Durante el funcionamiento de equipos eléctricos, surge la necesidad de utilizar dispositivos de conexión a tierra. Dependiendo del propósito, protección y puesta a tierra de trabajo. En el primer caso se garantiza la seguridad del personal que trabaja en las instalaciones eléctricas, y en el segundo caso estamos hablando de oh funcionamiento normal dispositivos en forma regular y modos de emergencia. Ambos motivos son diferentes y no pueden utilizarse juntos. Para comprender mejor el propósito y el principio de funcionamiento, es necesario examinar más de cerca cada uno de ellos.
¿Qué se llama puesta a tierra de protección?
Dispositivos puesta a tierra de protección llevado a cabo de forma deliberada conexión eléctrica con el suelo piezas de metal, al que no está conectado corriente eléctrica y que inesperadamente puede volverse energizado.
Se considera que la función principal de la puesta a tierra de protección es protección confiable personas contra descargas eléctricas en caso de contacto con piezas metálicas que no transportan corriente y que estén energizadas varias razones principalmente debido a daños en el aislamiento.
La conexión a tierra de protección no debe confundirse con trabajo y reconexión a tierra, cero conductor protector. Su acción está dirigida principalmente a reducir a un valor seguro las tensiones de paso y contacto generadas durante un cortocircuito en el cuerpo. Esto se logra reduciendo el potencial del equipo puesto a tierra reduciendo la resistencia del dispositivo de puesta a tierra. Al mismo tiempo se igualan los potenciales de la base donde se encuentra la persona y del propio equipo puesto a tierra.
La puesta a tierra de protección se utiliza en las siguientes áreas:
- V, tensión hasta 1 kV s.
- En monofásico redes de dos hilos C.A., aislado del suelo, con tensión hasta 1 kV.
- En redes de dos hilos corriente continua, en el que se aísla el punto medio de los devanados fuente de corriente.
- En redes de CA y CC con cualquier modo de devanados de fuente de corriente a una tensión superior a 1 kV.
El contacto directo con tierra o su equivalente se realiza mediante conductores de puesta a tierra. Se dividen en dos tipos principales:
- Electrodos de tierra artificiales. Se utiliza únicamente con fines de conexión a tierra. Están hechos de varios estructuras de acero y no debe pintarse. Para proteger contra la corrosión, se requiere un revestimiento galvanizado, un mayor número de conductores de puesta a tierra y un especial. proteccion electrica. En algunos casos, se puede utilizar hormigón conductor de electricidad como conductor de puesta a tierra.
- Puesta a tierra natural. Para ello se utilizan partes eléctricamente conductoras de redes y comunicaciones en edificios y estructuras que están en contacto con el suelo. Se recomienda poner a tierra las instalaciones eléctricas utilizando principalmente conductores de puesta a tierra naturales. Se deben utilizar tuberías de suministro de agua y sistemas de calefacción, estructuras de edificios y estructuras de metal y hormigón armado, vías de ferrocarril, revestimientos de cables de plomo, etc. No utilice tuberías que transporten líquidos, gases o mezclas inflamables.
¿Qué se llama puesta a tierra de trabajo?
Se considera puesta a tierra de trabajo la conexión intencionada a tierra de determinados puntos disponibles en circuitos electricos. En primer lugar, estos son los puntos neutros de los devanados del generador y del transformador. Como conexiones se utilizan conductores fiables, así como equipos especiales en forma de fusibles, descargadores, resistencias, etc.
El objetivo principal de la puesta a tierra de trabajo es crear obstáculos ante fallas y cortocircuitos, para mantener el sistema en caso de una emergencia. Bajo su influencia hay una disminución. voltaje electrico en partes y partes del mecanismo que están directamente bajo voltaje. Las medidas adoptadas ayudan a localizar los fallos eléctricos, eliminarlos y evitar una mayor propagación.
De acuerdo con las normas de seguridad, está prohibido combinar conexiones a tierra de protección y de trabajo. Esto se debe a que a las corrientes que circulan en circuitos unipolares pueden superponerse diversas corrientes parásitas, como p. ej. descargas eléctricas atmosféricas. Esto puede dar lugar a violaciones relaciones exteriores dispositivos e incluso daños en el equipo. Además, tales combinaciones pueden hacer que la protección de tensión sea ineficaz. En caso de situaciones de emergencia, funcionará como uno funcional o no funcionará en absoluto.
La resistencia a tierra de trabajo no debe ser superior a 4 ohmios. Esta limitación está asociada con la magnitud del voltaje que surge en relación con el suelo en cable neutro, durante el flujo de corriente de falla a tierra a través de la tierra de trabajo. Esto es especialmente cierto cuando el devanado del transformador de alto voltaje está en cortocircuito con el devanado de bajo voltaje.
ARSHCH, MSCH, RSH
¿Cuáles son los requisitos de diseño para instalaciones eléctricas en cuanto a protección contra descargas eléctricas?
¿Qué se llama puesta a tierra de protección?
La conexión a tierra de protección en circuitos eléctricos con neutro conectado a tierra no siempre puede garantizar la seguridad de su funcionamiento, ya que la magnitud de la corriente de emergencia transferida a la carcasa en caso de una falla del aislamiento puede no causar el funcionamiento instantáneo de los fusibles debido a la resistencia (aunque insignificante) del electrodo de tierra. Así, durante un tiempo, suficiente para provocar una descarga eléctrica, la carcasa del equipo que fue tocado accidentalmente por una persona se energizará hasta que se apague manualmente. Por lo tanto, en tales instalaciones, en lugar de conexión a tierra, se utiliza otro tipo de protección: la conexión a tierra.
Reducción a cero Llame a la conexión de carcasas y otras partes metálicas de equipos eléctricos, generalmente no energizados, al cable neutro de la red de suministro conectado repetidamente a tierra. La introducción de un cable neutro en el circuito aumenta la corriente que fluye a través de dispositivo protector y asegurar su funcionamiento.
En caso de un cortocircuito en la carcasa durante una rotura del aislamiento, pasará una corriente de cortocircuito (Ik) entre los cables neutro y de fase, bajo cuya influencia los fusibles seguramente se derretirán y el suministro de electricidad al objeto dañado se detendrá.
En instalaciones con neutro puesto a tierra, la conductividad del hilo neutro no es inferior a la mitad de la conductividad del hilo de fase.
Cabe señalar que, dado que las Reglas del Registro de Ucrania Queda prohibido el uso de sistemas trifásicos de corriente alterna con neutro puesto a tierra en los buques., la reducción a cero se ha aplicado únicamente en las empresas de transporte marítimo costero.
Arroz.
Nombre metodos tecnicos garantizar la seguridad eléctrica
El dispositivo de apagado protector proporciona un apagado automático rápido (no más de 0,1 s) de la sección de emergencia o del circuito en su conjunto cuando existe peligro de descarga eléctrica para una persona. La parada de protección se utiliza en los casos en que el dispositivo de puesta a tierra presenta ciertas dificultades (por ejemplo, en instalaciones móviles, herramientas eléctricas manuales etc.). Además, protectora dispositivos automáticos garantizar el apagado rápido de la sección de emergencia del circuito cuando cambien algunos parámetros eléctricos en él; voltaje de la carcasa relativo a tierra, corriente de falla a tierra, voltaje de fase relativo a tierra, corriente de secuencia cero, etc.
El principio de funcionamiento de los dispositivos de corriente residual se basa en el uso de cambios peligrosos en uno de los parámetros enumerados anteriormente como pulsos de disparo.
Dispositivos de conmutación de seguridad utilizados como medios automáticos protección o en combinación con conexión a tierra de protección, se implementan estructuralmente en forma de una variedad de disyuntores, contactores, equipados con un relé de desconexión. Los elementos del dispositivo son: un sensor (relé) que detecta un cambio parámetro eléctrico y convertirlo en cualquier señal; amplificador de señal del sensor, circuito de autocontrol del circuito eléctrico del dispositivo; lámparas de advertencia; instrumentos de medida; cortacircuitos.
Consideremos el principio de funcionamiento de un dispositivo de desconexión que responde a cambios de voltaje en el cuerpo de un dispositivo eléctrico en relación con el suelo. Este dispositivo, que es un medio de protección adicional junto con la protección
Arroz.
Conexión a tierra, diseñada para eliminar el peligro de descarga eléctrica cuando aparece un aumento de voltaje en una caja conectada a tierra. potencial electrico.
El dispositivo consta de un sensor (relé de tensión máxima P) conectado en serie con el objeto protegido: la carcasa del motor eléctrico M y el electrodo de tierra auxiliar (R e.v). Este interruptor de puesta a tierra debe ubicarse a una distancia de 15-20 m del interruptor de puesta a tierra de protección (Rz). El núcleo de la bobina de disparo Dr está conectado a cortacircuitos EN.
El funcionamiento del dispositivo es el siguiente: cuando aparece un potencial peligroso en la carcasa del motor eléctrico, aparecerá la propiedad protectora de un conductor de tierra estándar, limitando este potencial a un cierto valor. Si ese valor es superior al nivel máximo permitido, entonces el relé de tensión máxima del dispositivo de desconexión funcionará inmediatamente. Cuando los contactos del relé P están cerrados, la corriente fluirá a través de la bobina de disparo. Bajo la influencia del campo electromagnético generado en la bobina, el núcleo se retrae afectando el interruptor B. El circuito se corta y la sección de emergencia se apaga. Desconexión automática de la red instalación de emergencia como sección del circuito le permite eliminar el peligro de descarga eléctrica para una persona si toca accidentalmente zona peligrosa cadenas. La fiabilidad de los dispositivos de seguridad está determinada por su alta sensibilidad, velocidad de respuesta, así como por su resistencia a las fluctuaciones de los parámetros ambientales (vibraciones, cabeceos, humedad, temperatura del aire, etc.).
Para prevenir lesiones y accidentes eléctricos en los barcos se han utilizado diversas vallas (coberturas, carcasas, rejas), dispositivos de bloqueo, finales de carrera, así como dispositivos de apagado manual de seguridad.
El enclavamiento eléctrico se utiliza para apagado automático dispositivos eléctricos en caso de actuación errónea del personal, al retirar vallas, cubiertas y trampillas que permitan el acceso a una zona potencialmente mortal. Los interruptores de límite de corriente eléctrica se utilizan en diagramas de diseño plumas de carga, grúas y otros dispositivos donde, para evitar situaciones de emergencia, sea necesario limitar los movimientos de sus elementos. Antes de comenzar a trabajar en el mantenimiento de dispositivos de conmutación con accionamiento automático y control remoto, para evitar activaciones erróneas o accidentales, es necesario retirar los fusibles de todas las fases de los circuitos de Control y de potencia y colocar señales en las teclas y botones. mando a distancia: "No lo enciendas: ¡hay gente trabajando!"
Hay muchos conceptos erróneos sobre la conexión a tierra.
Muy a menudo, surge una confusión entre lo que se llama cable protector y neutro.
De hecho, aunque el hilo neutro se puede combinar con la puesta a tierra, se trata de dos conceptos diferentes.
También en ocasiones se confunde la conexión a tierra con la protección contra rayos.
No deberías creer las historias de que alguien enroscó una bombilla, metió el dedo en el casquillo, recibió una descarga eléctrica y sobrevivió, lo que significa que 220 voltios no es un voltaje peligroso.
EN en este caso la corriente entraba y salía por el mismo dedo, y probablemente allí también se produjo una quemadura.
Al pasar por el corazón, el cerebro, la médula espinal y otros tejidos y órganos. graves consecuencias inevitable.
El hilo neutro suele confundirse con lo que se denomina puesta a tierra de protección de una instalación eléctrica.
Estos dos conceptos no deben confundirse. Los cables neutro y de fase en la red de alimentación de CA realizan la función de suministrar potencial eléctrico al circuito consumidor y luego seleccionar el potencial restante.
Sin embargo, teóricamente nada impide poner a tierra el neutro, porque no participa de ninguna manera en el suministro de electricidad. Solo esto debe hacerse de acuerdo con requisitos especiales; por lo general, dicha conexión a tierra se realiza cerca de la fuente de electricidad y está acreditada por especialistas.
Esquemas de puesta a tierra de protección.
- Neutro aislado conectado a tierra de forma independiente o circuito IT. El circuito es simple: los cables de fase y neutro se llevan a la entrada, de la cual la conexión a tierra es independiente. El cuerpo del dispositivo está conectado a tierra individualmente y un cable separado a tierra. El esquema es bastante sencillo de implementar, pero da muchos falsos positivos. Bastante fiable incluso con líneas eléctricas de baja calidad. En este caso, el cable de conexión a tierra se denomina "cero de protección" y el cable cero se denomina "cero de trabajo".
- Neutro con conexión a tierra independiente o circuito TT. El neutro está conectado a tierra cerca de una fuente, por ejemplo, una unidad transformadora. El cuerpo del dispositivo también está conectado a tierra. Más confiable que un esquema de TI
- Un neutro puesto a tierra con una tierra conectada a él, o un circuito TN. Hubo un tiempo en que esto se propuso a principios del siglo XX y sigue siendo el más común. En dispositivos que tienen un circuito incorporado con un fusible protector, dicha conexión a tierra hará que el fusible se dispare. Para electrodomésticos complejos, este esquema es más fiable que los dos anteriores. Hay tres implementaciones:
- Circuito TN-C. Un cable de conexión a tierra de protección del propio consumidor va al cable de conexión a tierra neutro. Requiere un cable adicional del punto de distribución actual, buena calidad Redes eléctricas, pero bastante confiables. El cable neutro puede tener cualquier espesor.
- Circuito TN-S. El cable de tierra de la carcasa está conectado al neutro frente al RCD, lo que garantiza que se registren fugas durante una avería en la carcasa, pero con menor eficiencia que en el circuito TN-S debido a la resistencia adicional del cable neutro. y la presencia de otras corrientes en el mismo. Según los cálculos, el cable neutro debe ser incluso más grueso que el cable de tierra.
- Circuito TN-CS. El cable de tierra recorre una cierta distancia hasta la fuente neutra, que está conectada a tierra, y luego se conecta a ella. Esto asegura una menor influencia de corrientes extrañas en el neutro sobre el funcionamiento del RCD y un menor consumo de cables en la red eléctrica. El cable neutro se hace un poco más pequeño que en el caso anterior.
Errores durante la instalación de puesta a tierra.
El método de conexión a tierra en sí es bastante simple y se describe en la norma correspondiente: allí se selecciona el grosor del conductor de acuerdo con la potencia de los dispositivos y de acuerdo con las condiciones, la profundidad a la que se coloca en el suelo y cómo se coloca. está conectado a él. Tiene sentido considerar errores de conexión:
- Instalación del cable de tierra en el dispositivo hasta el enchufe. Este error aparece en primer lugar porque es el más peligroso. Mucha gente confunde la llamada puesta a tierra de protección de una instalación eléctrica y la conexión a la carcasa, e intenta implementar un esquema de puesta a tierra directamente en la carcasa de la instalación. Teóricamente, si el neutro está conectado a tierra y la conexión a tierra de la caja está conectada a él, todo debería parecer funcionar. Pero si lo piensas bien, hay dos formas de insertar un enchufe en un tomacorriente. ¡En el primero todo está bien, en el segundo la fase del enchufe llega al cuerpo! Y de inmediato se crea una situación peligrosa.
- Salida directa del cable neutro de trabajo a tierra a través de un RCD. Provocará disparos constantes del RCD.
- Instalación de un fusible, disyuntor o cartucho fusible en el cable de conexión a tierra. Cuando se activa la conexión a tierra, fluye una gran corriente hacia el fusible. Al mismo tiempo, se derrite inmediatamente y la conexión a tierra deja de funcionar por completo: queda un voltaje total en el cuerpo del dispositivo, el RCD no reaccionará a esto y se crea una situación peligrosa.
Puedes ver el vídeo sobre cómo realizar una conexión a tierra de protección en una casa particular y en una casa de campo:
La conexión a tierra de instalaciones eléctricas se divide en dos tipos principales: funcional y de protección. En algunas fuentes también hay tipos adicionales puestas a tierra, tales como medición, control, instrumental y radio.
Puesta a tierra funcional o de trabajo
En la sección PUE, párrafo No. 1.7.30, se da una definición de puesta a tierra de trabajo: “la puesta a tierra de trabajo es la conexión a tierra de uno o más puntos de partes vivas de una instalación eléctrica, que no se utiliza con fines de seguridad”.
Dicha conexión a tierra implica contacto eléctrico con tierra. Es necesario para el funcionamiento normal de la instalación eléctrica en modo normal.
Propósito de la conexión a tierra funcional
Para comprender lo que se llama conexión a tierra de trabajo, es necesario conocer su objetivo principal: eliminar el peligro de descarga eléctrica en caso de que una persona entre en contacto con el cuerpo de una instalación eléctrica o sus partes vivas, que están en este momento están bajo voltaje.
Esta protección se utiliza en redes con sistema de distribución de corriente trifásica. Un neutro aislado es necesario para una red eléctrica donde la tensión no supere 1 kV. En redes con tensiones superiores a 1 kV, la puesta a tierra de protección se puede realizar con cualquier modo neutro.
¿Cómo funciona la conexión a tierra protectora (funcional)?
El principio de funcionamiento de la conexión a tierra funcional es reducir el voltaje entre la carcasa que, como resultado de un accidente inesperado, se energizó y la tierra a un valor que sea seguro para los humanos.
Si el cuerpo de una instalación eléctrica que está bajo corriente no está equipado con una conexión a tierra funcional, entonces el contacto de una persona equivale al contacto con un cable de fase.
Si tenemos en cuenta que la resistencia de los zapatos de la persona que tocó la instalación eléctrica y el suelo sobre el que se encuentra es insignificante con respecto al suelo, entonces la corriente puede alcanzar un valor peligroso.
En funcionamiento adecuado Conexión a tierra funcional, la corriente que pasa a través de una persona será segura. La tensión durante el tacto también será insignificante. La mayor parte de la electricidad pasará a través del conductor de tierra hasta el suelo.
Diferencias entre puesta a tierra de trabajo y de protección.
La puesta a tierra de trabajo y de protección se diferencian entre sí principalmente en su finalidad. Si el primero es necesario para garantizar el funcionamiento correcto e ininterrumpido de los equipos eléctricos, el segundo sirve para proteger a las personas de aparato electrico en el cuerpo. Si el edificio está equipado con un pararrayos, este tipo de conexión a tierra protegerá los dispositivos de sobrecargas en caso de caída de un rayo.
La puesta a tierra de trabajo de las instalaciones eléctricas, en caso de ocurrir, desempeñará un papel protector, pero su función principal es garantizar el correcto funcionamiento ininterrumpido de los equipos eléctricos.
En su forma inalterada, la conexión a tierra funcional se utiliza únicamente en instalaciones industriales. EN edificios residenciales Se utiliza un conductor de puesta a tierra, que está conectado a la toma de corriente. Sin embargo hay electrodomésticos en la casa, que suponen un peligro potencial para el consumidor, por lo que no sería superfluo conectarlos a tierra mediante
Electrodomésticos que deben conectarse a una tierra que funcione:
- Microonda.
- Horno y estufa que funcionan con electricidad.
- Lavadora.
- Unidad del sistema de una computadora personal.
Diseño de puesta a tierra
La puesta a tierra de trabajo consiste en pasadores de hierro clavados en el suelo, que actúan como conductores, hasta una profundidad de unos 2-3 metros.
Estas varillas metálicas conectan los terminales de puesta a tierra de los equipos eléctricos al bus de puesta a tierra, formando así una conexión metálica.
En cada edificio residencial existe una conexión metálica. esto esta soldado estructura de hierro, que conecta los extremos superiores de los electrodos de tierra entre sí. Se lleva al panel de entrada de la casa para su posterior distribución a los apartamentos.
Como conductor de puesta a tierra se utiliza un bus o cable con una sección transversal de al menos 4 metros cuadrados. mm, pintado a rayas amarillas y verdes. El cable se utiliza principalmente para transferir tierra funcional de una barra colectora a otra.
Por razones de seguridad, se realizan pruebas periódicas de la resistencia electrónica de la conexión metálica a tierra. Se mide desde el terminal de tierra de la instalación eléctrica hasta el bucle de tierra más alejado de él. El valor de resistencia en cualquier parte de la tierra de trabajo no debe exceder los 0,1 ohmios.
¿Por qué se fabrican varios electrodos de tierra?
Una instalación eléctrica no puede estar equipada con un solo conductor de puesta a tierra, ya que el suelo es un conductor no lineal. La resistencia de la tierra está en fuerte adicción sobre el voltaje y el área de contacto con las clavijas de puesta a tierra de trabajo insertadas. Un electrodo de tierra tendrá un área de contacto insuficiente con el suelo para garantizar el funcionamiento ininterrumpido de la instalación eléctrica. Si instala 2 electrodos de tierra a una distancia de varios metros entre sí, aparecerá una superficie de contacto suficiente con el suelo. Sin embargo, conviene recordar que las partes metálicas de la puesta a tierra no se pueden separar demasiado, ya que se interrumpirá la conexión entre ellas. Como resultado, solo quedarán dos electrodos de tierra instalados por separado en el suelo, no conectados entre sí de ninguna manera. Distancia óptima entre dos bucles de tierra es de 1 a 2 metros.
Como no aterrizar
Según el párrafo 1.7.110 del PUE, está prohibido utilizar cualquier tipo de tubería como conexión a tierra de trabajo. Además, está prohibido sacar el cable de tierra y conectarlo a una placa de contacto no preparada en el bus. Esta prohibición se explica por el hecho de que cada metal tiene su propio potencial individual. Cuando se expone factores externos Se forma vapor galvánico, que favorece el proceso de erosión eléctrica. La corrosión puede extenderse debajo de la funda del cable de tierra, lo que aumenta el riesgo de fusión cuando se aplican altas corrientes al circuito de tierra en caso de accidente. Un lubricante protector especial evita la destrucción del metal, pero solo funciona en una habitación seca.
El PUE también prohíbe la conexión a tierra secuencial de instalaciones eléctricas entre sí o la conexión de más de un cable a una plataforma bus de conexión a tierra. Si se descuidan estas reglas, en caso de accidente en una instalación, interferirá con el trabajo de su vecina. Este fenómeno se llama incomparabilidad eléctrica. Si la tierra de trabajo está conectada incorrectamente, los trabajos de reparación pueden poner en peligro la vida.
Requisitos para estructuras de puesta a tierra.
Para comprender lo que se llama conexión a tierra de trabajo, así como los requisitos que se imponen a dichas estructuras, debe saber que para proteger a las personas de descargas eléctricas, cuyo voltaje no exceda los 1000 V, es necesario conectar a tierra absolutamente todo el metal. partes de equipos eléctricos. Es importante que todas las estructuras construidas con fines de puesta a tierra cumplan con todos los estándares de seguridad necesarios para garantizar el funcionamiento normal de las redes y fusibles adicionales contra posibles sobrecargas.
Peligro de contacto con piezas bajo tensión
Si una persona entra en contacto con partes vivas de un circuito eléctrico o con estructuras metalicas, que se energizan como resultado de la rotura de la capa aislante del cable, pueden sufrir una descarga eléctrica. La lesión resultante se manifiesta como una quemadura en la piel. Un golpe de este tipo puede provocar que una persona pierda el conocimiento y un posible paro respiratorio y cardíaco. Hay casos en que una descarga eléctrica de bajo voltaje provoca la muerte de una persona.
Precauciones contra descargas eléctricas
Para proteger al máximo a las personas del contacto con partes vivas de una instalación eléctrica, así como con sus partes metálicas, es necesario aislar completamente el objeto peligroso. Para ello, instale varias vallas alrededor de las instalaciones eléctricas.
Puesta a tierra funcional.. Puesta a tierra de protección.. Fuentes de interferencia en redes de puesta a tierra.. Métodos de protección de equipos contra interferencias.. Red con neutro aislado.. Aislamiento galvánico de la fuente de alimentación.. Transformador de aislamiento.. Compatibilidad electromagnética (CEM) de los equipos.. Puesta a tierra funcional. Opciones Reconstrucción de instalaciones existentes.. Diseño de nuevas instalaciones.. Puesta a tierra funcional independiente.. Barra de tierra principal (GZSh).. Barra de tierra funcional (SFZ).. Zona de potencial cero.. Barra de protección PE.. Barra funcional FE. . Bus de ecualización de potencial. .. Resistencia de puesta a tierra funcional.. Justificación. soluciones de diseño.. Caja de puesta a tierra funcional..
La conexión a tierra funcional (de trabajo) se utiliza para funcionamiento normal instalación o equipo eléctrico, es decir para su normal funcionamiento, no con fines de seguridad eléctrica, por lo que queda estrictamente prohibido su uso como único sistema de puesta a tierra.
Este tipo de conexión a tierra se puede combinar con una conexión a tierra de protección o realizarse además de ella según los requisitos del fabricante del equipo, el cliente o los documentos reglamentarios.
La puesta a tierra de protección es a menudo una fuente de sobretensiones e interferencias conducidas en sistemas de control automático de baja corriente, medición, información u otros equipos sensibles a interferencias, lo que obliga a buscar formas efectivas protección de dichos equipos contra varios tipos interferencias y sobretensiones.
Métodos para proteger los equipos de información de interferencias.
1. Red con neutro aislado. Una solución radical a los problemas descritos anteriormente con la interferencia de la conexión a tierra de protección es utilizar aislamiento galvánico fuente de alimentación (red IT) con conexión a tierra separada de las partes de potencia y medición del sistema, lo que elimina el flujo de corrientes parásitas desde la tierra de potencia.
El aislamiento galvánico se puede realizar mediante un transformador aislante (aislador) o mediante fuentes de energía autónomas: baterías galvánicas y baterías.
La idea básica del aislamiento galvánico. radica en que en el circuito eléctrico se elimina por completo el camino a través del cual se pueden transmitir las interferencias conductoras. Dado que en una red de este tipo no existe una conexión galvánica entre tierra, fase y neutro, no se forma un circuito cerrado de corriente con tierra y es seguro tocar cualquiera de las salidas de potencia del transformador de aislamiento. Las corrientes de fuga a tierra son microamperios, que son significativamente menores que el nivel de corriente de seguridad y no representan una amenaza para los humanos.
El transformador de aislamiento también es una buena protección contra sobretensiones de impulsos y rayos, lo que proporciona más operación confiable equipo conectado.
De este modo, alta confiabilidad, la seguridad eléctrica y la inmunidad al ruido de las redes con un neutro aislado es su innegable ventaja.
Al mismo tiempo, uso de transformadores de aislamiento con sistemas de monitoreo de aislamiento (IMS) requiere suficiente altos costos
y surge una pregunta legítima sobre la idoneidad de tales gastos. Este tema lo merece.
2. Compatibilidad electromagnética de los equipos (CEM).
En la mayoría de los casos de fallas y fallas en el funcionamiento de los sistemas de automatización, informática y tecnología de medición se puede evitar cumpliendo con los requisitos de compatibilidad electromagnética de los equipos y las reglas para la conexión a tierra de dichos sistemas:
Uso de equipos que cumplan con los requisitos de las normas pertinentes de compatibilidad electromagnética (EMC);
Aplicación de dispositivos de protección contra sobretensiones en circuitos alimentadores de suministro;
Conexión de cubiertas metálicas de cables a un sistema combinado de ecualización de potencial;
Separación de cables de potencia y señal y ejecución correcta sus intersecciones;
Aplicación de señal y cables de información, cumpliendo los requisitos del fabricante en materia de compatibilidad electromagnética;
Los cables de potencia y señal deben estar separados de las bajantes del sistema de protección contra rayos. distancia mínima o mediante blindaje según IEC 62305-3.
Los dispositivos con microprocesador de baja corriente deben recibir alimentación de fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) que tengan filtros de red supresores de ruido.
Las redes de suministro de energía extendidas externas deben tenderse con un cable con una funda protectora conectada a un circuito de protección a tierra existente.
La conexión de los conductores de puesta a tierra funcional y de protección para igualar los potenciales entre ellos debe realizarse en un punto del bus SUP o GZSh; las corrientes de fuga a lo largo del conductor PE no deben caer sobre las pantallas del cable.
3. Puesta a tierra realizada correctamente. Este es uno de los métodos principales y disponibles para reducir el ruido impulsivo y la sobretensión, que provocan fallos de funcionamiento durante el funcionamiento de equipos de microprocesadores de baja corriente. Conexión a tierra adecuada normalmente decide b oh la mayoría de los problemas relacionados con la reducción de sobretensiones e interferencias.
4. Igualación potencial entre dispositivos de puesta a tierra para varios propósitos es la condición principal para garantizar la seguridad eléctrica del personal. En locales destinados al funcionamiento de equipos sensibles a interferencias, se deberá instalar un sistema de ecualización de potencial. A lo largo del perímetro interno del edificio debe haber un conductor de conexión en anillo conectado al bus principal de tierra. En cada piso también se deben ubicar conductores anulares de ecualización de potencial. En la figura se muestra un ejemplo del circuito interno de un sistema de ecualización de potencial alrededor del perímetro de un edificio. arroz. 1.
Arroz. 1
Opciones de conexión a tierra funcional
1. Reconstrucción de instalaciones existentes. En este caso, debido a las condiciones de funcionamiento de los equipos de información, a menudo se requiere un conductor de puesta a tierra de baja impedancia, que se realiza además de la puesta a tierra de protección existente de la instalación eléctrica del edificio.
Según PUE 1.7.55 " En primer lugar, se deben cumplir los requisitos de conexión a tierra de protección." En otras palabras, lo primero debe ser proteger la vida y la salud de las personas. En consecuencia, la barra de tierra funcional (FGB) debe conectarse a la tierra de protección en la barra de tierra principal (GGB) del sistema principal de ecualización de potencial de la instalación eléctrica del edificio, como se muestra en arroz. 2.
Este esquema de puesta a tierra le permite garantizar la seguridad eléctrica de acuerdo con los requisitos GOST R 50571-4-44-2011 (IEC 60364-4-44), y también PUE cap. 1.7 siempre que la puesta a tierra de protección existente se realice en total conformidad con el PUE.
La experiencia en la reconstrucción de instalaciones existentes muestra que casi todas las instalaciones, especialmente aquellas que han estado en funcionamiento durante 10 años o más, presentan ciertas deficiencias en la conexión a tierra: corrosión de los dispositivos de puesta a tierra, incumplimiento de los requisitos de resistencia de puesta a tierra, incumplimiento de los requisitos de compatibilidad electromagnética...
Por lo tanto, antes de instalar equipos de información es necesario realizar una inspección de los dispositivos de protección de puesta a tierra. La inspección de dispositivos de puesta a tierra incluye: inspección externa, apertura (si es necesario) de conductores ubicados en el suelo, así como un conjunto de mediciones de los parámetros de los dispositivos de puesta a tierra.
Basado en los resultados de la medición. Se debe realizar una cantidad adecuada de trabajo para restaurar los parámetros de conexión a tierra de protección, que es aconsejable combinar con la instalación de una conexión a tierra funcional y la transición (si es necesario) a un sistema de alimentación TN-S o TN-C-S.
Conductor de puesta a tierra funcional de baja resistencia en este caso, es aconsejable realizar un esquema de puesta a tierra “radial”, que asegure trabajo estable equipo. En condiciones de hacinamiento, es posible utilizar un electrodo de tierra profundo compuesto.
Puesta a tierra funcional tiene sus propios requisitos para la resistencia de puesta a tierra, correspondientes a los requisitos del fabricante del equipo o las normas departamentales. Por ejemplo, para la tecnología informática y las ciencias de la información, según SN 512-78 La resistencia a tierra no debe ser superior a 1 ohmio, para equipos médicos altamente sensibles de acuerdo con Manual de diseño para SNiP 2.08.02-89– no más de 2 ohmios, etc.
2. Diseño de nuevas instalaciones.
Arroz. 3
Al diseñar nuevos objetos, es posible realizar un dispositivo de conexión a tierra para una conexión a tierra de protección repetida en la entrada de la instalación eléctrica del edificio en resistencia de puesta a tierra funcional requerida
, que debe utilizarse simultáneamente para todo tipo de equipos de construcción.
Diagrama del dispositivo de puesta a tierra La conexión a tierra de protección repetida hasta la resistencia de conexión a tierra funcional requerida se muestra en arroz. 3.
en el edificio Se instala un bus de tierra principal (GZSh), al que se conecta lo siguiente: un conductor de tierra para puesta a tierra de protección repetida, un conductor PEN, un conductor del sistema de ecualización de potencial, un bus PE de la línea de suministro en el sistema TN, un dispositivo de puesta a tierra para el sistema de protección contra rayos de segunda y tercera categoría, así como una puesta a tierra funcional de bus (SFG).
tal esquema V últimamente es muy utilizado en el diseño de nuevas instalaciones y corresponde a alto nivel seguridad eléctrica.
3. Puesta a tierra funcional independiente. En ocasiones el conductor de puesta a tierra funcional debe colocarse por separado, fuera de la influencia de los conductores de puesta a tierra naturales y artificiales de la instalación eléctrica del edificio.
Realizar una conexión a tierra funcional no asociada con el dispositivo de protección a tierra y el sistema principal de ecualización de potencial del edificio, debe ser considerado como caso especial ,en el que se deben tomar medidas especiales para proteger a las personas de descargas eléctricas, excluyendo la posibilidad de contacto simultáneo con partes conectadas al sistema de ecualización de potencial de la instalación eléctrica del edificio y con partes de equipos conectados a un dispositivo de puesta a tierra independiente para conexión a tierra funcional.
Siempre existe la posibilidad de que ocurra una diferencia de potencial. entre sistemas de puesta a tierra separados, si estos sistemas de puesta a tierra están dentro de la zona de potencial distinto de cero. Una diferencia de potencial peligrosa puede ocurrir, por ejemplo, durante un cortocircuito en la carcasa del equipo eléctrico en la red TN-S (antes de que se active el sistema de protección), cuando se activa la protección contra rayos (tensión de paso), cuando se expone a campos electromagnéticos externos. , etc.
Desde el punto de vista de la seguridad eléctrica La opción de conexión a tierra funcional independiente (no asociada con un dispositivo de conexión a tierra de protección) es aceptable. Y m, si el equipo está alimentado por un transformador de aislamiento o los interruptores de puesta a tierra para diferentes propósitos están ubicados a tal distancia que exista una zona de potencial cero entre ellos. La distancia entre estos dos conductores de tierra debe ser ≥ 20 m.
Más detalles sobre dispositivos de puesta a tierra geográficamente cercanos e independientes, consulte el artículo El diagrama de puesta a tierra funcional independiente se muestra en arroz. 4.
La necesidad de una conexión a tierra funcional independiente. Puede surgir, por ejemplo, cuando el fabricante de equipos de información indica directamente la necesidad de una conexión a tierra autónoma (sin una "tierra funcional" separada, el equipo no funciona). En este caso, el fabricante proporciona dos barras de puesta a tierra en el armario del equipo:
PE protector;
EF funcional.
Bus de funciones FE aislado del cuerpo del gabinete. A él se conectan los blindajes de los cables de señal (control). El bus FE está conectado por cobre. cable aislado(para evitar el contacto con las estructuras metálicas del edificio) con una sección transversal de al menos 1x25 mm2 con un conductor de tierra ubicado a una distancia de al menos 20 m del conductor de tierra de protección (o cualquier otro) de protección. La conexión del cuerpo del gabinete se realiza con un conductor PE al bus de ecualización de potencial conectado al bus principal de tierra. Tenga en cuenta que este bus FE dentro del gabinete lo proporciona el propio fabricante del equipo.
A modo de ilustración en arroz. 5 Se presenta una variante de puesta a tierra funcional independiente no asociada a un dispositivo de protección a tierra.
Arroz. 5
Justificación de las decisiones de diseño.
Para evitar cualquier dificultad Con la aprobación y entrega del proyecto, se debe tener cuidado al recibir las especificaciones de diseño. Si en la instalación que se está diseñando se utilizan equipos sensibles a interferencias, se debe solicitar inmediatamente al cliente o al fabricante un pasaporte para este equipo, donde se debe justificar la necesidad de un dispositivo de puesta a tierra independiente y se debe tener la resistencia funcional requerida a la tierra. ser indicado. Los pasaportes (certificados) de los equipos utilizados se adjuntan al proyecto y sirven como justificación para las decisiones de diseño en todas las etapas de aprobación del proyecto.
La puesta a tierra funcional independiente se realiza según el diagrama de arroz. 4.
Si el fabricante del equipo no proporciona un interruptor de puesta a tierra funcional independiente, entonces, en este caso, la conexión a tierra funcional debe realizarse de acuerdo con uno de los esquemas ( arroz. 2, 3) teniendo en cuenta los requisitos de compatibilidad electromagnética. En este caso, se puede instalar un bus de tierra funcional aislado en una caja de tierra separada, lo que evita el contacto simultáneo con piezas que pueden quedar expuestas a una diferencia de potencial peligrosa si se daña el aislamiento.
Ejemplo dicha caja de conexión a tierra funcional se muestra en arroz. 6.
Medidas de protección en instalaciones eléctricas. Medidas de protección para el contacto indirecto.
Una medida importante para garantizar la seguridad eléctrica del personal que da servicio a las instalaciones eléctricas es la conexión a tierra de protección o la conexión a tierra de partes metálicas (estructurales) que no transportan corriente de instalaciones eléctricas y equipos eléctricos que normalmente no están energizados, pero que pueden energizarse en relación con el suelo en Modos de emergencia (en caso de daños en el aislamiento).
Toma de tierra Es la conexión eléctrica intencionada de cualquier punto de la red, instalación eléctrica o equipo con un dispositivo de puesta a tierra.
La puesta a tierra se divide en:
- puesta a tierra de protección.
PUE brinda las siguientes definiciones básicas con respecto a la conexión a tierra:
Puesta a tierra de trabajo Se denomina conexión a tierra de un punto o puntos de partes conductoras de corriente de una instalación eléctrica, realizada para asegurar el funcionamiento de la instalación eléctrica (para garantizar el correcto funcionamiento de la instalación en modo normal y de emergencia).
La puesta a tierra de trabajo se puede realizar directamente o mediante dispositivos especiales (resistencias, descargadores, reactores, etc.)
Puesta a tierra de protección en instalaciones eléctricas con voltajes de hasta 1 kV, la conexión deliberada de partes conductoras abiertas con un neutro sólidamente puesto a tierra de un generador o transformador en redes de corriente trifásica, con un terminal sólidamente puesto a tierra de una fuente de corriente monofásica, con un puesto a tierra Punto de origen en redes de corriente continua, realizado con fines de seguridad eléctrica.
Conductor de protección neutro- un conductor de protección en instalaciones eléctricas de hasta 1 kV, destinado a conectar partes conductoras abiertas al neutro sólidamente puesto a tierra de la fuente de alimentación.
Conductor de trabajo cero (neutro) (N)- un conductor en instalaciones eléctricas de hasta 1 kV, destinado a alimentar receptores eléctricos y conectado a un neutro sólidamente puesto a tierra de un generador o transformador en redes de corriente trifásica, con un terminal de fuente sólidamente puesto a tierra corriente monofásica.
Dispositivo de puesta a tierra- un conjunto de conductores de puesta a tierra y conductores de puesta a tierra.
Conductor de puesta a tierra- un conductor que conecta el punto de tierra al electrodo de tierra.
Electrodo de tierra - una parte conductora o un conjunto de partes conductoras interconectadas que están en contacto eléctrico con el suelo directamente o a través de un medio conductor intermedio.
Voltaje en el dispositivo de puesta a tierra. - voltaje que se produce cuando la corriente fluye desde el electrodo de tierra hacia el suelo entre el punto de entrada de corriente al electrodo de tierra y la zona de potencial cero.
Resistencia del dispositivo de puesta a tierra - la relación entre el voltaje en el dispositivo de puesta a tierra y la corriente que fluye desde el electrodo de tierra al suelo.
La conexión a tierra sirve para convertir una falla del marco en una falla a tierra para reducir el voltaje a través del marco en relación con tierra a un valor seguro.
Puesta a tierra de protección
El objetivo principal de la puesta a tierra de protección:
- eliminando el riesgo de descarga eléctrica en caso de tocar la carcasa u otras partes metálicas no conductoras de la instalación eléctrica que estén energizadas.
La conexión a tierra de protección se utiliza en 3 x redes de fase hasta 1 kV con neutro aislado y en redes superiores a 1 kV con cualquier modo de neutro. El diagrama esquemático de la puesta a tierra de protección se muestra en la Fig. 4.7.
Fig.4.7. Diagramas esquemáticos puesta a tierra de protección (a) en una red con un neutro aislado y (b) en una red con un neutro puesto a tierra.
1 - carcasas de equipos de protección;
2 - conductor de puesta a tierra de protección;
3 - electrodo de tierra de la puesta a tierra de trabajo del neutro de la fuente de corriente; R3 y Ro: resistencia de la puesta a tierra de protección y trabajo.
El principio de funcionamiento de la puesta a tierra de protección se basa en reducir el voltaje entre la carcasa energizada y tierra a un valor seguro.
Expliquemos esto usando el ejemplo de una red de hasta 1 kV con neutro aislado.
Si el cuerpo del equipo eléctrico no está conectado a tierra y está en contacto con una fase, entonces tocar dicho cuerpo por parte de una persona equivale a tocar un cable de fase. En este caso, la corriente que pasa por una persona se puede determinar mediante la fórmula (2.5).
Con una baja resistencia de los zapatos, el suelo y el aislamiento de los cables con respecto al suelo, esta corriente puede alcanzar valores peligrosos.
Si el cuerpo está conectado a tierra, entonces la corriente que pasa a través de una persona cuando rev.r.= Rn= 0 se puede determinar a partir de la siguiente expresión:
Esta expresión se obtiene de la siguiente manera:
desde una caja conectada a tierra (Fig. 4.8), la corriente fluye hacia el suelo a través del electrodo de tierra ( yo z) y a través de una persona ( yo). La corriente total está dada por:
Dónde:
Rtot - resistencia total conectado en paralelo R z Y Rh:
Fig.4.8. Sobre la cuestión del principio de puesta a tierra de protección en una red con neutro aislado.
Del diagrama de la Fig. 4.8
I h ×R h =I z R z = I total ×R total, donde la corriente a través del cuerpo humano será:
Realizadas las transformaciones más simples, obtenemos la expresión (4.1).
en bajo R z en comparación con Rh Y R de esta expresión simplifica:
Dónde:
R z- resistencia a tierra de la carcasa, ohmios
En R z= 4 ohmios, Rh=1000 ohmios, R de=4500 Ohm, la corriente a través del cuerpo humano será:
Esta corriente es segura para los humanos.
El voltaje de contacto en este caso también será insignificante:
arriba=Yo h × R h = 0,00058×1000=0,58V
cuanto menos R z- mejor se aprovechan las propiedades protectoras de la puesta a tierra.
Contenido:
Durante el funcionamiento de equipos eléctricos, surge la necesidad de utilizar dispositivos de conexión a tierra. Dependiendo del propósito, se puede utilizar conexión a tierra de protección y de trabajo. En el primer caso se garantiza la seguridad del personal que trabaja en las instalaciones eléctricas, y en el segundo caso, estamos hablando del funcionamiento normal de los dispositivos en modo normal y de emergencia. Ambos motivos son diferentes y no pueden utilizarse juntos. Para comprender mejor el propósito y el principio de funcionamiento, es necesario examinar más de cerca cada uno de ellos.
¿Qué se llama puesta a tierra de protección?
Los dispositivos de protección a tierra se realizan conectando eléctricamente intencionalmente piezas metálicas a tierra que no están energizadas y que pueden energizarse inesperadamente.
Se considera que la función principal de la conexión a tierra de protección es la protección confiable de las personas contra descargas eléctricas en caso de contacto con piezas metálicas que no transportan corriente y que se energizan por diversas razones, principalmente debido a daños en el aislamiento.
La conexión a tierra de protección no debe confundirse con el conductor de protección neutro de trabajo y reconexión a tierra. Su acción está dirigida principalmente a reducir a un valor seguro las tensiones de paso y contacto generadas durante un cortocircuito en el cuerpo. Esto se logra reduciendo el potencial del equipo puesto a tierra reduciendo la resistencia del dispositivo de puesta a tierra. Al mismo tiempo se igualan los potenciales de la base donde se encuentra la persona y del propio equipo puesto a tierra.
La puesta a tierra de protección se utiliza en las siguientes áreas:
- V, tensión hasta 1 kV s.
- En redes CA monofásicas de dos hilos, aisladas de tierra, con tensiones de hasta 1 kV.
- En redes CC de dos hilos, en las que el punto medio de los devanados de la fuente de corriente está aislado.
- En redes de CA y CC con cualquier modo de devanados de fuente de corriente a una tensión superior a 1 kV.
El contacto directo con tierra o su equivalente se realiza mediante conductores de puesta a tierra. Se dividen en dos tipos principales:
- Electrodos de tierra artificiales. Se utiliza únicamente con fines de conexión a tierra. Están fabricados con una variedad de estructuras de acero y no es necesario pintarlos. Para proteger contra la corrosión, se puede utilizar un revestimiento galvanizado, una mayor cantidad de conductores de puesta a tierra y protección eléctrica especial. En algunos casos, se puede utilizar hormigón conductor de electricidad como conductor de puesta a tierra.
- Puesta a tierra natural. Para ello se utilizan partes eléctricamente conductoras de redes y comunicaciones en edificios y estructuras que están en contacto con el suelo. Se recomienda poner a tierra las instalaciones eléctricas utilizando principalmente conductores de puesta a tierra naturales. Se deben utilizar tuberías de suministro de agua y sistemas de calefacción, estructuras de edificios y estructuras de metal y hormigón armado, vías de ferrocarril, revestimientos de cables de plomo, etc. No utilice tuberías que transporten líquidos, gases o mezclas inflamables.
¿Qué se llama puesta a tierra de trabajo?
Se considera puesta a tierra de trabajo la conexión intencionada a tierra de determinados puntos que se encuentran en los circuitos eléctricos. En primer lugar, estos son los puntos neutros de los devanados del generador y del transformador. Como conexiones se utilizan conductores fiables, así como equipos especiales en forma de fusibles, descargadores, resistencias, etc.
El objetivo principal de la puesta a tierra de trabajo es crear obstáculos ante fallas y cortocircuitos, para mantener el sistema en caso de una emergencia. Bajo su influencia, el voltaje eléctrico en las partes y partes del mecanismo que están directamente bajo voltaje disminuye. Las medidas adoptadas ayudan a localizar los fallos eléctricos, eliminarlos y evitar una mayor propagación.
De acuerdo con las normas de seguridad, está prohibido combinar conexiones a tierra de protección y de trabajo. Esto se debe a que a las corrientes que circulan en circuitos unipolares pueden superponerse diversas corrientes parásitas, como p. ej. descargas eléctricas atmosféricas. Esto puede provocar la interrupción de las conexiones externas de los dispositivos e incluso daños al equipo. Además, tales combinaciones pueden hacer que la protección de tensión sea ineficaz. En caso de situaciones de emergencia, funcionará como uno funcional o no funcionará en absoluto.
La resistencia a tierra de trabajo no debe ser superior a 4 ohmios. Esta limitación está asociada con la magnitud del voltaje que surge con respecto a tierra en el cable neutro durante el flujo de corriente de falla a tierra a través de la tierra de trabajo. Esto es especialmente cierto cuando el devanado del transformador de alto voltaje está en cortocircuito con el devanado de bajo voltaje.