Сечение заземляющего проводника: Заземляющие проводники / ПУЭ 7 / Библиотека / Элек.ру

Есть два метода:

• Адиабатический (что соответствует описанному в МЭК 60724)

Этот метод, будучи экономичным и обеспечивающим защиту проводника от перегрева, приводит к небольшим с.к.а. по сравнению с таковыми для фазных проводов соответствующей схемы. Результат иногда несовместим с необходимостью в схемах IT и TN минимизировать импеданс цепи замыкания на землю, чтобы гарантировать положительную работу с помощью устройств мгновенного отключения при перегрузке по току.Таким образом, этот метод используется на практике для установок TT и для определения размеров заземляющего проводника ^[1]

Этот метод основан на том, что размеры заземляющих проводов соотносятся с размерами соответствующих фазных проводов цепи, предполагая, что в каждом случае используется один и тот же материал проводника.

Таким образом, в Рис. G58 для:

Sph ≤ 16 мм ² : S _PE = S _фаза

16 2 : S _PE = 16 мм ²

Sph> 35 мм ² : S _PE = S _ф. /2

Примечание : когда в схеме TT заземляющий электрод установки находится вне зоны воздействия заземляющего электрода источника, c.s.a. Длина PE-проводника может быть ограничена 25 мм ² (для меди) или 35 мм ² (для алюминия).

Нейтраль не может использоваться в качестве PEN-проводника, если только она не соответствует требованиям. равен или больше 10 мм ² (медь) или 16 мм ² (алюминий).

Кроме того, в гибком кабеле не допускается использование PEN-жилы. Так как PEN-проводник работает также как нейтральный провод, его с.с.a. ни в коем случае не может быть меньше, чем необходимо для нейтрали, как описано в разделе «Определение размеров нейтрального проводника».

Это c.s.a. не может быть меньше, чем у фазных проводов, если:

• Номинальная мощность в кВА однофазных нагрузок составляет менее 10% от общей нагрузки кВА, а
• Imax, который может пройти через нейтраль в нормальных условиях, меньше тока, разрешенного для выбранного сечения кабеля.

Кроме того, защита нейтрального проводника должна обеспечиваться защитными устройствами, предусмотренными для защиты фазного провода (описанными в разделе Защита нейтрального проводника).

Значения коэффициента k для использования в формулах

Эти значения идентичны в нескольких национальных стандартах, а диапазоны превышения температуры вместе со значениями коэффициента k и верхними пределами температуры для различных классов изоляции соответствуют тем, которые опубликованы в IEC60364-5-54, приложение A.

Данные, представленные на рис. , рис. G60, наиболее часто требуются для проектирования низковольтной установки.

Рис. G60 — значения коэффициента k для низковольтных PE-проводов, обычно используемых в национальных стандартах и ​​соответствующих IEC60364-5-54, приложение A

1. ^ Провод заземляющего электрода

Заземляющие и защитные проводники — Hakel

Стандарт CSN 33 2000-5-54 решает эту проблему.Стандарт определяет реализацию системы заземления, величину сопротивления заземляющих электродов, уровень напряжения заземляющих электродов, контактное напряжение и допустимую нагрузку по току конкретных заземляющих электродов. Мы упомянем заземляющие проводники в следующей части.

Заземляющие провода должны подходить по сечению, которое не должно быть меньше сечения, рассчитанного по следующей формуле:

(Эту формулу можно использовать только во время протекания I, которое не превышает 5 секунд)
S — сечение заземляющего проводника в [мм2]
I — эффективное значение переменного тока в [A], прохождение из-за отказа с несущественным сопротивлением элементом защиты
t — время отключения защитного оборудования в секундах [с]
k — коэффициент, зависящий от материала защитного проводника, изоляции и других частей, от температуры до и после короткого замыкания (значения k для различных защитных проводников приведены в стандарте CSN 33 2000-5-54)

Минимальное сечение заземляющих проводов должно быть не менее 16 мм2 Cu.Они помещены в землю и защищены от коррозии, но не защищены от механических повреждений. Если они не защищены от коррозии (не имеет значения, защищены ли они от механических повреждений или нет), минимальное сечение заземляющего проводника должно составлять 25 мм2 Cu (за исключением алюминия, который, однако, не рекомендуется для заземления).

Заземляющий провод должен быть проложен таким образом, чтобы выдерживать все внешние воздействия, которые могут возникнуть во время работы.При этом он не должен вызывать пожароопасности, в конечном итоге не должен влиять на работу другого оборудования. Его укладывают как можно короче, без резких изгибов, лишних дуг и петель.
Надземные части заземляющих проводов должны быть размещены так, чтобы ими можно было управлять. Наружная часть заземляющего проводника должна быть надлежащим образом защищена панелями или помещением в трубы в местах, где может возникнуть опасность повреждения (например, при прохождении сквозь стену, при входе в землю).
Конструкционные токопроводящие элементы металлических конструкций могут использоваться в качестве произвольных заземлителей.Они образуют непрерывно соединенный комплекс, например кабельные лотки, кабельные рамы, опоры, рельсы кранов, стальные опоры, арматуру колонн из вращающегося в потоке бетона и металлических трубопроводов. Соединения заземляющих проводов и заземляющих электродов должны быть выполнены правильно и иметь желаемый размер. Принцип использования зажимов гласит, что используемый зажим не должен механически повредить ни заземляющий электрод (например, кабелепровод), ни заземляющий провод.

Заземление и соединение электрических систем Справка

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl + f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материале курса

Цель.

Целью данного курса является ознакомление инженеров с проблемами заземления и соединения электрических систем, связанными с глухозаземленными системами под напряжением 600 В. Этот курс может служить введением в заземление и подключение для инженеров, не имеющих или почти не имеющих опыта профессионального проектирования электрооборудования. В курсе также представлена ​​практическая, но не совсем известная информация по применению заземления и соединения, которая будет полезна даже самому опытному профессионалу в области проектирования электротехники.

Зачем тратить время на изучение заземления и подключения?

 Многие специалисты в области электротехники придерживаются популярного и ошибочного убеждения, что заземление металлического объекта (путем прямого подключения к земле)
поможет снять опасное напряжение, вызванное замыканием линии на землю.Заземление объекта никак не снимает опасное напряжение или снижает напряжение прикосновения или шагового напряжения, которые являются причиной нескольких смертей каждый год.

 Неправильное заземление и подключение — частая причина несчастных случаев, связанных с электрическим током.

 Эффективное заземление играет важную роль в правильной работе чувствительного электронного оборудования.

 «Более 80% всех отказов электронных систем, которые связаны с аномалиями питания, на самом деле являются результатом ошибок электропроводки или заземления или вызваны другими нагрузками на предприятии заказчика.”EPRI (Исследовательский институт электроэнергетики)

“ Из всех проблем с питанием и заземлением, влияющих на электронное оборудование, почти 90% вызваны электропитанием и условиями заземления внутри объекта, в котором используется оборудование… Что еще более важно, почти 75% Проблемы с качеством электроэнергии внутри объекта связаны с заземлением, что делает его единственным наиболее важным фактором с точки зрения оборудования, обеспечивающего надежную работу оборудования ». Уоррен Льюис, ECM Magazine

 Издание 2005 г. Национального электротехнического кодекса (NEC) включало полный пересмотр и переименование статьи 250 (ранее называвшейся «Заземление»), которая, по словам редакторов Справочника NEC, « одно из самых значительных изменений, произошедших в новейшей истории Кодекса ».

Основа и ресурсы.

Следующие ресурсы служат в качестве первичной основы информации, представленной в этом курсе
, и на них будут ссылаться в материалах курса:

 Статья 250 Национального электрического кодекса (NEC) — издание 2005 г.

 Стандарт IEEE 1100-1999 рекомендуется Практика питания и заземления чувствительного электронного оборудования

 Стандарт IEEE 142-1982 Заземление промышленных и коммерческих систем питания

 Общие сведения о тестировании сопротивления заземления AEMC (рабочая тетрадь, издание 6.0)

Для многих инженеров, подрядчиков и техников Национальный электротехнический кодекс и его статья 250 (Заземление и соединение) являются единственной основой при проектировании и установке системы заземления.

Перед началом курса жизненно важно, чтобы мы рассмотрели цель и ограничения Национального электрического кодекса (NEC) — чтобы понять, как следует применять NEC.

Статья 90.1 Национального электротехнического кодекса устанавливает его цель и намеренные ограничения:

90.1 Цель

(A) Практическая защита — Целью настоящего Кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, возникающих в результате использования электричества.

(B) Соответствие требованиям — Этот Кодекс содержит положения, которые считаются необходимыми для обеспечения безопасности. Их соблюдение и надлежащее техническое обслуживание приводят к установке, которая по существу не опасна, но не обязательно эффективна, удобна или адекватна для хорошего обслуживания или будущего расширения использования электричества.

(C) Намерение — Этот Кодекс не предназначен в качестве проектной спецификации или руководства по эксплуатации для неподготовленных людей!

Согласно NEC — Инженеры, проектирующие и определяющие заземление и подключение, не должны использовать Национальный электрический кодекс (NEC) в качестве поваренной книги.

NEC не заменяет понимание теории, лежащей в основе требований кодекса.

Чтобы понять заземление и соединение, важно знать значения слов, которые мы будем использовать. В статье 110 Национального электротехнического кодекса содержатся определения слов, которые мы будем использовать в этом курсе. Они перечислены в порядке важности, не обязательно в алфавитном порядке.

Приложение 1 Различные компоненты заземления и соединения.

Заземленный проводник. Система или проводник цепи, который намеренно заземлен. Его также обычно называют нейтральным проводом в заземленной звездообразной системе.

Заземляющий провод. Проводник, используемый для соединения оборудования или заземленной цепи системы электропроводки с заземляющим электродом или электродами.

Заземляющий провод, оборудование. Проводник, используемый для подключения нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и других кожухов к заземленному проводнику системы, проводнику заземляющего электрода или к обоим проводам на сервисном оборудовании или в источнике отдельно созданной системы.Статья 250.118 NEC описывает различные типы заземляющих проводов оборудования. Правильный выбор заземляющих проводов оборудования приведен в 250.122 и таблице 250.122.

Электрод заземления. Устройство, обеспечивающее электрическое соединение с землей.

Провод заземляющего электрода. Проводник, используемый для подключения заземляющего электрода (ов) к заземляющему проводу оборудования, к заземленному проводу или к обоим при обслуживании, в каждом здании или сооружении, где питание подается от фидера (ов) или ответвительной цепи (ов). , или в источнике отдельно производной системы.

Склеивание (скрепленное). Постоянное соединение металлических частей для образования электропроводящего пути, обеспечивающего непрерывность электрического тока и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть.

Целью соединения является создание эффективного пути для тока короткого замыкания, который, в свою очередь, облегчает работу устройства защиты от сверхтоков. Это объясняется в статьях 250.4 (A) (3) и (4) и 250.4 (B) (3) и (4) Национального электротехнического кодекса. Конкретные требования к соединению содержатся в Части V Статьи 250 и в других разделах Кодекса, как указано в Статье 250 NEC.3.

Соединительная перемычка. Надежный проводник для обеспечения необходимой электропроводности между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Заглушки концентрического и эксцентрического типа могут ухудшить электрическую проводимость между металлическими частями и фактически вызвать ненужное сопротивление в цепи заземления. Установка перемычки (перемычек) — это один из часто используемых методов между металлическими дорожками качения и металлическими частями для обеспечения электропроводности. Связывающие перемычки можно найти в сервисном оборудовании [NEC 250.92 (B)], подключение более 250 В (NEC 250.97) и расширительные фитинги в металлических дорожках качения (NEC 250.98). На рис. 2 показана разница между выбивками концентрического и эксцентрического типов. На Таблице 2 также показан один из методов установки соединительных перемычек при этих типах заглушек.

Приложение 2 Соединительные перемычки устанавливаются вокруг концентрических или эксцентрических отверстий.

Соединительная перемычка, оборудование. Соединение между двумя или более частями заземляющего провода оборудования.

Соединительная перемычка, основная. Соединение между заземленным проводом цепи и заземляющим проводом оборудования при обслуживании.

На рисунке 3 показана основная перемычка, используемая для обеспечения соединения между заземленным рабочим проводом и заземляющим проводом оборудования на рабочем месте. Связывающие перемычки могут быть расположены по всей электрической системе, но основная перемычка заземления находится только в служебных помещениях. Основные требования к перемычкам подключения приведены в NEC 250.28.

Приложение 3. Основная перемычка, устанавливаемая на сервисе, между заземленным проводником и заземляющим проводом оборудования.

Соединительная перемычка, System. Соединение между проводником заземленной цепи и проводом заземления оборудования в отдельно выделенной системе.

На рисунке 4. показана перемычка для соединения системы, используемая для обеспечения соединения между заземленным проводником и заземляющим проводом (проводниками) оборудования трансформатора, используемого как отдельно производная система.

Приложение 4. Перемычка заземления системы, устанавливаемая рядом с источником отдельно выделенной системы между заземленным проводником системы и заземляющим проводом (проводниками) оборудования.

Перемычки соединения системы расположены рядом с источником отдельно производной системы. В производной системе используется перемычка для соединения системы, если производная система содержит заземленный провод. Подобно основной перемычке заземления на сервисном оборудовании, перемычка заземления системы обеспечивает необходимое соединение между заземляющими проводниками оборудования и заземленным проводником системы, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю. Требования к перемычкам для подключения системы находятся в NEC 250.30 (А) (1).

Заземлен. Подключен к земле или к какому-либо проводящему телу, которое служит вместо земли.

Эффективно заземлено. Преднамеренно подключено к земле через заземление или соединения с достаточно низким импедансом и достаточной допустимой нагрузкой по току, чтобы предотвратить повышение напряжения, которое может привести к чрезмерной опасности для подключенного оборудования или людей.

С глухим заземлением. Подключен к земле без установки резистора или устройства импеданса.

 Распространенное заблуждение состоит в том, что заземление и соединение — это одно и то же. Хотя они связаны, это не одно и то же. Цель этого курса — прояснить каждую тему.

 В редакции Национального электротехнического кодекса 2005 г. это признается и изменено название статьи 250 (которая раньше называлась «Заземление») на «Заземление и соединение», чтобы усилить, что заземление и соединение — это две отдельные концепции, но не исключающие друг друга. фактически, напрямую связаны между собой требованиями статьи 250.

 Соединение — это соединение двух или более проводящих объектов друг с другом с помощью проводника, такого как провод.

 Заземление, также называемое «заземлением», представляет собой особую форму соединения, при которой один или несколько проводящих объектов соединяются с землей с помощью проводника, такого как провод или стержень.

 Правильное заземление объектов (проводников) в поле обычно включает как связи между объектами, так и особую связь с землей (землей).

Заземление для целей данного курса означает намеренное соединение с землей или другим проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.Другое слово для обозначения заземления — «заземление». Если мы будем помнить об этом и использовать термин «заземление» всякий раз, когда мы используем термин «заземление», это поможет нам понять, что такое заземление (или заземление), а что нет.

Соединение — это соединение проводящих частей между собой с целью поддержания общего электрического потенциала и обеспечения электрического проводящего пути, который будет гарантировать непрерывность электрической цепи и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть. IEEE Std. 1100–1999.

В соответствии со статьей 250.4 (A) Национального электротехнического кодекса, ниже приведены общие требования к заземлению и соединению заземленных систем. В системе с заземлением вторичные обмотки питающего трансформатора могут иметь конфигурацию «звезда» с заземленной общей ветвью или конфигурация «треугольник» с заземленным центральным отводом или заземленным углом.

Следующие ниже общие требования определяют, какие заземления и соединения электрических систем необходимо выполнить. Для соответствия эксплуатационным требованиям этого раздела необходимо следовать предписывающим методам, содержащимся в Статье 250.

(1) Заземление электрической системы Заземленные электрические системы должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время нормальной работы. операция.

(2) Заземление электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть заземлены, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

(3) Соединение электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть соединены вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы установить эффективный ток замыкания на землю. дорожка.

(4) Соединение электропроводящих материалов и другого оборудования Электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть
соединены вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы создать эффективный путь тока замыкания на землю.

(5) Эффективный путь тока замыкания на землю Электрооборудование, проводка и другие электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть установлены таким образом, чтобы создать постоянную цепь с низким сопротивлением, облегчающую работу устройства максимального тока или детектора заземления для системы с высокоомным заземлением. Он должен быть способен безопасно пропускать максимальный ток замыкания на землю, который может быть наложен на него из любой точки системы электропроводки, где может произойти замыкание на землю источника электропитания.Заземление не должно рассматриваться как эффективный путь тока замыкания на землю.

Давайте рассмотрим с предыдущей страницы общие требования, представленные в Национальном электротехническом кодексе для заземления и соединения, чтобы лучше понять, какие требования выполняются посредством заземления (заземления), а какие — посредством методов соединения.

 Требования (1) и (2) относятся к заземлению — они конкретно относятся к «заземлению».

 Требование (1) — заземление системы или преднамеренное соединение системного проводника в заземленной системе с землей.Заявленная цель этого намеренного подключения к земле состоит в том, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и это стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы.

 Требование (2) выполняется путем присоединения нетоковедущих металлических предметов к заземляющему проводнику оборудования, который соединен с проводом заземляющего электрода на служебном входе и на стороне нагрузки каждой отдельно выведенной системы.

 Требования (3), (4) и (5) являются связующими. Путем соединения всех металлических предметов, которые могут оказаться под напряжением в случае неисправности (и путем обеспечения заземляющего проводника оборудования, соединенного с этими предметами и с источником), обеспечивается эффективный путь заземления, облегчающий работу устройств защиты от перегрузки по току. Проще говоря, путь тока короткого замыкания должен иметь достаточно низкое сопротивление, чтобы пропускать ток короткого замыкания достаточно высокой величины, чтобы вызвать срабатывание защитного устройства на входе.Связывание также помогает обеспечить безопасность персонала, так что кто-то, прикоснувшись к двум частям оборудования одновременно, не получит шока, став путем выравнивания, если они окажутся под разными потенциалами. По той же причине, по которой соединение защищает людей, оно защищает оборудование, уменьшая ток по проводам питания и данных между частями оборудования с разными потенциалами.

Важно понимать разницу между соединением и заземлением (заземлением). Имейте в виду, что земля (грунт) является плохим проводником, и на нее нельзя полагаться как на часть пути возврата тока замыкания на землю — это путь, предназначенный для устранения замыкания.Причина, по которой никогда нельзя полагаться на землю / почву как часть обратного пути замыкания на землю, связана с ее высоким сопротивлением.

Сопротивление земли примерно в один миллиард раз больше, чем у меди (согласно стандарту IEEE 142, раздел 2.2.8), и обеспечивает возврат к источнику только нескольких ампер (1-10).

Стандарт 142 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике гласит: «Самая сложная система заземления, которую можно спроектировать, может оказаться неадекватной, если соединение системы с землей не является адекватным и имеет низкое сопротивление.Отсюда следует, что заземление является одной из наиболее важных частей всей системы заземления. Это также самая сложная часть для проектирования и получения … Для небольших подстанций и промышленных предприятий в целом должно быть получено сопротивление менее 5 Ом, если это практически возможно ».

Однако с практической точки зрения на заземляющий электрод, независимо от его сопротивления, нельзя полагаться на устранение замыкания на землю. Если оборудование эффективно заземлено и соединено, то должен быть предусмотрен путь с низким сопротивлением (не через заземляющий электрод к земле и через землю обратно к источнику), чтобы облегчить работу устройств максимального тока в цепи.В то время как минимальное практическое сопротивление заземляющего электрода желательно и будет лучше ограничивать потенциал корпусов оборудования над землей, более важно обеспечить путь с низким импедансом для быстрого устранения повреждения в целях обеспечения безопасности. Чтобы получить наименьшее практическое сопротивление, цепь заземления оборудования должна быть подключена к заземленному проводу внутри вспомогательного оборудования.

Ни заземление (заземление), ни система заземляющих электродов не помогают устранять электрические неисправности. Именно соединение металлических предметов с заземляющим проводом оборудования обратно к источнику обеспечивает путь с достаточно низким импедансом, позволяющим срабатывать защитным устройствам от сверхтоков и устранять неисправности.Если путь замыкания на землю опирается на землю, то тока короткого замыкания (из-за высокого импеданса) будет недостаточно для срабатывания защитного устройства
.

Помните закон Ома, V = I x R? Рассмотрим следующий пример. Фазный провод на 120 В намеренно подключается непосредственно к земле (если оголенный провод под напряжением был подключен к заземляющему стержню в грязи), а заземляющий стержень имеет сопротивление 25 Ом к заземленному источнику питания (трансформатору). Этот сценарий даст чуть менее 5 Ампер (4.8А) тока замыкания на землю. Это преднамеренное соединение с землей не даст достаточного тока короткого замыкания для отключения даже автоматического выключателя на 20 А, поскольку автоматический выключатель на 20 А может непрерывно выдерживать 16 Ампер.

Такой же высокий импеданс земли, который ограничивает ток короткого замыкания до уровней, меньших, чем требуется для размыкания защитных устройств, создает опасные скачки напряжения или напряжения прикосновения в непосредственной близости от заземляющего стержня, которые могут быть смертельными. Несколько человек умерли в последние годы именно из-за этого состояния — когда столбы уличного освещения были заземлены заземляющими стержнями, но не имели заземляющих проводов оборудования, которые могли бы служить эффективным путем обратного тока короткого замыкания к источнику питания.

Давайте рассмотрим факторы, которые влияют на сопротивление систем заземляющих электродов (давайте использовать стержни для обсуждения).

 Сопротивление электрода (разница всего в несколько миллиом между различными обычно используемыми материалами и размерами — IEEE Std 142-1982). Сопротивление электрода зависит от материала стержня и площади поверхности стержня. Площадь поверхности стержня зависит от диаметра стержня.

 От стержня к поверхности почвы (незначительный фактор — обычно составляет всего лишь долю Ом — если стержень вбивается в уплотненный грунт и не является рыхлым — IEEE Std 142-1982) небольшая заметная разница в сопротивлении электрода (однако материал стержня играет роль в ожидаемом сроке службы стержня).

 Контактное сопротивление между стержнем и окружающей почвой. Если стержень вбивается в уплотненный грунт, сопротивление между стержнем и окружающей почвой не является существенным фактором (это обсуждается более подробно в разделе, посвященном стержням с глубоким забиванием).

 Сопротивление почвы, окружающей электрод (самый большой фактор). В правильно установленной системе заземляющих электродов сопротивление почвы является ключевым фактором, определяющим, каким будет сопротивление заземляющего электрода и на какую глубину необходимо ввести стержень, чтобы получить низкое сопротивление заземления.
Удельное сопротивление почвы зависит от глубины от поверхности, типа концентрации растворимых химических веществ (минералов и растворенных солей) в почве, содержания влаги и температуры почвы. Другими словами, удельное сопротивление определяется электролитом в почве. Сопротивление заземляющего стержня 5/8 дюйма для типичных типов грунта из IEEE 142-1982 представлено ниже:

Вот несколько удивительных фактов:

Согласно этой таблице IEEE 142-1992, заземляющий стержень 10 футов приводится в двух из четырех категорий типов грунтов в среднем не обеспечивали сопротивления 25 Ом или менее! Это обычное дело во многих районах с песчаной почвой.

Наличие поверхностных вод не обязательно указывает на низкое удельное сопротивление (IEEE Std 142-1982).

Недавний проект наглядно иллюстрирует истинность этого утверждения. Почва водомелиоративного сооружения всегда была влажной. Инженеры-электрики, исследующие проблемы с заземлением на месте, наивно полагали, что постоянное присутствие воды (из-за высокого уровня грунтовых вод) гарантирует низкое удельное сопротивление почвы и что отдельных стержней заземления или, возможно, параллельных стержней заземления будет достаточно для создания заземления с низким сопротивлением. (заземление).Однако все было наоборот. Дальнейшие исследования показали, что высокий уровень грунтовых вод был связан с подземным водным потоком. Буквально через это место протекала река, которая была частью гидрологии района. Почва была очень песчаной.

Со временем все растворимые минералы, которые существовали, растворялись и уносились медленно текущей водой, оставляя песок и дистиллированную воду — оба отличные изоляторы!

Это открытие радикально изменило направленность исследования заземления площадки и соответствующих корректирующих действий, заставив инженеров задуматься о стратификации почвы.

Обычные методы заземления, которым в течение последних сорока лет обучали производителей заземления и тестирования заземления, основаны на предполагаемом однородном состоянии почвы. Традиционные методы породили практические правила, которые стали приняты многими инженерами
как стандартные практики. Одна из таких практик заключалась в том, что как удвоение глубины заземляющего стержня, так и установка двух параллельных заземляющих стержней были одинаково эффективными методами для снижения сопротивления стержня (ов) относительно земли.Эти практические правила предполагали, что почва однородна — что почва остается того же типа и сопротивления при погружении на большую глубину. На практике на многих территориях имеется слоистая почва, а не однородная почва.

Как ответственные инженеры, мы должны помнить, что практика использования параллельных заземляющих стержней, иногда соединенных по схеме треугольника, которая была разработана с использованием методов, предполагающих однородность грунтовых условий, может быть не лучшей практикой для слоистых почвенных условий.

Мы рассмотрим это более подробно в следующем разделе.

Что может служить заземляющим электродом?

Помните: заземляющий электрод — это средство выполнения двух из пяти требований к заземлению и соединению, перечисленных в Национальном электротехническом кодексе.

(1) Заземление электрической системы Заземленные электрические системы должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, вызываемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время Нормальная операция.

(2) Заземление электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть заземлены, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом в качестве заземляющих электродов можно использовать следующие электроды, и если их более одного, они должны быть соединены вместе:

 Металлическая подземная водопроводная труба (NEC 250.52 (A) (1))

 Металлический каркас конструкции (NEC 250.52 (A) (2))

 Заземляющий электрод в бетонном корпусе (также известный как заземление UFER) (NEC 250,52 (A) (3))

 Кольцо заземления (NEC 250,52 (A) (4))

 Заземляющий стержень (NEC 250.52 (A) (5))

 Заземляющие пластины (NEC 250.52 (A) (6))

В Национальных электротехнических правилах указаны конкретные требования к установке для каждого типа электрода.

Два или более заземляющих электрода, которые эффективно соединены вместе, должны рассматриваться как единая система заземляющих электродов.

Давайте рассмотрим различные места, где требуется заземление (имеется в виду преднамеренное соединение или подключение к системе заземления). Национальный электротехнический кодекс требует следующего:

Служебный вход — Статья 250.24 (A) NEC требует, чтобы в системе электропроводки помещения, снабжаемой заземленной службой переменного тока, был провод заземляющего электрода, соединенный с заземленным служебным проводом (также называемый нейтралью дирижер). Статья 250.24 (A) (1) требует, чтобы соединение выполнялось в любой доступной точке от конца нагрузки на линии ответвления или боковой линии обслуживания до терминала или шины, к которым подключен заземленный провод (нейтраль), на стороне обслуживания, включительно. отключающие средства.Это переводится в одно из трех мест, как показано ниже:

Отдельно производные системы — Обратитесь к разделу VI для обсуждения отдельно производного заземления системы.

Металлические водопроводные и другие металлические трубопроводы, которые могут оказаться под напряжением — 250.104 (A) и (B) требует, чтобы металлическая система водяных трубопроводов была соединена с системой заземления в любом из следующих мест: корпус вспомогательного оборудования, заземленный провод на обслуживания, провод заземляющего электрода или заземляющих электродов.В то время как металлические водопроводные трубы должны быть заземлены, другие системы металлических трубопроводов должны быть соединены с землей (заземлены) только в том случае, если существует вероятность того, что они будут под напряжением — то есть там, где в оборудовании имеются механические трубопроводы и электрические соединения (например, газовые приборы). .

Конструкционный металл — 250.104 (C) требует наличия открытого конструкционного металла, который соединен между собой для образования металлического каркаса здания и не заземлен намеренно и может оказаться под напряжением, должен быть соединен с землей либо в корпусе сервисного оборудования, либо в заземленном проводе в сервисе , провод заземляющего электрода или к заземляющим электродам.

Если система переменного тока подключена к заземляющему электроду в здании или сооружении или на них, тот же электрод должен использоваться для заземления корпусов проводников и оборудования внутри или на этом здании или сооружении. Если отдельные службы, фидеры или ответвления питают здание и должны быть подключены к заземляющему электроду (ам), следует использовать тот же заземляющий электрод (а). Это необходимо для того, чтобы все металлические объекты в конструкции имели одинаковый потенциал земли.

Какое требуется сопротивление земли? Разрешается?

Если вас спросят: «Сколько Ом сопротивления земли требуется Национальным электрическим кодексам (NEC) для заземления системы?» Что бы вы сказали? А) 25 Ом? Б) 10 Ом? В) 100 Ом? Или D) Вы бы сказали, что NEC не устанавливает минимальных требований?

Если бы вы ответили D), вы были бы правы! Как бы трудно в это поверить, но в Национальном электротехническом кодексе не указано минимальное сопротивление заземления для заземления системы.

Давайте посмотрим на статью 250-56 NEC

250.56 Сопротивление стержневых, трубных и пластинчатых электродов:

 Отдельный электрод, состоящий из стержня, трубы или пластины, не имеющий сопротивления заземления 25 Ом или менее, должен может быть дополнен одним дополнительным электродом любого из типов, указанных в пунктах от 250,52 (A) (2) до (A) (7). Если в соответствии с требованиями данного раздела установлено несколько стержневых, трубных или пластинчатых электродов, они должны находиться на расстоянии не менее 1,8 м (6 футов) друг от друга.

 FPN: эффективность параллельной работы стержней длиннее 2.5 м (8 футов) увеличивается за счет расстояния более 1,8 м (6 футов).

Обратите внимание, что NEC говорит, где «Один электрод…». Также обратите внимание, что это не требует повторных испытаний и установки дополнительных стержней или стержней дополнительной длины до тех пор, пока не будет достигнуто сопротивление 25 Ом или меньше. Эта статья NEC позволяет подрядчику запускать две штанги, разнесенные на 6 футов друг от друга, не проводить наземных испытаний и прекращать работу!

Многие районы имеют слоистую (то есть слоистую) песчаную почву. Наиболее чистый песок — это кварц, диоксид кремния (SiO2).Диоксид кремния — это высококачественный электрический изолятор, который обычно используется в качестве барьерного материала при имплантации примесей или диффузии, для электрической изоляции полупроводниковых устройств, в качестве компонента металлооксидных полупроводниковых (МОП) транзисторов или в качестве межслойного диэлектрика при многоуровневой металлизации. структуры, такие как многочиповые модули
. Песок — хороший изолятор; это НЕ хороший заземляющий материал.

Чтобы выйти из слоистых песчаных почв, необходимо продвинуть заземляющие стержни глубже через слой песка (каким бы глубоким он ни был) в более проводящую почву.

Размещение нескольких параллельных стержней в песчаной почве не имеет большого значения, если требуется соединение с землей с низким сопротивлением — вы должны пройти под слоем песка.

Национальный электротехнический кодекс содержит две таблицы, в которых указаны размеры заземления и соединения.

 Таблица 250.66 Заземляющий провод для систем переменного тока

 Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих каналов и оборудования.

Таблица 250.66 Провод заземляющего электрода для систем переменного тока

Примечания:
1.Если используются несколько наборов служебных вводных проводников, как это разрешено в 230.40, исключение № 2, эквивалентный размер самого большого служебного вводного проводника должен определяться по наибольшей сумме площадей соответствующих проводников каждого набора.
2. Если нет проводов для входа в сервисный центр, размер проводника заземляющего электрода должен определяться эквивалентным размером самого большого входного проводника, необходимого для обслуживаемой нагрузки.

Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих каналов и оборудования

Примечание:
Если необходимо, чтобы соответствовать требованиям 250.4 (A) (5) или (B) (4), заземляющий провод оборудования должен иметь сечение больше, чем указано в этой таблице.
* См. Ограничения по установке в 250.120.

Источником этих таблиц был отчет комитета IEEE «Руководство по безопасности при заземлении подстанций переменного тока». В отчете комитета обсуждалась обоснованность размеров заземляющих проводов, указанных в таблицах, исходя из типичной длины проводника 100 футов и падения напряжения на проводнике на основе этой длины 100 футов. [Руководство к Национальному электротехническому кодексу — Грегори Биералс — Институт проектирования электрооборудования].Для длин более 100 футов «минимальный размер», указанный в таблице, может оказаться недостаточным для устранения неисправности или проведения тока повреждения, которому она подвержена.

С практической точки зрения, проводники заземляющих электродов редко проектируются так, чтобы их длина превышала 100 футов, и на Таблицу 250.66 можно положиться почти без исключения.

Заземляющие проводники оборудования, с другой стороны, часто длиннее 100 футов, то есть всегда, когда длина ответвленной цепи или фидера заземляющего проводника оборудования, с которым они установлены, превышает 100 футов.В этих ситуациях минимальный провод заземления оборудования, указанный в таблице 250.122, не будет достаточным для пропускания и / или снятия ожидаемых токов повреждения.

Опытные инженеры-электротехники и специалисты по проектированию знакомы с необходимостью увеличения размеров проводников для длинных ответвленных цепей и проводов фидеров для решения и уменьшения проблем с падением напряжения. В статье 250.122 (B) указывается, что заземляющий провод оборудования также должен быть увеличен.

250.122 (B) Увеличенный размер — Если размер незаземленных проводов увеличен, заземляющие проводники оборудования, если они установлены, должны быть увеличены в размере пропорционально круговой миловой площади незаземленных проводов.

Заземляющие провода оборудования на стороне нагрузки средств отключения обслуживания и устройств максимального тока подбираются в зависимости от размера устройств максимального тока фидера или ответвленной цепи перед ними.

Если незаземленные проводники цепи (токоведущие, линейные) увеличены в размере для компенсации падения напряжения или по любой другой причине, связанной с правильной работой схемы, заземляющие проводники оборудования должны быть пропорционально увеличены.

Пример:

240-вольтовая однофазная 250-амперная нагрузка питается от 300-амперного выключателя, расположенного в щитке на расстоянии 500 футов.«Нормальная» цепь (без увеличения размера для ограничения падения напряжения) будет состоять из медных проводников на 250 тыс. Куб. М с медным заземляющим проводом оборудования 4 AWG. Если количество проводников было увеличено до 350 тыс. Куб. М из соображений падения напряжения, каков минимальный размер заземляющего проводника оборудования с учетом требования пропорционального увеличения?

Решение

ШАГ 1.

Рассчитайте соотношение размеров проводов увеличенного диаметра и проводов нормального сечения:

ШАГ 2.

Рассчитайте площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования увеличенного размера, умножив соотношение размеров на площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования стандартного размера, взятую из Таблицы 250.122 для защитного устройства на 250 А (необходимо использовать следующее большее значение или 300 А). В таблице 250.122 указано, что подходит медный провод номер 4 AWG. В соответствии с главой 9 таблицы 8 Национального электротехнического кодекса — Свойства проводника
(см. Стр. 21) заземляющий провод 4 AWG имеет поперечное сечение 41 740 круглых мил.

Соотношение размеров x круговых милов заземляющего проводника

1,4 x 41,740 круглых милов = 58 436 круглых милов

ШАГ 3.

Определите сечение заземляющего проводника нового оборудования.

Опять же, обращаясь к таблице 8 главы 9, мы обнаруживаем, что 58 436 круговых милов больше 3 AWG. Следующий больший размер — 66 360 круглых милов, который преобразуется в медный заземляющий провод для оборудования 2 AWG.

Для данного сценария нормальный заземляющий провод оборудования, указанный в Таблице 250.122 для цепи на 250 А будет медным заземляющим проводом № 4 AWG. В этом случае заземляющий провод оборудования необходимо увеличить до медного заземляющего проводника № 2 AWG, чтобы соответствовать требованиям статьи 250.122 (B) NEC. Целью этого требования к увеличению размера является обеспечение проводника, имеющего соответствующий размер, чтобы выдерживать и устранять ожидаемые токи короткого замыкания.

NEC Ch. 9 Таблица 8

Согласно требованиям Национального электрического кодекса (NEC) нейтраль и заземляющий провод оборудования должны быть подключены к главной сервисной панели и вторичной стороне отдельно выделенной системы (подробнее об этом ниже).NEC разрешает использовать только одно соединение нейтрали с землей в каждой отдельно производной системе. Неправильное дополнительное соединение нейтрали с землей — довольно распространенная проблема, которая не только создает опасность поражения электрическим током для обслуживающего персонала, но также может ухудшить характеристики электронного оборудования. Неправильное соединение нейтрали и заземления в розетках можно обнаружить с помощью тестера проводки и заземления, предназначенного для этой цели.

Вольтметр также можно использовать для определения наличия неправильных соединений в розетках.Измерение напряжения между нейтралью и землей на розетках может указывать на напряжение в диапазоне от милливольта до нескольких вольт при нормальных рабочих условиях и в зависимости от нагрузки, длины цепи и т. Д. Однако показание 0 В может указывать на наличие ближайшей нейтрали. — земляная связь. Чрезмерный ток заземления оборудования в распределительных панелях также указывает на возможность заземления нейтрали на стороне нагрузки. Визуальный осмотр нейтральной шины внутри щитков необходим, чтобы проверить расположение этих дополнительных и неправильных соединений.

Когда в отдельно созданной системе существует более одной связи нейтраль-земля, это приводит к намеренному соединению (или соединению) проводов нейтрали и земли в двух местах. Это создает параллельное соединение, в котором ток нейтрали делится на часть, возвращающуюся на нейтраль, а остальная часть возвращается к источнику через путь заземления оборудования в соответствии с законом Ома (ток будет делиться пропорционально, чтобы пройти путь наименьшего сопротивления с напряжением падение по каждой параллельной траектории одинаково).На рисунке ниже представлены два варианта предотвращения протекания нежелательного тока в системе заземления (и соединения).

Отдельно производные системы — это системы, которые не имеют прямого соединения между выходными проводниками питания и входными проводниками питания. Это трансформаторы без прямого соединения между нейтралью первичной системы и вторичной нейтралью, только системы ИБП, которые включают в себя изолирующие трансформаторы, таким образом получая новый нейтральный системный проводник (примечание — все системы ИБП не являются отдельно производными системами), и комплекты двигателей-генераторов, которые подключаются. к системе электропроводки здания через 4-полюсный автоматический переключатель являются отдельно производными системами, потому что у них есть отдельная нейтраль, которая не имеет прямого соединения с нейтралью электросети (из-за 4-го полюса безобрывного переключателя).Двигатель — генераторные установки, в которых используются 3-полюсные системы переключения, имеют прямое соединение с нейтралью энергосистемы общего пользования и не являются отдельно производными системами и не могут иметь заземления нейтрали на двигателе-генераторной установке. [IEEE Std 1100-1999]

Существует много дискуссий об отдельных или специальных основаниях, связанных с чувствительным электронным оборудованием. Статья 250.96 (B) Национального электротехнического кодекса разрешает изолировать электронное оборудование от кабельного канала таким же образом, как шнур и подключенное к вилке оборудование изолируются от кабельного канала.

250,96 (B) Изолированные цепи заземления. Если требуется для уменьшения электрического шума (электромагнитных помех) в цепи заземления, корпус оборудования, питаемый от ответвленной цепи, должен быть разрешен для изоляции от кабельного канала, содержащего цепи, питающие только это оборудование, с помощью одного или нескольких перечисленных неметаллических фитингов кабельного канала, расположенных в точку крепления кабельного канала к корпусу оборудования. Металлический кабельный канал должен соответствовать положениям данной статьи и должен быть дополнен внутренним изолированным заземляющим проводом оборудования, установленным в соответствии с 250.146 (D), чтобы заземлить корпус оборудования.

FPN (ПРИМЕЧАНИЕ ДЛЯ ПЕЧАТИ): Использование изолированного заземляющего провода оборудования не отменяет требования по заземлению системы кабельных каналов.

Ключом к этому методу заземления электронного оборудования является постоянное обеспечение того, чтобы изолированный заземляющий провод, независимо от того, где он заканчивается в системе распределения, был подключен таким образом, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю (через соединение), как требуется NEC 250.4 (А) (5).

Хотя использование изолированных заземляющих проводов оборудования может быть полезно для уменьшения электромагнитных помех, очень важно, чтобы требование изолированного заземления НЕ приводило к изолированному, изолированному или иным образом не подключенному к заземлению заземлению системы электродов заземления здания. Такой изолированный стержень заземления (соединение с землей) нарушит NEC 250.50.

250,50 Система заземляющих электродов Все заземляющие электроды, как описано в пунктах 250.52 (A) (1) — (A) (6), которые имеются в каждом обслуживаемом здании или сооружении, должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему заземляющих электродов.

Причина, по которой изолированный заземляющий стержень (то есть тот, который не соединен с другими заземленными или заземленными электродами) запрещен, и что NEC требует, чтобы отдельные заземляющие электроды были соединены вместе, заключается в уменьшении разницы потенциалов между ними из-за молния или случайный контакт с линиями электропередач. Системы молниезащиты, связи, радио и телевидения, а также заземления систем кабельного телевидения ВСЕ должны быть соединены вместе, чтобы минимизировать потенциальные различия между системами.Отсутствие соединения (или соединения) всех компонентов заземления может привести к серьезному поражению электрическим током и пожару.

Например, для установки кабельного телевидения, показанной на Рисунке 250.39, предположим, что ток индуцируется в линии электропередачи импульсным перенапряжением или близлежащим ударом молнии, так что мгновенный ток силой 1000 ампер возникает по линии электропередачи к источнику питания. линия земли. Такая сила тока не является чем-то необычным при таких обстоятельствах — она ​​может быть и часто бывает значительно выше.Также предположим, что сопротивление заземления питания составляет 10 Ом, что в большинстве случаев является очень низким значением (один стержень заземления в среднем грунте имеет сопротивление относительно земли около 40 Ом).

Приложение 250.39 Установка кабельного телевидения, не соответствующая Кодексу, демонстрирующая, почему необходимо соединение между различными системами. Согласно закону Ома, ток через оборудование, подключенное к электрической системе, будет на мгновение увеличиваться до потенциала 10 000 вольт (1000 вольт). амперы × 10 Ом).Этот потенциал в 10000 вольт будет существовать между системой CATV и электрической системой
, а также между заземленным проводником в кабеле CATV и заземленными поверхностями в стенах дома, такими как водопроводные трубы (которые подключены к заземлению). по которому проходит кабель. Этот потенциал также может появиться у человека, держащего одной рукой кабель кабельного телевидения, а другой рукой — металлическую поверхность, подключенную к заземлению (например, радиатор или холодильник).

Фактическое напряжение, вероятно, будет во много раз больше рассчитанного 10 000 вольт, поскольку для сопротивления заземления и тока были приняты чрезвычайно низкие (ниже нормального) значения.Однако большинство систем изоляции не рассчитано выдерживать даже 10 000 вольт. Даже если система изоляции действительно выдерживает скачок напряжения в 10 000 вольт, она может быть повреждена, и выход из строя системы изоляции приведет к искрообразованию.

Такая же ситуация могла бы существовать, если бы скачок тока был на кабеле CATV или телефонной линии. Единственная разница будет заключаться в напряжении, которое будет зависеть от индивидуального сопротивления заземляющих электродов относительно земли.

Решение состоит в том, чтобы соединить две системы заземляющих электродов вместе или подключить оболочку кабеля CATV к заземлению, что и требуется Кодексом.Когда одна система поднимается выше потенциала земли, вторая система достигает того же потенциала, и между двумя системами заземления отсутствует напряжение.

Exhibit 250.40 Установка кабельного телевидения, соответствующая требованиям 250.94.

Ниже приведены примеры реальных случаев, когда отдельные заземления или предметы, которые должны быть заземлены (заземлены), были изолированы друг от друга (не соединены вместе):

 Женщина заметила «покалывание» электричеством, когда принимала душ. Расследование показало, что между сливом для душа и ручками для душа присутствовало электрическое напряжение.Тот факт, что женщина была босиком с мокрыми руками (а люди часто бывают в душе!), Способствовал тому, что она чувствовала разницу в напряжении. Причиной проблемы были паразитные напряжения, создаваемые воздушной распределительной линией. Разница в напряжении была между колодцем и септической системой. Решением было скрепить дренажную и водопроводную трубы вместе.

 Владелец бизнеса жаловался на постоянные сбои компьютерного модема и компьютера. Коммунальная компания обнаружила, что сбои произошли по совпадению с перебоями в электроснабжении (замыканием на землю) на одном из основных фидеров, обслуживающих объект.Проведенное расследование показало, что телефонная, водопроводная и силовая площадки электрически изолированы (не соединены друг с другом). Правильное соединение (соединение) систем устранило дальнейшие проблемы с этим клиентом.

[Примеры приведены из статьи «Заземление энергосистем: практическая точка зрения», номер статьи PCIC-2002-xx, Джон П. Нельсон, сотрудник IEEE]

Термин «заземление Ufer» назван в честь консультанта, работающего в США. Армия во время Второй мировой войны. Техника Mr.Придуманный Уфер был необходим, потому что на участке, нуждающемся в заземлении, не было грунтовых вод и мало осадков. Пустыня представляла собой серию хранилищ бомб в районе Флагстаффа, штат Аризона.

Принцип Уфер земли прост. Его очень эффективно и недорого устанавливать при новом строительстве. Земля Уфер использует агораскопические свойства бетона. Бетон быстро впитывает влагу и очень медленно теряет влагу. Минеральные свойства бетона (известь и другие) и присущий им pH означает, что бетон имеет запас ионов для проведения тока.Почва вокруг бетона становится «легированной» бетоном. В результате pH почвы повышается и понижается, что обычно составляет 1000 Ом · метр в почвенных условиях (трудно получить хорошую почву). Присутствующая влага (бетон очень медленно отдает влагу) в сочетании с «легированной» почвой являются хорошим проводником для электрической энергии или тока молнии.

Эффект почти такой же, как и при химической обработке почвы вокруг электрода. Авторы статьи IEEE 1969 года пришли к выводу о следующих обширных испытаниях такой электродной системы: «.. . Сети из арматурных стержней… бетонных опор обеспечивают приемлемо низкое сопротивление заземления, с возможностью защиты от коротких замыканий и импульсных токов, подходящих для всех типов заземления конструкций и цепей. . . . Не последним преимуществом системы арматуры является ее доступность и низкая стоимость ». [Фаган и Ли, «Использование бетонных закрытых арматурных стержней в качестве заземляющих электродов», Конференция по нефтяной и химической промышленности 1969 г.]

Технологии Ufer используются при строительстве нижних колонтитулов, бетонных полов, радио- и телебашен, анкеров для опорных тросов, освещения столбы и др.Медная проволока не работает как «уферское» заземление из-за pH-фактора бетона (обычно + 7pH). Использование стальной арматуры в качестве «уферского» грунта работает хорошо, и бетон не трескается и не отслаивается, как это было с медью. Использование медной проволоки, привязанной к стержням арматуры, находящимся вне бетона, не вызывает ни одной из этих проблем.

Минимальный размер арматуры, необходимый для предотвращения проблем с бетоном, зависит от:

1. Тип бетона, его содержание, плотность, удельное сопротивление, коэффициент pH и т. Д.

2. Площадь поверхности бетона, контактирующей с почвой.

3. Удельное сопротивление почвы и содержание грунтовых вод.

4. Размер и длина арматурного стержня, проволоки или пластины.

5. Величина тока удара молнии.

На следующей диаграмме показана проводимость тока молнии на фут арматурного стержня (арматурного стержня). Учитывается только внешний арматурный стержень. Арматурный стержень в центре нижнего колонтитула или фундамента не учитывается в этом расчете. В нижнем колонтитуле траншеи можно учитывать только арматуру по бокам и внизу нижнего колонтитула.

Г-н Уфер не знал, что он нашел, пока не экспериментировал с проволокой различной длины в бетоне. Сегодняшний информированный инженер извлекает выгоду из открытия г-на Уфера и привяжет стержни стальной арматуры в здании или другом фундаменте к электрическому заземлению здания. При присоединении к электрическому заземлению, строительной стали и т. Д. Армированный пол и фундамент здания становятся частью системы заземления здания. Результатом является значительно улучшенная система заземления с очень низким общим сопротивлением относительно земли.

Если бы одного заземления Ufer было достаточно, производители заземляющих стержней прекратили бы свою деятельность. Но одной только земли Уфер этого недостаточно. Немногие здания, даже те, которые строятся сегодня, построены с учетом преимуществ земли Уфер. Часто можно увидеть использование «заземления Ufer» на военных объектах, в компьютерных залах и других сооружениях с очень специфическими характеристиками заземления. Это не распространено на большинстве промышленных предприятий, офисных зданий и жилых домов. Сегодня более распространенным является заземление в соответствии с минимальными национальными и местными электротехническими нормами.Это будет включать в себя один или несколько приводных заземляющих стержней, подключенных (соединенных) к нейтральному проводу электрического служебного входа.

В 2005 году NEC был пересмотрен, чтобы четко требовать включения UFER или электрода в бетонном корпусе (теперь 250,52 (A) (3)) в систему заземляющих электродов для зданий или сооружений, имеющих бетонное основание или фундамент без площадь поверхности менее 20 футов в непосредственном контакте с землей. Это требование применяется ко всем зданиям и сооружениям с фундаментом и / или опорой, имеющей 20 футов или более или более 1/2 дюйма.или армирующая сталь с большей электропроводностью, или 20 футов или более из чистой меди не менее 4 AWG.

Заземляющие стержни бывают разных видов, но чаще всего в заземлении электрических сетей используются заземляющие стержни из оцинкованной стали. Пожалуйста, помните, лучший день для заземляющего стержня (удельное сопротивление) — это день его установки. Коррозия, остекление и т. Д. — все это факторы, снижающие эффективность заземляющих стержней.

Заземляющие стержни обычно делятся на один из следующих размеров; 1/2 дюйма, 5/8 дюйма, 3/4 дюйма и 1 дюйм.Они бывают из стали с покрытием из нержавеющей, оцинкованной или медной стали и могут быть из твердой нержавеющей стали или из мягкой (без плакировки) стали. Их можно приобрести с отрезками без резьбы или с резьбой, которые различаются по длине. Наиболее распространенная длина — 8 футов и 10 футов. Некоторые из них будут иметь заостренный конец, другие будут иметь резьбу и могут быть соединены вместе для образования более длинных стержней при движении.

Эффективность заземляющего стержня диаметром 1 дюйм над стержнем заземления 1/2 дюйма минимальна при снятии показаний сопротивления. Штанги большего размера выбираются для более сложных почвенных условий.Глиняные или каменистые условия часто требуют использования силовых приводов, похожих на ударные, используемые механиками при работе с вашим автомобилем. Обычно они бывают электрическими или пневматическими. Силовые приводы при использовании с тяжелыми заземляющими стержнями диаметром 1 дюйм будут работать на большинстве почв.

Пруток с медным покрытием диаметром 1 дюйм по сравнению с прутком с медным покрытием 1/2 дюйма в тех же почвенных условиях дает улучшение производительности примерно на 23%. Площадь поверхности стержня 1/2 дюйма составляет 1,57 по сравнению со стержнем 1 дюйм при 3,14 (3,14 x.5 = 1,57 и 3,14 х 1 = 3,14). Таким образом, удвоение площади поверхности дает улучшение производительности примерно на 23%.

Покрытие заземляющих стержней предназначено для защиты стали от ржавчины. Большинство думает, что оболочка (медь на стальном стержне) предназначена для увеличения проводимости стержня. Это действительно способствует проводимости, но основная цель покрытия — предохранить стержень от ржавчины.

Не все плакированные заземляющие стержни одинаковы, и важно, чтобы плакированный стержень имел достаточно толстую оболочку.Высококачественные промышленные заземляющие стержни из стали, плакированной медью, могут стоить немного дороже, но они оправдывают небольшие дополнительные затраты.

Когда заземляющий стержень вбивается в каменистую почву, он может поцарапать покрытие, и стержень заржавеет. В сухом виде ржавчина не проводит электричество, это хороший изолятор. Когда он влажный, он все еще не такой проводящий, как медь на стержне. Можно проверить pH почвы, и это должно определить тип используемого стержня. В почвенных условиях с высоким pH следует использовать только высококачественные плакированные стержни.Если почва очень кислая, лучше всего подойдут нержавеющие стержни. Один из самых популярных стержней заземления — стержень заземления из оцинкованной (горячеоцинкованной) стали.

Этот стержень используется с медными и алюминиевыми проводниками для формирования заземления служебного входа в большинстве зданий и жилых домов. Это плохой выбор для определения удельного сопротивления грунта с течением времени. Стыки между заземляющим стержнем и проводом выполняются выше или ниже поверхности земли и в большинстве случаев подвержены постоянной влажности. В лучших условиях соединение двух разнородных материалов со временем приведет к коррозии и увеличению сопротивления.

При соединении разнородных материалов происходит электролиз. Если алюминий используется с медью, которая не покрыта оловом, алюминий будет разъедать медь, оставляя меньшую площадь поверхности для контакта, и соединение может ослабнуть и даже вызвать искрение. Любой резкий удар или удар могут привести к разрыву соединения. При установке в грунт не рекомендуется использовать луженую проволоку. Олово, свинец, цинк и алюминий более анодны, чем медь, и они пожертвуют (исчезнут) в почве.При подключении над поверхностью почвы в электрораспределительной панели допускается использование луженой проволоки.

Имейте в виду, что статья 250.64 Национального электротехнического кодекса указывает, что алюминиевые заземляющие проводники, плакированные медью или алюминием, не должны контактировать с почвой или бетоном и должны заканчиваться не менее чем на 18 дюймов выше готовой конструкции при использовании на открытом воздухе.

Другой способ лечения коррозии стыков — это использование герметика для швов для предотвращения образования мостиков влаги между металлами.Наиболее популярными соединениями являются частицы меди или графита, погруженные в консистентную смазку. Использование аналогичного материала — лучшее решение, поскольку даже стыковые смеси могут потерять свою эффективность, если их не поддерживать, но их использование предпочтительнее, чем сухое соединение. Соединения работают путем погружения частиц в металлы, чтобы сформировать чистый стык с низким сопротивлением, лишенным воздуха, когда они находятся под давлением. Это давление обеспечивается за счет затягивания зажима на проводе и стержне.

Проблема разнородных материалов не встречается в стальных стержнях, плакированных медью.Из всех вариантов по разумной цене лучшим выбором будет стальной пруток, плакированный медью с медным проводником. Если бы деньги не были предметом, золотой проводник и заземляющий стержень были бы идеальными, но вряд ли экономически практичными.

Ведомый стержень намного лучше по сравнению со стержнем с обратным наполнением. Плотность ненарушенного грунта намного выше, чем даже уплотненного грунта. Связь грунта со стержнем — ключ к производительности удилища.

Одним из интересных аспектов проводников заземляющих электродов является их необходимость в физической защите.Если для защиты проводника заземляющего электрода используется стальной кабелепровод или рукав, то на каждом конце рукава должны быть предусмотрены некоторые средства, чтобы сделать его непрерывным электрически с проводником. Этого можно достичь, установив перемычку на каждом конце гильзы и подключив ее к гильзе, оборудованию и заземляющему электроду на каждом конце. Причина, по которой этот метод важен, заключается в том, что в условиях сильного повреждения стальная трубная муфта создает дроссельный эффект (индуктивность муфты создает магнитное поле, которое препятствует изменениям тока), а полное сопротивление системы заземления резко возрастает.Из-за этого — по возможности лучше использовать неметаллическое покрытие соответствующего номинала (таблица 80, где возможны повреждения) для обеспечения физической защиты.

Установить заземляющие стержни несложно, но необходимо соблюдать соответствующие процедуры, а полученные стержни следует проверять на работоспособность.

Установка заземляющих стержней глубиной более 10 футов представляет несколько проблем. Могут использоваться секционные стержни (обычно длиной 10-12 футов), соединенные вместе для достижения желаемой глубины.Муфта имеет больший диаметр, чем стержень, и поэтому образует отверстие больше, чем сам стержень. Это создает пустоту муфты, ограничивающую контакт почвы с поверхностью штанги дополнительных секций. Только первая секция будет поддерживать полный контакт стержня с почвой.

Ручное забивание штанг с помощью кувалд, трубных инструментов и других средств не может обеспечить достаточное усилие для проникновения в твердые почвы. Для стержней с глубоким забиванием необходимы механические или механические приводы.

Материал штанги и конструкция муфты должны выдерживать силу, необходимую для прохождения через твердый грунт.

Из-за чрезмерных усилий, необходимых для привода более длинных штанг, муфты винтового типа механически выходят из строя. Резьба обрывается, что приводит к плохому контакту стержня со стержнем. Коническая шлицевая / компрессионная муфта зарекомендовала себя как самая надежная муфта.

Чтобы поддерживать полный контакт стержня с почвой, суспензионная смесь бентонита натрия (природная глина) может быть введена в полость муфты при установке стержней. Это обеспечивает токопроводящий материал между поверхностью стержня и почвой по глубине стержня.Для обычного 60-футового заземляющего стержня требуется от 2 до 5 галлонов бентонита.

Недостатком более длинных и глубоких штанг является то, что соединенные штанги могут изгибаться при столкновении с более плотной почвой. В одном из проектов подрядчику требовалось соединить и ввести в действие 100-футовый заземляющий стержень, чтобы добиться сопротивления 5 Ом в слоистых песчаных почвах. Когда подрядчик соединил и проехал пятую 10-дюймовую штангу, было замечено, что «заостренный конец» заземляющей штанги проходил под автомобилем на ближайшей парковке.[Глубокое заземление против заземления на мелководье, Computer Power Corporation, Мартин Д. Конрой и Пол Г. Ричард — http://www.cpccorp.com/deep.htm]

Эффективность заземляющих стержней снижается из-за почвенных условий , токи молнии, физические повреждения, коррозия и т. д. и должны регулярно проверяться на сопротивление. То, что в прошлом году земля была хорошей, не значит, что так хорошо сегодня.

Проверили бы его методом испытания на падение потенциала или методом зажима при условии, что установка подходит для измерения сопротивления заземления с использованием метода зажима (см. Следующий раздел для обсуждения инструментов и методов тестирования).

Измерение сопротивления заземления может выполняться только с помощью специально разработанного оборудования. В большинстве приборов используется принцип падения потенциала переменного тока, циркулирующего между вспомогательным электродом и заземляющим электродом при тестировании. Показание выражено в омах и представляет собой сопротивление заземляющего электрода к окружающей земле. Несколько производителей испытательного оборудования недавно представили тестеры сопротивления заземления, которые также будут обсуждаться.

Принцип измерения сопротивления заземления (падение потенциала — трехточечное измерение)

Разность потенциалов между стержнями X и Y измеряется вольтметром, а ток между стержнями X и Z измеряется амперметром (см. Рисунок 13). )

По закону Ома E = IR или R + E / I, тогда мы можем получить сопротивление заземляющего стержня R. Если E = 20 В и I = 1 A, то:

R = E / I = 20/1 = 20

Нет необходимости проводить все измерения при использовании тестера заземления.Тестер заземления будет измерять непосредственно, генерируя собственный ток и отображая сопротивление заземляющего электрода.

Положение вспомогательных электродов при измерениях

Целью точного измерения сопротивления относительно земли является размещение вспомогательного токового электрода Z на достаточном удалении от тестируемого заземляющего электрода, чтобы вспомогательный потенциальный электрод Y находился за пределами эффективного площадь сопротивления как заземляющего электрода, так и вспомогательного токового электрода.Лучший способ узнать, находится ли вспомогательный потенциальный стержень Y за пределами эффективных областей сопротивления, — это переместить его между X и Z и снять показания в каждом месте. Если вспомогательный потенциальный стержень Y находится в зоне эффективного сопротивления (или в обеих, если они перекрываются, как на рисунке 14), при его перемещении полученные показания будут заметно отличаться по величине. В этих условиях невозможно определить точное значение сопротивления заземления.

С другой стороны, если вспомогательный потенциальный стержень Y расположен за пределами эффективных областей сопротивления (рисунок X), когда Y перемещается вперед и назад, вариация показаний минимальна.Полученные показания должны быть относительно близки друг к другу и являются наилучшими значениями сопротивления заземления X. Показания должны быть нанесены на график, чтобы гарантировать, что они лежат в области «плато», как показано на рисунке 15. Эта область часто упоминается как «плато». как «62% площади».

Измерение сопротивления заземляющих электродов (метод 62%)

Метод 62% был принят после графического рассмотрения и после реальных испытаний. Это наиболее точный метод, но он ограничен тем фактом, что тестируемая земля представляет собой единое целое.

Этот метод применяется только тогда, когда все три электрода находятся на прямой линии, а земля представляет собой один электрод, трубу или пластину, как показано на рисунке 16.

Рассмотрим рисунок 17, на котором показаны площади эффективного сопротивления (концентрические оболочки) заземляющего электрода X и вспомогательного токового электрода Z. Области сопротивления перекрываются. Если бы показания были сняты путем перемещения вспомогательного потенциального электрода Y к X или Z, тогда разница показаний была бы большой, и нельзя было бы получить показания в разумном диапазоне допуска.Чувствительные области перекрываются и постоянно действуют, увеличивая сопротивление по мере удаления Y от X.

Теперь рассмотрим рисунок 18, на котором электроды X и Z достаточно разнесены, чтобы области эффективного сопротивления не перекрывались. Если мы построим график измеренного сопротивления, мы обнаружим, что уровень измерений сбился, когда Y расположен на 62% расстояния от X до Z, и что показания по обе стороны от начального значения Y (62%), скорее всего, будут в пределах установленный диапазон допуска.Этот диапазон допуска определяется пользователем и выражается как
процента от начального показания +/- 2%, +/- 5%, +/- 10% и т. Д.

Расстояние между вспомогательными электродами

Нет определенного расстояния между Могут быть заданы X и Z, поскольку это расстояние зависит от диаметра испытуемого стержня, его длины, однородности испытываемого грунта и, в частности, от эффективных площадей сопротивления. Однако приблизительное расстояние можно определить по следующей таблице, которая дается для однородной почвы и электрода диаметром 1 дюйм (для диаметра ½ дюйма уменьшите расстояние на 10%).

Измерение сопротивления заземления с помощью клещей

В отличие от метода падения потенциала (трехточечный), который требует, чтобы заземляющий стержень или тестируемая система были отключены от энергосистемы, этот метод измерения требует, чтобы соединение между тестируемым стержнем подключение электросети к земле. В результате метод предлагает возможность измерения сопротивления без отключения заземления. Он также предлагает преимущество включения заземления и общего сопротивления заземляющего соединения.

Принцип работы

Обычно заземленную систему общей распределительной линии можно смоделировать как простую базовую схему, как показано на рисунке 29, или как эквивалентную схему, показанную на рисунке 30. Если напряжение E приложено к любому измеренному заземляющему элементу Rx через специальный трансформатора, через цепь протекает ток I, который может быть представлен следующим уравнением:

Суть этого состоит в том, что заземляющий электрод для типичной заземленной электрической системы i параллелен заземляющим стержням и стыковому заземлению на каждом трансформаторе. и столб, который находится на стороне линии обслуживания, для которого вы тестируете землю.Все параллельные заземления выше по потоку становятся очень и очень малым параллельным сопротивлением по сравнению с сопротивлением стержня, на котором вы отдыхаете (R _x ).

Если R _x и R ₁ , и R ₂ …. все примерно одинаковой величины, а n — большое число (например, 200), тогда _х рэндов будет намного меньше

. Например, если _х рэнд, _рэнд , _{рэнд 2} , R ₃ и т. Д. Все равны 10 Ом и n = 200, тогда:

В этом примере мы видим, что до тех пор, пока количество заземляющих стержней в системе электроснабжения велико (и проверяемый стержень подключен к ним), то эквивалентное сопротивление боковых стержней линии (.05 Ом) незначительно по отношению к измеряемому сопротивлению заземления (10 Ом).

E / I = Rx установлен. Если I определяется при постоянном значении E, можно получить измеренное сопротивление заземляющего элемента. Снова обратитесь к рисункам 29 и 30. Ток подается на специальный трансформатор через усилитель мощности через генератор постоянного напряжения 1,7 кГц. Этот ток обнаруживается детекторным трансформатором тока. На частоте 1,7 кГц сигнал усиливается фильтрующим усилителем. Это происходит перед аналого-цифровым преобразованием и после синхронного выпрямления.Затем он отображается на жидкокристаллическом дисплее.

Фильтр-усилитель используется для отсечки как тока земли на промышленной частоте, так и высокочастотного шума. Напряжение обнаруживается катушками, намотанными на трансформатор тока впрыска, который затем усиливается, выпрямляется и сравнивается компаратором уровня. Если зажим на CT не закрыт должным образом, и на ЖК-дисплее появляется индикация OPEN или OPEN.

Хотя точность клещей для тестеров сопротивления заземления хороша для многих сценариев, но имеет свои ограничения.Например, если условия заземления на стороне линии неизвестны (на этом основана теория работы клещевого тестера) или если в системе электроснабжения не так много заземлений на стороне линии (заземления полюсов), тогда трехточечный падение потенциального испытания должно быть выполнено.

Прежде чем использовать и полагаться на данные любого измерительного оборудования, убедитесь, что оно откалибровано и сертифицировано. Если вы этого не сделаете, данные, которые он предоставляет, могут оказаться бесполезными.

Это обсуждение методов тестирования сопротивления заземления было взято из не защищенного авторскими правами материала из рабочей книги AEMC Instruments «Общие сведения о тестировании сопротивления заземления», издание 6.0.

Методы заземления и соединения кабельных лотков

Металлические кабельные лотки

Кабельный лоток можно использовать в качестве заземляющего проводника оборудования (EGC) в любой установке, где квалифицированный персонал будет обслуживать установленную систему кабельных лотков. Нет никаких ограничений относительно места установки системы кабельных лотков.

Методы заземления и соединения кабельных лотков (фото предоставлено whereis.com)

Металл в кабельных лотках может использоваться в качестве EGC в соответствии с ограничениями таблицы 392.60 (А). Все металлические кабельные лотки должны быть заземлены в соответствии с требованиями статьи 250.96 , независимо от того, используется ли кабельный лоток в качестве заземляющего проводника оборудования (EGC).

EGC — самый важный проводник в электрической системе, так как его функция — электрическая безопасность.

Заземление и соединение кабельных лотков

Существует три варианта подключения для обеспечения EGC в системе проводки кабельного лотка:

1. Провод EGC внутри или на кабельном лотке.
2. Каждый многожильный кабель с отдельной жилой EGC.
3. Сам кабельный лоток используется в качестве EGC на соответствующих объектах.

Правильные методы соединения

Для обеспечения правильного заземления системы кабельного лотка

Если кабель EGC установлен в кабельном лотке или на нем, он должен быть прикреплен к каждой или альтернативным секциям кабельного лотка с помощью заземляющих зажимов (это не требуется NEC®, но это желательная практика)

Помимо обеспечения электрического соединения между секциями кабельного лотка и EGC, зажим заземления механически прикрепляет EGC к кабельному лотку, так что в условиях тока короткого замыкания магнитные силы не выбрасывают EGC из кабельного лотка.

Оголенный медный провод заземления оборудования не следует помещать в алюминиевый кабельный лоток из-за возможности электролитической коррозии алюминиевого кабельного лотка во влажной среде.

Для таких установок лучше всего использовать изолированный провод и удалить изоляцию в местах соединения кабельного лотка, кабельных каналов, кожухов оборудования и т. Д. С помощью оловянных или оцинкованных соединителей.

NEC Таблица 250.122 — Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих каналов и оборудования

Таблица 2 — Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих кабельных каналов и оборудования заземляющие проводники оборудования

Требования к площади металлических поверхностей для кабельных лотков, используемых в качестве заземляющих проводов оборудования

Для блоков Sl: 1 квадратный дюйм = 645
* Общая площадь поперечного сечения обеих боковых направляющих для лотков лестницы или желоба или минимальная площадь поперечного сечения металла в лотках желоба или лотках неразъемной конструкции.
** Стальные кабельные лотки нельзя использовать в качестве заземляющих проводов оборудования для цепей с защитой от замыканий на землю более 600 ампер. Алюминиевые кабельные лотки нельзя использовать в качестве заземляющих проводов оборудования для цепей с защитой от замыканий на землю более 2000 ампер.

Таблица 392.60 (A) «Требования к металлическим площадям для кабельных лотков, используемых в качестве проводников заземления оборудования» показывает минимальную площадь поперечного сечения боковых направляющих кабельного лотка (всего обеих боковых направляющих), необходимых для кабельного лотка используется в качестве заземляющего проводника оборудования (EGC) для определенного номинала предохранителя, номинального тока срабатывания автоматического выключателя или настройки срабатывания реле защиты от замыкания на землю.

Это фактические настройки отключения для автоматических выключателей, а не максимально допустимые настройки отключения, которые во многих случаях совпадают с размером корпуса автоматического выключателя.

Если максимальная сила тока кабельного лотка недостаточна для использования защитного устройства, кабельный лоток нельзя использовать в качестве EGC, и в каждую кабельную сборку должен быть включен отдельный EGC или отдельный EGC должен быть установлен или прикреплен к кабельному лотку.

Информацию о конкретных областях, требующих соединения для обеспечения непрерывности электрической цепи, см. На Рисунках 1-4 .

Рисунок 1 слева: Расширительные соединительные пластины; Рисунок 2 справа: горизонтальные регулируемые пластины
Рисунок 3 слева: прерывистые сегменты; Рис. 4 справа: Секции кабельного лотка Регулируемая вертикальная соединительная пластина

Неметаллические кабельные лотки не служат проводником. Также не рекомендуется использовать кабельные лотки из проволочной сетки в качестве заземляющего провода оборудования.

Несмотря на то, что это разрешено NEC, это рекомендуется из-за уникальной природы проволочной сетки, фитинги производятся в полевых условиях из прямых участков путем отрезания токоведущих структурных проводов, что снижает токонесущую способность системы.Таким образом, использование кабельных лотков с проволочной сеткой в ​​качестве заземляющего проводника оборудования не рекомендуется .

Если кабельный лоток с проволочной сеткой будет использоваться в качестве заземляющего провода оборудования, то рекомендуется установка заземляющего провода .

Если кабельный лоток с проволочной сеткой поддерживает кабель со встроенным заземляющим проводом оборудования или контрольными или сигнальными кабелями, тогда лоток должен иметь путь с низким импедансом к несистемному заземлению, чтобы уменьшить шум и устранить наведенные или паразитные токи.Отдельный заземляющий кабель, прикрепленный к кабельному лотку с проволочной сеткой, обычно не требуется.

Каталожные номера:

• РУКОВОДСТВО ПО КАБЕЛЬНЫМ ЛОТКАМ Основано на Национальных электротехнических правилах 2011 г. — EATON
• Инструкции по установке кабельных лотков — Публикация стандартов NEMA VE 2-2006

Что нужно знать о поперечном сечении площадь нейтральных проводников?

В этой статье технической группы ECA даются простые и понятные технические советы по сечению нейтральных проводников.

Как правило, схемы конструируются с использованием нейтральных проводников той же площади поперечного сечения, что и линейный провод.

Действительно, BS7671: 2008 Регламент 524.2.1 гласит:

«Нейтральный проводник, если таковой имеется, должен иметь площадь поперечного сечения не меньше, чем у линейного проводника:

1. В однофазных двухпроводных цепях любого сечения
2. В многофазных и однофазных трехпроводных цепях, где размер линейных проводов меньше или равен 16 мм ² для меди 25 мм ² для алюминия
3. В цепях, где это требуется в соответствии с Правилом 523.6.3. »

Настоящие Правила фактически требуют, чтобы нейтральный проводник имел одинаковую площадь поперечного сечения в однофазных системах. Однако в многофазных системах можно использовать нейтральный проводник с уменьшенной площадью поперечного сечения.

Правило 524.2.2 гласит:

«Если общее содержание гармоник из-за тройных гармоник превышает 33% основного тока линии, может потребоваться увеличение площади поперечного сечения нейтрального проводника (см. Правило 523.6.3 и Приложение 4, раздел 5.5) ».

Это требует от проектировщика установки обеспечения того, чтобы содержание гармоник было ниже 33% основной гармоники линейного тока, в противном случае следует изучить возможность обеспечения нейтрального проводника с большей площадью поперечного сечения.

Правило 524.2.3 гласит:

«Для многофазной цепи, где каждый линейный провод имеет площадь поперечного сечения более 16 мм ² для меди 25 мм ² для алюминия, нейтральный провод может иметь меньшую площадь поперечного сечения, чем у одновременно выполняются линейные проводники, обеспечивающие следующие условия:

1. Ожидаемый максимальный ток, включая гармоники, если таковые имеются, в нейтральном проводе при нормальной работе не превышает допустимую нагрузку по току уменьшенной площади поперечного сечения нейтрального проводника, и

ПРИМЕЧАНИЕ: нагрузка, которую несет цепь при нормальных условиях эксплуатации, должна практически равномерно распределяться между линиями

2. Нейтральный провод защищен от сверхтоков в соответствии с Правилом 431.2 и
3. Размер нейтрального проводника должен быть не менее 16 мм ² для меди и 25 мм ² для алюминия с учетом Положения 523.6.3 ».

Настоящий Регламент предлагает некоторую возможность иметь нейтраль с уменьшенной площадью поперечного сечения при условии соблюдения трех требований.

Ниже приведены некоторые практические советы по выполнению этих трех пунктов:

Ожидаемый максимальный ток

Если система устроена таким образом, что ожидаемый ток в нейтрали должен быть больше, чем токонесущая способность уменьшенной нейтрали, то можно просто заявить, что нейтральный проводник не будет соответствовать требованиям и должен быть увеличенным.

Нейтраль защищена от сверхтоков

Правило 431.2.1 требует, чтобы в системе TN или TT, где площадь поперечного сечения нейтрали меньше, чем у линейного проводника, требовалось устройство обнаружения перегрузки по току. Для этого не требуется, чтобы нейтраль имела устройство защиты от перегрузки по току, только датчик, который вызовет отключение линейных проводов. По сути, это устройство будет контролировать ток в нейтрали, и если он достигнет уровня, который может вызвать повреждение проводника, линейные проводники будут отключены.

Минимальный размер и регулирование 523.6.3

Минимальный требуемый размер должен быть не менее 16 мм, ² для медных и 25 мм ² для алюминиевых кабелей. Правило 523.6.3 требует, чтобы проектировщик рассмотрел количество третьей гармоники в кабеле с дополнительной информацией, содержащейся в Приложении 4, раздел 5.5.

Таким образом, при соблюдении всех соответствующих критериев можно спроектировать и установить схему, в которой нейтраль имеет площадь поперечного сечения меньше, чем у линейных проводов.

Справочник DOE — Электробезопасность — Заземление

4.0 ЗАЗЕМЛЕНИЕ

В этом разделе представлены общие правила для
заземление и соединение электроустановок. Квалифицированные работники должны четко понимать концепции практики заземления по мере необходимости.
NEC. Они также должны четко понимать определение и назначение следующих компонентов системы заземления, которые объясняются:
в этой главе:

1. Заземленный провод

2.Заземляющий провод

3. Провод заземляющего электрода

4. Соединительная перемычка

5. Заземляющий электрод

4.1 ПРАВИЛА, КОДЫ И ССЫЛКИ

4.1.1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЧЕРТЕЖИ

Engineering
спецификации и чертежи должны определять требования ко всем компонентам
и четко иллюстрировать систему заземляющих электродов,
провод заземляющего электрода,
точки соединения и перемычки, а также точка соединения для заземленного проводника и
заземления
проводники.Если эти спецификации и чертежи
используются для целей монтажа или строительства, они также должны включать подробные инструкции по установке.
инструкции.

4.2 ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЦЕПИ И СИСТЕМЫ

Заземление цепей и систем состоит из подключения заземленного проводника,
оборудование
, заземляющий провод, заземляющие шины и все не токоведущие металлические части к земле.
Это достигается подключением
проводник
заземляющего электрода надлежащего размера без сборок между заземляющей шиной и системой заземляющих электродов.Есть три
основные цели заземления электрической системы:

1. Ограничить чрезмерное напряжение от молнии, скачков напряжения в сети и переходов с
высшее напряжение
линии.

2. Поддерживать кожухи проводников и нетоковедущие металлические кожухи и оборудование под нулевым потенциалом
.
К земле, приземляться.

3. Для облегчения размыкания устройств максимальной токовой защиты в случае пробоев изоляции
из-за неисправностей, короткое замыкание
схемы и т. д.

4.3 ЗАЗЕМЛЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Системы заземления оборудования, которые состоят из взаимосвязанных сетей оборудования
заземления
проводники, используются для выполнения следующих функций:

4-1

1. Ограничьте опасность для персонала (ударное напряжение) от нетоковедущих металлических частей кабельных каналов оборудования
и других проводников.
корпуса на случай замыкания на землю, и

2. Надежно проведите ток замыкания на землю достаточной величины для быстрой работы схемы
устройства максимальной токовой защиты.

Для обеспечения выполнения вышеуказанных функций заземляющие проводники оборудования
необходимы для:

1. Быть постоянным и непрерывным

2. Иметь достаточную пропускную способность для безопасного проведения тока замыкания на землю, который может быть на них наложен; и

3. Иметь достаточно низкий импеданс, чтобы ограничить напряжение относительно земли до безопасной величины и до
, чтобы облегчить работу цепи.
устройства максимальной токовой защиты.

4.4 СОЕДИНЕНИЕ

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить соединение основной перемычки и оборудования.
Джемпер имеет размер
и правильно подобран.Соединение завершает цепь заземления, так что она является непрерывной. Если происходит замыкание на землю
,
ток короткого замыкания будет течь и откроет устройства защиты от сверхтока. Средства соединения
должны обеспечивать следующее, чтобы обеспечить заземление.
система исправна:

1. Обеспечьте постоянное соединение,

2. Обеспечьте постоянное непрерывное соединение, и

3. Обеспечьте допустимую нагрузку
провести ток короткого замыкания.

См. Рисунок 4-1 о правильном заземлении электрических систем.

4-2

NEC 250.4
Рисунок 4-1. Заземление цепи и системы состоит из заземления электрической системы на питающем трансформаторе и
линейная сторона сервисного оборудования. Заземление и соединение оборудования выполняется путем соединения всех металлических корпусов и кабельных каналов вместе.
с заземляющими проводниками.

Электрические системы могут работать с заземлением или без заземления, в зависимости от условий
их использования.Электрические системы заземлены для защиты цепей, оборудования и корпусов проводов
от опасного напряжения, а персонала — от электрического
шок.

4.5 ЗАЗЕМЛЕННЫЕ ИЛИ НЕЗАЗЕМЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Незаземленные системы могут обеспечить большую непрерывность работы в случае
вина.
Однако вторая неисправность, скорее всего, будет более катастрофической, чем неисправность заземленной системы.
При использовании незаземленных систем
на предприятии обслуживающий персонал должен пройти обучение
по обнаружению и устранению первой неисправности в незаземленной системе.
«Заземлен» означает, что соединение с землей между сервисной панелью и землей выполнено
. Используются незаземленные электрические системы.
где разработчик не хочет, чтобы устройство максимальной токовой защиты
отключалось в случае замыкания на землю.

Наземные извещатели могут
должны быть установлены в соответствии с NEC для подачи сигнала тревоги или отправки сообщения для предупреждения персонала
о том, что на одном из фазных проводов произошла первая неисправность.
Детекторы заземления
обнаружат наличие тока утечки или возникновение условий тока короткого замыкания, когда система
все еще находится под напряжением.
и операционная.Предупреждая о необходимости предпринять корректирующие действия до возникновения проблемы
, безопасные условия обычно могут поддерживаться до тех пор, пока
реализовано упорядоченное отключение.
Рисунок 4-1. Заземление цепи и системы состоит из заземления электрической системы
на
трансформатор питания и линейная сторона вспомогательного оборудования. Заземление и соединение оборудования
осуществляется путем соединения всех металлических корпусов.
и
кабельных каналов вместе с заземляющими проводниками.

4-3

4.5.1 ЗАЗЕМЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Заземленные системы снабжены заземленным проводом, который необходимо подводить к каждой службе.
отключающие средства. Заземленный провод можно использовать в качестве проводника с током для размещения всех нагрузок, связанных с нейтралью. Он также может
использоваться в качестве заземляющего проводника оборудования для устранения замыканий на землю перед средствами отключения обслуживания. Сеть заземления оборудования
проводники проложены от корпуса сервисного оборудования ко всем металлическим корпусам электрической системы.Заземление оборудования
по проводнику проходят токи повреждения от точки повреждения к заземленной шине в сервисном оборудовании, где он передается на заземленную
дирижер. Заземленный провод передает ток короткого замыкания обратно к источнику и возвращается через поврежденную фазу и отключает перегрузку по току.
устройство защиты.

Примечание. Система считается заземленной, если источник питания, такой как трансформатор или генератор, заземлен в
в дополнение к средствам заземления на стороне питания отключающего устройства сервисного оборудования для отдельно выделенных систем.

нейтраль любой заземленной системы служит двум основным целям: (1) она позволяет использовать линейное напряжение
и, таким образом, служить в качестве
проводник с током для передачи любого тока нейтрали
, и (2) он играет жизненно важную роль в обеспечении пути с низким импедансом для потока
токи неисправности
для облегчения работы устройств максимального тока в цепи. (См. Рисунок 4-2.)
Следует учитывать
к подбору сечения нейтрального проводника для определенных нагрузок из-за наличия гармонических токов
.

NEC 250.130

Рисунок 4-2. Заземленная система оснащена заземленным (нейтральным) проводом, проложенным между питающим трансформатором.
и сервисное оборудование.

4-4

4.5.2 НЕЗАЗЕМЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Незаземленные системы работают без заземленного проводника. Другими словами, ни одна из схемы
проводники электрической системы намеренно заземлены на заземление, такое как металлическая водопроводная труба
или строительная сталь.Тоже самое
сеть заземляющих проводов оборудования —
для незаземленных систем как для глухозаземленных электрических систем. Однако
оборудования
заземляющие провода (EGC) используются только для определения места замыкания фазы на землю, и
подает сигнал тревоги определенного типа. Следовательно, единая устойчивая линия заземления
Ошибка
не приводит к автоматическому отключению устройства максимальной токовой защиты. Это главное преимущество, если надежность электрической системы
требуется, или если это приведет к остановке непрерывного процесса.Однако, если происходит случайное замыкание на землю
и допускается
В течение значительного времени могут возникать перенапряжения
в соответствующих фазных проводниках. Такая ситуация перенапряжения может привести к повреждению проводника
.
повреждение изоляции, и хотя замыкание на землю остается на одной фазе незаземленной системы
, персонал контактирует с одной из других фаз и
На землю действует напряжение, в 1,732 раза превышающее
напряжения, которое они испытывали бы в системе с глухозаземленной нейтралью.(См. Рисунок 4-3.)

Рисунок 4-3. Незаземленная система не имеет заземленного (нейтрального) проводника, проложенного между питающим трансформатором и обслуживающим оборудованием.
оборудования, поскольку трансформатор питания не заземлен.

Примечание: Все незаземленные системы должны быть оборудованы датчиками заземления.
и надлежащее техническое обслуживание
, применяемое для предотвращения, насколько это возможно, перегрузки по току устойчивого замыкания на землю
в незаземленных системах.Если
Для незаземленных систем не предусмотрено соответствующее обслуживание, необходимо установить заземленную систему
, чтобы гарантировать, что замыкания на землю будут
очищены и цепи, оборудование
и персонал в безопасности.

4.5.3 ВЫСОКОИМПЕДАНСНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Электрические системы, содержащие трехфазные,
трехпроводные нагрузки, по сравнению с нагрузками проводников цепи с заземленной нейтралью
, могут быть оборудованы системой с заземлением с высоким сопротивлением. Высокое сопротивление
Заземленные системы не должны использоваться, если они не имеют замыкания на землю.
Рисунок 4-3.Незаземленная система не имеет заземленной (нейтрали)
провод
проложен между питающим трансформатором и вспомогательным оборудованием, поскольку питающий трансформатор
не заземлен.

4-5

индикаторов или сигналов тревоги, или и того, и другого, а также квалифицированный персонал доступны для быстрого обнаружения и устранения
таких замыканий на землю. Земля
неисправности необходимо своевременно устранять, иначе надежность обслуживания
снизится. Требования к установке заземления с высоким сопротивлением см. В NEC.
система.(См.
Рисунок 4-4.)

Рисунок 4-4. Система заземления с высоким сопротивлением имеет блок с высоким сопротивлением, установленный между заземленным (нейтральным) проводником и заземлением.
электродный проводник, который используется для регулирования тока короткого замыкания.

4.6 ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЗЕМЛЕНИЮ

Системы переменного тока
менее 50 вольт должны быть заземлены в соответствии с требованиями NEC.
Системы напряжением от 50 до 1000 В должны быть надежно заземлены в соответствии с требованиями NEC. Системы
питание нагрузки между фазой и нейтралью
также должно быть надежно заземлено (см. рисунок 4-5).Следующие электрические системы
должны быть
с глухим заземлением:

1. 240/120 В, однофазный, трехпроводной

2. 208Y / 120-В, трехфазный, четырехпроводной

3. 480Y / 277-В, трехфазный ,
четырехпроводной

4. 240/120 В, трехфазный, четырехпроводной, треугольник (средняя точка одной фазы, используемой как проводник заземленной цепи
)

Следующие
системы не требуют надежного заземления:

Рисунок 4-4. В системе высокоомного заземления установлен высокоомный блок
между заземленным (нейтральным) проводником и проводом заземляющего электрода,
, который используется для регулирования тока короткого замыкания.

NEC 250.36

4-6

1. 240 В, трехфазный, трехпроводной, треугольник

2. 480 В, трехфазный, трехпроводный

3. 600 В, трехфазный, трехпроводной.

Эти электрические системы не обеспечивают питание нагрузок между фазой и нейтралью. Они обеспечивают питание только фазно-фазных нагрузок
.

4.7 ЭЛЕКТРОД ЗАЗЕМЛЕНИЯ
ПРОВОДНИК (GEC)

Основное назначение проводника заземляющего электрода (GEC) — соединение электрической системы
с заземлением.Фактически GEC обеспечивает три заземляющих пути к системе заземляющих электродов
. Это:

1. Заземленный провод.
путь

2. Путь заземления оборудования

3. Путь соединения

NEC 250.20

Рисунок 4-5. Системы от 50 до 1000 В переменного тока, которые работают с заземлением, должны иметь заземленный провод, подключенный к
заземление на питающем трансформаторе и вспомогательном оборудовании.

4-7

В заземленных системах GEC подключается к нулевой шине в корпусе сервисного оборудования.
В незаземленных системах GEC подключает
к клемме заземления. Он заземляет следующие элементы
к системе заземляющих электродов:

1. Заземленный провод, если имеется

2. Заземляющий провод оборудования, если имеется

3. Металл кабелепровода, если есть

4. Металл корпуса, если
присутствует

5.Перемычки, соединяющие металлические корпуса и трубопроводы

6. Металлический корпус вспомогательного оборудования.

4.7.1 РАЗМЕР ПРОВОДНИКА ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДА

NEC 250.66 требует, чтобы размер проводника заземляющего электрода соответствовал круглому
Номинал
в милах для наибольшего проводника или проводников служебного входа, выбранный из таблицы NEC 250.66
на основе этих значений.

Например, сечение проводников служебного входа от трехфазного четырехпроводного отвода со средней точкой треугольника составляет # 250 тыс. Мил, медь THWN для
фазы A и C, №2 / 0 для фазы B и №1 / 0 для
нейтраль.GEC какого размера требуется для заземления этой системы на металлическую водопроводную трубу?
Примечание. Таблица 250.66 NEC используется для определения размеров проводника заземляющего электрода как для заземленных
, так и для незаземленных систем. Таблица используется там, где
провод заземляющего электрода
соединен с металлической водопроводной трубой или металлическим каркасом из строительной стали.

4.7.2 ИСКЛЮЧЕНИЯ ИЗ NEC
250.66

Есть исключение из основного правила. Он состоит из трех частей и относится к конкретным типам заземляющих электродов
.Исключение
относится к заземленным и незаземленным системам.
Исключение (A) относится только к изготовленным электродам, таким как стержневые, трубчатые или пластинчатые электроды. Модель
Провод заземляющего электрода не должен быть больше меди №6 или алюминия №4. Для исключения
(B) в NEC 250.66 требуется как минимум
Медный провод №4 для использования в качестве заземляющего проводника электрода
для заземления электрической системы на электрод в бетонном корпусе.
Исключение
(C) требует, чтобы в качестве заземляющего электрода
использовался как минимум медный провод №2 для заземления электрической системы на заземляющее кольцо.

Шаг 1: Определение наибольшей фазы — NEC 250.66 # 250 тыс. Куб. Мил — наибольшая фаза

Шаг 2: Определение размера GEC-NEC Таблица 250.66 # 250
Для kcmil требуется # 2 у.е.

Ответ: Размер проводника заземляющего электрода (GEC) должен быть не менее №2 из меди.

4-8

4.8 ГЛАВНАЯ ПЕРЕМЫЧКА

Основная функция перемычки основного соединения заключается в соединении проводов заземленной цепи
и заземляющие провода оборудования на обслуживающем оборудовании.Основная перемычка
служит в качестве основного звена между системой заземления.
проводники и заземляющий электрод
система, в которой металлические кожухи оборудования и кабельные каналы используются для ограждения проводников и компонентов
.
Если не использовать перемычку основного соединения, нет полной цепи для тока короткого замыкания,
, что создает потенциально опасную ситуацию.

Основная перемычка заземления должна соединять вместе следующие элементы:

1. Заземленные проводники и заземленный зажим

2.Заземляющие провода и клеммы заземления оборудования

3. Цельнометаллические корпуса, в которых находятся провода и компоненты.

Если поставляется,
основная соединительная перемычка изготовителя является предпочтительным проводником для использования в качестве основной соединительной перемычки
. NEC требует наличия основной перемычки.
быть (1) проводом, (2) винтом, (3) шиной
или (4) аналогичным подходящим проводом.

NEC требует, чтобы перемычка основного соединения была не ниже
того же размера, что и провод заземляющего электрода
, где номинал в миллиметрах у проводников служебного входа не превышает
1100
kcmil для меди или 1750 kcmil для алюминия.

Например: основная перемычка какого размера требуется для заземления металлического корпуса
вспомогательное оборудование
к клеммной колодке заземления, где служебный вход состоит из одного медного проводника
# 250 kcmil, THWN на
фаза?

Например: Какого размера требуется основная медная перемычка для подключения к служебному входу с оплеткой
из медных проводников длиной 2400 тыс. См.
за фазу?

Примечание: в этом случае основная соединительная перемычка больше по размеру, чем провод заземляющего электрода
, который требуется только
быть медью # 3/0 согласно таблице 250 NEC.66 на основе медных проводников длиной 2400
тыс. Куб. М.

Шаг 1: Определение самой большой фазы — NEC 250.28
# 250 kcmil — самая большая фаза

Шаг 2: Определение перемычки — Таблица 250.66 # 250 kcmil требуется медь # 2

Ответ:
Размер основной перемычки заземления (GEC) составляет не менее № 2 из меди.

Шаг 1: Определение самой большой фазы — NEC 250,28, 2400 тыс. Куб. Мил x 0,125 = 300
kcmil

Шаг 2: Определение основной перемычки соединения — Таблица 250 NEC.66, требуется 300 тыс. Мил.

Ответ: Требуется основная перемычка.
быть не менее 300 тыс. куб. м меди.

4-9

4.9 СИСТЕМА С ЗАЗЕМЛЕННЫМ ПРОВОДНИКОМ

Основное назначение заземленного проводника — пропускать несимметричный ток нейтрали или
ток сбоя
в случае, если одна фаза должна уйти на землю.

Примечание: заземленный провод не всегда должен быть нейтралью.
дирижер. Это может быть фазный провод
, как при использовании в системе треугольника с заземлением в углу.

В надежно заземленных обслуживаемых системах,
заземляющие проводники оборудования должны быть соединены
с заземленным проводом системы и проводом заземляющего электрода на рабочем месте
оборудование. Заземленный провод можно использовать для заземления нетоковедущих металлических частей
оборудования на стороне питания службы.
средства отключения согласно NEC 250.142. Заземленный провод
может также служить в качестве пути возврата тока замыкания на землю от сервисного оборудования
.
к трансформатору, который предоставляет услугу.

Заземленный провод нельзя использовать для заземления металлических частей корпуса
.
проводники и компоненты на стороне нагрузки службы согласно NEC 250.142. См. NEC
250.182, 250.130 и 250.140 для исключений из этого основного
правило. NEC 250.24 требует, чтобы заземленный провод
был подключен следующим образом:

1. Заземленный провод должен быть подключен к
заземленный (нейтральный) рабочий провод.

2. Подключение должно быть в доступной точке.

3. Эта доступная точка может быть где угодно.
от конца нагрузки сервисного сброса или сервиса
сбоку до нейтрального стержня включительно в средство отключения сервиса или сервис
коммутатор.

NEC позволяет подключать заземляющий провод к заземлению в
точках источника питания.
сторона сервисного оборудования. Это следующие местоположения:
:

1. Сервисное оборудование

2. База счетчика

3.Трансформатор тока
(CT) can

4. Металлический желоб или кабельный канал, содержащий служебные входные провода.

Правила использования см. На рис. 4-6.
заземленного проводника.

4-10

Рисунок 4-6. Заземленный (нейтральный) провод используется для передачи нормального тока нейтрали или тока замыкания на землю в случае замыкания на землю.
должен развиваться на одном из незаземленных (горячих) фазных проводов.

NEC 250.24 перечисляет правила выбора сечения заземленного проводника там, где он
не используется в качестве заземленной нейтрали
. NEC дает правила для расчета и определения размеров заземленного проводника, когда он
используется в качестве
проводник цепи. Минимальный размер заземленного проводника рассчитывается следующим образом:
:

1. Основное правило — выбрать размер напрямую.
из Таблицы 250.66 NEC, когда размер вводных проводников
не превышает 1100 тыс. куб. м меди или 1750 тыс. куб. м алюминия.

2. Если длина проводников служебного входа превышает 1100 тыс. Куб. М меди или 1750 тыс. Куб. М алюминия
, длина заземленного проводника должна составлять 12 ½.
процентов от наибольшего фазного проводника.

3. При параллельном соединении проводов рабочей фазы размер заземленного проводника
должно основываться на общей площади поперечного сечения фазных проводов.

Например: Требуется медный заземленный провод THWN какого сечения.
для услуги, имеющей общий рейтинг
тыс. куб. м, равный 250 на фазу? (Все фазные провода выполнены из меди THWN)

Шаг 1: Обслуживание менее 1100
kcmil — Таблица 250 NEC.66, 250 тыс. Куб. Мил требуется медь № 2

Ответ: Размер заземленного проводника составляет не менее № 2 меди THWN.
NEC 250.24 (b)

Рисунок 4-6. Заземленный (нейтральный) провод используется для передачи нормального нейтрального тока
или тока замыкания на землю в случае
замыкание на землю должно развиться на одном из незаземленных (горячих) фазных проводов
.

4-11

Например: Медный заземленный провод THWN какого размера требуется для параллельной работы
с общим номиналом 2400 тысяч километров в мил.
за фазу? (Все проводники выполнены из меди THWN)
Примечание: Таблица 250 NEC.66 используется только в том случае, если токопроводящие жилы рассчитаны на менее 1100 тысяч кубометров
для меди или 1750 тыс. куб. м для алюминия.

4.10 ПРОВОДНИК ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Провода заземления оборудования для систем переменного тока, где
используется, должны быть проложены с
проводниками каждой цепи в соответствии с NEC 250.119 и 250.134.

Земля и металлический каркас здания
могут использоваться для подключения дополнительного оборудования
, но они не должны использоваться в качестве единственного заземляющего проводника оборудования для систем переменного тока.
Для
в цепях с параллельными проводниками в нескольких металлических кабельных каналах, заземляющий провод
оборудования должен быть проложен в каждом кабельном канале. Каждый параллельный
заземляющий провод оборудования
должен быть полноразмерным, исходя из максимальной токовой защиты цепи. (См. NEC 250.122)

4.10.1 РАЗМЕР
ПРОВОДНИК ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

В NEC 250.122 перечислены требования для расчета сечения заземляющих проводов оборудования
в
электрическая цепь.При определении размеров, выборе
и прокладке заземляющих проводов оборудования необходимо выполнить пять основных шагов:

Этот метод используется в тех случаях, когда проводники служебного входа состоят из меди более 1100 тысяч кубометров на милю или алюминия
на 1750 тысяч кубометров на милю. Таблица 250.66 NEC не может
использоваться для определения размеров заземленного проводника.
Заземленный проводник должен составлять не менее 12½ процентов площади поперечного сечения
наибольшего фазного проводника.

1. Таблица 250 NEC.122 должен использоваться для определения размеров заземляющего провода оборудования.

2. Когда проводники
проложены параллельно более чем в одной дорожке качения, провод заземления оборудования
также проложен параллельно.

3. Если более одного контура
установлен в одной кабельной канавке, в кабельной дорожке может быть установлен один заземляющий провод
. Однако он должен быть рассчитан на самый большой
Устройство максимального тока, защищающее проводники в дорожке качения.

4. Когда размер проводов регулируется для компенсации падения напряжения,
Заземляющий провод оборудования
также должен быть отрегулирован по размеру.

5. Заземляющий провод оборудования не должен быть больше
чем схема
проводников.

Шаг 1: Обслуживание, превышающее 1100 тысяч кубометров — таблица NEC 250.66, 2400 тысяч кубометров x 0,125 = 300
тысяч кубометров в миллиметрах

Ответ:
Заземленный провод должен быть медным проводом THWN
не менее # 300 тыс. Куб. М.

4-12

Например: Провод заземления медного оборудования THWN какого размера требуется для прокладки в кабельном канале
с защитой от перегрузки по току 70 А.
устройство защиты цепи?

4.10.2 ОТДЕЛЬНЫЕ ПРОВОДНИКИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Возможность воздействия на работника электрического
шок можно уменьшить за счет использования отдельных заземляющих проводов оборудования
внутри кабельных каналов.

Отдельные заземлители оборудования
способствовать выравниванию потенциала между
открытыми нетоковедущими металлическими частями электрической системы и смежными заземленными
строительная сталь при замыкании на землю. Сопротивление (индуктивное реактивное сопротивление) цепи замыкания на землю
обычно предотвращает значительную
величина тока замыкания на землю, протекающего через отдельные заземляющие провода оборудования
.

Ток замыкания на землю протекает через
путь, который обеспечивает наименьшее сопротивление цепи
замыкания на землю. Обнаружены неплотно соединенные фитинги и системы кабельных каналов.
или
корродированы, что мешает целостности цепи. Следовательно, заземляющий провод оборудования должен быть
путем прохождения тока короткого замыкания.
переместитесь и отключите устройство защиты от перегрузки по току
, защищающее цепь.

NEC 250.134 (B) требует наличия заземляющих проводов оборудования.
проложить в той же дорожке качения
, кабеле, шнуре и т. д., как проводники цепи. Все системы кабельных каналов
должны быть дополнены отдельными
заземляющие провода оборудования.

Примечание. Заземляющий провод оборудования должен быть проложен вместе с проводами питания обратно к источнику
.
Дополнительное заземление оборудования может быть выполнено к ближайшим заземленным элементам конструкции
или к заземляющим сетям, но это не должно заменять
заземления соединенного оборудования
жил. Системы дорожек качения не должны использоваться в качестве единственного заземляющего проводника.

4.11 НЕЗАЗЕМЛЕННЫЙ
СИСТЕМЫ

Трехфазные, трехпроводные, незаземленные системы (треугольник), которые широко используются в промышленных предприятиях
, не требуют
использование заземленных проводов в качестве проводников цепи.

Такая же сеть заземляющих проводов оборудования должна быть предусмотрена для незаземленных
системы как для заземленных систем. В незаземленных системах
требуются заземляющие провода для обеспечения защиты от ударов и
путь с низким сопротивлением для межфазных токов замыкания
в случае, если первое замыкание на землю не обнаружено и не устранено перед другим замыканием на землю
происходит на другом этапе системы.

Проводники заземляющих электродов и перемычки должны быть рассчитаны, рассчитаны и установлены.
в
таким же образом, как если бы система была заземленной. Примените все требования, перечисленные в
, разделы с 4.6 по 4.8 для определения размеров
элементы незаземленной системы.

Шаг 1: Поиск EGC — Таблица NEC 250.122, 70 A OCPD требуется медь № 8

Ответ: Оборудование
заземляющий провод должен быть из меди не менее 8 THWN.

4-13

4.12 ЗАЗЕМЛЕНИЕ ОТДЕЛЬНО ПОЛУЧЕННОЙ СИСТЕМЫ

NEC 250.30 описывает правила заземления отдельно созданных систем. Система
заземление.
провод для отдельно выделенной системы должен быть заземлен только в одной точке. Эта единственная точка заземления системы
находится в
источник отдельно выделенной системы и перед любыми средствами отключения системы
или устройствами максимального тока. Где основная система отключения
средство находится рядом с генератором, преобразователем или трансформатором, питающим отдельно производную систему
, заземляющее соединение с системой
заземленный провод может быть проведен на
средства отключения системы или перед ним.

Предпочтительный заземляющий электрод для отдельно стоящего
Производная система представляет собой ближайший к
заземленный металлический элемент здания или ближайшую водопроводную трубу
с заземлением.
Если ни один из них не доступен, разрешены электроды в бетонном корпусе или изготовленные электроды.
В заземленной, отдельно производной системе оборудование
заземляющие проводники
должны быть присоединены к заземленному проводнику системы и к заземляющему электроду на или перед отключением основной системы
.
средства защиты от перегрузки по току.Заземляющий провод
оборудования всегда должен быть подключен к корпусу питающего трансформатора,
генератор, или преобразователь
.

Провод заземляющего электрода, основная перемычка заземления, заземленный провод и оборудование
заземляющий провод рассчитывается, рассчитывается и выбирается в соответствии с правилами, перечисленными в
, разделах с 4.7 по 4.10. (См. Рисунок 4-7.)

Рисунок 4-7. Заземленный (нейтральный) провод может использоваться для передачи как нормального тока нейтрали, так и аномального тока замыкания на землю.

4-14

4.13 СИСТЕМА ЭЛЕКТРОДОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Если металлическая водопроводная труба на 10 футов или более находится в земле, водопроводная труба считается
заземляющий электрод
, но он должен быть дополнен дополнительным электродом. NEC 250.50 перечисляет четыре типа электродов
. Если один или все
доступны, они должны быть соединены вместе, чтобы составить систему заземляющих электродов
. Связывающая перемычка, соединяющая эти электроды
должен быть не менее
сечения проводника заземляющего электрода системы, размер которого указан в таблице 250 NEC.66. Четыре типа
электродов.
следующие:

1. Металлическая водопроводная труба, контактирующая с землей на расстоянии 10 футов или более. Внутренняя металлическая водопроводная труба
на расстоянии более 5 футов от
Вход воды не должен использоваться как часть системы заземляющих электродов
или как проводник для соединения этих электродов.

2. Металлический каркас здания, где эффективно заземлено

3. Оголенный провод № 4 длиной не менее 20 футов и рядом с нижней частью
бетонный фундамент
(в пределах 2 дюймов), или арматурная сталь ½ дюйма, или стержни длиной не менее 20 футов (один
непрерывной длины или соединенный
вместе)

4.Оголенный провод №2 окружает здание на глубине не менее 2 ½ футов в земле (соединены вместе по
с каждого конца).

Заземление
Электрод-проводник на обслуживающем оборудовании может быть подключен к любым подходящим электродам типа
, которые обеспечивают надежное и эффективное соединение.
Металлическая водопроводная труба
должна быть дополнена дополнительным электродом, которым может быть любой из следующих электродов:

1. Стержень

2.
Труба

3. Пластина

4.Строительная сталь

5. Электрод в бетонном корпусе.

(См. Рис. 4-8, на котором перечислены некоторые из различных
типы заземляющих электродов.)

4-15

Рисунок 4-8. Если в наличии имеются строительная сталь, металлическая водопроводная труба, электрод в бетонном корпусе и заземляющее кольцо, их необходимо заземлить.
и присоединен к сервисному оборудованию для создания системы заземляющих электродов.

4.14 ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ ОТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

См.
Раздел 2.7 для GFCI для защиты персонала. Повышенная степень защиты в системах с надежным заземлением
может быть достигнута путем обеспечения
защита от замыкания на землю, которая будет шунтировать защитные устройства цепи
при выбранных пользователем уровнях замыкания на землю или протекании тока утечки

обнаружены в электрических цепях. Это необходимо для установки на всех проводах типа «звезда»
с глухим заземлением, напряжение которых превышает 150 В на землю.
но не более 600 В между фазами, если рабочее средство отключения
рассчитано на 1000 А или более (см. рисунок 3-1).

4.15 ПЕРСОНАЛ
ЗАЩИТНЫЕ ЗЕМЛИ

Персонал, работающий на обесточенных линиях или проводниках в электрооборудовании или вблизи них, должен быть защищен от
опасность поражения электрическим током и мгновенных ожогов, которые могут возникнуть, если в цепь
случайно будет снова подано напряжение. Правильно установленный эквипотенциальный защитный
основания могут помочь в
уменьшить такие опасности путем обеспечения дополнительной защиты персонала во время обслуживания, ремонта
и работы на таких
системы.(См. Раздел 7.5).

4.15.1 НАЗНАЧЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ ПЕРСОНАЛА

Защитные заземления персонала применяются к обесточенным
цепи для обеспечения низкоомного пути
к земле, если в цепях снова будет подано напряжение, пока персонал работает или замыкает
на
схема. Кроме того, защитные заземления персонала обеспечивают отвод статического
и наведенного напряжения от других источников во время
работа выполняется в цепи (Рисунок 4-9
иллюстрирует пример защитного заземления персонала).

Рисунок 4-8. Если здание
доступны сталь, металлическая водопроводная труба, электрод в бетонном корпусе и заземляющее кольцо
, они должны быть заземлены и подключены к сервисному оборудованию
для создания системы заземляющих электродов.

4-16

Рисунок 4-9. Эквипотенциальные защитные заземления персонала используются для защиты электриков
во время обслуживания, ремонта или ремонта.
рядом с цепями, которые могут быть случайно снова включены.

4.15.2 КРИТЕРИИ ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА

До защиты персонала
выбраны основания, следующие критерии должны соответствовать
их использованию, размеру и применению.

1. Кабель заземления должен иметь
минимальная проводимость равна # 2 для меди American Wire Gage
(AWG).

2. Кабели заземления должны быть достаточно большими, чтобы пропускать ток короткого замыкания.
Достаточно долго, чтобы защитные устройства
распознали, а автоматический выключатель устранил неисправность без повреждения изоляции кабеля
.Пример
Это сварочный кабель с неопреновой изоляцией 4/0, который будет пропускать ток
30 000 А в течение 0,5 с без плавления его изоляции.

3. Следующие
факторы, которые способствуют адекватной мощности:

a. Прочность клемм зависит от наконечников, установленных на концах кабеля

b.
Площадь поперечного сечения для пропускания максимального тока без плавления

c. Низкое сопротивление для предотвращения падения напряжения в местах, где находится персонал.

работают на безопасном уровне в течение любого периода, чтобы предотвратить повторное включение.Падение напряжения
не должно превышать 100 вольт для 15-тактного отключения.
раз или 75 вольт для 30-тактного
времени отключения.

г. Убедитесь, что заземляющий кабель и зажим в сборе периодически проверяются с помощью
.
методы измерения падения напряжения в милливольтах, микроомметра, сопротивления переменного или постоянного тока.
Например, если требуется поддерживать максимум
100 вольт на рабочем
, сопротивление тела которого 1000 Ом, при КЗ 1000 ампер, сопротивление защитного заземления персонала
не более 10 миллиом.

Рисунок 4-9. Для защиты электротехнических работников используются эквипотенциальные защитные заземления персонала.
пока они обслуживают, ремонтируют или находятся рядом с цепями, которые могут быть случайно повторно включены.

4-17

4. Дополнительную информацию о строительстве защитных площадок для персонала см. В разделе 7.5
.

4.15.3 ЗАЗЕМЛЕНИЕ
ЗАЖИМЫ

Зажимы заземления, используемые в защитных заземлениях персонала, изготовлены специально для этого применения
.Размер зажимов заземления
должен соответствовать размеру заземляемого проводника или шины распределительного устройства
.

Зажим заземления также должен быть рассчитан на работу с полной нагрузкой.
имеющихся токов короткого замыкания.
Токи повреждения обычно могут достигать величины более 200000 А.

4.15.4 УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАТЯЖКИ ВИНТОВ

Утвержденные устройства для затяжки винтов, предназначенные для обеспечения контакта металл-металл под давлением
, необходимы для соединений с
адекватное заземление системы.

4.15.5 ДЛИНА КАБЕЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Кабели заземления не должны быть длиннее, чем необходимо, чтобы свести к минимуму оба кабеля.
падение напряжения и до
предотвращают резкое движение в условиях неисправности. Например, как правило, длина кабеля заземления
не должна превышать
30 футов для линии электропередачи и 40 футов для использования подстанции.

4.15.6 ПОДКЛЮЧЕНИЕ КАБЕЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Кабели заземления должны быть
подключен между фазами к заземленной конструкции и к нейтрали системы
, чтобы минимизировать падение напряжения в рабочей зоне, если цепь
должен стать
случайно повторно включенным.Рабочие сначала устанавливают зажим заземления кабеля заземления
и снимают его в последнюю очередь.

4.15.7 ПОДКЛЮЧЕНИЕ КАБЕЛЕЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО

Кабели заземления должны быть сначала подключены к шине заземления, конструкции или проводнику,
затем к отдельным фазным проводам
. Первое подключение заземляющих кабелей к проводам фазы
цепи должно производиться к
ближайшая фаза системы, а затем к каждой последующей фазе в
порядке близости.

• ← Previous
• Next →