Jording - bevidst elektrisk forbindelse af ethvert punkt i netværket, elektrisk installation eller udstyr med en jordingsanordning [1] . I elektroteknik opnår de ved hjælp af jordforbindelse beskyttelse mod den farlige virkning af elektrisk strøm ved at reducere kontaktspændingen til en værdi, der er sikker for mennesker og dyr. Jording bruges også til at bruge jorden som en strømleder (for eksempel i kablet telekommunikation). Den er lavet ved hjælp af en jordingsleder, som giver direkte kontakt med jorden, og en jordingsleder.
Udgaven af definitionen af termer [2] er grundlæggende tæt på GOST R 57190 [3] , identifikatorer af termer ifølge International Electrotechnical Dictionary [4] [5] er angivet i parentes . For almindeligt anvendte udtryk fra andre kilder er kilden angivet.
Udtrykket " jord " anvendt i artiklen skal forstås som jord i spredningszonen .
Udtrykket " resistivitet " brugt i artiklen for jord med en ikke-homogen struktur skal forstås som ækvivalent resistivitet .
Udtrykket " isolationsfejl " skal forstås som et enkelt isolationsfejl ( 903-01-15 ).
Udtrykket " automatisk sluk " skal forstås som beskyttende automatisk sluk .
Udtrykket " potentialudligning " brugt i artiklen skal forstås som beskyttende potentialudligning .
I Rusland er kravene til jording og dens enhed reguleret af de elektriske installationsregler ( PUE ).
Jording i elektroteknik er opdelt i naturlig og kunstig.
Det er sædvanligt at henvise til naturlig jording de strukturer, hvis struktur giver et permanent ophold i jorden. Men da deres modstand ikke er reguleret på nogen måde, og der ikke er krav til værdien af deres modstand, kan naturlige jordingsstrukturer ikke bruges som jordforbindelse af en elektrisk installation. Naturlige jordingsledere omfatter f.eks. en bygnings armerede betonfundament.
Kunstig jording er en tilsigtet elektrisk forbindelse af ethvert punkt i det elektriske netværk , elektrisk installation eller udstyr med en jordforbindelse.
Jordingsanordningen (GD) består af en jordingsleder (en ledende del eller et sæt indbyrdes forbundne ledende dele, der er i elektrisk kontakt med jorden direkte eller gennem et mellemledende medium) og en jordingsleder, der forbinder den jordede del (punkt) til jordingsleder. Jordingslederen kan være en simpel metalstang (oftest stål , sjældnere kobber ) eller et komplekst sæt specialformede elementer.
Kvaliteten af jording bestemmes af værdien af jordingsmodstand / strømspredningsmodstand (jo lavere, jo bedre), som kan reduceres ved at øge arealet af jordelektroder og reducere jordens elektriske resistivitet: øge antallet af jordelektroder. jordelektroder og/eller deres dybde; at øge koncentrationen af salte i jorden, opvarme den mv.
Jordingsenhedens elektriske modstand er forskellig for forskellige forhold og bestemmes / normaliseres af kravene i PUE og relevante standarder.
Varianter af kunstige jordsystemerElektriske installationer i forhold til elektriske sikkerhedsforanstaltninger er opdelt i:
Afhængigt af de tekniske egenskaber ved den elektriske installation og forsyningsnetværkene kan dens drift kræve forskellige jordingssystemer. Som regel udsender salgsorganisationen en liste over specifikationer, der specificerer det anvendte jordingssystem, inden der designes en elektrisk installation.
Klassificeringen af typer af jordingssystemer er givet som hovedkarakteristikken for forsyningsnettet. GOST R 50571.2-94 "Elektriske installationer af bygninger. Del 3. Hovedkarakteristika " regulerer følgende jordingssystemer: TN-C , TN-S , TN-CS , TT , IT .
For elektriske installationer med spænding op til 1 kV accepteres følgende betegnelser:
Systemer med en solidt jordet neutral kaldes normalt TN- systemer , da denne forkortelse kommer fra fransk. Terre-Neutre , som betyder "jordneutral".
| Skematisk diagram af TN-S systemet | Skematisk diagram af TN-C systemet | Skematisk diagram af TN-CS systemet |
Nuladskillelse i TN-S og TN-CS
TN-C- systemet ( fr. Terre-Neutre-Combiné ) blev foreslået af den tyske koncern AEG i 1913 [11] [12] . Arbejde nul og PE - leder ( engelsk Protection Earth ) i dette system er kombineret i en ledning. Den største ulempe var muligheden for udseendet af lineær spænding på husene til elektriske installationer under en nødstop . På trods af dette findes dette system stadig i bygningerne i landene i det tidligere USSR . Af moderne elektriske installationer findes et sådant system kun i gadebelysning af hensyn til økonomi og reduceret risiko.
TN-S systemTN-S- systemet ( fransk: Terre-Neutre-Séparé ) blev udviklet til at erstatte det betinget farlige TN-C- system i 1930'erne . Det arbejdende og beskyttende nulpunkt blev adskilt direkte ved transformerstationen, og jordelektroden var et ret komplekst design af metalbeslag . Da det arbejdende nulpunkt blev afbrudt midt på ledningen, modtog de elektriske installationer således ikke ledningsspænding. Senere gjorde et sådant jordingssystem det muligt at udvikle differentielle automater og automatiske lækstrømsautomater , der er i stand til at føle en lille strøm. Deres arbejde er baseret på Kirchhoffs regler , ifølge hvilke strømmen, der flyder langs det arbejdende nulpunkt, skal være numerisk lig med den geometriske sum af strømmene i faserne.
TN-CS systemI TN-CS- systemet har transformatorstationen en direkte forbindelse af ledende dele til jorden og en tæt jordet neutral. For at sikre kommunikation på stedet for transformatorstationen - input til bygningen, bruges en kombineret nul-arbejde (N) og beskyttelsesleder (PE), som tager betegnelsen PEN. Når man går ind i bygningen, er den (PEN) opdelt i en separat neutral (N) og beskyttelsesleder (PE).
I overensstemmelse med PUE er det det primære og anbefalede system, men samtidig kræver PUE overholdelse af en række foranstaltninger for at forhindre ødelæggelse af PEN - mekanisk beskyttelse PEN , samt genjording af PEN luftledninger langs pæle efter en vis afstand (ikke mere end 200 meter for områder med et antal tordentimer pr. år op til 40, 100 meter for områder med mere end 40 tordentimer om året).
I tilfælde af at disse foranstaltninger ikke kan overholdes, anbefaler EMP TT . TT anbefales også til alle udendørs installationer (skure, verandaer osv.)
I bybygninger er PEN -skinnen normalt en tyk metalramme, der løber lodret gennem hele bygningen. Det er næsten umuligt at ødelægge det, derfor bruges TN-CS i bybygninger .
I landdistrikterne i Rusland er der i praksis et stort antal luftledninger uden PEN mekanisk beskyttelse og genjording. Derfor er TT -systemet mere populært i landdistrikterne .
I den sene sovjetiske byudvikling blev TN-CS som regel brugt med et opdelingspunkt baseret på et elektrisk panel ( PEN ) ved siden af måleren, mens PE kun blev udført for en elektrisk komfur.
I moderne russisk udvikling bruges "fem-wire" også med et skillepunkt i kælderen; allerede uafhængige N og PE passerer i stigrørene .
TT -systemI TT -systemet har transformatorstationen en direkte forbindelse af strømførende dele til jorden. Alle åbne ledende dele af bygningens elektriske installation har en direkte forbindelse til jorden gennem en jordingsleder, elektrisk uafhængig af transformatorstationens neutrale jordingsleder.
I kraft af ovenstående anbefaler PUE kun TT som et "ekstra" system (forudsat at forsyningsledningen ikke opfylder kravene i TN-CS for genjording og mekanisk beskyttelse PEN ), samt i udendørs installationer, hvor der er risiko for samtidig kontakt med installationen og med fysisk jording (eller fysisk jordede metalelementer).
Men på grund af den dårlige kvalitet af de fleste luftledninger i landdistrikterne i Rusland, er TT -systemet ekstremt populært der.
TT kræver obligatorisk brug af fejlstrømsafbrydere . Typisk installeres en indledende RCD med en indstilling på 300-100 mA, som overvåger kortslutningen mellem fasen og PE , efterfulgt af personlige RCD'er til specifikke kredsløb ved 30-10 mA for at beskytte folk mod elektrisk stød.
Lynbeskyttelsesanordninger såsom ABB OVR adskiller sig i design mellem TN-C- S og TT -systemer , hvor sidstnævnte har en gasafleder mellem N og PE og varistorer mellem N og faser.
Isolerede neutrale systemer IT -systemI et IT -system er den neutrale strømforsyning isoleret fra jord eller jordet gennem højimpedans apparater eller enheder, og udsatte ledende dele er jordet. Lækstrømmen til rammen eller til jord i et sådant system vil være lav og vil ikke påvirke driftsforholdene for det tilsluttede udstyr.
It - systemet anvendes som udgangspunkt i elektriske installationer af bygninger og konstruktioner til særlige formål, som er underlagt øgede krav til pålidelighed og sikkerhed, for eksempel elektriske installationer af underjordiske minedrift og kulminer, samtidig med at der skabes sikre driftsforhold for vedligeholdelsespersonale (når der opstår et potentiale ved den elektriske installation i forhold til jord) og udelukkelse af støv- og gaseksplosioner installeres de såkaldte minelækstrømsbeskyttelsesanordninger uden fejl ; IT -systemet kan også bruges på hospitaler til nødstrøm og belysning.
Bærbare benzin- og dieselkraftværker har en isoleret neutral, som gør det muligt sikkert at bruge elektriske apparater forbundet til dem uden jordforbindelse, hvilket er problematisk at gøre i "mark"-forholdene.
Tidligere blev et system med en isoleret neutral også meget brugt i strømforsyningssystemer til beboelsesbygninger, især træ umøbleret. , hvortil forsyningsledningerne også var forbundet langs træpæle. I USSR havde husholdningsstrømnetværk på 127/220 V-spændingsnetværk kun en isoleret neutral, selvom industrielle spændingsnetværk på 220/380 V i disse år allerede havde en jordet neutral. Dette skyldtes det faktum, at det var problematisk at organisere en pålidelig jording af et elektrisk panel og elektriske apparater i et træhus, desuden, hvis jording var tilgængelig, steg risikoen for brand, når faseledningen lukkede eller en strøm lækket til jordelektroden, som i systemer med en solidt jordet neutral når hundredvis af ampere. I systemer og isoleret neutral er denne strøm minimal (milliampere - enheder af ampere). En isoleret neutral, kombineret med fraværet af naturligt jordede ledende elementer (fittings, VVS, kloakering) i et umøbleret træhus og en relativt lav spænding (127 V), reducerede yderligere risikoen for elektrisk stød under enfaset kontakt til en minimum. Denne funktion af tidlige husholdningsnetværk førte til, at mange mennesker ikke opfattede elektrisk strøm som en kilde til øget fare, og arbejdet med at udskifte pærer, reparere stikkontakter og afbrydere blev ofte udført uden at slukke for netværket. Brugen af enheder af beskyttelsesklasse 0 mod elektrisk stød var også ret sikker. I et netværk med en isoleret nul, med en enfaset forbindelse, er begge ledere ens og er ikke opdelt i fase og nul. Af denne grund, i gamle huse, blev sikringer ved indgangen til lejligheden placeret på begge ledere (i systemer med en jordet neutral er det uacceptabelt at installere en sikring på den neutrale ledning).
Netværk med en isoleret neutral er blevet bevaret selv med begyndelsen af spredningen af armeret beton komfortable huse med ledende vægge og jordede rørledninger. Denne faktor øgede dramatisk risikoen for elektrisk stød i hverdagen, da ukontrolleret strømlækage til jorden uundgåeligt opstod i et armeret betonhus, på grund af hvilket en af fasetrådene utilsigtet kunne forbindes til de ledende strukturer i bygningen og jorden . Men da neutralen er isoleret, var der ingen kortslutningsstrøm, faktum om strømlækage til bygningen og jorden blev ikke registreret, og netværket kunne fungere i nødtilstand i lang tid. I en sådan situation blev en utilsigtet kontakt med en anden faseleder af en person (eller en enhed med ødelagt isolering) placeret på et betongulv, i et badeværelse eller ved en vask ekstremt farlig, da personen var under lineær spænding. Derfor, med begyndelsen af massekonstruktionen af armerede betonhuse ("Khrusjtjov"), begyndte husholdningsnetværk at blive bygget i henhold til et system med en jordet neutral: i 1960'erne - 1980'erne ifølge TN-C-systemet, og siden 1990'erne ifølge TN-CS-systemet. I landdistrikter, især i nord, tog isolerede neutrale netværk længere tid at bygge - indtil 1980'erne.
I områder med meget høj elektrisk resistivitet af jorden (ørkenområder, permafrostområder), hvor det er ekstremt vanskeligt at implementere pålidelig neutral jording, kan der også bygges netværk med isoleret neutral. Der er mange sådanne netværk i Turkmenistan og Yakutia . En isoleret neutral bruges også ved arktiske polarstationer. Samtidig påhviler det personalet i dieselgeneratorer at overvåge nul-sekvensstrømmen, som bliver forskellig fra nul ved en enfaset jordfejl.
Beskyttende grunde forhindrer en person i at komme under spænding (elektrisk stød), hvilket er muligt i tilfælde af beskadigelse af isoleringen af elektrisk udstyr eller kontakt med knækkede ledninger. Alle eksterne metaldele og rammer af elektrisk udstyr er underlagt beskyttende jordforbindelse.
Den beskyttende effekt af jording er baseret på to principper:
Således er jording kun mest effektiv i kombination med brug af reststrømsenheder. I dette tilfælde, med de fleste isolationsfejl, vil potentialet på jordede genstande ikke overstige sikre værdier. Desuden vil den defekte del af netværket blive slukket i meget kort tid (tiendedele ... hundrededele af et sekund - RCD-svartiden).
Et typisk tilfælde af en fejlfunktion af elektrisk udstyr er indtrængen af fasespænding på enhedens metalhus på grund af isolationsfejl [13] . Moderne elektriske apparater, der har en skiftende sekundær strømforsyning og er udstyret med et tre-polet stik - såsom en pc-systemenhed - i mangel af jording, har et farligt potentiale på kabinettet, selv når de er fuldt funktionsdygtige. [14] ) Afhængigt af hvilke beskyttelsesforanstaltninger der er implementeret, er følgende muligheder mulige:
Sagen er ikke jordet, der er ingen RCD (den farligste mulighed).Eksempel på forkert installation: Tilslutning af arbejdsnul og PE-leder på øverste højre klemrække.
Den ikke-ledende plastindsats (R4) forhindrer strøm i at flyde.
Falsk udløsning af RCD (F4) ved kombination af nuller efter splitpunktet.
Hvorfor er det ekstremt farligt at skabe en PE-leder direkte i stikket (stik)
Nogle gange bruges vandrør eller varmerør som jordleder, men de kan ikke bruges som jordleder [15] . Der kan være ikke-ledende indsatser i VVS (såsom plastrør), den elektriske kontakt mellem rørene kan være brudt på grund af korrosion , og endelig kan en del af rørledningen skilles ad til reparation. Der er også fare for elektrisk stød ved kontakt med ledende dele af VVS.
En populær opfattelse er, at computer- og telefoninstallationer kræver en jordforbindelse adskilt fra den almindelige bygningsjord.
En sådan udtalelse er kun gyldig i tilfælde af krav og/eller organisering af funktionel jording, der er nødvendig for den korrekte drift af udstyret.
Når man organiserer beskyttende jording, vil en sådan tro være helt forkert, fordi opladeren har en modstand, der ikke er nul, og i tilfælde af en kortslutning (og endda en lille lækage, der ikke registreres af automatikken) fase - PE på en af enhederne begynder en strøm at løbe gennem opladeren og dens potentiale vokser fra - for hukommelsens modstand. Hvis der er 2 eller flere uafhængige opladere, vil dette føre til en potentiel forskel mellem PE'erne i forskellige elektriske installationer, hvilket kan skabe en risiko for elektrisk stød for mennesker, samt blokere (eller endda ødelægge) grænsefladeenheder uden galvanisk isolering, der tilslut 2 dele af systemet, jordet fra uafhængig hukommelse.
Den rigtige beslutning er at organisere et potentielt udligningssystem.
Ovenstående gælder også for "håndværksmæssige" implementeringer, for eksempel, nogle gange brugt i landdistrikter, metoden til jordforbindelse af en enhed ved at forbinde den til en nedgravet metalkontakt (for eksempel en spand).
En anden almindelig overtrædelse er foreningen af det arbejdende nul og PE -lederen ud over punktet for deres adskillelse (hvis nogen) langs fordelingen af energi. [16] En sådan overtrædelse kan føre til ret betydelige strømme i PE -lederen (som ikke bør være strømførende i normal tilstand), samt fejludkoblinger af fejlstrømsenheden (hvis den er installeret).
Følgende måde at "skabe" en PE -leder på er ekstremt farlig : en fungerende nulleder bestemmes direkte i stikdåsen, og en jumper er placeret mellem den og PE-kontakten på soklen. Således er PE-lederen af belastningen forbundet til denne stikkontakt forbundet til arbejdsnul.
Faren ved dette kredsløb er, at der vises et fasepotentiale på stikkontaktens jordforbindelse, og derfor på tilfældet med den tilsluttede enhed, hvis en af følgende betingelser er opfyldt:
Da opladeren har modstand, og hvis der løber strøm gennem den, bliver den strømførende, er det alene ikke nok til at beskytte folk mod elektrisk stød.
Korrekt beskyttelse skabes ved at organisere et potentialudligningssystem (SES), det vil sige den elektriske forbindelse af PE -ledninger og alle metaldele af bygningen, der er tilgængelige for berøring (primært vandrør og varmerør).
I dette tilfælde, selvom opladeren er strømførende, er alt, hvad der er metal og tilgængeligt at røre ved, under det, hvilket reducerer risikoen for elektrisk stød.
I murstenshusene i den sovjetiske periode var EMS som regel ikke organiseret, mens det i panelhusene (1970'erne og senere) blev organiseret ved at forbinde rammen af elektriske paneler ( PEN ) og vandrør i kælderen på hus.
I områder med høj elektrisk resistivitet i jorden (ørkener, permafrostzoner) skal potentialudligning udføres ikke kun inde i bygningen, men også mellem bygninger. For eksempel er bygningerne i Norilsk forenet af en fælles jordsløjfe, rundt om hver bygning er der potentielle udligningsstifter i jorden. Samtidig er bygningernes fælles jordsløjfe forbundet til jordsløjfen af CHPP-1, der i virkeligheden danner "kunstig jord". De vigtigste jordelektroder er dog stadig nedsænket i ikke-frysende vandområder (Lake Dolgoe og andre), som giver elektrisk forbindelse med den "naturlige jord". Et lignende system findes i en række byer i Centralasien. Men for eksempel i Arkalyk , hvor der ikke er nogen reservoirer, viser "kunstigt land" sig at være isoleret.