Sebab utama keperluan pembumian dalam rangkaian elektrik ialah keselamatan. Apabila semua bahagian logam peralatan elektrik dibumikan, maka, walaupun dalam kes penebat pecah, voltan berbahaya tidak akan dihasilkan pada bekasnya, ia akan dihalang oleh sistem pembumian yang boleh dipercayai.
Tugas untuk sistem pembumian
Tugas utama sistem keselamatan yang beroperasi berdasarkan prinsip pembumian:
- Keselamatan untuk kehidupan manusia, untuk melindungi daripada kejutan elektrik. Menyediakan laluan alternatif untuk arus kecemasan untuk mengelak membahayakan pengguna.
- Melindungi bangunan, jentera dan peralatan semasa keadaan kegagalan kuasa supaya bahagian konduktif peralatan yang terdedah tidak mencapai potensi maut.
- Perlindungan terhadap lebihan voltan akibat sambaran petir yang boleh membawa kepada voltan tinggi yang berbahaya dalam sistem pengagihan elektrik atau daripada sentuhan manusia secara tidak sengaja dengan talian voltan tinggi.
- Penstabilan voltan. Terdapat banyak sumber elektrik. Setiap transformer boleh dianggap sebagai sumber yang berasingan. Mereka mesti mempunyai titik tetapan semula negatif biasa yang tersedia.tenaga. Bumi adalah satu-satunya permukaan konduktif sedemikian untuk semua sumber tenaga, jadi ia telah diterima pakai sebagai piawai sejagat untuk penumpahan arus dan voltan. Tanpa titik persamaan itu, adalah amat sukar untuk memastikan keselamatan dalam sistem kuasa secara keseluruhan.
Keperluan sistem tanah:
- Ia mesti mempunyai laluan alternatif untuk mengalirkan arus berbahaya.
- Tiada potensi berbahaya pada bahagian konduktif peralatan yang terdedah.
- Mesti impedans rendah cukup untuk menyediakan arus yang mencukupi melalui fius untuk memotong kuasa (<0, 4 saat).
- Sepatutnya mempunyai rintangan kakisan yang baik.
- Mesti boleh menghilangkan arus litar pintas yang tinggi.
Penerangan tentang sistem pembumian
Proses menyambungkan bahagian logam radas dan peralatan elektrik ke tanah dengan peranti logam yang mempunyai sedikit rintangan dipanggil pembumian. Apabila membumikan, bahagian pembawa arus peranti disambungkan terus ke tanah. Pembumian menyediakan laluan kembali untuk arus bocor dan oleh itu melindungi peralatan sistem kuasa daripada kerosakan.
Apabila kerosakan berlaku pada peralatan, terdapat ketidakseimbangan arus dalam ketiga-tiga fasanya. Pembumian melepaskan arus kerosakan ke pembumian dan oleh itu memulihkan keseimbangan operasi sistem. Sistem pertahanan ini mempunyai beberapa kelebihan, seperti menghapuskanlebihan voltan melalui menyahcasnya ke tanah. Pembumian memastikan keselamatan peralatan dan meningkatkan kebolehpercayaan perkhidmatan.
Kaedah sifar
Grounding bermaksud menyambungkan bahagian galas peralatan ke tanah. Apabila kerosakan berlaku dalam sistem, potensi berbahaya tercipta pada permukaan luar peralatan, dan mana-mana orang atau haiwan yang menyentuh permukaan secara tidak sengaja mungkin menerima renjatan elektrik. Pensifaran mengeluarkan arus berbahaya ke tanah dan oleh itu meneutralkan kejutan semasa.
Ia juga melindungi peralatan daripada sambaran petir dan menyediakan laluan pelepasan daripada penahan lonjakan dan peranti pelindapkejutan yang lain. Ini dicapai dengan menyambungkan bahagian tumbuhan ke bumi dengan konduktor tanah atau elektrod yang bersentuhan rapat dengan tanah, diletakkan agak jauh di bawah paras tanah.
Perbezaan antara pembumian dan pembumian
Salah satu perbezaan utama antara pembumian dan pembumian ialah apabila pembumian, bahagian konduktif pembawa disambungkan ke tanah, manakala apabila pembumian, permukaan peranti disambungkan ke tanah. Perbezaan lain antara mereka diterangkan di bawah dalam bentuk jadual perbandingan.
Carta perbandingan
| Asas untuk perbandingan | Grounding | Sifar |
| Definisi | Bahagian konduktif disambungkan ke tanah | Bekas peralatan disambungkan ke tanah |
| Lokasi | Antara peralatan neutral dan tanah | Antara bekas peralatan dan tanah, yang diletakkan di bawah permukaan tanah |
| Potensi Sifar | Tidak mempunyai | Ya |
| Perlindungan | Lindungi peralatan grid kuasa | Lindungi seseorang daripada renjatan elektrik |
| Laluan | Laluan kembali ke tanah semasa ditunjukkan | Menyalurkan tenaga elektrik ke tanah |
| Jenis | Tiga (rintangan pepejal) | Lima (paip, plat, tanah elektrod, tanah dan tanah) |
| Warna wayar | Hitam | Hijau |
| Gunakan | Untuk mengimbangi beban | Untuk mengelakkan kejutan elektrik |
| Contoh | Penjana dan pengubah kuasa neutral disambungkan ke bumi | Selongsong pengubah, penjana, motor, dsb. disambungkan ke tanah |
wayar pelindung TN
Sistem pembumian jenis ini mempunyai satu atau lebih titik pembumian terus daripada sumber kuasa. Bahagian konduktif yang terdedah pada pemasangan disambungkan ke titik ini menggunakan wayar pelindung.
Di duniaberlatih, kod dua huruf digunakan.
Huruf terpakai:
- T (Perkataan Perancis Terre bermaksud "bumi") - sambungan terus titik ke tanah.
- I - tiada titik disambungkan ke pembumian kerana impedans yang tinggi.
- N - sambungan terus ke sumber neutral, yang seterusnya disambungkan ke bumi.
Berdasarkan gabungan tiga huruf ini, terdapat jenis sistem pembumian: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Apakah maksud ini?
Dalam sistem pembumian TN, salah satu titik sumber (penjana atau pengubah) disambungkan ke bumi. Titik ini biasanya merupakan titik bintang dalam sistem tiga fasa. Casis peranti elektrik yang disambungkan disambungkan ke bumi melalui titik bumi ini di bahagian sumber.
Dalam gambar di atas: PE - Akronim untuk Protective Earth ialah konduktor yang menyambungkan bahagian logam terdedah pemasangan elektrik pengguna ke bumi. N dipanggil neutral. Ini adalah konduktor yang menyambungkan bintang dalam sistem tiga fasa ke bumi. Dengan sebutan dalam rajah ini, sistem pembumian menjadi jelas dengan serta-merta yang mana kepunyaan sistem TN.
garis neutral TN-S
Ini ialah sistem yang mempunyai pengalir neutral dan pelindung yang berasingan di seluruh rajah pendawaian.
Konduktor pelindung (PE) ialah sarung logam kabel yang menyalurkan pemasangan atau konduktor tunggal.
Semua bahagian konduktif terdedah dengan pemasangan disambungkan kepada konduktor pelindung ini melalui terminal utama pemasangan.
sistem TN-C-S
Ini adalah jenis sistem pembumian di mana fungsi neutral dan perlindungan digabungkan menjadi satu konduktor sistem.
Dalam sistem pembumian neutral TN-CS, juga dikenali sebagai Pembumian Berbilang Pelindung, konduktor PEN dirujuk sebagai gabungan konduktor neutral dan bumi.
Konduktor PEN bagi sistem kuasa dibumikan pada beberapa titik dan elektrod pembumian terletak di atau berhampiran tapak pemasangan pengguna.
Semua bahagian konduktif terdedah kepada unit disambungkan oleh konduktor PEN menggunakan terminal bumi utama dan terminal neutral dan disambungkan antara satu sama lain.
Litar perlindungan TT
Ini ialah sistem bumi pelindung dengan satu titik sumber kuasa.
Semua bahagian konduktif terdedah dengan pemasangan yang disambungkan ke elektrod pembumian adalah bebas secara elektrik daripada punca tanah.
Sistem penebat IT
Sistem bumi pelindung tanpa sambungan langsung antara bahagian hidup dan bumi.
Semua bahagian konduktif terdedah dengan pemasangan yang disambungkan ke elektrod pembumian.
Sumber sama ada disambungkan ke pembumian melalui galangan sistem yang sengaja diperkenalkan, atau diasingkan daripada pembumian.
Reka bentuk sistem perlindungan
Sambungan antara peralatan elektrik dan peranti dengan plat tanah atau elektrod melalui wayar tebal dengan rintangan rendah untuk memastikankeselamatan dipanggil pembumian atau pembumian.
Sistem pembumian atau pembumian dalam rangkaian elektrik berfungsi sebagai langkah keselamatan untuk melindungi nyawa manusia serta peralatan. Tujuan utama adalah untuk menyediakan laluan alternatif untuk aliran berbahaya bagi mengelakkan kemalangan akibat renjatan elektrik dan kerosakan peralatan.
Bahagian logam peralatan dibumikan atau disambungkan ke bumi, dan jika atas sebarang sebab penebat peralatan gagal, voltan tinggi yang mungkin terdapat dalam salutan luaran peralatan akan mempunyai laluan pelepasan ke bumi. Jika peralatan tidak dibumikan, voltan berbahaya ini boleh dihantar kepada sesiapa sahaja yang menyentuhnya, mengakibatkan renjatan elektrik. Litar telah siap dan fius diaktifkan serta-merta jika wayar hidup menyentuh bekas yang dibumikan.
Terdapat beberapa cara untuk melaksanakan sistem pembumian bagi pemasangan elektrik, seperti membumikan wayar atau jalur, plat atau rod, membumikan dengan pembumian atau melalui bekalan air. Kaedah yang paling biasa ialah tetapan sifar dan sisipan.
Tikar tanah
Tikar tanah dibuat dengan menyambungkan beberapa rod melalui wayar kuprum. Ini mengurangkan rintangan keseluruhan litar. Sistem pembumian elektrik ini membantu mengehadkan potensi tanah. Tikar tanah digunakan terutamanya di tempat di mana arus besar akan diujikerosakan.
Apabila mereka bentuk tikar bumi, keperluan berikut diambil kira:
- Sekiranya berlaku kerosakan, voltan mestilah tidak berbahaya kepada seseorang apabila menyentuh permukaan konduktif peralatan sistem elektrik.
- Arus litar pintas DC yang boleh mengalir ke dalam tikar tanah mestilah agak besar untuk geganti perlindungan berfungsi.
- Rintangan tanah adalah rendah supaya arus bocor boleh mengalir melaluinya.
- Reka bentuk tikar tanah hendaklah sedemikian rupa sehingga voltan langkah kurang daripada nilai yang dibenarkan, yang akan bergantung pada kerintangan tanah yang diperlukan untuk mengasingkan pemasangan yang rosak daripada manusia dan haiwan.
Perlindungan arus lebih elektrod
Dengan sistem pembumian bangunan ini, sebarang wayar, rod, paip atau berkas konduktor diletakkan secara mendatar atau menegak di dalam tanah di sebelah objek pelindung. Dalam sistem pengedaran, elektrod bumi mungkin terdiri daripada rod kira-kira 1 meter panjang dan diletakkan secara menegak di dalam tanah. Pencawang dibuat menggunakan tikar tanah, bukan batang individu.
Litar perlindungan arus paip
Ini adalah sistem pembumian pemasangan elektrik yang paling biasa dan terbaik berbanding sistem lain yang sesuai untuk keadaan bumi dan kelembapan yang sama. Dalam kaedah ini, keluli tergalvani dan paip berlubang dengan panjang dan diameter yang dikira diletakkan secara menegak di atas tanah yang sentiasa basah, sebagaiditunjukkan di bawah. Saiz paip bergantung pada arus semasa dan jenis tanah.
Biasanya, saiz paip untuk sistem pembumian rumah ialah diameter 40 mm dan panjang 2.5 meter untuk tanah biasa, atau lebih panjang untuk tanah kering dan berbatu. Kedalaman di mana paip mesti ditanam bergantung pada kandungan lembapan tanah. Lazimnya, paip itu terletak sedalam 3.75 meter. Bahagian bawah paip dikelilingi oleh kepingan kecil kok atau arang pada jarak kira-kira 15 cm.
Paras alternatif arang batu dan garam digunakan untuk meningkatkan keluasan tanah yang berkesan dan dengan itu mengurangkan seretan. Satu lagi paip dengan diameter 19 mm dan panjang minimum 1.25 meter disambungkan di bahagian atas paip GI melalui pengurang. Pada musim panas, kelembapan tanah berkurangan, yang membawa kepada peningkatan rintangan bumi.
Oleh itu, kerja sedang dijalankan pada tapak konkrit simen untuk memastikan air tersedia pada musim panas dan mempunyai tanah dengan parameter perlindungan yang diperlukan. Melalui corong yang disambungkan ke paip dengan diameter 19 mm, 3 atau 4 baldi air boleh ditambah. Sama ada wayar pembumian GI atau jalur wayar GI dengan keratan rentas yang mencukupi untuk mengeluarkan arus dengan selamat dibawa ke dalam paip GI berdiameter 12 mm pada kedalaman kira-kira 60 cm dari tanah.
Pebumian plat
Dalam peranti sistem pembumian ini, plat pembumian 60 cm × 60 cm × 3 m tembaga dan besi bergalvani 60 cm × 60 cm × 6 mm direndam di dalam tanah dengan permukaan menegak pada kedalaman sekurang-kurangnya 3 m dari aras tanah
Plat pelindung dimasukkan ke dalam lapisan tambahan arang dan garam dengan ketebalan minimum 15 cm. Wayar pembumian (GI atau dawai kuprum) diikat rapat ke plat pembumian.
Plat kuprum dan wayar kuprum tidak biasa digunakan dalam litar perlindungan kerana kosnya yang lebih tinggi.
Sambungan tanah melalui bekalan air
Dalam jenis ini, GI atau wayar kuprum disambungkan ke rangkaian paip dengan wayar ikatan keluli yang disambungkan pada plumbum kuprum seperti ditunjukkan di bawah.
Paip diperbuat daripada logam dan terletak di bawah permukaan bumi, iaitu bersambung terus ke tanah. Pengaliran arus melalui GI atau wayar kuprum dibumikan terus melalui paip.
Pengiraan rintangan gelung tanah
Ketahanan satu jalur batang yang ditanam di dalam tanah ialah:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), di mana:
ρ - kestabilan tanah (Ω ohm), L - jalur atau panjang konduktor (cm), w - lebar jalur atau diameter konduktor (cm), t - kedalaman pengebumian (cm).
Contoh: Kira rintangan jalur tanah. Wayar dengan diameter 36 mm dan panjang 262 meter pada kedalaman 500 mm di dalam tanah, rintangan bumi ialah 65 ohm.
R ialah rintangan rod tanah dalam W.
r - Rintangan tanah (ohmmeter)=65 ohm.
Mengukur l - panjang rod (cm)=262 m=26200 cm.
d -diameter dalam rod (cm)=36mm=3.6 cm.
j - jalur tersembunyi / kedalaman batang (cm)=500 mm=50 sm.
Rintangan jalur tanah/konduktor (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Rintangan jalur tanah/konduktor (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Rintangan jalur tanah/konduktor (R) =1.7 Ohm.
Peraturan biasa boleh digunakan untuk mengira bilangan batang tanah.
Rintangan anggaran elektrod Rod / Paip boleh dikira menggunakan rintangan elektrod rod/paip:
R=K x ρ / L di mana:
ρ - rintangan bumi dalam Ohmmeter, L - panjang elektrod dalam meter, d - diameter elektrod dalam meter, K=0.75 jika 25 <L / d <100.
K=1 jika 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L jika 600 <L / d <300.
Bilangan elektrod, jika anda menemui formula R (d)=(1, 5 / N) x R, di mana:
R (d) - rintangan yang diperlukan.
R - rintangan elektrod tunggal
N - bilangan elektrod yang dipasang secara selari pada jarak 3 hingga 4 meter.
Contoh: kira rintangan paip tanah dan bilangan elektrod untuk mendapatkan rintangan 1 ohm, kerintangan tanah daripada ρ=40, panjang=2.5 meter, diameter paip=38 mm.
L / d=2.5 / 0.038=65.78 jadi K=0.75.
Rintangan elektrod paip R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Satu elektrod - rintangan - 12 Ohm.
Untuk mendapatkan rintangan 1 ohm, jumlah bilangan elektrod yang diperlukan=(1.5 × 12) / 1=18
Faktor yang mempengaruhi rintangan bumi
Kod NEC memerlukan panjang elektrod pembumian minimum 2.5 meter untuk sentuhan bumi. Tetapi terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi rintangan tanah sistem perlindungan:
- Panjang/kedalaman elektrod tanah. Menggandakan panjang mengurangkan rintangan permukaan sehingga 40%.
- Diameter elektrod bumi. Menggandakan diameter elektrod tanah mengurangkan rintangan tanah sebanyak 10% sahaja.
- Bilangan elektrod pembumian. Untuk meningkatkan kecekapan, elektrod tambahan dipasang pada kedalaman elektrod tanah utama.
Pembinaan sistem elektrik pelindung bangunan kediaman
Struktur bumi pada masa ini merupakan kaedah pembumian pilihan, terutamanya untuk rangkaian elektrik. Elektrik sentiasa mengikut laluan rintangan paling sedikit dan mengalihkan arus maksimum dari litar ke lubang tanah yang direka untuk mengurangkan rintangan, idealnya turun kepada 1 ohm.
Untuk mencapai matlamat ini:
- 1.5m x 1.5m kawasan digali hingga kedalaman 3m. Lubang itu diisi separuh dengan campuran serbuk arang, pasir dan garam.
- Plat GI 500mm x 500mm x 10mm diletakkan di tengah.
- Mewujudkan sambungan antara plat tanah untuk sistem pembumian rumah persendirian.
- Lain-lainsebahagian daripada lubang itu diisi dengan campuran arang batu, pasir, garam.
- Dua jalur GI 30mm x 10mm boleh digunakan untuk menyambungkan plat tanah ke permukaan, tetapi paip GI 2.5" dengan bebibir di bahagian atas lebih diutamakan.
- Selain itu, bahagian atas paip boleh ditutup dengan peranti khas untuk mengelakkan kotoran dan habuk daripada memasuki dan menyumbat paip tanah.
Pemasangan sistem pembumian dan faedah:
- Serbuk arang ialah konduktor yang sangat baik dan menghalang kakisan bahagian logam.
- Garam larut dalam air, sangat meningkatkan kekonduksian.
- Pasir membenarkan air melalui lubang.
Untuk memeriksa kecekapan pit, pastikan perbezaan voltan antara pit dan neutral sesalur kurang daripada 2 volt.
Rintangan lubang mesti dikekalkan kurang daripada 1 ohm, jarak sehingga 15 m dari konduktor pelindung.
Renjatan elektrik
Renjatan elektrik (electroshock) berlaku apabila dua bahagian badan seseorang bersentuhan dengan konduktor elektrik dalam litar yang mempunyai potensi berbeza dan mencipta perbezaan potensi di seluruh badan. Tubuh manusia mempunyai rintangan, dan apabila ia disambungkan antara dua konduktor pada potensi yang berbeza, litar terbentuk melalui badan dan arus akan mengalir. Apabila seseorang menghubungi hanya satu konduktor, tiada litar terbentuk dan tiada apa yang berlaku. Apabila seseorang bersentuhan dengan konduktor litar, tidak kira apa voltan di dalamnya, sentiasaterdapat kemungkinan kecederaan renjatan elektrik.
Penilaian risiko kilat untuk bangunan kediaman
Sesetengah rumah lebih berkemungkinan menarik petir berbanding yang lain. Mereka meningkat bergantung pada ketinggian bangunan dan berdekatan dengan rumah lain. Kedekatan ditakrifkan sebagai tiga kali ganda jarak dari ketinggian rumah.
Untuk menentukan sejauh mana bangunan kediaman terdedah kepada serangan kilat, anda boleh menggunakan data berikut:
- Risiko rendah. Kediaman persendirian satu tingkat berdekatan dengan rumah lain yang mempunyai ketinggian yang sama.
- Risiko sederhana. Rumah persendirian dua tingkat yang dikelilingi oleh rumah dengan ketinggian yang sama atau dikelilingi oleh rumah yang lebih rendah.
- Risiko tinggi. Rumah terpencil yang tidak dikelilingi oleh struktur lain, rumah dua tingkat atau rumah dengan ketinggian yang lebih rendah.
Tidak kira kemungkinan sambaran petir, penggunaan komponen perlindungan kilat yang penting dengan betul akan membantu melindungi mana-mana rumah daripada kerosakan tersebut. Sistem perlindungan kilat dan pembumian diperlukan dalam bangunan kediaman supaya sambaran petir dialihkan ke tanah. Sistem ini biasanya termasuk rod tanah dengan sambungan tembaga yang dipasang di dalam tanah.
Apabila memasang skim perlindungan kilat di rumah, sila ikut keperluan berikut:
- Elektrod tanah mestilah sekurang-kurangnya separuh 12mm panjang dan 2.5m panjang.
- Sambungan tembaga disyorkan.
- Jika tapak sistem mempunyai tanah berbatu atau talian kejuruteraan bawah tanah, ia dilarang untuk digunakanelektrod menegak, hanya konduktor mendatar diperlukan.
- Ia mesti ceruk sekurang-kurangnya 50cm dari tanah dan memanjang sekurang-kurangnya 2.5m dari rumah.
- Sistem pembumian rumah persendirian mesti disambungkan menggunakan konduktor saiz yang sama.
- Penyambung untuk semua sistem paip logam bawah tanah, seperti paip air atau gas, mesti terletak dalam jarak 8m dari rumah.
- Jika semua sistem telah disambungkan sebelum perlindungan kilat dipasang, apa yang diperlukan ialah mengikat elektrod yang terdekat dengan sistem paip.
Semua orang yang tinggal atau bekerja di kediaman, bangunan awam sentiasa berhubung rapat dengan sistem dan peralatan elektrik dan mesti dilindungi dengan pasti daripada fenomena berbahaya yang mungkin timbul akibat litar pintas atau voltan yang sangat tinggi daripada nyahcas kilat.
Untuk mencapai perlindungan ini, sistem pembumian rangkaian elektrik mesti direka bentuk dan dipasang mengikut keperluan standard negara. Dengan pembangunan bahan elektrik, keperluan untuk kebolehpercayaan peranti pelindung semakin meningkat.
