Ochranný zemnící vodič | Průvodce elektrickou instalací | Vybavení | knihy

Moderní bytové domy jsou vybaveny různými inženýrskými systémy a četnými domácími spotřebiči, jejichž kovové prvky slouží jako vodiče elektrického proudu a mají svůj vlastní potenciál. Při běžném provozu se potenciál blíží nule a neliší se od potenciálu povrchu a dalších okolních objektů. V případě nehody, například poškození izolace nebo potenciálního úniku potrubím, může potenciál vodivých částí vzrůst až na několik stovek voltů. Když se člověk současně dotkne dvou předmětů s různým potenciálem, hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Příčinou napětí na kovových vodivých částech může být nejen poškozená izolace, ale také statická elektřina a také bludné proudy zemnících soustav. Pokud zemnícím zařízením protéká elektrický proud, je také pod napětím a nezaručuje dostatečnou úroveň bezpečnosti.
Spolehlivou ochranu zajišťuje systém vyrovnání potenciálu (EPS), organizovaný podle principu elektrického propojení všech přístupných vodivých částí budovy nulovým ochranným vodičem PE. V tomto případě budou mít potenciálně nebezpečné kovové prvky stejný potenciál, což snižuje pravděpodobnost úrazu elektrickým proudem při jejich současném dotyku.

Standardizace systému vyrovnání potenciálu

Podle článku 1.7.32 PUE se vyrovnáním ochranného potenciálu rozumí elektrické spojení vodivých částí k dosažení rovnosti jejich potenciálů, prováděné za účelem elektrické bezpečnosti.
Systém vyrovnání potenciálu (PES) slouží k eliminaci rozdílu napětí všech vodivých prvků a konstrukcí budovy, jakož i souvisejících inženýrských sítí a komunikací mezi sebou a uzemňovacím zařízením, jejich spojením do jednoho obvodu pomocí ochranných vodičů. .
Ochranné vodiče mohou být součástí napájecího vedení budovy nebo položeny samostatně. Připojení každého prvku vedoucího proud musí být provedeno samostatným vodičem, pomocí šroubových spojů, svorek nebo svařování, s povinným dodržováním podmínek přístupnosti pro kontrolu a testování, jakož i ochrany před mechanickým poškozením a korozí. Spoje se nesmí provádět pájením.
V rámci řídicího systému samostatné budovy se rozlišuje hlavní a doplňkový systém vyrovnání potenciálu. Pravidla pro jejich provádění jsou definována v následujících regulačních dokumentech:

1. Norma IEC 364-4-41; GOST 13109-97 Elektrická energie. Elektromagnetická kompatibilita technických zařízení. Normy pro kvalitu elektrické energie v univerzálních napájecích systémech;
2. GOST R. 50571.1-93 Elektrické instalace budov. Základní ustanovení;
3. GOST R. 50571.2-94 Elektrické instalace budov. Hlavní charakteristiky;
4. Pravidla pro stavbu elektrických instalací (PUE 7. vydání).

Základní systém vyrovnání potenciálu

Systém vyrovnání hlavního potenciálu (BPES) spojuje všechny velké proudové části budovy, které normálně nemají elektrický potenciál, do jednoho obvodu s hlavní uzemňovací sběrnicí. Uvažujme grafický příklad implementace řídicího systému v elektroinstalaci bytového domu.

Systém vyrovnání potenciálu v obytném domě

Podle výše uvedeného diagramu se BPCS skládá z následujících prvků:

• zemnící smyčka (uzemňovací zařízení);
• hlavní uzemňovací sběrnice (GZSh);
• nulové ochranné vodiče;
• vodiče pro vyrovnání potenciálu.

Seznam vodivých částí v elektrických instalacích do 1 kV podléhajících připojení v OSUP je definován v článku 1.7.82 PUE. Hlavní zemnící sběrnici je možné instalovat uvnitř vstupního distribučního zařízení nebo samostatně za následujících podmínek: umístění v blízkosti chráněného objektu, zajištění přístupu pro jeho údržbu a povinná ochrana před možným dotykem.
Uvnitř vstupního rozvodného zařízení je jako hlavní stínění použita sběrnice ochranného nulového vodiče PE, která zajišťuje nejen spojení ochranné nuly vstupního napájecího vedení s nulovými vodiči rozvodné sítě objektu, ale plní i funkci spojování jednotlivých vodivých částí a zemnících zařízení. Samostatně umístěná sběrnice spojuje pouze proudovodné konstrukce a zemnící vodiče obsažené v OSUP. Plocha průřezu takového hlavního štítu nesmí být menší než plocha průřezu nulového ochranného vodiče příchozího napájecího vedení.
Hlavní zemnící sběrnice je měděná, lze použít i ocel.
Je k němu připojena zemnící smyčka a nulové ochranné vodiče (PEN nebo PE, v závislosti na zvoleném zemnícím systému). Kovové části a konstrukce budovy, stejně jako s ní související komunikační a ventilační systém, jsou k hlavní budově namontovány v radiálním vzoru a spojují každý vodivý prvek samostatným vodičem pro vyrovnání potenciálu s možností odpojení kteréhokoli z jim.
Vodivé části komunikací vstupující do budovy zvenčí musí být napojeny na hlavní budovu co nejblíže jejich vstupnímu bodu. Na připojovací vodiče OSUP jsou kladeny zvýšené požadavky, z nichž hlavní je jejich průchodnost. Instalace různých spínacích zařízení do obvodů je proto přísně zakázána. Vodiče jsou žlutozelené barvy a musí mít štítek s názvem připojovaného prvku. K přípojnici se připevňují šroubovými spoji, k vodivým konstrukcím se připevňují také přivařením, pro sdělovací potrubí se používají příchytky.
Průřez vodičů pro vyrovnání potenciálu musí být minimálně: 6 mm 2 pro měď, 16 mm 2 pro hliník a 50 mm 2 pro ocel. viz bod 1.7.137 PUE.

Přídavný systém vyrovnání potenciálu

V oblastech se zvýšeným rizikem úrazu elektrickým proudem pro lidi, jako je koupelna, sauna, kuchyně nebo sprcha, by měl být instalován dodatečný systém vyrovnání potenciálu (EPS), který zajistí dostatečnou úroveň elektrické bezpečnosti v případě nouze. Přídavný systém vyrovnání potenciálu vzájemně propojuje všechny současně přístupné otevřené i cizí vodivé části, nulové a zemnící ochranné vodiče všech zařízení (v závislosti na typu systému), včetně ochranných vodičů zásuvek. viz bod 1.7.83 PUE. Schéma zapojení DSUP je znázorněno na obrázku níže.

Systém vyrovnání potenciálu v koupelně

Jak je vidět ze schématu, všechny potenciálně nebezpečné vodivé struktury jsou připojeny ke svorkovnici (sběrnici) ve skříni vyrovnání potenciálu, což umožňuje organizovat DCPS bez prodlužování ochranných vodičů z každého prvku do rozvodného panelu bytu ( dům).
Sběrnice DSUP je vyrobena z mědi o průřezu minimálně 10 mm 2 a je k ní připojeno šest nebo více konektorů.
PMC je připojeno k zemnící sběrnici vstupního rozvaděče měděným ochranným PE vodičem o průřezu 6 mm 2, čímž jsou uzemněny všechny kovové části místnosti. Povinné připojení k DSUP podléhají také vodivé prvky třetích stran vyčnívající mimo areál.
V nových obytných budovách se vodiče EPS instalují ve fázi výstavby spolu s instalací elektrických rozvodů. Pokud z nějakého důvodu chybí, mohou být vodiče instalovány nezávisle řezáním úzkých drážek v podlahovém potěru. Před zahájením práce se musíte ujistit, že v podlaze nejsou žádné další komunikace. Vodiče jsou spojeny s uzemněnými předměty šroubovými spoji, svorkami nebo přivařenými kontaktními jazýčky, což zajišťuje přítomnost pevného kovového spojení mezi nimi.
DSUP se provádí pomocí speciálně poskytnutých vodičů nebo pomocí otevřených vodivých prvků třetích stran, které splňují požadavky článku 1.7.122 PUE pro ochranné vodiče. viz bod 1.7.83 PUE. Za předpokladu, že nedojde k mechanickému nárazu, je požadovaný průřez vodičů 2,5 mm 2 nebo více. Pro případ možného mechanického nárazu se používají vodiče o průřezu 4 mm 2 a více. Spojení dvou otevřených vodivých prvků se provádí vodičem s průřezem ne menším, než je průřez menšího z k nim připojených ochranných vodičů. Průřez vodičů DSUP spojujících otevřenou a vnější vodivou část musí být alespoň poloviční než je průřez ochranného vodiče připojeného k otevřené vodivé části. viz bod 1.7.138 PUE.

Omezení při vyrovnávání potenciálů

Instalace řídicího systému se provádí ve fázi výstavby budovy. Existuje však omezení jeho použití ve stávajících budovách. V domech s uzemňovacím systémem TN-C, s kombinovaným vodičem PEN, je přísně zakázáno dodatečné vyrovnání potenciálu. V opačném případě, pokud se nulový vodič přeruší, existuje nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro zbývající obyvatele, kteří neprovedli DSUP. Toto omezení se zpravidla vztahuje na vícepodlažní budovy starého bytového fondu.
Problém lze vyřešit, pokud je možné přejít na zemnící systém TN-CS: za tímto účelem se na GZSh ve vstupním rozvodném zařízení budovy rozdělí vodič PEN na vodiče PE a N, zemní smyčka vyrobeno a je připojeno k hlavní uzemňovací sběrnici měděným vodičem. Současný trend vést komunikace (vodovod a kanalizace) plastovým potrubím nevyžaduje jejich spojování do systému vyrovnání potenciálu. Výměna kovových trubek za nevodivé plastové trubky ve stávajícím DSUP vede k narušení elektrického spojení se zemnící sběrnicí všech ostatních kovových prvků místnosti (baterie, vyhřívané věšáky na ručníky atd.), což je činí potenciálně nebezpečnými pro člověka. v případě současného kontaktu.

Závěr

Moderní stavební zákony a předpisy věnují zvláštní pozornost správné instalaci systému vyrovnání potenciálu. V první řadě je při uvedení domu do provozu zkontrolován a zkontrolován soulad s projektovou dokumentací. Elektrická bezpečnost je zajištěna organizací elektrického propojení všech vodivých částí budovy přístupných dotyku s hlavní budovou pomocí PE vodičů. OSUP je doplněn o systém vyrovnání potenciálu v oblastech se zvýšeným nebezpečím úrazu elektrickým proudem.
Je důležité si uvědomit, že provedení DSUP je možné pouze v domech s uzemňovacími systémy s odděleným položením vodičů PE a N. Patří mezi ně moderní systém uzemnění TN-S a také modernizovaný systém na obvod TN-CS.
Při instalaci řídicího systému je nutné zajistit pevné kovové spojení mezi jeho radiálně spojenými prvky při dodržení požadovaného průřezu ochranných vodičů.

viz též:

• Školicí akce pro projektanty, elektromontéry a obchodní firmy
• Užitečné materiály: články, návody, příklady výpočtů, projekty
• Konzultace výběru zařízení a výpočtů uzemnění a ochrany před bleskem

6 Ochranný zemnící vodič (PE)
6.1 Schéma zapojení a výběr vodičů
Ochranné zemnící vodiče (PE vodiče) zajišťují nepřetržité spojení mezi všemi exponovanými a vnějšími vodivými částmi instalace za účelem vytvoření hlavního spojitého ekvipotenciálního systému. Takové vodiče vedou poruchový proud způsobený porušením izolace (mezi fázovým vodičem a obnaženou vodivou částí) do uzemněného neutrálu zdroje. Vodiče PE jsou připojeny k hlavní zemnící přípojnici instalace.
Hlavní zemnící sběrnice je spojena se zemnicí elektrodou (viz kapitola E) zemnícím vodičem (v USA vodič zemnící elektrody). Zemnící vodiče (PE) musí být:
Potaženo izolačním materiálem a natřeno žlutou a zelenou barvou (pruhy)
Chráněno před mechanickým a chemickým poškozením.
Pro uzemňovací systémy IT a TN se důrazně doporučuje, aby byly zemnicí vodiče PE instalovány v těsné blízkosti živých kabelů obvodu (tj. ve stejné trubce, kabelovém kanálu, kabelovém žlabu atd.). Tato podmínka zajišťuje minimální možný indukční odpor obvodu přenášejícího poruchový proud k zemi. Je třeba poznamenat, že tato podmínka je zpočátku splněna u přípojnic.
Schéma zapojení
Zemnící vodiče musí:
Nezahrnujte žádná zařízení, která narušují kontinuitu obvodu (např. spínače, vyjímatelné vložky atd.)
Exponované vodivé části připojte jednotlivě k hlavnímu zemnicímu vodiči, tedy paralelně a ne sériově.
Mít samostatnou svorku na společných zemnících přípojnicích v rozvodných deskách.
TT obvod
Není nutné pokládat zemnící vodič v těsné blízkosti vodiče s proudem odpovídajícího obvodu, protože pro fungování ochrany typu RCD používané v instalacích typu TT nejsou vyžadovány vysoké hodnoty zemního poruchového proudu.
schémata IT a TN
Zemnící vodič (PE) nebo zemní nulový vodič (PEN), jak bylo uvedeno výše, musí být instalovány co nejblíže k odpovídajícím proudovým vodičům obvodu a nesmí mezi nimi být žádný feromagnetický materiál. PEN – Vodič musí být vždy připojen přímo na zemnící svorku zařízení, s propojkou mezi nulovou a zemnicí svorkou na samotném zařízení (viz obr. G57).
Obvod TN-C (nulový a zemnící vodič jsou spojeny do jednoho zemnicího nulového vodiče (PEN))
Ochranná funkce vodiče PEN má vyšší prioritu, a proto všechna pravidla platná pro zemnicí vodiče platí přísně i pro vodiče ochranného uzemnění.

*Nebo pro hliník podle materiálu drátu.

Rýže. G5t: Špatný návrh kabeláže, který nechrání všechna zařízení po proudu.

Rýže. G5, : Přímé připojení vodiče PEN k zemnicí svorce zařízení
Přechod z TN-C na TN-S obvod
Zemnící vodič instalace je připojen ke svorce PEN nebo přípojnici (viz obr. G58), obvykle na vstupu do instalace. Za oddělovacím bodem nelze zemnící vodič připojit k nulovému vodiči.

Rýže. G5 : Schéma TN-CS

Druhy materiálů
Všechny materiály uvedené níže na obr. G59 mohou být použity pro zemnící vodiče za předpokladu, že jsou splněny podmínky uvedené v posledním sloupci.

Podmínky, které musí být splněny

Přídavný vodič Ve stejném kabelu jako
fázovými vodiči nebo ve stejné kabelové trase

Zemnící vodič musí mít stejnou úroveň izolace jako fázové vodiče.

Bez ohledu na fázové vodiče

Zemnící vodič může být neizolovaný nebo izolovaný (2)
Elektrická kontinuita vodiče musí být zajištěna ochranou proti poškození spojenému s mechanickými, chemickými a elektromechanickými vlivy.
Vodivost drátu musí být přiměřená.

Kovové pouzdro pro přípojnicový kanál nebo jiné prefabrikované kabelové kanály (5)

PE Možné (3) PEN (8)

Vnější zakrytí nechráněných vodičů s minerální izolací (např. kabely typu Pyrotenax)

PE možné (3)
PEN Nedoporučuje se (2) (3)

Některé vnější vodivé prvky (6), jako jsou: Ocelové stavební konstrukce Rámy strojů ■ Vodní potrubí (7)

PE Možné (4) PEN Zakázáno

Kovové kabelové kanály, jako jsou trubky (9), krabice, žlaby, přípojnice

PE možné (4)
PEN Nedoporučuje se (2) (4)

Jako uzemňovací vodiče je zakázáno používat: kovové kabelové žlaby (9), plynové potrubí, horkovodní potrubí, kabelové pancéřování ve formě pásků (9) nebo opletení (9).
V obvodech TN a IT je vypínání poruchového proudu obvykle prováděno nadproudovými ochrannými zařízeními (pojistka nebo jistič), takže odpor smyčky poruchového proudu musí být dostatečně nízký, aby byla zajištěna správná funkce ochranného relé. Nejspolehlivějším způsobem, jak zajistit nízký odpor proudové smyčky, je použít další jádro v kabelu, které se používá pro vodiče obvodu (nebo je instalováno ve stejné kabelové trase).
Tato technika minimalizuje indukční reaktanci a tím i celkový odpor obvodu.
Vodič PEN je nulový vodič, který se také používá jako ochranný zemnící vodič. To znamená, že jím může kdykoli protékat proud (při absenci zemního spojení). Z tohoto důvodu se doporučuje použít jako vodič PEN izolovaný vodič.
Výrobce uvádí potřebné hodnoty pro odporové prvky R a X (fáze/PE, fáze/PEN), které jsou zahrnuty do výpočtu celkové impedance zemní smyčky.
Možné, ale nedoporučuje se, protože celková impedance zemní smyčky není ve fázi návrhu známa. Provádění měření na dokončené instalaci je jediným praktickým prostředkem k zajištění dostatečné ochrany osob před úrazem elektrickým proudem.
Musí umožňovat připojení dalších zemnících vodičů. Poznámka: Tyto prvky musí mít barevné označení ve formě žlutých a zelených pruhů o délce 15 až 100 mm (nebo písmena PE ve vzdálenosti menší než 15 cm od každého konce).
Tyto prvky mohou být odstraněny pouze v případě, že byly instalovány jiné prvky, aby byla zajištěna kontinuita ochrany.
Se souhlasem příslušných orgánů odpovědných za vodu.
V prefabrikovaných přípojnicích a podobných součástech může být kovové pouzdro použito jako vodič PEN připojený paralelně k odpovídající přípojnici nebo jinému zemnicímu vodiči v krytu.
Je zakázán pouze v některých zemích, ale obvykle je povoleno jej používat jako přídavný ekvipotenciální vodič. Obr.65^: Výběr zemnících vodičů (PE) Obr.
6.2 Výběr průřezu vodiče
Údaje na Obr. G60 níže jsou založeny na francouzské národní normě NF C 15-100 pro nízkonapěťové instalace. Tato tabulka uvádí dvě metody pro určení vhodného průřezu jak pro zemnící vodiče (PE) a zemnící nulové vodiče (PEN), tak i pro vodič zemnící elektrody.

Údaje jsou platné, pokud je navrhovaný vodič vyroben ze stejného materiálu jako lineární vodič, pokud ne, musí být použit korekční faktor.
Když je PE vodič oddělen od fázových vodičů obvodu, musí být dodrženy následující minimální hodnoty:
2.5 mm2, pokud je PE mechanicky chráněn
4 mm2, pokud není PE mechanicky chráněn
Na základě podmínek mechanické pevnosti musí mít vodič PEN průřez minimálně 10 mm2 pro měď nebo 16 mm2 pro hliník.
Použití tohoto vzorce je uvedeno v tabulce G55.
Rýže. G6I: Minimální průřez pro PE vodiče a zemnící vodiče (k uzemňovací elektrodě instalace)

Popis dvou metod:
Adiabatické (stejné, jak je popsáno v IEC 60724)
Tato metoda, která je poměrně ekonomická a poskytuje ochranu vodiče před přehřátím, má za následek menší hodnoty průřezu ve srovnání s průřezem fázových vodičů obvodu. Výsledek je někdy neslučitelný s potřebou v obvodech IT a TN minimalizovat impedanci zemní poruchové smyčky pro zajištění správné činnosti vysokorychlostních nadproudových relé. V praxi se tedy tato metoda používá pro instalace typu TT a pro stanovení rozměrů zemnicího vodiče (1).
Zjednodušený
Tato metoda je založena na spojení průřezů zemnících vodičů s průřezy fázových vodičů.
vodičů odpovídajícího obvodu za předpokladu, že v každém případě je jeden a tentýž
stejný materiál drátu.
Na obr. G60 tedy platí:
Sph U 16 mm2 Spe = Sph
16 < Sph U 35 mm2 Spe = 16 mm2
o o Sph Sph > 35 mm2 Spe = -2-
Poznámka: Pokud je v obvodu TT instalační zemnící elektroda mimo zónu vlivu zdrojové uzemňovací elektrody, může být průřez zemnicího vodiče omezen na 25 mm2 (pro měď) nebo 35 mm2 (pro hliník).
Nulový vodič smí být použit jako vodič PEN pouze tehdy, je-li jeho průřez roven nebo větší než: 10 mm2 (měď) nebo 16 mm2 (hliník). Kromě toho není povoleno použití vodiče PEN v ohebném kabelu. Protože vodič PEN působí také jako nulový vodič, jeho průřez nemůže být v žádném případě menší než průřez požadovaný pro nulový vodič podle pododdílu 7.1 této kapitoly.
Tento průřez nemůže být menší než průřez fázových vodičů, s výjimkou následujících případů:
Jmenovité kVA jednofázové zátěže je méně než 10 % celkového kVA zátěže a
Proud Imax, který se očekává, že bude protékat neutrálem za normálních okolností, je menší než proud povolený pro zvolený průřez kabelu.
Kromě toho musí být nulový vodič chráněn ochrannými zařízeními nainstalovanými k ochraně fázových vodičů (viz pododdíl 7.2 této kapitoly).
Hodnoty koeficientu K pro použití ve vzorci
(1) Vodič zemnící elektrody
Tyto hodnoty jsou stejné pro několik národních norem a rozsahy nárůstu teploty spolu s hodnotami K-faktoru a horními teplotními limity pro různé třídy izolace odpovídají hodnotám publikovaným v IEC 60724 (1984). Údaje uvedené na Obr. G61, nejčastěji používaný pro návrh nízkonapěťových instalací.

Polyvinylchlorid (PVC) Síťovaný polyethylen (XLPE)
Etylen propylenový kaučuk (EPR)