Uzemnění v soukromém domě: výpočet, zařízení, instalace

Obsah článku



Článek popisuje, jak samostatně provést uzemnění v soukromé chatě. Porozumíme principům uzemnění, naučíme se vypočítat konfiguraci tohoto zařízení a určíme, jaké materiály jsou potřebné.

Uzemnění v soukromém domě

Asi před 20–25 lety jsme stavěli soukromé a veřejné budovy, aniž bychom přemýšleli o účinné ochraně člověka před úrazem elektrickým proudem. V poslední době se všechno změnilo – naše vstupní rozvodné desky se rozšiřují, nyní zde sídlí desítky jističů, několik chráničů RCD a téměř vždy existuje samostatný uzemňovací autobus. Co se změnilo? Elektřina je nyní doslova kolem nás, v domech se objevilo obrovské množství elektroinstalačního příslušenství, spousta domácích spotřebičů a energetických jednotek, které jsou potenciálními zdroji nebezpečí, navíc jsme možná začali hodnotit lidský život více.

Moderní stavební předpisy (zejména PUE) vyžadují, aby byla na ochranu osoby v obytných prostorech použita alespoň jedno z následujících opatření:

  • pokles napětí;
  • potenciální vyrovnávání;
  • použití dvojité izolace vodičů;
  • použití izolačních transformátorů;
  • instalace zařízení na zbytkový proud;
  • uspořádání uzemnění, uzemnění.

K otázce bezpečnosti by se samozřejmě mělo přistupovat komplexně a používat všechny možné metody, ale uzemnění v domě musí být povinné.

Uzemnění elektrických instalací je nejspolehlivější a nejúčinnější metodou ochrany, která spolu s dalšími opatřeními činí elektrickou energii v domácnosti naprosto bezpečnou. Ve skutečnosti je uzemnění záměrným spojením krytů elektrických instalací (prvky, které nejsou pod napětím) se zemí. U mnoha majitelů domů se zdá, že organizace uzemnění je buď příliš nákladná a technologicky pokročilá, nebo příliš jednoduchá, což také není úplně pravda..

Uzemnění v soukromém domě

V soukromém domě není technicky obtížné zajistit spolehlivé uzemnění, protože vzdálenost od země je velmi malá a ve dvoře můžete vždy najít volné plochy. Obyvatelé starých bytových domů jsou mnohem méně šťastní, kde uzemňovací smyčky již nefungují, a pak se někteří krajané dokážou samostatně uzemnit z horních pater a položit dirigent ze svého bytu podél stěn budovy k samému zemi. Mezitím by bylo chybou se domnívat, že jakýkoli železný špendlík vnesený do půdy nebo jakékoli vodovodní potrubí se stane normální pracovní zemní smyčkou. Uzemnění je systém skládající se z několika důležitých prvků se specifickými jmenovitými parametry, které fungují podle určitých principů, úzce spolupracují s jinými systémy.

Základy ochranného uzemnění

U vadného elektrického zařízení (například pokud je poškozena izolace napájecího drátu) se může na jeho skříni objevit napětí. Když se osoba dotkne zařízení, proud se vrhne do země, prochází jeho tělem a často způsobuje nenapravitelné poškození, ne všechna ochranná zařízení mohou reagovat nebo mají čas rychle přerušit obvod. Proč proud jde na zem? Protože snadno přijímá výboj, protože má velmi vysokou elektrickou kapacitu. Pokud je svodový proud (vodivým proudem protékajícím mezi dvěma nebo více elektrodami) nabízen jiným, jednodušším způsobem, například, vodičem s nižším odporem – pro uzemnění by neměl překročit 4 ohmy, pak půjde k zemi podél něj a ne skrze osobu s tělesný odpor 1 kOhm. V obvodu dochází k úniku proudu a zařízení se zbytkovým proudem (RCD) ve zlomku sekundy odpojí poškozenou oblast.

Proto jsou všechny moderní elektrické pohony a jednotky konstruovány tak, že k nim lze připojit uzemňovací vodič a pro zapojení se používají třížilové vodiče. To platí také pro všechny moderní domácí spotřebiče, kde je připojeno tělo a jeden z kontaktů zástrčky – pro napájení jsou použity zásuvky s PE kontaktem (antény). Všechny lampy, lustry, nástěnné svítidla mají svorky pro připojení „žlutého“ vedení a uzemněné kovové skříně rozvodných desek a kovové konstrukce, na nichž je umístěna energetická zařízení. Všichni odběratelé sítí se střídavým napětím nad 42 V jsou uzemněni bezpodmínečně pro stejnosměrný proud – nad 110 V. Upozorňujeme, že uzemnění zajišťuje nejen elektrickou bezpečnost osob, ale také:

  • stabilizuje provoz elektrických zařízení;
  • chrání zařízení před přepětím;
  • snižuje intenzitu rušení sítě a intenzitu vysokofrekvenčního elektromagnetického záření.

Uzemňovací zařízení se skládá z následujících prvků:

  • zemnící spínač
  • uzemňovací vodiče

Uzemnění v soukromém domě

Uzemňovací vodič bude jakákoli část uzemňovacího zařízení, které spojuje elektrické instalace s uzemňovacím elektrodovým systémem, jedná se o oddělená jádra vodičů (obecně přijímaná – ve žluté izolaci), prvky vnějších a vnitřních obvodů, speciální sběrnice umístěná v stínění.

Uzemňovací vodič je elektroda, část uzemňovacího obvodu, která je v přímém kontaktu se zemí. Tento prvek zajišťuje tok proudů do země a jejich rozptyl. V závislosti na tom, zda jsou k tomu použity zakopané prvky stavebních konstrukcí nebo speciálně vytvořený vodič, rozlišují se přirozené a umělé uzemňovací vodiče. Podle PUE by vždy mělo být upřednostněno použití přírodních zemních elektrod (odstavec 1.7.35), v soukromém domě to může být:

  • dobře kovové pouzdro;
  • veškeré ocelové potrubí, včetně potrubí pro pokládku elektrických vodičů;
  • olověné brnění napájecího kabelu;
  • různé kovové sloupky a podpěry na ulici, například plotové prvky;
  • zakopaný železobeton a kovové prvky budovy (sloupy, krovy, doly, základy).

Umělé elektrody lze použít, pokud odpor přirozených zemních elektrod neodpovídá normě, pak je budeme podrobněji zvažovat.

Výpočet uzemňovacího zařízení

Hlavním parametrem, který je třeba vypočítat, je vodivost zemnící elektrody. Jinými slovy, musíme zvolit elektrodu takové konfigurace, aby odpor uzemňovacího zařízení nepřekročil normu. Ustanovení PUE uvádějí následující čísla, která jsou přípustným maximem:

  • 2 Ohm – pro jednofázové síťové napětí 380 voltů;
  • 4 ohmy – pro 220 voltů;
  • 8 ohmů – pro 127 voltů.

Při trojfázovém proudu budou maximální odpory stejné 2, 4 a 8 ohmů, ale pouze pro napětí 660, 380 a 127 voltů..

Co určuje vodivost systému uzemňovací elektrody (odečet, odpor uzemňovacího zařízení)? Zjednodušené – z oblasti kontaktu elektrody se zemí a odporem půdy. Čím větší je zemnící elektroda, tím menší odpor je, tím větší je proud půdy. Všechny výpočtové vzorce naznačují zohlednění povrchové plochy elektrody a hloubky jejího ponoření. Například pro výpočet jediného uzemňovacího zařízení kruhového průřezu máme následující vzorec:

Vzorec pro výpočet odporu uzemňovacího zařízení

Kde: d – průměr čepu, L – délka elektrody, T – vzdálenost od povrchu ke středu zemnící elektrody, ln – logaritmus, ? – konstanta (3.14), ? – odpor půdy (Ohm m).

Vezměte prosím na vědomí, že hlavním parametrem výpočtu je odpor půdy. Čím nižší je tento odpor, tím vodivější bude naše uzemnění a účinnější ochrana. Hlavní základní údaje pro určitý typ půdy lze nalézt ve veřejně dostupných tabulkách a grafech, ale hodně záleží na skutečném stavu – hustota, vodní bilance, teplota, sezónní hloubka mrazu, přítomnost a koncentrace „elektroaktivní“ chemikálie v ní – zásady, kyseliny, soli … Navíc se v různých hloubkách může situace výrazně změnit, fyzikální vlastnosti kontinentálního základu se mohou lišit, objevují se zvodnělé vrstvy, které snižují odpor, zvyšuje se teplota … Zpravidla se s rostoucí hloubkou stává půda aktuálnějším sběračem.

Graf závislosti odporu uzemňovací smyčky na hloubce

Graf závislosti odporu uzemňovací smyčky na půdní vlhkosti

Při teplotách pod nulou se odpor půdy silně zvyšuje v důsledku zamrzání vody. Proto existují určité problémy se zemí v oblastech s permafrostovými půdami. Ze stejného důvodu by délka uzemňovacích elektrod měla být řádově větší než sezónní hloubka zmrazení v normálních zeměpisných šířkách..

Graf závislosti odporu uzemňovací smyčky na teplotě půdy

Ideálně by měl být zkoumán odpor země a uzemňovacího zařízení jako celku prakticky, zatímco vzorce nám pomohou provést základní výpočty. Často se analýza provádí přímo ve fázi sestavování obvodů – elektrody jsou ponořeny a měření vodivosti uzemnění jsou prováděna v reálném čase: je-li odpor příliš vysoký, zvyšuje se počet uzemňovacích elektrod nebo stupeň jejich pohřbení.

Uvědomte si, že uzemnění musí fungovat v kterémkoli ročním období, proto se doporučuje zkontrolovat jej v nejnepříznivějších podmínkách (sucho, mráz). Pokud to není možné, použijí se na výsledky zvláštní koeficienty s přihlédnutím k sezónním změnám odolnosti půdy v určité oblasti..

Pokud se k vybavení zemnící elektrody použije několik elektrod, bude postup výpočtu poněkud odlišný:

  1. Odpor se počítá pro každou z nich (lze použít výše uvedený vzorec).
  2. Indikátory jsou shrnuty.
  3. Je nutné vzít v úvahu „faktor využití“.
  4. Vzorec vypadá takto:

Vzorec pro výpočet odporu uzemňovacího elektrodového systému z několika elektrod

Kde: N – počet uzemňovacích elektrod, NAa – míra využití, R1 odpor každé elektrody samostatně.

Jak vidíte, vodivost horizontálních prvků spojujících elektrody do jednoho obvodu se nebere v úvahu..

Faktor využití může způsobit určitou složitost – odráží jev, ve kterém se sousední elektrody v obvodu vzájemně ovlivňují, protože zóny rozptylování proudů v půdě se protínají, když jsou příliš blízko. Čím blíže jsou jednotlivé uzemňovací elektrody k sobě, tím větší je celkový odpor uzemňovacího zařízení. Kolem každé elektrody v zemi se vytvoří pracovní koule s poloměrem rovným její délce, což znamená, že ideální vzdálenost mezi uzemňovacími elektrodami bude jejich délka v zemi (L), násobená 2.

Umístění uzemňovacích elektrod

Poměr vzdálenosti mezi elektrodami a jejich délkou Počet elektrod Coef. použití
1 Pět 0,7
1 deset 0,6
1 15 0,53
1 20 0,5
2 Pět 0,81
2 deset 0,75
2 15 0,7
2 20 0,67
Umístění uzavřené smyčky
Poměr vzdálenosti mezi elektrodami a jejich délkou Počet elektrod Coef. použití
1 Pět 0,65
1 deset 0,55
1 15 0,51
1 20 0,45
2 Pět 0,75
2 deset 0,69
2 15 0,66
2 20 0,63

Chcete-li vypočítat, kolik zemních elektrod je třeba zakopat do země, použijte následující vzorec:

Vzorec pro výpočet hloubky uzemnění

Kde: R – konstrukční odolnost uzemňovacího zařízení, R1 – odpor jedné elektrody, NAa – míra využití.

Pokud jde o uspořádání uzemňovacích elektrod, nemusí tvořit trojúhelník, i když je to nejběžnější konfigurace obvodu. Elektrody mohou být umístěny v jedné řadě se sériovým připojením. Tato možnost je výhodná, pokud je pro zajištění uzemnění přidělen úzký pás země..

Instalace uzemnění

V zásadě lze rozlišit dva typy uzemňovacích zařízení, která se liší technikou instalace a vlastnostmi materiálu. První je pinový modulární design (vyrobený z výroby) s jednou nebo více elektrodami, druhý je domácí verze s několika uzemňovacími elektrodami z válcovaného kovu. Jejich hlavní rozdíly jsou pouze v organizaci pohřbené části – vodivé, „horní“, jejich část je identická.

Tovární uzemňovací sady jsou technologicky pokročilé a mají řadu výhod:

  • dodávají se jako kompletní sada, prvky jsou speciálně navrženy pro uspořádání ochrany a jsou vyráběny na průmyslovém zařízení;
  • téměř nevyžadují ražbu, nejsou potřeba žádné svařovací práce;
  • vám umožní jít hluboko na několik desítek metrů a získat velmi nízký, stabilní odpor celého zařízení.

Instalace uzemňovací smyčky

Jedinou nevýhodou takových systémů jsou jejich vysoké náklady..

Materiály a nástroje pro uzemňovací zařízení

Umělé uzemňovače by měly být vyrobeny z válcované oceli. Vhodné pro tyto účely:

  • roh;
  • kulatá nebo pravoúhlá trubka;
  • tyč.

K ochraně kovu před korozí se používají galvanizované elektrody. Jako zemnící elektroda je rovněž dovoleno používat elektricky vodivý beton.

V továrních sadách jsou to jeden a půl metru natažené měděné kolíky s koncovkami se závity. Na první prvek je nainstalován ostrý kuželový hrot, jednotlivé čepy jsou spojeny pomocí závitových mosazných spojek. Elektrody jsou ponořeny do země pomocí ručních nárazových nástrojů (SDS-Max náboj, nárazová síla cca 20 J). Adaptér a vodicí hlava se používají k přenosu energie z horního vrtáku. Spojení mezi uzemňovacím vodičem a elektrodou je provedeno pomocí svorky z nerezové oceli. K ochraně kloubů před korozí a ke snížení odolnosti kloubů se používá speciální pasta.

Pozornost! Uzemňovače nesmí být natřeny, mazány ani konzervovány žádným jiným způsobem, který by snížil jejich vodivost..

Při volbě průřezu elektrody je třeba brát v úvahu účinek koroze (ocelová část se postupně ztenčuje), je vybrán s určitým okrajem, což zajišťuje dostatečnou trvanlivost obvodu. Minimální přípustné průřezy zemních elektrod umístěných v půdách jsou omezeny regulačními dokumenty:

  • pozinkovaná tyč – 6 mm;
  • tyč ze železného kovu – 10 mm;
  • válcovaný obdélníkový průřez – 48 mm2.

Pozornost! Tloušťka polic z pravoúhlé oceli nebo tloušťka stěny trubek musí být nejméně 4 mm.

Pruh se nejčastěji používá jako vodič spojující několik elektrod v zemi, ale lze použít drát, roh, trubku. U těchto materiálů je možné přivést uzemnění na samotný elektrický panel (průřez materiálů má menší omezení: tyč – 5 mm, pravoúhlá ocel – 24 mm2, tloušťka stěny a police – 2,5 mm).

Uzemňovací vodič uvnitř budovy musí mít průřez rovný ploše průřezu fázového vodiče použitého v domácím zapojení.

Existují také minimální požadavky:

  • neizolovaný hliník – 6 mm;
  • neizolovaná měď – 4 mm;
  • hliník v izolaci – 2,5 mm;
  • měď v izolaci – 1,5 mm.

Pro přepojení všech uzemňovacích vodičů je nutné použít uzemňovací tyče z elektrotechnického bronzu. V uzemňovacím systému TT jsou tyto prvky rozváděče připevněny přímo ke zdi kovové skříňky.

Pozemní autobus

Vlastní uzemněná elektroda je prohloubena kladivem, tovární soupravy jsou zatloukány kladivem. V obou případech doporučujeme připravit plošinu nebo žebřík. Pro práci s černými válcovanými výrobky bude nutné použít ruční obloukové svařování.

Montáž uzemňovacího zařízení

Podívejme se na pořadí akcí. V počátečních bodech označíme operace typické pro instalaci obou typů uzemňovacích elektrod.

Dispozice a zemní práce.Doporučuje se instalovat uzemňovače do země ve vzdálenosti asi jeden metr od základu. V souladu s projektem se provádí obrysové značení – jak jsme již řekli, může to být rovnostranný trojúhelník, čára, kružnice, několik řad … Vzdálenost mezi elektrodami je převzata z 1,2 metru, což znamená, že více než dvojnásobek délky zemnícího elektrodového systému nemá význam. Jako základní variantu, která je vhodná pro většinu našich podmínek, můžete vzít trojúhelník se stranou 1,5 až 3 metry a délkou elektrod 2 až 3 metry.

Instalace uzemnění v soukromém domě

Dále je třeba kopat příkop s hloubkou asi 70 – 80 cm, minimální povolená hloubka je 50 cm. Šířka příkopu v bodech prohlubování by měla poskytovat pohodlí pro svařovací vodiče, obvykle kopají se svahy o šířce 0,5 – 0,7 metrů..

K pohonu modulárního jednoelektrodového uzemnění je nutná pouze jedna jamka o velikosti 50x50x50 cm.

Příprava elektrody.Aby se usnadnilo ponoření zemnící elektrody do země, je válcovaný kov naostřen pomocí brusky, například police jsou řezány pod úhlem v úhlu, trubka je řezána šikmo, tyč je naostřena. Pokud je použit použitý kov, měl by být v případě potřeby zcela očištěn od ochranných nátěrů.

Špičatá hlava je přišroubována na tovární modulární zemnící kolík, spojení je potaženo pastou.

Rohy (nejčastěji jsou to rohy 50x50x5 mm) jsou kladeny do země údery kladivem.Nejvhodnější je začít pracovat z lešení. Pokud je kov měkký, je lepší zasáhnout obrobky dřevěnými rozpěrkami. Hlava uzemňovače by měla stoupat 150-200 mm nad spodní část výkopu, abychom mohli elektrody spojit do obvodu.

Instalace uzemnění v soukromém domě

Tovární kolíky jsou pohřbeny pomocí sbíječky s upínací stopkou SDS-Max a nárazovou kapacitou 20-25 joulů. Po ponoření každého kolíku (1,5 metru) se na něj našroubuje objímka a další uzemňovací prvek, tento cyklus se opakuje, dokud elektroda nedosáhne konstrukční hloubky nebo nedojde k selhání (nemožnost dalšího prohloubení). V případě poruchy jsou ucpané další uzemňovací kolíky, systém se stává víceelektrodou.

Zemnicí spínače jsou spojeny vodorovným vodičem,obvykle je nejpohodlnější pracovat s pruhem 40×4 mm. U železných kovů je zde zapotřebí svařování, protože šroubové spoje rychle oxidují a zvyšuje se odpor zařízení. Lepení nebude fungovat – potřebujete dlouhý kvalitní svarový šev.

Instalace uzemnění v soukromém domě

Z výsledného obrysu sejměte pás směrem k domu, ohněte jej a připevněte na podstavec. Na konci proužku svařujeme šroub M8, přes který bude připojen ochranný zemnící vodič přicházející ze štítu.

Instalace uzemnění v soukromém domě

Na posledním modulárním čepu je instalována svorka a vodič je upevněn. Svorka je ovinuta speciální hydroizolační páskou.

Příkop je pokryt zeminou.Pro tyto účely se doporučuje používat husté homogenní jemnozrnné kompozice..

Tovární sady s jednou elektrodou lze doplnit plastovou revizní jamkou.

Instalace uzemnění v soukromém domě

Uzemňovací vodič je veden do rozvaděče.Může být připevněn přímo na stavební konstrukce, s výjimkou oblastí s vysokou vlhkostí – je lepší tam použít izolátory. Stěnami je vodič tažen kovovými nebo plastovými trubkami, ve skutečnosti platí pravidla pro pokládku stejně jako pro „hlavní“ vedení (bude to jeden z následujících článků).

V rozvaděči je vodič po krimpování šroubovým spojem připojen k zemní sběrnici, která je instalována na tělese skříně (systém TT)..

Odpor uzemňovacího zařízení se kontroluje multimetrem, pokud při zohlednění sezónních koeficientů (určených Státní energetickou dozorovou službou pro různé zeměpisné šířky existují připravené tabulky) překročí 4 ohmy, pak je nutné zvýšit počet elektrod.

Při přepínání rozváděče jsou vodiče vodičů ve žluté izolaci (pocházejí od stávajících spotřebičů) také sevřeny v konektorech sběrnice.

Při připojování zásuvek, zařízení, svítidel se žluté uzemňovací vodiče přepínají na příslušných místech (obvykle jsou označeny zvláštním znakem – tři vodorovné pruhy různých velikostí), například v zásuvkách je to centrální šroub.

Instalace uzemněné zásuvky

Systém, ve kterém není zemní smyčka žádným způsobem spojena s neutrálním pracovním vodičem N, se nazývá TT. Doporučuje se použít, když není možné použít možnosti TN (existuje spojení mezi nulovým vodičem a uzemňovacím vodičem), například pokud stav napájecích vedení nad hlavou není uspokojivý. Z tohoto společného důvodu se to samozřejmě stalo velmi populární. Je však třeba poznamenat, že systém TT s nezávislým pevně uzemněným neutrálem spotřebitelů musí být pojištěn pomocí RCD. O dalším zbytkovém zařízení se budeme bavit v následujícím článku..

Ohodnoťte tento článek
( Zatím žádné hodnocení )
Přidejte komentáře

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: