Глава 15 заземление и электромагнитная совместимость
15.1 Определения и основные требования
Система заземления представляет собой систему уравнивания потенциалов, обеспечивающую электробезопасность работы обслуживающего персонала и создание электромагнитной совместимости, устраняющей сбои в работе оборудования.
Заземление – это преднамеренное электрическое соединение элементов электроустановки, аппаратуры связи и измерительных приборов, имеющих токопроводящие поверхности, с заземляющим устройством.
Заземляющее устройство (заземлитель) – это совокупность металлически соединенных между собой проводников, находящихся в соприкосновении с землёй.
Обеспечение уравнивания потенциалов с землёй необходимо, т.к. в помещении, где установлено оборудование электроустановки и аппаратура связи, проходят трубы водоснабжения, отопления и вентиляционные каналы, выполненные из металла, имеющие на своей поверхности потенциалы, равные потенциалу земли.
Защитное заземление обеспечивает электробезопасность обслуживающего персонала, так как при прикосновении к токопроводящим поверхностям рядом стоящего оборудования разность потенциалов и ток будут равна нулю, не произойдёт поражения человека током.
Рабочим заземлением называется заземление токоведущей части электроустановки, необходимой для обеспечения её работы.
Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки, не находящихся под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью генератора или трансформатора.
ГОСТ Р 50571.2-94 предусматривает следующие типы систем заземления электрических сетей: TN-S, TN-C, TN-C-S, IT, TT.
Применение обособленного заземления вызывает неустойчивую работу оборудования.
Рисунок 15.1 – Контур заземления
В образовавшемся контуре в земле могут наводиться токи от внешних электромагнитных полей или протекать блуждающие токи от сторонних нагрузок, что приводит к электромагнитным помехам и ухудшению работы аппаратуры.
Запрещено заземление на обособленный заземлитель, не связанный с нейтралью трансформатора, так как происходит вынос потенциала на незанулённый корпус оборудования при коротком замыкании.
Главный заземляющий зажим
Для уменьшения количества замкнутых контуров с целью обеспечения электробезопасности и минимального уровня электромагнитных помех, устанавливают главный заземляющий зажим (ГЗЗ). ГЗЗ обеспечивает уравнивание потенциалов: защитного проводника, заземляющего проводника, металлических труб коммуникаций, металлического каркаса здания, металлической части системы вентиляции, системы молниезащиты и заземляющего проводника рабочего заземления.
Кабели электроснабжения
Рисунок 15.2 – Расположение главного заземляющего зажима
ГЗЗ располагается в удобном для обслуживания месте вблизи вводного устройства электроустановки, выполняется из меди в виде шины.
Типы систем заземления
Системы заземления различаются по схемам и числу нулевых рабочих и защитных проводников.
Система TN-S является основной рабочей системой заземления.
Т – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле.
N – непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания.
S – Функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются раздельными проводниками.
Рисунок 15.3 – Система TN-S
N – нулевой рабочий проводник.
РЕ – нулевой защитный проводник.
Схема TN-S исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех.
Рисунок 15.4 – Главный заземляющий зажим системы TN-S
Применяется данная система заземления в зданиях с информационно-вычислительным и телекоммуникационным оборудованием.
Система ТТ
Т1 – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле.
Т2 – непосредственная связь открытых проводящих частей с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй.
Рисунок 15.5 – Система ТТ
Система ТТ применяется в установках проводной связи, радиорелейных станциях, радиотрансляционных узлах проводного вещания и антенны систем коллективного приёма телевидения. Электропроводящие корпуса защищаются одним и тем же устройством защиты. Они должны быть связаны защитным проводником и присоединены к тому же заземляющему устройству.
15.4 Электрическое соединение заземляемых частей оборудования
При протекания тока по электрической сети к электроприёмникам группы А возникают помехи, ухудшающие работу аппаратуры. Для подавления помех до допустимого уровня применяют: ИБП типа on-line и организуют энергоснабжение по выделенной сети питания.
Для коммутационного оборудования должна использоваться система заземления TN-S. Рекомендуется применение общей электрической соединительной сети (ОЭСС) – это совокупность металлических частей, которые преднамеренно соединяются между собой. Соединяются: стальная арматура зданий, металлические воздуховоды, металлические водопроводные трубы, металлические трубы для проводки электрических сетей, каркасы и кожухи для прокладки силовых кабелей, металлические кабельные каналы, заземляющие проводники. Такое соединение обеспечивает электромагнитную совместимость оборудования.
Схемы сетей заземляющих проводников
Чтобы обеспечить электромагнитную совместимость оборудования соответствующим способом должна быть выполнена схема заземляющих проводников.
1 Одноточечная схема соединения (звезда) – заземляющие проводники прокладываются совместно по одной трассе с магистральными и групповыми линиями электроснабжения.
ИЭСС
Рисунок 15.6 – Схема соединения заземляющих проводников (звезда)
ИЭСС – изолированная электрическая сеть – имеет единственную точку присоединения к ОЭСС.
Применяются при питании рабочих станций компьютерной сети.
2 Одноточечная схема соединения (решётка) – заземляющие проводники прокладываются совместно по одной трассе с магистральными и групповыми линиями электроснабжения.
Рисунок 15.7 – Схема соединений заземляющих проводников (решётка)
Решётчатая ЭСС – это электрическая соединительная сеть, в которой все подсоединённые каркасы, кожухи соединены между собой и с ЭСС во многих точках. Применяется при сосредоточенном расположении телекоммутационного оборудования.