Jakou minimální úroveň odporu by země měla mít?
Odpor zemnícího zařízení $small$ se skládá z odporu proti proudovému šíření jednotlivých zemnících elektrod (trubek, úhelníků, pásků) a odporu zemnících vodičů.
Proudový průtokový odpor každé jednotlivé elektrody závisí na:
- odolnost půdy zohledňující její sezónní změny;
- tvary elektrod;
- velikosti elektrod;
- umístění elektrody;
- hloubka ponoření elektrody do země;
- přítomnost v blízkosti jiných elektrod.
Podle PUE musí mít uzemňovací zařízení, které je prováděno v souladu s požadavky na jeho odolnost, konstantní hodnotu normalizovaného odporu v každém ročním období, s přihlédnutím k odporu přirozených a umělých zemnících vodičů.
Elektrický měrný odpor (dále jen měrný odpor) zeminy $small$ se bere podle naměřených dat, a pokud taková data nejsou k dispozici – podle tabulky 1.
Tabulka 1. Průměrné hodnoty měrného odporu hlavních typů půd
| Počet p / p | Typ půdy | Půdní odpor, Ohm m * |
|---|---|---|
| 1 | Čedič | 5 000 |
| 2 | Balvanité nánosy jsou vlhké | 1 000 |
| 3 | Balvanito-oblázkové nánosy s pískovou výplní | 3 000 |
| 4 | Zvětralý pískovec, vápenec | 400 |
| 5 | Vodonosný oblázek | 1 000 |
| 6 | Oblázky, suchý štěrk | 5 000 |
| 7 | jíl | 50 |
| 8 | Hlína mokrá | 50 |
| 9 | Hlína s příměsí drceného kamene, vápence | 150 |
| 10 | Hlína smíchaná s pískem | 150 |
| 11 | Žula | 5 400 |
| 12 | Žulová základna | 22 500 |
| 13 | Dolomity | 500 |
| 14 | Dresva | 5 500 |
| 15 | Vápenec je hustý | 65 |
| 16 | Mergel | 50 |
| 17 | Mokrý písek | 600 |
| 18 | Písečná vodonosná vrstva | 150 |
| 19 | Písek s agresivními vodami | 70 |
| 20 | Suchý písek | 1 000 |
| 21 | Suchý sypký písek | 15 000 |
| 22 | Zničené kameny | 1 000 |
| 23 | Rock (nezvětralý) | 5 000 |
| 24 | Břidlice | 550 |
| 25 | Hlína | 100 |
| 26 | Písečná písek | 300 |
| 27 | Písčitá hlína mokrá | 150 |
| 28 | Rašelina | 20 |
| 29 | Mokrý drcený kámen | 3 000 |
| 30 | Suchý drcený kámen | 5 000 |
* Průměrná hodnota odporu půdy doporučená pro návrh, Ohm m
Průměrné hodnoty měrného odporu hlavních typů půd jsou převzaty z následujících zdrojů:
- Tabulka 3.7 (str. 81): Karyakin R.N. Uzemňovací zařízení elektrických instalací: referenční kniha. 2. vyd. – M.: Energoservis, 2006. 518 s.: ill.
- Tabulka 7.5 (str. 325): Mankov V.D., Zagranichny S.F. Ochranné uzemnění a ochranné uzemnění elektrických instalací: Příručka. – Petrohrad: Politechnika, 2005. – 400 s.: ill.
- Tabulka na straně 62: Standardní projekt č. 3602TM (album 2) „Uzemňovací zařízení pro podpěry venkovního vedení 35-750 kV.“ – M.: JSC „Energosetproekt“, 1975. – 72 s.
Vezměte prosím na vědomí, že údaje uvedené v tabulce jsou odkaz.
Pro získání přesných hodnot je nutné měřit rezistivitu zeminy při geotechnických průzkumech v místě plánované instalace elektrod.
Podle PTEEP by měla být měření odporu půdy prováděna v období největšího vysychání půdy (pro oblasti permafrostu – v období největšího promrzání půdy). Pro stanovení správné hodnoty odporu půdy naměřené za normálních podmínek doporučujeme použít koeficient klimatické sezónnosti (tab. 2).
Tabulka 2. Hodnota koeficientu klimatické sezónnosti odporu půdy, K (na základě tabulky 7.7 z „Příručky pro projektování elektrických sítí a elektrických zařízení“, editoval Yu.G. Barybin)
| Charakteristika oblastí a typů použitých zemnících elektrod | Klimatická zóna | |||
|---|---|---|---|---|
| I | II | III | IV | |
| Charakteristika okresů | ||||
| Průměrná dlouhodobá nízká teplota (leden), °C | -20..-15 | -14..-10 | -10..0 | 0..+5 |
| Průměrná dlouhodobá vysoká teplota (červenec), °C | +15..+18 | +18..+22 | +22..+24 | +24..+26 |
| Typy zemních elektrod a koeficienty klimatické sezónnosti k hodnotě odporu půdy | ||||
| Prodloužené zemnící vodiče (páskové, kruhová ocel) | 5,5 | 3,5 | 2,5 | 1,5 |
| Zemnící tyče (úhlová ocel, trubky) | 1,65 | 1,45 | 1,3 | 1,1 |
1. Výpočet odporu jedné zemnící elektrody:
Základní vzorce pro výpočet odporu jediné zemnící elektrody různých konfigurací v homogenní půdě (vychází z tabulky 7.9 z „Příručky pro projektování elektrických sítí a elektrických zařízení“ vydané Yu.G. Barybinem).
O dalších metodách výpočtu
Existuje několik referenčních knih, které představují metody pro výpočet odporu jedné vertikální elektrody. Mezi nimi stojí za to zdůraznit:
- „Příručka pro projektování elektrických sítí a elektrických zařízení,“ ed. JIŽNÍ. Barybina,
- „Uzemňovací zařízení elektrických instalací“ editoval R.N. Karjakina,
- „Příručka napájení pro průmyslové podniky“ vydaná A.A. Fedorov a G.V. Serbinovský.
Jediný rozdíl je v tom, že samotné vzorce jsou vyjádřeny odlišně, ale jejich výsledky jsou totožné. Podívejme se na příklad.
- Odpor jedné vertikální elektrody (podle „Příručky pro projektování elektrických sítí a elektrických zařízení“ vydané Yu.G. Barybinem): začínámall>cdot left(lg left(fracright)+fraccdot lg left(fracright) right) ,,>konec kde:
- $R_в$ – odpor jedné vertikální elektrody z úhlové oceli, Ohm;
- $ρ_$ – odpor půdy, Ohm m;
- $L_в$ – délka vertikální elektrody z úhlové oceli, m;
- $d$ – průměr kruhové oceli, m;
- $t_1$ – průměrná hloubka vertikální elektrody od povrchu země, m; $t_1 = t_0 + 0,5 cdot L_in$;
- $t_0$ – hloubka vertikální elektrody od povrchu země, m.
- Odpor jedné vertikální elektrody (podle „Příručky napájení pro průmyslové podniky“ vydané A.A. Fedorovem a G.V. Serbinovským a příručky „Uzemňovací zařízení elektrických instalací“ vydané R.N. Karyakinem): začíná malá cdot left(ln left(fracright)+fraccdot ln left(fracright) right),,>konec kde:
- $R_в$ – odpor jedné vertikální elektrody z úhlové oceli, Ohm;
- $rho_$ – odpor půdy, Ohm m;
- $L_в$ – délka vertikální elektrody z úhlové oceli, m;
- $d$ – průměr kruhové oceli, m;
- $t_1$ – průměrná hloubka vertikální elektrody od povrchu země, m; $t_1 = t_0 + 0,5 cdot L_in$;
- $t_0$ – hloubka vertikální elektrody od povrchu země, m.
- Přechod ze vzorce (1) na vzorec (2) se provádí následovně: begin small & small & small & malý & smallcdot left( lg left( fracright) + fraccdot lg left( fracright) right),.> konec
- K převodu jednoho vzorce do druhého tedy dochází převodem přirozeného logaritmu na desítkový a získáním součinu známého čísla $pi$ a hodnoty výrazu $lge$: [malý ]
1.1. Jednoduchá vertikální elektroda vyrobená z úhlová ocel, horní konec pod úrovní terénu:
Zemní odpor (odpor proti šíření elektrického proudu) je definován jako hodnota „odporu“ proti šíření elektrického proudu v zemi, který do ní vstupuje přes zemnící elektrodu.
Měří se v Ohmech a měla by mít nejnižší možnou hodnotu. Ideálním případem je nulová hodnota, což znamená absenci jakéhokoliv odporu při průchodu „škodlivými“ elektrickými proudy, což zaručuje jejich KOMPLETNÍ absorpci zemí.
Protože ideálu nelze dosáhnout, všechna elektrická zařízení a elektronika jsou vytvářeny na základě určitých standardizovaných hodnot zemního odporu = 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 a 0,5 ohmu.
- u soukromých domů s připojením k napájecímu zdroji 220 V / 380 V je nutné místní uzemnění s doporučeným odporem nepřesahujícím 30 Ohm
Přečtěte si o tom více na stránce „Uzemnění domova“.
- Při připojení plynovodu k domu musí být splněn normový požadavek na uzemnění domu. Kvůli použití nebezpečného zařízení však místní uzemnění s odporem ne větším než 10 Ohm
(PUE 1.7.103; pro všechna opakovaná uzemnění)
Více se o tom dočtete na stránce „Uzemnění plynového kotle / plynovodu“.
pro uzemnění používané pro připojení hromosvodů by neměl být uzemňovací odpor žádný 10 Ohm (RD 34.21.122-87, odst.
Výše uvedené normy zemního odporu platí pro normální půdy s elektrickým odporem
ne více než 100 Ohm*m (například jíl / hlína).
Pokud má půda vyšší elektrický odpor, pak se často (ale ne vždy) minimální hodnoty zemního odporu zvýší o 0,01 na odolnost půdy.
Například pro písčité půdy s odporem
500 Ohm*m se minimální lokální zemnící odpor domu se systémem TN-CS zvyšuje 5krát – až na 150 Ohmů (místo 30 Ohmů).
Výpočet zemního odporu
Pro výpočet zemního odporu existují speciální vzorce a metody, které popisují závislosti na popsaných faktorech. Jsou uvedeny na stránce „Výpočet uzemnění“.
Kvalita uzemnění
Odpor uzemnění je hlavním kvalitativním ukazatelem zemnící elektrody a přímo závisí na:
- odolnost půdy
- konfigurace zemnící elektrody, zejména: oblast elektrického kontaktu zemnících elektrod se zemí
Půdní odpor
Parametr určuje úroveň „elektrické vodivosti“ země jako vodiče = jak dobře bude v takovém prostředí proudit elektrický proud vycházející ze zemnící elektrody. Čím menší je tato hodnota, tím nižší bude zemnící odpor.
Elektrický odpor půdy (Ohm*m) je naměřená hodnota, která závisí na složení půdy, velikosti a hustotě jejích částic přiléhajících k sobě, její vlhkosti a teplotě, koncentraci rozpustných chemikálií v ní (solí, kyselé a alkalické zbytky).
Čtěte více: Tepelné relé TRN
Obvykle se používá tabulka orientační hodnoty „půdního odporu“, protože jeho přesné měření je možné pouze při speciálních geologických průzkumných pracích.
Konfigurace uzemnění
Odpor uzemnění přímo závisí na oblasti elektrického kontaktu mezi uzemňovacími elektrodami a zemí, která by měla být co největší. Čím větší je povrch zemní elektrody, tím nižší je zemnící odpor.
Nejčastěji se z důvodu nejmenší montážní náročnosti jako zemnící elektroda používá vertikální elektroda ve tvaru tyč/trubka/úhelník.
Chcete-li zvětšit kontaktní plochu zemnící elektrody se zemí:
- délka (hloubka) elektrody se zvětšuje
- používá se několik krátkých elektrod spojených dohromady, umístěných v určité vzdálenosti od sebe (zemní smyčka). V tomto případě se plochy jednotlivých elektrod jednoduše sečtou, což je podrobně popsáno na samostatné stránce o výpočtech uzemnění.
Různé průmyslové předpisy
Zemnící odpor pro kabely městské telefonní sítě s měděnými vodiči (od OST 45.82-96, doložka.
Pro kovová stínění a pláště kabelů jsou akceptovány následující hodnoty (v závislosti na elektrickém odporu půdy (SER)):
Odolnost uzemnění ochrany před bleskem
Princip činnosti hromosvodu spočívá v zachycení blesku a přesměrování výboje do země k neutralizaci. Ale účinnost celého systému závisí na hodnotě zemního odporu ochrany před bleskem, tedy na schopnosti půdy absorbovat elektrický proud. Parametr se měří v Ohmech a měl by mít tendenci k nule, avšak struktura půdy neumožňuje dosažení ideální hodnoty.
Normy zemního odporu ochrany před bleskem
Pokyny pro konstrukci ochrany před bleskem RD 34.21.122-87 upravují maximální hodnoty odolnosti proti šíření proudu pro různé kategorie budov a staveb s přihlédnutím k odporu půdy:
- Kategorie I a II – 10 Ohm;
- kategorie III – 20 Ohm;
- Pokud elektrická vodivost překročí 500 Ohm*m – 40 Ohm;
- Venkovní instalace – 50 Ohm.
S rostoucím bleskovým proudem odpor klesá 2-5krát.
Kvalita uzemnění ochrany před bleskem
Klíčový parametr – odpor uzemnění – závisí na konfiguraci zemnící elektrody a odporu půdy. Pro výpočet hodnoty existuje speciální vzorec. Ale pro hotové uzemňovací vodiče je úkol značně zjednodušen: výrobce poskytuje předem vypočítaný koeficient, který je pro získání požadované hodnoty jednoduše nutné vynásobit odporem půdy.
Odolnost pro různé půdy
Hodnota závisí především na vlhkosti a složení půdy, hustotě vrstev, přítomnosti kyselin, solí a zásad. Vypočteno prováděním geologických průzkumů. Jedná se o komplex komplexních opatření, takže při výpočtech je obvyklé používat referenční hodnoty:
- Písčitá půda zvlhčená podzemní vodou – 10-60 Ohm*m;
- Suchý písek – 1500-4200 Ohm*m;
- Beton – 40-1000 Ohm*m;
- Černozem – 60 Ohm*m;
- Clay – 20-60 Ohm*m;
- Silná půda – 30 Ohm*m;
- Zahradní zemina – 40 Ohm*m;
- Písčitá hlína – 150 Ohm*m;
- Polotuhá hlína – 100 Ohm*m;
- Solná bažina – 20 Ohm*m.
V praxi bude odpor ochrany před bleskem vždy nižší než vypočtená hodnota: při ponoření elektrody do země se odpor výrazně sníží v důsledku zhutnění a zvlhčení půdy podzemní vodou.
Požadavky na zemnící elektrodu
Podle RD 34.21.122-87 jsou pro uzemnění zapotřebí alespoň tři vertikální elektrody. Vzdálenost mezi nimi je minimálně dvojnásobek hloubky ponoru. Kromě toho SO 153-34.21.122-2003 požaduje, aby vzdálenost od stěn budovy k elektrodám byla alespoň 1 metr.
Snížení zemního odporu
Protože odpor půdy je relativně konstantní hodnota, pro zvýšení elektrické vodivosti je nutné změnit konfiguraci zemnící elektrody: zvětšit plochu kontaktu elektrod s půdou. Můžete prodloužit vodič nebo vytvořit zemnící smyčku: několik samostatných elektrod je připojeno do jedné sítě. Zohledňuje se součet ploch.
Přečtěte si více: Elektromotor hvězda delta
Moderní zemnící elektrody jsou účinné a snadno se instalují. Elektrody jsou pohřbeny až do 30 metrů. Díky tomu je možné výrazně zmenšit celkovou plochu a kompaktně umístit zemnící vodič ochrany před bleskem v omezeném prostoru. K montáži není potřeba žádné speciální nářadí, čepy se vzájemně spojují pomocí spojky se závitovým spojem. Měděný povlak elektrod poskytuje ochranu proti korozi a zvyšuje životnost až na 100 let!
Měření zemního odporu a zkušební frekvence
Provádějí se pomocí speciálních přístrojů (měřicích komplexů) podle daného schématu měření na několika místech namontovaného obvodu ochrany před bleskem. Údaje o odečtu se zapisují do zvláštního formuláře – protokolu o kontrole odporu zemnících vodičů a zemnících zařízení.
Měření se provádí vždy po dokončení instalace systému ochrany před bleskem a uzemněním a také po provedení oprav jak na zařízeních ochrany před bleskem, tak na samotných chráněných objektech a v jejich blízkosti. Získaná data se zapisují do zpráv (protokolů o kontrole), pasů uzemňovacího zařízení a účetních deníků.
Příklady protokolů a pasů si můžete prohlédnout na tomto odkazu.
Kromě mimořádných opatření existují předpisy pro měření hodnot odporu, které se provádějí pro různé kategorie budov a staveb s následující frekvencí: pro kategorii I II – jednou ročně před sezónou bouřek, pro kategorii III – alespoň jednou každé 1 roky, pro výbušné předměty a výrobu – minimálně 1x ročně.
Je důležité používat řádně ověřené přístroje a také zvolit správné měřicí body. Proto je nutné oslovit specializované organizace, které disponují kvalifikovaným personálem a potřebným vybavením a také vám mohou po určitou dobu garantovat kvalitu práce.
Firma MZK-Electro nabízí kvalifikovanou instalaci uzemnění. Zkušení specialisté provedou potřebné výpočty a vyberou optimální řešení nákladů a efektivity pro konkrétní zařízení. Při naší práci používáme certifikovaná zařízení od předních výrobců. Svěřte návrh hromosvodu profesionálům – zaručeně získáte spolehlivou ochranu před bleskem!
Standardní odpor zemní smyčky
Energetickí inženýři se velmi často dohadují o tom, jaké by měly být normy pro šíření proudu zemní smyčky? Jaká je hodnota odporu zemní smyčky? Jaký je přípustný odpor zemní smyčky? Zpravidla v takových sporech můžete slyšet různá čísla, někteří volají 4 Ohmy, jiní říkají 20 Ohmů, někteří odborníci říkají, že odpor zemnícího obvodu není standardizován. Jaké by tedy měly být normy a proč existuje takový zmatek?
jaké jsou testy?
Dovolte mi začít vysvětlením, jaké testy existují. Elektrolaboratoř provádí přejímací nebo provozní zkoušky. Přejímací zkoušky se provádějí po dokončení instalace nové elektroinstalace, po instalaci elektroinstalace a uvedení do provozu, od tohoto okamžiku začínají provozní zkoušky. Přejímací zkoušky se proto provádějí pouze jednou, po dokončení elektroinstalačních prací, a provozní zkoušky se provádějí periodicky, za provozu.
A tak jsou tu přejímací a provozní zkoušky. Přejímací zkoušky jsou upraveny Pravidly pro výstavbu elektroinstalací (PUE), provozní zkoušky pak Pravidly pro technický provoz spotřebitelských elektroinstalací (PTEEP).
Proč se odborníci hádají?
Konečně se dostáváme k tomu nejdůležitějšímu. Proč se odborníci přou, proč uvádějí tak rozdílná čísla?
Nejprve musíte pochopit, o jakém druhu testů mluvíme. Pokud se bavíme o přejímacích zkouškách, pak odpověď najdeme v PUE, kapitola 1.8, Normy pro přejímací zkoušky, a pokud o provozních zkouškách, pak hledáme odpověď v PTEEP, Příloha 3, Normy pro zkoušení elektrických zařízení a zařízení spotřebitelských elektroinstalací.
Čtěte více: Krytky pro kroucení drátů
Za druhé, musíte pochopit účel zemní smyčky. Zemnící smyčka je určena pro rozvodny a distribuční body nad 1000 voltů, nadzemní elektrická vedení do 1000 voltů a nad 1000 voltů a elektrické instalace do 1000 voltů.
jaké jsou normy?
1. Uzemňovací obvod pro elektrické instalace s napětím do 1000 voltů:
PUE, článek 1.8.39, tabulka 1.8.38, článek 3 stavy: při měření v těsné blízkosti trafostanice by měl být odpor zemní smyčky: 15, 30 nebo 60 Ohmů, při měření s přihlédnutím k přirozeným zemnicím vodičům a opakovaným zemnicím vodičům odchozích vedení: 2, 4 nebo 8 Ohmů pro napětí 660, 380 a 220 voltů.
PTEEP, Příloha č. 3, tabulka 36 stavy: odpor zemní smyčky je 15, 30 nebo 60 ohmů pro síťová napětí 660-380, 380-220 a 220-127 voltů (třífázová/jednofázová síť) a při měření s přihlédnutím k připojené opakované uzemnění by nemělo být větší než 2 a 4 ohmů při napětí 8, 660 a 380 Voltů zdroje třífázového proudu a napětí 220, 380 a 220 Voltů zdroje jednofázového proudu.
2. Zemnící smyčka pro transformátor rozvodny a distribuční body s napětím vyšším než 1000 voltů:
PUE, článek 1.8.39, tabulka 1.8.38, článek 1 uvádí: při měření v elektrické instalaci s pevně uzemněným a účinně uzemněným neutrálem by nemělo být více než 0,5 Ohm.
PTEEP, Příloha č. 3, tabulka 36 uvádí: při měření v elektrické instalaci s napětím 110 kV a vyšším by v sítích s účinným neutrálním uzemněním neměl být odpor smyčky větší než 0,5 Ohm.
V elektrické instalaci sítí 3 – 35 kV s izolovaným neutrálem – 250/Ip, ale ne více než 10 Ohmů, kde Ip je vypočtený zemní poruchový proud.
3. Zemní smyčka nadzemní elektrické vedení s napětím nad 1 kV:
PUE, článek 1.8.39, tabulka 1.8.38, článek 2 zní: Uzemňovací zařízení pro podpěry vysokonapěťového vedení (OHL) s odporem půdy, ρ, Ohm m: 100/100-500/500-1000/1000-5000 – 10, 15, 20 a 30 Ohm, v tomto pořadí.
PTEEP, Příloha č. 31, tabulka 35, bod 4 zní:
A pro vzduch elektrické vedení pro napětí nad 1000 V: Podpěry s kabelem na ochranu před bleskem nebo jinými zařízeními na ochranu před bleskem, kovové a železobetonové podpěry venkovního vedení 35 kV a stejné podpěry nadzemního vedení 3 – 20 kV
obydlené oblasti, uzemňovací spínače zařízení na podpěrách 110 kV a více: 10, 15, 20 nebo 30 Ohmů s odporem půdy, v tomto pořadí: 100, 100-500, 500-1000, 1000-5000 Ohm m.
B. Pro vzduch elektrické vedení pro napětí do 1000 voltů: Podpěra venkovního vedení s ochranou před bleskem – 30 Ohm, Podpěra s opakovaným uzemněním nulového vodiče – 15, 30 a 60 Ohm pro napájecí napětí 660-380, 380-220 a 220-127 Voltů (třífázová/jednofázová síť), resp. .
Shrnutí
Pro elektrikáře pracující v sítích s napětím pod 1000 voltů:
Roznášení odporu zemní smyčky na nově vybudované elektroinstalaci by měla být 15, 30 nebo 60 ohmů nebo 2, 4 a 8 ohmů při měření s připojeným přirozeným uzemněním a opětovným uzemněním odchozích vedení pro napájecí napětí 660-380, 380-220 nebo 220-127 voltů (třífázové/jednofázové -fázová síť), resp.
Rozložení odporu zemní smyčky na již fungující elektroinstalaci, také 15, 30 a 60 Ohmů nebo 2, 4, 8 Ohmů při měření s připojeným přirozeným a opakovaným uzemněním pro síťová napětí 660-380, 380-220 a 220-127 V (třífázová/jednofázová síť).
Jak vidíte, hodnoty odporu zemní smyčky jsou stejné, bez ohledu na typ testu, ale liší se v závislosti na účelu zemní smyčky!