Проблемы с проводкой и заземлением
В этой технической статье представлены типичные проблемы подключения и заземления, связанные с качеством электроэнергии. Для этих проблем даются возможные решения, а также возможные причины возникновения проблем в системе заземления. (См. Таблицу 2 в нижней части статьи)
6 и проблемы с заземлением, которые приводят к низкому качеству электроэнергии
Следующий список - это всего лишь пример проблем, которые могут возникнуть в системе заземления.
- Изолированные основания
- Контуры заземления
- Отсутствие безопасности
- Множественные нейтральные связи с землей
- Дополнительные стержни заземления
- Недостаточные нейтральные проводники
1. Изолированные основания
Изолированные основания сами по себе не являются проблемой заземления. Тем не менее, неправильно используемые изолированные площадки могут быть проблемой. Изолированные основания используются для управления шумом на заземляющей системе. Это достигается за счет использования изолированных заземленных сосудов, обозначенных «Δ» на лицевой стороне розетки.
Изолированные заземляющие сосуды часто оранжевого цвета. Рисунок 1 иллюстрирует правильно проводную изолированную цепь заземления.
Рисунок 1 - Правильно проводная изолированная цепь заземления
NEC говорит об изолированных площадках.
NEC 250-74 Подключение заземляющего разъема приемника к коробке
Перемычка для соединения оборудования должна использоваться для подключения заземляющего вывода заземляющего гнезда к заземленной коробке.
Исключение № 4. Если требуется для снижения электрических шумов (электромагнитных помех) в цепи заземления, допускается приемник, в котором заземляющая клемма намеренно изолирована от средств крепления приемника. Клемма заземления приемника должна быть заземлена проводником заземления изолированного оборудования с проводниками цепи. Этот заземляющий проводник должен проходить через одну или несколько панелей без подключения к клемме заземления панели, как это разрешено в Разделе 384-20 «Исключение», чтобы оканчиваться в том же здании или структуре непосредственно на клемме заземляющего проводника оборудования применимого производного системы или источника.
(FPN): Использование изолирующего проводника изолированного оборудования не снимает требования к заземлению системы дорожек качения и выпускной коробки.
NEC 517-16 Сосуды с изолированными клеммами заземления
Должны быть идентифицированы сосуды с изолированными клеммами заземления, как это разрешено в Разделе 250-74, Исключение № 4. Такая идентификация должна быть видна после установки.
(FPN): Осторожность важна при определении такой системы с емкостями с изолированными заземляющими клеммами, поскольку импеданс заземления управляется только заземляющими проводниками и не функционирует функционально ни от каких параллельных путей заземления.
Ниже приведен список ошибок, которых следует избегать при установке изолированных цепей заземления:
- Запуск изолированной цепи заземления в обычную емкость.
- Разделение трубопровода изолированной цепи заземления на другую цепь.
- Установка изолированного заземляющего сосуда в коробке с двумя бандами с другой цепью.
- Не запускайте изолированный контур заземления в металлической тросе или кабелепроводе.
- Не предполагайте, что изолированный заземляющий сосуд имеет действительно изолированное заземление.
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
2. Контуры заземления
Контуры заземления могут возникать по нескольким причинам. Один из них заключается в том, что две или более единицы оборудования имеют общую схему, такую как цепь связи, но имеют отдельные системы заземления (рисунок 2).
Рисунок 2 - Цепь с контуром заземления
Чтобы избежать этой проблемы, для заземления в здании необходимо использовать только одно заземление. Может использоваться более одного заземляющего электрода, но они должны быть связаны вместе (NEC 250-81, 250-83 и 250-84), как показано на рисунке 3 ниже.
Рисунок 3 - Заземляющие электроды должны быть соединены вместе
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
3. Отсутствие защитного заземления
Отсутствие безопасности полетов представляет собой серьезную проблему. Отсутствие безопасности обычно происходит из-за обхода защитного заземления. Это характерно для зданий, где в 120-вольтовых розетках имеется только два проводника.
Современное оборудование, как правило, оснащено штепсельной вилкой, имеющей три зубца, один из которых - заземляющий контакт. При использовании этого оборудования на двухштырьковой розетке можно использовать адаптер заземляющей штепсельной вилки или «штепсельную вилку», если в выходной коробке имеется земля оборудования.
Это устройство позволяет использовать трехштырьковое устройство в двухштырьковой розетке. При правильном подключении защитное заземление остается неповрежденным. Рисунок 4 иллюстрирует правильное использование штекера мошенника.
Рисунок 4 - Правильное использование адаптера заземляющей штепсельной вилки или штекера"
Если в выходной коробке нет заземления оборудования, не следует использовать адаптер заземляющей штепсельной вилки. Если имеется заземляющий проводник оборудования, предпочтительным методом решения проблемы отсутствия безопасности является установка нового трехштырькового выхода в выпускной коробке.
Этот метод гарантирует, что заземляющий проводник не будет обходить. NEC подробно обсуждает заземляющие проводники оборудования в разделе 250 «Заземление».
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
4. Множественные нейтральные связи с землей
Другое заблуждение, когда заземление оборудования заключается в том, что нейтраль должна быть привязана к заземляющему проводнику. В системе или подсистеме допускается только одна связь нейтраль-земля. Обычно это происходит при входе в сервисное учреждение, если не существует отдельно производной системы.
Отдельно производная система определяется как система, которая получает свою мощность от обмоток трансформатора, генератора или некоторого типа преобразователя. Отдельно производные системы должны быть заземлены в соответствии с NEC 250-26.
Нейтраль следует хранить отдельно от заземляющего проводника во всех панелях и распределительных коробках, которые расположены вниз от служебного входа. Дополнительные нейтральные связи с землей в энергосистеме вызовут нейтральные токи в наземной системе.
Этот поток тока в наземной системе происходит из-за параллельных путей. На рис. 5 и 6 показан этот эффект.
Рисунок 5 - Нейтральный ток с одной нейтралью к земле
Рисунок 6 - Нейтральный ток с дополнительной нейтралью и землей
Как видно на рисунке 6, нейтральный ток может найти свой путь в наземную систему из-за дополнительной нейтральной связи с землей на вторичной панели. Обратите внимание, что не только ток в проводнике заземления для системы питания, но и токи могут протекать в экранирующем проводе для кабеля связи между двумя ПК.
Если необходимо восстановить нейтральную связь с землей (высокое напряжение нейтраль-земля), это может быть достигнуто путем создания отдельно производной системы, как определено выше. На рисунке 7 показана отдельно полученная система.
Рисунок 7 - Пример использования отдельно производной системы
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
5. Дополнительные стержни заземления
Дополнительные заземляющие стержни - еще одна распространенная проблема в системах заземления. Подземные стержни для объекта или здания должны быть частью системы заземления. Штанги заземления должны быть подключены, когда все заземляющие электроды здания соединены вместе.
Изолированные основания могут использоваться, как описано в разделе «Изолированная земля» NEC, но их не следует путать с изолированными стержнями заземления, которые недопустимы.
Основная проблема с дополнительными стержнями заземления заключается в том, что они создают вторичные пути для переходных токов, таких как удары молнии, к потоку. Когда объект включает в себя использование одного стержня заземления, любые токи, вызванные молнией, войдут в систему наземных сооружений в одной точке. Потенциальный потенциал всего объекта будет расти и падать вместе.
Однако, если на объекте имеется более одного стержня заземления, переходный ток поступает в систему заземления объекта в более чем одном месте, а часть переходного тока будет протекать по системе заземления, что приведет к повышению потенциала земли оборудования на разных уровни.
Это, в свою очередь, может вызвать серьезные проблемы переходного напряжения и возможные условия перегрузки проводника !
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
6. Недостаточный нейтральный проводник
С увеличением использования электронного оборудования в коммерческих зданиях растет обеспокоенность по поводу увеличения тока, налагаемого на заземленный проводник (нейтральный проводник). При типичной трехфазной нагрузке, которая сбалансирована, теоретически отсутствует ток, протекающий в нейтральном проводнике, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 - Сбалансированная трехфазная система
Однако ПК, лазерные принтеры и другие элементы электронного офисного оборудования используют одну и ту же базовую технологию для получения мощности, необходимой для работы. На рисунке 9 показан типичный источник питания ПК. Входная мощность обычно составляет 120 вольт переменного тока, однофазная.
Для внутренних электронных компонентов требуются различные уровни постоянного напряжения (например, ± 5, 12 В постоянного тока) для работы.
Рисунок 9 - Основная однострочная линия для SMPS
Это напряжение постоянного тока получается путем преобразования переменного напряжения через какой-либо тип выпрямительного контура, как показано. Конденсатор используется для фильтрации и сглаживания выпрямленного сигнала переменного тока. Эти типы источников питания называются источниками питания в режиме переключения (SMPS).
Озабоченность устройствами, которые включают использование SMPS, заключается в том, что они вводят триплексные гармоники в энергосистему.
Триплинные гармоники представляют собой нечетные кратные основной частотной составляющей (h = 3, 9, 15, 21,
,
). Для системы с сбалансированными однофазными нагрузками, как показано на рисунке 10, присутствуют компоненты основной и третьей гармоник.
Применение действующего закона Киршоффа в узле N показывает, что фундаментальная составляющая тока в нейтрале должна быть равна нулю. Но когда нагрузки сбалансированы, компоненты третьей гармоники в каждой фазе совпадают. Поэтому величина тока третьей гармоники в нейтрале должна быть в три раза больше тока фазы третьей гармоники.
Рисунок 10 - Сбалансированные однофазные нагрузки
Это становится проблемой в офисных зданиях, когда несколько однофазных нагрузок поставляются из трехфазной системы. Отдельные нейтральные провода запускаются с каждой цепью, поэтому нейтральный ток будет эквивалентен линейному току.
Однако, когда многократные нейтральные токи возвращаются на панель или трансформатор, обслуживающий нагрузки, то триплетные токи будут добавлять общую нейтраль для панели, и это может вызвать перегрев и в конечном итоге даже вызвать отказ нейтрального проводника !
Если используются офисные перегородки, в перегородке с трехфазными проводниками запускается тот же, часто низкорослый нейтральный проводник. Каждый сосуд подается с отдельной фазы, чтобы сбалансировать ток нагрузки.
ЗАМЕТКА! Однако одна нейтраль обычно разделяется всеми тремя фазами. Это может привести к катастрофическим результатам, если электрические розетки разделов используются для подачи нелинейных нагрузок, богатых триплетными гармониками. В худших условиях ток нейтрали никогда не будет превышать 173% от тока фазы.
На рисунке 10 показан случай, когда трехфазная панель используется для обслуживания нескольких однофазных SMPS-ПК.
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
Резюме
Как обсуждалось выше, тремя основными причинами заземления в электрических системах являются:
- Личная безопасность
- Правильная работа защитного устройства
- Управление шумом
Следуя приведенным ниже рекомендациям, можно достичь целей заземления:
- Все оборудование должно иметь защитное заземление. Защитный заземляющий проводник
- Избегайте токов нагрузки в системе заземления.
- Поместите все оборудование в систему на одну и ту же эквипотенциальную ссылку.
В таблице 1 приведены типичные проблемы с проводкой и заземлением.
Таблица 1 - Краткое описание вопросов электропроводки и заземления
| Сводные вопросы |
| Хорошее качество питания и методы управления шумом не противоречат требованиям безопасности. |
| Проблемы с электропроводкой и заземлением вызывают большинство проблем с помехами оборудования. |
| Приложите усилия для установки чувствительного оборудования на специализированные цепи. |
| Заземленный проводник, нейтральный проводник, должен быть соединен с землей на трансформаторе или главной панели, но не на другой панели вниз, за исключением случаев, когда это разрешено отдельными производственными системами. |
Таблица 2 - Типичные проблемы с подключением и заземлением и причины
| Состояние проводки или проблема соблюдены | Возможная причина |
| Импульс, падение напряжения | Свободные соединения |
| Импульс, падение напряжения | Неисправный выключатель |
| Токи заземления | Дополнительная нейтральная связь с землей |
| Токи заземления | Нейтрально-наземное разворот |
| Чрезвычайные колебания напряжения | Высокий импеданс в нейтральной цепи |
| Колебания напряжения | Высокоомные нейтральные связи с землей |
| Высокое напряжение нейтрали и заземления | Высокоомное заземление |
| Утомленный запах на панели, распределительная коробка или нагрузка | Неисправен проводник, плохое соединение, дуга или перегрузка проводки |
| Панель или распределительная коробка нагреваются до касания | Неисправный автоматический выключатель или плохое соединение |
| Жущий звук | искрение |
| Обгоревшая изоляция | Перегруженная проводка, неисправный проводник или плохое соединение |
| Выжженная панель или распределительная коробка | Плохое соединение, неисправный проводник |
| Нет напряжения на грузовом оборудовании | Поворотный выключатель, плохое соединение или неисправный проводник |
| Прерывистое напряжение на грузовом оборудовании | Плохое соединение или искрение |
Вернитесь к проблемам проводки и заземления ↑
Ссылка // Halpin, SM «Качество питания»; Руководство по электротехнике от Ed. LL Grigsby (Покупка твердой обложки из Amazon)