Jording for acs tp. Jording i industrielle automasjonssystemer Jording av følsomme målekretser

Feil jording forårsaker kostbar nedetid og skade på sensitivt utstyr som brukes i olje-, bil- og gruveindustrien i 40 % av tilfellene. Konsekvensen av feil jording kan være sporadiske systemfeil, økt målefeil, svikt i sensitive elementer, systemnedgang på grunn av utseendet til en strøm av feil i utvekslingskanalene, ustabilitet av justerbare parametere, feil i de innsamlede dataene. Jordingsspørsmål er nært knyttet til skjermingsspørsmål og metoder. anti-jamming i elektroniske systemer.

Jording er det mest dårlig forståtte temaet innen automatisering.

Kompleksiteten til problemet skyldes det faktum at interferenskilder, mottakere og deres veier er fordelt i rommet, øyeblikket for deres opptreden er ofte en tilfeldig variabel, og plasseringen er a priori ukjent. Det er også vanskelig å måle interferens. Det er praktisk talt umulig å gjøre en tilstrekkelig nøyaktig teoretisk analyse, siden problemet vanligvis er tredimensjonalt og beskrives av systemet differensiallikninger i private derivater.

Derfor må begrunnelsen for en eller annen jordingsmetode, som strengt tatt bør være basert på matematiske beregninger, i praksis gjøres på grunnlag av erfaring og intuisjon. Å løse jordingsproblemer er for tiden på grensen mellom forståelse, intuisjon og flaks.

Interferensstudie forbundet med feil jording reduseres til å kompilere plausible forenklede modeller av systemet, inkludert kilder, mottakere og interferensbaner, etterfulgt av en analyse av deres innvirkning på egenskapene til systemet og syntesen av metoder for å bekjempe dem.

Vi vil ikke vurdere spørsmålene om jording av elektriske installasjoner. Dette er et eget emne, som vurderes i tilstrekkelig detalj i litteraturen om elkraftindustrien. Denne artikkelen omhandler kun jording brukt i industrielle automasjonssystemer for å sikre stabil funksjon, samt jording for å beskytte personell mot elektrisk støt, siden disse to problemene ikke kan vurderes isolert fra hverandre uten å bryte standardene til arbeidssikkerhetssystemet.

Definisjoner

Under bakken forstå både forbindelsen med jordens jord, og forbindelsen med en eller annen "vanlig ledning" i det elektriske systemet, i forhold til hvilken det elektriske potensialet måles. For eksempel, i et romfartøy eller fly, anses "bakken" for å være en metallkasse. I en batteridrevet mottaker tas jord som et system av interne ledere, som er den felles ledningen for hele den elektroniske kretsen. I det følgende vil vi bruke dette begrepet "lander", ikke lenger omslutter dette ordet i anførselstegn, siden det for lengst har blitt et fysisk begrep. Jordpotensialet i et elektrisk system er ikke alltid null i forhold til jorda. For eksempel, i et flygende fly, på grunn av generering av en elektrostatisk ladning, kan potensialet til jorden (kroppen) til flyet være hundrevis og tusenvis av volt i forhold til jordens overflate.

En analog av jorden til et romskip er "flytende" land- et ledersystem som ikke er koblet til jordens jord, i forhold til hvilket potensialet i det elektriske delsystemet måles. For eksempel, i en galvanisk isolert analog inngangsmodul, kan det hende at modulens interne analoge jord ikke er koblet til jord, eller den kan kobles til den gjennom en høy motstand, for eksempel 20 MΩ.

Under beskyttende jord forstå den elektriske forbindelsen mellom de ledende delene av utstyret og jorda gjennom en jordingsenhet for å beskytte personell mot elektrisk støt.

jordingsenhet kalt et sett med jordingsledere (det vil si en leder i kontakt med bakken) og jordingsledere.

felles ledning(leder) er lederen i systemet, i forhold til hvilken potensialene måles. Det er vanligvis felles for strømforsyningen og de elektroniske enhetene som er koblet til den.

Et eksempel kan være en ledning som er felles for alle 8 innganger til en 8-kanals analog inngangsmodul med enkle (ikke-differensielle) innganger. Fellesledningen er i mange tilfeller synonymt med jord, men den er kanskje ikke koblet til jord i det hele tatt.

Signaljording kalt forbindelsen til bakken til den vanlige ledningen til signaloverføringskretser.

Signaljorden er delt inn i digital jord og analog. Signal analog jord er noen ganger delt inn i analog inngangsjord og analog utgangsjord.

kraftgrunn vi vil kalle den vanlige ledningen i systemet koblet til den beskyttende jorden, gjennom hvilken en stor strøm flyter (stor sammenlignet med strømmen for signaloverføring).

Denne inndelingen av jord er basert på ulike nivåer av følsomhet for interferens analoge og digitale kretser, samt signal- og kraftkretser og, som regel, galvanisk isolasjon mellom de angitte landene i industrielle automasjonssystemer.

Dypt jordet nøytral kalt nøytralen til en transformator eller generator, koblet til jordelektroden direkte eller gjennom lav motstand (for eksempel gjennom en strømtransformator).

Null ledning kalles en nettverksledning koblet til en dødjordet nøytral.

isolert nøytral kalt nøytralen til en transformator eller generator som ikke er koblet til en jordingsenhet.

Nullstilling kall tilkobling av utstyr med en solid jordet nøytral av en transformator eller generator i trefasestrømnettverk eller med en solid jordet utgang fra en enfaset strømkilde.

I det følgende skal vi også bruke begrepet "ledende"- fra ordet leder (leder), det vil si assosiert med materialets ledningsevne. For eksempel induseres ledet interferens gjennom en leder som forbinder to kretser.

Jordingsformål

Beskyttende jord tjener utelukkende for å beskytte mennesker mot elektrisk støt.

Behovet for beskyttende jording fører ofte til en økning interferensnivå i automasjonssystemer er imidlertid dette kravet nødvendig, derfor bør utførelsen av signal- og strømjording være basert på antakelsen om at beskyttende jording er tilgjengelig og den er laget i samsvar med PUE. Beskyttelsesjording kan utelates kun for utstyr med forsyningsspenning opp til 42 V AC eller 110 V DC, med unntak av eksplosive soner.

For mer detaljer, se avsnittet "Jording ved eksplosive industrianlegg" og PUE (kapittel 1.7).

Jordingsregler for å redusere interferens fra 50 Hz-nettverket i automasjonssystemer, avhenger det av om nettverket brukes med solid jordet eller isolert nøytral. Nøytral jording transformator på transformatorstasjonen utføres for å begrense spenningen som kan vises på ledningene til 220/380 V-nettverket i forhold til jorden under et direkte lynnedslag eller som et resultat av utilsiktet kontakt med høyere spenningslinjer, eller som en resultat av isolasjonshavari av de strømførende delene av distribusjonsnettet.

Elektriske nettverk med isolert nøytral brukes for å unngå avbrudd i forbrukerens strømforsyning med en enkelt isolasjonsfeil, siden det ved isolasjonsbrudd til jord i nett med dødjordet nøytral beskyttelsen utløses og strømforsyningen kuttes.

I tillegg, i kretser med en isolert nøytral kl jordfeil det er ingen gnist, noe som er uunngåelig i nettverk med en solid jordet nøytral. Denne egenskapen er svært viktig når du driver utstyr i et eksplosivt område. I USA bruker også olje- og gass- og kjemisk industri nøytral jording gjennom motstand begrense strøm til jord ved kortslutning.

signal jord tjener til å forenkle den elektriske kretsen og redusere kostnadene for industrielle automasjonsenheter og systemer. Ved bruk av signaljord som felles ledning for forskjellige kjeder det blir mulig å bruke én felles strømkilde for hele den elektriske kretsen i stedet for flere "flytende" strømkilder. Elektriske kretser uten felles ledning (uten jord) kan alltid gjøres om til kretser med felles ledning og omvendt etter reglene som er fastsatt i arbeidet.

Avhengig av formålet med applikasjonen kan signalgrunner deles inn i base og skjerm. Grunnleggende land brukes til å telle og sende et signal i en elektronisk krets, og skjermland brukes til skjermjording.

skjermland brukes til jording av kabelskjermer, skjerming av skillevegger, instrumentkasser, samt for å fjerne statiske ladninger fra gnidningsdeler på transportbånd, elektriske drivremmer, etc.

Generelle jordingsproblemer

Beskyttende jording av bygninger

Brukes som beskyttende jordledere naturlig og kunstig jording. Naturlige jordingsledere inkluderer for eksempel stål- og armert betongrammer av industribygg, metallkonstruksjoner for industrielle formål, stålrør for elektriske ledninger, aluminiumskabelkapper, stasjonære metallrørledninger av alle verdier, med unntak av brennbare og eksplosiver, kloakk og sentralvarme. Hvis deres ledningsevne oppfyller kravene til jording, brukes ikke ekstra ledere for jording. Muligheten for å bruke et armert betongfundament til bygningen forklares av det faktum at resistiviteten til våt betong er omtrent lik jordens resistivitet (150 ... 300 Ohm.m).

Kunstige (spesiallagde) jordelektroder brukes når jordmotstanden overstiger standardene fastsatt av PUE.

Strukturelt sett er de rør, vinkler, stenger plassert i bakken vertikalt til en dybde på 3 m eller horisontalt til en dybde på minst 50 ... 70 cm stripe. Ved elektriske understasjoner brukes et rutenett av jordingsledere.

Når du kobler jordledere til hverandre, anbefales det ikke å danne lukket krets et stort område, siden det er en "antenne" som det kan sirkulere en stor strøm i under lynutladninger.

De beste resultatene oppnås ved å koble jordelektroder i form av et rutenett, når arealet til hver nettkontur er mye mindre enn det totale arealet som dekkes av jordelektrodene. Ulike design av jordingsenheter er gitt i håndboken: "Jordingsenheter for elektriske installasjoner" R.N. Karyakin.

Til tross for anbefalingene fra mange forfattere om å unngå sløyfer ved ledning av jordbusser rundt en bygning, i praksis, for eksempel ved bruk av naturlige jordelektroder, kan dette ofte ikke unngås. Armerte betongkonstruksjoner i industribygninger inneholder armeringsstenger av metall, som er sammenkoblet ved sveising. Dermed er bygningens jordingssystem et metallbur, hvis nedre del er elektrisk koblet til bakken. Monteringsorganisasjonen sikrer pålitelig kontakt mellom alle metallkonstruksjonene i bygningen og utarbeider handlinger for skjult arbeid.

Bakkekontakt for tilkobling av utstyr, i dette tilfellet, er det en jordbolt sveiset til en metallinnstøpt struktur av et søyleelement eller et bygningsfundament.

Ved installasjon av jordingssystemer er det nødvendig å unngå hull i kretsene, som kan induseres av lynets magnetfelt, for å unngå gnister og mulig antennelse av brennbare stoffer i bygningen.

I bygninger for plassering av kommunikasjonsutstyr er systemet med jordledere laget i form av et rutenett. Gitteret utfører samtidig funksjonene til jording og elektromagnetisk skjerm i bygningen. Ved kraftverk i et rom med industrielle automasjonsanordninger er vegger og tak skjermet med stålplater, vinduer og luftkondisjoneringsåpninger er dekket med kobbernett, gulvet er laget av elektrisk ledende plast. Det er nødvendig å ta hensyn til kvaliteten på kontaktene i jordkretsen.

I artikkelen: Burleson J. Kabling og jording for å forhindre strømkvalitetsproblemer med industrielt utstyr// Tekstil-, fiber- og filmindustriens tekniske konferanse, 89. mai, 1991. R. 15/5/6 beskriver et tilfelle hvor en dårlig strammet bolt i jordingskretsen førte til systemfeil, årsaken til disse ble søkt i flere år. Ved utforming av jording Ikke bruk forskjellige metallkontakter slik at det ikke dannes galvaniske damper, som er steder med rask korrosjon.

Når du installerer utstyr i en konstruert bygning, er systemet med jordingsledere som regel allerede installert, og den beskyttende jordingsbussen rutes gjennom hele bygningen.

Autonom jording

Til systemet beskyttende jord industrianlegg kan det kobles til kraftverk, som forsyner et stort interferensstrøm inn i jordledningen. Derfor kan nøyaktige målinger kreve separat land laget i henhold til teknologien for kunstig jording i bakken. Slik jording er koblet til den generelle jordingen av bygningen på kun ett punkt med det formål å utjevne potensialet mellom ulike landområder, noe som er viktig ved et lynnedslag.

Den andre versjonen av en autonom, "ren" jord kan oppnås ved hjelp av en isolert ledning, som ikke er koblet noe sted til bygningens metallkonstruksjoner, men er koblet til hovedjordterminalen ved inngangen til nøytralen til forsyningsmateren. til bygget. Bussen med slik jording er laget av kobber, dens tverrsnitt er minst 13 kvadratmeter. mm.

Jordingsledere

Lederne som kobler utstyret til jordelektroden bør være så korte som mulig for å redusere deres aktive og induktive motstand. For effektiv jording ved frekvenser over 1 MHz, må lederen være kortere enn 1/20, og bedre enn 1/50, av bølgelengden til den høyeste harmoniske i interferensspekteret (se også avsnittet "Jordmodell"). Med en interferensfrekvens på 10 MHz (bølgelengde 30 m) og en lederlengde på 7,5 m (1/4 av bølgelengden), vil modulen til dens komplekse motstand ved interferensfrekvensen være lik uendelig, det vil si en slik leder kan brukes som isolator, men ikke til jording.

Hvis det er filtre i automatiseringssystemet, kan den øvre grensefrekvensen til filteret tas som maksimal frekvens for påvirkningsinterferensen.

For å redusere spenningsfallet over jordelektroden, er det nødvendig å redusere lengden. Jordlednings induktiv reaktans ved interferensfrekvensen er f:

XL = 2 π f L l ,

hvor L- lineær induktans av ledningen, i typiske tilfeller lik omtrent 0,8 μH / m, l- ledningslengde.

Hvis jordledningene er plassert nær hverandre, oppstår interferens mellom dem gjennom gjensidig induktans, noe som er spesielt viktig ved høye frekvenser.

Jordledninger skal ikke danne lukkede sløyfer som er mottakere (antenner) for elektromagnetiske pickuper.

Jordlederen må ikke komme i kontakt med andre metallgjenstander, da slike tilfeldige ustabile kontakter kan være en kilde til ytterligere interferens.

jordmodell

Basert på det foregående er det mulig å foreslå en elektrisk modell av jordingssystemet vist i fig. 1. Ved sammenstilling av modellen ble det antatt at jordingssystemet består av jordingselektroder forbundet med en solid jordbuss, som en jordingsplate (terminal) er sveiset til. For eksempel er to jordbusser (to ledere) koblet til jordterminalen, som jordet utstyr er koblet til på forskjellige steder.

Hvis jordingsskinner eller jordingsledere går tett inntil hverandre, så er det en magnetisk forbindelse mellom dem med gjensidig induksjonskoeffisient M(Figur 1).

Hver seksjon av lederen (bussen) til jordingssystemet har en induktans Lij, motstand Rij, og emk induseres i den Eij ved elektromagnetisk induksjon. På forskjellige deler av jordbussen er automatiseringssystemutstyr koblet til den, som leverer interferensstrøm til jordbussen I21... I23, forårsaket av de som er beskrevet i avsnittet "Styringskilder på bakkebussen"årsaker, og forsyningsstrømmen går tilbake til strømforsyningen via jordbussen. På fig. 1 viser også motstanden mellom jordelektroder R Jorden og interferensstrøm InEarth flyter langs bakken, som lynnedslag eller kortslutning(kortslutning) til bakken av kraftig utstyr.

Hvis signal jord buss brukes samtidig for å drive automatiseringssystemet (dette bør unngås), da må det tas hensyn til motstanden. Motstand kobbertråd 1 m lang og 1 mm i diameter er lik 0,022 ohm. I systemer industriell automasjon når sensorer er plassert på et stort område, for eksempel i en heis eller et verksted, kan lengden på jordingslederen nå 100 m eller mer. For en leder på 100 m vil motstanden være 2,2 ohm. Med antall moduler i automatiseringssystemet drevet fra en kilde lik 20, og strømforbruket til en modul er 0,1 A, vil spenningsfallet over motstanden til jordingslederen være 4,4 V.

Ved en interferensfrekvens på mer enn 1 MHz øker rollen til den induktive motstanden til jordkretsen, samt kapasitiv og induktiv kobling mellom seksjoner av jordkretsene. Jordledninger begynner å utstråle elektromagnetiske bølger og blir interferenskilder.

Ved høye frekvenser danner jordlederen eller kabelskjermen, lagt parallelt med gulvet eller veggen i bygningen, sammen med bygningens jordede metallkonstruksjoner, en lang linje med en bølgeimpedans i størrelsesorden 500 ... 1000 Ohm, kortsluttet på slutten. Derfor bestemmes motstanden til en leder for høyfrekvent interferens ikke bare av dens induktans, men også av fenomenene forbundet med interferensen mellom den innfallende interferensbølgen og den som reflekteres fra den jordede enden av ledningen.

Avhengigheten av modulen til den komplekse motstanden til jordlederen mellom punktet for dens tilkobling til det jordede utstyret og det nærmeste punktet på den armerte betongkonstruksjonen til bygningen på lengden av denne lederen kan omtrentlig beskrives med formelen for en to-leder overhead overføringslinje:

Zin ≈ Rin tg (2π L/λ),

hvor Rv- bølgemotstand, L- lengden på jordlederen, λ - interferensbølgelengde (λ ≈ c/f, s- lysets hastighet i vakuum, lik 300 000 km/s, f- interferensfrekvens).

Grafen konstruert i henhold til denne formelen for en typisk jordingsleder (skjerm) med en diameter på 3 mm i en avstand til nærmeste armerte betongarmeringsstang i bygningen er 50 cm (i dette tilfellet er bølgemotstanden 630 Ohm) er vist i fig. 2.

Legg merke til at når lengden på lederen nærmer seg 1/4 av interferensbølgelengden, har motstanden en tendens til uendelig.

Så bakkebussen er generelt "skitten" grunn, en kilde til interferens, har aktiv og induktiv motstand. Det er ekvipotensial kun når det gjelder beskyttelse mot elektrisk støt, ikke når det gjelder signaloverføring. Derfor, hvis en krets som inkluderer en signalkilde og mottaker inkluderer en seksjon med "skitten" jord, vil interferensspenningen legges til spenningen til signalkilden og påføres mottakerinngangen (se delen "Konduktiv interferens") .

Typer jording

Separat utførelse av jordingsledere gjør at de kan lages tilkobling til beskyttelsesjord på ett punkt. Samtidig representerer forskjellige jordsystemer strålene til en stjerne, hvis sentrum er kontakten til den beskyttende jordingsbussen til bygningen. På grunn av denne topologien strømmer ikke skitten jordstøy gjennom de rene jordlederne. Til tross for at grunnsystemene er atskilt og har forskjellige navn, er de til syvende og sist alle koblet til jorden gjennom beskyttende jordingssystem.

Det eneste unntaket er "flytende" jord (se avsnitt "Flytende" land).

Strøm jord

I automasjonssystemer elektromagnetiske releer, mikrokraftservomotorer, magnetventiler og andre enheter kan brukes, hvis strømforbruk betydelig overstiger strømforbruket til I/O-moduler og kontrollere. Strømkretsene til slike enheter utføres av et separat par vridd ledninger (for å redusere utstrålt interferens), hvorav den ene er koblet til den beskyttende jordbussen. Den vanlige ledningen til et slikt system (vanligvis ledningen koblet til den negative terminalen på strømforsyningen) er strømjorden.

Analog og digital jording

Industrielle automasjonssystemer er analog-digitale. Derfor er en av feilkildene i den analoge delen støyen som genereres av den digitale delen av systemet. For å forhindre passasje av interferens gjennom jordkretsene, er digital og analog jord laget i form av ukoblede ledere koblet sammen på bare ett felles punkt. I/O-moduler og industrikontrollere har separate analoge jordstifter for dette. (A.GND) og digitalt (D.GND).

"Flytende" land

En "flytende" jord dannes når den felles ledningen til en liten del av systemet ikke er elektrisk koblet til den beskyttende jordbussen (det vil si til jord). Typiske eksempler på slike systemer er batterimålere, bilautomatisering, fly- eller romfartøyer om bord. En "flytende" jord kan også oppnås ved bruk av DC/DC eller AC/DC omformere, hvis utgangen fra den sekundære strømforsyningen i dem ikke er jordet. Denne løsningen lar deg fullstendig eliminere ledende forstyrrelser gjennom en vanlig jordledning. I tillegg kan den tillatte common-mode-spenningen nå 300 volt eller mer, undertrykkelsen av passasjen av common-mode-interferens til systemutgangen blir nesten 100 prosent, og effekten av kapasitiv interferens reduseres. Ved høye frekvenser reduserer imidlertid strømmer gjennom kapasitansen til bakken de to siste fordelene betydelig.

Hvis den flytende bakken oppnås ved hjelp av galvaniske isolasjonsanordninger på optokoblere og DC/DC-omformere, må det tas spesielle tiltak for å forhindre akkumulering av ladning i kapasitansen mellom bakken og den flytende bakken, noe som kan føre til sammenbrudd av optokobleren ( se avsnitt "Galvanisk isolasjon" og "Statisk elektrisitet"). Et eksempel på dannelsen av en "flytende" jord er vist i fig. 3.

Legende: AGND- analog jord; DGND- digital jord; Data— informasjonsport for modulen (datainngang/datautgang); Dout— diskret utgang; Legering- tilsvarende kapasitans til jord; Lekkasjer- Lekkasjestrøm; Vpit- tilkoblingsterminal for strømforsyning.

AGND-pinnen til termoelementinngangsmodulen er ikke koblet til jord. Det betinget viste gapet i bildet av modulen symboliserer den galvaniske isolasjonen mellom delene. Den analoge delen av modulen har en tilsvarende kapasitans til jordlegering, som inkluderer kapasitansen til inngangskretsene til jord, kapasitansen til kretskortlederne til jord, gjennomføringskapasitansen til DC / DC-omformeren og galvanisk isolasjon optokoblere.

Verdien av denne kapasitansen kan være omtrent 100 pF eller mer. Siden luften og andre dielektriske stoffer som kapasitansen til legeringen kommer i kontakt med ikke har en uendelig elektrisk motstand, kan kapasitansen sakte, over minutter eller timer, lades med lekkasjestrøm. Lekkasje til potensialet til elektrifiserte legemer, høyspenning strømforsyninger eller potensialet knyttet til atmosfærisk elektrisitet (se . avsnittene "Lyn og atmosfærisk elektrisitet" og "Statisk elektrisitet").

Det flytende jordpotensialet kan overskride optokoblerens isolasjonsgjennomslagsspenning og ødelegge systemet.

Som beskyttelsestiltak ved bruk av en "flytende" jord, er det mulig å anbefale tilkobling av den "flytende" delen med jorden gjennom en motstand som strekker seg fra titalls kiloohm til noen få megaohm. Den andre måten er å bruke batteristrøm og overføre informasjon gjennom en optisk kabel.

Flytende bakke er mer vanlig i teknologi for måling av små signaler og mindre vanlig i industrielle automasjonssystemer. .

Modeller av komponenter i automasjonssystemer

For videre analyse og syntese av jordingssystemer, er det nødvendig å presentere strukturen til moduler av industrielle automasjonssystemer. Slik representasjon er gitt av modeller av typiske moduler med analog og diskret inngang og utgang presentert i fig. 4, 5 og 6.

Følgende symboler brukes i disse figurene: AGND- analog jord, DGND- digital jord, GND- kommunikasjonsport strømforsyning jord, Data- informasjonsport på modulen (datainngang/utgang), Ain - analog inngang, Dout- diskret utgang, Din- diskret input, Ute- analog utgang, Vpit - strømforsyningstilkoblingsterminal; Et brudd i modulbildet betyr galvanisk isolasjon mellom "ødelagte" deler. Analoge inngangs- og diskrete utgangsmoduler er tilgjengelige uten galvanisk isolasjon (fig. 4 a - et eksempel på CL8AI-modulmodellen fra NILAP), med isolasjon av analoge innganger og uten isolasjon av diskrete utganger (fig. 4 b - et eksempel på ADAM -4016 modulmodell fra Advantech) og med ved samtidig å isolere både analoge innganger og diskrete utganger (Fig. 4c er et eksempel på NL8TI-modulmodellen fra NIL AP).

Tilsvarende kan moduler med diskrete eller tellende innganger og diskrete utganger være uten galvanisk isolasjon (fig. 5a - et eksempel på en ADAM-4050-modulmodell fra Advantech), med inngangsisolasjon (fig. 5b - et eksempel på en ADAM4052-modulmodell fra Advantech) og med isolasjon både innganger og utganger (fig. 5c - et eksempel på NL16DI-modulmodellen fra NIL AP).

Analoge utgangsmoduler er vanligvis laget med galvanisk utgangsisolasjon (fig. 6). Dermed kan én I/O-modul inneholde opptil tre forskjellige jordstifter.

I modellene i fig. 4, 5 og 6, for enkelhets skyld vises ikke inngangsmotstander, som noen ganger må tas i betraktning.

Galvanisk isolasjon

Galvanisk isolasjon kretser er en radikal løsning på de fleste jordingsproblemer og har blitt de facto-standarden i industrielle automasjonssystemer.

For å implementere galvanisk isolasjon (isolasjon), er det nødvendig å levere strøm og signal til en isolert del av kretsen.

Energi tilføres ved hjelp av en isolasjonstransformator (i DC/DC eller AC/DC omformere) eller ved hjelp av autonome strømkilder (galvaniske batterier og akkumulatorer). Signaloverføring utføres gjennom optokoblere og transformatorer, elementer med magnetisk kobling, kondensatorer eller optisk fiber.

For påføring av galvanisk isolasjon er automatiseringssystemet delt inn i autonome isolerte delsystemer, mellom hvilke det ikke er noen ledere (galvaniske forbindelser). Hvert delsystem har sin egen lokale grunn. Delsystemer er jordet kun for elektrisk sikkerhet og lokal beskyttelse mot forstyrrelser.

Den største ulempen med kretser med galvanisk isolasjon er forhøyet nivå støy fra DC/DC-omformer, som imidlertid kan gjøres tilstrekkelig liten for lavfrekvente kretser ved hjelp av digital og analog filtrering (se avsnittet "Interferensegenskaper"). Ved høye frekvenser er kapasitansen til delsystemet til jord og kapasitansen mellom viklingene til transformatoren faktorer som begrenser verdien av galvanisk isolerte systemer. Kapasitansen til jord kan reduseres ved å påføre optisk kabel og redusere de geometriske dimensjonene til det galvanisk isolerte delsystemet.

En vanlig feil ved bruk av galvanisk isolerte kretser er feil tolkning av konseptet "isolasjonsspenning". Spesielt hvis isolasjonsspenningen til en inngangsmodul er 3 kV, betyr ikke dette at inngangene kan bære så høye spenninger under driftsforhold.

Vurder metoder for å beskrive isolasjonsegenskaper. V utenlandsk litteratur Tre standarder brukes for dette: UL 1577, VDE 0884 og IEC 61010-01, men beskrivelser av galvaniske isolasjonsenheter refererer ikke alltid til dem. Derfor tolkes konseptet "isolasjonsspenning" i innenlandske beskrivelser av utenlandske enheter tvetydig. Hovedforskjellen er at vi i noen tilfeller snakker om en spenning som kan påføres isolasjonen på ubestemt tid (arbeidsisolasjonsspenning), og i andre tilfeller snakker vi om en testspenning (isolasjonsspenning) som påføres prøven for en tid fra 1 minutt til flere mikrosekunder. Testspenningen kan være opptil 10 ganger driftsspenningen og er beregnet for akselerert testing under produksjon, siden effekten på isolasjonen bestemt av denne spenningen også avhenger av testpulsens varighet.

Tab. 1 viser forholdet mellom drifts- og test(test)isolasjonsspenning i henhold til standarden IEC 61010-01. Som du kan se av tabellen kan begreper som driftsspenning, konstant, rms eller toppverdi av testspenningen variere sterkt.

Den elektriske styrken til isolasjonen til huslig automasjonsutstyr er testet iht GOST 51350 eller GOST R IEC 60950-2002, dvs. c er en sinusformet spenning med en frekvens på 50 Hz i 1 minutt ved en spenning som er angitt i bruksanvisningen som isolasjonsspenning. For eksempel, med en testisolasjonsspenning på 2300 V, er driftsspenningen til isolasjonen bare 300 V (tabell 1).

Kilder til støy på bakkebussen

Kilder og årsaker til interferens kan være lynnedslag, statisk elektrisitet, elektromagnetisk stråling, "støyende" utstyr, strømforsyningsnettverk 220 V med en frekvens på 50 Hz, svitsjede nettverksbelastninger, triboelektrisitet, galvaniske par, termoelektrisk effekt, elektrolytiske prosesser, bevegelse av en leder i et magnetfelt, etc. .

Statlige sentre for standardisering og sertifisering i alle land i verden tillater ikke produksjon av utstyr som er en kilde til forstyrrelser på et uakseptabelt høyt nivå.

Interferensnivået kan imidlertid ikke gjøres lik null. I tillegg er det i praksis ganske mange kilder til interferens knyttet til funksjonsfeil eller bruk av ikke-sertifisert utstyr.

I Russland er det tillatte interferensnivået og utstyrets motstand mot effektene standardisert GOST R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.4, GOST R 51317.20, GOST R 4517.20, R 8.

Når du designer elektronisk utstyr, for å redusere interferensnivået, brukes en mikrokraftelementbase med minimum tilstrekkelig hastighet, og de øver også på å redusere lengden på ledere og skjerming.

Interferensegenskaper

Hovedkarakteristikken til interferens er avhengigheten av den spektrale effekttettheten til interferensen på frekvensen.

Interferens som påvirker industrielle automasjonssystemer, har et spektrum fra null frekvens til enheter av gigahertz (fig. 7). Interferenser som ligger i passbåndet til analoge kretser har frekvenser opp til titalls kilohertz. Digitale kretser påvirkes av interferens i båndet opptil hundrevis av megahertz. Gigahertz-interferens påvirker ikke automatiseringssystemer direkte, men etter å ha blitt oppdaget i ikke-lineære elementer genererer de lavfrekvent interferens som ligger innenfor grensene til det oppfattede spekteret.

Signal- og jordkretsene til automasjonssystemer inneholder hele spekteret av mulig interferens. Imidlertid er det kun interferenser hvis frekvenser ligger i båndbredden til automasjonssystemer som har effekt. Rms-verdien til spenningen (eller strømmen) av interferens E-interferens bestemmes av bredden på spekteret:

hvor: e2 (f) - interferenseffekt spektral tetthet, V2/Hz; fn og fv er de nedre og øvre grensene for interferensspekteret. I det spesielle tilfellet når e2 (f) avhenger svakt av frekvensen, er forholdet ovenfor forenklet:

For å redusere effekten av interferens på automasjonssystemer, er det derfor nødvendig å begrense båndbredden (fb - fn) til analoge inngangs- og utgangsmoduler. For eksempel, hvis sensorens tidskonstanten τ er 0,3 s, som er omtrentlig båndbredden til signalet

da vil begrense båndbredden til inngangsmodulen til 0,5 Hz redusere støynivået og dermed øke nøyaktigheten av målinger, redusere kravene til jording, skjerming og installasjon av systemet. Filteret introduserer imidlertid en dynamisk feil i måleresultatene, som avhenger av frekvensen (spekteret) til inngangssignalet. Som et eksempel, i fig. Figur 8 viser avhengigheten av målefeilen til RealLab-modulene! NL-serien på frekvens: med en inngangssignalfrekvens på 0,5 Hz (som i dette eksemplet), er feilen introdusert av filteret -0,05%.

Den kraftigste i automasjonssystemer er interferens med en strømforsyningsfrekvens på 50 Hz. Derfor, for å undertrykke det, brukes smalbåndsfiltre, innstilt nøyaktig (ved bruk av kvarts) til en frekvens på 50 Hz. På fig. Figur 9 viser som et eksempel frekvensresponsen (AFC) til et digitalt filter som brukes i analoge NL-moduler: filteret er konfigurert til å dempe 120 dB (6 størrelsesordener) av 50 Hz støy. Det skal bemerkes at den dynamiske feilen er iboende i alle kjente metoder for å dempe forstyrrelser av normal type, selv om den ofte ikke er angitt i egenskapene til analoge moduler, noe som kan villede brukeren.

Med en enda større treghet av sensorer eller et kontrollert system (for eksempel når sensoren er i en ovn er tiden det tar å nå modusen flere timer), er det mulig å redusere kravene til støynivået betydelig ved å innføre prosedyren for flere målinger og ytterligere digital filtrering i kontrollkontrolleren eller datamaskinen. Generelt, jo lengre måletiden er, desto mer nøyaktig kan signalet skilles fra støybakgrunnen.

Det skal bemerkes at tilstedeværelsen av et filter ikke alltid redder fra påvirkning av interferens. For eksempel, hvis høyfrekvent interferens oppdages eller korrigeres på ikke-lineære elementer før de når inngangen til inngangsmodulen, trekkes en konstant eller lavfrekvent komponent ut fra interferenssignalet, som ikke lenger kan dempes av filteret av inngangsmodulen. Ikke-lineære elementer kan for eksempel være kontakter av forskjellige metaller, beskyttelsesdioder, zenerdioder, varistorer.

Interferens fra strømnettet

Nettforsyningen 220/380 V med en frekvens på 50 Hz og strømforsyningene som er koblet til den er kilder til følgende forstyrrelser:

bakgrunn med en frekvens på 50 Hz;
spenningstopper fra en lynutladning (fig. 10 a);
kortvarige dempede svingninger når du bytter en induktiv last (fig. 10 b);
høyfrekvent støy(for eksempel interferens fra en fungerende radiostasjon) overlagret på en 50 Hz sinusoid (fig. 10 c);
infra lavfrekvent støy manifestert som ustabilitet i tid av verdien av rot-middelkvadratverdien til nettspenningen (fig. 11);
langvarig forvrengning av sinusformen og harmoniske under metning av transformatorkjernen og av andre grunner.

Årsakene til og kildene til nettverksinterferens kan være lynnedslag når de går inn i kraftledningen, slår av eller på elektriske apparater, tyristorstrømkontrollere, releer, elektromagnetiske ventiler, elektriske motorer, elektrisk sveiseutstyr, etc.

Interferensstrømmen flyter gjennom den felles ledningen til strømkilden og jordelektroden (fig. 12), og skaper et interferensspenningsfall over motstanden deres, som vil bli diskutert i de følgende avsnittene (i fig. 12, disse delene av kretsen er uthevet med en tykk linje). Interferensstrømmen kan faktisk lukkes ikke ved transformatorstasjonen, men gjennom den interne motstanden til andre elektriske apparater koblet til det elektriske nettverket, så vel som gjennom kapasitansen til kabelen.

Den viktigste interferensen som trenger inn i jordbussen fra et 220 V (50 Hz) nettverk er kapasitive strømmer som strømmer gjennom kapasitansen mellom motorviklingen og huset, strømmer mellom nettviklingen til transformatoren og kjernen, strømmer gjennom kondensatorene til nettverket. filtre.

Interferensstrømmens vei gjennom kapasitansen mellom primærviklingen til transformatoren og dens jordede kjerne Spar3 er vist i fig. 12. Denne strømmen går også gjennom den felles ledningen til strømforsyningen og jord.

Tilstedeværelsen av en kapasitans fører til at ujordede elektriske apparater "sjokkerer". I fravær av jording varierer potensialet til metallhuset til enheter koblet til et 220 V-nettverk fra flere titalls til 220 V, avhengig av lekkasjemotstanden til jord. Derfor må dekselene til enheter koblet til 220 V-nettverket jordes.

Ved bruk av DC/DC og AC/DC omformere legges kapasitiv og induktiv pickup fra omformerens egen generator til Enoise-interferenskilden. Derfor, i det generelle tilfellet, er støynivået på den vanlige ledningen til DC / DC og AC / DC-omformere høyere enn i kilder med en konvensjonell krafttransformator, selv om kapasitansen Сpar1 i omformere kan reduseres til enheter av picofarads sammenlignet med hundrevis av picofarads for en konvensjonell krafttransformator.

For å redusere inntrengningen av interferens i strømkilder, brukes separat skjerming av primær- og sekundærviklingene til transformatoren, samt separasjon av signalet og husets jord (fig. 13).

Lyn og atmosfærisk elektrisitet

Lyn er en av de vanligste årsakene til uønskede overspenninger, feil og feil i automasjonssystemer. Ladningen akkumulert i skyene har et potensial på rundt flere millioner volt i forhold til jordoverflaten og er negativ. Varigheten av en lynutladning er i gjennomsnitt 0,2 s, sjelden opp til 1 ... når 20 000°C, et kraftig magnetfelt og radiobølger vises. Lyn kan også dannes under støvstormer, snøstormer, vulkanutbrudd. Hyppigheten av lynskader på bygninger med en høyde på 20 m og dimensjoner i form av 100x100 m er 1 gang på 5 år, og for bygninger med dimensjoner på ca 10x10 m - 1 treff på 50 år (RD 34.21.122-87) .

Antall direkte lynnedslag til det 540 m høye TV-tårnet Ostankino er 30 nedslag per år. For å beskytte mot et direkte lynnedslag brukes lynavledere, som består av en pinne (lynavleder) plassert over bygningen, en jordelektrode og en leder som forbinder dem. Lynbeskyttelsessystemet gir en lavimpedansbane for lynstrøm til jord, utenom bygningskonstruksjoner. Lynavlederen bør plasseres så langt som mulig fra bygningen for å redusere effekten av gjensidig induksjon, og samtidig nærme nok til å beskytte bygningen mot et direkte lynnedslag. For bygninger med stor takflate monteres lynavledere på taket og kobles til hverandre og til jordelektroden med stållister.

Jordingslederen til lynavlederen er laget separat fra bygningens beskyttende jording, men elektrisk koblet til den for å utjevne potensialene og eliminere mulige gnister (RD 34.21.122-87).

Lynstrømmen, som passerer gjennom bakken, skaper et spenningsfall i den, som kan deaktivere grensesnittdrivere hvis de ikke har galvanisk isolasjon og er plassert i forskjellige bygninger (med forskjellige jordelektroder).

I kraftledninger mottas en lynutladning på en skjermingsledning, som leder lynet til bakken gjennom en jordelektrode. Skjoldtråden trekkes over fasetrådene, men en emk-puls induseres på fasetrådene på grunn av fenomenet elektromagnetisk induksjon. Denne impulsen går til transformatorstasjonen, hvor den dempes av gnistgap. Restimpulsen går inn i forbrukerledningen (fig. 10 a) og gjennom krafttransformatoren - i jordkretsen til automasjonssystemer (fig. 12).

Lynautomatiseringssystemer påvirkes av en elektromagnetisk puls, som kan deaktivere galvaniske isolasjonsenheter og brenne små ledninger. tverrsnitt strøm som genereres på grunn av fenomenet elektromagnetisk induksjon. Sekund naturfenomen forbundet med tordenvær er atmosfærisk elektrisitet. Det elektriske potensialet til en tordensky under regn kan være titalls millioner og til og med opptil 1 milliard volt. Når den elektriske feltstyrken mellom skyen og jordoverflaten når 500...1000 V/m, starter en elektrisk utladning fra skarpe gjenstander (master, rør, trær osv.).

Høye feltstyrker forårsaket av atmosfærisk elektrisitet kan indusere ladninger i "flytende" kretser med høy isolasjonsmotstand mot jord på flere tusen volt og føre til sammenbrudd av optokoblere i galvaniske isolasjonsmoduler. For å beskytte mot atmosfærisk elektrisitet, må galvanisk isolerte kretser som ikke har en lavmotstandsvei til jord plasseres i et jordet elektrostatisk skjold. Spesielt atmosfærisk elektrisitet er en av grunnene til at industrielle nettverk legges med skjermet tvunnet par. Kabelskjermen må bare jordes på ett punkt (se underavsnittet "Jording av skjermene til signalkabler").

Det skal bemerkes at lynavledere, som tjener til å beskytte mot et direkte lynnedslag, ikke kan redusere den elektriske feltstyrken til atmosfæriske ladninger betydelig og på ingen måte beskytte utstyret mot en kraftig elektromagnetisk puls under et tordenvær.

Statisk elektrisitet

Statisk elektrisitet oppstår på dielektriske materialer. Størrelsen på ladningen avhenger av bevegelseshastigheten til gnidelegemene, deres materiale og størrelsen på kontaktflaten. Eksempler på gnide kropper kan være:

belte stasjonen;
transportbånd;
syntetiske klær og fottøy på menneskekroppen;
strømmen av ikke-ledende faste partikler (støv), gass eller luft gjennom dysen;
bevegelsen av en ikke-ledende væske som fyller tanken;
bildekk som ruller på en ikke-ledende vei;
gummiruller under stolene når stolene beveger seg på et ikke-ledende gulv.

En remdrift, bestående av en dielektrisk reim og to trinser, er det vanligste eksemplet på en statisk elektrisitetsgenerator.

Potensialet til en statisk ladning på et belte kan nå 60 ... 100 kV, og det gjennomborede luftgapet er 9 cm. Derfor, i eksplosive industrier (heiser, møller), brukes belter med ledende tilsetningsstoffer eller metallisering. For å fjerne ladninger fra belter og andre elektriserende gjenstander, bruk en jordet fjærbelastet metallkam eller børste som berører en bevegelig overflate.

Transportbånd er elektrifisert dårligere enn en beltedrift på grunn av den lavere hastigheten på båndet.

Den andre måten bekjempe statisk elektrisitet er å installere en luftfukter i rommet for å oppnå luftfuktighet over 50 %.

For å redusere ladningene på menneskekroppen brukes jording av håndleddene til arbeidere, ledende gulv, ledende klær og luftfukting.

Resultatet av forekomsten av statiske elektriske ladninger kan være en sammenbrudd av inngangsstadiene til målesystemer, utseendet til linjer på CRT-skjermer, overgangen av triggere til en annen tilstand, strømmen av feil i digitale systemer, sammenbrudd av isolasjonen av galvanisk isolerte kretser med høy motstand mot jord, antennelse av en eksplosiv blanding.

For å beskytte automasjonssystemer mot feil forårsaket av statisk elektrisitet, brukes elektrostatiske skjermer koblet til skjermjord, samt grensesnittomformere med beskyttelse mot statisk elektrisitet (for eksempel har NL_232C grensesnittomformer beskyttelse mot statiske ladninger med et potensial på opptil ± 8 kV i henhold til IEC 1000-standarden -4-2).

Gjennomført henting

Ledende pickup- dette er interferens som overføres fra tilstøtende elektriske kretser, ikke gjennom et elektromagnetisk felt, men ved å overføre elektrisk strøm langs ledere som er felles for begge kretser, hovedsakelig gjennom felles deler av jord eller strømkretser. Typiske kilder til ledet støy er generatorer, høystrømskretser, digitale A/D-kretser, releer, DC/D- og AC/DC-omformere, pulserende trinnmotorer, høyeffekts PWM-ovner og nettstøy. Strøm som strømmer gjennom en felles jordbane, og interferens med konverteringsfrekvensen til en avbruddsfri strømforsyning (UPS).

Den vanligste årsaken til utført interferens i industrielle automasjonssystemer er feil jording.

Tenk på et eksempel (fig. 15). Forsyningsstrømmen til den digitale delen av inngangsmodulen I-pom går gjennom den felles delen av ledningen, som har motstand Rtot og skaper et spenningsfall Vp på den. Hvis den analoge inngangen til inngangsmodulen er feil koblet til signalkilden (vist med en krysset linje i fig. 15a), tilføres summen av spenningen til det målte signalet og interferensspenningen Ec + Vpm til modulinngangen .

Med en mer korrekt tilkobling av "-"-inngangen til modulen til signalkilden (vist i fig. 15a med en stiplet linje), påvirkes modulinngangen av common-mode støy Vp, som, hvis common-mode sier utilstrekkelig, kan introdusere en feil i måleresultatet. For å eliminere begge feilkildene må tilkoblingen av analog og digital jord utføres på ett felles punkt (fig. 15 b). I dette tilfellet påvirker ikke støyspenningsfallet på jordingslederen den analoge delen av modulen på noen måte.

Elektromagnetisk interferens

Elektromagnetisk interferens vises på grunn av fenomenet elektromagnetisk induksjon: i en ledende krets plassert i et elektromagnetisk felt, oppstår en induksjons-emk hvis kretsen er åpen, eller en induksjonsstrøm hvis kretsen er lukket. Kilder til elektromagnetisk interferens kan være et radiomodem, radiotelefon, radiorepeater, radiostasjon, mobilsender på taket av en bygning, motor med glitrende børster, elektrisk sveisemaskin, trikk, fluorescerende lamper, tyristorregulator, datamaskin, TV og radiostasjoner , mobiltelefoner, digital del av målesystemet, regulatorrelé, kosmisk kortbølgestråling, lynnedslag, etc.

Et digitalt (diskret) delsystem av et automasjonssystem, for eksempel en datamaskin, releer, tyristorer og kraftige utganger fra diskrete moduler, kan også være en kilde til elektromagnetisk interferens. Fiberoptiske sendere er også sterke kilder til elektromagnetisk interferens, siden de bruker høy strøm og opererer ved høye frekvenser. Interferens sendes ut ved hjelp av tilfeldige ledere som danner en dipol- eller sløyfeantenne. En dipolantenne er en kilde til et overveiende elektrisk felt i dens nærhet, en sløyfeantenne er en kilde til et magnetfelt. Langt fra slike kilder er det ikke noe dominerende felt, det er en tverrgående elektromagnetisk bølge. Ekte systemer danner et sett med strålende antenner, bestående av ledere, kabler og forskjellige metalloverflater.

Elektromagnetisk interferens induseres på alle ledende objekter, som i dette tilfellet spiller rollen som antenner. Kraften til den induserte interferensen avhenger av området på kretsen som dekkes av lederen, eller av lengden på ledningen. Støy indusert i en slik antenne kan føres inn i signalkretser eller jordkretser, noe som forårsaker en feilstrøm i digitale kretser eller en signaloverføringsfeil i analoge kretser.

De vanligste mottakerne av elektromagnetisk interferens er lange ledninger: jordkretser, industrielle nettverk (feltbusser), kabler som forbinder sensorer og analoge inngangsmoduler,. Les mer om beskyttelse av kabler til automasjonssystemer mot elektromagnetisk interferens. "Maskede" mottakere av elektromagnetisk interferens er metallkonstruksjoner i bygninger: metallstativer, vinduer med metallramme, rør for vannforsyning og oppvarming av en bygning, beskyttelsessløyfejording av en bygning, etc.

De viktigste metodene for å bekjempe elektromagnetiske pickuper er å redusere arealet av kretsen som mottar interferens, og bruken av en differensiell signaloverføringsmetode i kombinasjon med snoede ledningspar.

Men selv i en krets med et lite område, kan en stor interferens induseres hvis det under installasjonen gjøres en feil, vist i fig. 16: interferensstrøm induseres i metallrammen på stativet (tabell) Iom fra kilden I1, som ytterligere induserer spenning Vpom i andre omdreining av ledningen, det vil si at interferenssignalet transformeres gjennom en kortsluttet sving dannet av stativrammen.

Jordingsmetoder

Jordingsteknikker i industrielle automasjonssystemer er svært forskjellige for galvanisk koblede og galvanisk isolerte kretser.

De fleste metodene beskrevet i litteraturen refererer til galvanisk koplede kretser, hvor andelen nylig har gått betydelig ned på grunn av det kraftige prisfallet på DC/DC-omformere.

Jording av galvanisk koplede kretser

Et eksempel på en galvanisk tilkoblet krets er tilkoblingen av kilden og mottakeren av et standardsignal 0 ... 5 V (fig. 17, 18).

For å forklare hvordan du jorder riktig, vurder muligheten for feil (fig. 17) og riktig (fig. 18) installasjon.

På fig. 17. Følgende feil ble gjort:

stor belastning (DC-motor) strøm flyter på samme jordskinne som signalet, og skaper et spenningsfall V Jorden;
brukt unipolar inkludering av signalmottakeren, og ikke differensial;
en inngangsmodul uten galvanisk isolasjon av de digitale og analoge delene ble brukt, slik at strømforsyningsstrømmen til den digitale delen, som inneholder interferens, flyter gjennom utgangen AGND og skaper et ekstra interferensspenningsfall over motstanden R1.

Disse feilene fører til at spenningen ved inngangen til mottakeren Vin lik summen av signalspenningen Vout og interferensspenning VGrounds = R1 (Ipit + IM)

For å eliminere denne ulempen kan en stor kobberstang brukes som jordingsleder, men det er bedre å utføre jording som vist i fig. atten:

nemlig:

koble alle jordkretser på ett punkt (i dette tilfellet, interferensstrømmen JEG ER R1);
koble jordlederen til signalmottakeren til samme felles punkt (i dette tilfellet strømmen Ipit strømmer ikke lenger gjennom motstand R1, og spenningsfallet over motstanden til lederen R2 legger ikke til utgangsspenningen til signalkilden Vout).

Den generelle regelen for å svekke forbindelsen gjennom en felles jordledning er å dele landene inn i analog, digital, strøm og beskyttende etterfulgt av deres forbindelse på bare ett punkt.

Når du skiller jordingene til galvanisk koplede kretser, generelt prinsipp: jordkretser med høy støy må være adskilt fra støysvake kretser, og de må kun kobles til ett felles punkt.

Det kan være flere jordingspunkter hvis topologien til en slik krets ikke fører til utseendet til "skitne" jordområder i kretsen, inkludert kilden og mottakeren av signalet, og også hvis lukkede sløyfer som mottar elektromagnetisk interferens ikke dannes i jordkretsen.

Ulempen med metoden for å skille jordledere er lav effektivitet ved høye frekvenser, når den gjensidige induktansen mellom tilstøtende jordledere spiller en viktig rolle, som bare erstatter galvaniske koblinger med induktive, uten å løse problemet som helhet.

Lengre ledere fører også til en økning i jordmotstanden, noe som er viktig ved høye frekvenser.

Derfor brukes jording på ett punkt ved frekvenser opp til 1 MHz, over 10 MHz er det bedre å jorde på flere punkter, og i mellomområdet fra 1 til 10 MHz, bør en enkeltpunktskrets brukes hvis den lengste lederen i jordkretsen er mindre enn 1/20 av interferensbølgelengden.

Ellers brukes et flerpunktsskjema. Enkeltpunktjording brukes ofte i militære og romenheter.

Jording av galvanisk isolerte kretser

En radikal løsning på de beskrevne problemene (fig. 17 og 18) er bruken av galvanisk isolasjon med separat jording av de digitale, analoge og strømdelene av systemet (fig. 19).

Strømseksjonen er vanligvis jordet via en beskyttende jordbuss. Bruken av galvanisk isolasjon lar deg skille den analoge og digitale bakken, og dette eliminerer igjen strømmen av interferensstrømmer gjennom den analoge bakken fra strømmen og digital jord.

Analog jord kan kobles til beskyttelsesjord gjennom en motstand. RAGND(For flere detaljer, se avsnittene "Flytende" jord "og" Galvanisk isolasjon ").

Jording av skjermene til signalkabler

Problemstillingene med signaloverføring over kabel er beskrevet i detalj i arbeidet. Her vil vi kun vurdere jording når vi sender et signal over et vridd skjermet par, siden dette tilfellet er mest typisk for industrielle automasjonssystemer.

Siden lengden på signalkabelen vanligvis er titalls og hundrevis av meter, må den beskyttes mot et vekslende magnetfelt (ved bruk av tvunnet par), elektrostatiske ladninger og kapasitive pickups (skjerming).

Hvis interferensfrekvensen ikke overstiger 1 MHz, må kabelen jordes på den ene siden. Hvis den er jordet fra begge sider (fig. 20), dannes en lukket krets, som vil fungere som en antenne, motta elektromagnetisk interferens (i fig. 20 er banen til interferensstrømmen vist med en stiplet linje).

Interferensstrømmen, som går gjennom kabelskjermen, vil indusere interferens på kabelens sentrale ledere gjennom gjensidig induktans.

Hvis jordingspunktene til kabelendene er atskilt med en betydelig avstand, kan det være en potensiell forskjell mellom dem, forårsaket av strøstrømmer i bakken eller støy i jordbussen.

Herreløse strømmer induseres av elektrifiserte kjøretøy (trikker, metro- og jernbanetog), sveiseenheter, elektrokjemiske beskyttelsesanordninger, naturlige elektriske felt forårsaket av vannfiltrering i bergarter, diffusjon av vannholdige løsninger, etc.

Kabelkappen må være jordet på signalkildesiden. Hvis jording gjøres fra siden av mottakeren, vil interferensstrømmen flyte langs banen vist i fig. 21 stiplet linje, det vil si gjennom kapasitansen mellom kabelkjernene, og skaper interferensspenning på den og derfor mellom differensialinngangene.

Derfor er det nødvendig å jorde flettet fra siden av signalkilden (fig. 22), i dette tilfellet er det ingen vei for passasje av interferensstrømmen.

Hvis signalkilden ikke er jordet (for eksempel et termoelement), kan skjermen jordes fra begge sider, siden det i dette tilfellet ikke dannes en lukket sløyfe for interferensstrømmen.

I tillegg, med en kabellengde som kan sammenlignes med interferensbølgelengden (interferensbølgelengden ved en frekvens på 1 MHz er 300 m, ved en frekvens på 10 MHz - 30 m), øker motstanden til flettet (se "Modell, jording) "-seksjon), som kraftig øker interferensspenningen på flettet.

Derfor, ved høye frekvenser, må kabelflettingen jordes ikke bare på begge sider, men også på flere punkter mellom dem (fig. 23).

Disse punktene velges i en avstand på 1/10 av interferensbølgelengden fra hverandre. I dette tilfellet vil en del av strømmen flyte gjennom kabelflettingen I Jorden, som overfører interferens til den sentrale kjernen gjennom gjensidig induktans.

Den kapasitive strømmen vil også flyte langs banen vist i fig. 21 vil imidlertid høyfrekvenskomponenten til interferensen dempes. Valget av antall kabeljordingspunkter avhenger av forskjellen i interferensspenninger i endene av skjermen, frekvensen av interferensen, kravene til beskyttelse mot lynnedslag eller størrelsen på strømmene som går gjennom skjermen hvis det er grunnfestet.

Som et mellomalternativ kan du bruke andre jording av skjermen gjennom kapasitansen(Fig. 22). Samtidig, ved en høy frekvens, viser det seg at skjermen er jordet fra to sider, ved en lav frekvens - fra den ene siden. Dette gir mening i tilfellet når interferensfrekvensen overstiger 1 MHz, og kabellengden er 10 ... 20 ganger mindre enn interferensbølgelengden, det vil si når det ennå ikke er nødvendig å jorde på flere mellompunkter.

Kapasitansverdien kan beregnes ved hjelp av formelen Mikrobølgeovn = 1/(2 π ƒ Xs), hvor ƒ øvre frekvensgrense for interferensspekteret, Xc- kapasitiv motstand til jordingskondensatoren (brøkdeler av en ohm). For eksempel, ved en frekvens på 1 MHz, har en 0,1 uF kondensator en motstand på 1,6 ohm.

Kondensatoren må være høyfrekvent, med lav selvinduktans. For skjerming av høy kvalitet i et bredt frekvensområde brukes en dobbel skjerm (fig. 24).

Den indre skjermen er jordet på den ene siden - fra siden av signalkilden, for å utelukke passasje av kapasitiv interferens langs banen vist i fig. 21, og det ytre skjoldet reduserer høyfrekvent interferens.

I alle tilfeller må skjermen være isolert for å forhindre utilsiktet kontakt med metallgjenstander og bakken.

Merk at interferensfrekvensen er frekvensen som kan oppfattes av sensitive innganger til automatiseringssystemenheter. Spesielt hvis det er et filter ved inngangen til den analoge modulen, bestemmes den maksimale støyfrekvensen som må tas i betraktning ved skjerming og jording av den øvre grensefrekvensen til filterets passbånd.

Siden selv med riktig jording, men med en lang kabel, passerer interferensen fortsatt gjennom skjermen, for å overføre et signal over lang avstand eller med økte krav til målenøyaktighet, er det nødvendig å overføre et signal i digital form eller, enda bedre, gjennom en optisk kabel. For å gjøre dette kan du bruke for eksempel RealLab analoge inngangsmoduler! NL-serien eller ADAM-4000 og fiberoptiske grensesnittomformere RS-485, for eksempel, skriv SN-OFC-ST62.5 / 125 fra NIL AP eller ADAM-4541/4542+ selskaper Advantech.

Jording av kabelskjermer av automasjonssystemer i elektriske transformatorstasjoner

For å beskytte mot elektromagnetiske felt med en frekvens på 50 Hz er kabelskjermen også jordet på begge sider. Dette er berettiget i tilfeller hvor det er kjent at den elektromagnetiske pickupen med en frekvens på 50 Hz er større enn pickupen forårsaket av flyten av utjevningsstrøm gjennom fletten.

Jordingskabelskjermer for lynbeskyttelse

For å beskytte mot lynets magnetiske felt, må signalkabler til automasjonssystemer som går gjennom åpne områder legges i metallrør laget av et ferromagnetisk materiale, for eksempel stål. Rør spiller rollen som en magnetisk skjerm. Rustfritt stål kan ikke brukes da dette materialet ikke er ferromagnetisk. Rør legges under bakken, og når de er plassert over bakken, må de jordes ca hver 3. meter. Kabelen skal være skjermet og skjermen skal være jordet. Jordingen av skjermen må være av meget høy kvalitet med minimal motstand mot jord.

Inne i bygget svekkes magnetfeltet hvis bygget er armert betong, og ikke svekket hvis det er murstein. En radikal løsning på lynbeskyttelsesproblemer er bruken av fiberoptisk kabel, som allerede er ganske billig og enkelt koblet til RS.485-grensesnittet.

Jording for differensialmålinger

Hvis signalkilden ikke har motstand mot jord, gir differensialmålingen en flytende inngang. Den flytende inngangen kan lades statisk av atmosfærisk elektrisitet (se også Lyn og atmosfærisk elektrisitet, flytende jord) eller inngangslekkasjestrømmen til en op-forsterker.

For å tømme ladning og strøm til jord, inneholder de potensielle inngangene til analoge inngangsmoduler vanligvis 1 til 20 MΩ motstander internt som kobler de analoge inngangene til jord. Men med et høyt nivå av interferens eller høy impedans av signalkilden, kan selv en motstand på 20 MΩ ikke være tilstrekkelig, og da er det nødvendig å i tillegg bruke eksterne motstander med en verdi på titalls kΩ til 1 MΩ eller kondensatorer med samme motstand ved interferensfrekvensen (fig. 25).

Jordings smarte sensorer

Nylig har såkalte smarte sensorer blitt mye brukt og utviklet, som inneholder en mikrokontroller for å linearisere konverteringskarakteristikken til sensoren. Smarte sensorer gir et signal i digital eller analog form.

På grunn av at den digitale delen av sensoren er kombinert med den analoge delen, får utgangssignalet et økt støynivå dersom bakken er feil.

Noen sensorer, som de fra Honeywell, har en DAC med strømutgang og krever derfor en ekstern belastningsmotstand i størrelsesorden 20 kΩ, så det nyttige signalet i dem oppnås i form av et spenningsfall over belastningsmotstanden når sensorens utgangsstrøm flyter.

Tenk på et eksempel (fig. 26).

Lastespenningen er: Vload = Vout - Iload R1+ I2 R2,

dvs. det avhenger av strømmen I2, som inkluderer den digitale jordstrømmen. Den digitale jordstrømmen inneholder støy og påvirker, i samsvar med formelen ovenfor, spenningen ved belastningen. For å eliminere denne effekten, må jordingskretsene lages som vist i fig. 27. Her går ikke den digitale jordstrømmen gjennom motstanden. R21 og introduserer derfor ikke støy i signalspenningen ved lasten.

Jording av skap med utstyr av automasjonssystemer

Montering av skap med utstyr må ta hensyn til all tidligere oppgitt informasjon. Det er imidlertid umulig å si på forhånd hvilke krav som er obligatoriske og hvilke som ikke er det, siden settet med obligatoriske krav avhenger av nødvendig målenøyaktighet og av det elektromagnetiske miljøet.

På fig. 28 viser et eksempel der hver forskjell fra fig. 29 øker sannsynligheten for digitale feil og forringer den analoge feilen.

På fig. 28 gjorde følgende "feil" tilkoblinger:

skapene er jordet på forskjellige punkter, så potensialene til grunnene deres er forskjellige (fig. 17 og 18);
skapene er sammenkoblet, noe som skaper en lukket sløyfe i jordingskretsen (se fig. 16, samt seksjonene "Beskyttende jording av bygninger", "Jordingsledere" og "Elektromagnetiske pickuper");
ledere av analog og digital jording i venstre kabinett løper parallelt over et stort område, så induktive og kapasitive pickuper fra digital jord kan vises på analog jord;
konklusjon GND strømforsyningen er koblet til skapkroppen på det nærmeste punktet, og ikke ved jordterminalen, derfor flyter interferensstrøm gjennom skapkroppen og trenger gjennom strømforsyningstransformatoren (fig. 12 og 13);
en strømforsyning brukes til to skap, noe som øker lengden og induktansen til jordlederen;
i høyre skap kobles ikke jordklemmene til jordklemmen, men direkte til skapkroppen. I dette tilfellet blir skapkroppen en kilde til induktiv pickup på alle ledninger som går langs veggene;
i høyre skap i midtre rad kobles analog og digital jording direkte på utgangen til blokkene, noe som er feil (fig. 17, 18, 19)

Disse manglene er eliminert i fig. 29.

En ytterligere forbedring av kablingen i dette eksemplet ville være å bruke en separat jordleder for de mest følsomme analoge inngangsmodulene.

Innenfor et skap (rack) er det ønskelig å gruppere analoge moduler separat, digitale moduler separat, slik at når du legger ledninger i en kabelkanal, reduseres lengden på seksjonene med parallell passasje av digitale og analoge jordkretser.

Jording i distribuerte kontrollsystemer

I kontrollsystemer fordelt over et bestemt territorium med karakteristiske dimensjoner på titalls og hundrevis av meter, er det umulig å bruke inngangsmoduler uten galvanisk isolasjon. Kun galvanisk isolasjon lar deg koble til kretser som er jordet på punkter med forskjellige potensialer.

Kabler som går gjennom åpne områder skal beskyttes mot magnetiske impulser som oppstår under tordenvær (se avsnittene "Lyn og atmosfærisk elektrisitet", "Jordingskabelskjermer for lynbeskyttelse"), og mot magnetiske felt som oppstår ved kobling av kraftige laster (Se avsnittet "Jording av skjermene til kabler til automasjonssystemer i elektriske transformatorstasjoner"). Vær spesielt oppmerksom på jordingen av kabelskjermen (se avsnittet "Jording av skjermene til signalkabler").

En radikal løsning for et geografisk distribuert kontrollsystem er overføring av informasjon over en optisk fiber eller radiokanal.

Gode resultater kan oppnås ved å nekte å overføre informasjon etter analoge standarder til fordel for digitale. For å gjøre dette kan du bruke de riktige modulene til å bygge distribuerte kontrollsystemer, slik som ADAM-4000- eller NL-serien. Essensen av denne tilnærmingen er at inngangsmodulen er plassert i nærheten av sensoren, og reduserer dermed lengden på ledninger med analoge signaler, og signalet overføres til PLS via en digital kanal.

En variant av denne tilnærmingen er bruken av sensorer med innebygde ADC-er og digitale grensesnitt. Slike sensorer er nå blant produktene til mange selskaper, som Pepperl + Fuchs, Siemens, Omron, etc.; slike sensorer av den allerede nevnte NL-serien produseres, for eksempel NL-1DT100 fuktighetssensor.

Jordingsfølsomme målekretser

For målekretser med høy følsomhet i dårlig elektromagnetisk miljø toppscore muliggjør bruk av en "flytende" jord (se avsnittet "Flytende jord") i forbindelse med batteristrøm og fiberoptisk overføring.

Jording av aktueringsutstyr og APCS-drev

Kabelskjermen skal jordes på den ene siden.

Kretsene for tilkobling av sensorene til slike systemer bør plasseres i en separat skjerm og om mulig i romlig avstand fra aktiveringsenhetene.

Jording i industrielle nettverk

Industrielt nettverksbasert grensesnitt RS-485 utføres skjermet vridd par med obligatorisk bruk galvaniske isolasjonsmoduler(Fig. 30).

For korte avstander (ca. 10 m), i fravær av forstyrrelseskilder i nærheten, kan skjermen ikke brukes. Ved store avstander (standarden tillater en kabellengde på opptil 1,2 km), kan forskjellen i jordpotensiale på punkter fjernt fra hverandre nå flere enheter og til og med titalls volt (se avsnittet "Jording av skjermer til signalkabler") .

Derfor, for å forhindre at strømmen flyter gjennom skjermen og utjevner disse potensialene, må kabelskjermen jordes på bare ett punkt (det spiller ingen rolle hvilket). Dette vil også forhindre et stort område lukket sløyfe i jordkretsen, der høye strømmer kan induseres på grunn av elektromagnetisk induksjon under lynnedslag eller veksling av kraftige belastninger.

Strømmen gjennom den gjensidige induktansen induserer en emf på sentertrådparet, som kan ødelegge portdriverbrikkene.

Når du bruker en uskjermet kabel, kan en stor statisk ladning (flere kilovolt) induseres på den på grunn av atmosfærisk elektrisitet, som kan deaktivere de galvaniske isolasjonselementene. For å forhindre denne effekten, bør den isolerte delen av den galvaniske isolasjonsanordningen jordes gjennom en motstand, for eksempel 0,1 ... 1 MΩ.

Motstanden vist i fig. 30 stiplet linje reduserer også muligheten for overslag ved jordfeil eller høy galvanisk isolasjonsmotstand ved bruk av skjermet kabel.

De beskrevne effektene er spesielt uttalt i Ethernet-nettverk med koaksialkabel, når flere Ethernet-nettverkskort svikter under et tordenvær ved jording på flere punkter (eller mangel på jording) under et tordenvær.

På Ethernet-nettverk med lav båndbredde (10 Mbps) skal skjermen bare være jordet på ett punkt. For Fast Ethernet (100 Mbps) og Gigabit Ethernet (1 Gbps) må skjermen jordes på flere punkter, i henhold til anbefalingene i Jordingssignalkabelskjold.

Det er også nødvendig å bli veiledet av reglene fra denne delen når du legger kabelen i åpne områder.

Grunnstøting ved eksplosive industrianlegg

Ved eksplosive industrielle anlegg, når du installerer jording med en strandet ledning, er det ikke tillatt å bruke lodding for å lodde sammen kjernene, siden på grunn av den kalde strømmen av loddetinn, kan kontakttrykkstedene i skrueklemmene bli svekket.

Grensesnittkabelskjerm RS-485 jordet på et punkt utenfor det farlige området. Innenfor det farlige området må det beskyttes mot utilsiktet kontakt med jordede ledere. egensikre kretser må ikke jordes med mindre det kreves av driftsforholdene til det elektriske utstyret ( GOST R 51330,10, p6.3.5.2).

egensikre kretser må installeres på en slik måte at interferens fra eksterne elektromagnetiske felt (for eksempel fra en radiosender plassert på taket av en bygning, fra luftledninger eller nærliggende høyeffektkabler) ikke skaper en farlig spenning eller strøm som er egensikker. kretser.

Dette kan oppnås ved å skjerme eller ved å fjerne egensikre kretser fra kilden til elektromagnetisk interferens.

Ved legging i en felles bunt eller kanal må kabler med egensikre og egensikre kretser separeres med et mellomlag isolasjonsmateriale eller en jordet metallskillevegg. Ingen separasjon er nødvendig hvis det brukes metallmantlede eller skjermede kabler.

Jordede metallkonstruksjoner bør ikke ha hull og dårlige kontakter seg imellom, noe som kan gnister under tordenvær eller ved bytte av kraftig utstyr.

I eksplosive industrianlegg brukes elektriske distribusjonsnettverk med isolert nøytral hovedsakelig for å eliminere muligheten for gnist under en fase-til-jord kortslutning og utløsning av beskyttelsessikringer i tilfelle isolasjonsskader.

For beskyttelse mot statisk elektrisitet bruk jordingen beskrevet i den aktuelle delen. Statisk elektrisitet kan antenne en eksplosiv blanding. For eksempel med en kapasitet Menneskekroppen 100 ... 400 pF og et ladepotensial på 1 kV, vil energien til en gnilutladning fra menneskekroppen være lik 50 ... 200 μJ, noe som kan være tilstrekkelig til å antenne en eksplosiv blanding av gruppe IIC (60 μJ ).

Grunnverifisering

Flytende (batteri)drevne oscilloskoper og opptakere brukes til å oppdage jordingsproblemer.

Opptakere hjelper til med å finne dårlige ("raslende") kontakter i jordings- og strømforsyningskretsene til utstyr, og det oppstår sjelden feil i automasjonssystemer. For å gjøre dette, ved hjelp av en flerkanals datamaskinopptaker, overvåkes parameteren av interesse, spenningen i lavspenningsforsyningskretsen, i 220 V-forsyningsnettverket og spenningsforskjellen mellom flere punkter i jordingssystemet. Kontinuerlig registrering av prosessparametere og spenninger lar deg etablere en årsakssammenheng mellom feil i prosessparametere og spenningsstøt i strøm- og jordkretsene.

Flytende oscilloskoper lar deg overvåke størrelsen og frekvensen av interferens ved jordterminaler i automatiseringskapsler, evaluere nivået og lokalisere kilden til interferensmagnetfeltet ved hjelp av en flersvingantenne koblet til oscilloskopet.

Victor Denisenko, forsker i NIL AP Artikkelen ble publisert i magasinet "STA" nr. 2, 2006

elektriske installasjoner over 1 kV i nettverk med en effektivt jordet nøytral (med høye jordfeilstrømmer);

elektriske installasjoner over 1 kV i nett med isolert nøytral (med lave jordfeilstrømmer);

elektriske installasjoner opptil 1 kV med dødjordet nøytral;

elektriske installasjoner inntil 1 kV med isolert nøytral.

1.7.3. Et elektrisk nettverk med en effektivt jordet nøytral er et trefaset elektrisk nettverk over 1 kV, hvor jordfeilfaktoren ikke overstiger 1,4.

Jordfeilforholdet i et trefaset elektrisk nettverk er forholdet mellom potensialforskjellen mellom en uskadet fase og jord ved jordfeilpunktet til en annen eller to andre faser og potensialforskjellen mellom fasen og jord på dette punktet før feilen .

1.7.4. En dødjordet nøytral er en transformator eller generator nøytral koblet til en jordingsenhet direkte eller gjennom lav motstand (for eksempel gjennom strømtransformatorer).

1.7.5. En isolert nøytral er en transformator eller generator nøytral som ikke er koblet til en jordingsenhet eller koblet til den gjennom signal-, måling, beskyttelsesenheter, jordende lysbuedempende reaktorer og lignende enheter med høy motstand.

1.7.6. Jording av enhver del av en elektrisk installasjon eller annen installasjon er den tilsiktede elektriske tilkoblingen av denne delen med en jordingsenhet.

1.7.7. Beskyttende jording er jording av deler av en elektrisk installasjon for å sikre elektrisk sikkerhet.

1.7.8. Arbeidsjording er jordingen av et hvilket som helst punkt i de strømførende delene av den elektriske installasjonen, som er nødvendig for å sikre driften av den elektriske installasjonen.

1.7.9. Nullstilling i elektriske installasjoner med spenninger opp til 1 kV er bevisst sammenkobling av deler av en elektrisk installasjon som normalt ikke er spenningssatt med en dødjordet nøytral av en generator eller transformator i trefasestrømnett, med en dødjordet utgang på en enfaset strømkilde, med en dødjordet midtpunktskilde i DC-nettverk.

1.7.10. En jordfeil er en utilsiktet tilkobling av strømførende deler av en elektrisk installasjon til konstruksjonsdeler som ikke er isolert fra jord, eller direkte til jord. En jordfeil er en utilsiktet tilkobling av strømførende deler av en elektrisk installasjon med deres strukturelle deler som normalt ikke er strømførende.

1.7.11. En jordingsenhet er en kombinasjon av en jordingsleder og jordingsledere.

1.7.12. En jordingsleder er en leder (elektrode) eller et sett med metallkoblede ledere (elektroder) som er i kontakt med bakken.

1.7.13. En kunstig jordingsleder er en jordingsleder spesielt laget for jordingsformål.

1.7.14. Den naturlige jordingslederen er de elektrisk ledende delene av kommunikasjon, bygninger og strukturer for industrielle eller andre formål som er i kontakt med bakken og brukes til jording.

1.7.15. Jordings- eller jordingslinjen kalles henholdsvis en jording eller null beskyttelsesleder med to eller flere grener.

1.7.16. En jordingsleder er en leder som kobler de jordede delene til jordelektroden.

1.7.17. En beskyttelsesleder (PE) i elektriske installasjoner er en leder som brukes for å beskytte mot elektrisk støt på mennesker og dyr. I elektriske installasjoner opp til 1 kV kalles en beskyttelsesleder koblet til en dødjordet nøytral på en generator eller transformator en null beskyttelsesleder.

1.7.18. Null arbeidsleder (N) i elektriske installasjoner opptil 1 kV er en leder som brukes til å drive elektriske mottakere, koblet til en solid jordet nøytral av en generator eller transformator i trefasestrømnettverk, med en solid jordet utgang av en enfaset strømkilde, med et solid jordet kildepunkt i tretråds likestrømsnettverk.

En kombinert nullbeskyttelses- og nullarbeidsleder (PEN) i elektriske installasjoner opp til 1 kV er en leder som kombinerer funksjonene til en nullbeskyttelses- og nullarbeidsleder.

I elektriske installasjoner opptil 1 kV med en solid jordet nøytral kan null arbeidsleder utføre funksjonene til en null beskyttelsesleder.

1.7.19. Spredningssonen er området på jorden, innenfor hvilket en merkbar potensialgradient oppstår når strømmen renner fra jordelektroden.

1.7.20. Sonen med nullpotensial er sonen på jorden utenfor spredningssonen.

1.7.21. Spenningen på jordingsenheten er spenningen som oppstår når strømmen renner fra jordelektroden til jorden mellom strøminngangspunktet i jordingsenheten og sonen med nullpotensial.

1.7.22. Spenningen i forhold til jord ved kortslutning til huset er spenningen mellom dette tilfellet og sonen med nullpotensial.

1.7.23. Berøringsspenningen er spenningen mellom to punkter i jordfeilstrømkretsen (til kabinettet) mens en person berører dem samtidig.

1.7.24. Trinnspenningen er spenningen mellom to punkter på jorden, på grunn av spredningen av feilstrømmen til bakken, mens den samtidig berører dem med føttene til en person.

1.7.25. Jordfeilstrømmen er strømmen som strømmer inn i bakken gjennom feilen.

1.7.26. Motstanden til jordingsenheten er forholdet mellom spenningen på jordingsenheten og strømmen som strømmer fra jordingselektroden til bakken.

1.7.27. Den ekvivalente resistiviteten til jorden med en heterogen struktur er en slik resistivitet til jorden med en homogen struktur, der motstanden til jordingsanordningen har samme verdi som i jorden med en heterogen struktur.

Begrepet "resistivitet" brukt i denne forskriften for ikke-homogen jord skal forstås som "ekvivalent resistivitet".

1.7.28. Beskyttende avstengning i elektriske installasjoner opp til 1 kV er den automatiske avstengningen av alle faser (poler) i en nettverksseksjon, som gir kombinasjoner av strøm og dens passasjetid som er trygge for mennesker i tilfelle kortslutning til kabinettet eller en reduksjon i isolasjonsnivået under en viss verdi.

1.7.29. Dobbel isolasjon av en elektrisk mottaker er en kombinasjon av fungerende og beskyttende (tilleggs)isolasjon, der de tilgjengelige delene av den elektriske mottakeren ikke får farlig spenning hvis bare den fungerende eller kun beskyttende (tilleggs) isolasjonen er skadet.

1.7.30. Lavspenning er en merkespenning på ikke mer enn 42 V mellom fasene og i forhold til jord, brukt i elektriske installasjoner for å sikre elektrisk sikkerhet.

1.7.31. En isolasjonstransformator er en transformator designet for å skille nettverket som forsyner den elektriske mottakeren fra det primære elektriske nettverket, samt fra jordings- eller nullstillingsnettverket.

GENERELLE KRAV

1.7.32. For å beskytte personer mot elektrisk støt ved isolasjonsskader, må minst ett av følgende beskyttelsestiltak tas i bruk: jording, nøytralisering, beskyttende avstengning, skilletransformator, lavspenning, dobbel isolasjon, potensialutjevning.

1.7.33. Jording eller jording av elektriske installasjoner bør utføres:

1) ved en spenning på 380 V og over vekselstrøm og 440 V og over likestrøm - i alle elektriske installasjoner (se også 1.7.44 og 1.7.48);

2) ved merkespenninger over 42 V, men under 380 V AC og over 110 V, men under 440 V DC - kun i rom med økt fare, spesielt farlig og i utendørs installasjoner.

Jording eller jording av elektriske installasjoner er ikke nødvendig ved merkespenninger opp til 42 V AC og opptil 110 V DC i alle tilfeller, bortsett fra de som er spesifisert i 1.7.46, punkt 6, og i kap. 7.3 og 7.6.

1.7.34. Jording eller jording av elektrisk utstyr installert på luftledninger (kraft- og instrumenttransformatorer, frakoblere, sikringer, kondensatorer og andre enheter) må utføres i samsvar med kravene gitt i de relevante kapitlene i PUE, så vel som i dette kapittelet.

Motstanden til jordingsanordningen til luftledningsstøtten som det elektriske utstyret er installert på, må oppfylle kravene:

1) 1.7.57-1.7.59 - i elektriske installasjoner over 1 kV nettverk med isolert nøytral;

2) 1.7.62 - i elektriske installasjoner opptil 1 kV med dødjordet nøytral;

3) 1.7.65 - i elektriske installasjoner opptil 1 kV med isolert nøytral;

4) 2.5.76 - i nettverk på 110 kV og over.

I trefasenett opp til 1 kV med dødjordet nøytral og i enfasenettverk med jordet utgang fra en enfaset strømkilde, må det elektriske utstyret installert på luftledningsstøtten nullstilles (se 1.7.63 ).

1.7.35. For jording av elektriske installasjoner bør naturlige jordingsledere brukes i første omgang. Hvis motstanden til jordingsenhetene eller kontaktspenningen samtidig har akseptable verdier, og de normaliserte spenningsverdiene til jordingsenheten er gitt, bør kunstige jordingselektroder bare brukes hvis det er nødvendig å redusere tettheten av strømmer som strømmer gjennom naturlige jordelektroder eller strømmer fra dem.

1.7.36. For jording av elektriske installasjoner med forskjellige formål og forskjellige spenninger, geografisk nær hverandre, anbefales det å bruke en felles jordingsenhet.

For å kombinere jordingsenhetene til ulike elektriske installasjoner til én felles jordingsenhet, bør alle tilgjengelige naturlige, spesielt lange, jordingsledere brukes.

En jordingsenhet som brukes til å jorde elektriske installasjoner med ett eller forskjellige formål og spenninger må oppfylle alle kravene for jording av disse elektriske installasjonene: beskyttelse av personer mot elektrisk støt hvis isolasjonen er skadet, driftsforhold for nettverk, beskyttelse av elektrisk utstyr mot overspenning, etc.

1.7.37. Motstanden til jordingsenheter og kontaktspenning som kreves i dette kapittelet, må gis under de mest ugunstige forhold.

Den spesifikke jordmotstanden bør bestemmes ved å ta som en beregnet verdi som tilsvarer den sesongen av året når motstanden til jordingsenheten eller kontaktspenningen får de høyeste verdiene.

1.7.38. Elektriske installasjoner inntil 1 kV AC kan være med solid jordet eller isolert nøytral, DC elektriske installasjoner med solid jordet eller isolert midtpunkt, og elektriske installasjoner med enfase strømkilder med en solid jordet eller med begge isolerte terminaler.

I firetrådsnettverk av trefasestrøm og tretrådsnettverk med likestrøm, er dødjording av nøytral- eller midtpunktet til strømkilder obligatorisk (se også 1.7.105).

1.7.39. I elektriske installasjoner opp til 1 kV med en solid jordet nøytral eller en solid jordet utgang fra en enfaset strømkilde, samt med et solid jordet midtpunkt i tretråds DC-nettverk, skal nullstilling utføres. Bruk i slike elektriske installasjoner av jording av husene til elektriske mottakere uten jording er ikke tillatt.

1.7.40. Elektriske installasjoner opptil 1 kV AC med en isolert nøytral eller en isolert utgang av en enfaset strømkilde, samt DC elektriske installasjoner med et isolert midtpunkt bør brukes med økte sikkerhetskrav (for mobile installasjoner, torvgraving, gruver) . For slike installasjoner skal som et vernetiltak jording utføres i kombinasjon med nettisolasjonsovervåking eller beskyttende utkobling.

1.7.41. I elektriske installasjoner over 1 kV med isolert nøytral skal det utføres jording.

I slike elektriske installasjoner bør det være mulig å raskt finne jordfeil (se 1.6.12). Jordfeilvern bør installeres med utløserfunksjon (gjennom hele det elektrisk tilkoblede nettet) i tilfeller der det er nødvendig av sikkerhetsmessige årsaker (for ledninger som forsyner mobile understasjoner og mekanismer, torvgruver osv.).

1.7.42. Beskyttende frakobling anbefales som et primært eller ekstra beskyttelsestiltak dersom sikkerheten ikke kan ivaretas av en jordings- eller nøytraliserende enhet, eller hvis en jordings- eller nøytraliserende enhet forårsaker vanskeligheter på grunn av gjennomføringsforhold eller av økonomiske årsaker. Beskyttende avstengning må utføres av enheter (enheter) som oppfyller spesielle tekniske betingelser når det gjelder driftssikkerhet.

1.7.43. Et trefaset nett inntil 1 kV med isolert nøytral eller et enfaset nett inntil 1 kV med isolert utgang, koblet gjennom en transformator til et nett over 1 kV, skal beskyttes av en sikring mot faren for at oppstår når isolasjonen er skadet mellom høy- og lavspenningsviklingene til transformatoren. En utblåsningssikring må installeres i nøytral eller fase på lavspenningssiden av hver transformator. I dette tilfellet må kontroll over integriteten til sammenbruddssikringen gis.

1.7.44. I elektriske installasjoner opp til 1 kV på steder der isolasjons- eller nedtrappingstransformatorer brukes som et beskyttelsestiltak, må sekundærspenningen til transformatorene være: for skilletransformatorer - ikke mer enn 380 V, for nedtrappingstransformatorer - ikke mer enn 42 V.

Når du bruker disse transformatorene, må følgende overholdes:

1) isolasjonstransformatorer må oppfylle spesielle spesifikasjoner for økt designpålitelighet og økte testspenninger;

2) fra en isolasjonstransformator er det tillatt å forsyne bare én elektrisk mottaker med en merkestrøm av en smelteforbindelse eller en strømbryterutløser på primærsiden på ikke mer enn 15 A;

3) jording av sekundærviklingen til skilletransformatoren er ikke tillatt. Transformatorhuset, avhengig av nøytral modus til nettverket som forsyner primærviklingen, må være jordet eller nullstilt. Jording av kroppen til den elektriske mottakeren koblet til en slik transformator er ikke nødvendig;

4) nedtrappingstransformatorer med en sekundærspenning på 42 V og lavere kan brukes som isolasjonstransformatorer dersom de oppfyller kravene gitt i punkt 1 og 2 i dette avsnittet. Hvis nedtrappingstransformatorene ikke er isolerte, bør transformatorhuset, avhengig av nøytral modus til nettverket som forsyner primærviklingen, jordes eller jordes, så vel som en av terminalene (en av fasene) eller nøytralen. (midtpunkt) av sekundærviklingen.

1.7.45. Hvis det er umulig å utføre jording, jording og beskyttende avstengning som oppfyller kravene i dette kapittelet, eller dersom det av teknologiske årsaker byr på betydelige vanskeligheter, tillates vedlikehold av elektrisk utstyr fra isolerende plattformer.

Isolerende plattformer skal utformes slik at de ujordede (ikke-nullstilte) delene som representerer en fare kun kan berøres fra plattformene. I dette tilfellet bør muligheten for samtidig kontakt med elektrisk utstyr og deler av annet utstyr og deler av bygningen utelukkes.

DELER SOM ER UTSATT FOR JORDING ELLER JORDING 1.7.46. Deler som er gjenstand for nullstilling eller jording i samsvar med 1.7.33 inkluderer:

1) tilfeller av elektriske maskiner, transformatorer, enheter, lamper, etc. (se også 1.7.44);

2) stasjoner for elektriske apparater;

3) sekundærviklinger av instrumenttransformatorer (se også 3.4.23 og 3.4.24);

4) rammer av tavler, kontrollpaneler, skjermer og skap, samt avtakbare eller åpne deler, hvis sistnevnte er utstyrt med elektrisk utstyr med en spenning over 42 V AC eller mer enn 110 V DC;

5) metallkonstruksjoner koblingsanlegg, metallkabelkonstruksjoner, metallkabelskjøter, metallkapper og panser av kontroll- og strømkabler, metallkapper av ledninger, metallhylser og rør av elektriske ledninger, foringsrør og bærekonstruksjoner av samleskinner, skuffer, bokser, strenger, kabler og stållister på hvilke kabler som er faste og ledninger (bortsett fra strenger, kabler og strips langs hvilke kabler med jordet eller jordet metallkappe eller rustning legges), samt andre metallkonstruksjoner som elektrisk utstyr er installert på;

6) metallkapper og panser av kontroll- og strømkabler og ledninger med spenning opptil 42 V AC og opptil 110 V DC, lagt på vanlige metallkonstruksjoner, inkludert vanlige rør, bokser, skuffer osv. Sammen med kabler og ledninger, metall slirer og rustninger som er gjenstand for jording eller jording;

7) metallhus av mobile og bærbare strømmottakere;

8) elektrisk utstyr plassert på bevegelige deler av verktøymaskiner, maskiner og mekanismer.

1.7.47. For å utjevne potensialer i de lokaler og utendørs installasjoner der jording eller jording brukes, bygnings- og industrikonstruksjoner, permanent lagt rørledninger for alle formål, metallhus teknologisk utstyr, kran- og jernbaneskinnespor etc. skal kobles til jordings- eller jordingsnettverket. I dette tilfellet er naturlige kontakter i leddene tilstrekkelig.

1.7.48. Det er ikke nødvendig å med vilje jorde eller nøytralisere:

1) tilfeller av elektrisk utstyr, apparater og elektriske installasjonskonstruksjoner installert på jordede (nullstilte) metallkonstruksjoner, bryterutstyr, på skjermer, skap, skjermer, maskiner, maskiner og mekanismer, forutsatt at pålitelig elektrisk kontakt med jordede eller nullstilte baser er sikret (unntak - se kapittel 7.3);

2) strukturene oppført i 1.7.46, punkt 5, forutsatt at det er pålitelig elektrisk kontakt mellom disse strukturene og det jordede eller jordede elektriske utstyret installert på dem. Samtidig kan disse strukturene ikke brukes til jording eller jording av annet elektrisk utstyr installert på dem;

3) beslag av isolatorer av alle typer, avstivere, braketter og belysningsarmaturer når de er montert på trestolper av luftledninger eller på trekonstruksjoneråpne nettstasjoner, hvis dette ikke er påkrevd av vilkårene for beskyttelse mot atmosfæriske overspenninger.

Når du legger en kabel med en metalljordet kappe eller en uisolert jordingsleder på trestøtte de oppførte delene på denne støtten må være jordet eller jordet;

4) avtakbare eller åpne deler av metallrammene til koblingsrom, skap, gjerder osv., dersom det ikke er installert elektrisk utstyr på de avtakbare (åpnings)delene eller hvis spenningen til det installerte elektriske utstyret ikke overstiger 42 V AC eller 110 V DC (unntak - se kapittel 7.3);

5) tilfeller av elektriske mottakere med dobbel isolasjon;

6) metallstifter, festemidler, rørsegmenter mekanisk beskyttelse kabler på steder hvor de går gjennom vegger og tak og andre lignende deler, inkludert inntrekks- og grenbokser opp til 100 cm² i størrelse, elektriske ledninger utført av kabler eller isolerte ledninger lagt langs vegger, tak og andre bygningselementer.

ELEKTRISKE INSTALLASJONER OVER 1 kV NETTVERK MED EFFEKTIVT JORDET NØYTRAL

1.7.49. Jordingsanordninger for elektriske installasjoner over 1 kV med en effektivt jordet nøytral bør være laget i samsvar med kravene enten for deres motstand (se 1.7.51) eller for berøringsspenning (se 1.7.52), så vel som i samsvar med designet krav (se . 1.7.53 og 1.7.54) og for å begrense spenningen på jordingsenheten (se 1.7.50). Krav 1.7.49 - 1.7.54 gjelder ikke for jordingsanordninger til luftledninger.

1.7.50. Spenningen på jordingsenheten når jordfeilstrømmen renner fra den, bør ikke overstige 10 kV. Spenning over 10 kV er tillatt på jordingsenheter, hvor fjerning av potensialer utenfor bygningene og ytre gjerder til den elektriske installasjonen er utelukket. Ved spenninger på jordingsanordningen på mer enn 5 kV og inntil 10 kV skal det iverksettes tiltak for å beskytte isolasjonen til utgående kommunikasjons- og telemekanikkkabler og for å hindre fjerning av farlige potensialer utenfor den elektriske installasjonen.

1.7.51. Jordingsanordningen, som utføres i samsvar med kravene til motstanden, må ha en motstand på ikke mer enn 0,5 Ohm når som helst på året, inkludert motstanden til naturlige jordingsledere.

For å utjevne det elektriske potensialet og sikre tilkobling av elektrisk utstyr til jordelektroden i territoriet som er okkupert av utstyret, bør langsgående og tverrgående horisontale jordelektroder legges og kobles til hverandre i et jordingsnett.

Langsgående jordingsledere skal legges langs aksene til elektrisk utstyr fra servicesiden i en dybde på 0,5-0,7 m fra jordoverflaten og i en avstand på 0,8-1,0 m fra fundamenter eller utstyrsfundamenter. Det er tillatt å øke avstandene fra utstyrets fundamenter eller baser opp til 1,5 m med legging av en jordelektrode for to rekker med utstyr, hvis servicesidene vender mot hverandre, og avstanden mellom fundamentene eller basene til utstyret. to rader ikke overstiger 3,0 m.

Tverrgående jordelektroder skal legges på passende steder mellom utstyr i en dybde på 0,5-0,7 m fra bakken. Det anbefales å ta avstanden mellom dem som økende fra periferien til midten av jordingsnettet. I dette tilfellet bør den første og påfølgende avstanden, som starter fra periferien, ikke overstige henholdsvis 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 og 20,0 m. Dimensjonene til cellene i jordingsnettet ved siden av stedene for tilkobling av nøytralene til krafttransformatorer og kortslutninger til jordingsenheten bør ikke overstige 6x6 m².

Horisontale jordingsledere bør legges langs kanten av territoriet som er okkupert av jordingsanordningen, slik at de sammen danner en lukket sløyfe.

Hvis kretsen til jordingsanordningen er plassert innenfor det ytre gjerdet til den elektriske installasjonen, ved inngangene og inngangene til dens territorium, bør potensialet utjevnes ved å installere to vertikale jordelektroder ved den eksterne horisontale jordelektroden motsatt inngangene og inngangene . Vertikal jording skal være 3-5 m lang, og avstanden mellom dem skal være lik bredden på inngangen eller inngangen.

1.7.52. Jordingsanordningen, som utføres i samsvar med kravene til kontaktspenningen, må til enhver tid på året når jordfeilstrømmen renner ut av den, gi kontaktspenningens verdier som ikke overstiger vurderte. I dette tilfellet bestemmes motstanden til jordingsenheten av den tillatte spenningen på jordingsenheten og jordfeilstrømmen.

Ved fastsettelse av verdien av tillatt kontaktspenning bør summen av beskyttelseshandlingstiden og den totale utkoblingstiden tas som estimert eksponeringstid. Samtidig, fastsettelse av tillatte verdier for berøringsspenning på arbeidsplasser hvor det under produksjon av driftskobling kan oppstå kortslutninger på konstruksjoner som er tilgjengelige for berøring av personellet som utfører koblingen, varigheten av sikkerhetskopibeskyttelsen bør tas, og for resten av territoriet - hovedbeskyttelsen.

Plasseringen av langsgående og tverrgående horisontale jordingsledere bør bestemmes av kravene for å begrense kontaktspenninger til normaliserte verdier og bekvemmeligheten av å koble til jordet utstyr. Avstanden mellom langsgående og tverrgående horisontale kunstige jordelektroder bør ikke overstige 30 m, og dybden av deres legging i bakken bør være minst 0,3 m. På arbeidsplasser er det tillatt å legge jordelektroder på grunnere dybde, hvis det er behov for det. for dette er bekreftet ved beregning, og selve gjennomføringen reduserer ikke vedlikehold av den elektriske installasjonen og levetiden til jordledere. For å redusere berøringsspenningen på arbeidsplassene kan pukk i berettigede tilfeller etterfylles med et lag på 0,1-0,2 m tykt.

1.7.53. Når du lager en jordingsenhet i samsvar med kravene til motstand eller kontaktspenning, i tillegg til kravene i 1.7.51 og 1.7.52, bør den være:

jordingsledere som kobler utstyr eller strukturer til jordelektroden skal legges i bakken på en dybde på minst 0,3 m;

nær plasseringen av de jordede nøytrale av krafttransformatorer, kortslutninger, legg langsgående og tverrgående horisontale jordelektroder (i fire retninger).

Når jordingsanordningen går utover gjerdet til den elektriske installasjonen, bør horisontale jordelektroder plassert utenfor territoriet til den elektriske installasjonen legges i en dybde på minst 1 m. I dette tilfellet anbefales den ytre konturen til jordingsanordningen for å være laget i form av en polygon med stumpe eller avrundede hjørner.

1.7.54. Det anbefales ikke å koble det eksterne gjerdet til elektriske installasjoner til en jordingsenhet. Hvis luftledninger på 110 kV og over avviker fra den elektriske installasjonen, bør gjerdet jordes ved hjelp av vertikale jordelektroder 2-3 m lange installert ved gjerdestolpene langs hele omkretsen etter 20-50 m. Installasjon av slike jordelektroder er ikke nødvendig for et gjerde med metallstolper og med stativer laget av armert betong, hvis forsterkning er elektrisk koblet til gjerdets metallforbindelser.

For å utelukke den elektriske tilkoblingen av det eksterne gjerdet med jordingsanordningen, må avstanden fra gjerdet til elementene i jordingsanordningen plassert langs den på innsiden, på utsiden eller på begge sider være minst 2 m. Horisontale jordingsbrytere , rør og kabler med metallkappe som strekker seg utover gjerdet og annen metallkommunikasjon skal legges midt mellom gjerdets stolper i en dybde på minst 0,5 m. mindre enn 1 m.

Ikke installer elektriske mottakere opp til 1 kV på det ytre gjerdet, som drives direkte fra nedtrappingstransformatorer plassert på territoriet til den elektriske installasjonen. Når du plasserer elektriske mottakere på et eksternt gjerde, bør de drives gjennom isolasjonstransformatorer. Disse transformatorene er ikke tillatt å installere på gjerdet. Linjen som forbinder sekundærviklingen til isolasjonstransformatoren med strømmottakeren som er plassert på gjerdet, må isoleres fra bakken med den beregnede spenningsverdien på jordingsenheten.

Hvis det ikke er mulig å utføre minst ett av de ovennevnte tiltakene, bør metalldelene av gjerdet kobles til en jordingsanordning og potensialutjevning bør utføres slik at kontaktspenningen på ytre og indre sider av gjerdet gjør det. ikke overskride tillatte verdier. Når du utfører en jordingsanordning i henhold til tillatt motstand, for dette formålet, må en horisontal jordelektrode legges på yttersiden av gjerdet i en avstand på 1 m fra den og i en dybde på 1 m. Denne jordelektroden må være koblet til jordingsenheten i minst fire punkter.

1.7.55. Hvis jordingsanordningen til en industriell eller annen elektrisk installasjon er koblet til jordelektroden til en elektrisk installasjon over 1 kV med en effektivt jordet nøytral kabel med en metallkappe eller panser eller andre metallforbindelser, for å utjevne potensialene rundt slike en elektrisk installasjon eller rundt bygningen den er plassert i, må ett av følgende overholdes: følgende forhold:

1) legge i bakken på en dybde på 1 m og i en avstand på 1 m fra fundamentet til bygningen eller fra omkretsen av territoriet okkupert av utstyret, en jordelektrode koblet til metallkonstruksjoner for konstruksjon og industrielle formål og et jordingsnettverk, og ved inngangene og ved inngangene til bygningen - legge ledere i en avstand på 1 og 2 m fra jordelektroden i en dybde på henholdsvis 1 og 1,5 m, og koble disse lederne til jordelektrode;

2) bruk av armert betongfundament som jordingsleder i henhold til 1.7.35 og 1.7.70, dersom dette sikrer et akseptabelt nivå av potensialutjevning. Tilveiebringelsen av potensielle utjevningsforhold ved hjelp av armert betongfundament som brukes som jordingsledere, bestemmes på grunnlag av kravene i spesielle direktivdokumenter.

Det er ikke påkrevd å oppfylle vilkårene angitt i nr. 1 og 2 dersom det er asfaltdekker rundt bygningene, inkludert ved innganger og innganger. Dersom det ikke er blindområde ved noen inngang (inngang), må potensialutjevning utføres ved denne inngangen (inngangen) ved å legge to ledere, som angitt i paragraf 1, eller vilkåret etter paragraf 2 må være oppfylt. i alle tilfeller, krav 1.7.56.

1.7.56. For å unngå potensiell overføring er det ikke tillatt å forsyne elektriske mottakere plassert utenfor jordingsenhetene til elektriske installasjoner over 1 kV i et nettverk med en effektivt jordet nøytral, fra viklinger opp til 1 kV med en jordet nøytral av transformatorer plassert innenfor kontur av jordingsanordningen. Ved behov kan slike elektriske mottakere strømforsynes fra en transformator med isolert nøytral på siden opp til 1 kV via en kabelledning laget med en kabel uten metallkappe og uten panser, eller via luftledninger. Strømforsyningen til slike elektriske mottakere kan også utføres gjennom en skilletransformator. Isolasjonstransformatoren og linjen fra dens sekundære vikling til strømmottakeren, hvis den passerer gjennom territoriet som er okkupert av jordingsenheten til den elektriske installasjonen, må isoleres fra bakken med den beregnede spenningsverdien ved jordingsenheten. Hvis det er umulig å oppfylle de spesifiserte betingelsene i territoriet okkupert av slike elektriske mottakere, må potensiell utjevning utføres.

ELEKTRISK INSTALLASJON MED SPENNING OVER 1 kV NETT MED ISOLERT NØYTRAL

1.7.57. I elektriske installasjoner over 1 kV av et nettverk med en isolert nøytral, motstanden til jordingsenheten R, Ohm, under passering av den nominelle jordfeilstrømmen når som helst på året, tatt i betraktning motstanden til naturlige jordingsledere, bør det ikke være mer enn:

ved samtidig bruk av en jordingsenhet for elektriske installasjoner med spenning opptil 1 kV

R = 125 / I, men ikke mer enn 10 ohm.

hvor Jeg- nominell jordfeilstrøm, A.

Samtidig skal også kravene til jording (jording) av elektriske installasjoner inntil 1 kV oppfylles;

ved bruk av en jordingsenhet kun for elektriske installasjoner over 1 kV

R = 250 / I, men ikke mer enn 10 ohm.

1.7.58. Følgende er tatt som nominell strøm:

1) i nettverk uten kompensasjon av kapasitive strømmer - full jordfeilstrøm;

2) i nettverk med kompensasjon av kapasitive strømmer;

for jordingsenheter som kompenserende enheter er koblet til - en strøm lik 125% av nominell strøm til disse enhetene;

for jordingsenheter som kompenserende enheter ikke er koblet til, gjenværende jordfeilstrøm som går i dette nettverket når den kraftigste av kompensasjonsenhetene eller den mest forgrenede delen av nettverket er slått av.

Som merkestrøm kan sikringens smeltestrøm eller utløsestrømmen til relébeskyttelsen mot enfase jordfeil eller fase-til-fase feil tas, dersom beskyttelsen i sistnevnte tilfelle gir utkobling av jordfeil. I dette tilfellet må jordfeilstrømmen være minst en og en halv ganger driftsstrømmen til relébeskyttelsen eller tre ganger merkestrømmen til sikringene.

Merkejordfeilstrømmen må bestemmes for den av de nettopplegg som er mulig i drift, hvor denne strømmen har størst verdi.

1.7.59. I åpne elektriske installasjoner over 1 kV nettverk med isolert nøytral rundt området som opptas av utstyret, i en dybde på minst 0,5 m, må det legges en lukket horisontal jordingsleder (krets) som det jordede utstyret er koblet til. Hvis motstanden til jordingsenheten er høyere enn 10 Ohm (i samsvar med 1.7.69 for jord med en spesifikk motstand på mer enn 500 Ohm m), bør horisontale jordelektroder legges i tillegg langs utstyrsrekkene fra servicesiden i en dybde på 0,5 m og i en avstand på 0,8 -1,0 m fra fundamenter eller utstyrsbaser.

ELEKTRISK INSTALLASJON MED SPENNING OPP TIL 1 kV MED DYPTJORDET NØYTRAL

1.7.60. Generatorens nøytral, transformator på siden opp til 1 kV må kobles til jordingslederen ved hjelp av en jordingsleder. Tverrsnittet av jordingslederen må ikke være mindre enn det som er angitt i tabell. 1.7.1.

Bruk av en null arbeidsleder som kommer fra nøytralen til generatoren eller transformatoren til bryterpanelet som jordingsleder er ikke tillatt.

Den angitte jordingslederen må plasseres i umiddelbar nærhet av generatoren eller transformatoren. I noen tilfeller, for eksempel i intrashop-transformatorstasjoner, er det tillatt å bygge en jordingsleder rett nær bygningens vegg.

1.7.61. Utgangen fra nullarbeidslederen fra nøytralen til generatoren eller transformatoren til brytertavlen må utføres: når fasene er utgitt av dekk - en buss på isolatorer, når fasene blir utgitt av en kabel (ledning) - en boligkabel (ledninger). I kabler med aluminiumkappe er det tillatt å bruke kappen som en nullarbeidsleder i stedet for den fjerde kjernen.

Konduktiviteten til nullarbeidslederen som kommer fra nøytralen til generatoren eller transformatoren må være minst 50 % av konduktiviteten til faseutgangen.

1.7.62. Motstanden til jordingsenheten, som nøytralene til generatorer eller transformatorer eller utgangene til en enfaset strømkilde er koblet til, til enhver tid på året bør ikke være mer enn henholdsvis 2, 4 og 8 ohm på linjen spenninger på 660, 380 og 220 V av en trefase strømkilde eller 380, 220 og 127 i en enfaset strømkilde. Denne motstanden må gis under hensyntagen til bruk av naturlige jordingsledere, samt jordingsledere for gjentatt jording av nullledningen til luftledninger opp til 1 kV med et antall utgående linjer på minst to. I dette tilfellet bør motstanden til jordelektroden som er plassert i nærheten av nøytralen til generatoren eller transformatoren eller utgangen til en enfaset strømkilde ikke være mer enn: henholdsvis 15, 30 og 60 Ohm ved linjespenninger på 660, 380 og 220 V av en trefase strømkilde eller 380, 220 og 127 i en enfaset strømkilde.

Med en spesifikk jordmotstand på mer enn 100 Ohm m, er det tillatt å øke de ovennevnte normene med 0,01 ganger, men ikke mer enn ti ganger.

1.7.63. På luftledninger bør jording utføres med en null arbeidsledning lagt på de samme støttene som faseledningene.

I endene av luftledningene (eller forgreninger fra dem) med en lengde på mer enn 200 m, samt ved inngangene fra luftledningene til elektriske installasjoner som er gjenstand for nullstilling, må omjording av den nøytrale arbeidsledningen utføres. I dette tilfellet bør det i første omgang brukes naturlig jording, for eksempel underjordiske deler av støtter (se 1.7.70), samt jordingsanordninger laget for å beskytte mot lynstøt (se 2.4.26).

De angitte gjentatte jordingene utføres hvis hyppigere jording ikke er nødvendig av forholdene for lynoverspenningsvern.

Omjording av nøytralledningen i DC-nettverk må utføres ved bruk av separate kunstige jordingsledere, som ikke skal ha metallforbindelser med underjordiske rørledninger. Jordingsanordninger på DC luftledninger designet for å beskytte mot lynstøt (se 2.4.26) anbefales brukt for å jorde den nøytrale arbeidsledningen.

Jordingsledere for omjording av den nøytrale ledningen må velges fra tilstanden med langsiktig strømflyt på minst 25 A. Når det gjelder mekanisk styrke, må disse lederne ha dimensjoner som ikke er mindre enn de som er gitt i tabell. 1.7.1.

1.7.64. Den totale spredningsmotstanden til jordelektroder (inkludert naturlige) for alle omjordinger av den nøytrale arbeidsledningen til hver luftledning til enhver tid på året bør ikke være mer enn henholdsvis 5, 10 og 20 ohm ved linjespenninger på 660, 380 og 220 V av en trefase strømkilde eller 380, 220 og 127 V enfase strømkilde. I dette tilfellet bør spredningsmotstanden til jordingslederen til hver av de gjentatte jordingene ikke være mer enn henholdsvis 15, 30 og 60 ohm ved samme spenning.

Med en spesifikk jordmotstand på mer enn 100 Ohm m, er det tillatt å øke de angitte normene med 0,01 ganger, men ikke mer enn ti ganger.

ELEKTRISK INSTALLASJON MED SPENNING opptil 1 kV MED ISOLERT NØYTRAL

1.7.65. Motstanden til jordingsenheten som brukes til å jorde elektrisk utstyr må ikke være mer enn 4 ohm.

Med en kraft til generatorer og transformatorer på 100 kVA og mindre, kan jordingsenheter ha en motstand på ikke mer enn 10 ohm. Hvis generatorer eller transformatorer opererer parallelt, er en motstand på 10 ohm tillatt med deres totale effekt som ikke overstiger 100 kVA.

1.7.66. Jordingsanordninger til elektriske installasjoner med spenninger over 1 kV med en effektivt jordet nøytral i områder med høy jordresistivitet, inkludert permafrostområder, anbefales utført i samsvar med kravene til berøringsspenning (se 1.7.52).

I steinete konstruksjoner er det tillatt å legge horisontale jordelektroder på en grunnere dybde enn det som kreves av 1.7.52 - 1.7.54, men ikke mindre enn 0,15 m. I tillegg er det tillatt å ikke utføre de vertikale jordelektrodene som kreves iht. 1.7.51 ved innganger og innganger.

1.7.67. Ved konstruksjon av kunstige jordelektroder i områder med høy jordresistivitet anbefales følgende tiltak:

1) installasjon av vertikale jordelektroder med økt lengde, hvis jordens resistivitet avtar med dybden, og det ikke er naturlige forsenkede jordledere (for eksempel brønner med metallforingsrør);

2) installasjon av eksterne jordelektrodesystemer, hvis det er steder med lavere jordresistivitet nær (opptil 2 km) fra den elektriske installasjonen;

3) legging i grøfter rundt horisontale jordelektroder i steinete strukturer av våt leirjord, etterfulgt av stamping og tilbakefylling med pukk til toppen av grøften;

4) bruk av kunstig jordbehandling for å redusere resistiviteten, hvis andre metoder ikke kan brukes eller ikke gir ønsket effekt.

1.7.68. I områder med permafrost, i tillegg til anbefalingene gitt i 1.7.67, bør man:

1) plasser jordelektroder i ikke-frysende vannforekomster og tinte soner;

2) bruk brønnforingsrør; 3) i tillegg til dyp jording, bruk utvidet jording i en dybde på ca. 0,5 m, designet for å fungere i sommertid under tining av overflatelaget på jorden;

4) lage kunstige tinte soner ved å dekke jorda over jordelektroden med et lag torv eller annet varmeisolerende materiale for vinterperioden og åpne dem for sommerperioden.

1.7.69. I elektriske installasjoner over 1 kV, samt i elektriske installasjoner inntil 1 kV med en isolert nøytral for jord med en resistivitet på mer enn 500 ohm m, dersom tiltakene fastsatt i 1.7.66-1.7.68 ikke tillater å oppnå jordelektroder som er akseptable av økonomiske årsaker, er det tillatt å øke motstandsverdiene til jordingsenheter som kreves i dette kapittelet med en faktor på 0,002, hvor er den ekvivalente resistiviteten til jorden, Ohm m. I dette tilfellet bør økningen i motstanden til jordingsenheter som kreves av dette kapittelet ikke være mer enn tidoblet.

JORDING

1.7.70. Det anbefales å bruke som naturlige jordledere: 1) vann- og andre metallrørledninger lagt i bakken, med unntak av rørledninger av brennbare væsker, brennbare eller eksplosive gasser og blandinger;

2) foringsrør av brønner;

3) metall- og armert betongkonstruksjoner av bygninger og konstruksjoner i kontakt med bakken;

4) metallshunter av hydrauliske strukturer, ledninger, porter, etc.;

5) blykapper av kabler lagt i bakken. Aluminiumskabelkapper er ikke tillatt å brukes som naturlige jordingsledere.

Hvis kabelkapper fungerer som de eneste jordingslederne, må de i beregningen av jordingsenheter tas i betraktning når antallet kabler er minst to;

6) jordelektroder til luftledningsstøttene koblet til jordingsanordningen til den elektriske installasjonen ved hjelp av en lynbeskyttelseskabel for luftledning, hvis kabelen ikke er isolert fra luftledningsstøttene;

7) nøytrale ledninger av luftledninger opp til 1 kV med gjentatte jordingsbrytere med minst to luftledninger;

8) jernbanespor av ikke-elektrifiserte hovedjernbaner og adkomstveier i nærvær av et bevisst arrangement av broer mellom skinnene.

1.7.71. Jordingsledere skal kobles til jordingslinjene med minst to ledere koblet til jordingslederen på forskjellige steder. Dette kravet gjelder ikke luftledninger, ny jording av nøytral ledning og metallkapper til kabler.

1.7.72. For kunstig jording bør stål brukes.

Kunstige jordingselektroder skal ikke farges.

Minste dimensjoner stål kunstige jordingsledere er gitt nedenfor:

Tverrsnittet av horisontale jordingsledere for elektriske installasjoner med spenninger over 1 kV velges i henhold til termisk motstand (basert på tillatt oppvarmingstemperatur på 400 ° C).

Jordledere bør ikke plasseres (brukes) på steder hvor jorden tørker ut under påvirkning av varme fra rørledninger etc.

Grøftene for horisontale jordingsledere skal fylles med homogen jord som ikke inneholder pukk og konstruksjonsrester.

Ved fare for korrosjon av jordelektroder bør ett av følgende tiltak tas:

økning i tverrsnittet av jordingsledere, tatt i betraktning den estimerte perioden for deres tjeneste;

bruk av galvaniserte jordelektroder;

bruk av elektrisk beskyttelse.

Som kunstige jordingsledere er det tillatt å bruke jordingsledere laget av elektrisk ledende betong.

JORDING OG NULL BESKYTTENDE LEDERE

1.7.73. Som null beskyttelsesledere må null arbeidsledere brukes først og fremst (se også 1.7.82).

Følgende kan brukes som jording og null beskyttelsesledere (for unntak, se kapittel 7.3):

1) ledere spesielt tilveiebrakt for dette formålet;

2) metallkonstruksjoner av bygninger (takverk, søyler, etc.);

3) armering av armert betong bygningskonstruksjoner og stiftelser;

4) metallkonstruksjoner for industrielle formål (kranbaner, koblingsrammer, gallerier, plattformer, heissjakter, heiser, heiser, kanalinnramming, etc.);

5) stålrør for elektriske ledninger;

6) aluminiumskabelkapper;

7) metallhus og bærende strukturer av samleskinner, metallbokser og skuffer for elektriske installasjoner;

8) stasjonære metallrørledninger åpent for alle formål, bortsett fra rørledninger av brennbare og eksplosive stoffer og blandinger, kloakk og sentralvarme.

Gitt i avsnitt. 2-8 ledere, strukturer og andre elementer kan tjene som eneste jording eller null beskyttelsesledere hvis de oppfyller kravene i dette kapittelet når det gjelder ledningsevne og hvis kontinuiteten til den elektriske kretsen er sikret gjennom hele bruken.

Jording og null beskyttelsesledere må beskyttes mot korrosjon.

1.7.74. Det er forbudt å bruke metallkapper av rørledninger, bærekabler for kabelledninger, metallkapper av isolasjonsrør, metallslanger, samt panser- og blykapper av ledninger og kabler som jording eller null beskyttelsesleder. Bruk av blykapper av kabler til disse formålene er kun tillatt i rekonstruerte urbane elektriske nettverk 220/127 og 380/220 V.

I innendørs og utendørs installasjoner som krever bruk av jording eller jording, må disse elementene være jordet eller jordet og ha pålitelige forbindelser gjennomgående. Metallkoblinger og bokser må festes til rustningen og metallskallene ved lodding eller bolting.

1.7.75. Jording eller nullstilling av hovedledninger og avgreninger fra disse i lukkede rom og i utendørs installasjoner skal være tilgjengelige for inspeksjon og ha seksjoner som ikke er mindre enn angitt i 1.7.76 - 1.7.79.

Kravet om tilgjengelighet for inspeksjon gjelder ikke for nullkjerner og kabelkapper, for armering av armerte betongkonstruksjoner, samt for jording og nøytrale beskyttelsesledere lagt i rør og kanaler, samt direkte i bygningskonstruksjoner (innstøpt). ).

Avgreninger fra nett til elektriske mottakere opp til 1 kV kan legges skjult direkte i veggen, under et rent gulv osv., med deres beskyttelse mot aggressive miljøer. Slike grener skal ikke ha forbindelser.

I utendørs installasjoner kan jording og null beskyttelsesledere legges i bakken, i gulvet eller langs kanten av tomter, fundamenter til teknologiske installasjoner, etc.

Bruk av blanke aluminiumsledere for nedlegging i bakken som jording eller nøytrale beskyttelsesledere er ikke tillatt.

1.7.76. Jording og null beskyttelsesledere i elektriske installasjoner inntil 1 kV må ha dimensjoner som ikke er mindre enn de som er gitt i tabell. 1.7.1 (se også 1.7.96 og 1.7.104).

Tverrsnitt (diameter) av null beskyttende og null arbeidsledere av luftledninger må velges i samsvar med kravene i kap. 2.4.

Tabell 1.7.1. De minste dimensjonene til jording og null beskyttelsesledere

Navn	Kobber	Aluminium	Stål
Navn	Kobber	Aluminium	i bygninger	i utendørs installasjoner	i bakken
Bare dirigenter:
seksjon, mm²	4	6	-	-	-
diameter, mm	-	-	5	6	10
Isolerte ledninger:
seksjon, mm²	1,5*	2,5	-	-	-
* Ved legging av ledninger i rør kan tverrsnittet til null beskyttelsesledere brukes lik 1 mm² dersom faselederne har samme tverrsnitt.
Jording og nøytrale ledere av kabler og flertrådet ledninger i en felles beskyttelseskappe med faseledere: tverrsnitt, mm²	1	2,5	-	-	-
Vinkelstål: flenstykkelse, mm	-	-	2	2,5	4
Flatt stål:
seksjon, mm²	-	-	24	48	48
tykkelse, mm	-	-	3	4	4
Vann- og gassrør (stål): veggtykkelse, mm	-	-	2,5	2,5	3,5
Tynnveggede rør (stål): veggtykkelse, mm	-	-	1,5	2,5	Ikke tillatt

1.7.77. I elektriske installasjoner over 1 kV med en effektivt jordet nøytral, må tverrsnittene til jordingslederne velges slik at når den høyeste strømmen av en enfaset kortslutning strømmer gjennom dem, overstiger temperaturen på jordingslederne ikke 400 ° C (kortvarig oppvarming tilsvarende varigheten av hovedvernet og den totale tiden for bryteråpningen).

1.7.78. I elektriske installasjoner opp til 1 kV og høyere med en isolert nøytral skal ledningsevnen til jordingslederne være minst 1/3 av ledningsevnen til faselederne, og tverrsnittet må minst være de som er gitt i tabell. 1.7.1 (se også 1.7.96 og 1.7.104). Det er ikke nødvendig å bruke kobberledere med et tverrsnitt på mer enn 25 mm², aluminium - 35 mm², stål - 120 mm². I industrilokaler med slikt elektrisk strømnett må jording fra stålbånd ha et tverrsnitt på minst 100 mm². Bruk av rundstål av samme seksjon er tillatt.

1.7.79. I elektriske installasjoner opp til 1 kV med en solid jordet nøytral for å sikre automatisk avstenging av nødseksjonen må ledningsevnen til fase- og nøytralbeskyttelseslederne velges slik at når det oppstår en kortslutning på kabinettet eller på nøytralbeskyttelseslederen, oppstår det en kortslutningsstrøm som overstiger minst:

3 ganger merkestrømmen til sikringselementet til nærmeste sikring;

3 ganger merkestrømmen til den ikke-justerbare utløseren eller gjeldende innstilling til den justerbare utløseren til effektbryteren, som har en karakteristikk omvendt avhengig av strøm.

Ved beskyttelse av nettverk med automatiske brytere som kun har en elektromagnetisk utløsning (cut-off), må ledningsevnen til disse lederne gi en strøm som ikke er lavere enn den momentane driftsstrøminnstillingen multiplisert med en faktor som tar hensyn til spredningen (i henhold til fabrikkdata ) og med en sikkerhetsfaktor på 1,1. I mangel av fabrikkdata for effektbrytere med en merkestrøm på opptil 100 A, bør kortslutningsstrømforholdet i forhold til innstillingen tas minst 1,4, og for effektbrytere med en merkestrøm på mer enn 100 A - minst 1,25.

Den totale ledningsevnen til den nøytrale beskyttelseslederen må i alle tilfeller være minst 50 % av ledningsevnen til faselederen.

Hvis kravene i denne paragrafen ikke er oppfylt med hensyn til verdien av feilstrømmen til huset eller til den nøytrale beskyttelseslederen, må frakobling under disse feilene sikres ved hjelp av spesielle beskyttelser.

1.7.80. I elektriske installasjoner inntil 1 kV med solid jordet nøytral, for å oppfylle kravene gitt i 1.7.79, anbefales det å legge null beskyttelsesledere sammen med eller i umiddelbar nærhet til fase en.

1.7.81. Null arbeidsledere må konstrueres for en lang flyt av arbeidsstrøm.

Det anbefales å bruke ledere med isolasjon tilsvarende isolasjon av faseledere som null arbeidsledere. Slik isolasjon er obligatorisk for både nullarbeidende og nullbeskyttelsesledere på de stedene hvor bruk av blanke ledere kan føre til dannelse av elektriske par eller skade på isolasjonen av faseledere som følge av gnistdannelse mellom den nakne nøytrallederen og skallet eller struktur (for eksempel ved legging av ledninger i rør, bokser, brett). Slik isolasjon er ikke nødvendig hvis foringsrør og bærende strukturer av komplette samleskinner og samleskinner av komplette koblingsanlegg (skjermer, distribusjonspunkter, sammenstillinger, etc.), samt aluminium- eller blykabelkapper brukes som nullarbeidende og null beskyttelsesledere (se. 1.7.74 og 2.3.52).

I industrilokaler med et normalt miljø, er det tillatt å bruke metallkonstruksjonene spesifisert i 1.7.73 som nullarbeidende ledere, rør, foringsrør og bærekonstruksjoner av samleskinner for å drive enfasede elektriske laveffektmottakere, for eksempel: nettverk opptil 42 V; når du slår på fasespenningen til enkeltspoler av magnetiske startere eller kontaktorer; når du slår på fasespenningen til elektrisk belysning og kontroll- og signalkretser på kraner.

1.7.82. Det er ikke tillatt å bruke null arbeidsledere som går til bærbare strømmottakere av enfase og likestrøm som null beskyttelsesledere. For å nøytralisere slike elektriske mottakere, må det brukes en separat tredje leder, koblet i plug-in-kontakten til grenboksen, i skjerming, skjerming, montering osv. til nøytral arbeids- eller nøytral beskyttelsesleder (se også 6.1.20 ).

1.7.83. I kretsen med jording og nøytrale beskyttelsesledere bør det ikke være noen frakoblingsenheter og sikringer.

I kretsen med null arbeidsledere, hvis de samtidig tjener til jording, er det tillatt å bruke brytere som, samtidig med frakobling av null arbeidsledere, kobler fra alle strømførende ledninger (se også 1.7.84).

Enpolede brytere skal installeres i faselederne, og ikke i nullarbeidslederen.

1.7.84. Null beskyttende ledere av linjer er ikke tillatt å brukes til jording av elektrisk utstyr som drives av andre linjer.

Det er tillatt å bruke null arbeidsledere av lyslinjer for å nøytralisere elektrisk utstyr drevet av andre linjer, hvis alle disse linjene mates fra en transformator, oppfyller deres ledningsevne kravene i dette kapittelet, og det er umulig å koble fra null arbeidsledere under drift av andre linjer. I slike tilfeller bør det ikke brukes brytere som kobler de nøytrale arbeidslederne sammen med faselederne.

1.7.85. I tørre lokaler, uten aggressivt miljø, kan jording og null beskyttelsesledere legges direkte langs veggene.

I fuktige, fuktige og spesielt fuktige rom og i rom med aggressivt miljø bør jording og null beskyttelsesledere legges i en avstand på minst 10 mm fra veggene.

1.7.86. Jording og null beskyttelsesledere må beskyttes mot kjemisk påvirkning. På steder hvor disse lederne krysses med kabler, rørledninger, jernbanespor, på de stedene de kommer inn i bygninger og på andre steder der mekanisk skade på jording og null beskyttelsesledere er mulig, må disse lederne beskyttes.

1.7.87. Legging av jording og null beskyttelsesledere på steder for passasje gjennom vegger og tak bør som regel utføres med deres direkte avslutning. På disse stedene skal lederne ikke ha koblinger og forgreninger.

1.7.88. Identifikasjonsmerker bør gis på stedene der jordingsledere kommer inn i bygninger.

1.7.89. Bruk av spesielt lagt jording eller null beskyttelsesledere til andre formål er ikke tillatt.

TILKOBLINGER OG TILKOBLINGER AV JORDING OG NULLBESKYTTENDE LEDERE

1.7.90. Tilkoblinger av jording og null beskyttelsesledere til hverandre må sikre pålitelig kontakt og utføres ved sveising.

Det er tillatt innendørs og i utendørs installasjoner uten aggressive miljøer å koble jording og nøytrale beskyttelsesledere på andre måter som sikrer kravene i GOST 10434-82 "Kontakt elektriske tilkoblinger. Generelle tekniske krav" for 2. klasse tilkoblinger. Samtidig skal det iverksettes tiltak for å hindre svekkelse og korrosjon av kontaktforbindelser. Tilkoblinger av jording og null beskyttelsesledere av elektriske ledninger og luftledninger er tillatt utført på samme måte som for faseledere.

Tilkoblinger av jording og nøytrale beskyttelsesledere må være tilgjengelige for inspeksjon.

1.7.91. Stålrør av elektriske ledninger, bokser, skuffer og andre strukturer som brukes som jording eller null beskyttelsesledere, må ha tilkoblinger som oppfyller kravene i GOST 10434-82 for 2. klasse tilkoblinger. Det skal også sørges for pålitelig kontakt. stålrør med elektriske utstyrskasser som rør settes inn i, og med koblings(gren)metallbokser.

1.7.92. Stedene og metodene for tilkobling av jordingsledere med utvidede naturlige jordingsledere (for eksempel med rørledninger) må velges slik at når du kobler fra jordingslederne for reparasjonsarbeid den beregnede verdien av motstanden til jordingsenheten ble gitt. Vannmålere, sluseventiler etc. skal ha bypass-ledere for å sikre kontinuitet i jordkretsen.

1.7.93. Tilkobling av jording og nøytrale beskyttelsesledere til deler av utstyret som skal jordes eller jordes må gjøres ved sveising eller bolting. Forbindelsen skal være tilgjengelig for inspeksjon. For boltforbindelse må det iverksettes tiltak for å hindre at kontaktforbindelsen løsner og korrosjonerer.

Jording eller jording av utstyr som er gjenstand for hyppig demontering eller installert på bevegelige deler eller deler som er utsatt for støt eller vibrasjoner, skal utføres med fleksibel jording eller null beskyttelsesledere.

1.7.94. Hver del av den elektriske installasjonen som skal jordes eller jordes, må kobles til jordings- eller jordingsnettverket ved hjelp av en separat gren. Konsekvent tilkobling til jording eller null beskyttelsesleder til de jordede eller jordede delene av den elektriske installasjonen er ikke tillatt.

BÆRBARE ELEKTRISK MOTTAKER

1.7.95. Bærbare elektriske mottakere skal drives fra en nettspenning som ikke overstiger 380/220 V.

Avhengig av kategorien av lokalene i henhold til farenivået for elektrisk støt for mennesker (se kap. 1.1), kan bærbare elektriske mottakere strømforsynes enten direkte fra strømnettet, eller gjennom isolasjons- eller nedtrappingstransformatorer (se 1.7.44) ).

Metallhusene til bærbare strømmottakere over 42 V AC og over 110 V DC i høyrisikorom, spesielt farlige rom og i utendørs installasjoner, må jordes eller jordes, med unntak av dobbeltisolerte elektriske mottakere eller drevet av isolasjonstransformatorer.

1.7.96. Jording eller jording av bærbare elektriske mottakere bør utføres med en spesiell kjerne (den tredje - for enfase- og likestrømmottakere, den fjerde - for trefasede strømmottakere), plassert i samme kappe med fasen ledere av den bærbare ledningen og festet til kroppen til den elektriske mottakeren og til den spesielle kontakten til plug-in-kontakten (se 1.7.97). Tverrsnittet til denne kjernen må være lik tverrsnittet til faselederne. Bruk av en null arbeidsleder for dette formålet, inkludert en som er plassert i et felles skall, er ikke tillatt.

På grunn av det faktum at GOST for noen merker av kabler sørger for et redusert tverrsnitt av den fjerde kjernen, er det tillatt å bruke slike kabler for trefasede bærbare elektriske mottakere inntil den tilsvarende endringen i GOST.

Kjernene til ledninger og kabler som brukes til jording eller jording av bærbare strømmottakere, må være kobber, fleksible, med et tverrsnitt på minst 1,5 mm² for bærbare strømmottakere i industrielle installasjoner og minst 0,75 mm² for bærbare strømmottakere i husholdningen.

1.7.97. Bærbare strømmottakere til test- og eksperimentelle installasjoner, hvis bevegelse ikke er tilrettelagt under driften, er tillatt å jordes ved bruk av stasjonære eller separate bærbare jordingsledere. I dette tilfellet må stasjonære jordingsledere oppfylle kravene i 1.7.73 - 1.7.89, og bærbare jordingsledere må være fleksible, kobber, med et tverrsnitt som ikke er mindre enn tverrsnittet av faseledere, men ikke mindre enn det spesifiserte. i 1.7.96.

I plug-in-kontakter til bærbare elektriske mottakere, skjøteledninger og kabler, må ledere kobles til stikkontakten fra siden av strømkilden, og til pluggen - fra siden av elektriske mottakere.

Plug-in-kontakter skal ha spesielle kontakter som jording og nøytrale beskyttelsesledere er koblet til.

Forbindelsen mellom disse kontaktene ved innkobling må etableres før kontaktene til faselederne kommer i kontakt. Rekkefølgen for frakobling av kontakter under frakobling må reverseres.

Utformingen av plug-in-kontakter må være slik at muligheten for å koble faseledernes kontakter til jordings- (nullstillings-)kontaktene er inkludert.

Hvis hoveddelen til plug-in-kontakten er laget av metall, må den kobles elektrisk til jordkontakten (nøytral).

1.7.98. Jording og null beskyttelsesledere av bærbare ledninger og kabler må ha et særpreg.

Eksisterende jordingsanlegg informatikk og automatisering er vanligvis delt inn i:

Beskyttende jordkretser (PE).
Kretser for arbeidsjording (РЗ).

1. Beskyttende jord

Den angitte typen jording beskytter en person mot mulig skade i tilfelle skade på isolasjonen til en elektrisk installasjon i drift. I eksisterende elektriske installasjoner av objekter relatert til automatiserte prosesskontrollsystemer, kreves det at jording (nullstilling) utføres ved:

hus laget av metall for følgende enheter: instrumentering, AC (kontrollenheter), bryterutstyr (kontrollenheter), belysningsenheter, signalenheter og beskyttelseselementer, elektriske drev for portventiler, etc., elektriske motorer MU (kontrollmekanismer);
konsoller laget av metall, samt tavler for ethvert formål, hvis elektriske enheter, enheter, andre midler relatert til elementer av datateknologi og automatisering er montert på dem. Samtidig gjelder dette kravet for åpning og/eller avtakbare deler av disse konsollene og tavlene i tilfeller hvor de inneholder utstyr med spenninger over 42V for (~) eller 110V for konstantstrøm, samt hjelpekonstruksjoner laget av metall, formålet med installasjonen av AC og elektriske mottakere på dem;
koblinger og rustning av kabler, både kraft og kontroll, deres kappe laget av metall; lignende kapper og metallslanger av ledere (ledninger og/eller kabler); rør for elektriske ledninger laget av stål og andre elektriske ledningselementer laget av metall;
kappe av ledere laget av metall, samt rustning av kabler som utgjør kretser, "U" som ikke overstiger 42V for (~) eller 110V for konstant strøm, som er plassert på enkeltkonstruksjoner laget av metall, sammen med ledere , elementer hvis strukturer, laget av metall, må jordes eller nøytraliseres.

Noen jordingsledere er ikke nødvendige for følgende nettverkselementer:

midler og enheter som brukes til automatisering, som er montert på allerede jordede metallkonstruksjoner, hvis det er en stabil elektrisk kontakt mellom dekselene og disse strukturene;
avtagbare og åpne deler av gjerder, konsoller, etc. i de tilfellene når utstyr med en spenning på ikke mer enn 42V for (~) eller 110V for konstant strøm er montert på dem; · hus av elektriske mottakere som er koblet til nettverket gjennom spesielle skillerør, eller har dobbel isolasjon. Slike mottakere må ikke kobles til jordingssystemet. I henhold til kravene til PUE (klausul 1.7.70), kan nøytrale ledere i de betraktede elektriske installasjonene (jording) være:
skuffer laget av metall, samt metallbokser;
kabelkapper laget av Al;
rør som beskytter elektriske ledninger laget av metall;
ledere som brukes til lignende formål som kobber- eller stålbånd, etc.;
for TN-systemer brukes "0" arbeidsledere til disse formålene, bortsett fra når det gjelder grener som går til enfasede strømforbrukere. Nullstilling av sistnevnte utføres langs null (3.) beskyttelsesleder.

Jordingselementer

Alle tilkoblinger av jordingsledere er kun tillatt ved sveising, lodding, bolting, ved bruk av spesielle flagg og klemmer.
I tilfeller der beskyttelsesledere laget av ikke-jernholdige metaller er koblet til jordingsnoder, må de avsluttes med spesielle ører, og fleksible kobberhoppere må være dobbeltsidige.
Ved bruk av koblinger med bolter er det påbudt å bruke fjærskiver (låseskiver som ekstrautstyr).

Typer beskyttende jording av prosesskontrollsystemer

Produkter som strømmottakere, paneler og tavler er utstyrt med jordingsnoder som beskyttelseslederen er koblet direkte til, og støtterammene som har flerseksjonsskjermer er forbundet med stripestål som går gjennom jordingsnodene til alle rammer. Når det gjelder jording av elektriske mottakere som er utsatt for vibrasjoner, brukes en fleksibel kobberkobling.

Jording av tekniske midler

Beskyttende jording av automatiserte prosesskontrollsystemer startes vanligvis fra hovednettet, som kobles til eksisterende jordingsleder som er tilgjengelig i anleggets strømforsyningssystem. Beskyttende jordingsnett (både SVT og SA) er koblet til beskyttelsesjording på et enkelt punkt, som skal plasseres så nært som mulig til selve jordelektroden. I en enkelt jordingsnode med en nøytral ledning TN-C (TN-C-S, TN-S), er den beskyttende jordingslinjen til prosesskontrollsystemet tilkoblet. Den angitte noden er plassert på strømkortene SVT eller SA.
Hvis dette sentralbordet (RS) er langt nok unna transformatorstasjonen med en dødjordet nøytral, brukes en 4-leder krets i det angitte området (tre faser og en fungerende "0" leder, TN-C). Starter fra fordelingstavlen, allerede 5-leder (trefase, TN-c og null beskyttende, TN-S).
Selve skjoldet må være utstyrt med omjording. Dette kravet stammer fra behovet for å redusere fluktuasjoner i potensialet til selve skjermen i forhold til bakken, som skyldes endringer i strømmen som går gjennom TN-C mellom transformatorstasjonen og sentralen.

Jording for intensivavdelingen

I alle tekniske midler for automatiserte prosesskontrollsystemer er det obligatorisk å ha utstyr for IT (informasjonsteknologi). Dette inkluderer:

utstyr som utfører en grunnleggende funksjon (inndata, søk, visning, lagring, etc.), eller håndtering av meldinger og data;
utstyr hvis forsyningsspenning ikke overstiger 600 V.

Generelt inkluderer ITE følgende typer (typer) utstyr, som i større eller mindre grad brukes til driften av hele prosesskontrollsystemet:

dataenheter brukt som en del av en PC eller i forbindelse med dem (både i separate tilfeller og uten dem);
terminalutstyr;
terminaler;
PC, etc.

2. Arbeidsplass

Et annet navn for det spesifiserte systemet "nullsystem" av tekniske midler som brukes i prosesskontrollsystemet. I tillegg en rekke informasjonskilder arbeidsplass også kalt funksjonell, fysisk, logisk, informativ, krets, etc.

Nullsystemet inkluderer bare to elementer: jordingsledere og selve jordelektroden. Tilstedeværelsen av en personlig jordingsleder for dette systemet er nødvendig på grunn av forekomsten av store spredningsstrømmer. Sistnevnte kan oppstå under kortslutning, under elektrisk sveising osv. Dette skaper betydelige potensialforskjeller mellom individuelle punkter på jordingsenheten, så vel som betydelige svingninger i potensialene til visse punkter av naturlige og/eller kunstige jordingsledere i forhold til jorden.

Driften av ethvert elektrisk utstyr fører til fremveksten av magnetiske felt med høy effekt, som er kilder til interferens i linjene beregnet på overføring av informasjon som forbinder SVT med elektriske stasjoner, teknologiske enheter, lokale kontrollsystemer, etc. Kraften til signalene nevnt ovenfor er bare en brøkdel av en watt, og spenningsverdien er fra flere V til flere titalls mV og enda mindre. Dette forklarer det faktum at den genererte interferensen er sammenlignbar når det gjelder ytelsen med nyttige signaler, noe som kan føre til alvorlige forvrengninger av sistnevnte. Derfor er beskyttelse mot disse forstyrrelsene viktig. Og den kvalitative løsningen av jordingsproblemer er en av de viktigste metodene for å beskytte prosesskontrollsystemer og kommunikasjonslinjer.

se også.

10.17. Inngangen fra jordelektrodesystemet til servicebygget kan utføres med en stålleder med en diameter på minst 6 mm, en bunt med tre galvaniserte ståltråder med en diameter på minst 5 mm hver, en strøm- eller styrekabel med aluminiumsledere med et tverrsnitt på minst 25 mm. Stålledere sveises direkte til jordelektroden. Aluminiumskjerner av strøm- eller styrekabler kobles til en stålbuss ved hjelp av en overgangsinnsats av stål-aluminium, hvor den ene enden er pre-aluminisert (belagt med et lag aluminium). Adapterinnsatsen i stedet for jordingsanordningen er sveiset med en ikke-legert del til koblingsbussen til kretsen, og med en aluminisert del - til aluminiumslederne til kabelen. Forbindelsen mellom kabelkjernene og overgangsinnsatsen er belagt to ganger med glyptalemalje og innelukket i en støpejernshylse fylt med bituminøs masse.

Følgende tilkoblingsteknologi brukes. Den ene enden av stålbåndet er fortinnet i en avstand på 90 mm, deretter lages en langstrakt aluminiumskinne for kabelen til ønsket seksjon. De fortinnede stripene og spissen strammes med tre bolter og skjøten loddes. Stållisten sveises til koblingslisten til kretsen, og kabelkjernene settes inn i spissen og presses med presstang på 5-6 steder. På slutten av dokkingen plasseres krysset mellom stålstrimmelen og spissen i MCH-70 støpejernskoblingen og helles med bituminøs masse.

10.18. I tilfelle prosjektet ikke legger opp til legging av jordingsbusser i bygninger, skal jording av utstyr utføres som følger. En kontinuerlig leder fra bunten av jordledere som kommer fra jordingslederen eller fra skjermen til tre jorder er koblet til jordingsboltene til alle ytre skap, og danner en ring som lukkes foran tilkoblingspunktet til lederen til det første skapet ; andre kontinuerlige ledere er koblet til jordingsboltene til strømpanelene, delene av kontrollpanelet og fjerndisplayet.

Jording av skap i en rad utføres i henhold til punkt 10.16. Tilkobling av ledere jordingsskap i en rad, samt ledere som kommer fra transformatorer til TS, kabelskap og annet utstyr til jordingsledere som kommer fra jordingsledere, gjøres ved hjelp av boltede dyseklemmer.

10.19. Seriekobling til jordlederen til flere jordskap, strømtavler, konsollseksjoner og annet utstyr er forbudt.

10.20. Det er forbudt å bruke varmerør, skinner, kapper og kabelpanser for jording av signalstyringsenheter.

Jordingsledere av beskyttende jording når de legges i en bygning må være isolert fra andre jordingsledere, kabler og metallkonstruksjoner.

Jording av trafikklysbroer, konsoller, trafikklys, reléskap på seksjoner av jernbaner med elektrisk trekkraft og autonom trekkraft

På strekninger av jernbaner med elektrisk trekkraft av like- og vekselstrøm

10.21. Jording av metalldelene til trafikklysbroer og konsoller, trafikklys og reléskap utføres ved å koble dem til midtterminalene på reisechoke-transformatorene.

I tilfeller der det ikke er choke-transformatorer i nærheten, kobles jordingslederen til trekkskinnen ved hjelp av en spesiell klips.

Metallutstyret til trafikklys på armert betongmaster må kobles sammen med jordingsledere (fig. 53 og 54).

https://pandia.ru/text/80/297/images/image071_4.gif" width="463" height="596 src=">

Fig.54. Jording av utstyr til trafikklys på en armert betong sentrifugert mast 10 m lang

Tverrstangen til trafikklysbroen eller tverrstangen til konsollen er koblet til trappen med en jordingsleder.

Jordingslederen som går fra den midtre utgangen av reisechoke-transformatoren til et trafikklys med en metallmast eller et reléskap er koblet under mutteren til en av boltene for å feste trafikklyset til fundamentet eller under hodet på bolt for å feste reléskapet til sokkelen. Jordingslederen, som går fra den midtre utgangen av reisechoke-transformatoren til et trafikklys med en armert betongmast, en trafikklysbro eller en konsoll, er koblet under mutteren til bolten sveiset til bunnen av stigen.

Når du jorder det tilstøtende reléskapet og trafikklyset, kobles jordingslederen fra midtterminalen til reisechoke-transformatoren under bolthodet til reléskapet; Jordingen av trafikklyset utføres av en jordingsleder, åpent lagt mellom lyskrysset og reléskapet.

For å øke påliteligheten til jording av metallstrukturer til trafikklysbroer, legges en andre jordingsleder langs stativet. Den ene enden av denne lederen er festet med en bolt sveiset til broens tverrelement, og den andre går til midtutgangen til induktor-transformatoren. Utløpet av hodet er sveiset til jordlederen. I nærvær av to hoder, dvs. med doble brostolper, sveises utløpene til begge hoder.

Dupliseringen av jordingen til konsollen utføres på samme måte som dupliseringen av jordingen til trafikklysbroen. I dette tilfellet er jordingslederen koblet til en bolt sveiset til bunnen av konsollstolpen.

10.22. Som jordingsleder bør rundstål med en diameter på minst 12 mm brukes i områder med DC elektrisk trekkraft og minst 10 mm i områder med AC elektrisk trekkraft. Endene av jordingslederen for tilkobling under bolten må ha en hylse av flatt jern eller en ring (fig. 55).

0 "style="border-collapse:collapse">

10.26. I reléskapet skal klemmene for jording av avlederne kobles på kortest mulig måte til metallhuset til reléskapet med en kobberleder med et tverrsnitt på minst 20 mm.

På strekninger av jernbaner med autonom trekkraft

10.27. Reléskap jordes ved å koble metallhuset til skapet til jordingsenheten til kabelboksen.

Som en forbindelsesledning skal metallkappen og rustningen til kabelen som legges mellom reléskapet og kabelboksen loddes sammen.

En kobberjordledning med en diameter på minst 20 mm er loddet til krysset mellom rustningen og kabelkappen og koblet til metallhuset til reléskapet og kabelboksen.

For kabler uten metallkappe kan denne forbindelsen lages med en bunt av tre galvaniserte ståltråder med en diameter på 5 mm. Ledningsnettet legges i bakken i en dybde på minst 30-40 cm og kobles til jordingslederne til kabelboksen lavspent jordingsbryter i en avstand på minst 0,4 m over bakken.

Tilkobling bør gjøres ved elektrisk eller termisk sveising eller ved hjelp av metallklemmer.

10.28. For å utjevne og redusere potensialene som oppstår på de strømførende delene av signal- og sporanordninger for automatisk blokkering, automatisk lokomotiv og krysssignalering, er det nødvendig å koble metallkassene til reléskap med metalldeler av trafikklys eller trafikklysbroer og konsoller med jordingshoppere.

Jordingskabelbokser

10.29. For jording av kabelbokser brukes standard jordingsenheter, bestående av en stålstang med en diameter på minst 20 mm, 2,5 m lang - en jordingsleder og en jordingsleder sveiset til den fra to galvaniserte ståltråder vridd sammen med en diameter på 5 mm. For å installere jordelektroden og legge jordlederen, må det graves en grøft med en dybde på minst 0,6 m.

10.30. Det er tillatt å installere en felles jordingsleder for jording av lavspent- og høyspentutstyr til krafttårn med høyspentsignallinjer med automatisk blokkering, utstyrt med beskyttelse som fungerer til avstengning i tilfelle enfase jordfeil.

Med en felles jordingsleder må nedstigningene til den fra høyspent (spenning over 1 kV) og lavspent (opptil 1 kV) utstyr være atskilt og sveiset til forskjellige jordingsstenger eller (i tilfelle av en dyp jordingselektrode ) til en stang, men på forskjellige steder.

10.31. Jordingslederen bringes til støtten langs bunnen av grøften, legges langs støtten og kobles til jordingsbolten til kabelboksen. Jordingslederen er festet til en trestøtte med braketter, og til en armert betong - med ledningsklemmer med en diameter på 2,5-4 mm, installert i en avstand på 0,5-0,6 m fra hverandre.

10.32. Motstanden til jordingsenheter bør ikke overstige verdiene gitt i tabell 39.

I dag skal vi snakke om jording i transformatorstasjon og industri, hvis hovedmål er vedlikeholdspersonell og stabil drift. Mange mennesker misforstår temaet jording i industrielle systemer, og feil tilkobling fører til dårlige konsekvenser, ulykker og til og med kostbar nedetid på grunn av forstyrrelser og sammenbrudd. Interferens er en tilfeldig variabel, som er svært vanskelig å oppdage uten spesialutstyr.

Interferenskilder på bakkebussen

Kilder og årsaker til interferens kan være lynnedslag, statisk elektrisitet, elektromagnetisk stråling, "støyende" utstyr, 220 V strømforsyningsnettverk med en frekvens på 50 Hz, svitsjede nettverksbelastninger, triboelektrisitet, galvaniske par, termoelektrisk effekt, elektrolytisk, lederbevegelse i en magnetfelt osv. I industrien er det mye forstyrrelser knyttet til funksjonsfeil eller bruk av ikke-sertifisert utstyr. I Russland er interferens regulert av standarder - R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.511, GOST.4.511, GOST. R 51522, GOST R 50648. For utforming av industrielt utstyr, for å redusere interferensnivået, bruker de en laveffektelementbase med en minimumshastighet og prøver å redusere lengden på lederne og skjermingen.

Grunnleggende definisjoner om emnet "Felles jording"

Beskyttende jord- tilkobling av de ledende delene av utstyret med jorda gjennom en jordingsenhet for å beskytte en person mot elektrisk støt.
Jordingsanordning- et sett med jordingsledere (det vil si en leder i kontakt med bakken) og jordingsledere.
Felles ledning - en leder i systemet, i forhold til hvilken potensialene måles, for eksempel den felles ledningen til PSU og enheten.
Signaljording- tilkobling til bakken til den felles ledningen til signaloverføringskretsene.
Signaljorden er delt inn i digital land og analog. Signal analog jord er noen ganger delt inn i analog inngangsjord og analog utgangsjord.
kraftgrunn- en felles ledning i systemet, koblet til beskyttende jord, som det går en stor strøm gjennom.
Solid jordet nøytral b - nøytralen til transformatoren eller generatoren, koblet til jordelektroden direkte eller gjennom lav motstand.
Null ledning- en ledning koblet til en solid jordet nøytral.
Isolert nøytral b - nøytral til transformatoren eller generatoren, ikke koblet til jordingsenheten.
Nullstilling- tilkobling av utstyr med en solid jordet nøytral av en transformator eller generator i trefasestrømnettverk eller med en solid jordet utgang fra en enfaset strømkilde.

APCS-jording er vanligvis delt inn i:

Beskyttende jording.
Arbeidsplass, eller FE.

Jordingsformål

Beskyttende jording er nødvendig for å beskytte personer mot elektrisk støt for utstyr med en forsyningsspenning på 42 V AC eller 110 V DC, bortsett fra i eksplosjonsfarlige områder. Men samtidig fører beskyttende jording ofte til en økning i nivået av interferens i prosesskontrollsystemet.

Elektriske nett med isolert nøytral brukes for å unngå avbrudd i forbrukerens strømforsyning med en enkelt isolasjonsfeil, siden ved isolasjonsbrudd til bakken i nett med dødjordet nøytral utløses beskyttelse og strømmen til nettverket er avbrutt.
Signaljorden tjener til å forenkle den elektriske kretsen og redusere kostnadene for industrielle enheter og systemer.

Avhengig av formålet med applikasjonen, kan signalgrunner deles inn i grunnleggende og skjermer. Referansejorden brukes til referanse- og signaloverføring i den elektroniske kretsen, og skjermjorden brukes til å jorde skjermene. Skjermjord brukes til jording av kabelskjermer, skjerming, instrumenthus, samt for å fjerne statiske ladninger fra gnidende deler av transportbånd, elektriske drivremmer.

Typer jording

En av måtene å dempe de skadelige effektene av jordkretser på automasjonssystemer er den separate implementeringen av jordingssystemer for enheter som har forskjellig følsomhet for interferens eller er kilder til interferens med forskjellig kraft. Den separate utformingen av jordingslederne gjør at de kan kobles til den beskyttende jorden på ett punkt. Samtidig representerer forskjellige jordsystemer strålene til en stjerne, hvis sentrum er kontakten til den beskyttende jordingsbussen til bygningen. På grunn av denne topologien strømmer ikke skitten jordstøy gjennom de rene jordlederne. Selv om jordsystemene er separate og har forskjellige navn, er de til syvende og sist alle koblet til jorden gjennom et beskyttende jordsystem. Det eneste unntaket er "flytende" land.

Strøm jord

Automatiseringssystemer kan bruke elektromagnetiske reléer, mikrokraftservomotorer, elektromagnetiske ventiler og andre enheter, hvis strømforbruk overstiger strømforbruket til I/O-moduler og kontrollere betydelig. Strømkretsene til slike enheter er laget med et separat par vridd ledninger (for å redusere utstrålt interferens), hvorav den ene er koblet til den beskyttende jordbussen. Den vanlige ledningen til et slikt system (vanligvis ledningen koblet til den negative terminalen på strømforsyningen) er strømjorden.

Analog og digital jording

Industrielle automasjonssystemer er analog-digitale. Derfor er en av kildene til den analoge delen interferensen som skapes av den digitale delen av systemet. For å forhindre passasje av interferens gjennom jordkretsene, er digital og analog jord laget i form av ukoblede ledere koblet sammen på bare ett felles punkt. I/O-moduler og industrikontrollere har separate utganger for dette. analog jord(A.GND) og digital(D.GND).

"Flytende" land

Galvanisk isolasjon

Galvanisk isolasjon løser mange jordingsproblemer, og bruken har faktisk blitt i prosesskontrollsystemer. For å implementere galvanisk isolasjon (isolasjon), er det nødvendig å levere energi av en isolasjonstransformator og overføre et signal til en isolert del av kretsen gjennom optokoblere og transformatorer, elementer med magnetisk kobling, kondensatorer eller optisk fiber. I den elektriske kretsen er banen gjennom hvilken overføring av ført interferens er mulig fullstendig eliminert.

Jordingsmetoder

Jordingen for galvanisk koplede kretser er veldig forskjellig fra jordingen for frakoblede kretser.

Jording av galvanisk koplede kretser

Vi anbefaler å unngå bruk av galvanisk koplede kretser, og hvis det ikke finnes andre alternativer, er det ønskelig at disse kretsene dimensjoneres til
muligheter små og at de er plassert innenfor samme skap.

Et eksempel på feil jording av kilden og mottakeren av et standardsignal 0 ... 5 V

Her er følgende feil:

tung belastning (DC-motor) strøm flyter på samme jordbussen som signalet, og skaper et jordspenningsfall;
brukt unipolar inkludering av signalmottakeren, og ikke differensial;
en inngangsmodul uten galvanisk isolasjon av de digitale og analoge delene ble brukt, slik at strømforsyningsstrømmen til den digitale delen, som inneholder interferens, flyter gjennom utgangen AGND og skaper et ekstra interferensspenningsfall over motstanden R1

Disse feilene fører til at spenningen ved inngangen til mottakeren Vin lik summen av signalspenningen Vout og interferensspenning VGrounds = R1 (Ipit + IM)
For å overvinne denne ulempen kan en stor kobberstang brukes som jordingsleder, men det er bedre å gjøre jordingen som vist nedenfor.

Trenger å gjøre:

koble alle jordkretser på ett punkt (i dette tilfellet, interferensstrømmen JEG ER R1);
koble jordlederen til signalmottakeren til samme felles punkt (i dette tilfellet strømmen Ipit strømmer ikke lenger gjennom motstand R1, a
spenningsfall over ledermotstand R2 legger ikke til utgangsspenningen til signalkilden Vout)

Eksempel på korrekt jording av kilden og mottakeren for et standardsignal 0…5 V

Den generelle regelen for å svekke forbindelsen gjennom en felles jordledning er å dele landene inn i analog, digital, makt og beskyttende etterfulgt av deres forbindelse på bare ett punkt.

Når man skiller jordingene til galvanisk koblede kretser, brukes det generelle prinsippet: jordingskretser med høyt støynivå bør utføres separat fra kretser med lavt støynivå, og de skal kun kobles til ett felles punkt. Det kan være flere jordingspunkter hvis topologien til en slik krets ikke fører til utseendet til "skitne" jordområder i kretsen, inkludert kilden og mottakeren av signalet, og også hvis lukkede sløyfer som mottar elektromagnetisk interferens ikke dannes i jordkretsen.

Jording av galvanisk isolerte kretser

En radikal løsning på de beskrevne problemene er bruken av galvanisk isolasjon med separat jording av de digitale, analoge og strømdeler av systemet.

Jording av skjermene til signalkabler i prosesskontrollsystemer

Et eksempel på en feil ( på begge sider) jording av kabelskjermen til lave frekvenser, hvis interferensfrekvensen ikke overstiger 1 MHz, må kabelen jordes på den ene siden, ellers dannes det en lukket sløyfe som fungerer som en antenne.

Et eksempel på feil (på signalmottakersiden) jording av kabelskjermen. Kabelkappen må være jordet på signalkildesiden. Hvis jording gjøres på mottakersiden, vil interferensstrømmen flyte gjennom kapasitansen mellom kabelkjernene, og skape en interferensspenning på den og derfor mellom differensialinngangene.

Derfor er det nødvendig å jorde flettet fra siden av signalkilden, i dette tilfellet er det ingen vei for passasje av interferensstrømmen.

Riktig skjermjording (ekstra jording til høyre brukes for høyfrekvent signal). Hvis signalkilden ikke er jordet (for eksempel et termoelement), kan skjermen jordes fra begge sider, siden det i dette tilfellet ikke dannes en lukket sløyfe for interferensstrømmen.

Ved frekvenser over 1 MHz øker den induktive motstanden til skjermen, og kapasitive pickupstrømmer skaper et stort spenningsfall på den, som kan overføres til de indre lederne gjennom kapasitansen mellom flettet og lederne. I tillegg, med en kabellengde som kan sammenlignes med interferensbølgelengden (interferensbølgelengden ved en frekvens på 1 MHz er 300 m, ved en frekvens på 10 MHz - 30 m), øker flettemotstanden, noe som kraftig øker interferensspenningen på flette. Derfor, ved høye frekvenser, må kabelflettingen jordes ikke bare på begge sider, men også på flere punkter mellom dem.

Som et mellomalternativ kan du bruke andre jording av skjermen gjennom kapasitansen. Samtidig, ved høy frekvens, viser det seg at skjermen er jordet fra to sider, ved lav frekvens - fra den ene siden. Dette gir mening i tilfellet når interferensfrekvensen overstiger 1 MHz, og kabellengden er 10 ... 20 ganger mindre enn interferensbølgelengden, det vil si når det ennå ikke er nødvendig å jorde på flere mellompunkter.

Det indre skjoldet er jordet på den ene siden - signalkildesiden, for å utelukke passasje av kapasitiv interferens langs den viste banen, og det ytre skjoldet reduserer høyfrekvent interferens. I alle tilfeller må skjermen være isolert for å forhindre utilsiktet kontakt med metallgjenstander og bakken. For signaloverføring over lange avstander eller med økte krav til målenøyaktighet er det nødvendig å overføre signalet i digital form eller enda bedre via en optisk kabel.

Jording av kabelskjermer av automasjonssystemer i elektriske transformatorstasjoner

Ved elektriske transformatorstasjoner, på flettet (skjermen) av signalkabelen til automatiseringssystemet, lagt under høyspentledninger på bakkenivå og jordet på den ene siden, kan en spenning på hundrevis av volt induseres under veksling av strømmen ved å byttet. Derfor, av hensyn til elektrisk sikkerhet, er kabelflettingen jordet på begge sider. For å beskytte mot elektromagnetiske felt med en frekvens på 50 Hz er kabelskjermen også jordet på begge sider. Dette er berettiget i tilfeller hvor det er kjent at den elektromagnetiske pickupen med en frekvens på 50 Hz er større enn pickupen forårsaket av flyten av utjevningsstrøm gjennom fletten.

Jordingskabelskjermer for lynbeskyttelse

For å beskytte mot lynets magnetfelt, må signalkablene (med jordet skjerm) til prosesskontrollsystemet som går gjennom det åpne området legges i metallrør laget av stål, den såkalte magnetiske skjermingen. Bedre under jorden, ellers slipt hver 3. meter. Magnetfeltet har liten effekt inne i en armert betongbygning, i motsetning til andre materialer.

Jording for differensialmålinger

Hvis signalkilden ikke har motstand mot jord, gir differensialmålingen en flytende inngang. Den flytende inngangen kan lades statisk av atmosfærisk elektrisitet eller inngangslekkasjestrømmen til en op-forsterker. For å tømme ladning og strøm til jord, inneholder de potensielle inngangene til analoge inngangsmoduler vanligvis 1 til 20 MΩ motstander internt som kobler de analoge inngangene til jord. Men med et høyt nivå av interferens eller en stor signalkilde, kan selv en motstand på 20 MΩ ikke være tilstrekkelig, og da er det nødvendig å i tillegg bruke eksterne motstander med en verdi på titalls kΩ til 1 MΩ eller kondensatorer med samme motstand ved interferensfrekvensen.

Jordings smarte sensorer

I dag er den såkalte smarte sensorer med en mikrokontroller inni for å linearisere utgangen fra sensoren, og gi et signal i digital eller analog form. På grunn av at den digitale delen av sensoren er kombinert med den analoge delen, får utgangssignalet et økt støynivå dersom bakken er feil. Noen sensorer har en DAC med strømutgang og krever derfor en ekstern lastmotstand i størrelsesorden 20 kΩ, så det nyttige signalet i dem oppnås i form av et spenningsfall over lastmotstanden når sensorutgangsstrømmen flyter.

Lastespenningen er:

Vload = Vout – Iload R1+ I2 R2,

dvs. det avhenger av strømmen I2, som inkluderer den digitale jordstrømmen. Den digitale jordstrømmen inneholder støy og påvirker spenningen over lasten. For å eliminere denne effekten må jordkretser lages som vist nedenfor. Her går ikke den digitale jordstrømmen gjennom motstanden R21 og introduserer ikke støy i signalet ved lasten.

Riktig jording av smarte sensorer:

Jording av skap med utstyr av automasjonssystemer

Installasjon av APCS-skap må ta hensyn til all tidligere oppgitt informasjon. Følgende eksempler på jordingskontrollskap er delt inn betinget på riktig, som gir et lavere støynivå, og feilaktig.

Her er et eksempel (feil tilkoblinger er uthevet i rødt; GND er en pinne for å koble til en jordet strømpinne), der hver forskjell fra følgende figur forverrer digitale feil og øker analog feil. Følgende "feil" koblinger er laget her:

skapene er jordet på forskjellige punkter, så potensialene til grunnene deres er forskjellige;
skapene er sammenkoblet, noe som skaper en lukket krets i jordkretsen;
ledere av analog og digital jording i venstre kabinett løper parallelt over et stort område, så induktive og kapasitive pickuper fra digital jord kan vises på analog jord;
konklusjon GND strømforsyningsenheten er koblet til skapkroppen på det nærmeste punktet, og ikke ved jordterminalen, derfor flyter interferensstrøm gjennom skapkroppen og trenger gjennom strømforsyningstransformatoren;
en strømforsyning brukes til to skap, noe som øker lengden og induktansen til jordlederen;
i det høyre skapet er jordingsterminalene ikke koblet til jordterminalen, men direkte til skapkroppen, mens skapkroppen blir en kilde til induktiv interferens til alle ledninger som går langs veggene;
i høyre skap i midtre rad kobles analog og digital jording direkte på utgangen til blokkene.

De oppførte manglene elimineres av eksemplet på riktig jording av industrielle automatiseringssystemskap:

Legg til. Fordelen med ledningen i dette eksemplet vil være å bruke en separat jordleder for de mest følsomme analoge inngangsmodulene. Innenfor et skap (rack) er det ønskelig å gruppere analoge moduler separat, og digitale moduler separat, slik at når du legger ledninger i en kabelkanal, reduseres lengden på seksjonene med parallell passasje av digitale og analoge jordkretser.

Jording i fjernkontrollsystemer

I systemer fordelt over et bestemt territorium med karakteristiske dimensjoner på titalls og hundrevis av meter, er det umulig å bruke inngangsmoduler uten galvanisk isolasjon. Kun galvanisk isolasjon lar deg koble til kretser som er jordet på punkter med forskjellige potensialer. Den beste løsningen for signaloverføring er optisk fiber og bruk av sensorer med innebygd ADC og digitalt grensesnitt.

Jording av aktueringsutstyr og APCS-drev

Strømforsyningskretser for pulsstyrte motorer, servomotorer og PWM-kontrollerte aktuatorer må være parvis tvunnet for å redusere magnetfeltet, og skjermet for å redusere den elektriske komponenten av den utstrålte interferensen. Kabelskjermen skal jordes på den ene siden. Kretsene for tilkobling av sensorene til slike systemer bør plasseres i en separat skjerm og om mulig i romlig avstand fra aktiveringsenhetene.

Jording i industrielle nettverk RS-485, Modbus

Grensesnittbasert industrinettverk er skjermet vridd par med obligatorisk bruk galvaniske isolasjonsmoduler.

For korte avstander (ca. 15 m) og i fravær av nærliggende støykilder, kan skjermen ikke brukes. Ved store lengder i størrelsesorden opptil 1,2 km kan forskjellen i jordpotensiale på punkter fjernt fra hverandre nå flere titalls volt. For å forhindre at strøm flyter gjennom skjermen, bør kabelskjermen bare jordes på NOEN punkter. Når du bruker en uskjermet kabel, kan en stor statisk ladning (flere kilovolt) induseres på den på grunn av atmosfærisk elektrisitet, som kan deaktivere de galvaniske isolasjonselementene. For å forhindre denne effekten, bør den isolerte delen av den galvaniske isolasjonsanordningen jordes gjennom en motstand, for eksempel 0,1 ... 1 MΩ. Motstanden vist av den stiplede linjen reduserer også muligheten for havari på grunn av jordfeil eller høy galvanisk isolasjonsmotstand ved skjermet kabel. På Ethernet-nettverk med lav båndbredde (10 Mbps) skal skjermen bare være jordet på ett punkt. For Fast Ethernet (100 Mbps) og Gigabit Ethernet (1 Gbps), må skjermen jordes på flere punkter.

Grunnstøting ved eksplosive industrianlegg

Ved eksplosive gjenstander, når du installerer jording med en trådet ledning, er det ikke tillatt å bruke lodding for å lodde sammen kjernene, siden på grunn av den kalde strømmen av loddetinn, kan kontakttrykkstedene i skrueterminalene bli svekket.

Skjermen til grensesnittkabelen er jordet på ett punkt utenfor det farlige området. Innenfor det farlige området må det beskyttes mot utilsiktet kontakt med jordede ledere. egensikre kretser må ikke jordes med mindre det kreves av driftsforholdene til det elektriske utstyret ( GOST R 51330,10, p6.3.5.2). Og de må installeres på en slik måte at interferens fra eksterne elektromagnetiske felt (for eksempel fra en radiosender plassert på taket av en bygning, fra luftledninger eller nærliggende høyeffektkabler) ikke skaper spenning eller strøm som er egensikker. kretser. Dette kan oppnås ved å skjerme eller ved å fjerne egensikre kretser fra kilden til elektromagnetisk interferens.

Ved legging i en felles bunt eller kanal må kabler med egensikre og egensikre kretser separeres med et mellomlag av isolasjonsmateriale eller jordet metall. Ingen separasjon er nødvendig hvis det brukes metallmantlede eller skjermede kabler. Jordede metallkonstruksjoner bør ikke ha hull og dårlige kontakter seg imellom, noe som kan gnister under tordenvær eller ved bytte av kraftig utstyr. I eksplosive industrianlegg brukes elektriske distribusjonsnettverk med isolert nøytral hovedsakelig for å eliminere muligheten for gnist under en fase-til-jord kortslutning og utløsning av beskyttelsessikringer i tilfelle isolasjonsskader. For beskyttelse mot statisk elektrisitet bruk jordingen beskrevet i den aktuelle delen. Statisk elektrisitet kan antenne en eksplosiv blanding.