Reguli pentru împământarea dulapurilor de comandă ale convertizoarelor de frecvență. Împământarea în sistemele de automatizare industrială. Împământarea circuitelor de măsurare sensibile

instalații electrice peste 1 kV în rețele cu un neutru efectiv împământat (cu curenți mari de defect la pământ);

instalații electrice peste 1 kV în rețele cu neutru izolat (cu curenți mici de eroare la pământ);

instalații electrice până la 1 kV cu un neutru solid împământat;

instalatii electrice pana la 1 kV cu neutru izolat.

1.7.3. O rețea electrică cu un neutru efectiv împământat este o rețea electrică trifazată peste 1 kV, în care coeficientul de defect la pământ nu depășește 1,4.

Coeficientul de defect la pământ într-o rețea electrică trifazată este raportul dintre diferența de potențial dintre faza nedeteriorată și pământ în punctul de defect la pământ al celorlalte sau a altor două faze și diferența de potențial dintre fază și pământ la aceasta. punct înainte de vina.

1.7.4. Un neutru solid împământat este neutrul unui transformator sau generator, conectat la un dispozitiv de împământare direct sau printr-o rezistență scăzută (de exemplu, prin transformatoare de curent).

1.7.5. Un neutru izolat este neutrul unui transformator sau generator care nu este conectat la un dispozitiv de împământare sau este conectat la acesta prin dispozitive de semnalizare, măsurare, protecție, reactoare de suprimare a arcului de împământare și dispozitive similare care au rezistență mare.

1.7.6. Legarea la pământ a oricărei părți a unei instalații electrice sau a altei instalații este conexiunea electrică intenționată a acestei părți la un dispozitiv de împământare.

1.7.7. Împământarea de protecție este împământarea părților unei instalații electrice pentru a asigura siguranța electrică.

1.7.8. Împământarea de lucru este împământarea oricărui punct al părților sub tensiune ale unei instalații electrice, care este necesară pentru a asigura funcționarea instalației electrice.

1.7.9. Împământarea în instalațiile electrice cu tensiuni de până la 1 kV este conectarea deliberată a unor părți ale unei instalații electrice care nu sunt în mod normal alimentate cu un neutru solid împământat al unui generator sau transformator în rețelele de curent trifazat, cu o ieșire solid împământătă a unui singur -sursă de curent de fază, cu un punct de mijloc solid împământat al unei surse în rețelele de curent continuu.

1.7.10. O defecțiune la pământ este o conectare accidentală a părților sub tensiune ale unei instalații electrice cu părți structurale neizolate de pământ sau direct cu pământul. Un scurtcircuit la cadru este o conectare accidentală a părților sub tensiune ale unei instalații electrice cu părțile lor structurale care nu sunt în mod normal alimentate.

1.7.11. Un dispozitiv de împământare este o combinație între un conductor de împământare și conductori de împământare.

1.7.12. Un electrod de împământare este un conductor (electrod) sau un set de conductori metalici interconectați (electrozi) care sunt în contact cu pământul.

1.7.13. Un electrod de împământare artificial este un electrod de împământare proiectat special pentru scopuri de împământare.

1.7.14. Un electrod natural de împământare este părțile conductoare electric ale comunicațiilor, clădirilor și structurilor în scopuri industriale sau de altă natură care sunt în contact cu pământul și sunt utilizate în scopuri de împământare.

1.7.15. O rețea de împământare sau de împământare se numește, respectiv, un conductor de protecție de împământare sau neutru cu două sau mai multe ramuri.

1.7.16. Un conductor de împământare este un conductor care conectează părțile împământate la electrodul de împământare.

1.7.17. Un conductor de protecție (PE) în instalațiile electrice este un conductor folosit pentru a proteja oamenii și animalele de șoc electric. În instalațiile electrice de până la 1 kV, conductorul de protecție conectat la neutrul solid împământat al generatorului sau transformatorului se numește conductor de protecție neutru.

1.7.18. Conductorul neutru de lucru (N) în instalațiile electrice de până la 1 kV este conductorul utilizat pentru alimentarea receptoarelor electrice, conectate la un neutru solid împământat al unui generator sau transformator în rețelele de curent trifazat, la o bornă solid împămânțată a unui singur sursă de curent de fază, la un punct sursă solid împământat în rețelele de curent continuu cu trei fire.

Un conductor combinat de protecție neutru și de lucru neutru (PEN) în instalațiile electrice de până la 1 kV este un conductor care combină funcțiile unui conductor neutru de protecție și de lucru neutru.

În instalațiile electrice de până la 1 kV cu un neutru solid împământat, conductorul de lucru neutru poate servi ca conductor de protecție neutru.

1.7.19. Zona de răspândire este zona pământului în care apare un gradient de potențial vizibil atunci când curentul curge de la electrodul de pământ.

1.7.20. Zona cu potențial zero este aria pământului din afara zonei de răspândire.

1.7.21. Tensiunea de pe dispozitivul de împământare este tensiunea care apare atunci când curentul curge de la electrodul de împământare în pământ între punctul de intrare a curentului în dispozitivul de împământare și zona cu potențial zero.

1.7.22. Tensiunea relativă la masă în timpul unui scurtcircuit la carcasă este tensiunea dintre această carcasă și zona cu potențial zero.

1.7.23. Tensiunea de atingere este tensiunea dintre două puncte ale unui circuit de eroare la pământ (la corp) atunci când o persoană le atinge simultan.

1.7.24. Tensiunea de treaptă este tensiunea dintre două puncte de pe sol, cauzată de răspândirea unui curent de defect la sol, atunci când picioarele unei persoane le ating simultan.

1.7.25. Curentul de defect la pământ este curentul care curge în pământ prin defecțiune.

1.7.26. Rezistența dispozitivului de împământare este raportul dintre tensiunea dispozitivului de împământare și curentul care curge de la dispozitivul de împământare în pământ.

1.7.27. Rezistivitatea echivalentă a unui pământ cu structură eterogenă este rezistivitatea unui pământ cu structură omogenă în care rezistența dispozitivului de împământare are aceeași valoare ca la un pământ cu structură eterogenă.

Termenul „rezistivitate” folosit în aceste Reguli pentru pământul cu o structură eterogenă trebuie înțeles ca „rezistivitate echivalentă”.

1.7.28. Oprirea de protecție în instalațiile electrice de până la 1 kV este oprirea automată a tuturor fazelor (polilor) unei secțiuni de rețea, oferind combinații sigure de curent și timpul de trecere a acestuia pentru oameni în cazul unui scurtcircuit la carcasă sau o scădere a nivelul de izolare sub o anumită valoare.

1.7.29. Izolarea dublă a unui receptor electric este o combinație de izolație de lucru și de protecție (suplimentară), în care părțile receptorului electric care sunt accesibile la atingere nu dobândesc tensiune periculoasă dacă numai izolația de lucru sau numai izolația de protecție (suplimentară) este deteriorată.

1.7.30. Tensiunea joasă este o tensiune nominală de cel mult 42 V între faze și față de masă, utilizată în instalatii electrice pentru a asigura securitatea electrică.

1.7.31. Un transformator de izolare este un transformator conceput pentru a separa rețeaua care alimentează un receptor electric de rețeaua electrică primară, precum și de rețeaua de împământare sau de împământare.

CERINȚE GENERALE

1.7.32. Pentru a proteja oamenii de electrocutare atunci când izolația este deteriorată, trebuie aplicată cel puțin una dintre următoarele măsuri de protecție: împământare, împământare, oprire de protecție, transformator de izolare, joasă tensiune, izolație dublă, egalizare de potențial.

1.7.33. Împământarea sau împământarea instalațiilor electrice trebuie efectuată:

1) la o tensiune de 380 V și peste curent alternativ și 440 V și peste curent continuu - în toate instalațiile electrice (vezi și 1.7.44 și 1.7.48);

2) la tensiuni nominale peste 42 V, dar sub 380 V AC și peste 110 V, dar sub 440 V DC - numai în zonele cu pericol crescut, în special cele periculoase și în instalații exterioare.

Împământarea sau împământarea instalațiilor electrice nu este necesară la tensiuni nominale de până la 42 V AC și până la 110 V DC în toate cazurile, cu excepția celor specificate în 1.7.46, clauza 6 și în Capitol. 7.3 și 7.6.

1.7.34. Împământarea sau împământarea echipamentelor electrice instalate pe suporturile de linii aeriene (transformatoare de putere și instrumente, deconectatoare, siguranțe, condensatoare și alte dispozitive) trebuie efectuate în conformitate cu cerințele prevăzute în capitolele relevante din PUE, precum și în acest capitol. .

Rezistența dispozitivului de împământare a suportului liniei aeriene pe care este instalat echipamentul electric trebuie să îndeplinească cerințele:

1) 1.7.57-1.7.59 - in instalatii electrice peste retea de 1 kV cu neutru izolat;

2) 1.7.62 - în instalații electrice de până la 1 kV cu un neutru solid împământat;

3) 1.7.65 - in instalatii electrice pana la 1 kV cu neutru izolat;

4) 2.5.76 - în rețele 110 kV și mai sus.

În rețelele trifazate de până la 1 kV cu un neutru solid împământat și în rețelele monofazate cu o ieșire împământată a unei surse de curent monofazate, echipamentele electrice instalate pe un suport de linie aeriană trebuie să fie împământate (vezi 1.7.63).

1.7.35. Pentru împământarea instalațiilor electrice, trebuie mai întâi folosiți conductori naturali de împământare. Dacă rezistența dispozitivelor de împământare sau tensiunea de atingere are valori acceptabile și sunt asigurate și valorile normalizate ale tensiunii pe dispozitivul de împământare, atunci electrozii de împământare artificiali trebuie utilizați numai dacă este necesar să se reducă densitatea curenților care trec prin electrozi naturali de împământare sau care curg din ei.

1.7.36. Pentru împământarea instalațiilor electrice în diverse scopuri și tensiuni diferite, apropiate geografic una de cealaltă, se recomandă utilizarea unui dispozitiv comun de împământare.

Pentru a combina dispozitivele de împământare ale diferitelor instalații electrice într-un singur dispozitiv comun de împământare, ar trebui să fie utilizați toți conductorii naturali de împământare, în special cei lungi.

Un dispozitiv de împământare utilizat pentru împământarea instalațiilor electrice cu aceleași scopuri sau tensiuni diferite trebuie să îndeplinească toate cerințele pentru împământarea acestor instalații electrice: protejarea oamenilor împotriva șocurilor electrice atunci când izolația este deteriorată, condițiile de funcționare a rețelelor, protejarea echipamentelor electrice de supratensiune, etc.

1.7.37. Rezistența dispozitivelor de împământare și tensiunea de atingere cerută de acest capitol trebuie asigurată în cele mai nefavorabile condiții.

Rezistivitatea pământului trebuie determinată, luând ca valoare calculată corespunzătoare anotimpului anului când rezistența dispozitivului de împământare sau tensiunea de atingere capătă cele mai mari valori.

1.7.38. Instalațiile electrice de până la 1 kV AC pot fi cu un neutru solid împământat sau izolat, instalații electrice DC - cu un punct de mijloc solid împământat sau izolat și instalații electrice cu surse de curent monofazate - cu unul solid împământat sau cu ambele borne izolate.

În rețelele de curent trifazat cu patru fire și rețelele de curent continuu cu trei fire, împământarea solidă a neutrului sau a punctului de mijloc al surselor de curent este obligatorie (vezi și 1.7.105).

1.7.39. În instalațiile electrice de până la 1 kV cu un neutru solid împământat sau o ieșire solid împământat a unei surse de curent monofazat, precum și cu un punct mediu împământat solid în rețelele de curent continuu cu trei fire, trebuie efectuată împământarea. Nu este permisă utilizarea împământării carcaselor receptorului electric în astfel de instalații electrice fără împământarea acestora.

1.7.40. Instalațiile electrice de până la 1 kV AC cu un neutru izolat sau ieșire izolată a unei surse de curent monofazate, precum și instalațiile electrice DC cu un punct mediu izolat trebuie utilizate cu cerințe de siguranță sporite (pentru instalații mobile, mine de turbă, mine). Pentru astfel de instalații electrice, împământarea în combinație cu monitorizarea izolației rețelei sau deconectarea de protecție trebuie efectuată ca măsură de protecție.

1.7.41. Instalațiile electrice de peste 1 kV cu un neutru izolat trebuie să fie împământate.

În astfel de instalații electrice, trebuie să fie posibilă detectarea rapidă a defecțiunilor la pământ (vezi 1.6.12). Protecția împotriva defecțiunii la pământ trebuie instalată cu o acțiune de oprire (pe întreaga rețea conectată electric) în cazurile în care acest lucru este necesar din motive de siguranță (pentru liniile de alimentare cu stații mobile și mașini, exploatarea turbei etc.).

1.7.42. Deconectarea de protecție este recomandată a fi utilizată ca măsură de protecție primară sau suplimentară dacă siguranța nu poate fi asigurată de un dispozitiv de împământare sau de împământare sau dacă un dispozitiv de împământare sau de împământare cauzează dificultăți din cauza condițiilor de implementare sau din motive economice. Oprirea de protecție trebuie efectuată de dispozitive (aparate) care îndeplinesc cerințele speciale privind fiabilitatea funcționării. specificatii tehnice.

1.7.43. Rețea trifazată până la 1 kV cu un neutru izolat sau o rețea monofazată de până la 1 kV cu o ieșire izolată, conectat printr-un transformator la o rețea de peste 1 kV, trebuie protejat cu o siguranță de avarie împotriva pericolului cauzat de deteriorarea izolației între înfăşurările de înaltă şi joasă tensiune ale transformatorului. Trebuie instalată o siguranță de purjare în neutru sau fază pe partea de joasă tensiune a fiecărui transformator. În acest caz, trebuie asigurată monitorizarea integrității siguranței de explozie.

1.7.44. În instalațiile electrice de până la 1 kV în locurile în care se folosesc transformatoare de izolare sau descendente ca măsură de protecție, tensiunea secundară a transformatoarelor trebuie să fie: pentru transformatoarele de izolare - nu mai mult de 380 V, pentru transformatoarele descendente - nu mai mult. mai mult de 42 V.

Când utilizați aceste transformatoare, trebuie respectate următoarele:

1) transformatoarele de izolare trebuie să îndeplinească condiții tehnice speciale privind fiabilitatea sporită a proiectării și tensiunile de încercare crescute;

2) transformatorul de izolare are voie să alimenteze un singur receptor electric cu un curent nominal al unei legături de siguranțe sau al unui întrerupător de circuit pe partea primară de cel mult 15 A;

3) nu este permisă împământarea înfășurării secundare a transformatorului de izolare. Carcasa transformatorului, în funcție de modul neutru al rețelei care alimentează înfășurarea primară, trebuie să fie împământată sau neutralizată. Nu este necesară împământarea carcasei receptorului electric conectat la un astfel de transformator;

4) transformatoarele coborâtoare cu o tensiune secundară de 42 V și mai mică pot fi utilizate ca transformatoare de izolare dacă îndeplinesc cerințele prevăzute la paragrafele 1 și 2 din prezentul alineat. Dacă transformatoarele coborâtoare nu izolează, atunci, în funcție de modul neutru al rețelei care alimentează înfășurarea primară, corpul transformatorului, precum și unul dintre bornele (una dintre faze) sau neutrul (punctul de mijloc) al înfășurarea secundară, ar trebui să fie legată la pământ sau la zero.

1.7.45. Dacă este imposibil să se efectueze împământarea, împământarea și oprirea de protecție care îndeplinesc cerințele acestui capitol sau dacă acest lucru ridică dificultăți semnificative din motive tehnologice, este permisă întreținerea echipamentelor electrice de pe platformele izolatoare.

Tampoanele izolatoare trebuie realizate astfel încât atingerea pieselor periculoase neîmpământate (neîmpământate) să se poată face numai de pe plăcuțe. În acest caz, trebuie exclusă posibilitatea contactului simultan cu echipamente electrice și părți ale altor echipamente și părți ale clădirii.

PĂRȚI DE PĂMÂNAT SAU IMPĂMÂNT 1.7.46. Părțile supuse împământării sau împământării în conformitate cu 1.7.33 includ:

1) carcase de mașini electrice, transformatoare, aparate, lămpi etc. (vezi și 1.7.44);

2) acționări ale dispozitivelor electrice;

3) înfășurările secundare ale transformatoarelor de instrument (vezi și 3.4.23 și 3.4.24);

4) cadre de tablouri de distribuție, panouri de comandă, panouri și dulapuri, precum și părți detașabile sau de deschidere, dacă acestea din urmă sunt echipate cu echipamente electrice cu o tensiune mai mare de 42 V AC sau mai mare de 110 V DC;

5) structuri metalice dispozitive de distributie, structuri metalice cabluri, cablu metalic cuplaje, carcase metalice și armături ale cablurilor de comandă și de alimentare, carcase metalice de sârme, manșoane și țevi metalice de cablaje electrice, carcase și structuri de susținere ale barelor colectoare, tăvi, cutii, șiruri, cabluri și benzi de oțel pe care sunt fixate cablurile și firele (cu excepția pentru șiruri, cabluri și benzi , de-a lungul cărora sunt așezate cabluri cu înveliș sau armătură metalică împământată sau neutralizată), precum și alte structuri metalice pe care sunt instalate echipamente electrice;

6) carcase metalice și armături de cabluri și fire de comandă și alimentare cu tensiuni de până la 42 V AC și până la 110 V DC, așezate pe structuri metalice comune, inclusiv în conducte comune, cutii, tăvi etc. Împreună cu cabluri și fire, ale căror carcase metalice și blindaje sunt supuse împământului sau împământării;

7) carcase metalice ale receptoarelor electrice mobile și portabile;

8) echipamente electrice amplasate pe părțile mobile ale mașinilor, mașinilor și mecanismelor.

1.7.47. Pentru a egaliza potențialele în acele încăperi și instalații exterioare în care se utilizează împământare sau împământare, la împământare trebuie conectate construcții și structuri industriale, conducte așezate permanent pentru toate scopurile, carcase metalice ale echipamentelor tehnologice, macarale și căi ferate etc. rețea sau zero. În acest caz, contactele naturale în articulații sunt suficiente.

1.7.48. Nu este necesară împământarea sau neutralizarea în mod intenționat:

1) carcase de echipamente electrice, dispozitive și structuri de instalații electrice instalate pe structuri metalice împământate (neutralizate), tablouri de distribuție, dulapuri, scuturi, cadre de mașini, mașini și mecanisme, cu condiția ca un contact electric sigur să fie asigurat cu baze împământate sau neutralizate ( excepție - vezi capitolul 7.3);

2) structurile enumerate la 1.7.46, clauza 5, cu condiția să existe un contact electric sigur între aceste structuri și echipamentele electrice împământate sau neutralizate instalate pe acestea. În același timp, aceste structuri nu pot fi folosite pentru împământarea sau neutralizarea altor echipamente electrice instalate pe ele;

3) armături pentru izolatoare de toate tipurile, suporturi, suporturi și corpuri de iluminat la instalarea acestora pe suporturi din lemn ale liniilor aeriene sau pe structuri din lemn ale stațiilor deschise, cu excepția cazului în care acest lucru este impus de condițiile de protecție împotriva supratensiunilor atmosferice.

La pozarea unui cablu cu o manta metalica impamantata sau un conductor gol de impamantare pe un suport de lemn, piesele enumerate situate pe acest suport trebuie sa fie impamantate sau neutralizate;

4) părți detașabile sau de deschidere ale cadrelor metalice ale camerelor, dulapurilor, gardurilor etc., dacă echipamentele electrice nu sunt instalate pe părțile detașabile (de deschidere) sau dacă tensiunea echipamentelor electrice instalate nu depășește 42 V AC sau 110 V DC (excepție - vezi capitolul 7.3);

5) carcase de receptoare electrice cu dublă izolație;

6) capse metalice, elemente de fixare, secțiuni de țevi protectie mecanica cabluri în locurile în care trec prin pereți și tavane și alte părți similare, inclusiv cutii de extensie și ramificații de până la 100 cm², cablajele electrice realizate prin cabluri sau fire izolate așezate de-a lungul pereților, tavanelor și altor elemente ale clădirilor.

INSTALATII ELECTRICE CU TENSIUNI DE Peste 1 kV RETELE CU NEUTRU IMPAMANT EFICIENT

1.7.49. Dispozitivele de împământare ale instalațiilor electrice peste 1 kV dintr-o rețea cu un neutru efectiv împământat trebuie realizate în conformitate cu cerințele fie pentru rezistența lor (vezi 1.7.51), fie pentru tensiunea de atingere (vezi 1.7.52), precum și în conformitate cu cu cerințele de proiectare (vezi . 1.7.53 și 1.7.54) și să limiteze tensiunea pe dispozitivul de împământare (vezi 1.7.50). Cerințele 1.7.49 - 1.7.54 nu se aplică dispozitivelor de împământare ale suporturilor de linii aeriene.

1.7.50. Tensiunea de pe dispozitivul de împământare atunci când curentul de eroare la pământ curge din acesta nu trebuie să depășească 10 kV. Tensiuni peste 10 kV sunt permise pe dispozitivele de împământare de la care potențialele nu pot fi transportate în afara clădirilor și a gardurilor exterioare ale instalației electrice. Când tensiunile la dispozitivul de împământare sunt mai mari de 5 kV și până la 10 kV, trebuie luate măsuri pentru a proteja izolarea cablurilor de ieșire de comunicații și telemecanice și pentru a preveni îndepărtarea potențialelor periculoase în afara instalației electrice.

1.7.51. Dispozitivul de împământare, care este realizat în conformitate cu cerințele privind rezistența sa, trebuie să aibă o rezistență de cel mult 0,5 ohmi în orice moment al anului, inclusiv rezistența electrozilor naturali de împământare.

Pentru a egaliza potențialul electric și a asigura conectarea echipamentelor electrice la electrodul de împământare pe teritoriul ocupat de echipament, electrozii de împământare orizontali longitudinali și transversali trebuie așezați și conectați unul la altul într-o rețea de împământare.

Conductoarele longitudinale de împământare trebuie așezate de-a lungul axelor echipamentelor electrice pe partea de serviciu, la o adâncime de 0,5-0,7 m de suprafața solului și la o distanță de 0,8-1,0 m de fundații sau baze de echipament. Este permisă creșterea distanțelor de la fundații sau bazele echipamentului la 1,5 m cu instalarea unui conductor de împământare pentru două rânduri de echipamente, dacă părțile de serviciu sunt față în față, iar distanța dintre fundațiile sau bazele a două rânduri nu este depășește 3,0 m.

Conductoarele transversale de împământare trebuie așezate în locuri convenabile între echipamente, la o adâncime de 0,5-0,7 m de suprafața solului. Se recomandă să se ia distanța dintre ele crescând de la periferie la centrul rețelei de împământare. În acest caz, prima și următoarele distanțe, începând de la periferie, nu trebuie să depășească 4,0, respectiv; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 și 20,0 m Dimensiunile celulelor rețelei de împământare adiacente punctelor în care sunt conectate neutrele transformatoarelor de putere și scurtcircuitarelor la dispozitivul de împământare nu trebuie să depășească 6x6 m².

Conductoarele orizontale de împământare trebuie așezate de-a lungul marginii teritoriului ocupat de dispozitivul de împământare, astfel încât împreună să formeze o buclă închisă.

Dacă conturul dispozitivului de împământare este situat în gardul exterior al instalației electrice, atunci la intrările și intrările pe teritoriul său, potențialul trebuie egalat prin instalarea a doi electrozi de împământare verticali la electrodul de împământare orizontal extern, opus intrărilor și intrărilor. Conductoarele de împământare verticale trebuie să aibă o lungime de 3-5 m, iar distanța dintre ele trebuie să fie egală cu lățimea intrării sau intrării.

1.7.52. Dispozitivul de împământare, care este realizat în conformitate cu cerințele pentru tensiunea de atingere, trebuie să asigure în orice moment al anului când curge un curent de eroare la pământ din acesta, valorile tensiunii de atingere nu le depășesc pe cele standardizate. Rezistența dispozitivului de împământare este determinată de tensiunea admisă pe dispozitivul de împământare și de curentul de eroare la pământ.

La determinarea valorii tensiunii de atingere admise, timpul de expunere calculat trebuie luat ca suma dintre timpul de acțiune de protecție și timpul total de oprire a întreruptorului. În acest caz, determinarea valorilor admisibile ale tensiunilor de atingere la locurile de muncă în care, în timpul comutării operaționale, pot apărea scurtcircuite pe structurile accesibile la atingere de către personalul care efectuează comutarea, trebuie luată durata protecției de rezervă și pentru restul teritoriului – principala protectie.

Amplasarea conductoarelor orizontale de împământare longitudinale și transversale trebuie determinată de cerințele pentru limitarea tensiunilor de atingere la valori standardizate și de comoditatea conectării echipamentelor împământate. Distanța dintre conductoarele de împământare orizontale longitudinale și transversale nu trebuie să depășească 30 m, iar adâncimea de plasare a acestora în pământ trebuie să fie de cel puțin 0,3 m La locurile de muncă, este permisă așezarea conductorilor de împământare la o adâncime mai mică, dacă este necesar acest lucru este confirmat de calcule, iar implementarea în sine nu reduce ușurința întreținerii instalațiilor electrice și durata de viață a conductorilor de împământare. Pentru a reduce stresul la atingere la locurile de muncă, în cazuri justificate, se poate adăuga un strat de piatră zdrobită de 0,1-0,2 m grosime.

1.7.53. Când faceți un dispozitiv de împământare în conformitate cu cerințele privind rezistența sau tensiunea sa de atingere, în plus față de cerințele de la 1.7.51 și 1.7.52, trebuie făcute următoarele:

conductoarele de împământare care conectează echipamentele sau structurile la electrodul de împământare trebuie așezate în pământ la o adâncime de cel puțin 0,3 m;

în apropierea locațiilor neutrelor împământate ale transformatoarelor de putere și scurtcircuitatoarelor, așezați conductoare de împământare longitudinale și transversale orizontale (în patru direcții).

Când dispozitivul de împământare se extinde dincolo de gardul instalației electrice, conductorii de împământare orizontali situati în afara teritoriului instalației electrice ar trebui să fie așezați la o adâncime de cel puțin 1 m. În acest caz, se recomandă să fie conturul exterior al dispozitivului de împământare realizată sub formă de poligon cu colțuri obtuze sau rotunjite.

1.7.54. Nu se recomandă conectarea gardului exterior al instalațiilor electrice la un dispozitiv de împământare. Dacă liniile aeriene de 110 kV și mai mari se îndepărtează de la instalația electrică, atunci gardul trebuie împământat folosind conductori verticali de împământare de 2-3 m lungime, instalați la stâlpii gardului de-a lungul întregului perimetrul său, la fiecare 20-50 m nu este necesar pentru un gard cu stâlpi metalici și cu acei stâlpi din beton armat, a căror armare este conectată electric la verigile metalice ale gardului.

Pentru a exclude conexiunea electrică a gardului exterior cu dispozitivul de împământare, distanța de la gard la elementele dispozitivului de împământare situate de-a lungul acestuia pe interior, exterior sau ambele părți trebuie să fie de cel puțin 2 m Conductoare orizontale de împământare, țevi și cabluri cu o înveliș metalic care se extinde dincolo de gard și alte comunicații metalice trebuie așezate în mijloc între stâlpii gardului la o adâncime de cel puțin 0,5 m în locurile în care gardul exterior se învecinează cu clădirile și structurile, precum și în locurile în care gardurile interne adiacent gardului exterior gard metalic Trebuie realizate inserții din cărămidă sau lemn cu o lungime de cel puțin 1 m.

Receptoarele electrice de până la 1 kV, care sunt alimentate direct de la transformatoare coborâtoare situate pe teritoriul instalației electrice, nu trebuie instalate pe gardul exterior. Când amplasați receptoarele electrice pe un gard exterior, acestea ar trebui să fie alimentate prin transformatoare de izolare. Aceste transformatoare nu au voie să fie instalate pe un gard. Linia care conectează înfășurarea secundară a transformatorului de izolare cu receptorul de putere situat pe gard trebuie izolată de pământ la valoarea tensiunii calculate pe dispozitivul de împământare.

Dacă este imposibil să se efectueze cel puțin una dintre măsurile indicate, atunci părțile metalice ale gardului trebuie conectate la un dispozitiv de împământare și trebuie efectuată egalizarea potențialului, astfel încât tensiunea de atingere de pe părțile exterioare și interioare ale gardului să se facă. să nu depășească valorile admise. La realizarea unui dispozitiv de împământare conform rezistenței admise, în acest scop trebuie așezat un conductor de împământare orizontal pe exteriorul gardului la o distanță de 1 m de acesta și la o adâncime de 1 m. Acest electrod de împământare trebuie conectat la dispozitivul de împământare cel puțin în patru puncte.

1.7.55. Dacă dispozitivul de împământare al unei instalații industriale sau de altă natură electrică este conectat la electrodul de împământare al unei instalații electrice de peste 1 kV cu un cablu neutru efectiv împământat cu o manta sau armătură metalică sau prin alte conexiuni metalice, atunci pentru a egaliza potențialele din jur o astfel de instalație electrică sau în jurul clădirii în care se află, este necesar să se respecte una dintre următoarele condiții:

1) așezarea în pământ la o adâncime de 1 m și la o distanță de 1 m de fundația clădirii sau de perimetrul teritoriului ocupat de echipament, a unui electrod de împământare conectat la structuri metalice în scopuri de construcții și industriale și o rețea de împământare (împământare), iar la intrările și intrările în clădire - așezați conductori la o distanță de 1 și 2 m de electrodul de împământare la o adâncime de 1, respectiv 1,5 m și conectarea acestor conductori la electrodul de împământare ;

2) utilizarea fundațiilor din beton armat ca conductori de împământare conform 1.7.35 și 1.7.70, dacă aceasta asigură un nivel acceptabil de egalizare a potențialului. Asigurarea condițiilor pentru egalizarea potențialului folosind fundații din beton armat utilizate ca conductori de împământare este determinată pe baza cerințelor documentelor speciale de politică.

Condițiile specificate în clauzele 1 și 2 nu sunt necesare dacă în jurul clădirilor există zone oarbe asfaltate, inclusiv la intrări și intrări. Dacă nu există o zonă oarbă la nicio intrare (intrare), egalizarea potențialului trebuie efectuată la această intrare (intrare) prin așezarea a doi conductori, așa cum este indicat în clauza 1, sau condiția din clauza 2 trebuie îndeplinită trebuie îndeplinite următoarele: cerințe 1.7.56.

1.7.56. Pentru a evita potențialul transfer, alimentarea cu energie a receptoarelor electrice situate în afara dispozitivelor de împământare ale instalațiilor electrice de peste 1 kV dintr-o rețea cu un neutru efectiv împământat, de la înfășurări de până la 1 kV cu un neutru împământat al transformatoarelor situate în conturul dispozitivului de împământare. , nu este permis. Dacă este necesar, astfel de receptoare de putere pot fi alimentate de la un transformator cu un neutru izolat pe lateral până la 1 kV printr-o linie de cablu realizată cu un cablu fără manta metalică și fără armătură sau printr-o linie aeriană. Astfel de receptoare de putere pot fi alimentate și printr-un transformator de izolare. Transformatorul de izolare și linia de la înfășurarea sa secundară la receptorul de putere, dacă trece prin teritoriul ocupat de dispozitivul de împământare al instalației electrice, trebuie izolate de la pământ până la valoarea tensiunii calculate pe dispozitivul de împământare. Dacă este imposibil de îndeplinit condițiile specificate pe teritoriul ocupat de astfel de receptoare electrice, trebuie efectuată egalizarea potențialului.

INSTALATII ELECTRICE CU TENSIUNI DE Peste 1 kV RETELE CU NEUTRU IZOLAT

1.7.57. În instalațiile electrice de peste 1 kV rețea cu un neutru izolat, rezistența dispozitivului de împământare R, Ohm, atunci când curentul calculat de eroare la pământ trece în orice moment al anului, ținând cont de rezistența conductorilor naturali de împământare, nu ar trebui să existe mai mult de:

la utilizarea simultană a unui dispozitiv de împământare pentru instalații electrice cu tensiune de până la 1 kV

R=125/l, dar nu mai mult de 10 ohmi.

Unde eu- curent de eroare la pământ calculat, A.

În același timp, trebuie îndeplinite și cerințele de împământare (împământare) a instalațiilor electrice de până la 1 kV;

când se utilizează un dispozitiv de împământare numai pentru instalații electrice peste 1 kV

R = 250/I, dar nu mai mult de 10 ohmi.

1.7.58. Următoarele sunt acceptate ca curent calculat:

1) în rețele fără compensare capacitivă a curentului - curent complet de eroare la pământ;

2) în rețele cu compensare capacitivă a curentului;

pentru dispozitivele de împământare la care sunt conectate dispozitive de compensare - un curent egal cu 125% din curentul nominal al acestor dispozitive;

pentru dispozitivele de împământare la care dispozitivele de compensare nu sunt conectate - curentul rezidual de eroare la pământ care trece într-o rețea dată atunci când cel mai puternic dintre dispozitivele de compensare sau cea mai ramificată secțiune a rețelei este deconectat.

Curentul calculat poate fi luat drept curentul de topire al siguranțelor sau curentul de funcționare al protecției releului împotriva defecțiunilor la pământ monofazate sau între faze, dacă în acest din urmă caz ​​protecția asigură oprirea defecțiunilor la pământ. În acest caz, curentul de eroare la pământ trebuie să fie de cel puțin o dată și jumătate curentul de funcționare al protecției releului sau de trei ori curentul nominal al siguranțelor.

Curentul de defect la pământ calculat trebuie determinat pentru cel al circuitelor de rețea posibile în funcționare pentru care acest curent are cea mai mare valoare.

1.7.59. În instalațiile electrice deschise de peste 1 kV cu neutru izolat, în jurul zonei ocupate de echipament, la o adâncime de cel puțin 0,5 m, la care este conectat echipamentul împământat, trebuie așezat un conductor de împământare orizontal închis (circuit). Dacă rezistența dispozitivului de împământare este mai mare de 10 ohmi (în conformitate cu 1.7.69 pentru pământ cu o rezistivitate mai mare de 500 ohmi m), atunci conductoarele de împământare orizontale trebuie așezate suplimentar de-a lungul rândurilor de echipamente pe partea de serviciu la la o adancime de 0,5 m si la o distanta de 0,8 -1,0 m fata de fundatii sau baze de utilaje.

INSTALATII ELECTRICE CU TENSIUNE DE PANA LA 1 kV CU NEUTRU IMPAMANT

1.7.60. Neutrul generatorului, transformatorul pe partea de până la 1 kV trebuie conectat la electrodul de împământare folosind un conductor de împământare. Secțiunea transversală a conductorului de împământare nu trebuie să fie mai mică decât cea indicată în tabel. 1.7.1.

Nu este permisă utilizarea conductorului de lucru neutru care vine de la neutrul generatorului sau transformatorului către tablou de distribuție ca conductor de împământare.

Electrodul de împământare specificat trebuie să fie amplasat în imediata apropiere a generatorului sau transformatorului. În unele cazuri, de exemplu, în substațiile din interiorul magazinului, electrodul de împământare poate fi construit direct lângă peretele clădirii.

1.7.61. Ieșirea conductorului neutru de lucru de la neutrul unui generator sau transformator la tabloul de distribuție trebuie efectuată: la ieșirea fazelor prin magistrale - o bară colectoare pe izolatoare, la ieșirea fazelor prin cablu (sârmă) - un cablu rezidențial (sârmă). În cablurile cu manta de aluminiu, este permisă utilizarea mantalei ca conductor de lucru neutru în loc de al patrulea miez.

Conductivitatea conductorului de lucru neutru care vine de la neutrul generatorului sau transformatorului trebuie să fie de cel puțin 50% din conductibilitatea fazei de ieșire.

1.7.62. Rezistența dispozitivului de împământare la care sunt conectate neutrele generatoarelor sau transformatoarelor sau bornele unei surse de curent monofazate, în orice moment al anului, nu trebuie să fie mai mare de 2, 4 și, respectiv, 8 ohmi la tensiunile de linie. de 660, 380 și 220 V a unei surse de curent trifazat sau 380, 220 și 127 Într-o sursă de curent monofazată. Această rezistență trebuie asigurată ținând cont de utilizarea conductoarelor naturale de împământare, precum și a conductorilor de împământare pentru împământarea repetată a firului neutru al unei linii aeriene de până la 1 kV cu un număr de linii de ieșire de cel puțin două. În acest caz, rezistența conductorului de împământare situat în imediata apropiere a neutrului generatorului sau transformatorului sau ieșirea unei surse de curent monofazate nu trebuie să fie mai mare de: 15, 30 și, respectiv, 60 ohmi la tensiunile de linie. de 660, 380 și 220 V a unei surse de curent trifazat sau 380, 220 și 127 Într-o sursă de curent monofazată.

Dacă rezistența specifică a pământului este mai mare de 100 Ohm m, este permisă creșterea normelor de mai sus de 0,01 ori, dar nu mai mult de zece ori.

1.7.63. Pe o linie aeriană, împământarea trebuie făcută cu un fir de lucru neutru așezat pe aceleași suporturi ca și firele de fază.

La capetele liniilor aeriene (sau ramificațiile din acestea) cu o lungime mai mare de 200 m, precum și la intrările de la liniile aeriene la instalațiile electrice care sunt supuse împământului, firul de lucru neutru trebuie reîmpământat. În acest caz, în primul rând, ar trebui utilizate dispozitive naturale de împământare, de exemplu, părți subterane ale suporturilor (vezi 1.7.70), precum și dispozitive de împământare concepute pentru protecția împotriva supratensiunilor de trăsnet (vezi 2.4.26).

Împământările repetate specificate sunt efectuate dacă nu sunt necesare legături mai frecvente la pământ în condițiile de protecție împotriva supratensiunilor de fulger.

Împământarea repetată a firului neutru în rețelele de curent continuu trebuie efectuată folosind conductori artificiali de împământare separati, care nu ar trebui să aibă conexiuni metalice la conductele subterane. Dispozitivele de împământare pe liniile aeriene de curent continuu concepute pentru a proteja împotriva supratensiunii cauzate de fulgere (vezi 2.4.26) sunt recomandate a fi utilizate pentru reîmpământarea firului de lucru neutru.

Conductoarele de împământare pentru împământarea repetată a firului neutru trebuie selectate din condiția de curgere a curentului pe termen lung de cel puțin 25 A. În ceea ce privește rezistența mecanică, acești conductori trebuie să aibă dimensiuni nu mai mici decât cele date în tabel. 1.7.1.

1.7.64. Rezistența totală la răspândirea conductorilor de împământare (inclusiv a celor naturali) a tuturor împământărilor repetate ale firului de lucru neutru al fiecărei linii aeriene în orice moment al anului nu trebuie să fie mai mare de 5, 10 și, respectiv, 20 ohmi, la tensiuni de linie de 660, 380 și 220 V a unei surse de curent trifazat sau a unei surse de curent monofazate de 380, 220 și 127 V. În acest caz, rezistența de răspândire a conductorului de împământare al fiecăreia dintre împământările repetate nu trebuie să fie mai mare de 15, 30 și, respectiv, 60 ohmi la aceleași tensiuni.

Dacă rezistența specifică a pământului este mai mare de 100 Ohm m, este permisă creșterea standardelor specificate de 0,01 ori, dar nu mai mult de zece ori.

INSTALATII ELECTRICE CU TENSIUNE de pana la 1 kV CU NEUTRU IZOLAT

1.7.65. Rezistența dispozitivului de împământare utilizat pentru împământarea echipamentelor electrice nu trebuie să fie mai mare de 4 ohmi.

Când puterea generatoarelor și transformatoarelor este de 100 kVA sau mai puțin, dispozitivele de împământare pot avea o rezistență de cel mult 10 ohmi. Dacă generatoarele sau transformatoarele funcționează în paralel, atunci este permisă o rezistență de 10 ohmi cu puterea lor totală care nu depășește 100 kVA.

1.7.66. Dispozitivele de împământare ale instalațiilor electrice cu tensiuni peste 1 kV cu un neutru efectiv împământat în zonele cu rezistivitate mare la pământ, inclusiv zonele de permafrost, sunt recomandate pentru a respecta cerințele pentru tensiunea de atingere (vezi 1.7.52).

În structurile stâncoase, este permisă așezarea conductoarelor de împământare orizontale la o adâncime mai mică decât cea cerută de 1.7.52 - 1.7.54, dar nu mai puțin de 0,15 m. În plus, este permisă să nu se instaleze conductoarele de împământare verticale prevăzute la 1.7 .51 la intrari si intrari.

1.7.67. La construirea sistemelor de împământare artificială în zone cu rezistivitate mare la pământ, se recomandă următoarele măsuri:

1) instalarea conductoarelor verticale de împământare de lungime crescută, dacă rezistivitatea pământului scade odată cu adâncimea și nu există conductori naturali de împământare adânci (de exemplu, puțuri cu conducte metalice);

2) instalarea electrozilor de împământare la distanță, dacă există locuri cu rezistivitate la pământ mai mică în apropiere (până la 2 km) de instalația electrică;

3) așezarea solului umed argilos în șanțuri în jurul conductoarelor orizontale de împământare în structurile de rocă, urmată de compactare și rambleu cu piatră zdrobită până la vârful șanțului;

4) utilizarea epurării artificiale a solului în scopul reducerii rezistivității acestuia, dacă alte metode nu pot fi utilizate sau nu dau efectul necesar.

1.7.68. În zonele cu permafrost, pe lângă recomandările date în 1.7.67, ar trebui să:

1) plasați conductorii de împământare în rezervoare neînghețate și zone dezghețate;

2) folosiți conducte de tubaj de puț; 3) pe lângă conductoarele de împământare adânci, utilizați conductoare de împământare extinse la o adâncime de aproximativ 0,5 m, concepute pentru a funcționa vara când stratul de suprafață al pământului se dezgheță;

4) creați zone artificiale dezghețate acoperind solul deasupra electrodului de pământ cu un strat de turbă sau alt material termoizolant pe perioada de iarnași deschiderea lor pentru perioada de vară.

1.7.69. În instalațiile electrice de peste 1 kV, precum și în instalațiile electrice de până la 1 kV cu neutru izolat pentru pământ cu rezistivitate mai mare de 500 Ohm m, dacă măsurile prevăzute la 1.7.66-1.7.68 nu permit obținând conductoare de împământare acceptabile din motive economice, este permisă creșterea valorilor rezistenței dispozitivelor de împământare cerute de acest capitol sunt de 0,002 ori, unde este rezistivitatea echivalentă la pământ, Ohm m. În acest caz, creșterea rezistenței dispozitivelor de împământare cerută de acest capitol nu trebuie să fie mai mare de zece ori.

CONDUCĂTORI PĂMÂNTĂRI

1.7.70. Se recomandă utilizarea următoarelor ca conductoare naturale de împământare: 1) conducte de alimentare cu apă și alte conducte metalice pozate în pământ, cu excepția conductelor de lichide inflamabile, gaze și amestecuri inflamabile sau explozive;

2) tubaj de sondă;

3) structuri metalice și din beton armat ale clădirilor și structurilor în contact cu solul;

4) șunturi metalice structuri hidraulice, conducte de apă, porți etc.;

5) mantale de plumb ale cablurilor așezate în pământ. Învelișurile de cablu din aluminiu nu pot fi utilizate ca conductori naturali de împământare.

Dacă mantaua cablului servește ca singurii conductori de împământare, atunci la calcularea dispozitivelor de împământare trebuie luate în considerare atunci când există cel puțin două cabluri;

6) conductoare de împământare ai suporturilor liniilor aeriene conectate la dispozitivul de împământare al instalației electrice cu ajutorul unui cablu de protecție împotriva trăsnetului pentru linie aeriană, dacă cablul nu este izolat de suporturile liniei aeriene;

7) fire neutre ale liniilor aeriene de până la 1 kV cu întrerupătoare repetate de împământare pentru cel puțin două linii aeriene;

8) șinele feroviare ale principalelor căi ferate neelectrificate și căi de acces dacă există o aranjare deliberată a jumperilor între șine.

1.7.71. Electrozii de împământare trebuie conectați la rețeaua de împământare prin cel puțin doi conductori conectați la electrodul de împământare în locuri diferite. Această cerință nu se aplică suporturilor liniilor aeriene, reîmpământării firului neutru și mantoalelor metalice ale cablurilor.

1.7.72. Pentru conductoarele de împământare artificiale, trebuie utilizat oțel.

Conductoarele de împământare artificiale nu trebuie vopsite.

Cele mai mici dimensiuni conductoarele artificiale de împământare din oțel sunt date mai jos:

Secțiunea transversală a conductoarelor orizontale de împământare pentru instalațiile electrice cu tensiuni peste 1 kV este selectată în funcție de rezistența termică (pe baza temperaturii de încălzire admise de 400 °C).

Electrozii de împământare nu trebuie amplasați (utilizați) în locuri unde pământul este uscat de căldura conductelor etc.

Șanțurile pentru conductoarele orizontale de împământare trebuie umplute cu pământ omogen care să nu conțină piatră zdrobită și deșeuri de construcție.

Dacă există riscul de coroziune a conductorilor de împământare, trebuie luată una dintre următoarele măsuri:

creșterea secțiunii transversale a conductorilor de împământare ținând cont de durata de viață estimată a acestora;

utilizarea conductoarelor de împământare galvanizate;

utilizarea protecției electrice.

Ca conductori artificiali de împământare, este permisă utilizarea conductorilor de împământare din beton conductiv electric.

PĂMÂNARE ȘI ZERO CONDUCTORI DE PROTECȚIE

1.7.73. Ca conductori de protecție neutru, conductorii neutri de lucru trebuie utilizați mai întâi (vezi și 1.7.82).

Următoarele pot fi utilizate ca conductori de protecție pentru împământare și neutru (pentru excepții, vezi capitolul 7.3):

1) conductoare special prevăzute în acest scop;

2) structuri metalice ale clădirilor (ferme, stâlpi etc.);

3) armătură din beton armat structuri de construcțieși fundații;

4) structuri metalice de uz industrial (sine de macarale, cadre de comutație, galerii, platforme, puțuri de ascensoare, ascensoare, ascensoare, cadre de canale etc.);

5) țevi de oțel pentru cablaje electrice;

6) mantale de cablu din aluminiu;

7) carcase metalice si structuri portante ale barelor colectoare, cutii metalice si tavi ale instalatiilor electrice;

8) conducte metalice așezate deschis pentru toate scopurile, cu excepția conductelor de substanțe și amestecuri inflamabile și explozive, canalizare și încălzire centrală.

Date în paragrafe. 2-8 conductori, structuri și alte elemente pot servi ca singuri conductori de protecție de împământare sau neutru dacă conductivitatea lor îndeplinește cerințele prezentului capitol și dacă continuitatea circuitului electric este asigurată pe toată durata utilizării.

Împământarea și conductorii de protecție neutru trebuie protejați împotriva coroziunii.

1.7.74. Este interzisă utilizarea învelișurilor metalice ale firelor tubulare, a cablurilor de susținere pentru cablarea cablurilor, a învelișurilor metalice a tuburilor izolatoare, a furtunurilor metalice, precum și a blindajelor și a învelișurilor de plumb ale firelor și cablurilor ca conductori de protecție pentru împământare sau neutru. Utilizarea învelișurilor pentru cabluri de plumb în aceste scopuri este permisă numai în rețelele electrice urbane reconstruite de 220/127 și 380/220 V.

În instalațiile interioare și exterioare care necesită împământare sau împământare, aceste elemente trebuie să fie împământate sau împământate și să aibă conexiuni fiabile pe tot parcursul. Cuplajele și cutiile metalice trebuie conectate la armuri și la carcase metalice prin lipire sau șuruburi.

1.7.75. Liniile de împământare sau de împământare și ramificațiile de la acestea în spații închise și în instalații exterioare trebuie să fie accesibile pentru inspecție și să aibă secțiuni transversale nu mai mici decât cele indicate la 1.7.76 - 1.7.79.

Cerința de accesibilitate pentru inspecție nu se aplică conductoarelor neutre și mantoalelor de cablu, armăturii structurilor din beton armat, precum și conductoarelor de protecție neutre și de împământare așezate în conducte și cutii, precum și direct în corpul structurilor clădirii (încastrate). ).

Ramurile de la rețea la receptoarele electrice de până la 1 kV pot fi așezate ascunse direct în perete, sub podea curată etc., protejându-le de expunerea la medii agresive. Astfel de ramuri nu ar trebui să aibă conexiuni.

În instalațiile exterioare, conductorii de împământare și de protecție neutru pot fi așezați în sol, în podea sau de-a lungul marginilor platformelor, fundațiilor instalațiilor tehnologice etc.

Nu este permisă utilizarea conductoarelor de aluminiu neizolate pentru așezarea în pământ ca conductori de protecție pentru împământare sau neutru.

1.7.76. Conductoarele de protecție de împământare și neutru în instalațiile electrice de până la 1 kV trebuie să aibă dimensiuni nu mai mici decât cele date în tabel. 1.7.1 (vezi și 1.7.96 și 1.7.104).

Secțiunile transversale (diametrele) conductorilor de protecție neutru și de lucru neutru ai liniilor aeriene trebuie selectate în conformitate cu cerințele capitolului. 2.4.

Tabelul 1.7.1. Cele mai mici dimensiuni ale conductorilor de protecție pentru împământare și neutru

1.7.77. În instalațiile electrice de peste 1 kV cu un neutru efectiv împământat, secțiunile conductoarelor de împământare trebuie selectate astfel încât atunci când cel mai mare curent de scurtcircuit monofazat trece prin ele, temperatura conductorilor de împământare să nu depășească 400 ° C ( încălzire de scurtă durată corespunzătoare duratei protecției principale și întregului timp de oprire a întreruptorului).

1.7.78. În instalațiile electrice de până la 1 kV și mai sus, cu un neutru izolat, conductivitatea conductorilor de împământare trebuie să fie de cel puțin 1/3 din conductivitatea conductorilor de fază, iar secțiunea transversală nu trebuie să fie mai mică decât cele date în tabel. . 1.7.1 (vezi și 1.7.96 și 1.7.104). Nu este necesară utilizarea conductorilor de cupru cu o secțiune transversală mai mare de 25 mm², aluminiu - 35 mm², oțel - 120 mm². În spațiile industriale cu astfel de linii electrice, împământarea din bandă de oțel trebuie să aibă o secțiune transversală de cel puțin 100 mm². Este permisă utilizarea oțelului rotund de aceeași secțiune.

1.7.79. În instalațiile electrice de până la 1 kV cu un neutru solid împământat, pentru a asigura oprirea automată a secțiunii de urgență, conductivitatea conductorilor de protecție de fază și neutru trebuie selectată astfel încât în ​​cazul unui scurtcircuit la carcasă sau la conductorul de protecție neutru, va apărea un curent de scurtcircuit care depășește cel puțin:

de 3 ori curentul nominal al elementului siguranței celei mai apropiate siguranțe;

de 3 ori curentul nominal al unui declanșator nereglat sau setarea curentului unui declanșator reglabil al unui întrerupător de circuit având o caracteristică invers dependentă de curent.

La protejarea rețelelor cu întreruptoare automate care au doar o declanșare electromagnetică (închidere), conductivitatea acestor conductori trebuie să asigure un curent nu mai mic decât setarea curentului instantaneu, înmulțit cu un factor ținând cont de împrăștiere (conform datelor din fabrică). ), și cu un factor de siguranță de 1,1. Dacă nu există date din fabrică pentru întreruptoare de circuit cu un curent nominal de până la 100 A, multiplicitatea curentului de scurtcircuit în raport cu setarea trebuie luată cel puțin 1,4, iar pentru întrerupătoarele cu un curent nominal mai mare de 100 A - cel puțin 1,25.

Conductivitatea totală a conductorului de protecție neutru în toate cazurile trebuie să fie de cel puțin 50% din conductivitatea conductorului de fază.

Dacă cerințele acestui paragraf nu sunt îndeplinite în ceea ce privește valoarea curentului de defect către corp sau către conductorul de protecție neutru, atunci deconectarea în timpul acestor scurtcircuite trebuie să fie asigurată folosind protecții speciale.

1.7.80. În instalaţiile electrice de până la 1 kV cu un neutru solid împământat, pentru a îndeplini cerinţele prevăzute la 1.7.79, se recomandă aşezarea conductoarelor de protecţie a neutrului împreună sau în imediata apropiere a conductoarelor de fază.

1.7.81. Conductoarele de lucru neutre trebuie proiectate pentru un flux pe termen lung a curentului de funcționare.

Se recomandă utilizarea conductoarelor cu izolație echivalentă cu izolarea conductoarelor de fază ca conductoare de lucru neutre. O astfel de izolație este obligatorie atât pentru neutru de lucru, cât și pentru conductorii de protecție neutru în acele locuri în care utilizarea conductoarelor goale poate duce la formarea de perechi electrice sau la deteriorarea izolației conductorilor de fază ca urmare a scânteilor între conductorul neutru gol și carcasă. sau structura (de exemplu, la așezarea firelor în țevi, cutii, tăvi). O astfel de izolație nu este necesară dacă carcasele și structurile de susținere ale canalelor complete de bare și barelor colectoare ale dispozitivelor complete de distribuție (plăci, puncte de distribuție, ansambluri etc.), precum și mantale de cablu din aluminiu sau plumb sunt utilizate ca conductori de lucru neutru și de protecție neutru ( vezi 1.7.74 şi 2.3.52).

În spațiile industriale cu un mediu normal, este permisă utilizarea structurilor metalice, țevilor, carcaselor și structurilor de susținere ale barelor colectoare specificate la 1.7.73 ca conductori neutri de lucru pentru a alimenta receptoare electrice monofazate de putere redusă, de exemplu: în rețele până la 42 V; la pornirea bobinelor simple ale demaroarelor magnetice sau contactoarelor la tensiunea de fază; la pornirea tensiunii de fază a iluminatului electric și a circuitelor de comandă și alarmă la robinete.

1.7.82. Nu este permisă utilizarea conductoarelor neutre de lucru care merg la receptoarele electrice portabile monofazate și curent continuu ca conductori de protecție neutru. Pentru împământarea unor astfel de receptoare electrice, trebuie utilizat un al treilea conductor separat, conectat în conectorul de conectare al cutiei de ramificație, în panou, panou, ansamblu etc. la conductorul neutru de lucru sau de protecție neutru (vezi și 6.1.20). ).

1.7.83. Nu ar trebui să existe dispozitive de deconectare sau siguranțe în circuitul conductorilor de protecție de împământare și neutru.

În circuitul conductoarelor neutre de lucru, dacă acestea servesc simultan pentru împământare, este permisă utilizarea întrerupătoarelor care, concomitent cu deconectarea conductoarelor neutre de lucru, deconectează toate firele sub tensiune (vezi și 1.7.84).

Întrerupătoarele unipolare trebuie instalate în conductorii de fază și nu în conductorul de lucru neutru.

1.7.84. Conductoarele de protecție neutre ale liniilor nu sunt permise pentru a neutraliza echipamentele electrice alimentate de alte linii.

Este permisă utilizarea conductorilor neutri de lucru ai liniilor de iluminat pentru împământarea echipamentelor electrice alimentate de alte linii, dacă toate aceste linii sunt alimentate de la un transformator, conductivitatea lor satisface cerințele acestui capitol și posibilitatea deconectarii conductoarelor de lucru neutre în timpul funcționării. a altor linii este exclusă. În astfel de cazuri, întrerupătoarele care deconectează conductorii neutri de lucru împreună cu conductorii de fază nu trebuie utilizate.

1.7.85. În încăperi uscate, fără un mediu agresiv, conductorii de protecție neutru și de împământare pot fi așezați direct de-a lungul pereților.

În încăperile umede, umede și mai ales umede și în încăperile cu mediu agresiv, conductorii de împământare și neutru de protecție trebuie așezați la o distanță de cel puțin 10 mm față de pereți.

1.7.86. Împământarea și conductorii de protecție neutru trebuie protejați de influențele chimice. În locurile în care acești conductori se încrucișează cu cabluri, conducte, șine de cale ferată, în locurile în care pătrund în clădiri și în alte locuri în care este posibilă deteriorarea mecanică a conductorilor de protecție la împământare și neutru, acești conductori trebuie protejați.

1.7.87. Așezarea conductorilor de protecție de împământare și neutru în locurile în care trec prin pereți și tavane ar trebui, de regulă, să fie efectuată cu terminarea lor directă. În aceste locuri, conductorii nu trebuie să aibă conexiuni sau ramificații.

1.7.88. Semne de identificare trebuie să fie prevăzute în punctele în care conductoarele de împământare pătrund în clădiri.

1.7.89. Nu este permisă utilizarea unor conductori de protecție special pentru împământare sau neutru în alte scopuri.

CONEXIUNI ȘI LEGĂRI DE IMPĂMÂNARE ȘI CONDUCTOARE DE PROTECȚIE ZERO

1.7.90. Conexiunile conductoarelor de protecție de împământare și neutru între ele trebuie să asigure un contact sigur și să fie realizate prin sudare.

Este permisă în instalații interioare și exterioare fără medii agresive realizarea conexiunilor de împământare și conductori de protecție neutru în alte moduri care îndeplinesc cerințele GOST 10434-82 "Conexiuni electrice de contact. Generalități cerințe tehnice„la clasa a II-a de conexiuni. În acest caz, trebuie luate măsuri împotriva slăbirii și coroziunii legăturilor de contact. Legăturile de împământare și conductori de protecție neutru ai cablajelor electrice și a liniilor aeriene se pot face folosind aceleași metode ca și conductoarele de fază.

Conexiunile conductoarelor de protecție de împământare și neutru trebuie să fie accesibile pentru inspecție.

1.7.91. Țevile electrice de oțel, cutiile, tăvile și alte structuri utilizate ca conductori de protecție pentru împământare sau neutru trebuie să aibă conexiuni care îndeplinesc cerințele GOST 10434-82 pentru conexiunile de clasa 2. Trebuie asigurat, de asemenea, contactul fiabil al țevilor de oțel cu carcasele echipamentelor electrice în care sunt introduse țevile și cu cutiile metalice de conectare (ramificație).

1.7.92. Locurile și metodele de conectare a conductoarelor de împământare cu conductoare naturale extinse de împământare (de exemplu, conducte) trebuie selectate astfel încât la deconectarea conductorilor de împământare pentru lucrari de reparatii a fost furnizată valoarea de rezistență calculată a dispozitivului de împământare. Apometrele, supapele etc. trebuie să aibă conductori de derivație pentru a asigura continuitatea circuitului de împământare.

1.7.93. Conectarea conductorilor de protecție de împământare și neutru la părțile echipamentelor care urmează să fie împământate sau neutralizate trebuie efectuată prin sudură sau șuruburi. Conexiunea trebuie să fie accesibilă pentru inspecție. Pentru conexiunile cu șuruburi, trebuie luate măsuri pentru a preveni slăbirea și coroziunea conexiunii de contact.

Împământarea sau împământarea echipamentelor care sunt supuse dezmembrării frecvente sau instalate pe părți în mișcare sau părți supuse șocurilor sau vibrațiilor trebuie efectuate cu împământare flexibilă sau conductori de protecție neutru.

1.7.94. Fiecare parte a instalației electrice care urmează să fie împământată sau împământată trebuie conectată la rețeaua de împământare sau de împământare folosind o ramură separată. Conectarea secvențială a părților împământate sau neutralizate ale unei instalații electrice în conductorul de protecție de împământare sau neutru nu este permisă.

CONDIȚII ELECTRICE PORTABILE

1.7.95. Receptoarele electrice portabile trebuie alimentate de la o tensiune de rețea care nu depășește 380/220 V.

În funcție de categoria incintei în ceea ce privește gradul de pericol de electrocutare pentru oameni (vezi capitolul 1.1), receptoarele electrice portabile pot fi alimentate fie direct din rețea, fie prin transformatoare de izolare sau reductoare (vezi 1.7.44). ).

Carcasele metalice ale receptoarelor electrice portabile peste 42 V AC și peste 110 V DC în zonele cu risc ridicat, în special cele periculoase și în instalațiile exterioare, trebuie împământate sau neutralizate, cu excepția receptoarelor electrice cu dublă izolație sau alimentate prin transformatoare de izolare.

1.7.96. Împământarea sau împământarea receptoarelor electrice portabile trebuie efectuată de un conductor special (al treilea - pentru receptoarele electrice monofazate și curent continuu, al patrulea - pentru receptoarele electrice cu curent trifazat), situat în aceeași carcasă cu conductorii de fază. a firului portabil și conectat la corpul receptorului electric și la un contact special al mufei conectorului cu priză (vezi 1.7.97). Secțiunea transversală a acestui miez trebuie să fie egală cu secțiunea transversală a conductorilor de fază. Utilizarea unui conductor neutru de lucru în acest scop, inclusiv a unuia situat într-o carcasă comună, nu este permisă.

Datorită faptului că GOST pentru unele mărci de cabluri prevede o secțiune transversală redusă a celui de-al patrulea miez, utilizarea unor astfel de cabluri pentru receptoarele portabile de putere trifazate este permisă până la modificarea corespunzătoare a GOST.

Miezurile de fire și cabluri utilizate pentru împământarea sau împământarea receptoarelor electrice portabile trebuie să fie din cupru, flexibile, cu o secțiune transversală de cel puțin 1,5 mm² pentru receptoarele electrice portabile din instalații industriale și de cel puțin 0,75 mm² pentru receptoarele electrice portabile de uz casnic.

1.7.97. Receptoarele electrice portabile ale instalațiilor de testare și experimentale, a căror mișcare nu este intenționată în timpul funcționării lor, pot fi împământate folosind conductoare de împământare staționare sau portabile separate. În acest caz, conductoarele de împământare staționare trebuie să îndeplinească cerințele de la 1.7.73 - 1.7.89, iar conductoarele portabile de împământare trebuie să fie flexibile, din cupru, cu o secțiune transversală nu mai mică decât secțiunea transversală a conductorilor de fază, dar nu mai mică. decât cea specificată la 1.7.96.

La conectorii de conectare ai receptoarelor portabile de alimentare, firele de prelungire și cablurile, conductorii trebuie conectați la priză din partea sursei de alimentare și la mufa - din partea receptorului de alimentare.

Conectorii trebuie să aibă contacte speciale la care sunt conectate conductorii de protecție de împământare și neutru.

Când este pornit, conexiunea dintre aceste contacte trebuie stabilită înainte ca contactele conductorilor de fază să vină în contact. Ordinea contactelor de deconectare la deconectare ar trebui inversată.

Proiectarea conectorilor trebuie să fie astfel încât să fie posibilă conectarea contactelor conductoarelor de fază cu contacte de împământare (împământare).

Dacă corpul conectorului este realizat din metal, acesta trebuie să fie conectat electric la contactul de împământare (împământare).

1.7.98. Conductoarele de protecție de împământare și neutru ai firelor și cablurilor portabile trebuie să aibă o caracteristică distinctivă.

10.17. Conexiunea de la întrerupătorul de împământare la clădirea de service și tehnică se poate face cu un conductor de oțel cu diametrul de cel puțin 6 mm, un mănunchi de trei fire de oțel zincat cu diametrul de cel puțin 5 mm fiecare, un cablu de alimentare sau de control cu conductoare de aluminiu cu secțiunea transversală de cel puțin 25 mm. Conductoarele de oțel sunt sudate direct la electrodul de împământare. Conductoarele de aluminiu ale cablurilor de putere sau de control sunt conectate la o bară de oțel folosind o inserție adaptor oțel-aluminiu, un capăt al căruia este pre-aluminat (acoperit cu un strat de aluminiu). Inserția de tranziție de la locul dispozitivului de împământare este sudată cu partea nealuminată la bara de conectare a circuitului, iar partea aluminiată - la conductorii de aluminiu ai cablului. Joncțiunea miezurilor cablului cu inserția de tranziție este acoperită de două ori cu email gliftalic și închisă într-un cuplaj din fontă umplut cu masă de bitum.

Se utilizează următoarea tehnologie de conectare. Un capăt al benzii de oțel este cositorit la o distanță de 90 mm, apoi se realizează un cap de aluminiu alungit pentru un cablu cu secțiunea transversală necesară. Benzile cositorite și vârful sunt strânse cu trei șuruburi și îmbinarea este lipită. Banda de oțel este sudată pe banda de conectare a circuitului, iar miezurile cablurilor sunt introduse în vârf și sertizate cu clești de presare în 5-6 locuri. La finalizarea îmbinării, joncțiunea benzii de oțel și vârful este plasată într-un cuplaj din fontă MCH-70 și umplută cu masă de bitum.

10.18. Dacă proiectul nu prevede așezarea barelor de împământare în clădiri, împământarea echipamentelor trebuie făcută după cum urmează. Un conductor continuu dintr-un mănunchi de conductori de împământare care provin de la electrodul de împământare sau de la panoul cu trei împământare este conectat la șuruburile de împământare ale tuturor dulapurilor exterioare, formând un inel care se închide în fața punctului în care conductorul este conectat la primul. cabinet; alți conductori continui sunt conectați la șuruburile de împământare ale panourilor de alimentare, secțiunile panoului de control și afișajul de la distanță.

Împământarea dulapurilor de pe un rând se realizează în conformitate cu clauza 10.16. Conectarea conductoarelor de împământare a dulapurilor de un rând, precum și a conductoarelor care provin de la transformatoarele vehiculelor, dulapuri de cabluri și alte echipamente la conductoarele de împământare provenite de la electrozii de împământare, se realizează cu ajutorul clemelor cu șuruburi.

10.19. Conectarea în serie la conductorul de împământare a mai multor dulapuri de împământare, panouri de alimentare, secțiuni de console și alte echipamente este interzisă.

10.20. Pentru împământarea dispozitivelor de semnalizare la fața locului, este interzisă utilizarea conductelor de încălzire, șine, mantale și armături de cabluri.

Când sunt instalate într-o clădire, conductorii de împământare de protecție trebuie izolați de alți conductori de împământare, cabluri și structuri metalice.

Legarea la pământ a podurilor semaforizate, consolelor, semafoarelor, dulapurilor de relee pe tronsoane de căi ferate cu tracțiune electrică și tracțiune autonomă

Pe tronsoane de cale ferata cu tractiune electrica de curent continuu si alternativ

10.21. Împământarea pieselor metalice ale podurilor și consolelor de semafoare, semafoarelor și dulapurilor cu relee se realizează prin conectarea acestora la bornele din mijloc ale transformatoarelor de șocuri.

În cazurile în care nu există transformatoare de bobine în apropiere, conductorul de împământare este conectat la șina de tracțiune folosind o clemă specială.

Echipamentele metalice ale semafoarelor de pe stâlpi din beton armat trebuie conectate între ele prin conductori de împământare (Fig. 53 și 54).

https://pandia.ru/text/80/297/images/image071_4.gif" width="463" height="596 src=">

Fig.54. Legarea la pământ a echipamentului semaforizat pe un catarg centrifugat din beton armat de 10 m lungime

Bara transversală a podului semaforizat sau traversa consolei este conectată la scări cu un conductor de împământare.

Conductorul de împământare care merge de la borna centrală a transformatorului șocul de cale la semafor cu un catarg metalic sau un dulap de relee este conectat sub piulița unuia dintre șuruburile pentru atașarea semaforului la fundație sau sub capul șurubului pt. fixând dulapul cu relee pe bază. Conductorul de împământare care merge de la borna centrală a transformatorului șocul de cale până la semafor cu un catarg din beton armat, pod de semafor sau consola este conectat sub piulița șurubului sudat la partea inferioară a scării.

La împământarea unui dulap de relee și a unui semafor din apropiere, conductorul de împământare de la borna mijlocie a transformatorului șocul de cale este conectat sub capul șurubului de fixare a dulapului cu relee; Semaforul este împământat folosind un conductor de împământare așezat deschis între semafor și dulapul de relee.

Pentru a crește fiabilitatea împământării structurilor metalice ale podurilor de semafor, un al doilea conductor de împământare este așezat de-a lungul stâlpului. Un capăt al acestui conductor este fixat cu un șurub sudat pe bara transversală a podului, iar celălalt merge la borna mijlocie a transformatorului inductor. Ieșirea capului este sudată la conductorul de împământare. Dacă există două capete, adică cu stâlpi de pod pereche, ieșirile ambelor capete sunt sudate.

Duplicarea împământării consolei se realizează în mod similar cu duplicarea împământării podului semaforizat. În acest caz, conductorul de împământare este conectat la un șurub sudat la partea inferioară a stâlpului consolei.

10.22. Ca conductor de împământare trebuie utilizat oțel rotund cu un diametru de cel puțin 12 mm în zonele cu tracțiune electrică DC și cel puțin 10 mm în zonele cu tracțiune electrică AC. Capetele conductorului de împământare pentru conectarea cu șuruburi trebuie să aibă un vârf sau un inel de fier bandă (Fig. 55).

0 " style="border-collapse:collapse">

10.26. În dulapul cu relee, clemele pentru împământarea descărcătoarelor trebuie conectate la corpul metalic al dulapului cu relee folosind un conductor de cupru cu o secțiune transversală de cel puțin 20 mm pe calea cea mai scurtă.

Pe tronsoane de cale ferata cu tractiune autonoma

10.27. Dulapurile cu relee sunt împământate prin conectarea cadrului metalic al dulapului la dispozitivul de împământare al cutiei de cabluri.

Ca fir de conectare, ar trebui să utilizați carcasa metalică și armura cablului, lipite împreună, așezate între dulapul cu relee și cutia de cabluri.

Un fir de împământare de cupru cu un diametru de cel puțin 20 mm este lipit la joncțiunea armurii și mantaua cablului și conectat la corpul metalic al dulapului de relee și al cutiei de cabluri.

Pentru cablurile fara manta metalica, aceasta legatura se poate realiza cu un fascicul de trei fire de otel zincat cu diametrul de 5 mm. Cablajul este așezat în pământ la o adâncime de cel puțin 30-40 cm și conectat la conductorii de împământare ai conductorului de împământare a cutiei de cabluri de joasă tensiune la o distanță de cel puțin 0,4 m deasupra suprafeței solului.

Conexiunea trebuie realizată prin sudare electrică sau termică sau folosind cleme metalice.

10.28. Pentru a egaliza și a reduce potențialele care apar pe părțile purtătoare de curent ale dispozitivelor de semnalizare și cale de blocare automată, locomotivă automată și semnalizare de trecere, este necesar să se combine carcasele metalice ale dulapurilor cu relee cu părțile metalice ale semafoarelor sau ale semaforului. poduri și console cu jumperi de împământare.

Împământare cutii de cabluri

10.29. Pentru împământarea cutiilor de cabluri se folosesc dispozitive standard de împământare, constând dintr-o tijă de oțel cu un diametru de cel puțin 20 mm, o lungime de 2,5 m - un conductor de împământare și un conductor de împământare sudat pe acesta din două fire de oțel galvanizate cu un diametru de 5 mm răsucite împreună. Pentru a instala întrerupătorul de împământare și a așeza conductorul de împământare, trebuie săpat un șanț cu o adâncime de cel puțin 0,6 m.

10.30. Este permisă instalarea unui electrod de împământare comun pentru împământarea echipamentelor de joasă tensiune și înaltă tensiune ale turnurilor de putere ale liniilor de semnal de înaltă tensiune de blocare automată, echipate cu protecție care acționează pentru deconectarea în timpul defecțiunilor la pământ monofazate.

Cu un sistem comun de împământare, coborârile către acesta de la echipamente de înaltă tensiune (tensiune peste 1 kV) și de joasă tensiune (până la 1 kV) trebuie să fie separate și sudate la diferite tije de împământare sau (în cazul unei tije de împământare adânci). ) la o lansetă, dar în locuri diferite.

10.31. Conductorul de împământare este adus pe suport de-a lungul fundului șanțului, așezat de-a lungul suportului și conectat la șurubul de împământare al cutiei de cabluri. Conductorul de împământare este atașat de un suport de lemn cu console, iar de unul din beton armat - cu cleme de sârmă cu diametrul de 2,5-4 mm, instalate la o distanță de 0,5-0,6 m unul de celălalt.

10.32. Rezistența dispozitivelor de împământare nu trebuie să depășească valorile date în tabelul 39.

Circuitele de împământare existente pentru tehnologia computerelor și echipamentele de automatizare sunt de obicei împărțite în:

1. Circuite de protecție la pământ (PG).
2. Circuite de împământare de lucru (RZ).

1. Împământare de protecție

Acest tip de împământare protejează o persoană de posibile răniri în cazul deteriorării izolației unei instalații electrice în funcțiune. În instalațiile electrice existente ale instalațiilor aferente sistemelor automate de control al procesului, împământarea (împământarea) trebuie efectuată pe:

• carcase metalice ale următoarelor dispozitive: instrumentație, dispozitive de comandă (dispozitive de control), dispozitive de comandă (dispozitive de control), dispozitive de iluminat, dispozitive de alarmă și elemente de protecție, antrenări electrice de supapă etc., motoare electrice MU (mecanisme de control);
• console din metal, precum și tablouri de distribuție pentru orice scop, dacă pe acestea sunt montate dispozitive electrice, instrumente și alte mijloace legate de elemente de tehnologie informatică și de automatizare. În acest caz, cerința specificată se aplică părților deschise și/sau detașabile ale consolelor și panourilor specificate în cazurile în care acestea conțin orice echipament cu tensiuni care depășesc 42V (~) sau curent constant de 110V, precum și structurile auxiliare din metal, al cărui scop este instalarea AU și a receptoarelor electrice pe acestea;
• cuplaje și armături ale cablurilor, atât de putere, cât și de comandă, carcasa lor din metal; carcase similare și furtunuri metalice ale conductoarelor (sârme și/sau cabluri); țevi pentru cablaje electrice din oțel și alte elemente de cablare electrică din metal;
• învelișuri de conductori din metal, precum și armături de cabluri care alcătuiesc circuite, „U” în care nu depășește o valoare de 42V (~) sau 110V const curent, care sunt amplasate pe structuri unice din metal, împreună cu conductorii , structurile elementelor care sunt realizate din metal trebuie împământate sau împământate.

Unii conductori de împământare nu sunt necesari pentru următoarele elemente de rețea:

• mijloace și instrumente utilizate pentru automatizare, care sunt montate pe structuri metalice deja împământate, dacă există un contact electric stabil între carcasele acestora și structurile specificate;
• părți detașabile și de deschidere ale gardurilor, telecomenzi etc. în cazurile în care pe ele sunt montate echipamente cu o tensiune de cel mult 42V (~) sau curent constant de 110V; · carcase de receptoare electrice care sunt conectate la retea prin conducte speciale de separare, sau au dubla izolare. Astfel de receptoare nu trebuie conectate la sistemul de împământare. Conform cerințelor PUE (clauza 1.7.70), conductoarele neutre din instalațiile electrice luate în considerare (împământare) pot fi:
• tăvi din metal, precum și cutii metalice;
• mantale de cablu din Al;
• țevi de protecție a cablurilor electrice din metal;
• conductoare utilizate în scopuri similare, cum ar fi benzi de cupru sau oțel etc.;
• pentru sistemele TN, în aceste scopuri se folosesc conductori de lucru „0”, cu excepția cazurilor în care vorbim de ramificații care merg la receptoarele electrice monofazate. Acestea din urmă sunt împământate prin conductorul de protecție zero (al treilea).

Elemente de împământare

Toate conexiunile conductoarelor de împământare sunt permise să fie realizate numai prin sudură, lipire, conexiuni cu șuruburi, folosind steaguri și cleme speciale.
În cazurile în care conductoarele de protecție din metale neferoase sunt conectate la nodurile de împământare, acestea trebuie să fie terminate cu vârfuri speciale, iar jumperii flexibili din cupru trebuie să aibă terminații cu două fețe.
La utilizarea racordurilor cu șuruburi, este obligatoriu să folosiți șaibe elastice (opțional, șaibe de blocare).

Tipuri de împământare de protecție a sistemelor automate de control al procesului

Produse precum receptoarele electrice, consolele și tablourile de distribuție sunt echipate cu unități de împământare, la care conductorul de protecție este conectat direct, iar cadrele de susținere, care au tablouri de distribuție cu mai multe secțiuni, sunt conectate prin bandă de oțel care trece prin unitățile de împământare ale tuturor cadrelor. În cazurile când vine vorba de împământarea receptoarelor electrice supuse vibrațiilor, se folosește un jumper flexibil din cupru.

Legarea la pământ a echipamentelor tehnice

Împământare de protecție Este obișnuit să porniți un sistem automat de control al procesului cu o linie principală, care este conectată la electrodul de împământare existent disponibil în sistemul de alimentare cu energie al unității. Liniile de împământare de protecție (atât SVT, cât și SA) sunt conectate la împământarea de protecție într-un singur punct, care ar trebui să fie situat cât mai aproape posibil de electrodul de împământare în sine. Într-o singură unitate de împământare, linia de împământare de protecție a sistemului automat de control al procesului este conectată la firul neutru TN-C (TN-C-S, TN-S). Nodul specificat este situat pe plăcile de alimentare ale SVT sau SA.
Dacă este dat tablou de distribuție(DP) este suficient de departe de stația de transformare cu un neutru solid împământat, apoi în zona indicată este utilizat un circuit cu 4 fire (trifazat și un conductor „0” de lucru, TN-C). Pornind de la tabloul de distribuție, este deja cu 5 fire (trifazat, TN-c și zero de protecție, TN-S).
Scutul în sine trebuie să fie echipat cu reîmpământare. Această cerință rezultă din necesitatea de a reduce fluctuațiile potențialului scutului în sine față de pământ, care sunt cauzate de modificările curentului care curge de-a lungul TN-C între stația de transformare și tabloul de distribuție.

Legătura la pământ pentru UTI

Orice mijloc tehnic al sistemelor automate de control al proceselor trebuie să aibă echipamente IIT (tehnologia informației). Aceasta include:

• echipament care îndeplinește o funcție de bază (introducere, căutare, afișare, stocare etc.) sau gestionează mesaje și date;
• echipamente a căror tensiune de alimentare nu depășește 600 V.

În general, în numărul de ITU-uri sunt incluse următoarele tipuri (tipuri) de echipamente, care, într-o măsură mai mare sau mai mică, sunt utilizate pentru funcționarea întregului sistem automat de control al procesului:

• dispozitive de calcul utilizate ca parte a unui PC sau împreună cu acestea (atât în ​​cazuri separate, cât și fără ele);
• echipamente terminale;
• terminale;
• PC, etc.

2. Împământare de lucru

Un alt nume pentru sistemul specificat este „sistem zero” al mijloacelor tehnice utilizate în sistemele automate de control al procesului. În plus, într-o serie de surse de informații, împământarea de lucru este numită și funcțională, fizică, logică, informațională, circuit etc.

Sistemul nul include doar două elemente: conductorii de împământare și electrodul de împământare în sine. Prezența unui conductor personal de împământare pentru acest sistem este necesară din cauza apariției unor curenți mari de răspândire. Acesta din urmă poate apărea în timpul unui scurtcircuit, în timpul sudării electrice etc. Acest lucru creează diferențe semnificative de potențial între punctele individuale ale dispozitivului de împământare, precum și fluctuații semnificative ale potențialelor anumitor puncte ale dispozitivelor de împământare naturale și/sau artificiale în raport cu pământul.

Funcționarea oricărui echipament electric duce la apariția câmpurilor magnetice de mare putere, care sunt surse de interferență în liniile destinate transmiterii de informații care conectează echipamentele electrice cu acționări electrice, unități tehnologice, sisteme locale de control etc. Puterea semnalelor de mai sus este doar o fracțiune de watt, iar valoarea tensiunii este de la câțiva V la câteva zeci de mV sau chiar mai puțin. Acest lucru explică faptul că interferența generată este comparabilă în performanță cu semnalele utile, ceea ce poate duce la distorsiuni grave ale acestora din urmă. Prin urmare, protecția împotriva acestei interferențe este esențială. Iar o soluție de înaltă calitate pentru problemele legate de împământare este una dintre cele mai importante metode de protecție a sistemelor automate de control al proceselor și a liniilor de comunicație.

Vezi de asemenea.

În ceea ce privește cerințele pentru împământarea produselor electrice, care includ panouri de automatizare (dulapuri), trebuie să vă familiarizați suplimentar cu următoarea documentație de reglementare și tehnică:
1) GOST R 12.1.019-2009 „Sistemul standardelor de securitate a muncii. Siguranța electrică. Cerințe generaleși nomenclatura tipurilor de protecție" clauza 4.2.2 (aprox. - pentru Federația Rusă), care enumeră metodele de asigurare a protecției împotriva șocurilor electrice la atingerea pieselor metalice care nu transportă curent care pot deveni sub tensiune ca urmare a deteriorării izolației, care pentru tablouri (dulapuri ) este foarte relevant.
2) GOST 12.2.007.0-75 "Sistem de standarde de securitate a muncii. Produse electrice. Cerințe generale de siguranță" cu clauza ismelor 3.3. Cerințe pentru împământare de protecție, incl. clauza 3.3.7, clauza 3.3.8, care indică necesitatea echipamentelor cu elemente de împământare carcase, carcase, dulapuri etc.
3)RM 4-249-91 „Sisteme de automatizare procese tehnologice. Construcția rețelelor de împământare. Manual”, și există totul despre împământare, inclusiv clauza 2.12, clauza 3.15, ... Există clauza 2.25, care oferă o legătură către cerințele PM3-82-90 „Panouri și console pentru sistemele de automatizare a proceselor. Proiecta. Caracteristicile aplicației”.
4) РМ3-54-90 "Panouri și panouri de control ale sistemelor de automatizare. Instalarea cablajului electric. Manual" clauza 1.4 Cerințe pentru împământare (împământare) cu exemple de conexiuni ale elementelor tabloului de distribuție (cabinet) în interiorul tabloului de distribuție (cabinet).
5)RM 4-6-92 Partea 3 "Sisteme de automatizare pentru procese tehnologice. Proiectarea cablajelor electrice și de conducte. Instrucțiuni pentru implementarea documentației. Manual" clauza 3.6 Împământare și împământare de protecție și clauza 3.7.1 privind implementarea instrucțiunilor pt. împământare de protecție și punere la pământ a instalațiilor electrice cu exemple în anexe.
6) etc. etc.
7) GOST 21.408-2013 "SPDS. Reguli pentru implementarea documentației de lucru pentru automatizarea proceselor tehnologice" clauza 5.6.2.1 și clauza 5.6.2.5 și clauza 5.6.2.7 privind implementarea împământării de protecție și împământare a echipamentelor sistemului de automatizare.
Vă rugăm să rețineți că există un concept cu care să vă familiarizați și să verificați documentația de reglementare și tehnică valabilă, principalul lucru este de unde să o obțineți informatii utileși să-l poată filtra și aplica.
Și în design complex, de obicei, cablul pentru conectarea receptorului electric, care este panoul de automatizare (cabinet), la tabloul de distribuție al sistemului de alimentare cu energie și aranjarea buclelor de împământare și a unităților de împământare în tablouri de distribuție și camere de control, precum și conectarea acestor unități la buclele de împământare, sunt luate în considerare în piesele kit-ului de alimentare (notă - marca „ES”), dar însăși conexiunea acestui cablu este deja prezentată în desenele schemelor corespunzătoare din trusa de automatizare, în trusa de automatizare cerințele sunt indicate (luate în considerare) și (sau) prezentate în desene (notă - de obicei acestea sunt diagrame ale conexiunilor externe sau tabele de conexiuni ale cablajului extern) conectarea conductorilor de împământare la noduri și buclele de împământare din carcasele instrumentului și tablouri etc.

Împământare incorectă cauzează 40% din timpul de nefuncționare costisitor și daune echipamentelor sensibile utilizate în industria petrolieră, auto și minieră. Consecința unei legături necorespunzătoare la pământ poate fi defecțiuni ocazionale în funcționarea sistemelor, erori de măsurare crescute, defecțiuni ale elementelor sensibile, încetinirea funcționării sistemului din cauza apariției unui flux de erori în canalele de schimb, instabilitatea parametrilor controlați și erorile colectate. date. Problemele de împământare sunt strâns legate de problemele și metodele de ecranare anti-interferențăîn sistemele electronice.

Împământarea este subiectul cel mai greșit înțeles în automatizare.

Complexitatea problemei se datorează faptului că sursele de interferență, receptorii și căile lor sunt distribuite în spațiu, momentul apariției lor este adesea variabilă aleatoare, iar locația este a priori necunoscută. Este, de asemenea, dificil de măsurat interferența. Aproape imposibil de realizat și suficient de precis analiza teoretică, deoarece problema este de obicei tridimensională și este descrisă de un sistem de ecuații cu diferențe parțiale.

Prin urmare, justificarea uneia sau alteia metode de fundamentare, care, strict vorbind, ar trebui să se bazeze pe calcule matematice, în practică trebuie făcută pe baza experienței și a intuiției. Rezolvarea problemelor de împământare se află în prezent pe linia dintre intuiție, intuiție și noroc.

Studiul influenței interferenței asociată cu împământarea necorespunzătoare, se reduce la elaborarea unor modele plauzibile simplificate ale sistemului, inclusiv sursele, receptorii și căile de interferență, urmată de o analiză a impactului acestora asupra caracteristicilor sistemului și de sinteza metodelor de combatere a acestora.

Nu vom lua în considerare problemele legate de împământarea instalațiilor de energie electrică. Acesta este un subiect separat, care este discutat suficient de detaliat în literatura despre industria energiei electrice. Acest articol tratează numai împământare utilizată în sistemele de automatizare industrială pentru a asigura funcționarea lor stabilă, precum și despre împământare pentru a proteja personalul împotriva șocurilor electrice, deoarece aceste două probleme nu pot fi luate în considerare izolat una de cealaltă fără a încălca standardele sistemului de siguranță a muncii.

Definiții

Sub pământînțelegeți atât legătura cu solul Pământului, cât și legătura cu un „fir comun” al sistemului electric, în raport cu care se măsoară potențialul electric. De exemplu, într-o navă spațială sau într-un avion, „solul” este considerat a fi corpul metalic. Într-un receptor alimentat cu baterie, „pământul” este considerat un sistem de conductori interni, care sunt firul comun pentru întregul circuit electronic. În cele ce urmează vom folosi tocmai acest concept "pământ", nemaipunând acest cuvânt între ghilimele, întrucât a devenit de mult termen fizic. Potențialul de masă într-un sistem electric nu este întotdeauna zero în raport cu pământul Pământului. De exemplu, într-o aeronavă care zboară, datorită generării de încărcare electrostatică, potențialul solului (coca) aeronavei poate fi de sute și mii de volți în raport cu suprafața Pământului.

Analogul navei spațiale pământ este teren „plutitor”.- un sistem de conductori neconectați la solul Pământului, față de care se măsoară potențialul din subsistemul electric. De exemplu, într-un modul de intrare analogic izolat galvanic, masa analogică internă a modulului poate să nu fie conectată la pământ sau poate fi conectată la aceasta printr-o rezistență mare, să zicem 20 MΩ.

Sub pământ de protecțieînțelegeți conexiunea electrică a părților conductoare ale echipamentelor la pământul Pământului printr-un dispozitiv de împământare pentru a proteja personalul de șoc electric.

Dispozitiv de împământare numită combinația dintre un conductor de împământare (adică un conductor în contact cu pământul) și conductori de împământare.

Sârmă comună(conductor) este un conductor dintr-un sistem față de care se măsoară potențialele. Este de obicei comună sursei de alimentare și dispozitivelor electronice conectate la aceasta.

Un exemplu ar fi un fir comun tuturor celor 8 intrări ale unui modul de intrare analogic cu 8 canale cu intrări simple (nediferențiale). Firul comun este în multe cazuri sinonim cu pământ, dar este posibil să nu fie conectat deloc la pământul Pământului.

Masa semnal numită legătura la masă a firului comun al circuitelor de transmisie a semnalului.

Masa semnalului este împărțită în masă digitală și analogică. Masa semnalului analogic este uneori împărțită într-o masă de intrare analogică și o masă de ieșire analogică.

Forța la sol vom numi firul comun în sistem conectat la pământul de protecție prin care circulă un curent mare (mare în comparație cu curentul pentru transmiterea semnalului).

Baza acestei împărțiri a pământului este diferite niveluri de sensibilitate la interferențe circuite analogice și digitale, precum și circuite de semnal și putere (putere) și, de regulă, izolarea galvanică între aceste împământări în sistemele de automatizare industrială.

Neutru solid împământat numit neutru al unui transformator sau generator, conectat direct la electrodul de împământare sau prin rezistență scăzută (de exemplu, printr-un transformator de curent).

Fir neutru numit fir de rețea conectat la un neutru solid împământat.

Neutru izolat numit neutru al unui transformator sau generator care nu este conectat la un dispozitiv de împământare.

Reducerea la zero numită conectarea echipamentelor cu un neutru solid împământat al unui transformator sau generator în rețelele de curent trifazat sau cu o bornă solid împămânțată a unei surse de curent monofazate.

În cele ce urmează vom folosi și termenul "conductiv"- de la cuvântul conductor (conductor), adică asociat cu conductivitatea materialului. De exemplu, interferența condusă este indusă printr-un conductor care conectează două circuite.

Scopuri de împământare

Împământare de protecție servește exclusiv pentru a proteja oamenii împotriva șocurilor electrice.

Nevoia de împământare de protecție duce adesea la o creștere a nivelul de interferențăîn sistemele de automatizare, totuși, această cerință este necesară, prin urmare proiectarea împământărilor de semnal și de putere ar trebui să se bazeze pe presupunerea că împământarea de protecție este disponibilă și este realizată în conformitate cu Reglementările electrice. Împământarea de protecție poate fi renunțată numai pentru echipamente cu tensiuni de alimentare de până la 42 VAC sau 110 VDC, cu excepția zone periculoase.

Pentru mai multe detalii, consultați secțiunea „Legătura la pământ la instalații industriale explozive” și Reglementările privind instalațiile electrice (capitolul 1.7).

Reguli de bază Pentru a reduce interferența de la rețeaua de 50 Hz în sistemele de automatizare, depinde dacă se utilizează o rețea cu un neutru solid împământat sau un neutru izolat. Împământare neutră transformatorul de la substație se realizează pentru a limita tensiunea care poate apărea pe firele rețelei de 220/380 V față de Pământ în timpul unei lovituri directe de trăsnet sau ca urmare a contactului accidental cu linii de tensiune mai mare, sau ca un rezultat al defecțiunii izolației părților sub tensiune ale rețelei de distribuție.

Rețelele electrice cu neutru izolat sunt utilizate pentru a evita întreruperile alimentării cu energie electrică a consumatorului în cazul unei singure defecțiuni de izolație, deoarece în cazul unei defecțiuni a izolației la masă în rețelele cu neutru solid împământat protecția este declanșată și alimentarea rețelei este întreruptă.

În plus, în circuitele cu un neutru izolat când defectarea izolației la pământ nu există nicio scânteie, ceea ce este inevitabil în rețelele cu un neutru solid împământat. Această proprietate este foarte importantă la alimentarea echipamentelor în zone periculoase. În SUA, este folosit și în industria petrolului și gazelor și în industria chimică. împământare neutru prin rezistență, limitând curentul la masă în cazul unui scurtcircuit.

Masa semnal servește la simplificare schema electricași reducerea costurilor dispozitivelor și sistemelor de automatizare industrială. Prin utilizarea pământului de semnal ca fir comun pentru diferite circuite, devine posibilă utilizarea unei singure surse de alimentare comune pentru întregul circuit electric în loc de mai multe surse de alimentare „plutitoare”. Circuitele electrice fără un fir comun (fără împământare) pot fi întotdeauna convertite în circuite cu un fir comun și invers, conform regulilor stabilite în lucrare.

În funcție de scopul aplicării, terenurile de semnalizare pot fi împărțite în de bază și ecran. Teren de bază folosit pentru citirea și transmiterea unui semnal într-un circuit electronic și ecran pământ folosit pentru împământarea ecranelor.

Ecran teren utilizat pentru împământarea ecranelor cablurilor, pereții despărțitori, carcasele dispozitivelor, precum și pentru îndepărtarea sarcinilor statice din părțile de frecare ale benzilor transportoare, curelelor de transmisie electrică etc.

Probleme generale de împământare

Împământarea de protecție a clădirilor

Folosit ca conductori de protecție de împământare conductori naturali și artificiali de împământare. Conductoarele naturale de împământare includ, de exemplu, cadre din oțel și din beton armat ale clădirilor industriale, structuri metalice pentru scopuri industriale, țevi de oțel pentru cablaje electrice, mantale de aluminiu pentru cabluri, conducte metalice așezate în mod deschis de toate tipurile, cu excepția conductelor inflamabile și substante explozive, canalizare si incalzire centrala. Dacă conductivitatea lor îndeplinește cerințele de împământare, atunci nu se folosesc conductori de împământare suplimentari. Posibilitatea utilizării unei fundații de clădire din beton armat se explică prin faptul că rezistivitatea betonului umed este aproximativ egală cu rezistivitatea pământului (150... 300 Ohm.m).

Electrozi de împământare artificiali (special fabricați). utilizat atunci când rezistența de împământare depășește standardele stabilite de PUE.

Din punct de vedere structural, sunt conducte, unghiuri, tije plasate în pământ vertical la o adâncime de 3 m sau orizontal la o adâncime de cel puțin 50...70 cm Pentru a îmbunătăți uniformitatea distribuției potențialului pământului (pentru a reduce „tensiune de pas”), se folosesc mai mulți electrozi de împământare, conectându-i cu bandă de oțel. Pe substații electrice utilizați o rețea de împământare.

Când conectați conductorii de împământare unul la altul, nu se recomandă formarea buclă închisă zonă mare, deoarece este o „antenă” în care poate circula un curent mare în timpul loviturilor de fulger.

Cele mai bune rezultate se obțin prin conectarea electrozilor de împământare sub formă de rețea, atunci când aria fiecărui contur de rețea este mult mai mică decât aria totală acoperită de electrozii de împământare. Diverse modele dispozitivele de împământare sunt date în Anuarul: „Dispozitive de împământare a instalațiilor electrice” R.N.

În ciuda recomandărilor multor autori de a evita buclele la așezarea barelor de împământare în întreaga clădire, în practică, de exemplu, atunci când se utilizează conductori naturali de împământare, acest lucru nu este adesea posibil de evitat. Structurile din beton armat ale clădirilor industriale conțin bare metalice de armare care sunt conectate între ele prin sudare. Astfel, sistemul de împământare al clădirii este o cușcă metalică, a cărei parte inferioară este conectată electric la pământ. Organizația de instalare asigură un contact sigur între toate structurile metalice ale clădirii și întocmește rapoarte pentru lucrări ascunse.

Contact cu solul pentru conectarea echipamentelor în acest caz este un șurub de împământare sudat pe structura metalică încorporată a unui element de coloană sau a fundației clădirii.

La instalarea sistemelor de împământare, este necesar să se evite golurile în circuitele în care pot fi induse fem de câmpul magnetic al fulgerului pentru a evita scânteile și posibila aprindere a substanțelor inflamabile din clădire.

În clădirile pentru adăpostirea echipamentelor de comunicație, sistemul de conductori de împământare este realizat sub formă de rețea. Rețeaua îndeplinește simultan funcțiile de împământare și scut electromagnetic al clădirii. La centralele electrice, în încăperile cu dispozitive de automatizare industrială, pereții și tavanul sunt ecranați cu plăci de oțel, ferestrele și deschiderile de aer condiționat sunt acoperite cu plasă de cupru, iar podeaua este din plastic conductiv electric. Este necesar să se acorde atenție calității contactelor din circuitul de împământare.

In articol: Burleson J. Cablări și împământare pentru a preveni problemele de calitate a energiei electrice cu echipamentele industriale// Conferința tehnică a industriei textilelor, fibrelor și filmului, 89 mai 1991. R. 5/15/6 descrie un caz în care un șurub strâns prost în circuitul de împământare a dus la defecțiuni ale sistemului, a căror cauză a fost căutată de câțiva ani. Când proiectați împământare nu pot fi folosite contacte de metale diferite astfel încât cuplurile galvanice, care sunt locuri de coroziune rapidă, să nu se formeze.

Când instalați echipamente într-o clădire construită, sistemul de conductori de împământare, de regulă, este deja instalat, iar magistrala de împământare de protecție este direcționată în întreaga clădire.

Împământare autonomă

Spre sistem împământare de protecție instalația industrială poate fi conectată la centrale electrice care furnizează mari curent de interferențăîn firul de împământare. Prin urmare, pot fi necesare măsurători precise teren separat, realizat folosind tehnologia de împământare artificială. O astfel de împământare este conectată la împământarea generală a clădirii într-un singur punct în scopul egalizării potențialului dintre diferitele pământuri, ceea ce este important în timpul unei lovituri de trăsnet.

A doua opțiune pentru o împământare autonomă, „curată” poate fi obținută folosind un fir izolat, care nu este conectat nicăieri la structurile metalice ale clădirii, ci este conectat la borna principală de împământare la intrarea neutră a alimentatorului de alimentare în clădire. Această magistrală de împământare este realizată din cupru, secțiunea sa transversală este de cel puțin 13 metri pătrați. mm.

Conductoare de împământare

Conductoarele care conectează echipamentul la conductorul de împământare trebuie să fie cât mai scurte posibil pentru a reduce reactanța lor activă și inductivă. Pentru o împământare eficientă la frecvențe de peste 1 MHz, conductorul trebuie să fie mai scurt de 1/20, și de preferință 1/50, din lungimea de undă a celei mai înalte armonice de frecvență din spectrul de interferență (vezi și secțiunea „Modelul Pământului”). La o frecvență de interferență de 10 MHz (lungime de undă 30 m) și o lungime a conductorului de 7,5 m (1/4 din lungimea de undă), modulul rezistenței sale complexe la frecvența de interferență va fi egal cu infinit, adică un astfel de conductor poate fi folosit ca izolator, dar nu pentru împământare.

Dacă există filtre în sistemul de automatizare, frecvența limită superioară a filtrului poate fi luată ca frecvență maximă a interferenței de influență.

Pentru a reduce căderea de tensiune pe electrodul de masă, este necesar să reduceți lungimea acestuia. Reactanța inductivă a firului de masă la frecvența de interferență f este egală cu:

XL = 2 π f L l ,

Unde L— inductanța liniară a firului, în cazuri tipice egală cu aproximativ 0,8 μH/m; l- lungimea firului.

Dacă firele de împământare sunt situate aproape unele de altele, atunci transmisia de zgomot are loc între ele prin inductanță reciprocă, care este deosebit de semnificativă la frecvențe înalte.

Firele de împământare nu trebuie să formeze bucle închise care acționează ca receptori (antene) de interferență electromagnetică.

Conductorul de împământare nu trebuie să atingă alte obiecte metalice, deoarece astfel de contacte aleatorii instabile pot provoca zgomot suplimentar.

Modelul Pământului

Pe baza celor de mai sus, putem propune un model electric al sistemului de împământare prezentat în Fig. 1. La compilarea modelului, sa presupus că sistemul de împământare este format din electrozi de împământare conectați între ei printr-o magistrală solidă de împământare, la care este sudată o placă de împământare (terminal). De exemplu, două bare de împământare (două conductori) sunt conectate la terminalul de împământare, la care echipamentul împământat este conectat în locuri diferite.

Dacă barele de împământare sau conductorii de împământare trec aproape unul de celălalt, atunci există o legătură magnetică între ele coeficientul de inducție reciprocă M(Fig. 1).

Fiecare secțiune a conductorului (bus) a sistemului de împământare are inductanță Lij, rezistenţă Rij, iar în ea este indusă o fem Eij prin inducție electromagnetică. În diferite părți ale magistralei de împământare, echipamentul sistemului de automatizare este conectat la acesta, care furnizează curent de interferență magistralei de împământare In21...In23 cauzate de cele descrise în secțiune „Surse de interferență pe magistrala terestră” motive, iar curentul de alimentare revine la sursa de alimentare prin magistrala de masă. În fig. 1 arată, de asemenea, rezistența dintre electrozii de împământare Pământși curent de interferență În Pământ care curge prin pământ, de exemplu, în timpul loviturilor de fulger sau în timpul unui scurtcircuit (scurtcircuit) la pământul unui echipament puternic.

Dacă magistrală de masă de semnal este folosit concomitent pentru alimentarea sistemului de automatizare (acest lucru trebuie evitat), trebuie luata in considerare rezistenta acestuia. Rezistenţă fir de cupru 1 m lungime și 1 mm în diametru este egal cu 0,022 ohmi. În sisteme automatizări industriale atunci când senzorii sunt amplasați pe o suprafață mare, de exemplu într-un lift sau un atelier, lungimea conductorului de împământare poate ajunge la 100 m sau mai mult. Pentru un conductor de 100 m lungime, rezistența va fi de 2,2 ohmi. Dacă numărul de module de sistem de automatizare alimentate de la o sursă este de 20, iar consumul de curent al unui modul este de 0,1 A, căderea de tensiune pe rezistența conductorului de împământare va fi de 4,4 V.

La o frecvență de interferență mai mare de 1 MHz, crește rolul reactanței inductive a circuitului de împământare, precum și cuplarea capacitivă și inductivă între secțiunile circuitelor de împământare. Firele de împământare încep să emită unde electromagnetice și devin surse de interferență.

La frecvențe înalte, un conductor de împământare sau ecran de cablu, așezat paralel cu podeaua sau peretele unei clădiri, formează, împreună cu structurile metalice împământate ale clădirii, o linie lungă cu o impedanță caracteristică de aproximativ 500...1000 ohmi, scurtcircuitat la final. Prin urmare, rezistența unui conductor la interferența de înaltă frecvență este determinată nu numai de inductanța acestuia, ci și de fenomenele asociate cu interferența dintre unda de interferență incidentă și cea reflectată de capătul împământat al firului.

Dependența modulului de rezistență complex al conductorului de împământare dintre punctul de conectare a acestuia la echipamentul împământat și cel mai apropiat punct al structurii din beton armat a clădirii de lungimea acestui conductor poate fi aproximativ descrisă prin formula pentru două linie de transmisie aeriană cu sârmă:

Zin ≈ Rin tg (2π L/λ),

Unde Rв- rezistenta undelor, L- lungimea conductorului de împământare, λ - lungime de undă de interferență (λ ≈ c/f, s- viteza luminii in vid egala cu 300.000 km/s, f- frecvența de interferență).

Un grafic construit folosind această formulă pentru un conductor de împământare tipic (ecran) cu un diametru de 3 mm la distanță de cea mai apropiată tijă de armătură din beton armat a clădirii este de 50 cm (cu o impedanță caracteristică de 630 ohmi), prezentat în Fig. . 2.

Rețineți că atunci când lungimea conductorului se apropie de 1/4 din lungimea de undă de interferență, rezistența acestuia tinde spre infinit.

Astfel, autobuzul de la sol este în general pământ „murdar”., o sursă de interferență, are reactanță activă și inductivă. Este echipotențial doar din punct de vedere al protecției împotriva șocurilor electrice, dar nu și din punct de vedere al transmiterii semnalului. Prin urmare, dacă circuitul care include sursa și receptorul semnalului include o secțiune de pământ „murdar”, atunci tensiunea de interferență va fi adăugată la tensiunea sursei de semnal și aplicată la intrarea receptorului (vezi secțiunea „Interferență condusă” ).

Tipuri de împământare

Una dintre modalitățile de a slăbi influență nocivă circuite de împământare pentru sisteme de automatizare este implementarea separată a sistemelor de împământare pentru dispozitive care au sensibilitate diferită la interferențe sau sunt surse de interferență de diferite puteri.

Designul separat al conductorilor de împământare le permite să fie conectarea la pământ de protecție la un punct.În același timp sisteme diferite Pământurile sunt razele unei stele, al cărei centru este contactul cu magistrala de împământare de protecție a clădirii. Datorită acestei topologii, interferența de pământ murdară nu curge prin conductorii de pământ curat. Astfel, deși sistemele de împământare sunt separate și au denumiri diferite, în cele din urmă toate sunt conectate la Pământ prin intermediul sistem de împământare de protecție.

Singura excepție este terenul „plutitor” (vezi secțiunea Teren „plutitor”).

Împământarea puterii

În sistemele de automatizare relee electromagnetice, servomotoare de microputere, electrovalveși alte dispozitive al căror consum de curent depășește semnificativ consumul de curent al modulelor I/O și controlerelor. Circuitele de alimentare ale unor astfel de dispozitive sunt realizate cu o pereche separată de fire răsucite (pentru a reduce interferență radiată), dintre care unul este conectat la magistrala de împământare de protecție. Firul comun al unui astfel de sistem (de obicei, firul conectat la borna negativă a sursei de alimentare) este masa de alimentare.

Masă analogică și digitală

Sistemele de automatizare industriale sunt analog-digitale. Prin urmare, una dintre sursele de erori în partea analogică este interferența creată de partea digitală a sistemului. Pentru a preveni trecerea interferențelor prin circuitele de împământare, împământarea digitală și analogică sunt realizate sub formă de conductori neconectați, conectați împreună la un singur punct comun. În acest scop, modulele I/O și controlerele industriale au pini de masă analogici separati (A.GND)și digitală (D.GND).

Teren „plutitor”.

O masă „plutitoare” apare atunci când firul comun al unei părți mici a sistemului nu este conectat electric la magistrala de protecție de masă (adică la Pământ). Exemple tipice de astfel de sisteme sunt bateriile instrumente de măsurare, automatizări auto, sisteme de bord ale unei aeronave sau nave spațiale. O împământare „plutitoare” poate fi obținută și folosind convertoare DC/DC sau AC/DC dacă ieșirea sursei de alimentare secundare nu este împămânțată. Această soluție face posibilă eliminarea completă a interferențelor conduse prin firul comun de masă. În plus, tensiunea admisibilă în modul comun poate ajunge la 300 de volți sau mai mult, suprimarea trecerii zgomotului în modul comun la ieșirea sistemului devine aproape 100% și influența interferenței capacitive este redusă. Cu toate acestea, la frecvențe înalte, curenții prin condensator la masă reduc semnificativ ultimele două avantaje.

Dacă pământul „plutitor” este obținut folosind dispozitive de izolare galvanică pe optocuptoare și convertoare DC/DC, atunci trebuie luate măsuri speciale pentru a preveni acumularea de sarcină în capacitatea dintre Pământ și pământul „plutitor”, ceea ce poate duce la defecțiune. a optocuplerului (vezi secțiunile „Izolarea galvanic㔪i "Electricitate statică"). Un exemplu de formare a pământului „plutitor” este prezentat în Fig. 3.

Legendă: AGND— masă analogică; DGND— pământ digital; Date— port de informații modul (intrare/ieșire date); Păi— ieșire discretă; Aliaj— capacitate echivalentă la masă; Scurgeri— curent de scurgere; Vpit— terminal pentru conectarea sursei de alimentare.

Pinul AGND al modulului de intrare al termocuplului nu este conectat la masă. Decalajul prezentat în mod convențional în imaginea modulului simbolizează izolarea galvanică dintre părțile sale. Partea analogică a modulului are o capacitate echivalentă la împământare aliaj, care include capacitatea circuitelor de intrare la masă, capacitatea conductorilor placa de circuit imprimat la masă, capacitatea de trecere a convertorului DC/DC și optocuplelor cu izolare galvanică.

Valoarea acestei capacități poate fi de aproximativ 100 pF sau mai mult. Deoarece aerul și alți dielectrici cu care capacitatea aliajului este în contact au un neinfinit rezistenta electrica, atunci capacitatea poate fi încărcată lent, pe o perioadă de minute sau ore, de curentul de scurgere Scurgeri la potențialul corpurilor electrificate, sursele de alimentare de înaltă tensiune sau potențialul asociat cu electricitatea atmosferică (vezi secțiunile „Fulger și electricitate atmosferică” și „Electricitate statică”).

Potențialul de pe pământul „plutitor” poate depăși tensiunea de avarie a izolației optocuplerului și poate deteriora sistemul.

Ca măsuri de protecție atunci când se utilizează un pământ „plutitor”, vă putem recomanda conectarea părții „plutitoare” la pământ printr-o rezistență care variază de la zeci de kilo-ohmi la câțiva mega-ohmi. A doua metodă este să folosiți energia bateriei și să transmiteți informații printr-un cablu optic.

Pământul plutitor este utilizat mai frecvent în tehnicile de măsurare a semnalelor mici și mai rar în sistemele de automatizare industrială. .

Modele de componente ale sistemelor de automatizare

Pentru analiza și sinteza ulterioară a sistemelor de împământare, este necesară reprezentarea structurii modulelor sistemelor de automatizare industrială. Această reprezentare este dată de modelele de module tipice de intrare și ieșire analogice și discrete prezentate în Fig. 4, 5 și 6.

Următoarele simboluri sunt utilizate în aceste figuri: AGND- masă analogică, DGND- pământ digital, GND- masa sursei de alimentare a portului de comunicatie, Date- port de informații modul (intrare/ieșire date), Ain - intrare analogică, Păi- ieșire discretă, Din- intrare discretă, Afară- iesire analogica, Vpower - borna de conectare la alimentare; o întrerupere a imaginii modulului înseamnă izolarea galvanică între părțile „rupte”. Modulele de intrare analogică și de ieșire discretă sunt disponibile fără izolație galvanică (Fig. 4 a - exemplu de model de modul CL8AI de la NILAP), cu izolarea intrărilor analogice și fără izolarea ieșirilor discrete (Fig. 4 b - exemplu de ADAM-4016 model de modul de la Advantech) și cu izolarea ambelor intrări analogice și a ieșirilor discrete în același timp (Fig. 4 c - exemplu de model de modul NL8TI de la NIL AP).

În mod similar, modulele cu intrări discrete sau de numărare și ieșiri discrete pot fi fără izolație galvanică (Fig. 5 a - exemplu de model de modul ADAM-4050 de la Advantech), cu izolație de intrare (Fig. 5 b - exemplu de model de modul ADAM4052 de la Advantech) și cu izolare atât intrările cât și ieșirile (Fig. 5 c - un exemplu de model de modul NL16DI de la NIL AP).

Modulele de ieșiri analogice sunt de obicei realizate cu izolarea galvanică a ieșirilor (Fig. 6). Astfel, un modul I/O poate conține până la trei pini de masă diferiți.

În modelele din fig. 4, 5 și 6, din motive de simplitate, nu prezintă rezistențe de intrare, care uneori trebuie luate în considerare.

Izolarea galvanică

Izolarea galvanică circuite reprezintă o soluție radicală la majoritatea problemelor de împământare, iar utilizarea sa a devenit un standard de facto în sistemele de automatizare industrială.

Pentru a realiza izolarea galvanică (izolare), este necesar să furnizați energie și să transmiteți un semnal către partea izolată a circuitului.

Energia este furnizată printr-un transformator de izolare (în convertoare DC/DC sau AC/DC) sau folosind surse de alimentare autonome (baterii și acumulatori voltaici). Transmisia semnalului se realizează prin optocuple și transformatoare, elemente cuplate magnetic, condensatoare sau fibră optică.

Pentru a utiliza izolarea galvanică, sistemul de automatizare este împărțit în subsisteme izolate autonome, între care nu există conductori (legături galvanice). Fiecare subsistem are propriul său teren local. Subsistemele sunt împământate numai pentru a asigura siguranța electrică și protecția locală împotriva interferențelor.

Principalul dezavantaj al circuitelor izolate galvanic este nivel crescut de interferență de la convertorul DC/DC, care, totuși, pentru circuitele de joasă frecvență poate fi făcut destul de mic folosind filtrarea digitală și analogică (vezi secțiunea „Caracteristicile interferențelor”). La frecvențe înalte, capacitatea subsistemului la masă și capacitatea dintre înfășurările transformatorului sunt factori care limitează avantajele sistemelor izolate galvanic. Capacitatea solului poate fi redusă prin utilizare cablu optic si in scadere dimensiuni geometrice subsistem izolat galvanic.

O greșeală comună atunci când se utilizează circuite izolate galvanic este interpretarea incorectă a conceptului "tensiune de izolare". În special, dacă tensiunea de izolație a unui modul de intrare este de 3 kV, aceasta nu înseamnă că intrările sale pot fi expuse la o astfel de tensiune înaltă în condiții de funcționare.

Să luăm în considerare metodele de descriere a caracteristicilor izolației. În literatura străină, trei standarde sunt utilizate pentru aceasta: UL 1577, VDE 0884 și IEC 61010-01, dar descrierile dispozitivelor de izolare galvanică nu oferă întotdeauna referințe la acestea. Prin urmare, conceptul de „tensiune de izolație” este interpretat ambiguu în descrierile interne ale dispozitivelor străine. Principala diferență este că în unele cazuri vorbim despre o tensiune care poate fi aplicată izolației pe termen nelimitat (tensiune de funcționare a izolației), în timp ce în alte cazuri vorbim despre o tensiune de testare (tensiune de izolație) care se aplică probei peste timp de la 1 minut la câteva microsecunde. Tensiunea de testare poate fi de 10 ori mai mare decât tensiunea de funcționare și este destinată testării accelerate în timpul producției, deoarece efectul asupra izolației determinat de această tensiune depinde și de durata impulsului de testare.

Masă 1 arată relația dintre tensiunea de funcționare și tensiunea de izolație de testare (test) conform standardului IEC 61010-01. După cum se poate observa din tabel, concepte precum tensiunea de operare, constantă, pătrată medie sau tensiunea de testare de vârf pot varia foarte mult.

Rezistența electrică a izolației echipamentelor de automatizare casnică este testată conform GOST 51350 sau GOST R IEC 60950-2002, adică cu o tensiune sinusoidală cu o frecvență de 50 Hz timp de 1 minut la o tensiune indicată în manualul de utilizare ca tensiune de izolație. De exemplu, cu o tensiune de testare a izolației de 2300 V, tensiunea de izolație de funcționare este de numai 300 V (Tabelul 1).

Surse de interferență pe magistrala de sol

Sursele și cauzele interferenței pot fi fulgerul, electricitatea statică, radiațiile electromagnetice, echipamentele „zgomotoase”, o sursă de alimentare de 220 V cu o frecvență de 50 Hz, sarcinile rețelei comutate, triboelectricitatea, cuplurile galvanice, efectul termoelectric, procesele electrolitice, mișcarea conductorului. într-un câmp magnetic etc.

Centrele de stat de standardizare și certificare din toate țările lumii nu permit producerea de echipamente care reprezintă o sursă de interferență la un nivel inacceptabil de ridicat.

Cu toate acestea, nivelul de interferență nu poate fi egal cu zero. În plus, în practică există destul de multe surse de interferență asociate cu defecțiunile sau utilizarea echipamentelor necertificate.

În Rusia, nivelul permis de interferență și rezistența echipamentului la efectele sale sunt standardizate 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 51317.3.2, GOST R 51317.2515, GOST.

La proiectarea echipamentelor electronice, pentru a reduce nivelul de interferență, se utilizează o bază de micro-element de putere cu o viteză minimă suficientă și, de asemenea, practică reducerea lungimii conductorilor și a ecranului.

Caracteristici de interferență

Principala caracteristică a interferenței este dependența densității puterii spectrale a interferenței de frecvență.

Interferențe care afectează sistemele de automatizare industrială, au un spectru de la frecvența zero la câțiva gigaherți (Fig. 7). Interferența care se află în banda de trecere a circuitelor analogice are frecvențe de până la zeci de kiloherți. Circuitele digitale sunt supuse interferențelor în lățimi de bandă de până la sute de megaherți. Interferența în intervalul de gigaherți nu afectează în mod direct sistemele de automatizare, totuși, după detectarea elementelor neliniare, acestea generează interferențe de joasă frecvență care se află în limitele spectrului perceput.

Circuitele de semnal și de împământare ale sistemelor de automatizare conțin întreaga gamă de interferențe posibile. Cu toate acestea, doar interferențele ale căror frecvențe se află în lățimea de bandă a sistemelor de automatizare au impact. Valoarea pătrată medie a tensiunii (sau curentului) interferenței E a interferenței este determinată de lățimea spectrului său:

unde: e2 (f) - densitatea de putere spectrală a interferenței, V2/Hz; fн și fв sunt limitele inferioare și superioare ale spectrului de interferență. În cazul particular când e2 (f) depinde slab de frecvență, relația de mai sus este simplificată:

Astfel, pentru a reduce influența interferenței asupra sistemelor de automatizare, este necesar să se îngusteze lățimea de bandă (fв - fн) a modulelor de intrare și ieșire analogice. De exemplu, dacă constanta de timp a senzorului τ este 0,3 s, ceea ce corespunde aproximativ cu lățimea de bandă a semnalului

atunci limitarea lățimii de bandă a modulului de intrare la 0,5 Hz va reduce nivelul de interferență și, prin urmare, va crește acuratețea măsurătorilor, va reduce cerințele pentru împământare, ecranare și instalarea sistemului. Cu toate acestea, filtrul introduce o eroare dinamică în rezultatele măsurătorilor, în funcție de frecvența (spectrul) semnalului de intrare. Ca exemplu în Fig. Figura 8 arată dependența erorii de măsurare a modulelor RealLab! Seria NL pe frecvență: cu o frecvență a semnalului de intrare de 0,5 Hz (ca în exemplul luat în considerare), eroarea introdusă de filtru este de -0,05%.

Cea mai puternică interferență în sistemele de automatizare este frecvența de alimentare de 50 Hz. Prin urmare, pentru a-l suprima, se folosesc filtre cu bandă îngustă, reglate precis (folosind cuarț) la o frecvență de 50 Hz. În fig. Figura 9 prezintă ca exemplu răspunsul amplitudine-frecvență (AFC) al filtrului digital utilizat în modulele analogice NL: filtrul este configurat astfel încât să atenueze interferențele cu o frecvență de 50 Hz cu 120 dB (6 ordine de mărime). ). Trebuie remarcat faptul că eroarea dinamică este caracteristică tuturor metodelor cunoscute de atenuare a interferențelor de tip normal, deși adesea nu este indicată în caracteristicile modulelor analogice, ceea ce poate induce în eroare utilizatorul.

Dacă inerția senzorilor sau a sistemului controlat este și mai mare (de exemplu, când senzorul se află într-un cuptor, timpul pentru a ajunge la modul de funcționare este de câteva ore), este posibil să se reducă mai semnificativ cerințele pentru nivelul de interferențe prin introducerea unei proceduri pentru măsurători multiple și filtrare digitală suplimentară în controlerul de control sau computer. În general, cu cât timpul de măsurare este mai lung, cu atât semnalul poate fi distins mai precis de zgomotul de fond.

Trebuie remarcat faptul că prezența unui filtru nu protejează întotdeauna împotriva interferențelor. De exemplu, dacă interferența de înaltă frecvență, înainte de a ajunge la intrarea modulului de intrare, este detectată sau rectificată de elemente neliniare, atunci o componentă constantă sau de joasă frecvență este separată de semnalul de interferență, care nu mai poate fi atenuată de filtrul modulului de intrare. . Elementele neliniare pot fi, de exemplu, contacte de metale diferite, diode de protecție, diode Zener și varistoare.

Interferențe din rețeaua de alimentare

Rețeaua de alimentare 220/380 V cu o frecvență de 50 Hz și sursele de alimentare conectate la aceasta sunt surse ale următoarelor interferențe:

• fundal cu o frecvență de 50 Hz;
• supratensiuni de la o descărcare de fulger (Fig. 10 a);
• oscilații amortizate pe termen scurt la comutarea unei sarcini inductive (Fig. 10 b);
• zgomot de înaltă frecvență(de exemplu, interferență de la o stație radio de lucru), suprapusă pe o sinusoidă de 50 Hz (Fig. 10 c);
• zgomot de infrafrecvență joasă, manifestată ca instabilitate în timp a valorii pătratice medii a tensiunii de rețea (Fig. 11);
• distorsiunea pe termen lung a formei sinusoideși armonici atunci când miezul transformatorului este saturat și din alte motive.

Cauzele și sursele de interferență în rețea pot fi loviturile de fulger la lovirea unei linii electrice, pornirea sau oprirea aparatelor electrice, regulatoare de putere a tiristoarelor, relee, supape solenoide, motoare electrice, echipamente electrice de sudare etc.

Curentul de interferență trece prin firul comun al sursei de alimentare și al electrodului de împământare (Fig. 12), creând o scădere a tensiunii de zgomot pe rezistența lor, care va fi discutată în secțiunile următoare (în Fig. 12 aceste secțiuni ale circuitului sunt evidenţiat cu o linie groasă). Curentul de interferență poate fi de fapt închis nu la substație, ci prin rezistența internă a altor aparate electrice conectate la rețeaua electrică, precum și prin capacitatea cablului.

Cea mai semnificativă interferență care pătrunde în magistrala de împământare dintr-o rețea de 220 V (50 Hz) este curenții capacitivi care curg prin capacitatea dintre înfășurarea motorului și carcasa acestuia, curenții dintre înfășurarea rețelei transformatorului și miez și curenții prin condensatorii filtrului de rețea.

Calea curentului de interferență prin capacitatea dintre înfășurarea primară a transformatorului și miezul împământat Spar3 este prezentată în Fig. 12. Acest curent trece și prin firul comun al sursei de alimentare și prin electrodul de masă.

Prezența capacității duce la faptul că aparatele electrice neîmpământate „șoc”. În absența împământării, potențialul carcasei metalice a dispozitivelor conectate la o rețea de 220 V variază de la câteva zeci până la 220 V, în funcție de rezistența la scurgerea la pământ. Prin urmare, carcasele dispozitivelor conectate la o rețea de 220 V trebuie să fie împământate.

Când se utilizează convertoare DC/DC și AC/DC, la sursa de zgomot se adaugă interferențe capacitive și inductive de la generatorul propriu al convertorului. Prin urmare, în general, nivelul de zgomot pe firul comun în convertoarele DC/DC și AC/DC este mai mare decât în ​​sursele cu un transformator de putere convențional, deși capacitatea de trecere Cpar1 în convertoare poate fi redusă la câțiva picofarad comparativ la sute de picofaradi pentru un transformator de putere convențional.

Pentru a reduce pătrunderea interferenței în sursele de alimentare, se utilizează ecranarea separată a înfășurărilor primare și secundare ale transformatorului, precum și separarea semnalului și a maselor de cadru (Fig. 13).

Fulgerul și electricitatea atmosferică

Fulgerul este una dintre cauzele comune ale supratensiunilor, întreruperilor și defecțiunilor nedorite în sistemele de automatizare. Sarcina acumulată în nori are un potențial de aproximativ câteva milioane de volți în raport cu suprafața Pământului și este negativă. Durata unei descărcări de fulger este în medie de 0,2 s, rar până la 1...1,5 s, durata frontului de avans al impulsului este de la 3 la 20 μs, curentul este de câteva mii de amperi și chiar de până la 100 kA (Fig. 14), temperatura în canal ajunge la 20.000°C, apar un câmp magnetic puternic și unde radio. Fulgerele se pot forma și în timpul furtunilor de praf, viscolelor și erupțiilor vulcanice. Frecvența loviturilor de trăsnet asupra clădirilor cu înălțimea de 20 m și dimensiunile de 100x100 m în plan este de 1 dată în 5 ani, iar pentru clădirile cu dimensiunile de aproximativ 10x10 m - 1 lovitură în 50 de ani (RD 34.21.122-87) .

Numărul de lovituri directe de fulgere în turnul TV Ostankino, înalt de 540 m, este de 30 de lovituri pe an. Pentru a proteja împotriva unei lovituri directe de trăsnet, se folosesc paratrăsnet, care constau dintr-un știft (paratrăsnet) situat deasupra clădirii, un conductor de împământare și un conductor care le conectează. Un sistem de paratrăsnet oferă o cale de impedanță scăzută pentru ca curentul de trăsnet să circule la sol, ocolind structura clădirii. Paratrăsnetul ar trebui să fie amplasat cât mai departe posibil de clădire pentru a reduce efectul inducției reciproce și, în același timp, suficient de aproape pentru a proteja clădirea de loviturile directe ale trăsnetului. Pentru clădirile cu o suprafață mare a acoperișului, paratrăsnetele sunt instalate pe acoperiș și conectate între ele și la electrodul de împământare cu benzi de oțel.

Conductorul de împământare al paratrăsnetului este realizat separat de împământarea de protecție a clădirii, dar este conectat electric la acesta pentru a egaliza potențialele și a elimina eventualele scântei (RD 34.21.122-87).

Curentul de fulger care trece prin pământ creează o cădere de tensiune în acesta, care poate deteriora driverele de interfață dacă nu au izolare galvanică și sunt amplasate în clădiri diferite (cu conductori de împământare diferiți).

În liniile de transmisie a energiei electrice, o descărcare de fulger este primită de un fir de protecție, care conduce fulgerul la pământ printr-un electrod de împământare. Firul de ecranare este tras peste firele de fază, dar pe firele de fază este indus un impuls electromagnetic din cauza fenomenului de inducție electromagnetică. Acest impuls trece la substația de transformare, unde este atenuat de eclatoarele de scânteie. Impulsul rezidual trece în linia de consum (Fig. 10 a) și prin transformatorul de putere în circuitul de împământare al sistemelor de automatizare (Fig. 12).

Sistemele de automatizare sunt afectate de trăsnet printr-un impuls electromagnetic, care poate deteriora dispozitivele de izolare galvanică și poate arde fire de secțiune transversală mică cu curent generat din cauza fenomenului de inducție electromagnetică. Al doilea fenomen natural asociat cu furtunile este electricitatea atmosferică. Potențialul electric al unui nor de tunete în timpul ploii poate fi de zeci de milioane și chiar de până la 1 miliard de volți. Când intensitatea câmpului electric dintre nor și suprafața pământului atinge 500...1000 V/m, începe o descărcare electrică de la obiecte ascuțite (catarge, țevi, copaci etc.).

Intensitățile ridicate ale câmpului cauzate de electricitatea atmosferică pot induce sarcini în circuitele „plutitoare” cu rezistență mare de izolație la masă de câteva mii de volți și pot duce la defectarea optocuplelor din modulele de izolare galvanică. Pentru a proteja împotriva electricității atmosferice, circuitele izolate galvanic care nu au o cale de impedanță scăzută la masă trebuie plasate într-un scut electrostatic împământat. În special, electricitatea atmosferică este unul dintre motivele pentru care rețelele industriale sunt așezate cu cabluri ecranate cu perechi răsucite. Ecranul cablului trebuie să fie împământat într-un singur punct (vezi subsecțiunea „Pământarea ecranelor cablurilor de semnal”).

Trebuie remarcat faptul că paratrăsnetul, care servesc la protejarea împotriva unui fulger direct, nu pot reduce semnificativ intensitatea câmpului electric al sarcinilor atmosferice și nu protejează în niciun fel echipamentul de un impuls electromagnetic puternic în timpul unei furtuni.

Electricitate statică

Electricitatea statică apare pe materialele dielectrice. Cantitatea de încărcare depinde de viteza de mișcare a corpurilor de frecare, de materialul acestora și de dimensiunea suprafeței de contact. Exemple de corpuri de frecare pot fi:

• transmisie prin curea;
• banda transportoare;
• îmbrăcăminte și pantofi sintetici pe corpul uman;
• fluxul de particule solide neconductoare (praf), gaz sau aer printr-o duză;
• mișcarea lichidului neconductor care umple rezervorul;
• cauciucuri auto, rulând de-a lungul unui drum neconductiv;
• role de cauciuc sub scaune atunci când scaunele sunt mutate pe podele neconductoare.

O transmisie prin curea, constând dintr-o curea dielectrică și două scripete, este cel mai comun exemplu de generator de electricitate statică.

Potențialul unei sarcini statice pe o bandă poate ajunge la 60...100 kV, iar întrefierul de pătruns este de 9 cm. Prin urmare, în industriile explozive (ascensoare, mori), curelele sunt utilizate cu aditivi conductivi sau metalizare. Pentru a elimina încărcăturile de pe curele și alte obiecte electrificate, utilizați un pieptene sau o perie de metal, cu arc, care ating o suprafață în mișcare.

Benzile transportoare sunt electrificate mai rău decât o transmisie cu bandă din cauza vitezei mai mici ale benzii.

A doua cale electricitate antistatică este să instalați un umidificator în cameră pentru a obține umiditate peste 50%.

Pentru a reduce sarcinile asupra corpului uman, încheieturile lucrătorilor sunt împământate, podele conductoare electric, îmbrăcăminte conductoare electric și umidificarea aerului.

Rezultatul apariției sarcinilor electrice statice poate fi o defalcare a etapelor de intrare ale sistemelor de măsurare, apariția liniilor pe monitoarele CRT, trecerea flip-flop-urilor la o altă stare, un flux de erori în sistemele digitale, o defecțiune a izolarea circuitelor izolate galvanic cu rezistență mare la masă și aprinderea unui amestec exploziv.

Pentru a proteja sistemele de automatizare de defecțiuni cauzate de electricitatea statică, se folosesc scuturi electrostatice conectate la împământarea ecranului, precum și convertoare de interfață cu protecție împotriva electricității statice (de exemplu, convertorul de interfață NL_232C are protecție împotriva sarcinilor statice cu un potențial de până la ± ± 8 kV conform standardului IEC 1000 -4-2).

Interferență condusă

Preluare conductivă- aceasta este interferența care este transmisă din vecinătate circuite electrice nu printr-un câmp electromagnetic, ci prin transferul curentului electric de-a lungul conductoarelor comune ambelor circuite, în principal prin secțiuni comune ale circuitelor de împământare sau de putere. De obicei, sursa de interferență condusă este generatoarele, circuitele de curent ridicat, partea digitală a unui circuit analog-digital, relee, convertoare DC/D și AC/DC, motoare pas cu pas cu alimentare cu impulsuri, cuptoare de mare putere cu control PWM, precum și interferențe de la sursa de alimentare care curge prin secțiunea de masă comună și interferențe de la frecvența de conversie a sursei de alimentare neîntreruptibilă (UPS).

Cea mai frecventă cauză a zgomotului condus în sistemele de automatizare industrială este împământarea necorespunzătoare.

Să ne uităm la un exemplu (Fig. 15). Curentul de alimentare pentru partea digitală a modulului de intrare I pom trece printr-o secțiune comună a firului, care are o rezistență Rtotal și creează o cădere de tensiune de zgomot Vpom pe ea. Dacă intrarea analogică a modulului de intrare este conectată incorect la sursa de semnal (prezentată ca o linie încrucișată în Fig. 15a), la intrarea modulului se aplică suma tensiunii semnalului măsurat și a tensiunii de zgomot Ec + Vpom.

Cu o conexiune mai corectă a intrării „-” a modulului la sursa de semnal (prezentată în Fig. 15 a cu o linie întreruptă), intrarea modulului este afectată de interferența în modul comun Vpom, care, în cazul în care modul comun coeficientul de suprimare a semnalului este insuficient, poate introduce o eroare în rezultatul măsurării. Pentru a elimina ambele surse de eroare, conexiunea dintre împământarea analogică și cea digitală trebuie realizată într-un punct comun (Fig. 15 b). În acest caz, scăderea tensiunii de zgomot pe conductorul de împământare nu afectează în niciun fel partea analogică a modulului.

Interferențe electromagnetice

Interferențe electromagnetice apar datorita fenomenului de inductie electromagnetica: intr-un circuit conductiv situat intr-un camp electromagnetic apare o fem de inductie daca circuitul este deschis, sau un curent indus daca circuitul este inchis. Sursele de câmpuri de interferență electromagnetică pot fi un modem radio, un radiotelefon, un repetor radio, o stație radio, un transmițător celular pe acoperișul unei clădiri, un motor cu perii de scântei, un aparat de sudură electric, un tramvai, lămpi fluorescente, un regulator tiristor, un computer, posturi de televiziune și radio, telefoane mobile, partea digitală a sistemului de măsurare, releu regulator, radiație cosmică de unde scurte, fulger etc.

Sursa de interferență electromagnetică poate fi, de asemenea, un subsistem digital (discret) al unui sistem de automatizare, de exemplu, un computer, relee, tiristoare, ieșiri puternice ale modulelor discrete. Transmițătoarele cu fibră optică sunt, de asemenea, surse puternice de interferență electromagnetică, deoarece consumă curent mare și funcționează la frecvențe înalte. Interferența este emisă folosind conductori aleatori care formează un dipol sau o antenă buclă. O antenă dipol este o sursă de câmp predominant electric în vecinătatea ei, în timp ce o antenă buclă este o sursă de câmp magnetic. Departe de astfel de surse nu există câmp dominant, există o undă electromagnetică transversală. Sistemele reale formează multe antene radiante formate din conductori, cabluri și diferite suprafețe metalice.

Interferența electromagnetică este indusă asupra tuturor obiectelor conductoare, care în acest caz joacă rolul de antene. Puterea interferenței induse depinde de zona circuitului acoperită de conductor sau de lungimea firului. Zgomotul indus într-o astfel de antenă poate fi transmis conductiv către circuitele de semnal sau de masă, provocând un flux de erori în circuitele digitale sau erori de transmisie a semnalului în circuitele analogice.

Cele mai comune receptoare de interferență electromagnetică sunt firele lungi: circuite de împământare, rețele industriale (magistrale de câmp), cabluri de conectare a senzorilor și modulelor de intrare analogice, cabluri de comunicații informaționale. Citiți mai multe despre protecția cablurilor sistemului de automatizare de interferențe electromagnetice. Structurile metalice din clădiri sunt receptoare „mascate” de interferență electromagnetică: rafturi metalice, ferestre cu cadru metalic, conducte de alimentare cu apă și încălzire ale clădirii, împământare buclă de protecție a clădirii etc.

Principalele metode de combatere a interferențelor electromagnetice sunt reducerea zonei circuitului care primește interferențe și utilizarea unei metode de transmitere a semnalului diferențial în combinație cu perechi răsucite fire

Cu toate acestea, chiar și într-un circuit cu o zonă mică, pot fi induse interferențe mari dacă se comite o eroare în timpul instalării, așa cum se arată în Fig. 16: curent de interferență este indus în cadrul metalic al rackului (tabel) Ipom de la sursa I1, care induce în continuare tensiune Vpomîn a doua tură a firului, adică semnalul de interferență este transformat printr-o tură scurtcircuitată formată de cadrul rackului.

Metode de împământare

Tehnicile de împământare în sistemele de automatizare industriale variază foarte mult între circuitele cuplate galvanic și circuitele izolate galvanic.

Majoritatea metodelor descrise în literatură se referă la circuite cuplate galvanic, a căror pondere a scăzut recent în mod semnificativ din cauza scăderii puternice a prețurilor la convertoarele DC/DC.

Legarea la pământ a circuitelor conectate galvanic

Un exemplu de circuit cuplat galvanic este conectarea unei surse și a unui receptor a unui semnal standard de 0...5 V (Fig. 17, 18).

Pentru a explica cum să efectuați corect împământarea, luați în considerare opțiunea de instalare incorectă (Fig. 17) și corectă (Fig. 18).

În fig. 17. Au fost comise următoarele greșeli:

• Curentul de sarcină de mare putere (motor DC) circulă pe aceeași magistrală de masă ca și semnalul, creând o cădere de tensiune VEarth;
• s-a folosit conexiune unipolară a receptorului de semnal, nu diferențială;
• un modul de intrare este utilizat fără izolarea galvanică a părților digitale și analogice, astfel încât curentul de alimentare al părții digitale, care conține zgomot, curge prin ieșire AGNDși creează o scădere suplimentară a tensiunii de interferență pe rezistență R1.

Erorile enumerate duc la faptul că tensiunea la intrarea receptorului Vin egală cu suma tensiunii semnalului Voutși tensiune de interferență VEarth = R1 (Ipit + IM)

Pentru a elimina acest dezavantaj, o magistrală de cupru de secțiune mare poate fi utilizată ca conductor de împământare, dar este mai bine să efectuați împământarea așa cum se arată în Fig. 18:

anume:

• conectați toate circuitele de împământare la un punct (în acest caz, curentul de interferență IМ R1);
• conectați conductorul de împământare al receptorului de semnal la același punct comun (în acest caz curentul Ipit nu mai curge prin rezistență R1, și căderea de tensiune pe rezistența conductorului R2 nu se adaugă la tensiunea de ieșire a sursei de semnal Vout).

Regula generală pentru slăbirea conexiunii printr-un fir comun de împământare este împărțirea terenurilor în analogic, digital, putereŞi de protecţie urmată de conexiunea lor la un singur punct.

La separarea împământării circuitelor conectate galvanic, se utilizează principiu general: Circuitele de împământare cu niveluri ridicate de zgomot trebuie realizate separat de circuitele cu niveluri scăzute de zgomot și trebuie conectate doar la un punct comun.

Pot exista mai multe puncte de împământare dacă topologia unui astfel de circuit nu duce la apariția unor secțiuni de pământ „murdar” în circuitul care include sursa de semnal și receptorul și, de asemenea, dacă nu se formează circuite închise care primesc interferențe electromagnetice. circuitul de împământare.

Dezavantajul metodei de separare a conductorilor de împământare este eficiența scăzută la frecvențe înalte, atunci când inductanța reciprocă între conductorii de împământare adiacenți joacă un rol important, care înlocuiește doar conexiunile galvanice cu cele inductive fără a rezolva problema în ansamblu.

Lungimile mai mari ale conductorului conduc, de asemenea, la o rezistență crescută la împământare, care este importantă la frecvențe înalte.

Prin urmare, împământarea într-un punct este utilizată la frecvențe de până la 1 MHz, peste 10 MHz este mai bine să împământați în mai multe puncte, iar în intervalul intermediar de la 1 la 10 MHz trebuie utilizat un circuit într-un singur punct dacă cel mai lung conductor din circuitul de împământare este mai mic de 1/20 din lungimea de undă de interferență.

În caz contrar, se folosește un circuit multipunct. Împământarea cu un singur punct este adesea folosită în aplicații militare și spațiale.

Legarea la pământ a circuitelor izolate galvanic

O soluție radicală la problemele descrise (Fig. 17 și 18) este utilizarea izolației galvanice cu împământare separată a părților digitale, analogice și de putere ale sistemului (Fig. 19).

Secțiunea de putere este de obicei împământă printr-o magistrală de împământare de protecție. Utilizarea izolației galvanice face posibilă separarea împământărilor analogice și digitale, iar aceasta, la rândul său, elimină fluxul de curenți de interferență de la putere și împământările digitale prin împământul analogic.

Masa analogică poate fi conectată la pământ de protecție printr-un rezistor RAGND(pentru mai multe detalii, vezi secțiunile „Pământ plutitor” și „Izolare galvanică”).

Împământare ecrane cabluri de semnal

Problemele transmisiei semnalului prin cablu sunt descrise în detaliu în lucrare. Aici vom lua în considerare numai împământarea atunci când transmitem un semnal prin pereche ecranată răsucită, deoarece acest caz este cel mai tipic pentru sistemele de automatizare industrială.

Deoarece lungimea cablului de semnal este de obicei de zeci și sute de metri, acesta trebuie protejat de câmpurile magnetice alternative (folosind pereche răsucită), sarcinile electrostatice și interferența capacitivă (ecranaj).

Dacă frecvența de interferență nu depășește 1 MHz, atunci cablul trebuie să fie împământat pe o parte. Dacă este împământat pe ambele părți (Fig. 20), se formează un circuit închis, care va funcționa ca o antenă, primind interferențe electromagnetice (în Fig. 20, calea curentului de interferență este prezentată cu o linie întreruptă).

Curentul de interferență, care trece prin ecranul cablului, va induce interferențe asupra miezurilor centrale ale cablului prin inductanță reciprocă.

Dacă punctele de împământare ale capetelor cablurilor sunt separate la o distanță considerabilă, poate exista o diferență de potențial între ele cauzată de curenții paraziți în pământ sau de zgomot în magistrala de masă.

Curenții vagabonzi sunt induși de transportul electrificat (tramvaie, metrou și trenuri de cale ferată), unități de sudură, dispozitive de protecție electrochimică, câmpuri electrice naturale cauzate de filtrarea apei în roci, difuzia soluțiilor apoase etc.

Impletitura cablului trebuie sa fie impamantata pe partea sursei de semnal. Dacă împământarea se face din partea receptorului, atunci curentul de interferență va curge pe calea prezentată în Fig. 21 cu o linie întreruptă, adică prin capacitatea dintre miezurile cablului, creând o tensiune de interferență asupra acesteia și, în consecință, între intrările diferențiale.

Prin urmare, împământarea trebuie să fie împământă din partea sursei de semnal (Fig. 22), în acest caz nu există o cale pentru trecerea curentului de interferență.

Dacă sursa de semnal nu este împămânțată (de exemplu, un termocuplu), atunci ecranul poate fi împământat din ambele părți, deoarece în acest caz nu se formează o buclă închisă pentru curentul de interferență.

La frecvențe de peste 1 MHz, reactanța inductivă a ecranului crește, iar curenții capacitivi de captare creează o cădere mare de tensiune pe acesta, care poate fi transmisă la nucleele interne prin capacitatea dintre împletitură și nuclee.

În plus, cu o lungime a cablului comparabilă cu lungimea de undă a interferenței (lungimea de undă a interferenței la o frecvență de 1 MHz este de 300 m, la o frecvență de 10 MHz - 30 m), rezistența împletiturii crește (vezi secțiunea „Pământ model”), ceea ce crește brusc tensiunea de interferență pe împletitură.

Prin urmare, la frecvențe înalte, împământarea cablului trebuie să fie împământă nu numai pe ambele părți, ci și în mai multe puncte între ele (Fig. 23).

Aceste puncte sunt selectate la o distanță de 1/10 din lungimea de undă de interferență unul față de celălalt. În acest caz, o parte din curent va curge prin împletitura cablului IEarth, transmitând interferența la miezul central prin inductanță reciprocă.

Curentul capacitiv va curge, de asemenea, pe traseul prezentat în Fig. 21, totuși, componenta de înaltă frecvență a interferenței va fi atenuată. Alegerea numărului de puncte de împământare a cablurilor depinde de diferența de tensiuni de interferență la capetele ecranului, de frecvența interferenței, de cerințele de protecție împotriva loviturilor de trăsnet sau de mărimea curenților care curg prin ecran, dacă este împământat.

Ca opțiune intermediară, puteți utiliza a doua împământare a ecranului prin capacitatea(Fig. 22). În acest caz, la o frecvență înaltă, ecranul se dovedește a fi împământat pe ambele părți, la o frecvență joasă - pe o parte. Acest lucru are sens în cazul în care frecvența de interferență depășește 1 MHz, iar lungimea cablului este de 10...20 de ori mai mică decât lungimea de undă de interferență, adică atunci când nu este nevoie de împământare în mai multe puncte intermediare.

Mărimea capacității poate fi calculată folosind formula Cuptor cu microunde = 1/(2 π ƒ Xс), Unde ƒ frecvența superioară a limitei spectrului de interferență, Xc- capacitatea condensatorului de împământare (fracții de ohm). De exemplu, la o frecvență de 1 MHz, un condensator cu o capacitate de 0,1 μF are o rezistență de 1,6 ohmi.

Condensatorul trebuie să fie de înaltă frecvență, cu auto-inductanță scăzută. Pentru o ecranare de înaltă calitate într-o gamă largă de frecvențe, este utilizat un ecran dublu (Fig. 24).

Ecranul intern este împământat pe o parte - din partea sursei de semnal, pentru a preveni trecerea zgomotului capacitiv de-a lungul căii prezentate în Fig. 21, iar ecranul extern reduce interferențele de înaltă frecvență.

În toate cazurile, ecranul trebuie izolat pentru a preveni contactul accidental cu obiecte metalice si pamantul.

Rețineți că frecvența de interferență este frecvența care poate fi percepută de intrările sensibile ale dispozitivelor sistemului de automatizare. În special, dacă există un filtru la intrarea unui modul analog, atunci frecvența maximă de interferență care trebuie luată în considerare la ecranare și împământare este determinată de frecvența limită superioară a benzii de trecere a filtrului.

Deoarece chiar și cu împământare corespunzătoare, dar cu un cablu lung, interferența trece prin ecran, pentru a transmite un semnal pe o distanță lungă sau cu cerințe crescute pentru precizia măsurării, trebuie să transmiteți semnalul în formă digitală sau, chiar mai bine, printr-un cablu optic. Pentru aceasta puteți folosi, de exemplu, module de intrare analogică RealLab! seria NL sau ADAM-4000și convertoare de interfață cu fibră optică RS-485, de exemplu, tastați SN-OFC-ST62.5/125 de la NIL AP sau ADAM-4541/4542+ companii Advantech.

Legarea la pământ a ecranelor de cabluri ale sistemelor de automatizare la stațiile electrice

În stațiile electrice, împletitura (ecranul) cablului de semnal al sistemului de automatizare, așezat sub fire de înaltă tensiune la nivelul solului și împământat pe o parte, poate induce tensiuni de sute de volți în timpul comutării curentului de către un comutator. Prin urmare, în scopul siguranței electrice, împământarea cablului este împămânțată pe ambele părți.

Pentru a proteja împotriva câmpurilor electromagnetice cu o frecvență de 50 Hz, ecranul cablului este, de asemenea, împământat pe ambele părți. Acest lucru este justificat în cazurile în care se știe că interferența electromagnetică cu o frecvență de 50 Hz este mai mare decât interferența cauzată de fluxul de curent de egalizare prin împletitură.

Ecranele cablurilor de împământare pentru protecție împotriva trăsnetului

Pentru a proteja împotriva câmpului magnetic al trăsnetului, trebuie așezate cablurile de semnal ale sistemelor de automatizare care rulează în zone deschise tevi metalice realizate din material feromagnetic, cum ar fi oțelul. Țevile acționează ca un scut magnetic. Oțelul inoxidabil nu poate fi folosit deoarece acest material nu este feromagnetic. Conductele sunt așezate sub pământ, iar atunci când sunt situate deasupra solului, acestea trebuie împământate aproximativ la fiecare 3 metri. Cablul trebuie să fie ecranat, iar ecranul trebuie să fie împământat. Legarea la pământ a ecranului trebuie făcută foarte eficient cu rezistență minimă la pământ.

În interiorul clădirii, câmpul magnetic este slăbit dacă clădirea este din beton armat și nu este slăbit dacă este cărămidă. O soluție radicală la problemele protecției împotriva trăsnetului este utilizarea cablului de fibră optică, care este deja destul de ieftin și se conectează ușor la interfața RS.485.

Împământare pentru măsurători diferențiale

Dacă sursa de semnal nu are rezistență la masă, atunci se formează o intrare „plutitoare” în timpul măsurării diferențiale. Intrarea plutitoare poate fi indusă de sarcina statică de la electricitatea atmosferică (vezi, de asemenea, fulger și electricitate atmosferică, pământ plutitor) sau curent de scurgere de intrare a amplificatorului operațional.

Pentru a scurge sarcina și curentul la masă, intrările potențiale ale modulelor de intrare analogice conțin de obicei rezistențe cu o rezistență de la 1 la 20 MOhm, conectând intrările analogice la masă. Cu toate acestea, dacă există un nivel ridicat de interferență sau o impedanță ridicată a sursei de semnal, chiar și o rezistență de 20 MOhm poate fi insuficientă și atunci este necesar să se utilizeze suplimentar rezistențe externe cu o valoare nominală de zeci de kOhm la 1 MOhm sau condensatoare cu aceeași rezistență la frecvența de interferență (Fig. 25).

Impământare senzori inteligenți

Recent, așa-numiții senzori inteligenți care conțin un microcontroler pentru liniarizarea caracteristicilor de conversie a senzorului au devenit larg răspândiți și dezvoltati. Senzorii inteligenți furnizează un semnal în formă digitală sau analogică.

Datorită faptului că partea digitală a senzorului este combinată cu partea analogică, dacă împământarea este incorectă, semnalul de ieșire are un nivel de zgomot crescut.

Unii senzori, de exemplu de la Honeywell, au un DAC cu o ieșire de curent și, prin urmare, necesită conectarea unei rezistențe externe de sarcină de ordinul a 20 kOhm, astfel încât semnalul util din ei se obține sub forma unei tensiuni care scade pe rezistența de sarcină când curge curentul de ieșire al senzorului.

Să ne uităm la un exemplu (Fig. 26).

Tensiunea de sarcină este: Vload = Vout - Iload R1+ I2 R2,

adica depinde de curent I2, care include curentul digital de masă. Curentul digital de masă conține zgomot și, conform formulei de mai sus, afectează tensiunea pe sarcină. Pentru a elimina acest efect, circuitele de împământare trebuie efectuate așa cum se arată în Fig. 27. Aici curentul digital de masă nu trece prin rezistență R21și prin urmare nu introduce zgomot în tensiunea semnalului la sarcină.

Legarea la pământ a dulapurilor cu echipamente de sistem de automatizare

Instalarea dulapurilor cu echipamente trebuie să țină cont de toate informațiile menționate anterior. Cu toate acestea, este imposibil să spunem în prealabil care cerințe sunt obligatorii și care nu sunt, deoarece setul de cerințe obligatorii depinde de precizia de măsurare necesară și de mediul electromagnetic înconjurător.

În fig. 28 prezintă un exemplu în care fiecare diferență față de Fig. 29 crește probabilitatea defecțiunilor părții digitale și agravează eroarea părții analogice.

În fig. 28 se realizează următoarele conexiuni „greșite”:

• dulapurile sunt împământate în puncte diferite, astfel încât potențialele lor de împământare sunt diferite (Fig. 17 și 18);
• dulapurile sunt conectate între ele, ceea ce creează o buclă închisă în circuitul de împământare (a se vedea Fig. 16, precum și secțiunile „Legătura de protecție a clădirilor”, „Conductoare de împământare” și „Interferențe electromagnetice”);
• conductoare de împământare analogice și digitale în dulapul din stânga porniți parcela mare rulează în paralel, astfel încât interferențele inductive și capacitive de la pământul digital pot apărea pe pământul analogic;
• concluzie GND Unitatea de alimentare este conectată la corpul dulapului în cel mai apropiat punct, și nu la borna de masă, astfel încât un curent de interferență curge prin corpul dulapului, pătrunzând prin transformatorul de alimentare (Fig. 12 și 13);
• o sursă de alimentare este utilizată pentru două dulapuri, ceea ce mărește lungimea și inductanța conductorului de împământare;
• În dulapul din dreapta, cablurile de împământare nu sunt conectate la borna de împământare, ci direct la corpul dulapului. În acest caz, corpul dulapului devine o sursă de captare inductivă pe toate firele care trec de-a lungul pereților săi;
• în dulapul din dreapta din rândul din mijloc, împământările analogice și digitale sunt conectate direct la ieșirea blocurilor, ceea ce este incorect (Fig. 17, 18, 19)

Neajunsurile enumerate sunt eliminate în Fig. 29.

O îmbunătățire suplimentară a cablajului din acest exemplu ar fi utilizarea unui conductor de împământare separat pentru modulele de intrare analogice cele mai sensibile.

În cadrul unui dulap (rack), este recomandabil să grupați modulele analogice separat și modulele digitale separat, astfel încât atunci când așezați fire într-un canal de cablu, lungimea secțiunilor de trecere paralelă a circuitelor de împământare digitale și analogice să poată fi redusă.

Împământarea în sistemele de control distribuit

În sistemele de control distribuite pe un anumit teritoriu cu dimensiuni caracteristice de zeci și sute de metri, modulele de intrare fără izolație galvanică nu pot fi utilizate. Doar izolarea galvanică permite conectarea circuitelor împământate în puncte cu potențiale diferite.

Cablurile care trec prin spații deschise trebuie protejate de impulsurile magnetice care apar în timpul furtunilor (vezi secțiunile „Fulger și electricitate atmosferică”, „Legătura de ecrane a cablurilor pentru protecția împotriva trăsnetului”) și de câmpurile magnetice care apar la comutarea sarcinilor puternice (vezi secțiunea „Legarea la pământ” a ecranelor de cablu ale sistemelor de automatizare la substații electrice”). O atenție deosebită trebuie acordată împământării ecranului cablului (vezi secțiunea „Legătura la pământ ecranele cablurilor de semnal”)

O soluție radicală pentru un sistem de control distribuit geografic este transmisia de informații prin fibră optică sau canal radio.

Rezultate bune pot fi obținute prin abandonarea transmiterii de informații folosind standarde analogice în favoarea celor digitale. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza modulele adecvate pentru construirea sistemelor de control distribuit, de exemplu seria ADAM-4000 sau NL. Esența acestei abordări este că modulul de intrare este plasat lângă senzor, reducând astfel lungimea firelor cu semnale analogice, iar semnalul este transmis către PLC printr-un canal digital.

O variație a acestei abordări este utilizarea senzorilor cu ADC-uri încorporate și o interfață digitală. Senzori similari sunt acum printre produsele multor companii, de exemplu Pepperl+Fuchs, Siemens, Omron etc.; Astfel de senzori sunt produși din seria NL deja menționată, de exemplu, senzorul de umiditate NL-1DT100.

Împământarea circuitelor de măsurare sensibile

Pentru circuitele de măsurare cu sensibilitate ridicată într-un mediu electromagnetic slab, cele mai bune rezultate se obțin prin utilizarea unui pământ „plutitor” (vezi secțiunea „Pământ plutitor”) împreună cu puterea bateriei și transmisia de informații prin fibră optică.

Împământarea echipamentelor executive și a sistemelor automate de control al proceselor

Circuitele de alimentare pentru motoarele controlate prin impulsuri, motoarele servo-acționării și actuatoarele cu control PWM trebuie să fie realizate din perechi răsucite pentru a reduce câmpul magnetic și, de asemenea, ecranate pentru a reduce componenta electrică a interferenței radiate.

Ecranul cablului trebuie să fie împământat pe o parte.

Circuitele de conectare a senzorilor ale unor astfel de sisteme ar trebui plasate într-un ecran separat și, dacă este posibil, la distanță spațială de dispozitive de acţionare.

Împământare în rețele industriale

Rețea industrială bazată pe interfață RS-485 efectuate ecranat pereche răsucită cu utilizare obligatorie module de izolare galvanică(Fig. 30).

Pentru distanțe scurte (aproximativ 10 m) în absența surselor de interferență din apropiere, ecranul nu poate fi utilizat. La distanțe mari (standardul permite o lungime a cablului de până la 1,2 km), diferența de potențial de masă în puncte îndepărtate unul de celălalt poate ajunge la câteva unități și chiar la zeci de volți (vezi secțiunea „Pământarea ecranelor cablurilor de semnal”).

Prin urmare, pentru a preveni trecerea curentului prin ecran pentru a egaliza aceste potențiale, ecranul cablului trebuie să fie împământat doar într-un singur punct (nu contează care). Acest lucru va preveni, de asemenea, apariția unei bucle închise a unei zone mari în circuitul de împământare, în care, datorită inducției electromagnetice, un curent mare poate fi indus în timpul loviturilor de fulger sau comutării sarcinilor puternice.

Curentul prin inductanța reciprocă induce o fem pe perechea centrală de fire, care poate deteriora microcircuitele driverului portului.

La utilizarea unui cablu neecranat, poate fi indusă asupra acestuia o sarcină statică mare (câțiva kilovolți) din cauza electricității atmosferice, care poate deteriora elementele de izolare galvanică. Pentru a preveni acest efect, partea izolată a dispozitivului de izolare galvanică ar trebui să fie împământată printr-o rezistență, de exemplu 0,1...1 MOhm.

Rezistența prezentată în fig. 30 cu linie întreruptă, reduce, de asemenea, probabilitatea de avarie în cazul defecțiunilor de împământare sau rezistență ridicată a izolației galvanice în cazul utilizării unui cablu ecranat.

Efectele descrise sunt deosebit de pronunțate în rețelele Ethernet cu cablu coaxial, când atunci când sunt împământate în mai multe puncte (sau fără împământare) în timpul unei furtuni, mai multe plăci de rețea Ethernet se defectează deodată.

În rețelele Ethernet cu lățime de bandă redusă (10 Mbps), împământarea scutului ar trebui să se facă doar la un moment dat. În Fast Ethernet (100 Mbit/s) și Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), împământarea ecranului ar trebui făcută în mai multe puncte, folosind recomandările din secțiunea „Legătura la pământ a ecranelor cablurilor de semnal”.

De asemenea, trebuie să respectați regulile din această secțiune atunci când așezați cablurile în zone deschise.

Legătura la pământ în locuri industriale explozive

La instalațiile industriale explozive, atunci când se instalează împământarea cu un fir torsionat, nu este permisă utilizarea lipirii pentru a lipi miezurile împreună, deoarece din cauza fluxului rece al lipirii, punctele de presiune de contact din bornele șurubului se pot slăbi.

Ecran cablu de interfață RS-485împământat într-un punct din afara zonei periculoase. În zona periculoasă, acesta trebuie protejat de contactul accidental cu conductorii împământați. Circuite intrinsec sigure nu trebuie împământat decât dacă este cerut de condițiile de funcționare ale echipamentelor electrice ( GOST R 51330,10, p6.3.5.2).

Circuite intrinsec sigure trebuie montat astfel încât interferențele de la câmpurile electromagnetice externe (de exemplu, de la un transmițător radio de pe acoperiș, linii electrice aeriene sau cabluri de mare putere din apropiere) să nu creeze tensiune sau curent periculos în circuitele cu siguranță intrinsecă.

Acest lucru poate fi realizat prin ecranarea sau îndepărtarea circuitelor cu siguranță intrinsecă de la sursa de interferență electromagnetică.

Atunci când sunt așezate într-un mănunchi sau canal comun, cablurile cu circuite intrinsec periculoase și intrinsec sigure trebuie separate printr-un strat intermediar de material izolator sau un despărțitor metalic împământat. Nu este necesară separarea dacă sunt utilizate cabluri cu manta sau ecran metalic.

Structurile metalice împământate nu ar trebui să aibă întreruperi sau contacte slabe între ele, care pot produce scântei în timpul unei furtuni sau la comutarea echipamentelor puternice.

La instalațiile industriale explozive, rețelele electrice de distribuție cu un neutru izolat sunt utilizate în mod predominant pentru a elimina posibilitatea apariției unei scântei în cazul unui scurtcircuit de fază la masă și declanșarea siguranțelor de protecție în cazul deteriorării izolației.

Pentru a proteja împotriva electricitate statică utilizați împământarea descrisă în secțiunea corespunzătoare. Electricitatea statică poate provoca aprinderea unui amestec exploziv. De exemplu, cu o capacitate a corpului uman de 100...400 pF și un potențial de încărcare de 1 kV, energia unei descărcări de scânteie din corpul uman va fi de 50...200 μJ, ceea ce poate fi suficient pentru a aprinde un exploziv. amestec din grupa IIC (60 μJ).

Verificarea împământării

Osciloscoapele și înregistratoarele plutitoare (cu baterie) sunt folosite pentru a detecta problemele de împământare.

Înregistratoarele ajută la găsirea de contacte proaste („foșnet”) în circuitele de împământare și alimentare ale echipamentelor, care apar rar în sistemele de automatizare. Pentru a face acest lucru, folosind un înregistrator de computer multicanal, parametrul de interes este monitorizat, tensiunea în circuitul de alimentare cu tensiune joasă, în rețeaua de alimentare de 220 V și diferența de tensiune dintre mai multe puncte ale sistemului de împământare. Înregistrarea continuă a parametrilor de proces și a tensiunilor vă permite să stabiliți o relație cauză-efect între defecțiunile parametrilor de proces și supratensiunile în circuitele de putere și de masă.

Osciloscoapele cu putere „plutitoare” vă permit să monitorizați magnitudinea și frecvența interferenței la bornele de masă din dulapurile de instalare ale sistemelor de automatizare, să evaluați nivelul și să găsiți sursa câmpului magnetic al interferenței folosind o antenă de mai multe spire de sârmă. conectat la osciloscop.

Viktor Denisenko, angajat al Laboratorului de Cercetare al AP Articolul a fost publicat în revista STA nr. 2 pentru 2006