu, tedy takový vodič lze použít jako izolant, ale ne pro uzemnění.

Pokud jsou v automatizačním systému filtry, lze horní mezní frekvenci filtru brát jako maximální frekvenci ovlivňujícího rušení.

Pro snížení úbytku napětí na zemnící elektrodě je nutné zmenšit její délku. Indukční reaktance zemnícího vodiče při interferenční frekvenci f se rovná:

XL = 2 π f L l ,

Kde L— lineární indukčnost drátu, v typických případech rovna přibližně 0,8 μH/m, l- délka drátu.

Pokud jsou zemnící vodiče umístěny blízko sebe, dochází mezi nimi k přenosu šumu prostřednictvím vzájemné indukčnosti, což je významné zejména při vysokých frekvencích.

Zemnící vodiče by neměly tvořit uzavřené smyčky, které fungují jako přijímače (antény) elektromagnetického rušení.

Zemnicí vodič by se neměl dotýkat jiných kovových předmětů, protože takové náhodné nestabilní kontakty mohou způsobit další šum.

Model Země

Na základě výše uvedeného můžeme navrhnout elektrický model uzemňovací soustavy znázorněný na Obr. 1. Při sestavování modelu se předpokládalo, že zemnící systém je tvořen zemnicími elektrodami spojenými navzájem pevnou zemnící sběrnicí, ke které je přivařena zemnící deska (svorka). Například dvě zemnící tyče (dva vodiče) jsou připojeny k zemnicí svorce, ke které je na různých místech připojeno uzemněné zařízení.

Pokud zemnící tyče nebo zemnící vodiče procházejí blízko sebe, je mezi nimi magnetické spojení koeficient vzájemné indukce M(Obr. 1).

Každý úsek vodiče (sběrnice) uzemňovacího systému má indukčnost Lij, odpor Rij a je v něm indukováno emf Eij elektromagnetickou indukcí. Na různých částech zemnící sběrnice je k ní připojeno zařízení automatizačního systému, které dodává rušivý proud do zemnící sběrnice In21...In23 způsobené těmi, které jsou popsány v části "Zdroje rušení na pozemní sběrnici" důvodů a napájecí proud se vrací do zdroje energie přes zemní sběrnici. Na Obr. 1 také ukazuje odpor mezi uzemňovacími elektrodami REarth a rušivý proud InEarth proudící zemí např. při úderu blesku nebo při zkratu (zkratu) k zemi výkonných zařízení.

Li signálová zemní sběrnice se používá současně k napájení automatizačního systému (tomu je třeba se vyhnout), je třeba vzít v úvahu jeho odpor. Odpor měděný drát 1 m dlouhý a 1 mm v průměru se rovná 0,022 Ohm. V systémech průmyslová automatizace pokud jsou snímače umístěny na velké ploše, například ve výtahu nebo dílně, může délka zemnícího vodiče dosáhnout 100 m nebo více. Pro vodič o délce 100 m bude odpor 2,2 ohmu. Pokud je počet modulů automatizačního systému napájených z jednoho zdroje 20 a proudový odběr jednoho modulu je 0,1 A, bude úbytek napětí na odporu zemnicího vodiče 4,4 V.

Při rušivé frekvenci větší než 1 MHz se zvyšuje úloha indukční reaktance zemnícího obvodu, jakož i kapacitní a indukční vazby mezi sekcemi zemnících obvodů. Zemnící vodiče začnou vydávat elektromagnetické vlny a stávají se zdroje rušení.

Zemnící vodič nebo stínění kabelu, položené rovnoběžně s podlahou nebo stěnou budovy, tvoří při vysokých frekvencích spolu s uzemněnými kovovými konstrukcemi budovy dlouhé vedení s charakteristickou impedancí asi 500...1000 Ohmů, na konci zkratovaný. Odolnost vodiče proti vysokofrekvenčnímu rušení je proto určena nejen jeho indukčností, ale také jevy spojenými s interferencí mezi dopadající rušivou vlnou a tou odraženou od uzemněného konce vodiče.

Závislost komplexního modulu odporu zemnicího vodiče mezi bodem jeho připojení k uzemněnému zařízení a nejbližším bodem železobetonové konstrukce budovy na délce tohoto vodiče lze přibližně popsat vzorcem pro dvou- drátové nadzemní přenosové vedení:

Zin ≈ Rin tg (2π L/λ),

Kde Rв- odolnost proti vlnám, L- délka zemnícího vodiče, λ - interferenční vlnová délka (λ ≈ c/f, s- rychlost světla ve vakuu 300 000 km/s, F- frekvence rušení).

Graf vytvořený pomocí tohoto vzorce pro typický zemnící vodič (stínění) o průměru 3 mm ve vzdálenosti k nejbližší tyči železobetonové výztuže budovy je 50 cm (s charakteristickou impedancí 630 Ohmů), znázorněno na Obr. . 2.

Všimněte si, že když se délka vodiče blíží 1/4 interferenční vlnové délky, jeho odpor má tendenci k nekonečnu.

Pozemní sběrnice je tedy obecně „špinavou“ zemi, zdroj rušení, má aktivní a indukční reaktanci. Je ekvipotenciální pouze z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem, nikoli však z hlediska přenosu signálu. Pokud tedy obvod, který zahrnuje zdroj a přijímač signálu, obsahuje část „špinavé“ země, pak bude rušivé napětí přidáno k napětí zdroje signálu a přivedeno na vstup přijímače (viz část „Vedené rušení“ ).

Typy uzemnění

Jeden ze způsobů oslabení škodlivý vliv zemnící obvody pro automatizační systémy je samostatná implementace zemnících systémů pro zařízení, která mají různou citlivost na rušení nebo jsou zdroji rušení různého výkonu.

Samostatná konstrukce zemnících vodičů jim to umožňuje připojení k ochrannému uzemnění v jednom bodě. V tomto případě různé zemské systémy představují paprsky hvězdy, jejíž střed je kontaktem s ochrannou uzemňovací sběrnicí budovy. Díky této topologii neprotéká špinavé zemní rušení čistými zemními vodiči. Ačkoli jsou tedy uzemňovací systémy oddělené a mají různá jména, nakonec jsou všechny spojeny se Zemí skrz ochranný systém uzemnění.

Jedinou výjimkou je „plovoucí“ země (viz část "Plovoucí" země").

Napájecí uzemnění

V automatizačních systémech elektromagnetická relé, mikrovýkonové servomotory, solenoidové ventily a další zařízení, jejichž proudový odběr výrazně převyšuje proudový odběr I/O modulů a řadičů. Napájecí obvody takových zařízení jsou vyrobeny se samostatným párem kroucených vodičů (pro snížení vyzařované rušení), z nichž jeden je připojen k ochranné zemnící sběrnici. Společným vodičem takového systému (obvykle vodič připojený k záporné svorce napájecího zdroje) je napájecí zem.

Analogové a digitální uzemnění

Průmyslové automatizační systémy jsou analogově-digitální. Proto je jedním ze zdrojů chyb v analogové části rušení vytvářené digitální částí systému. Aby se zabránilo rušení procházet uzemňovacími obvody, digitální a analogové uzemnění jsou vyrobeny ve formě nespojených vodičů spojených dohromady pouze v jednom společném bodě. Pro tento účel mají I/O moduly a průmyslové řídicí jednotky samostatné analogové zemnicí kolíky (A.GND) a digitální (D.GND).

"Plovoucí" země

"Plovoucí" zem nastane, když společný vodič malé části systému není elektricky spojen s ochrannou zemnicí sběrnicí (to jest se zemí). Typickými příklady takových systémů jsou přístroje na měření baterií, automatizace automobilů a palubní systémy letadla nebo kosmické lodi. "Plovoucí" zem lze také získat pomocí DC/DC nebo AC/DC měničů, pokud v nich není uzemněna svorka sekundárního napájecího zdroje. Toto řešení umožňuje zcela eliminovat rušení vedené společným zemnícím vodičem. Kromě toho může přípustné souosé napětí dosahovat 300 voltů nebo více, potlačení průchodu souosého šumu na výstup systému je téměř 100 procent a snižuje se vliv kapacitního rušení. Při vysokých frekvencích však proudy procházející kondenzátorem do země výrazně snižují poslední dvě výhody.

Pokud je „plovoucí“ zem získána pomocí galvanických izolačních zařízení na optočlenech a DC/DC měničích, pak je třeba přijmout speciální opatření, aby se zabránilo akumulaci náboje v kapacitě mezi Zemí a „plovoucí“ zemí, což může vést k poruše optočlenu (viz sekce "Galvanická izolace" A "Statická elektřina"). Příklad vzniku „plovoucí“ země je na Obr. 3.

Legenda: AGND– analogové uzemnění; DGND— digitální země; Data— informační port modulu (vstup/výstup dat); Dout— diskrétní výstup; Slitina— ekvivalentní kapacita vůči zemi; Netěsnosti— svodový proud; Vpit— svorka pro připojení napájení.

Pin AGND vstupního modulu termočlánku není spojen se zemí. Konvenčně zobrazená mezera na obrázku modulu symbolizuje galvanickou izolaci mezi jeho částmi. Analogová část modulu má ekvivalentní kapacitu vůči zemi Alloy, která zahrnuje kapacitu vstupních obvodů vůči zemi, kapacitu vodičů tištěný spoj k zemi, průchozí kapacita DC/DC měniče a galvanické oddělení optočlenů.

Hodnota této kapacity může být asi 100 pF nebo více. Vzhledem k tomu, že vzduch a další dielektrika, se kterými je kapacita slitiny v kontaktu, mají nekonečno elektrický odpor, pak se kapacita může pomalu, v průběhu minut nebo hodin, nabíjet svodovým proudem Únik na potenciál elektrifikovaných těles, vysokonapěťových napájecích zdrojů nebo potenciálu spojeného s atmosférickou elektřinou (viz sekce „Blesk a atmosférická elektřina“ a „statická elektřina“).

Potenciál na „plovoucí“ zemi může překročit průrazné napětí izolace optočlenu a poškodit systém.

Jako ochranná opatření při použití „plovoucího“ uzemnění lze doporučit spojení „plovoucí“ části se zemí odporem v rozsahu od desítek kiloohmů až po několik megaohmů. Druhou metodou je využití bateriového napájení a přenos informací přes optický kabel.

Plovoucí země se běžněji používá v technikách měření malých signálů a méně často v průmyslových automatizačních systémech. .

Modely komponent automatizačního systému

Pro další analýzu a syntézu uzemňovacích systémů je nutné reprezentovat strukturu modulů systémů průmyslové automatizace. Toto znázornění je dáno modely typických analogových a diskrétních vstupních a výstupních modulů uvedených na Obr. 4, 5 a 6.

Na těchto obrázcích jsou použity následující symboly: AGND- analogové uzemnění, DGND- digitální země, GND- zem napájení komunikačního portu, Data- informační port modulu (datový vstup/výstup), Ain - analogový vstup, Dout- diskrétní výstup, Rámus- diskrétní vstup, Ven- analogový výstup, Vpower - svorka pro připojení napájení; mezera v obrazu modulu znamená galvanickou izolaci mezi "rozbitými" částmi. Moduly analogových vstupů a diskrétních výstupů jsou k dispozici bez galvanického oddělení (obr. 4 a - příklad modelu modulu CL8AI od NILAP), s izolací analogových vstupů a bez oddělení diskrétních výstupů (obr. 4 b - příklad ADAM-4016 model modulu od Advantech) a s izolací analogových vstupů i diskrétních výstupů současně (obr. 4 c - příklad modelu modulu NL8TI od NIL AP).

Stejně tak moduly s diskrétními nebo čítacími vstupy a diskrétními výstupy mohou být bez galvanického oddělení (obr. 5 a - příklad modelu modulu ADAM-4050 od Advantech), s izolací vstupů (obr. 5 b - příklad modelu modulu ADAM4052 z r. Advantech) a s izolací vstupů i výstupů (obr. 5 c - příklad modelu modulu NL16DI od NIL AP).

Analogové výstupní moduly jsou obvykle vyráběny s galvanickým oddělením výstupů (obr. 6). Jeden I/O modul tedy může obsahovat až tři různé zemnící kolíky.

V modelech na Obr. 4, 5 a 6 z důvodu jednoduchosti neuvádějí vstupní odpory, které je někdy potřeba vzít v úvahu.

Galvanická izolace

Galvanická izolace obvodů je radikálním řešením většiny problémů s uzemněním a jeho použití se stalo de facto standardem v systémech průmyslové automatizace.

Pro dosažení galvanického oddělení (izolace) je nutné dodat energii a přenést signál do izolované části obvodu.

Energie je dodávána přes oddělovací transformátor (v DC/DC nebo AC/DC měničích) nebo pomocí autonomních zdrojů energie (galvanické baterie a akumulátory). Přenos signálu se provádí pomocí optočlenů a transformátorů, magneticky vázaných prvků, kondenzátorů nebo optických vláken.

Pro použití galvanického oddělení je automatizační systém rozdělen na autonomní izolované subsystémy, mezi kterými nejsou žádné vodiče (galvanické spoje). Každý subsystém má svůj vlastní lokální základ. Subsystémy jsou uzemněny pouze pro zajištění elektrické bezpečnosti a místní ochrany před rušením.

Hlavní nevýhodou galvanicky oddělených obvodů je zvýšená úroveň rušení z DC/DC měniče, který však pro nízkofrekvenční obvody může být poměrně malý pomocí digitálního a analogového filtrování (viz část "Rašivé charakteristiky"). Při vysokých frekvencích jsou kapacita subsystému vůči zemi a kapacita mezi vinutími transformátoru faktory, které omezují přednosti galvanicky oddělených systémů. Zemní kapacitu lze používáním snížit optický kabel a klesající geometrické rozměry galvanicky oddělený subsystém.

Častou chybou při použití galvanicky oddělených obvodů je nesprávná interpretace pojmu "izolační napětí". Zejména pokud je izolační napětí vstupního modulu 3 kV, neznamená to, že jeho vstupy mohou být za provozních podmínek vystaveny tak vysokému napětí.

Zvažme metody popisu izolačních vlastností. V zahraniční literatuře se k tomu používají tři standardy: UL 1577, VDE 0884 a IEC 61010-01, ale popisy galvanických oddělovacích zařízení ne vždy na ně odkazují. Proto je pojem „izolační napětí“ v domácích popisech zahraničních zařízení interpretován nejednoznačně. Hlavní rozdíl je v tom, že v některých případech mluvíme o napětí, které může být na izolaci aplikováno neomezeně (pracovní napětí izolace), zatímco v jiných případech mluvíme o zkušebním napětí (izolační napětí), které je aplikováno na vzorek přes doba od 1 minuty do několika mikrosekund. Zkušební napětí může být 10x vyšší než provozní napětí a je určeno pro zrychlené testování při výrobě, protože vliv na izolaci určený tímto napětím závisí také na délce zkušebního impulsu.

Stůl 1 je znázorněn vztah mezi provozním a zkušebním (zkušebním) izolačním napětím podle normy IEC 61010-01. Jak je vidět z tabulky, pojmy jako provozní napětí, konstanta, střední kvadratická hodnota nebo špičkové zkušební napětí se mohou značně lišit.

Elektrická pevnost izolace domácích automatizačních zařízení se testuje podle GOST 51350 nebo GOST R IEC 60950-2002, tedy sinusovým napětím o frekvenci 50 Hz po dobu 1 minuty při napětí uvedeném v návodu k obsluze jako izolační napětí. Například při zkušebním napětí izolace 2300 V je provozní izolační napětí pouze 300 V (tabulka 1).

Zdroje rušení na pozemní sběrnici

Státní centra normalizace a certifikace ve všech zemích světa neumožňují výrobu zařízení, která jsou zdrojem rušení na nepřijatelně vysoké úrovni.

Úroveň interference však nemůže být rovna nule. Kromě toho je v praxi poměrně hodně zdrojů rušení spojených s poruchami nebo používáním necertifikovaného zařízení.

V Rusku je standardizována přípustná úroveň rušení a odolnost zařízení vůči jeho účinkům GOST R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.4, GOST R 51317.4.11, GOST 2 GOST 2, GOST R 5

Při návrhu elektronických zařízení se pro snížení úrovně rušení používá základna mikrovýkonových prvků s minimální dostatečnou rychlostí a také se cvičí zkracování délky vodičů a stínění.

Interferenční charakteristiky

Hlavní charakteristikou rušení je závislost hustoty spektrálního výkonu rušení na frekvenci.

Rušení ovlivňující systémy průmyslové automatizace mají spektrum od nulové frekvence do několika gigahertzů (obr. 7). Interference ležící v propustném pásmu analogových obvodů má frekvence až desítek kilohertzů. Digitální obvody jsou vystaveny rušení v šířce pásma až stovek megahertzů. Interference v pásmu gigahertzů přímo neovlivňuje automatizační systémy, ale po detekci v nelineárních prvcích generují nízkofrekvenční interferenci, která leží v hranicích vnímaného spektra.

Signální a zemnící obvody automatizačních systémů obsahují celý rozsah možného rušení. Vliv však má pouze rušení, jehož frekvence leží v šířce pásma automatizačních systémů. Střední kvadratická hodnota rušivého napětí (nebo proudu) E rušení je určena šířkou jeho spektra:

kde: e2 (f) - spektrální hustota výkonu interference, V2/Hz; fн a fв jsou spodní a horní hranice interferenčního spektra. V konkrétním případě, kdy e2 (f) slabě závisí na frekvenci, je výše uvedený vztah zjednodušený:

Aby se snížil vliv rušení na automatizační systémy, je nutné zúžit šířku pásma (fв - fн) analogových vstupních a výstupních modulů. Pokud je například časová konstanta snímače τ 0,3 s, což přibližně odpovídá šířce pásma signálu

pak omezení šířky pásma vstupního modulu na 0,5 Hz sníží úroveň rušení a tím zvýší přesnost měření, sníží požadavky na uzemnění, stínění a instalaci systému. Filtr však vnáší do výsledků měření dynamickou chybu v závislosti na frekvenci (spektru) vstupního signálu. Jako příklad na Obr. Obrázek 8 ukazuje závislost chyby měření modulů RealLab! Řada NL na frekvenci: s frekvencí vstupního signálu 0,5 Hz (jako v uvažovaném příkladu) je chyba způsobená filtrem -0,05 %.

Nejsilnějším rušením v automatizačních systémech je frekvence napájení 50 Hz. Proto se k jejímu potlačení používají úzkopásmové filtry, přesně vyladěné (pomocí quartzu) na frekvenci 50 Hz. Na Obr. Obrázek 9 ukazuje jako příklad amplitudově-frekvenční odezvu (AFC) digitálního filtru používaného v analogových NL modulech: filtr je nakonfigurován tak, že tlumí rušení s frekvencí 50 Hz o 120 dB (6 řádů velikosti ). Je třeba poznamenat, že dynamická chyba je charakteristická pro všechny známé metody pro tlumení rušení normálního typu, i když často není uvedena ve vlastnostech analogových modulů, což může uživatele uvést v omyl.

Pokud je setrvačnost snímačů nebo řízeného systému ještě větší (např. když je snímač v peci, doba pro dosažení provozního režimu je několik hodin), je možné výrazněji snížit požadavky na hladinu rušení zavedením postupu pro vícenásobná měření a dodatečné digitální filtrování v řídicím regulátoru nebo počítači. Obecně platí, že čím delší je doba měření, tím přesněji lze signál odlišit od šumu pozadí.

Je třeba poznamenat, že přítomnost filtru ne vždy chrání před rušením. Pokud je například vysokofrekvenční rušení před dosažením vstupu vstupního modulu detekováno nebo napraveno nelineárními prvky, pak se od rušivého signálu oddělí konstantní nebo nízkofrekvenční složka, kterou již nelze zeslabit filtrem vstupního modulu. . Nelineárními prvky mohou být například kontakty z různých kovů, ochranné diody, zenerovy diody a varistory.

Rušení z napájecí sítě

Napájecí síť 220/380 V s frekvencí 50 Hz a k ní připojené napájecí zdroje jsou zdrojem následujícího rušení:

Pozadí s frekvencí 50 Hz;
napěťové rázy z výboje blesku (obr. 10 a);
krátkodobé tlumené kmity při spínání indukční zátěže (obr. 10 b);
vysokofrekvenční šum(například rušení z fungující radiostanice), superponované na sinusoidu 50 Hz (obr. 10 c);
infra-nízkofrekvenční šum, projevující se jako nestabilita střední kvadratické hodnoty síťového napětí v čase (obr. 11);
dlouhodobé zkreslení tvaru sinusoidy a harmonické, když je jádro transformátoru nasyceno az jiných důvodů.

Příčinou a zdrojem rušení sítě mohou být údery blesku při zásahu do elektrického vedení, zapínání a vypínání elektrických spotřebičů, tyristorové regulátory výkonu, relé, solenoidové ventily, elektromotory, elektrická svářecí zařízení atd.

Rušivý proud protéká společným vodičem napájecího zdroje a zemnící elektrodou (obr. 12) a vytváří na jejich odporu úbytek šumového napětí, o čemž bude řeč v následujících částech (na obr. 12 jsou tyto části obvodu zvýrazněno tlustou čarou). Rušivý proud může být ve skutečnosti uzavřen nikoli v rozvodně, ale prostřednictvím vnitřního odporu jiných elektrických spotřebičů připojených k elektrické síti a také prostřednictvím kapacity kabelu.

Nejvýznamnějším rušením pronikajícím do zemnící sběrnice ze sítě 220 V (50 Hz) jsou kapacitní proudy protékající kapacitou mezi vinutím motoru a jeho pouzdrem, proudy mezi síťovým vinutím transformátoru a jádrem a proudy přes kondenzátory síťového filtru.

Cesta rušivého proudu přes kapacitu mezi primárním vinutím transformátoru a jeho uzemněným jádrem Spar3 je na Obr. 12. Tento proud protéká také společným vodičem napájecího zdroje a zemnicí elektrodou.

Přítomnost kapacity vede k tomu, že neuzemněné elektrické spotřebiče „šokují“. Při absenci uzemnění se potenciál kovové skříně zařízení připojených k síti 220 V pohybuje od několika desítek do 220 V v závislosti na zemním svodovém odporu. Proto musí být kryty zařízení připojených k síti 220 V uzemněny.

Při použití DC/DC a AC/DC měničů se ke zdroji šumu přidává kapacitní a indukční rušení z vlastního generátoru měniče. Obecně je tedy úroveň šumu na společném vodiči v DC/DC a AC/DC měničích vyšší než u zdrojů s konvenčním výkonovým transformátorem, i když průchozí kapacita Cpar1 v měničích může být snížena na několik pikofaradů. na stovky pikofaradů pro konvenční výkonový transformátor.

Pro omezení pronikání rušení do napájecích zdrojů je použito samostatné stínění primárního a sekundárního vinutí transformátoru a také oddělení signálové a rámcové země (obr. 13).

Blesk a atmosférická elektřina

Blesk je jednou z běžných příčin nežádoucích přepětí, přerušení a poruch v automatizačních systémech. Náboj nahromaděný v oblacích má potenciál asi několik milionů voltů vzhledem k zemskému povrchu a je záporný. Doba trvání výboje blesku je průměrně 0,2 s, výjimečně až 1...1,5 s, doba trvání náběžné hrany pulzu je od 3 do 20 μs, proud je několik tisíc ampér a dokonce až 100 kA (obr. 14), teplota v kanálu dosáhne 20 000°C, objeví se silné magnetické pole a rádiové vlny. Blesky se mohou tvořit také během prachových bouří, vánic a sopečných erupcí. Frekvence úderů blesku do budov o výšce 20 ma rozměrech 100x100 m v půdorysu je 1krát za 5 let a u budov o rozměrech asi 10x10 m - 1 zásah za 50 let (RD 34.21.122-87) .

Počet přímých úderů blesku do 540 m vysoké televizní věže Ostankino je 30 úderů za rok. K ochraně před přímým úderem blesku se používají hromosvody, které se skládají z čepu (hromosvodu) umístěného nad budovou, zemnicího vodiče a vodiče, který je spojuje. Systém hromosvodu poskytuje cestu s nízkou impedancí pro proudění blesku do země a obchází konstrukci budovy. Hromosvod by měl být umístěn co nejdále od objektu, aby se omezil vliv vzájemné indukce, a zároveň dostatečně blízko, aby byl objekt chráněn před přímými údery blesku. U objektů s velkou plochou střechy se hromosvody instalují na střechu a spojují se navzájem a se zemní elektrodou ocelovými pásy.

Zemnicí vodič hromosvodu je vyroben odděleně od ochranného uzemnění objektu, ale je s ním elektricky spojen za účelem vyrovnání potenciálů a eliminace případných jisker (RD 34.21.122-87).

Bleskový proud procházející zemí v ní vytváří úbytek napětí, který může poškodit budiče rozhraní, pokud nemají galvanické oddělení a jsou umístěny v různých budovách (s různými uzemňovacími vodiči).

V přenosových vedeních je výboj blesku přijímán stínícím drátem, který svádí blesk do země přes zemnící elektrodu. Stínící drát je tažen přes fázové dráty, ale na fázových drátech je indukován emf impuls v důsledku jevu elektromagnetické indukce. Tento impuls prochází do trafostanice, kde je utlumen jiskřištěm. Zbytkový impuls prochází do spotřebitelského vedení (obr. 10 a) a přes výkonový transformátor do zemnícího obvodu automatizačních systémů (obr. 12).

Automatizační systémy jsou ovlivněny bleskem prostřednictvím elektromagnetického impulsu, který může poškodit galvanická izolační zařízení a spálit vodiče malého průřezu proudem generovaným v důsledku jevu elektromagnetické indukce. Druhým přírodním jevem spojeným s bouřkami je atmosférická elektřina. Elektrický potenciál bouřkového mraku během deště může být desítky milionů a dokonce až 1 miliarda voltů. Když síla elektrického pole mezi mrakem a zemským povrchem dosáhne 500...1000 V/m, začne od ostrých předmětů (stožáry, potrubí, stromy atd.) elektrický výboj.

Vysoké intenzity pole způsobené atmosférickou elektřinou mohou indukovat náboje v „plovoucích“ obvodech s vysokým izolačním odporem vůči zemi několik tisíc voltů a vést k poruše optočlenů v modulech galvanické izolace. Pro ochranu před atmosférickou elektřinou musí být galvanicky izolované obvody, které nemají nízkoimpedanční cestu k zemi, umístěny v uzemněném elektrostatickém stínění. Zejména atmosférická elektřina je jedním z důvodů, proč jsou průmyslové sítě pokládány stíněnými kroucenými dvoulinkami. Stínění kabelu musí být uzemněno pouze v jednom bodě (viz podkapitola "Uzemnění signálního kabelu").

Je třeba si uvědomit, že hromosvody, které slouží k ochraně před přímým úderem blesku, nedokážou výrazně snížit intenzitu elektrického pole atmosférických nábojů a nijak nechrání zařízení před silným elektromagnetickým impulsem při bouřce.

Statická elektřina

Na dielektrických materiálech se vyskytuje statická elektřina. Velikost náboje závisí na rychlosti pohybu třecích těles, jejich materiálu a velikosti styčné plochy. Příklady třecích těles mohou být:

řemenový pohon;
pásový dopravník;
syntetické oděvy a boty na lidském těle;
proudění nevodivých pevných částic (prach), plynu nebo vzduchu tryskou;
pohyb nevodivé kapaliny plnící nádrž;
pneumatiky, valící se po nevodivé silnici;
gumové válečky pod židlemi při pohybu židlí po nevodivých podlahách.

Řemenový pohon, sestávající z dielektrického řemenu a dvou řemenic, je nejběžnějším příkladem generátoru statické elektřiny.

Potenciál statického náboje na pásu může dosáhnout 60...100 kV a vzduchová mezera, kterou je třeba proniknout, je 9 cm.Proto se ve výbušném průmyslu (výtahy, mlýny) používají pásy s vodivými přísadami nebo pokovováním. K odstranění nábojů z pásů a jiných elektrifikovaných předmětů použijte uzemněný, pružinový kovový hřeben nebo kartáč, který se dotýká pohyblivého povrchu.

Dopravní pásy jsou elektrifikovány hůře než pásový pohon kvůli nižší rychlosti pásu.

Druhý způsob antistatická elektřina je instalace zvlhčovače v místnosti pro získání vlhkosti nad 50%.

Pro snížení nábojů na lidském těle se uzemňují zápěstí pracovníků, používají se elektricky vodivé podlahy, elektricky vodivé oděvy a zvlhčování vzduchu.

Důsledkem vzniku statických elektrických nábojů může být porucha vstupních stupňů měřicích systémů, výskyt čar na CRT monitorech, přechod klopných obvodů do jiného stavu, proud chyb v digitálních systémech, porucha izolace galvanicky oddělených obvodů s vysokou odolností vůči zemi a vznícení výbušné směsi.

K ochraně automatizačních systémů před poruchami způsobenými statickou elektřinou se používají elektrostatické štíty připojené k uzemnění štítu a také převodníky rozhraní se statickou ochranou (např. převodník rozhraní NL_232C má ochranu proti statickému náboji s potenciálem až ±8 kV podle normy IEC 1000 -4-2).

Vedené rušení

Vodivý snímač- jedná se o rušení, které se ze sousedních elektrických obvodů přenáší nikoli elektromagnetickým polem, ale přenosem elektrického proudu po vodičích společných pro oba obvody, především společnými sekcemi zemnících nebo silových obvodů. Zdrojem rušeného vedení jsou obvykle generátory, vysokoproudé obvody, digitální část analogově-digitálního obvodu, relé, DC/D a AC/DC měniče, krokové motory s pulzní napájení, vysokovýkonné pece s PWM řízením, stejně jako rušení ze zdroje proudícího přes společnou zemnící sekci a rušení z konverzní frekvence zdroje nepřerušitelného napájení (UPS).

Nejčastější příčinou šumu vedeného v systémech průmyslové automatizace je nesprávné uzemnění.

Podívejme se na příklad (obr. 15). Napájecí proud pro digitální část vstupního modulu I pom prochází společným úsekem vodiče, který má odpor Rtotal a vytváří na něm šumový úbytek napětí Vpom. Pokud je analogový vstup vstupního modulu nesprávně připojen ke zdroji signálu (na obr. 15a znázorněno přeškrtnutou čarou), je na vstup modulu přiveden součet napětí měřeného signálu a šumového napětí Ec + Vpom.

Při správnějším připojení vstupu „-“ modulu ke zdroji signálu (na obr. 15 a znázorněno přerušovanou čarou) je vstup modulu ovlivňován rušením souřadného režimu Vpom, které, pokud je souosý režim koeficient potlačení signálu je nedostatečný, může zanést chybu do výsledku měření. Aby se eliminovaly oba zdroje chyb, musí být spojení mezi analogovou a digitální zemí provedeno v jednom společném bodě (obr. 15 b). V tomto případě pokles šumového napětí na zemnícím vodiči nijak neovlivňuje analogovou část modulu.

Elektromagnetické rušení

Elektromagnetické rušení se objevují v důsledku jevu elektromagnetické indukce: ve vodivém obvodu umístěném v elektromagnetickém poli se objeví indukční emf, pokud je obvod otevřený, nebo indukovaný proud, pokud je obvod uzavřen. Zdrojem elektromagnetických rušivých polí může být radiomodem, radiotelefon, radiostanice, radiostanice, celulární vysílač na střeše budovy, motor s jiskřivými kartáči, elektrická svářečka, tramvaj, zářivky, tyristorový regulátor, počítač, televizní a rozhlasové stanice, mobilní telefony, digitální část měřicího systému, relé regulátoru, kosmické krátkovlnné záření, úder blesku atd.

Zdrojem elektromagnetického rušení může být také digitální (diskrétní) subsystém automatizačního systému, například počítač, relé, tyristory, výkonné výstupy diskrétních modulů. Vysílače z optických vláken jsou také silnými zdroji elektromagnetického rušení, protože spotřebovávají vysoký proud a pracují na vysokých frekvencích. Rušení je vyzařováno pomocí náhodných vodičů tvořících dipólovou nebo smyčkovou anténu. Dipólová anténa je zdrojem převážně elektrického pole ve svém okolí, smyčková anténa je zdrojem magnetického pole. Daleko od takových zdrojů není dominantní pole, existuje příčná elektromagnetická vlna. Skutečné systémy tvoří mnoho vyzařovacích antén skládajících se z vodičů, kabelů a různých kovových povrchů.

Elektromagnetické rušení se indukuje na všech vodivých předmětech, které v tomto případě hrají roli antén. Síla indukovaného rušení závisí na ploše obvodu pokrytého vodičem nebo na délce vodiče. Šum indukovaný v takové anténě může být vodivě přenášen do signálových nebo zemních obvodů, což způsobuje tok chyb v digitálních obvodech nebo chyby přenosu signálu v analogových obvodech.

Nejběžnějšími přijímači elektromagnetického rušení jsou dlouhé vodiče: zemnící obvody, průmyslové sítě (polní sběrnice), kabely propojující senzory a analogové vstupní moduly, informační komunikační kabely. Přečtěte si více o ochraně kabelů automatizačního systému před elektromagnetickým rušením. Kovové konstrukce v budovách jsou „maskovanými“ přijímači elektromagnetického rušení: kovové regály, okna s kovovým rámem, vodovodní a topné potrubí budovy, uzemnění ochranné smyčky budovy atd.

Hlavní metody boje proti elektromagnetickému rušení jsou zmenšení oblasti obvodu přijímajícího rušení a použití metody přenosu diferenciálního signálu v kombinaci s kroucenými páry vodičů.

I v obvodu s malou plochou však může dojít k velkému rušení, pokud dojde při instalaci k chybě, jak je znázorněno na Obr. 16: rušivý proud se indukuje v kovovém rámu stojanu (stolu) Ipom ze zdroje I1, který dále indukuje napětí Vpom ve druhém závitu drátu, to znamená, že rušivý signál je transformován přes zkratovaný závit tvořený rámem stojanu.

Způsoby uzemnění

Techniky uzemnění v systémech průmyslové automatizace se velmi liší mezi galvanicky vázanými a galvanicky izolovanými obvody.

Většina metod popsaných v literatuře se týká galvanicky vázaných obvodů, jejichž podíl se v poslední době výrazně snížil kvůli prudkému poklesu cen DC/DC měničů.

Uzemnění galvanicky spojených obvodů

Příkladem galvanicky vázaného obvodu je zapojení zdroje a přijímače standardního signálu 0...5 V (obr. 17, 18).

Pro vysvětlení, jak správně provést uzemnění, zvažte možnost nesprávné (obr. 17) a správné (obr. 18) instalace.

Na Obr. 17. Došlo k následujícím chybám:

Proud velkého zatížení (stejnosměrný motor) protéká stejnou zemnící sběrnicí jako signál a vytváří pokles napětí VEarth;
bylo použito unipolární zapojení přijímače signálu, nikoli diferenciální;
je použit vstupní modul bez galvanického oddělení digitální a analogové části, takže napájecí proud digitální části obsahující šum protéká výstupem AGND a vytváří další pokles rušivého napětí na odporu R1.

Uvedené chyby vedou k tomu, že napětí na vstupu přijímače Vin rovnající se součtu napětí signálu Vout a rušivé napětí VEarth = R1 (Ipit + IM)

K odstranění této nevýhody lze jako zemnící vodič použít měděnou sběrnici velkého průřezu, ale je lepší provést uzemnění, jak je znázorněno na Obr. 18:

a to:

připojte všechny zemnící obvody v jednom bodě (v tomto případě rušivý proud IМ R1);
připojte zemnící vodič přijímače signálu ke stejnému společnému bodu (v tomto případě k proudu Ipit již neprotéká odporem R1 a úbytek napětí na odporu vodiče R2 nepřidává k výstupnímu napětí zdroje signálu Vout).

Obecným pravidlem pro oslabení spojení přes společný zemnící vodič je rozdělení pozemků na analogové, digitální, napájení A ochranný následuje jejich spojení pouze v jednom bodě.

Při oddělení uzemnění galvanicky spojených obvodů se používá obecný princip: Uzemňovací obvody s vysokou hlučností by měly být vyrobeny odděleně od obvodů s nízkou hlučností a měly by být zapojeny pouze v jednom společném bodě.

Může existovat několik uzemňovacích bodů, pokud topologie takového obvodu nevede k výskytu částí „špinavé“ země v obvodu, který zahrnuje zdroj signálu a přijímač, a také pokud se v obvodu nevytvářejí uzavřené obvody, které přijímají elektromagnetické rušení. uzemňovací obvod.

Nevýhodou způsobu oddělení zemničů je nízká účinnost na vysokých frekvencích, kdy velkou roli hraje vzájemná indukčnost mezi sousedními zemniči, která pouze nahrazuje galvanické spoje indukčními, aniž by se problém jako celek vyřešil.

Větší délky vodičů také vedou ke zvýšenému odporu uzemnění, což je důležité při vysokých frekvencích.

Proto se při frekvencích do 1 MHz používá uzemnění v jednom bodě, nad 10 MHz je lepší uzemnit ve více bodech a ve středním rozsahu od 1 do 10 MHz by se měl použít jednobodový obvod, pokud nejdelší vodič v zemnící obvod je menší než 1/20 vlnové délky rušení.

Jinak se používá vícebodový obvod. Jednobodové uzemnění se často používá ve vojenských a vesmírných aplikacích.

Uzemnění galvanicky oddělených obvodů

Radikálním řešením popsaných problémů (obr. 17 a 18) je použití galvanického oddělení s odděleným uzemněním digitální, analogové a výkonové části systému (obr. 19).

Výkonová část je obvykle uzemněna přes ochrannou zemnicí sběrnici. Použití galvanického oddělení umožňuje oddělit analogové a digitální uzemnění, což zase eliminuje tok rušivých proudů ze silové a digitální země přes analogovou zem.

Analogové uzemnění lze připojit k bezpečnostnímu uzemnění přes odpor RAGND(další podrobnosti viz sekce „Plovoucí“ zemina“ a „Galvanické oddělení“).

Stínění zemnícího signálního kabelu

V práci je podrobně popsána problematika přenosu signálu kabelem. Zde budeme uvažovat pouze uzemnění při přenosu signálu přes kroucenou stíněnou dvojlinku, protože tento případ je nejtypičtější pro systémy průmyslové automatizace.

Protože délka signálového kabelu je obvykle desítky a stovky metrů, musí být chráněn před střídavými magnetickými poli (pomocí kroucené dvoulinky), elektrostatickým nábojem a kapacitním rušením (stínění).

Pokud frekvence rušení nepřekročí 1 MHz, pak musí být kabel na jedné straně uzemněn. Pokud je uzemněn z obou stran (obr. 20), vznikne uzavřený obvod, který bude fungovat jako anténa, přijímající elektromagnetické rušení (na obr. 20 je dráha rušivého proudu znázorněna čárkovaně).

Rušivý proud procházející stíněním kabelu vyvolá rušení na centrálních jádrech kabelu vzájemnou indukčností.

Pokud jsou zemnící body konců kabelů odděleny značnou vzdáleností, může mezi nimi existovat potenciální rozdíl způsobený bludnými proudy v zemi nebo šumem v zemní sběrnici.

Bludné proudy jsou indukovány elektrifikovanou dopravou (tramvaje, metro a železniční vlaky), svařovacími jednotkami, zařízeními elektrochemické ochrany, přirozenými elektrickými poli způsobenými filtrací vody v horninách, difúzí vodných roztoků atd.

Opletení kabelu musí být uzemněno na straně zdroje signálu. Pokud je uzemnění provedeno ze strany přijímače, pak bude rušivý proud téci podél cesty znázorněné na obr. 21 s přerušovanou čarou, to znamená přes kapacitu mezi žilami kabelu, vytvářející na něm rušivé napětí a následně i mezi diferenciálními vstupy.

Proto musí být opletení uzemněno ze strany zdroje signálu (obr. 22), v tomto případě neexistuje žádná cesta pro průchod rušivého proudu.

Není-li zdroj signálu uzemněn (např. termočlánek), lze stínění uzemnit z obou stran, protože v tomto případě nevzniká uzavřená smyčka pro rušivý proud.

Navíc při délce kabelu srovnatelné s vlnovou délkou rušení (vlnová délka rušení na frekvenci 1 MHz je 300 m, na frekvenci 10 MHz - 30 m) se zvyšuje odpor opletení (viz část „Uzemnění model“), což prudce zvyšuje rušivé napětí na opletení.

Proto musí být při vysokých frekvencích opletení kabelu uzemněno nejen na obou stranách, ale také na několika místech mezi nimi (obr. 23).

Tyto body jsou vybrány ve vzdálenosti 1/10 interferenční vlnové délky od sebe. V tomto případě bude část proudu protékat opletením kabelu IEarth, přenášející rušení do centrálního jádra prostřednictvím vzájemné indukčnosti.

Kapacitní proud bude také téci podél cesty znázorněné na obr. 21 však bude vysokofrekvenční složka rušení utlumena. Volba počtu zemnících bodů kabelu závisí na rozdílu rušivých napětí na koncích stínění, frekvenci rušení, požadavcích na ochranu před úderem blesku nebo na velikosti proudů protékajících stíněním, pokud je uzemněn.

Jako přechodnou možnost můžete použít druhé uzemnění obrazovky přes kapacitu(obr. 22). V tomto případě se při vysoké frekvenci obrazovka ukáže jako uzemněná na obou stranách, při nízké frekvenci - na jedné straně. To má smysl v případě, kdy frekvence rušení přesahuje 1 MHz a délka kabelu je 10...20krát menší než vlnová délka rušení, tedy když není potřeba uzemňovat v několika mezilehlých bodech.

Velikost kapacity lze vypočítat pomocí vzorce Mikrovlnná trouba = 1/(2 π ƒ Xс), Kde ƒ horní frekvence hranice interferenčního spektra, Xc- kapacita uzemňovacího kondenzátoru (zlomky ohmů). Například při frekvenci 1 MHz má kondenzátor s kapacitou 0,1 μF odpor 1,6 ohmů.

Kondenzátor musí být vysokofrekvenční, s nízkou vlastní indukčností. Pro kvalitní stínění v širokém rozsahu frekvencí se používá dvojité stínění (obr. 24).

Vnitřní stínění je uzemněno na jedné straně - ze strany zdroje signálu, aby se zabránilo průchodu kapacitního šumu po dráze znázorněné na Obr. 21 a externí obrazovka snižuje vysokofrekvenční rušení.

Ve všech případech musí být obrazovka izolována, aby se zabránilo náhodnému kontaktu s kovové předměty a země.

Všimněte si, že frekvence rušení je frekvence, kterou lze vnímat citlivými vstupy zařízení automatizačního systému. Zejména pokud je na vstupu analogového modulu filtr, pak je maximální frekvence rušení, která musí být zohledněna při stínění a uzemnění, určena horní mezní frekvencí propustného pásma filtru.

Vzhledem k tomu, že i při správném uzemnění, ale dlouhém kabelu, rušení stále prochází stíněním, je pro přenos signálu na velkou vzdálenost nebo se zvýšenými požadavky na přesnost měření nutné přenášet signál v digitální formě nebo ještě lépe přes optický kabel. K tomu můžete použít například analogové vstupní moduly RealLab! řady NL popř ADAM-4000 a převodníky rozhraní optických vláken RS-485, například typ SN-OFC-ST62.5/125 od NIL AP popř ADAM-4541/4542+ společnosti Advantech.

Uzemnění stínění kabelů automatizačních systémů v elektrických rozvodnách

Pro ochranu před elektromagnetickými poli o frekvenci 50 Hz je stínění kabelu také uzemněno z obou stran. To má své opodstatnění v případech, kdy je známo, že elektromagnetické rušení o frekvenci 50 Hz je větší než rušení způsobené průtokem vyrovnávacího proudu opletením.

Stínění zemnícího kabelu pro ochranu před bleskem

Pro ochranu před magnetickým polem blesku musí být položeny signální kabely automatizačních systémů běžících na otevřených prostranstvích kovové trubky vyrobené z feromagnetického materiálu, jako je ocel. Trubky fungují jako magnetický štít. Nerezovou ocel nelze použít, protože tento materiál není feromagnetický. Potrubí je položeno pod zemí, a pokud je umístěno nad zemí, musí být uzemněno přibližně každé 3 metry. Kabel musí být stíněný a stínění musí být uzemněno. Uzemnění stínění musí být provedeno velmi efektivně s minimálním odporem vůči zemi.

Uvnitř budovy je magnetické pole oslabeno, pokud je budova železobetonová, a nikoli, pokud je zděná. Radikálním řešením problémů ochrany před bleskem je použití optického kabelu, který je již poměrně levný a snadno se připojuje k rozhraní RS.485.

Uzemnění pro diferenciální měření

Pro odvod náboje a proudu do země obsahují potenciální vstupy analogových vstupních modulů obvykle odpory s odporem 1 až 20 MOhm, které spojují analogové vstupy se zemí. Pokud je však vysoká míra rušení nebo vysoká impedance zdroje signálu, může být i odpor 20 MOhm nedostatečný a pak je nutné dodatečně použít externí odpory o jmenovité hodnotě desítek kOhm až 1 MOhm popř. kondenzátory se stejným odporem na rušivé frekvenci (obr. 25).

Uzemnění inteligentních senzorů

V poslední době se rozšířily a vyvinuly tzv. chytré senzory obsahující mikrokontrolér pro linearizaci převodních charakteristik senzoru. Inteligentní senzory poskytují signál v digitální nebo analogové podobě.

Vzhledem k tomu, že digitální část snímače je kombinována s analogovou částí, při nesprávném uzemnění má výstupní signál zvýšenou hladinu šumu.

Některé snímače, např. od Honeywell, mají DAC s proudovým výstupem, a proto vyžadují připojení externího zátěžového odporu řádově 20 kOhm, takže užitečný signál v nich je získáván ve formě napětí, které klesá na zátěžový odpor, když výstupní proud snímače teče.

Podívejme se na příklad (obr. 26).

Napětí zátěže je: Vload = Vout - Iload R1+ I2 R2,

to znamená, že záleží na proudu I2, který zahrnuje digitální zemní proud. Digitální zemní proud obsahuje šum a podle výše uvedeného vzorce ovlivňuje napětí na zátěži. Aby se tento efekt eliminoval, musí být zemnící obvody provedeny tak, jak je znázorněno na Obr. 27. Zde digitální zemní proud neprotéká odporem R21 a proto nevnáší šum do signálového napětí na zátěži.

Uzemnění skříní s vybavením automatizačního systému

Instalace skříní s vybavením musí brát v úvahu všechny dříve uvedené informace. Nelze však předem říci, které požadavky jsou povinné a které ne, protože soubor povinných požadavků závisí na požadované přesnosti měření a okolním elektromagnetickém prostředí.

Na Obr. 28 ukazuje příklad, ve kterém každý rozdíl od Obr. 29 zvyšuje pravděpodobnost selhání digitální části a zhoršuje chybu analogové části.

Na Obr. 28 jsou provedena následující „špatná“ připojení:

skříně jsou uzemněny v různých bodech, takže jejich zemní potenciály jsou různé (obr. 17 a 18);
skříně jsou vzájemně propojeny, čímž se v uzemňovacím obvodu vytvoří uzavřená smyčka (viz obr. 16 a také části „Ochranné uzemnění budov“, „Uzemňovací vodiče“ a „Elektromagnetické rušení“);
analogové a digitální zemnící vodiče v levé skříni zapnuty velký pozemek běžet paralelně, takže se na analogové zemi může objevit indukční a kapacitní rušení z digitální země;
závěr GND Napájecí zdroj je připojen k tělu skříně v nejbližším bodě a ne na zemnící svorce, takže tělem skříně protéká rušivý proud pronikající přes napájecí transformátor (obr. 12 a 13);
jeden napájecí zdroj se používá pro dvě skříně, což zvyšuje délku a indukčnost zemnícího vodiče;
V pravé skříni nejsou zemnící vodiče připojeny k zemnicí svorce, ale přímo k tělu skříně. Těleso skříně se v tomto případě stává zdrojem indukčního snímání na všech drátech vedoucích podél jeho stěn;
v pravé skříni ve střední řadě jsou analogové a digitální země připojeny přímo na výstupu bloků, což je nesprávné (obr. 17, 18, 19)

Uvedené nedostatky jsou odstraněny na Obr. 29.

Dalším vylepšením zapojení v tomto příkladu by bylo použití samostatného zemnicího vodiče pro nejcitlivější analogové vstupní moduly.

V rámci skříně (rack) je vhodné seskupit analogové moduly zvlášť a digitální moduly zvlášť, aby se při pokládání vodičů v kabelovém kanálu zkrátila délka úseků paralelního průchodu digitálních a analogových zemnících obvodů.

Uzemnění v distribuovaných řídicích systémech

V řídicích systémech rozmístěných po určitém území s charakteristickými rozměry desítek a stovek metrů nelze použít vstupní moduly bez galvanického oddělení. Pouze galvanické oddělení umožňuje připojení obvodů uzemněných v bodech s různými potenciály.

Kabely procházející otevřenými prostory musí být chráněny před magnetickými impulsy, které vznikají během bouřky (viz sekce „Blesk a atmosférická elektřina“, „Stínění uzemňovacích kabelů pro ochranu před bleskem“) a před magnetickými poli, která se objevují při spínání silných zátěží (viz část „Uzemnění“. stínění kabelů automatizačních systémů v elektrických rozvodnách“). Zvláštní pozornost je třeba věnovat uzemnění stínění kabelu (viz část „Uzemnění stínění signálového kabelu“).

Radikálním řešením pro geograficky distribuovaný řídicí systém je přenos informací přes optické vlákno nebo rádiový kanál.

Dobrých výsledků lze dosáhnout opuštěním přenosu informací pomocí analogových standardů ve prospěch digitálních. K tomu lze použít příslušné moduly pro budování distribuovaných řídicích systémů, například řady ADAM-4000 nebo NL. Podstatou tohoto přístupu je, že vstupní modul je umístěn v blízkosti senzoru, čímž se zkracuje délka vodičů s analogovými signály, a signál je přenášen do PLC digitálním kanálem.

Variantou tohoto přístupu je použití senzorů s vestavěnými ADC a digitálním rozhraním. Podobné senzory jsou dnes mezi produkty mnoha firem, například Pepperl+Fuchs, Siemens, Omron atd.; Taková čidla jsou vyráběna z již zmíněné řady NL, např. čidlo vlhkosti NL-1DT100.

Měřicí obvody citlivé na uzemnění

Pro měřicí obvody s vysokou citlivostí ve špatném elektromagnetickém prostředí se nejlepších výsledků dosáhne použitím „plovoucího“ uzemnění (viz část „Plovoucí zem“) spolu s bateriovým napájením a přenosem informací přes optické vlákno.

Uzemnění výkonných zařízení a pohonů automatizovaných systémů řízení procesů

Stínění kabelu musí být na jedné straně uzemněno.

Obvody pro připojení snímačů takových systémů by měly být umístěny v samostatném stínění a pokud možno prostorově vzdálené od akčních členů.

Uzemnění v průmyslových sítích

Průmyslová síť založená na rozhraní RS-485 provedeno stíněné kroucený pár s povinným používáním galvanické izolační moduly(obr. 30).

Na krátké vzdálenosti (asi 10 m) bez přítomnosti blízkých zdrojů rušení lze obrazovku vynechat. Na velké vzdálenosti (norma povoluje délku kabelu až 1,2 km) může rozdíl zemního potenciálu v bodech vzdálených od sebe dosahovat několika jednotek až desítek voltů (viz část „Stínění zemnících signálních kabelů“).

Proto, aby se zabránilo protékání proudu stíněním za účelem vyrovnání těchto potenciálů, musí být stínění kabelu uzemněno pouze v jednom bodě (nezáleží na kterém). Tím se také zabrání vzniku uzavřené smyčky velké plochy v uzemňovacím obvodu, ve které se může vlivem elektromagnetické indukce indukovat velký proud při úderu blesku nebo spínání silných zátěží.

Proud vzájemnou indukčností indukuje emf na centrálním páru vodičů, který může poškodit mikroobvody budiče portu.

Při použití nestíněného kabelu se na něm může vlivem atmosférické elektřiny indukovat velký statický náboj (několik kilovoltů), který může poškodit galvanické izolační prvky. Aby se tomuto efektu zabránilo, měla by být izolovaná část galvanického oddělovacího zařízení uzemněna přes odpor, například 0,1...1 MOhm.

Odpor znázorněný na Obr. 30 s přerušovanou čarou, také snižuje pravděpodobnost průrazu v případě zemních poruch nebo vysokého galvanického izolačního odporu v případě použití stíněného kabelu.

Popsané efekty jsou zvláště výrazné v ethernetových sítích s koaxiálním kabelem, kdy při uzemnění v několika bodech (nebo bez uzemnění) během bouřky selže několik ethernetových síťových karet najednou.

U ethernetových sítí s nízkou šířkou pásma (10 Mb/s) by mělo být uzemnění stínění provedeno pouze v jednom bodě. U Fast Ethernet (100 Mbit/s) a Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) by mělo být uzemnění stínění provedeno v několika bodech podle doporučení v části „Stínění zemnícího signálního kabelu“.

Při pokládání kabelů na otevřených prostranstvích musíte také dodržovat pravidla uvedená v této části.

Uzemnění ve výbušných průmyslových areálech

Ve výbušných průmyslových zařízeních není při instalaci uzemnění lankovým drátem povoleno použití pájení k pájení jader dohromady, protože v důsledku studeného toku pájky mohou kontaktní tlakové body ve šroubových svorkách zeslabit.

Stínění kabelu rozhraní RS-485 uzemněné v jednom bodě mimo nebezpečnou oblast. V nebezpečné oblasti musí být chráněn před náhodným dotykem s uzemněnými vodiči. Jiskrově bezpečné obvody by neměly být uzemněny, pokud to nevyžadují provozní podmínky elektrického zařízení ( GOST R 51330.10, str. 6.3.5.2).

Jiskrově bezpečné obvody musí být namontovány tak, aby rušení z vnějších elektromagnetických polí (například ze střešního rádiového vysílače, nadzemního elektrického vedení nebo blízkých vysokovýkonných kabelů) nevytvářelo nebezpečné napětí nebo proud v jiskrově bezpečných obvodech.

Toho lze dosáhnout odstíněním nebo odstraněním jiskrově bezpečných obvodů od zdroje elektromagnetického rušení.

Při pokládání do společného svazku nebo kanálu musí být kabely s jiskrově nebezpečnými a jiskrově bezpečnými obvody odděleny mezivrstvou z izolačního materiálu nebo uzemněnou kovovou přepážkou. Při použití kabelů s kovovým pláštěm nebo stíněním není nutné žádné oddělení.

Uzemněné kovové konstrukce by neměly mít mezi sebou přerušení nebo špatné kontakty, které mohou jiskřit během bouřky nebo při přepínání výkonných zařízení.

U výbušných průmyslových zařízení se převážně používají elektrické rozvodné sítě s izolovaným neutrálem, aby se vyloučila možnost vzniku jiskry v případě fázového zkratu vůči zemi a vypadnutí ochranných pojistek v případě poškození izolace.

K ochraně proti statická elektřina použijte uzemnění popsané v příslušné části. Statická elektřina může způsobit vznícení výbušné směsi. Například při kapacitě lidského těla 100...400 pF a nabíjecím potenciálu 1 kV bude energie jiskrového výboje z lidského těla 50...200 μJ, což může být dostatečné k zapálení výbušniny. směs skupiny IIC (60 μJ).

Ověření uzemnění

K detekci problémů s uzemněním se používají plovoucí (baterie) napájené osciloskopy a rekordéry.

Záznamníky pomáhají najít špatné („šustící“) kontakty v uzemňovacích a napájecích obvodech zařízení, které se zřídka vyskytují v automatizačních systémech. K tomu se pomocí vícekanálového počítačového záznamníku monitoruje sledovaný parametr, napětí v nízkonapěťovém napájecím obvodu, v napájecí síti 220 V a rozdíl napětí mezi několika body zemnící soustavy. Nepřetržité zaznamenávání procesních parametrů a napětí umožňuje stanovit vztah příčiny a následku mezi poruchami procesních parametrů a napěťovými rázy v silových a zemních obvodech.

Osciloskopy s „plovoucím“ výkonem umožňují sledovat velikost a frekvenci rušení na zemních svorkách v instalačních skříních automatizačních systémů, vyhodnocovat úroveň a najít zdroj magnetického pole rušení pomocí antény s několika závity drátu. připojený k osciloskopu.

Viktor Denisenko, pracovník Výzkumné laboratoře AP Článek vyšel v časopise STA č. 2 za rok 2006

Dnes bude řeč o uzemnění v trafostanicích a průmyslových, jejichž hlavním cílem je obslužný personál a stabilní provoz. Mnoho lidí špatně chápe téma uzemnění průmyslové systémy a jeho nesprávné připojení vede ke špatným následkům, nehodám a dokonce i nákladným prostojům v důsledku poruchy a poruchy. Interference je náhodná veličina, kterou je velmi obtížné odhalit bez speciálního vybavení.

Zdroje rušení na pozemní sběrnici

Zdroje a příčiny rušení mohou být blesk, statická elektřina, elektromagnetické záření, „hlučná“ zařízení, zdroj 220 V s frekvencí 50 Hz, spínaná zátěž sítě, triboelektřina, galvanické páry, termoelektrický jev, elektrolyt, pohyb vodičů v magnetické pole atd. V průmyslu dochází k velkému rušení spojenému s poruchami nebo používáním necertifikovaného zařízení. V Rusku je rušení regulováno normami - R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, 51317.4.4, GOST R 51317, GOST 1 GOST 4. R 51522, GOST R 50648. Pro návrh průmyslové vybavení Aby se snížila úroveň rušení, používají nízkopříkonovou základnu prvků s minimální rychlostí a snaží se zkrátit délku vodičů a stínění.

Základní definice na téma "Obecné uzemnění"

Ochranné uzemnění- spojení vodivých částí zařízení se zemí Země přes uzemňovací zařízení za účelem ochrany osob před úrazem elektrickým proudem.
Uzemňovací zařízení- soubor zemnících vodičů (tedy vodič v kontaktu se zemí) a zemnících vodičů.
Společný vodič je vodič v systému, vůči kterému se měří potenciály, například společný vodič napájecího zdroje a zařízení.
Uzemnění signálu- připojení k zemi společného vodiče obvodů přenosu signálu.
Signální zem je rozdělena na digitální pozemky a analogový. Zem analogového signálu je někdy rozdělena na zem analogového vstupu a zem analogového výstupu.
Moc země- společný vodič v systému spojený s ochrannou zemí, kterým protéká velký proud.
Pevně uzemněný neutrál b - neutrál transformátoru nebo generátoru, připojený k uzemňovací elektrodě přímo nebo přes nízký odpor.
Neutrální vodič- vodič připojený k pevně uzemněnému neutrálu.
Izolovaný Neutrální b - neutrál transformátoru nebo generátoru, nepřipojený k uzemňovacímu zařízení.
Nulování- připojení zařízení na pevně uzemněný neutrál transformátoru nebo generátoru v sítích třífázových proudů nebo na pevně uzemněnou svorku zdroje jednofázového proudu.

Uzemnění automatizovaných systémů řízení procesů se obvykle dělí na:

Ochranné uzemnění.
Funkční zem, nebo FE.

Účely uzemnění

Ochranné uzemnění je nezbytné pro ochranu osob před úrazem elektrickým proudem u zařízení s napájecím napětím 42 VAC nebo 110 VDC, s výjimkou nebezpečných prostor. Současně však ochranné uzemnění často vede ke zvýšení úrovně rušení v systému řízení procesu.

Elektrické sítě s izolovaným neutrálem se používají k tomu, aby se zabránilo přerušení napájení spotřebitele v případě jediné poruchy izolace, protože pokud se izolace rozpadne na zem v sítích s pevně uzemněným neutrálem, spustí se ochrana a napájení sítě se vypne. odříznout.
Signální zem slouží ke zjednodušení elektrického obvodu a snížení nákladů na průmyslová zařízení a systémy.

V závislosti na účelu použití lze signálové země rozdělit na základní a stínicí. Základní zem se používá ke snímání a přenosu signálu v elektronickém obvodu a zem stínění se používá k uzemnění stínění. Uzemnění stínění se používá pro uzemnění stínění kabelů, stínících zařízení, krytů zařízení, jakož i pro odstraňování statického náboje z třecích částí dopravních pásů a elektrických hnacích pásů.

Typy uzemnění

Jedním ze způsobů, jak snížit škodlivý vliv zemnících obvodů na automatizační systémy, je oddělení uzemňovacích systémů pro zařízení, která mají různou citlivost na rušení nebo jsou zdroji rušení různého výkonu. Samostatné provedení zemnících vodičů umožňuje jejich připojení k ochrannému uzemnění v jednom bodě. V tomto případě různé zemské systémy představují paprsky hvězdy, jejíž střed je kontaktem s ochrannou uzemňovací sběrnicí budovy. Díky této topologii neprotéká špinavé zemní rušení čistými zemními vodiči. Ačkoli jsou tedy uzemňovací systémy oddělené a mají různá jména, nakonec jsou všechny spojeny se Zemí prostřednictvím ochranného uzemňovacího systému. Jedinou výjimkou je „plovoucí“ země.

Napájecí uzemnění

Automatizační systémy mohou využívat elektromagnetická relé, mikrovýkonové servomotory, solenoidové ventily a další zařízení, jejichž proudový odběr výrazně převyšuje proudový odběr I/O modulů a regulátorů. Výkonové obvody takových zařízení jsou vyrobeny se samostatným párem kroucených vodičů (pro snížení vyzařovaného rušení), z nichž jeden je připojen k ochranné zemnící sběrnici. Společným vodičem takového systému (obvykle vodič připojený k záporné svorce napájecího zdroje) je napájecí zem.

Analogové a digitální uzemnění

Průmyslové automatizační systémy jsou analogově-digitální. Proto je jedním ze zdrojů analogové části rušení vytvářené digitální částí systému. Aby se zabránilo rušení procházet uzemňovacími obvody, digitální a analogové uzemnění jsou vyrobeny ve formě nespojených vodičů spojených dohromady pouze v jednom společném bodě. Pro tento účel mají I/O moduly a průmyslové ovladače samostatné piny analogové uzemnění(A.GND) a digitální(D.GND).

"Plovoucí" země

Galvanická izolace

Galvanická izolace řeší mnoho problémů s uzemněním a její použití se stalo běžným v automatizovaných systémech řízení procesů. Pro realizaci galvanického oddělení (izolace) je nutné napájet energii oddělovacím transformátorem a přenášet signál do izolované části obvodu přes optočleny a transformátory, magneticky vázané prvky, kondenzátory nebo optické vlákno. V elektrickém obvodu je zcela eliminována cesta, kterou lze přenášet vedené rušení.

Způsoby uzemnění

Uzemnění pro galvanicky vázané obvody je velmi odlišné od uzemnění pro izolované obvody.

Uzemnění galvanicky spojených obvodů

Doporučujeme se vyhnout použití galvanicky vázaných obvodů a pokud není jiná možnost, pak je vhodné tyto obvody dimenzovat podle
možnosti jsou malé a že jsou umístěny ve stejné skříni.

Příklad nesprávného uzemnění zdroje a přijímače standardního signálu 0...5 V

Zde došlo k následujícím chybám:

Proud vysoce výkonné zátěže (stejnosměrný motor) protéká stejnou zemní sběrnicí jako signál a vytváří pokles zemního napětí;
bylo použito unipolární zapojení přijímače signálu, nikoli diferenciální;
je použit vstupní modul bez galvanického oddělení digitální a analogové části, takže napájecí proud digitální části obsahující šum protéká výstupem AGND a vytváří další pokles rušivého napětí na odporu R1

Uvedené chyby vedou k tomu, že napětí na vstupu přijímače Vin rovnající se součtu napětí signálu Vout a rušivé napětí VEarth = R1 (Ipit + IM)
K odstranění tohoto nedostatku lze jako zemnící vodič použít měděnou sběrnici velkého průřezu, ale je lepší provést uzemnění, jak je znázorněno níže.

Potřebuji udělat:

připojte všechny zemnící obvody v jednom bodě (v tomto případě rušivý proud IМ R1);
připojte zemnící vodič přijímače signálu ke stejnému společnému bodu (v tomto případě k proudu Ipit již neprotéká odporem R1, A
pokles napětí na odporu vodiče R2 nepřidává k výstupnímu napětí zdroje signálu Vout)

Příklad správného uzemnění zdroje a přijímače standardního signálu 0...5 V

Obecným pravidlem pro oslabení spojení přes společný zemnící vodič je rozdělení pozemků na analogový, digitální, Napájení A ochranný následuje jejich spojení pouze v jednom bodě.

Při oddělování uzemnění galvanicky propojených obvodů se používá obecná zásada: zemnící obvody s vysokou hlučností by měly být provedeny odděleně od obvodů s nízkou hlučností a měly by být spojeny pouze v jednom společném bodě. Může existovat několik uzemňovacích bodů, pokud topologie takového obvodu nevede k výskytu částí „špinavé“ země v obvodu, který zahrnuje zdroj signálu a přijímač, a také pokud se v obvodu nevytvářejí uzavřené obvody, které přijímají elektromagnetické rušení. uzemňovací obvod.

Uzemnění galvanicky oddělených obvodů

Radikálním řešením popsaných problémů je použití galvanického oddělení s odděleným uzemněním digitální, analogové a výkonové části systému.

Uzemnění stínění signálních kabelů v automatizovaných systémech řízení procesů

Příklad nesprávného ( na obou stranách) uzemnění stínění kabelu k nízké frekvence, pokud frekvence rušení nepřesáhne 1 MHz, pak musí být kabel na jedné straně uzemněn, jinak se vytvoří uzavřený obvod, který bude fungovat jako anténa.

Příklad nesprávného (na straně přijímače signálu) uzemnění stínění kabelu. Opletení kabelu musí být uzemněno na straně zdroje signálu. Pokud je uzemnění provedeno ze strany přijímače, pak bude rušivý proud protékat kapacitou mezi žilami kabelu a vytvářet na něm rušivé napětí a následně i mezi diferenciálními vstupy.

Proto musí být opletení uzemněno ze strany zdroje signálu, v tomto případě neexistuje žádná cesta pro průchod rušivého proudu.

Správné uzemnění stínění (přídavné uzemnění vpravo se používá pro vysokofrekvenční signál). Není-li zdroj signálu uzemněn (např. termočlánek), lze stínění uzemnit z obou stran, protože v tomto případě nevzniká uzavřená smyčka pro rušivý proud.

Při frekvencích nad 1 MHz se zvyšuje indukční reaktance stínění a kapacitní snímací proudy na něm vytvářejí velký úbytek napětí, který se může přenést do vnitřních jader přes kapacitu mezi opletením a jádry. Navíc při délce kabelu srovnatelné s interferenční vlnovou délkou (interferenční vlnová délka na frekvenci 1 MHz je 300 m, na frekvenci 10 MHz - 30 m) se zvyšuje odpor opletení, což prudce zvyšuje rušivé napětí na cop. Proto při vysokých frekvencích musí být opletení kabelu uzemněno nejen na obou stranách, ale také v několika bodech mezi nimi.

Jako přechodnou možnost můžete použít druhé uzemnění obrazovky přes kapacitu. V tomto případě se při vysoké frekvenci obrazovka ukáže jako uzemněná na obou stranách, při nízké frekvenci na jedné straně. To má smysl v případě, kdy frekvence rušení přesahuje 1 MHz a délka kabelu je 10...20krát menší než vlnová délka rušení, tedy když není potřeba uzemňovat v několika mezilehlých bodech.

Vnitřní stínění je uzemněno na jedné straně - ze strany zdroje signálu, aby se zabránilo průchodu kapacitního rušení po vyznačené dráze, a vnější stínění snižuje vysokofrekvenční rušení. Ve všech případech musí být stínění izolováno, aby se zabránilo náhodnému kontaktu s kovovými předměty a zemí. Pro přenos signálu na velkou vzdálenost nebo se zvýšenými požadavky na přesnost měření je potřeba přenášet signál v digitální podobě nebo ještě lépe přes optický kabel.

Uzemnění stínění kabelů automatizačních systémů v elektrických rozvodnách

V elektrických rozvodnách může opletení (stínění) signálního kabelu automatizačního systému, položené pod vysokonapěťovými vodiči na úrovni země a na jedné straně uzemněné, indukovat napětí v řádu stovek voltů při přepínání proudu spínačem. Z důvodu elektrické bezpečnosti je proto opletení kabelu na obou stranách uzemněno. Pro ochranu před elektromagnetickými poli o frekvenci 50 Hz je stínění kabelu také uzemněno z obou stran. To má své opodstatnění v případech, kdy je známo, že elektromagnetické rušení o frekvenci 50 Hz je větší než rušení způsobené průtokem vyrovnávacího proudu opletením.

Stínění zemnícího kabelu pro ochranu před bleskem

Pro ochranu před magnetickým polem blesku musí být signální kabely (s uzemněným stíněním) automatizovaných systémů řízení procesů procházející otevřenými prostory uloženy v kovových trubkách z oceli, tzv. magnetickém stínění. Je to lepší pod zemí, jinak zem každé 3 metry. Magnetické pole má na rozdíl od jiných materiálů uvnitř železobetonové budovy malý vliv.

Uzemnění pro diferenciální měření

Pokud zdroj signálu nemá odpor vůči zemi, pak se během diferenciálního měření vytvoří „plovoucí“ vstup. Plovoucí vstup může být indukován statickým nábojem z atmosférické elektřiny nebo svodovým proudem na vstupu operačního zesilovače. Pro odvod náboje a proudu do země obsahují potenciální vstupy analogových vstupních modulů obvykle odpory s odporem 1 až 20 MOhm, které spojují analogové vstupy se zemí. Pokud je však velká míra rušení nebo velký zdroj signálu, může být i odpor 20 MOhm nedostatečný a pak je nutné dodatečně použít externí rezistory o jmenovité hodnotě desítek kOhm až 1 MOhm nebo kondenzátory s příp. stejný odpor při rušivé frekvenci.

Uzemnění inteligentních senzorů

V dnešní době tzv chytré senzory s mikrokontrolérem uvnitř pro linearizaci výstupu ze senzoru, produkující signál v digitální nebo analogové formě. Vzhledem k tomu, že digitální část snímače je kombinována s analogovou částí, při nesprávném uzemnění má výstupní signál zvýšenou hladinu šumu. Některé snímače mají DAC s proudovým výstupem, a proto vyžadují připojení externího zátěžového odporu cca 20 kOhm, takže užitečný signál v nich je získáván ve formě napětí, které klesá na zatěžovacím rezistoru, když teče výstupní proud snímače .

Napětí zátěže je:

Vload = Vout – Iload R1+ I2 R2,

to znamená, že záleží na proudu I2, který zahrnuje digitální zemní proud. Digitální zemní proud obsahuje šum a ovlivňuje napětí zátěže. Aby se tento efekt eliminoval, musí být uzemňovací obvody nakonfigurovány tak, jak je uvedeno níže. Zde digitální zemní proud neprotéká odporem R21 a nezavádí šum do signálu při zátěži.

Správné uzemnění chytrých senzorů:

Uzemnění skříní s vybavením automatizačního systému

Instalace skříní automatizovaného systému řízení procesů musí brát v úvahu všechny dříve uvedené informace. Následující příklady uzemnění automatizačních skříní jsou rozděleny podmíněně na opravit, poskytující nižší hladinu hluku a chybný.

Zde je příklad (nesprávná zapojení jsou zvýrazněna červeně; GND je pin pro připojení uzemněného napájecího pinu), ve kterém každá odlišnost od následujícího obrázku zhoršuje poruchu digitální části a zvyšuje chybu analogové. Jsou zde provedena následující „nesprávná“ připojení:

skříně jsou uzemněny v různých bodech, takže jejich zemní potenciály jsou různé;
skříně jsou vzájemně propojeny, což vytváří uzavřenou smyčku v uzemňovacím obvodu;
vodiče analogového a digitálního uzemnění v levé skříni vedou paralelně na velké ploše, takže se na analogovém uzemnění může objevit indukční a kapacitní rušení z digitálního uzemnění;
závěr GND Napájecí zdroj je připojen k tělu skříně v nejbližším bodě a ne na zemnící svorce, takže tělem skříně protéká rušivý proud pronikající přes napájecí transformátor;
jeden napájecí zdroj se používá pro dvě skříně, což zvyšuje délku a indukčnost zemnícího vodiče;
v pravé skříni jsou zemnící svorky připojeny nikoli k zemnící svorce, ale přímo k tělu skříně, přičemž tělo skříně se stává zdrojem indukčního snímání všech vodičů vedených po jejích stěnách;
v pravé skříni ve střední řadě jsou analogové a digitální země připojeny přímo na výstupu bloků.

Uvedené nevýhody jsou eliminovány na příkladu správného uzemnění skříní systému průmyslové automatizace:

Přidat. Výhodou zapojení v tomto příkladu by bylo použití samostatného zemnicího vodiče pro nejcitlivější analogové vstupní moduly. V rámci skříně (rack) je vhodné seskupit analogové moduly zvlášť a digitální moduly zvlášť, aby se zkrátila délka úseků paralelního průchodu digitálních a analogových zemnících obvodů při pokládání vodičů v kabelovém kanálu.

Uzemnění v systémech vzájemně dálkového ovládání

V systémech rozmístěných na určité ploše s charakteristickými rozměry desítek a stovek metrů nelze použít vstupní moduly bez galvanického oddělení. Pouze galvanické oddělení umožňuje připojení obvodů uzemněných v bodech s různými potenciály. Nejlepší řešení pro přenos signálu je optické vlákno a použití senzorů s vestavěnými ADC a digitálním rozhraním.

Uzemnění výkonných zařízení a pohonů automatizovaných systémů řízení procesů

Napájecí obvody pro pulzně řízené motory, servomotory a akční členy s PWM řízením musí být vyrobeny z kroucené dvoulinky pro snížení magnetického pole a také stíněné, aby se snížila elektrická složka vyzařovaného rušení. Stínění kabelu musí být na jedné straně uzemněno. Obvody pro připojení snímačů takových systémů by měly být umístěny v samostatném stínění a pokud možno prostorově vzdálené od akčních členů.

Uzemnění v průmyslových sítích RS-485, Modbus

Průmyslová síť založená na rozhraní je stíněná kroucený pár s povinným používáním galvanické izolační moduly.

Pro krátké úseky (asi 15 m) a při absenci blízkých zdrojů hluku nelze clonu použít. Na dlouhé délkyŘádově až 1,2 km může rozdíl zemských potenciálů v bodech vzdálených od sebe dosahovat několika desítek voltů. Aby se zabránilo toku proudu stíněním, musí být stínění kabelu uzemněno pouze v JAKÉKOLIV jednom bodě. Při použití nestíněného kabelu se na něm může vlivem atmosférické elektřiny indukovat velký statický náboj (několik kilovoltů), který může poškodit galvanické izolační prvky. Aby se tomuto efektu zabránilo, měla by být izolovaná část galvanického oddělovacího zařízení uzemněna přes odpor, například 0,1...1 MOhm. Odpor znázorněný přerušovanou čarou také snižuje pravděpodobnost průrazu v důsledku zemního spojení nebo vysokého galvanického izolačního odporu v případě použití stíněného kabelu. U ethernetových sítí s nízkou šířkou pásma (10 Mb/s) by mělo být uzemnění stínění provedeno pouze v jednom bodě. U Fast Ethernet (100 Mbps) a Gigabit Ethernet (1 Gbps) musí být uzemnění stínění provedeno ve více bodech.

Uzemnění ve výbušných průmyslových areálech

U výbušných předmětů při instalaci uzemnění lankovým drátem není povoleno použití pájení k pájení vodičů dohromady, protože v důsledku studeného toku pájky mohou kontaktní tlakové body ve šroubových svorkách zeslabit.

Stínění kabelu rozhraní je uzemněno v jednom bodě mimo nebezpečný prostor. V nebezpečné oblasti musí být chráněn před náhodným dotykem s uzemněnými vodiči. Jiskrově bezpečné obvody by neměly být uzemněny, pokud to nevyžadují provozní podmínky elektrického zařízení ( GOST R 51330.10, str. 6.3.5.2). A musí být namontován tak, aby rušení z vnějších elektromagnetických polí (například z rádiového vysílače umístěného na střeše budovy, z nadzemního elektrického vedení nebo blízkých vysokovýkonných kabelů) nevytvářelo napětí nebo proud v jiskrově bezpečných obvodech. Toho lze dosáhnout odstíněním nebo odstraněním jiskrově bezpečných obvodů od zdroje elektromagnetického rušení.

Při pokládání do společného svazku nebo kanálu musí být kabely s jiskrově nebezpečnými a jiskrově bezpečnými obvody odděleny mezivrstvou z izolačního materiálu nebo uzemněného kovu. Při použití kabelů s kovovým pláštěm nebo stíněním není nutné žádné oddělení. Uzemněné kovové konstrukce by neměly mít mezi sebou přerušení nebo špatné kontakty, které mohou jiskřit během bouřky nebo při přepínání výkonných zařízení. U výbušných průmyslových zařízení se převážně používají elektrické rozvodné sítě s izolovaným neutrálem, aby se vyloučila možnost vzniku jiskry v případě fázového zkratu vůči zemi a vypadnutí ochranných pojistek v případě poškození izolace. K ochraně proti statická elektřina použijte uzemnění popsané v příslušné části. Statická elektřina může způsobit vznícení výbušné směsi.

Stávající uzemňovací obvody pro výpočetní techniku a automatizační zařízení se obvykle dělí na:

Ochranné zemnící obvody (PG).
Pracovní uzemňovací obvody (RZ).

1. Ochranné uzemnění

Tento typ uzemnění chrání osobu před možným zraněním v případě poškození izolace fungující elektroinstalace. Ve stávajících elektrických instalacích zařízení souvisejících s automatizovanými systémy řízení procesů musí být uzemnění (uzemnění) provedeno na:

kovová pouzdra následujících zařízení: přístrojové vybavení, řídící jednotky (řídicí zařízení), řídící zařízení (řídicí zařízení), osvětlovací zařízení, poplašná zařízení a ochranné prvky, elektrické pohony ventilů atd., elektromotory MU (řídicí mechanismy);
konzoly z kovu, jakož i rozvaděče pro jakýkoli účel, pokud jsou na nich namontována elektrická zařízení, přístroje a další prostředky související s prvky výpočetní techniky a automatizace. V tomto případě se uvedený požadavek vztahuje na otevírací a/nebo odnímatelné části uvedených konzol a panelů v případech, kdy obsahují jakékoli zařízení s napětím vyšším než 42V (~) nebo 110V konstantního proudu, jakož i na pomocné konstrukce vyrobené z kovu, jehož účelem je nainstalovat na ně AU a elektrické přijímače;
spojky a pancéřování kabelů, jak silových, tak ovládacích, jejich pláště vyrobené z kovu; podobná pouzdra a kovové hadice vodičů (dráty a/nebo kabely); trubky pro elektrické vedení vyrobené z oceli a jiné prvky elektrického vedení vyrobené z kovu;
pláště vodičů z kovu, jakož i pancéřování kabelů tvořících obvody „U“, ve kterých nepřesahuje hodnotu 42V (~) nebo 110V konstantního proudu, které jsou umístěny na jednotlivých konstrukcích z kovu spolu s vodiči , konstrukce prvků, které jsou vyrobeny z kovu, musí být uzemněny nebo uzemněny.

Některé uzemňovací vodiče nejsou nutné pro následující síťové prvky:

prostředky a nástroje používané pro automatizaci, které jsou namontovány na již uzemněné kovové konstrukce, pokud je mezi jejich kryty a uvedenými konstrukcemi stabilní elektrický kontakt;
odnímatelné a otevírací části plotů, dálkové ovladače atd. v případech, kdy je na nich namontováno zařízení s napětím nejvýše 42V (~) nebo 110V konstantním proudem; · pouzdra elektrických přijímačů, které jsou připojeny k síti pomocí speciálních separačních trubek nebo mají dvojitou izolaci. Takové přijímače nesmí být připojeny k uzemňovacímu systému. Podle požadavků PUE (bod 1.7.70) mohou být nulové vodiče v uvažovaných elektrických instalacích (uzemnění):
podnosy vyrobené z kovu, stejně jako kovové krabice;
kabelové pláště vyrobené z Al;
Kovové trubky chránící elektrické vedení;
vodiče používané pro podobné účely, jako jsou měděné nebo ocelové pásy atd.;
pro systémy TN se pro tyto účely používají pracovní vodiče „0“, s výjimkou případů, kdy mluvíme o větvích směřujících k jednofázovým elektrickým přijímačům. Ty jsou uzemněny přes nulový (3.) ochranný vodič.

Uzemňovací prvky

Všechna spojení zemnících vodičů je dovoleno provádět pouze svařováním, pájením, šroubovými spoji, pomocí speciálních praporků a svorek.
V případech, kdy jsou ochranné vodiče z neželezných kovů připojeny k uzemňovacím uzlům, musí být zakončeny speciálními hroty a pružné měděné propojky musí mít oboustranné zakončení.
Při použití spojů pomocí šroubů je povinné použít pružné podložky (volitelná možnost - pojistné podložky).

Typy ochranného uzemnění automatizovaných systémů řízení procesů

Výrobky jako elektrické přijímače, ovládací panely a rozvaděče jsou vybaveny zemnicími jednotkami, na které je ochranný vodič připojen přímo, a nosné rámy, které mají vícedílné rozvaděče, jsou spojeny pásovou ocelí procházející zemnicími jednotkami všech rámů. . V případech, kdy jde o uzemnění elektrických přijímačů vystavených vibracím, se používá flexibilní měděná propojka.

Uzemnění technických zařízení

Ochranné uzemnění automatizovaných systémů řízení procesů je obvyklé spouštět z hlavního vedení, které je připojeno ke stávající zemnící elektrodě dostupné v napájecím systému objektu. Ochranná zemnící vedení (jak SVT, tak SA) jsou připojena k ochrannému uzemnění v jediném bodě, který by měl být umístěn co nejblíže vlastní zemnící elektrodě. V jediné uzemňovací jednotce je ochranné zemnící vedení automatizovaného systému řízení procesu připojeno k nulovému vodiči TN-C (TN-C-S, TN-S). Uvedený uzel je umístěn na napájecích deskách SVT nebo SA.
Pokud je tato rozvodnice (DP) dostatečně daleko od trafostanice s pevně uzemněným neutrálem, pak se v této oblasti používá 4vodičový obvod (třífázový a jeden pracovní vodič „0“, TN-C). Počínaje rozvodnou deskou je již 5vodičový (třífázový, TN-c a nulový ochranný, TN-S).
Vlastní stínění musí být vybaveno opětovným uzemněním. Tento požadavek vyplývá z potřeby omezit kolísání potenciálu vlastního stínění vůči zemi, které jsou způsobeny změnami proudu tekoucího po TN-C mezi trafostanicí a distribučním rozvaděčem.

Uzemnění pro JIP

Jakékoli technické prostředky automatizovaných systémů řízení procesů musí mít vybavení JIP ( informační technologie). To zahrnuje:

zařízení, které provádí základní funkci (vstup, vyhledávání, zobrazení, ukládání atd.) nebo spravuje zprávy a data;
zařízení, jehož napájecí napětí nepřesahuje 600 V.

Obecně jsou do počtu ITU zahrnuty následující typy (typy) zařízení, které jsou ve větší či menší míře využívány pro fungování celého automatizovaného systému řízení procesů:

výpočetní zařízení používaná jako součást PC nebo ve spojení s nimi (v samostatných případech i bez nich);
koncová zařízení;
terminály;
PC atd.

2. Pracovní uzemnění

Jiný název pro uvedený systém je „nulový systém“ technických prostředků používaných v automatizovaných systémech řízení procesů. Kromě toho se v řadě informačních zdrojů pracovní uzemnění nazývá také funkční, fyzické, logické, informační, obvodové atd.

Nulový systém obsahuje pouze dva prvky: zemnící vodiče a samotnou zemnící elektrodu. Přítomnost osobního zemnícího vodiče pro tento systém je nutná z důvodu výskytu šířících se proudů velké hodnoty. Ten může nastat při zkratu, při elektrickém svařování atd. Vznikají tak značné potenciálové rozdíly mezi jednotlivými body uzemňovacího zařízení a také výrazné kolísání potenciálů určitých bodů přirozených a/nebo umělých zemnících zařízení vůči zemi.

Provoz jakéhokoli elektrického zařízení vede ke vzniku magnetických polí s vysokým výkonem, které jsou zdrojem rušení ve vedeních určených k přenosu informací, které spojují elektrické zařízení s elektrickými pohony, technologickými celky, místními řídicími systémy apod. Výkon výše uvedených signálů je pouze zlomek wattu a hodnota napětí je od několika V do několika desítek mV nebo dokonce méně. To vysvětluje skutečnost, že generované rušení je ve svém výkonu srovnatelné s užitečnými signály, což může vést k vážnému zkreslení těchto signálů. Proto je ochrana před tímto rušením nezbytná. A vysoce kvalitní řešení problémů s uzemněním je jednou z nejdůležitějších metod ochrany automatizovaných systémů řízení procesů a komunikačních linek.

viz také.

elektrické instalace nad 1 kV v sítích s účinně uzemněným neutrálem (s velkými zemními poruchovými proudy);

elektrické instalace nad 1 kV v sítích s izolovaným neutrálem (s nízkými zemními poruchovými proudy);

elektrické instalace do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem;

elektrické instalace do 1 kV s izolovaným neutrálem.

1.7.3. Elektrická síť s účinně uzemněným neutrálem je třífázová elektrická síť nad 1 kV, ve které koeficient zemního spojení nepřesahuje 1,4.

Koeficient zemního spojení v třífázové elektrické síti je poměr rozdílu potenciálů mezi nepoškozenou fází a zemí v místě zemního spojení druhé nebo dvou dalších fází k rozdílu potenciálů mezi fází a zemí v tomto bodě. bod před poruchou.

1.7.4. Pevně uzemněný neutrál je neutrál transformátoru nebo generátoru, připojený k uzemňovacímu zařízení přímo nebo přes nízký odpor (například přes proudové transformátory).

1.7.5. Izolovaný neutrál je neutrál transformátoru nebo generátoru, který není připojen k uzemňovacímu zařízení nebo je k němu připojen prostřednictvím signalizačních, měřicích, ochranných zařízení, tlumivek zemnícího oblouku a podobných zařízení, která mají vysoký odpor.

1.7.6. Uzemnění jakékoli části elektrické instalace nebo jiné instalace je záměrné elektrické připojení této části k uzemňovacímu zařízení.

1.7.7. Ochranné uzemnění je uzemnění částí elektrické instalace pro zajištění elektrické bezpečnosti.

1.7.8. Pracovní uzemnění je uzemnění libovolného bodu živých částí elektroinstalace, které je nezbytné pro zajištění provozu elektroinstalace.

1.7.9. Uzemnění v elektrických instalacích s napětím do 1 kV je záměrné spojení částí elektrické instalace, které nejsou běžně napájeny, s pevně uzemněným neutrálem generátoru nebo transformátoru v sítích třífázových proudů, s pevně uzemněným výstupem jednoho -zdroj fázového proudu, s pevně uzemněným středem zdroje ve stejnosměrných sítích.

1.7.10. Zemní spojení je náhodné spojení živých částí elektrické instalace s konstrukčními částmi neizolovanými od země nebo přímo se zemí. Zkrat na rámu je náhodné spojení částí elektrické instalace pod napětím s jejich konstrukčními částmi, které normálně nejsou pod napětím.

1.7.11. Uzemňovací zařízení je kombinace uzemňovacího vodiče a zemnících vodičů.

1.7.12. Zemnící elektroda je vodič (elektroda) nebo sada kovových propojených vodičů (elektrod), které jsou v kontaktu se zemí.

1.7.13. Umělá zemnící elektroda je uzemňovací elektroda navržená speciálně pro účely uzemnění.

1.7.14. Přirozená uzemňovací elektroda jsou elektricky vodivé části komunikací, budov a konstrukcí pro průmyslové nebo jiné účely, které jsou v kontaktu se zemí a používají se pro účely uzemnění.

1.7.15. Uzemňovací nebo uzemňovací hlavní se nazývá uzemňovací nebo nulový ochranný vodič se dvěma nebo více větvemi.

1.7.16. Zemnící vodič je vodič, který spojuje uzemněné části se zemnicí elektrodou.

1.7.17. Ochranný vodič (PE) v elektrických instalacích je vodič používaný k ochraně osob a zvířat před úrazem elektrickým proudem. V elektrických instalacích do 1 kV se ochranný vodič připojený k pevně uzemněnému neutrálu generátoru nebo transformátoru nazývá neutrální ochranný vodič.

1.7.18. Nulový pracovní vodič (N) v elektrických instalacích do 1 kV je vodič používaný k napájení elektrických přijímačů, připojený k pevně uzemněnému neutrálu generátoru nebo transformátoru v sítích třífázových proudů k pevně uzemněné svorce jednofázového zdroj fázového proudu, k pevně uzemněnému zdrojovému bodu v třívodičových stejnosměrných sítích.

Kombinovaný neutrální ochranný a neutrální pracovní vodič (PEN) v elektrických instalacích do 1 kV je vodič, který kombinuje funkce neutrálního ochranného a neutrálního pracovního vodiče.

V elektrických instalacích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem může nulový pracovní vodič sloužit jako nulový ochranný vodič.

1.7.19. Šířící zóna je oblast země, ve které dochází ke znatelnému gradientu potenciálu, když proud teče ze zemní elektrody.

1.7.20. Zóna nulového potenciálu je oblast země mimo zónu šíření.

1.7.21. Napětí na uzemňovacím zařízení je napětí, ke kterému dochází, když proud teče z uzemňovací elektrody do země mezi bodem vstupu proudu do uzemňovacího zařízení a zónou nulového potenciálu.

1.7.22. Napětí vzhledem k zemi při zkratu k pouzdru je napětí mezi tímto pouzdrem a zónou nulového potenciálu.

1.7.23. Dotykové napětí je napětí mezi dvěma body obvodu zemního poruchového proudu (k tělu), když se jich člověk současně dotkne.

1.7.24. Krokové napětí je napětí mezi dvěma body na zemi, způsobené šířením poruchového proudu na zem, když se jich nohy současně dotknou.

1.7.25. Zemní poruchový proud je proud tekoucí do země přes poruchu.

1.7.26. Odpor uzemňovacího zařízení je poměr napětí na uzemňovacím zařízení k proudu tekoucího z uzemňovacího zařízení do země.

1.7.27. Ekvivalentní měrný odpor země s heterogenní strukturou je měrný odpor země s homogenní strukturou, ve které má odpor uzemňovacího zařízení stejnou hodnotu jako u země s heterogenní strukturou.

Pojem „odpor“ používaný v těchto pravidlech pro zemi s heterogenní strukturou by měl být chápán jako „ekvivalentní odpor“.

1.7.28. Ochranné vypnutí v elektrických instalacích do 1 kV je automatické vypnutí všech fází (pólů) části sítě, zajišťující bezpečné kombinace proudu a doby jeho průchodu pro člověka v případě zkratu do pouzdra nebo poklesu izolační úroveň pod určitou hodnotu.

1.7.29. Dvojitá izolace elektrického přijímače je kombinací pracovní a ochranné (přídavné) izolace, při které části elektrického přijímače přístupné dotyku nezískají nebezpečné napětí, pokud je poškozena pouze pracovní nebo pouze ochranná (přídavná) izolace.

1.7.30. Nízké napětí je jmenovité napětí nejvýše 42 V mezi fázemi a vzhledem k zemi, používané v elektroinstalace k zajištění elektrické bezpečnosti.

1.7.31. Oddělovací transformátor je transformátor určený k oddělení sítě napájející elektrický přijímač od primární elektrické sítě, jakož i od uzemňovací nebo uzemňovací sítě.

OBECNÉ POŽADAVKY

1.7.32. K ochraně osob před úrazem elektrickým proudem při poškození izolace je třeba použít alespoň jedno z následujících ochranných opatření: uzemnění, uzemnění, ochranné vypnutí, izolační transformátor, nízké napětí, dvojitá izolace, vyrovnání potenciálu.

1.7.33. Uzemnění nebo uzemnění elektrických instalací by mělo být provedeno:

1) při napětí 380 V a vyšším střídavý proud a 440 V a více stejnosměrný proud - ve všech elektrických instalacích (viz také 1.7.44 a 1.7.48);

2) při jmenovitých napětích nad 42 V, ale pod 380 V AC a nad 110 V, ale pod 440 V DC - pouze v prostorách se zvýšeným nebezpečím, zvláště nebezpečným a ve venkovních instalacích.

Uzemnění nebo uzemnění elektrických instalací se nepožaduje při jmenovitém napětí do 42 V AC a do 110 V DC ve všech případech, kromě těch, které jsou specifikovány v 1.7.46, kapitola 6, a v kapitole. 7.3 a 7.6.

1.7.34. Uzemnění nebo uzemnění elektrického zařízení instalovaného na podpěrách venkovního vedení (výkonové a přístrojové transformátory, odpojovače, pojistky, kondenzátory a další zařízení) musí být provedeno v souladu s požadavky uvedenými v příslušných kapitolách PUE, jakož i v této kapitole. .

Odpor uzemňovacího zařízení podpěry venkovního vedení, na kterém je elektrické zařízení instalováno, musí splňovat požadavky:

1) 1.7.57-1.7.59 - v elektrických instalacích nad 1 kV sítí s izolovaným neutrálem;

2) 1.7.62 - v elektrických instalacích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem;

3) 1.7.65 - v elektrických instalacích do 1 kV s izolovaným neutrálem;

4) 2.5.76 - v sítích 110 kV a vyšších.

V třífázových sítích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem a v jednofázových sítích s uzemněným výstupem zdroje jednofázového proudu musí být elektrická zařízení instalovaná na podpěře venkovního vedení uzemněna (viz 1.7.63).

1.7.35. K uzemnění elektrických instalací je třeba nejprve použít přirozené zemnící vodiče. Pokud má odpor uzemňovacích zařízení nebo dotykové napětí přijatelné hodnoty a jsou zajištěny i normalizované hodnoty napětí na uzemňovacím zařízení, měly by být umělé zemnící elektrody použity pouze v případě, že je nutné snížit hustotu protékajících proudů. přirozené uzemňovací elektrody nebo z nich proudící.

1.7.36. Pro uzemnění elektrických instalací pro různé účely a různá napětí, geograficky blízko sebe, se doporučuje použít jedno společné uzemňovací zařízení.

Pro spojení uzemňovacích zařízení různých elektrických instalací do jednoho společného uzemňovacího zařízení by měly být použity všechny dostupné přirozené, zvláště dlouhé zemnící vodiče.

Uzemňovací zařízení používané pro uzemnění elektrických instalací stejného nebo různého účelu a napětí musí splňovat všechny požadavky na uzemnění těchto elektrických instalací: ochrana osob před úrazem elektrickým proudem při poškození izolace, provozní podmínky sítí, ochrana elektrického zařízení před přepětím atd.

1.7.37. Odolnost uzemňovacích zařízení a dotykové napětí požadované touto kapitolou musí být zajištěno za co nejnepříznivějších podmínek.

Měří se měrný odpor země jako vypočtená hodnota odpovídající ročnímu období, kdy odpor uzemňovacího zařízení nebo dotykové napětí nabývá nejvyšších hodnot.

1.7.38. Elektrické instalace do 1 kV AC mohou být s pevně uzemněným nebo izolovaným neutrálem, stejnosměrné elektrické instalace - s pevně uzemněným nebo izolovaným středem a elektrické instalace s jednofázovými zdroji proudu - s jednou pevně uzemněnou nebo s oběma izolovanými svorkami.

Ve čtyřvodičových sítích třífázového proudu a třívodičových sítích stejnosměrného proudu je povinné pevné uzemnění nuly nebo středního bodu zdrojů proudu (viz také 1.7.105).

1.7.39. V elektrických instalacích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem nebo pevně uzemněným výstupem jednofázového zdroje proudu, jakož i s pevně uzemněným středem v třívodičových stejnosměrných sítích, je nutné provést uzemnění. Použití uzemnění krytů elektrických přijímačů v takových elektrických instalacích bez jejich uzemnění není povoleno.

1.7.40. Elektroinstalace do 1 kV AC s izolovaným neutrálním nebo izolovaným výstupem jednofázového zdroje proudu, stejně jako stejnosměrné elektroinstalace s izolovaným středem by měly být používány se zvýšenými požadavky na bezpečnost (pro mobilní instalace, rašelinné doly, doly). U takových elektrických instalací musí být jako ochranné opatření provedeno uzemnění v kombinaci s monitorováním izolace sítě nebo ochranným odpojením.

1.7.41. Elektrické instalace nad 1 kV s izolovaným neutrálem musí být uzemněny.

V takových elektrických instalacích musí být možné rychle detekovat zemní spojení (viz 1.6.12). V případech, kdy je to nutné z bezpečnostních důvodů (pro vedení napájející mobilní trafostanice a strojní zařízení, těžba rašeliny apod.) musí být instalována zemní ochrana s odstávkou (přes celou elektricky připojenou síť).

1.7.42. Ochranné vypnutí se doporučuje použít jako primární nebo doplňkové ochranné opatření, pokud nelze zajistit bezpečnost uzemněním nebo uzemňovacím zařízením, nebo pokud zemnící nebo uzemňovací zařízení způsobuje potíže z důvodu podmínek realizace nebo z ekonomických důvodů. Ochranné odstavení musí být provedeno zařízeními (přístroji), které splňují zvláštní požadavky na spolehlivost provozu. Technické specifikace.

1.7.43. Třífázová síť do 1 kV s izolovaným neutrálem nebo jednofázová síť do 1 kV s izolovaným výstupem, připojená přes transformátor do sítě nad 1 kV, musí být chráněna průraznou pojistkou před nebezpečím vyplývajícím z poškození izolace mezi vysokonapěťovým a nízkonapěťovým vinutím transformátoru. V nulovém vodiči nebo fázi na nízkonapěťové straně každého transformátoru musí být instalována spouštěcí pojistka. V tomto případě musí být zajištěno monitorování neporušenosti přepálené pojistky.

1.7.44. V elektrických instalacích do 1 kV v místech, kde se jako ochranné opatření používají oddělovací nebo snižující transformátory, by sekundární napětí transformátorů mělo být: pro oddělovací transformátory - ne více než 380 V, pro snižující transformátory - ne více než 42 V.

Při použití těchto transformátorů je třeba dodržovat následující:

1) oddělovací transformátory musí splňovat speciální technické podmínky týkající se zvýšené konstrukční spolehlivosti a zvýšených zkušebních napětí;

2) oddělovací transformátor smí napájet pouze jeden elektrický přijímač jmenovitým proudem spouště pojistkové vložky nebo jističe na primární straně nejvýše 15 A;

3) uzemnění sekundárního vinutí oddělovacího transformátoru není povoleno. Skříň transformátoru musí být v závislosti na neutrálním režimu sítě napájející primární vinutí uzemněna nebo neutralizována. Uzemnění krytu elektrického přijímače připojeného k takovému transformátoru není nutné;

4) jako oddělovací transformátory lze použít snižovací transformátory se sekundárním napětím 42 V a nižším, pokud splňují požadavky uvedené v odstavcích 1 a 2 tohoto odstavce. Pokud snižovací transformátory nejsou izolující, pak v závislosti na neutrálním režimu sítě napájející primární vinutí tělo transformátoru a také jeden ze svorek (jedna z fází) nebo neutrál (střed) sekundární vinutí by mělo být uzemněno nebo uzemněno.

1.7.45. Není-li možné provést uzemnění, uzemnění a ochranné vypnutí splňující požadavky této kapitoly, nebo pokud to z technologických důvodů představuje značné obtíže, je povolen servis elektrického zařízení z izolačních plošin.

Izolační podložky musí být vyrobeny tak, aby se dotýkat nebezpečných neuzemněných (neuzemněných) částí bylo možné pouze z podložek. V tomto případě musí být vyloučena možnost současného kontaktu s elektrickým zařízením a částmi jiných zařízení a částí stavby.

DÍLY, KTERÉ MAJÍ BÝT UZEMNĚNY NEBO UZEMNĚNY 1.7.46. Části podléhající uzemnění nebo uzemnění v souladu s 1.7.33 zahrnují:

1) skříně elektrických strojů, transformátorů, přístrojů, lamp atd. (viz také 1.7.44);

2) pohony elektrických zařízení;

3) sekundární vinutí přístrojových transformátorů (viz také 3.4.23 a 3.4.24);

4) rámy rozvodné desky, ovládací panely, panely a skříně, jakož i odnímatelné nebo otevírací části, pokud jsou tyto vybaveny elektrickým zařízením s napětím vyšším než 42 V AC nebo vyšším než 110 V DC;

5) kovové konstrukce rozvaděčů, kovové kabelové konstrukce, kovové kabely spojky, kovové pláště a pancéřování ovládacích a silových kabelů, kovové pláště vodičů, kovové návleky a trubky elektrických rozvodů, pouzdra a nosné konstrukce přípojnic, žlaby, krabice, provázky, kabely a ocelové pásy, na kterých jsou kabely a vodiče upevněny (kromě pro struny, kabely a pásy , podél kterých jsou položeny kabely s uzemněným nebo neutralizovaným kovovým pláštěm nebo pancířem), jakož i jiné kovové konstrukce, na kterých je instalováno elektrické zařízení;

6) kovové pláště a pancéřování ovládacích a silových kabelů a vodičů s napětím do 42 V AC a do 110 V DC, uložené na běžných kovových konstrukcích, včetně běžných trubek, krabic, žlabů atd. Spolu s kabely a vodiči, jejichž kovové pláště a pancíře podléhají uzemnění nebo uzemnění;

7) kovová pouzdra mobilních a přenosných elektrických přijímačů;

8) elektrická zařízení umístěná na pohyblivých částech strojů, strojů a mechanismů.

1.7.47. Pro vyrovnání potenciálů v těch místnostech a venkovních instalacích, ve kterých je použito uzemnění nebo uzemnění, musí být k uzemnění připojeny stavební a průmyslové stavby, trvale uložená potrubí pro všechny účely, kovové pláště technologických zařízení, jeřábové a železniční tratě atd. sítě nebo nulování. V tomto případě stačí přirozené kontakty v kloubech.

1.7.48. Není nutné záměrně uzemňovat nebo neutralizovat:

1) skříně elektrických zařízení, přístrojů a elektroinstalačních konstrukcí instalované na uzemněných (neutralizovaných) kovových konstrukcích, rozvaděčích, na rozvaděčích, skříních, štítech, rámech strojů, strojů a mechanismů, za předpokladu, že je zajištěn spolehlivý elektrický kontakt s uzemněnými nebo neutralizovanými základnami (výjimka - viz kapitola 7.3);

2) konstrukce uvedené v 1.7.46, bod 5, za předpokladu, že existuje spolehlivý elektrický kontakt mezi těmito konstrukcemi a uzemněným nebo neutralizovaným elektrickým zařízením na nich nainstalovaným. Tyto konstrukce zároveň nelze použít k uzemnění nebo neutralizaci jiných elektrických zařízení na nich instalovaných;

3) armatury pro izolátory všech typů, kotevní dráty, držáky a svítidla při instalaci na dřevěné sloupy venkovního vedení nebo na dřevěné konstrukce otevřené rozvodny, pokud to nevyžadují podmínky ochrany před atmosférickými přepětími.

Při pokládání kabelu s kovovým uzemněným pláštěm nebo holým zemnícím vodičem na dřevěnou podpěru je nutné uvedené části umístěné na této podpěře uzemnit nebo neutralizovat;

4) odnímatelné nebo otevírací části kovové rámy komory rozvaděčů, skříní, plotů apod., není-li elektrické zařízení instalováno na odnímatelných (otevíracích) částech nebo pokud napětí instalovaného elektrického zařízení nepřesahuje 42 V AC nebo 110 V DC (výjimka - viz kap. 7.3);

5) pouzdra elektrických přijímačů s dvojitou izolací;

6) kovové sponky, spojovací prvky, části potrubí mechanická ochrana kabely v místech, kde procházejí stěnami a stropy a jinými podobnými částmi, včetně trakčních a odbočných skříní do velikosti 100 cm², elektrické rozvody vedené kabely nebo izolovanými vodiči položenými podél stěn, stropů a jiných prvků budov.

ELEKTROINSTALACE S NAPĚTÍM NAD 1 kV SÍTĚ S EFEKTIVNĚ UZEMNĚNÝM NEUTRÁLEM

1.7.49. Uzemňovací zařízení elektrických instalací nad 1 kV sítí s účinně uzemněným neutrálem by měla být vyrobena v souladu s požadavky buď na jejich odpor (viz 1.7.51), nebo na dotykové napětí (viz 1.7.52), jakož i v souladu s požadavky na konstrukci (viz 1.7.53 a 1.7.54) a na omezení napětí na uzemňovacím zařízení (viz 1.7.50). Požadavky 1.7.49 - 1.7.54 neplatí pro uzemňovací zařízení podpěr venkovního vedení.

1.7.50. Napětí na uzemňovacím zařízení, když z něj teče zemní poruchový proud, by nemělo přesáhnout 10 kV. Napětí nad 10 kV jsou povolena na uzemňovacích zařízeních, ze kterých nelze vést potenciály mimo budovy a vnější ploty elektroinstalace. Při napětích na uzemňovacím zařízení větším než 5 kV a do 10 kV je třeba provést opatření k ochraně izolace odchozích komunikačních a telemechanických kabelů a k zamezení odstranění nebezpečných potenciálů mimo elektrickou instalaci.

1.7.51. Uzemňovací zařízení, které je provedeno v souladu s požadavky na jeho odolnost, musí mít v každém ročním období odpor nejvýše 0,5 Ohm, včetně odporu přirozených zemnících elektrod.

Aby se vyrovnal elektrický potenciál a zajistilo se připojení elektrického zařízení k zemnící elektrodě na území obsazeném zařízením, měly by být podélné a příčné horizontální zemnící elektrody položeny a vzájemně spojeny do uzemňovací mřížky.

Podélné zemnící vodiče musí být položeny podél os elektrického zařízení na straně obsluhy v hloubce 0,5-0,7 m od povrchu země a ve vzdálenosti 0,8-1,0 m od základů nebo základů zařízení. Je povoleno zvětšit vzdálenosti od základů nebo základen zařízení na 1,5 m instalací jednoho zemnicího vodiče pro dvě řady zařízení, pokud jsou servisní strany proti sobě a vzdálenost mezi základy nebo základnami dvou řad není přesahovat 3,0 m.

Příčné uzemňovací vodiče by měly být položeny na vhodných místech mezi zařízeními v hloubce 0,5-0,7 m od povrchu země. Doporučuje se zvětšit vzdálenost mezi nimi od okraje ke středu uzemňovací mřížky. V tomto případě by první a následující vzdálenosti počínaje okrajem neměly překročit 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 a 20,0 m. Rozměry buněk zemnící sítě sousedících s body, kde jsou nuly výkonových transformátorů a zkratovačů připojeny k uzemňovacímu zařízení, by neměly překročit 6x6 m².

Vodorovné uzemňovací vodiče by měly být položeny podél okraje území obsazeného uzemňovacím zařízením tak, aby společně tvořily uzavřenou smyčku.

Pokud je obrys uzemňovacího zařízení umístěn uvnitř vnějšího oplocení elektrické instalace, pak by měl být u vchodů a vstupů na jeho území potenciál vyrovnán instalací dvou vertikálních zemnících elektrod na vnější horizontální uzemňovací elektrodu naproti vchodům a vchodům. Vertikální uzemňovací vodiče by měly být dlouhé 3-5 m a vzdálenost mezi nimi by se měla rovnat šířce vchodu nebo vchodu.

1.7.52. Uzemňovací zařízení, které se provádí v souladu s požadavky na dotykové napětí, musí zajistit kdykoli během roku, kdy z něj proudí zemní poruchový proud, hodnoty dotykového napětí nepřesahují normované hodnoty. Odpor zemnícího zařízení je určen přípustným napětím na uzemňovacím zařízení a zemním poruchovým proudem.

Při určování hodnoty dovoleného dotykového napětí je třeba jako odhadovanou dobu expozice brát součet doby působení ochrany a celkové doby vypnutí jističe. V tomto případě by mělo být zohledněno stanovení přípustných hodnot dotykových napětí na pracovištích, kde při provozním spínání může dojít ke zkratům na konstrukcích přístupných doteku personálu provádějícího spínání, doba trvání záložní ochrany a pro zbytek území - hlavní ochrana.

Umístění podélných a příčných horizontálních zemnících vodičů by mělo být určeno požadavky na omezení dotykových napětí na normalizované hodnoty a pohodlím připojení uzemněného zařízení. Vzdálenost mezi podélnými a příčnými vodorovnými umělými zemnicími vodiči by neměla přesáhnout 30 m a hloubka jejich uložení v zemi by měla být minimálně 0,3 m. Na pracovištích je povoleno pokládat uzemňovací vodiče v menší hloubce, pokud je potřeba to je potvrzeno výpočty a samotná realizace nesnižuje snadnost údržby elektroinstalace a životnost zemnících vodičů. Pro snížení dotykového namáhání na pracovištích lze v odůvodněných případech přidat vrstvu drceného kamene o tloušťce 0,1-0,2 m.

1.7.53. Při výrobě uzemňovacího zařízení v souladu s požadavky na jeho odpor nebo dotykové napětí by se kromě požadavků 1.7.51 a 1.7.52 mělo provést následující:

zemnící vodiče spojující zařízení nebo konstrukce se zemní elektrodou by měly být uloženy v zemi v hloubce nejméně 0,3 m;

v blízkosti míst uzemněných neutrálů výkonových transformátorů a zkratovačů položte podélné a příčné vodorovné uzemňovací vodiče (ve čtyřech směrech).

Když zemnící zařízení přesahuje oplocení elektroinstalace, měly by být vodorovné zemnící vodiče umístěné mimo území elektroinstalace položeny v hloubce alespoň 1 m. Vnější obrys uzemňovacího zařízení se v tomto případě doporučuje vyrobené ve formě mnohoúhelníku s tupými nebo zaoblenými rohy.

1.7.54. Nedoporučuje se připojovat vnější oplocení elektrických instalací k uzemňovacímu zařízení. Pokud z elektroinstalace odchází venkovní vedení 110 kV a vyšší, pak by měl být plot uzemněn pomocí vertikálních zemnících elektrod o délce 2-3 m, instalovaných u sloupků plotu po celém jeho obvodu každých 20-50 m. Instalace takových zemnících elektrod se nevyžaduje u plotu s kovovými sloupky a u těch sloupků ze železobetonu, jejichž výztuž je elektricky spojena s kovovými články plotu.

Aby se vyloučilo elektrické spojení mezi vnějším ohradníkem a uzemňovacím zařízením, musí být vzdálenost ohradníku k prvkům uzemňovacího zařízení umístěným podél něj na vnitřní, vnější nebo obou stranách nejméně 2 m. Vodorovné zemnící vodiče, trubky a kabely s kovovým pláštěm přesahujícím plot a ostatní kovové komunikace musí být položeny uprostřed mezi sloupky plotu v hloubce minimálně 0,5 m. V místech, kde vnější plot sousedí s budovami a stavbami, jakož i v místech, kde vnitřní ploty sousedí s venkovním plotem kovové oplocení Musí být vyrobeny cihelné nebo dřevěné vložky o délce nejméně 1 m.

Elektrické přijímače do 1 kV, které jsou napájeny přímo z redukčních transformátorů umístěných na území elektroinstalace, by neměly být instalovány na vnějším plotu. Při umístění elektrických přijímačů na vnější plot by měly být napájeny přes izolační transformátory. Tyto transformátory není dovoleno instalovat na plot. Vedení spojující sekundární vinutí oddělovacího transformátoru s napájecím přijímačem umístěným na ohradníku musí být izolováno od země na vypočtenou hodnotu napětí na uzemňovacím zařízení.

Pokud není možné provést alespoň jedno z uvedených opatření, pak by měly být kovové části plotu připojeny k uzemňovacímu zařízení a mělo by být provedeno vyrovnání potenciálu tak, aby dotykové napětí na vnější a vnitřní straně plotu nefungovalo. nesmí překročit povolené hodnoty. Při zhotovování uzemňovacího zařízení podle přípustného odporu je třeba za tímto účelem položit na vnější stranu plotu ve vzdálenosti 1 m od něj a v hloubce 1 m vodorovný zemnící vodič. Tato zemnící elektroda by měla být připojena k uzemňovacímu zařízení alespoň ve čtyřech bodech.

1.7.55. Pokud je uzemňovací zařízení průmyslové nebo jiné elektrické instalace připojeno k zemní elektrodě elektrické instalace nad 1 kV účinně uzemněným neutrálním kabelem s kovovým pláštěm nebo pancířem nebo přes jiné kovové spoje, pak za účelem vyrovnání potenciálů kolem u takové elektroinstalace nebo v okolí objektu, ve kterém je umístěna, je nutné splnit jednu z následujících podmínek:

1) položení uzemňovacího vodiče připojeného ke kovovým konstrukcím pro stavební a průmyslové účely do země v hloubce 1 m a ve vzdálenosti 1 m od základů budovy nebo od obvodu území obsazeného zařízením a zemnící síť (uzemnění) a u vchodů a vchodů do budovy položení vodičů ve vzdálenosti 1 a 2 m od zemnící elektrody v hloubce 1 a 1,5 m a připojení těchto vodičů k zemnící elektrodě ;

2) použití železobetonových základů jako zemnících vodičů v souladu s 1.7.35 a 1.7.70, pokud to zajišťuje přijatelnou úroveň vyrovnání potenciálu. Zajištění podmínek pro vyrovnání potenciálů pomocí železobetonových základů použitých jako zemnící vodiče je stanoveno na základě požadavků zvláštních směrnic.

Podmínky uvedené v odstavcích 1 a 2 se nevyžadují, pokud jsou kolem budov asfaltové slepé plochy, včetně vjezdů a vjezdů. Pokud u žádného vchodu (vchodu) není slepá oblast, musí být u tohoto vchodu (vchodu) provedeno vyrovnání potenciálu položením dvou vodičů, jak je uvedeno v kapitole 1, nebo musí být splněna podmínka v kapitole 2. Ve všech případech musí být musí být splněny: požadavky 1.7.56.

1.7.56. Aby se zabránilo potenciálnímu přenosu, napájení elektrických přijímačů umístěných mimo uzemňovací zařízení elektrických instalací nad 1 kV sítě s účinně uzemněným neutrálem, od vinutí do 1 kV s uzemněným neutrálem transformátorů umístěných v obrysu uzemňovacího zařízení , není povoleno. V případě potřeby lze takové výkonové přijímače napájet z transformátoru s izolovaným neutrálem na straně do 1 kV kabelovým vedením provedeným kabelem bez kovového pláště a bez pancéřování nebo přes venkovní vedení. Takové napájecí přijímače mohou být také napájeny přes oddělovací transformátor. Oddělovací transformátor a vedení od jeho sekundárního vinutí k výkonovému přijímači, pokud prochází územím obsazeným uzemňovacím zařízením elektroinstalace, musí být izolováno od země na vypočtenou hodnotu napětí na uzemňovacím zařízení. Není-li možné na území obsazeném takovými elektrickými přijímači splnit stanovené podmínky, je nutné provést vyrovnání potenciálu.

ELEKTROINSTALACE S NAPĚTÍM NAD 1 kV SÍTĚ S IZOLOVANÝM NEUTRÁLEM

1.7.57. V elektrických instalacích nad 1 kV sítí s izolovaným neutrálem odpor uzemňovacího zařízení R, Ohm, když vypočtený zemní poruchový proud prochází kdykoli v roce, s ohledem na odpor přirozených zemnících vodičů by nemělo být více než:

při současném použití uzemňovacího zařízení pro elektrické instalace s napětím do 1 kV

R=125/I, ale ne více než 10 ohmů.

Kde já- vypočtený zemní poruchový proud, A.

V tomto případě musí být splněny i požadavky na uzemnění (uzemnění) elektrických instalací do 1 kV;

při použití uzemňovacího zařízení pouze pro elektrické instalace nad 1 kV

R = 250/1, ale ne více než 10 ohmů.

1.7.58. Jako vypočtený proud se akceptuje následující:

1) v sítích bez kapacitní kompenzace proudu - plný zemní poruchový proud;

2) v sítích s kapacitní kompenzací proudu;

pro uzemňovací zařízení, ke kterým jsou připojena kompenzační zařízení - proud rovnající se 125% jmenovitého proudu těchto zařízení;

pro uzemňovací zařízení, ke kterým nejsou připojena kompenzační zařízení - zbytkový zemní poruchový proud procházející danou sítí při odpojení nejvýkonnějšího z kompenzačních zařízení nebo nejvíce rozvětveného úseku sítě.

Vypočtený proud může být brán jako tavný proud pojistek nebo provozní proud reléové ochrany proti jednofázovým zemním poruchám nebo mezifázovým poruchám, pokud v druhém případě ochrana zajišťuje vypnutí zemních poruch. V tomto případě musí být zemní poruchový proud alespoň jedenapůlnásobkem provozního proudu ochrany relé nebo trojnásobkem jmenovitého proudu pojistek.

Vypočtený zemní poruchový proud musí být určen pro proud síťových obvodů možných v provozu, pro které má tento proud největší hodnotu.

1.7.59. V otevřených elektrických instalacích nad 1 kV sítí s izolovaným neutrálem musí být položen uzavřený vodorovný zemnící vodič (obvod) kolem oblasti obsazené zařízením v hloubce nejméně 0,5 m, ke které je připojeno uzemněné zařízení. Pokud je odpor uzemňovacího zařízení vyšší než 10 Ohmů (v souladu s 1.7.69 pro zemi s měrným odporem větším než 500 Ohm m), měly by být vodorovné zemnící vodiče dodatečně položeny podél řad zařízení na servisní straně na hloubce 0,5 m a ve vzdálenosti 0,8 -1,0 m od základů nebo základů zařízení.

ELEKTROINSTALACE S NAPĚTÍM DO 1 kV S PEVNĚ UZEMNĚNÝM NEUTRÁLEM

1.7.60. Neutrál generátoru, transformátor na straně do 1 kV musí být připojen k zemnící elektrodě pomocí zemnícího vodiče. Průřez uzemňovacího vodiče nesmí být menší, než je uvedeno v tabulce. 1.7.1.

Použití nulového pracovního vodiče vycházejícího z nulového vodiče generátoru nebo transformátoru do rozvaděče jako zemnícího vodiče není povoleno.

Uvedená zemnící elektroda musí být umístěna v těsné blízkosti generátoru nebo transformátoru. V některých případech, například ve vnitropodnikových rozvodnách, může být zemnící elektroda postavena přímo u stěny budovy.

1.7.61. Výstup nulového pracovního vodiče z neutrálu generátoru nebo transformátoru do rozvaděče musí být proveden: při výstupu fází sběrnicemi - přípojnice na izolátorech, při výstupu fází kabelem (drátem) - bytovým kabelem (drát). U kabelů s hliníkovým pláštěm je povoleno používat plášť jako nulový pracovní vodič místo čtvrtého jádra.

Vodivost nulového pracovního vodiče vycházejícího z neutrálu generátoru nebo transformátoru musí být alespoň 50 % vodivosti fázového výstupu.

1.7.62. Odpor uzemňovacího zařízení, ke kterému jsou připojeny neutrály generátorů nebo transformátorů nebo svorky zdroje jednofázového proudu, by neměl být v žádném ročním období větší než 2, 4 a 8 ohmů při síťovém napětí. 660, 380 a 220 V u zdroje třífázového proudu nebo 380, 220 a 127 u zdroje jednofázového proudu. Tato odolnost musí být zajištěna s ohledem na použití přirozených zemnících vodičů, jakož i zemnících vodičů pro opakované uzemnění nulového vodiče venkovního vedení do 1 kV s počtem odchozích vedení alespoň dvě. V tomto případě by odpor zemnícího vodiče umístěného v těsné blízkosti neutrálu generátoru nebo transformátoru nebo výstupu zdroje jednofázového proudu neměl být větší než: 15, 30 a 60 ohmů při síťovém napětí 660, 380 a 220 V u zdroje třífázového proudu nebo 380, 220 a 127 u zdroje jednofázového proudu.

Pokud je měrný odpor země větší než 100 Ohm m, je povoleno zvýšit výše uvedené normy 0,01krát, ale ne více než desetinásobně.

1.7.63. U nadzemního vedení musí být uzemnění provedeno neutrálním pracovním vodičem položeným na stejných podpěrách jako fázové vodiče.

Na koncích venkovních vedení (nebo větví z nich) o délce více než 200 m, jakož i na vstupech z venkovních vedení do elektrických instalací, které podléhají uzemnění, musí být nulový pracovní vodič znovu uzemněn. V tomto případě by měla být nejprve použita přirozená uzemňovací zařízení, například podzemní části podpěr (viz 1.7.70), jakož i uzemňovací zařízení určená pro ochranu před bleskovým přepětím (viz 2.4.26).

Stanovená opakovaná uzemnění se provádějí v případě, že za podmínek ochrany před bleskovými přepětími není vyžadováno častější uzemnění.

Opakované uzemnění nulového vodiče ve stejnosměrných sítích musí být provedeno pomocí samostatných umělých zemnících vodičů, které by neměly mít kovové spoje s podzemním potrubím. Pro opětovné uzemnění nulového pracovního vodiče se doporučuje použít uzemňovací zařízení na stejnosměrném nadzemním vedení určená k ochraně před bleskovými rázy (viz 2.4.26).

Zemnící vodiče pro opakované uzemnění nulového vodiče je nutné volit z podmínky dlouhodobého průtoku proudu minimálně 25 A. Z hlediska mechanické pevnosti musí mít tyto vodiče rozměry ne menší než jsou uvedeny v tabulce. 1.7.1.

1.7.64. Celkový odpor proti šíření zemnících vodičů (včetně přirozených) všech opakovaných uzemnění nulového pracovního vodiče každého venkovního vedení v kteroukoli roční dobu by neměl být větší než 5, 10 a 20 ohmů při napětí sítě 660, 380 a 220 V třífázového zdroje proudu nebo 380, 220 a 127 V jednofázového zdroje proudu. V tomto případě by odpor šíření zemnícího vodiče každého z opakovaných uzemnění neměl být větší než 15, 30 a 60 ohmů při stejných napětích.

Pokud je měrný odpor země větší než 100 Ohm m, je povoleno zvýšit stanovené normy 0,01krát, ale ne více než desetinásobně.

ELEKTROINSTALACE S NAPĚTÍM do 1 kV S IZOLOVANÝM NULOVÝM

1.7.65. Odpor uzemňovacího zařízení používaného k uzemnění elektrického zařízení nesmí být větší než 4 ohmy.

Když je výkon generátorů a transformátorů 100 kVA nebo méně, zemnící zařízení mohou mít odpor nejvýše 10 ohmů. Pokud generátory nebo transformátory pracují paralelně, pak je povolen odpor 10 Ohmů s jejich celkovým výkonem nepřesahujícím 100 kVA.

1.7.66. Uzemňovací zařízení elektrických instalací s napětím nad 1 kV s účinně uzemněným neutrálem v oblastech s vysokým zemním odporem, včetně oblastí permafrostu, se doporučují, aby splňovaly požadavky na dotykové napětí (viz 1.7.52).

Ve skalnatých konstrukcích je povoleno pokládat vodorovné zemnící vodiče v menší hloubce, než vyžaduje 1.7.52 - 1.7.54, ale ne méně než 0,15 m. Kromě toho je povoleno neinstalovat svislé zemnicí vodiče požadované 1.7. .51 u vchodů a vjezdů.

1.7.67. Při výstavbě umělých zemnících systémů v oblastech s vysokým zemním odporem se doporučují následující opatření:

1) instalace svislých uzemňovacích vodičů se zvýšenou délkou, pokud odpor země klesá s hloubkou a neexistují žádné přirozené hluboké uzemňovací vodiče (například studny s kovovými trubkami);

2) instalace vzdálených zemnících elektrod, pokud jsou v blízkosti (do 2 km) od elektrické instalace místa s nižším zemním odporem;

3) položení vlhké jílovité zeminy do příkopů kolem vodorovných zemnících vodičů ve skalnatých strukturách s následným zhutněním a zasypáním drceným kamenem na vrchol příkopu;

4) použití umělé úpravy půdy za účelem snížení jejího odporu, pokud nelze použít jiné metody nebo neposkytují požadovaný účinek.

1.7.68. V oblastech permafrostu byste kromě doporučení uvedených v 1.7.67 měli:

1) umístěte zemnící vodiče do nemrznoucích nádrží a rozmrazených zón;

2) používejte trubky pro opláštění studny; 3) kromě hlubinných uzemňovacích vodičů používejte prodloužené zemnící vodiče v hloubce asi 0,5 m, určené pro provoz v létě, kdy povrchová vrstva země taje;

4) vytvořit umělé rozmrazené zóny pokrytím půdy nad zemní elektrodou vrstvou rašeliny nebo jiné tepelně izolační materiál na zimní období a jejich otevření na letní období.

1.7.69. V elektrických instalacích nad 1 kV, jakož i v elektrických instalacích do 1 kV s izolovaným nulovým vodičem pro zem s měrným odporem větším než 500 Ohm m, pokud opatření stanovená v 1.7.66-1.7.68 neumožňují získání uzemňovacích vodičů přijatelných z ekonomických důvodů je povoleno zvýšit Hodnoty odporu zemnících zařízení požadované touto kapitolou jsou 0,002 krát, kde je ekvivalentní zemní odpor, Ohm m. V tomto případě by zvýšení odporu uzemňovacích zařízení požadované touto kapitolou nemělo být více než desetinásobné.

UZEMŇOVACÍ VEDOUCI

1.7.70. Jako přirozené uzemňovací vodiče se doporučuje použít: 1) vodovodní a jiná kovová potrubí uložená v zemi, s výjimkou potrubí hořlavých kapalin, hořlavých nebo výbušných plynů a směsí;

2) pouzdra studní;

3) kovové a železobetonové konstrukce budov a konstrukcí v kontaktu se zemí;

4) kovové bočníky hydraulické konstrukce, vodovodní potrubí, brány atd.;

5) olověné pláště kabelů uložené v zemi. Hliníkové pláště kabelů se nesmí používat jako přirozené zemnící vodiče.

Pokud pláště kabelů slouží jako jediné uzemňovací vodiče, pak je při výpočtu uzemňovacích zařízení třeba vzít v úvahu, když existují alespoň dva kabely;

6) zemnící vodiče podpěr venkovního vedení připojené k uzemňovacímu zařízení elektrické instalace pomocí kabelu ochrany před bleskem nadzemního vedení, pokud kabel není izolován od podpěr venkovního vedení;

7) nulové vodiče venkovních vedení do 1 kV s opakovanými uzemňovacími spínači pro nejméně dvě venkovní vedení;

8) kolejové tratě hlavních neelektrifikovaných drah a příjezdové komunikace, pokud je mezi kolejemi záměrné uspořádání propojek.

1.7.71. Zemnící elektrody musí být připojeny k zemnící síti alespoň dvěma vodiči připojenými k zemnící elektrodě na různých místech. Tento požadavek se nevztahuje na podpěry venkovního vedení, opětovné uzemnění nulového vodiče a kovové pláště kabelů.

1.7.72. Pro umělé zemnící vodiče by měla být použita ocel.

Umělé zemnící vodiče by neměly být natřeny.

Nejmenší velikosti ocelové umělé zemnící vodiče jsou uvedeny níže:

Průřez vodorovných zemnících vodičů pro elektroinstalace s napětím nad 1 kV se volí podle tepelného odporu (na základě dovolené teploty ohřevu 400 °C).

Zemnicí elektrody by neměly být umístěny (používány) v místech, kde je zem vysušena teplem potrubí apod.

Výkopy pro vodorovné zemnící vodiče musí být vyplněny homogenní zeminou, která neobsahuje drcený kámen a stavební odpad.

Pokud existuje riziko koroze zemnících vodičů, je třeba provést jedno z následujících opatření:

zvětšení průřezu zemnících vodičů s přihlédnutím k jejich odhadované životnosti;

použití pozinkovaných zemnících vodičů;

použití elektrické ochrany.

Jako umělé zemnící vodiče je povoleno používat zemnící vodiče z elektricky vodivého betonu.

UZEMNĚNÍ A NULOVÉ OCHRANNÉ VODIČE

1.7.73. Jako neutrální ochranné vodiče by měly být nejprve použity neutrální pracovní vodiče (viz také 1.7.82).

Jako zemnící a neutrální ochranné vodiče lze použít následující (výjimky viz kapitola 7.3):

1) vodiče speciálně určené pro tento účel;

2) kovové konstrukce budov (vazníky, sloupy atd.);

3) vyztužení železobetonu stavební konstrukce a základy;

4) kovové konstrukce pro průmyslové účely (jeřábové dráhy, rámy rozvaděčů, galerie, plošiny, výtahové šachty, výtahy, výtahy, rámy kanálů atd.);

5) ocelové trubky pro elektrické vedení;

6) hliníkové kabelové pláště;

7) kovové pláště a nosné konstrukce přípojnic, kovové krabice a žlaby elektrických instalací;

8) kovová stacionární otevřená potrubí pro všechny účely, kromě potrubí hořlavých a výbušných látek a směsí, kanalizace a ústředního topení.

Uvedeno v odstavcích. 2-8 vodičů, konstrukcí a dalších prvků může sloužit jako jediné zemnící nebo nulové ochranné vodiče, pokud jejich vodivost splňuje požadavky této kapitoly a pokud je zajištěna kontinuita elektrického obvodu po celou dobu používání.

Uzemnění a nulové ochranné vodiče musí být chráněny před korozí.

1.7.74. Používání kovových plášťů trubičkových drátů, nosných kabelů pro kabelové rozvody, kovových plášťů izolačních trubek, kovových hadic, jakož i pancéřování a olověných plášťů vodičů a kabelů jako zemnících nebo neutrálních ochranných vodičů je zakázáno. Použití olověných kabelových plášťů pro tyto účely je povoleno pouze v rekonstruovaných městských elektrických sítích 220/127 a 380/220 V.

Ve vnitřních a venkovních instalacích, které vyžadují uzemnění nebo uzemnění, musí být tyto prvky uzemněny a musí mít spolehlivé spojení. Kovové spojky a krabice musí být spojeny s pancířem a kovovým pláštěm pájením nebo šroubováním.

1.7.75. Zemnící nebo zemnící vedení a odbočky z nich v uzavřených prostorách a ve venkovních instalacích musí být přístupné pro kontrolu a mít průřezy ne menší než ty, které jsou uvedeny v 1.7.76 - 1.7.79.

Požadavek na přístupnost pro kontrolu se nevztahuje na nulové vodiče a kabelové pláště, na vyztužení železobetonových konstrukcí, jakož i na zemnící a nulové ochranné vodiče uložené v potrubí a krabicích, jakož i přímo v tělese stavebních konstrukcí (zapuštěné ).

Odbočky ze sítě k elektrickým přijímačům do 1 kV lze položit skrytě přímo ve stěně, pod čistou podlahu apod. a chránit je tak před působením agresivního prostředí. Takové větve by neměly mít spojení.

U venkovních instalací mohou být zemnící a nulové ochranné vodiče uloženy v zemi, v podlaze nebo podél okraje plošin, základů technologických instalací atd.

Použití neizolovaných hliníkových vodičů pro pokládku do země jako zemnících nebo neutrálních ochranných vodičů není povoleno.

1.7.76. Uzemnění a nulové ochranné vodiče v elektrických instalacích do 1 kV musí mít rozměry ne menší než ty, které jsou uvedeny v tabulce. 1.7.1 (viz také 1.7.96 a 1.7.104).

Průřezy (průměry) nulových ochranných a nulových pracovních vodičů venkovních vedení musí být zvoleny v souladu s požadavky kap. 2.4.

Tabulka 1.7.1. Nejmenší rozměry zemnících a nulových ochranných vodičů

název	Měď	Hliník	Ocel
název	Měď	Hliník	v budovách	ve venkovních instalacích	v zemi
Holé vodiče:
průřez, mm²	4	6	-	-	-
průměr, mm	-	-	5	6	10
Izolované dráty:
průřez, mm²	1,5*	2,5	-	-	-
* Při pokládání vodičů do potrubí lze použít průřez nulových ochranných vodičů rovný 1 mm², pokud mají fázové vodiče stejný průřez.
Uzemnění a nulové vodiče kabelů a lankových vodičů ve společném ochranném plášti s fázovými vodiči: průřez, mm²	1	2,5	-	-	-
Úhlová ocel: tloušťka příruby, mm	-	-	2	2,5	4
Pásová ocel:
průřez, mm²	-	-	24	48	48
tloušťka, mm	-	-	3	4	4
Vodovodní a plynové potrubí (ocelové): tloušťka stěny, mm	-	-	2,5	2,5	3,5
Tenkostěnné trubky (ocel): tloušťka stěny, mm	-	-	1,5	2,5	Nepovoleno

1.7.77. V elektrických instalacích nad 1 kV s účinně uzemněným neutrálem musí být průřezy zemnících vodičů voleny tak, aby při protékání nejvyššího jednofázového zkratového proudu nepřesáhla teplota zemnících vodičů 400°. C (krátkodobý ohřev odpovídající době trvání hlavní ochrany a plné době vypnutí jističe).

1.7.78. V elektrických instalacích do 1 kV a více s izolovaným neutrálem musí být vodivost zemnících vodičů alespoň 1/3 vodivosti fázových vodičů a jejich průřez by neměl být menší než hodnoty uvedené v tabulce. . 1.7.1 (viz také 1.7.96 a 1.7.104). Není vyžadováno použití měděných vodičů s průřezem větším než 25 mm², hliníku - 35 mm², oceli - 120 mm². V průmyslových prostorách s takovými elektrickými vedeními musí mít uzemnění z ocelového pásu průřez minimálně 100 mm². Je přípustné použít kruhovou ocel stejného průřezu.

1.7.79. V elektrických instalacích do 1 kV s pevně uzemněným nulovým vodičem, aby bylo zajištěno automatické vypnutí nouzového úseku, musí být vodivost fázových a nulových ochranných vodičů volena tak, aby v případě zkratu ke skříni resp. neutrálnímu ochrannému vodiči dojde ke zkratovému proudu, který překročí minimálně:

3násobek jmenovitého proudu pojistkového prvku nejbližší pojistky;

3násobek jmenovitého proudu neregulované spouště nebo nastavení proudu nastavitelné spouště jističe s charakteristikou nepřímo závislou na proudu.

Při ochraně sítí automatickými jističi, které mají pouze elektromagnetickou spoušť (vypínací), musí vodivost specifikovaných vodičů zajistit proud ne nižší, než je nastavení okamžitého proudu, vynásobený součinitelem zohledňujícím rozptyl (podle továrního nastavení údaje) a bezpečnostním faktorem 1,1. Pokud neexistují žádná tovární data pro jističe se jmenovitým proudem do 100 A by měla být násobnost zkratového proudu vzhledem k nastavení brána nejméně 1,4 a pro jističe se jmenovitým proudem vyšším než 100 A - nejméně 1,25.

Celková vodivost nulového ochranného vodiče musí být ve všech případech minimálně 50 % vodivosti fázového vodiče.

Pokud nejsou splněny požadavky tohoto odstavce s ohledem na hodnotu poruchového proudu do těla nebo do nulového ochranného vodiče, pak musí být odpojení při těchto zkratech zajištěno pomocí speciálních ochran.

1.7.80. V elektrických instalacích do 1 kV s pevně uzemněným neutrálem se pro splnění požadavků uvedených v 1.7.79 doporučuje položit neutrální ochranné vodiče společně nebo v těsné blízkosti fázových vodičů.

1.7.81. Nulový pracovní vodič musí být dimenzován pro dlouhodobý tok provozního proudu.

Jako neutrální pracovní vodiče se doporučuje používat vodiče s izolací ekvivalentní izolaci fázových vodičů. Taková izolace je povinná pro neutrální pracovní i neutrální ochranné vodiče v místech, kde použití holých vodičů může vést k vytvoření elektrických párů nebo poškození izolace fázových vodičů v důsledku jiskření mezi holým neutrálním vodičem a pláštěm. nebo konstrukce (například při pokládání vodičů do potrubí, krabic, podnosů). Taková izolace není nutná, pokud se jako nulové pracovní a nulové ochranné vodiče používají pláště a nosné konstrukce kompletních přípojnicových kanálů a přípojnic kompletních rozvodných zařízení (desky, rozvodnice, sestavy atd.), jakož i hliníkové nebo olověné pláště kabelů ( viz 1.7.74 a 2.3.52).

V průmyslových prostorách s normálním prostředím je povoleno používat kovové konstrukce, trubky, pouzdra a nosné konstrukce přípojnic specifikované v 1.7.73 jako neutrální pracovní vodiče pro napájení jednofázových elektrických přijímačů nízký výkon, například: v sítích do 42 V; při zapínání jednotlivých cívek magnetických spouštěčů nebo stykačů na fázové napětí; při sepnutí fázového napětí elektrického osvětlení a ovládacích a poplašných obvodů na odbočkách.

1.7.82. Jako neutrální ochranné vodiče není dovoleno používat nulové pracovní vodiče k přenosným jednofázovým a stejnosměrným elektrickým přijímačům. K uzemnění takových elektrických přijímačů musí být použit samostatný třetí vodič, připojený v zásuvném konektoru odbočné krabice, v panelu, panelu, sestavě atd. k nulovému pracovnímu nebo nulovému ochrannému vodiči (viz také 6.1.20 ).

1.7.83. V obvodu zemnících a neutrálních ochranných vodičů by neměla být žádná odpojovací zařízení nebo pojistky.

V obvodu nulových pracovních vodičů, pokud současně slouží pro účely uzemnění, je povoleno použít spínače, které současně s odpojením nulových pracovních vodičů odpojí všechny živé vodiče (viz také 1.7.84).

Jednopólové spínače by měly být instalovány ve fázových vodičích, nikoli v nulovém pracovním vodiči.

1.7.84. Neutrální ochranné vodiče vedení není dovoleno používat k neutralizaci elektrických zařízení napájených jinými vedeními.

Je povoleno používat nulové pracovní vodiče osvětlovacích vedení k uzemnění elektrických zařízení napájených z jiných vedení, pokud jsou všechna tato vedení napájena z jednoho transformátoru, jejich vodivost vyhovuje požadavkům této kapitoly a možnost odpojení nulových pracovních vodičů za provozu. z ostatních linek je vyloučeno. V takových případech by se neměly používat spínače, které odpojují nulové pracovní vodiče spolu s fázovými vodiči.

1.7.85. V suchých místnostech, bez agresivního prostředí, lze zemnící a nulové ochranné vodiče položit přímo podél stěn.

Ve vlhkých, vlhkých a zvláště vlhkých místnostech a v místnostech s agresivním prostředím by měly být zemnící a nulové ochranné vodiče položeny ve vzdálenosti nejméně 10 mm od stěn.

1.7.86. Uzemnění a nulové ochranné vodiče musí být chráněny před chemickými vlivy. V místech, kde se tyto vodiče kříží s kabely, potrubím, železniční tratí, v místech, kde vstupují do budov a na jiných místech, kde je možné mechanické poškození zemnících a nulových ochranných vodičů, musí být tyto vodiče chráněny.

1.7.87. Pokládání zemnících a neutrálních ochranných vodičů v místech, kde procházejí stěnami a stropy, by mělo být zpravidla prováděno s jejich přímým ukončením. V těchto místech by vodiče neměly mít přípojky ani odbočky.

1.7.88. V místech, kde vstupují uzemňovací vodiče do budov, musí být umístěny identifikační značky.

1.7.89. Použití speciálně položených zemnících nebo neutrálních ochranných vodičů pro jiné účely není povoleno.

PŘIPOJENÍ A PŘIPOJENÍ VODIČŮ UZEMNĚNÍ A NULOVÉ OCHRANNÉ

1.7.90. Spojení zemnících a nulových ochranných vodičů navzájem musí zajistit spolehlivý kontakt a musí být provedeno svařováním.

Ve vnitřních a venkovních instalacích bez agresivního prostředí je povoleno provádět spojení zemnících a nulových ochranných vodičů jinými způsoby, které splňují požadavky GOST 10434-82 "Zapojení elektrických kontaktů. Všeobecně technické požadavky"do 2. třídy spojů. V tomto případě je třeba provést opatření proti uvolnění a korozi kontaktních spojů. Spojování zemnících a nulových ochranných vodičů elektrických rozvodů a venkovních vedení lze provádět stejnými metodami jako fázové vodiče."

Připojení uzemnění a nulového ochranného vodiče musí být přístupné pro kontrolu.

1.7.91. Ocelové elektroinstalační trubky, krabice, podnosy a další konstrukce používané jako zemnící nebo neutrální ochranné vodiče musí mít přípojky, které splňují požadavky GOST 10434-82 pro připojení třídy 2. Musí být zajištěn také spolehlivý kontakt ocelových trubek s pouzdry elektrického zařízení, do kterých se trubky vkládají, a se spojovacími (odbočnými) kovovými krabicemi.

1.7.92. Místa a způsoby připojení zemnících vodičů s prodlouženými vodiči přirozeného uzemnění (například s potrubím) musí být zvoleny tak, aby při odpojování zemničů pro opravárenské práce byla poskytnuta vypočtená hodnota odporu uzemňovacího zařízení. Vodoměry, ventily atd. musí mít bypass vodiče, aby byla zajištěna kontinuita zemnícího obvodu.

1.7.93. Připojení uzemňovacích a neutrálních ochranných vodičů k částem zařízení, které mají být uzemněny nebo neutralizovány, musí být provedeno svařováním nebo šroubováním. Připojení musí být přístupné pro kontrolu. U šroubových spojů je třeba provést opatření, aby se zabránilo uvolnění a korozi kontaktního spoje.

Uzemnění nebo uzemnění zařízení, které je často demontováno nebo je instalováno na pohyblivé části nebo části vystavené otřesům nebo vibracím, musí být provedeno pružnými zemnicími nebo neutrálními ochrannými vodiči.

1.7.94. Každá část elektrické instalace, která podléhá uzemnění nebo uzemnění, musí být připojena k uzemňovací nebo uzemňovací síti pomocí samostatné větve. Postupné zapojování uzemněných nebo neutralizovaných částí elektrické instalace do uzemňovacího nebo neutrálního ochranného vodiče není povoleno.

PŘENOSNÉ ELEKTRICKÉ PODMÍNKY

1.7.95. Přenosné elektrické přijímače by měly být napájeny ze síťového napětí nepřesahujícího 380/220 V.

V závislosti na kategorii prostor z hlediska úrovně nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro osoby (viz kapitola 1.1) mohou být přenosné elektrické přijímače napájeny buď přímo ze sítě, nebo pomocí izolačních či snižovacích transformátorů (viz 1.7.44 ).

Kovové skříně přenosných elektrických přijímačů nad 42 V AC a nad 110 V DC v oblastech s vysokým rizikem, zvláště nebezpečných a ve venkovních instalacích musí být uzemněny nebo neutralizovány, s výjimkou elektrických přijímačů s dvojitou izolací nebo napájených z oddělovacích transformátorů.

1.7.96. Uzemnění nebo uzemnění přenosných elektrických přijímačů musí být provedeno speciálním vodičem (třetí - pro jednofázové a stejnosměrné elektrické přijímače, čtvrtý - pro třífázové elektrické přijímače), umístěným ve stejném plášti s fázovými vodiči přenosného vodiče a připojený k pouzdru elektrického přijímače a ke speciálnímu kontaktu zástrčky zásuvného konektoru (viz 1.7.97). Průřez tohoto jádra se musí rovnat průřezu fázových vodičů. Použití neutrálního pracovního vodiče pro tento účel, včetně vodiče umístěného ve společném plášti, není povoleno.

Vzhledem k tomu, že GOST pro některé značky kabelů zajišťuje zmenšený průřez čtvrtého jádra, je použití takových kabelů pro třífázové přenosné napájecí přijímače povoleno až do odpovídající změny GOST.

Jádra vodičů a kabelů používaných k uzemnění nebo uzemnění přenosných elektrických přijímačů musí být měděná, ohebná, s průřezem nejméně 1,5 mm² pro přenosné elektrické přijímače v průmyslových instalacích a nejméně 0,75 mm² pro domácí přenosné elektrické přijímače.

1.7.97. Přenosné elektrické přijímače zkušebních a experimentálních instalací, jejichž pohyb není při jejich provozu zamýšlen, mohou být uzemněny pomocí pevných nebo samostatných přenosných zemnících vodičů. V tomto případě musí stacionární zemnící vodiče splňovat požadavky 1.7.73 - 1.7.89 a přenosné zemnící vodiče musí být ohebné, měděné, s průřezem ne menším než je průřez fázových vodičů, ale ne menší než je uvedeno v 1.7.96.

U zásuvných konektorů přenosných elektrických přijímačů, prodlužovacích vodičů a kabelů musí být vodiče připojeny do zásuvky ze strany zdroje energie a do zástrčky - ze strany elektrických přijímačů.

Zásuvné konektory musí mít speciální kontakty, ke kterým jsou připojeny zemnící a neutrální ochranné vodiče.

Při zapnutí musí být spojení mezi těmito kontakty vytvořeno dříve, než se kontakty fázových vodičů dotknou. Pořadí rozpojování kontaktů při odpojování by mělo být obrácené.

Provedení zásuvných konektorů musí být takové, aby bylo možné propojit kontakty fázových vodičů s uzemňovacími kontakty.

Pokud je tělo zásuvného konektoru kovové, musí být elektricky připojeno k zemnícímu (zemnicímu) kontaktu.

1.7.98. Uzemnění a nulové ochranné vodiče přenosných vodičů a kabelů musí mít charakteristický rys.

Ohledně požadavků na uzemnění elektrické výrobky která zahrnuje také automatizační panely (skříně), musíte se navíc seznámit s následující technickou dokumentací:
1) GOST R 12.1.019-2009 "Systém norem bezpečnosti práce. Elektrická bezpečnost. Obecné požadavky a nomenklatura typů ochrany“ bod 4.2.2 (přibližně - pro Ruskou federaci), který uvádí metody pro zajištění ochrany před úrazem elektrickým proudem při dotyku kovových částí bez proudu, které se mohou pod napětím v důsledku poškození izolace, což je pro rozvaděče (skříně) velmi důležité.
2) GOST 12.2.007.0-75 "Systém norem bezpečnosti práce. Elektrické výrobky. Všeobecné bezpečnostní požadavky" s ustanovením isms 3.3. Požadavky na ochranné uzemnění vč. bod 3.3.7, bod 3.3.8, který uvádí potřebu vybavení prvky pro uzemňovací pláště, pouzdra, skříně atd.
3)RM 4-249-91 "Automatizační systémy technologických postupů. Výstavba zemnících sítí. Manual“, a je zde vše o uzemnění, včetně článku 2.12, článku 3.15, ... Je zde článek 2.25, který poskytuje odkaz na požadavky PM3-82-90 „Panely a konzoly pro systémy automatizace procesů. Design. Vlastnosti aplikace".
4) РМ3-54-90 "Panely a ovládací panely automatizačních systémů. Instalace elektrického vedení. Ruční" článek 1.4 Požadavky na uzemnění (uzemnění) s příklady připojení prvků rozváděče (skříně) uvnitř rozváděče (skříně).
5)RM 4-6-92 Část 3 "Automatizační systémy pro technologické procesy. Návrh elektrických a potrubních rozvodů. Pokyny pro provádění dokumentace. Manuál" článek 3.6 Ochranné uzemnění a uzemnění a článek 3.7.1 týkající se provádění pokynů pro ochranné uzemnění a uzemnění nulování elektrických instalací s příklady v přílohách.
6) atd. a tak dále.
7) GOST 21.408-2013 "SPDS. Pravidla pro provádění pracovní dokumentace pro automatizaci technologických procesů" článek 5.6.2.1 a článek 5.6.2.5 a článek 5.6.2.7 týkající se provádění ochranného uzemnění a uzemnění zařízení automatizačního systému.
Vezměte prosím na vědomí, že existuje koncept seznamování a kontroly aktuálních normativních a technických předpisů, hlavní věcí je, kde získat užitečné informace a umět je filtrovat a aplikovat.
A ve složitém provedení obvykle kabel pro připojení elektrického přijímače, kterým je automatizační panel (skříň), k rozvaděči napájecího systému a uspořádání zemnících smyček a uzemňovacích jednotek v rozvaděčích a velínech, stejně jako připojení těchto jednotek k zemnícím smyčkám, jsou zohledněny v částech napájecí sady (pozn. - značka "ES"), ale samotné připojení tohoto kabelu je již znázorněno na výkresech odpovídajících schémat v automatizační sadě, v automatizační souprava požadavky jsou uvedeny (vzaty v úvahu) a (nebo) znázorněny na výkresech (poznámka - obvykle se jedná o schémata externích zapojení nebo tabulky zapojení externí elektroinstalace) připojení zemnících vodičů k uzlům a zemnícím smyčkám z krytů přístrojů a rozvaděče atd.