Zaštitno uzemljenje u električnim instalacijama
Nuliranjem se naziva električni spoj metalnih nevodljivih dijelova električnih instalacija s uzemljenom neutralnom stranom sekundarnog namota trofaznog silaznog transformatora ili generatora, s uzemljenim izlazom jednofaznog izvora struje, s uzemljenim središnja točka u istosmjernim mrežama.
Princip rada resetiranja temelji se na pojavi kratkog spoja tijekom faznog kvara nestrujnog dijela uređaja ili uređaja, što dovodi do rada zaštitnog sustava (prekidač ili pregorjeli osigurači).
Nuliranje je glavna mjera zaštite od neizravnog dodira u električnim instalacijama do 1 kV s neutralnom uzemljenom mrežom. Budući da je nula uzemljena, uzemljenje se može smatrati posebnom vrstom uzemljenja.
Neutralna zaštitna žica naziva se žica koja povezuje neutralizirane dijelove (kućišta, strukture, kućišta itd.) s uzemljenom neutralnom nulom izvora napajanja (transformator, generator). Pogledajte ovdje za više detalja: Zaštitni vodiči u električnim instalacijama (PE vodiči).
U mrežama 380/220 V u skladu s Zahtjevi PUE primjenjuje se uzemljenje neutralnih (nultočaka) transformatora ili generatora.
Razmotrite prvo mrežu od 380 V s uzemljenom nultom. Takva mreža je prikazana na sl. 1.
Ako osoba dotakne vodič ove mreže, tada se pod utjecajem faznog napona formira strujni krug kvara, koji se zatvara kroz ljudsko tijelo, cipele, pod, tlo, neutralno uzemljenje (vidi strelice). Isti krug se formira ako osoba dotakne kućište s oštećenom izolacijom. Međutim, nemoguće je jednostavno uzemljiti kućište električnog prijemnika.
Riža. 1. Dodirivanje žice u mreži s uzemljenom nultom
Riža. 2. Uzemljenje električnog prijemnika u mreži s uzemljenom nultom
Da bismo to razumjeli, pretpostavimo da je takvo uzemljenje ipak izvedeno (slika 2) i da je instalacija kratko spojena na kućište motora. Struja kratkog spoja teći će kroz dvije sklopke za uzemljenje — električni prijemnik Rc i neutralni Ro (vidi strelice).
Iz Ohmov zakon fazni napon mreže Uf raspodijelit će se između uzemljivača Rz i Ro razmjerno njihovim vrijednostima, tj. što je veći otpor uzemljivača, to je veći pad napona u njemu.
Ako je npr. otpor Ro = 1 ohm, Rz = 4 ohma i Uf = 220 V, tada će pad napona biti raspoređen na sljedeći način: na otporu Rz imat ćemo 176 V, a na otporu Ro imat ćemo = 44 V.
To stvara opasan napon između kućišta motora i mase. Osoba koja dotakne kućište mogla bi doživjeti strujni udar.Ako postoji obrnuti omjer otpora, to jest Ro će biti veći od Rz, može nastati opasan napon između uzemljenja i okvira opreme instalirane u blizini transformatora i koja ima zajedničko uzemljenje s neutralnom.
Riža. 3… Resetiranje električnog prijamnika u mreži s uzemljenom nultom
Iz tog razloga, u instalacijama s uzemljenom neutralnom nulom s naponom od 380/220 V, koristi se drugačija vrsta sustava uzemljenja: sva metalna kućišta i strukture su električno spojene na uzemljenu neutralnu nulu transformatora kroz neutralnu žicu mreže. ili posebnom neutralnom žicom (slika 3).Stoga svaki kratki spoj na kućište postaje kratki spoj, a dio za hitne slučajeve isključuje se osiguračem ili prekidačem. Takav sustav uzemljenja naziva se nestajanje.
Na ovaj način postiže se sigurnosno uzemljenje odvajanjem mrežnog dijela u kojem je došlo do kratkog spoja na kućište.
Zaštitni učinak uzemljenja sastoji se u automatskom odvajanju dijela strujnog kruga s oštećenom izolacijom i istovremenom smanjenju potencijala kućišta za vrijeme od trenutka kratkog spoja do trenutka odvajanja. Nakon što osoba dotakne tijelo električnog prijemnika koji iz nekog razloga nije isključen, u strujnom krugu kroz ljudsko tijelo pojavit će se grana struje.
Osim toga, ako je RCD instaliran u ovoj liniji, on također radi, ali ne od velike struje, već zato što struja u faznoj žici postaje nejednaka struji u neutralnoj radnoj žici, budući da se većina struje odvija u zaštitni krug uzemljenja pored RCD-a.Ako su i RCD i prekidač strujnog kruga instalirani na ovom vodu, tada će jedan ili oba raditi, ovisno o brzini i veličini struje kvara.
Baš kao što svako uzemljenje ne osigurava sigurnost, nisu ni sva uzemljenja prikladna za pružanje sigurnosti. Resetiranje se mora izvršiti tako da struja kratkog spoja u odjeljku za hitne slučajeve dostigne vrijednost dovoljnu da pretopi osigurač najbližeg osigurača ili isključi stroj. U tu svrhu otpor kratkog spoja mora biti dovoljno nizak.
Ako ne dođe do okidanja, struja kvara će teći kroz strujni krug dugo vremena i napon u odnosu na masu pojavit će se ne samo na slučaju kvara, već i na svim slučajevima resetiranja (budući da su električno spojeni). Taj napon jednak je veličini umnoška struje kvara s otporom neutralne žice mreže ili neutralne žice i može biti značajne veličine i stoga opasan, posebno na mjestima gdje nema izjednačenja potencijala. Da biste spriječili takvu opasnost, potrebno je pažljivo slijediti zahtjeve PUE za uređaj za uzemljenje.
Zaštitno djelovanje neutralizacije osigurano je pouzdanim radom prekostrujne struje za brzo odvajanje dijela mreže s oštećenom izolacijom. Iz PUE vrijeme automatskog isključivanja oštećene linije za mrežu 220 / 380V ne smije biti veće od 0,4 s.
Za to je potrebno da struja kratkog spoja u krugu faza-nula ispunjava uvjet ITo > k az nom, gdje je k faktor pouzdanosti, Inom — nazivna struja od postavke uređaja za odvajanje (osigurač, automatski fizički sklopka).
Koeficijent pouzdanosti k prema PUE mora biti najmanje: 3 — za osigurače ili prekidače s toplinskim otpuštanjem (termo-relej) za normalne prostorije i 4 — 6 — za eksplozivna područja, 1,4 — za automatske prekidače s elektromagnetskim otpuštanjem u svim sobama .
Otpor rasprostiranja neutralnog uzemljivača Ro (radnog uzemljenja) ne smije biti veći od 2, 4 odnosno 8 ohma pri nazivnom naponu 660, 380 i 220 V trofaznih električnih instalacija.