Přirozené zemnící vodiče, zemnící smyčky a zemnící vodiče

Přirozené uzemnění

Chcete-li získat uzemňovací zařízení s nízkým odporem, takzvané přírodní základy: vodovodní a jiné potrubí položené v zemi, kovové konstrukce dobře spojené se zemí atd. Takové přirozeně uzemněné elektrody mohou mít odpor řádově zlomků ohmů a nevyžadují zvláštní náklady na jejich uspořádání. Proto by měly být použity jako první.

V případech, kdy takové přirozené uzemňovací vodiče chybí, je pro uzemňovací zařízení nutné zajistit umělé uzemnění, jako jsou zemnící smyčky, což jsou řady úhelníků nebo trubek zaražených do země, spojených ocelovými pásy.

Celkový svodový odpor zemnící smyčky je určen svodovým odporem jednotlivých uzemněných elektrod podle známého elektrotechnického zákona (jako součet vodivosti paralelně spojených vodičů). U smyčkových zemnících elektrod je však nutné počítat s jevem tzv. vzájemného stínění uzemněných elektrod.Tento jev vede ke zvýšení odporu proti rozptylu uzemněných elektrod umístěných v zemnící smyčce oproti jednotlivým zemnicím elektrodám (rohové, páskové atd.) asi 1,5x až 5-6x (u zvláště složitých schémat) ). Čím blíže jsou zemnící spínače u sebe, tím více vzájemné stínění ovlivňuje celkový svodový odpor. Jednotlivé zemnící elektrody proto musí být umístěny se vzdáleností mezi nimi minimálně 2,5 až 5 m.

Nazývají se koeficienty, které zohledňují zvýšení odolnosti proti rozstřiku v důsledku vzájemného stupně ochrany při použití uzemněných elektrod. Všechny části zemní smyčky mají přibližně stejný potenciál, když jí protéká zemní poruchový proud. Zemní smyčky proto přispívají k vyrovnávání potenciálů v oblasti, kterou zaujímají... V některých případech (např. v instalacích s napětím 110 kV a více, laboratorních instalacích s vysokým napětím apod.) jsou speciálně uspořádány pro tento účel ve formě docela běžné mřížky pásů (kromě trubek nebo rohů).

Zemnící dráty

Realizace zemnících sítí je usnadněna použitím ocelových konstrukcí pro různé účely jako zemnících vodičů. Tradičně jim budeme říkat přirozené vodiče.

Jako přirozené vodiče mohou sloužit:

a) kovové konstrukce budov (krovy, sloupy atd.),

b) kovové konstrukce pro průmyslové účely (jeřábové dráhy, rozvodné rámy, galerie, nástupiště, výtahové šachty, výtahy atd.),

c) kovová potrubí pro všechny účely – zásobování vodou, kanalizace, topení atd.(kromě potrubí pro hořlavé a výbušné směsi),

d) ocelové trubky pro elektrické rozvody,

e) olověné a hliníkové pláště (nikoli však pancéřování) kabelů.

Mohou sloužit jako jediné zemní vodiče, pokud splňují požadavky PUE z hlediska průřezu nebo vodivosti (odporu).

Jako zemnící vodiče se primárně používá ocel, pro osvětlovací zařízení a v jiných případech, kdy je použití oceli konstrukčně nevyhovující nebo je vodivost nedostatečná, se používá měď nebo hliník.

Zemnící vodiče jsou rozděleny na hlavní (kmenové) a odbočují z nich k samostatným spotřebičům energie.

Zemnicí vodiče musí mít minimální rozměry uvedené v PUE.

V elektrických instalacích s napětím do 1000 V s izolovaným neutrálem musí být přípustné zatížení hlavních zemnících vodičů v souladu s požadavky PUE nejméně 50 % přípustného trvalého zatížení fázového vodiče nejvýkonnějšího vedení této části sítě a přípustné zatížení větví uzemňovacích vodičů k jednotlivým spotřebitelům energie — alespoň 1/3 přípustného zatížení fázových vodičů napájejících tyto elektrické přijímače.

Pro uzemňovací vodiče s napětím do a nad 1000 V nejsou potřeba průřezy větší než 100 mm pro ocel, 35 mm2 pro hliník a 25 mm2 pro měď.

Výběr vodičů pro uzemnění zařízení je tedy poměrně jednoduchý, protože přípustné zatížení různých vodičů lze získat z tabulek PUE nebo elektrických referenčních knih.

Složitější situace je s výběrem zemnících vodičů pro instalace 380/220 a 220/127 V s uzemněným neutrálem. K přerušení nouzového úseku dochází při určité hodnotě zkratového proudu; proto je potřeba mít co nejnižší zkratovou odolnost tam, kde by v případě nouze proud dosáhl požadované hodnoty pro fungování ochrany. Hodnota proudu podle požadavků PUE musí překročit alespoň 3násobek jmenovitého proudu pojistky nejbližší pojistky nebo 1,5násobek maximálního vybavovacího proudu nejbližšího stroje. Tento požadavek zajišťuje přepálení pojistky a vypnutí stroje. Toto je první požadavek PUE týkající se uzemňovacích zařízení.

Jednofázový obvod v síti s uzemněným neutrálem zahrnuje odpory: vinutí (a magnetický obvod) transformátoru, fázový vodič, nulový vodič (neutrální vodič). Transformátor a fázový vodič se volí podle zatížení a dalších faktorů nesouvisejících s uzemňovacím systémem.

Pro nulový vodič (nulový vodič) PUE je předepsán následující požadavek: jeho odpor nesmí překročit více než 2násobek odporu fázového vodiče nejvýkonnějšího vedení napájejícího elektroinstalaci nebo elektrický přijímač (nebo vodivost musí být co nejméně 50 % vodivosti fázového vodiče). Toto je druhý požadavek PUE týkající se uzemňovacích zařízení.

První požadavek je ve většině případů automaticky splněn, pokud je splněn druhý požadavek.Je tedy především nutné zajistit požadovanou hodnotu odporu nulového vodiče (nulového vodiče). K tomu je nutné vzít průřez nulového (nulového) vodiče rovný 50% fáze.

Správný výběr nulových vodičů je zvláště důležitý pro bezpečnost.