Földelőrendszerek típusai — TT, TN-S, TN-C-S, IT, és hogyan válasszunk közülük

Földelőrendszerek típusai — TT, TN-S, TN-C-S, IT, és hogyan válasszunk közülük

Mi az a földelőrendszer?

Minden villamos energiával ellátott épületben van ilyen. Minden fémházas berendezés működése ettől függ. Ha azonban a legtöbb mérnököt megkérnénk, hogy emlékezetből rajzolja le a telephelyük földelőrendszerét, haboznának. A földelőrendszer – amelyet észak-amerikai terminológiában „grounding system”-nek neveznek – a berendezés vezető alkatrészei és az alatta lévő föld közötti szándékos elektromos kapcsolat. A két kifejezés ugyanazt a fizikai fogalmat írja le: az „earthing” az IEC szókincsét követi, a „grounding” pedig az IEEE/ANSI konvenciót.

Minden földelőrendszer két feladatot lát el, és mindkettő egyformán fontos. Védelmi földelés biztosítja az emberek biztonságát: ha egy feszültség alatt álló vezető véletlenül érintkezik egy fém burkolattal, a földelőút a hibaáramot a földbe vezeti, és a megszakító kiold, mielőtt bárki megsérülne. Az egészséges felnőttekre vonatkozó, nemzetközileg elismert biztonságos érintési feszültséghatár 50 V váltakozó feszültség vagy 120 V egyenáram az IEC 60479-1 szabványban meghatározott hosszan tartó érintkezés esetén. Ha ezt a küszöbértéket túllépik, az emberi testen átfolyó áram — különösen miután áthalad 30 mA — kamrafibrillációt okozhat, amely az áramütéses balesetekben a halál fő oka.

Funkcionális földelés, a második feladat pedig biztosítja a berendezések megfelelő működését. Az érzékeny elektronikai alkatrészeknek stabil feszültségreferenciára van szükségük. A motoroknak és a hajtásoknak szivárgási áramok elvezetésére szolgáló útvonalra van szükségük. A kommunikációs rendszereknek pedig elektromágneses kompatibilitásra van szükségük. Megfelelően megtervezett földelőrendszer nélkül ezek a funkciók romlanak – vagy egyenesen meghibásodnak.

A cikk lényege: ha egy adott telepítéshez nem a megfelelő típusú földelőrendszert választják ki, az nem csupán nem optimális megoldás. Ez azt eredményezheti, hogy az épület védelme éppen akkor nem működik, amikor a legnagyobb szükség lenne rá – a megszakítók nem kapcsolnak ki, a burkolatok feszültség alatt maradnak, és senki sem veszi észre a problémát, amíg már túl késő nem lesz. Az első lépés a nemzetközi szabványok által meghatározott öt rendszertípus megismerése.

Tápellátó rendszer TN C TN S TN C S TT-IT

Az IEC földelőrendszer-osztályozása — A betűkódok magyarázata

Minden földelőrendszer megnevezése — TT, TN-S, IT — egy kétbetűs névadási rendszerből áll, amelyet a következőképpen határoznak meg: IEC 60364-1, a kisfeszültségű villamos hálózatokra vonatkozó nemzetközi szabvány. Tanulja meg értelmezni a szabványt, és többé egyetlen földelési kialakítás sem fogja összezavarni.

A kód két pozícióból áll. Mindegyik pozíció egy-egy kérdésre ad választ:

LevélPozícióJelentés
T (Terra)Először isAz áramforrás semlegespontja közvetlenül földelt
I (Elszigetelt)Először isAz áramforrás a következő: földtől elszigetelt, vagy nagy impedanciájú vezetéken keresztül csatlakoztatva
T (Terra)MásodikA szabadon álló vezető alkatrészek (berendezésházak) egy helyi, önálló földelőelektróda
N (Semleges)MásodikA szabadon álló vezető alkatrészek a az áramforrás földelt pontja — általában a transzformátor semlegespontja

A TN-rendszerek esetében két további betű jelzi a semleges (N) és a védőföldelő (PE) vezetékek elrendezését:

  • S (Külön): Az N és a PE vezetékek a rendszer egész területén külön, erre a célra kijelölt vezetékeken futnak.
  • C (Összevonva): Az N és a PE vezetékek egy közös vezetéket használnak, amelyet PEN vezető (védőföldelés + nullavezeték).

Öt betű — T, I, N, C, S — kombinációjával az IEC-szabványok által elismert valamennyi földelőrendszer-konfiguráció létrehozható. Ne feledje, hogy az első betű a a forrásból a földbe kapcsolatot, a második pedig a berendezés–föld kapcsolat, és neked van a kulcsod az egész osztályozáshoz.

Ne feledje: az első betű a forrás–föld kapcsolatot, a második betű a berendezés–föld kapcsolatot jelöli. Öt betű – T, I, N, C, S – határozza meg minden földelési konfigurációt.

Az ötféle földelőrendszer-típus

TN-S rendszer (külön semlegesvezető és védőföldelés)

A TN-S konfiguráció a TN-család legbiztonságosabb tagja — és az a megoldás, amelyet minden olyan telepítéshez ajánlunk, ahol a biztonság és az elektromágneses összeférhetőség kiemelt fontosságú. Egy TN-S rendszerben a transzformátor semlegesvezetékét a forrásnál közvetlenül földelik, és egy külön védőföldelő vezeték fut a semlegesvezetékétől elkülönítve egészen a transzformátortól a rendszer minden egyes fogyasztójáig.

A biztonsági elv egyszerű: a PE-vezető egy különálló, rendkívül alacsony impedanciájú fémút – jellemzően jóval 0,5 Ω — így bármilyen fázis–ház közötti hiba nagy, azonnali hibaáramot eredményez. Ez az áram milliszekundumok alatt kioldja a túláram-védelmi eszközt (MCB vagy MCCB), így elhárítva a veszélyt, mielőtt bárki hozzáérhetne a feszültség alatt álló házhoz.

Van egy kevésbé nyilvánvaló, de ugyanolyan fontos előnye is: a terhelés visszatérő áramai a semleges vezetőn maradnak, és soha nem jelennek meg a berendezések burkolatain. Ez az elválasztás teszi a TN-S rendszert az elsődleges földelési rendszerré az adatközpontokban, kórházakban és ipari üzemekben, ahol az elektromágneses interferencia megronthatja az érzékeny méréseket vagy megzavarhatja a kommunikációs hálózatokat.

A BS 7671, azaz az egyesült királyságbeli villamos hálózati előírások kifejezetten előírják, hogy miután a bejövő tápfeszültséget a hálózati csatlakozási ponton N és PE vezetékekre választották szét, a PEN vezető soha nem jelenhet meg újra a fogyasztói hálózatban. A gyakorlatban az Egyesült Királyságban és Európa nagy részén a legtöbb kereskedelmi és ipari épület belső hálózata TN-S rendszer szerint működik.

TN-C rendszer (kombinált PEN-vezető)

A TN-C az a rendszer, amelyet a biztonsági szabványok – jó okkal – már nagyrészt elavultnak tekintenek. A TN-C-kialakításban a semleges- és a védőföldelési funkciók az áramkör teljes hosszán – a transzformátortól minden fogyasztóig – egyetlen PEN-vezetékbe vannak összevonva. Sehol sincs külön PE-vezeték.

A költségelőny kétségtelen: egy vezetővel kevesebb a teljes szakaszon alacsonyabb anyag- és szerelési költségeket jelent. A kockázati profil azonban komoly. Ha ez az egyetlen PEN-vezető a törésponttól felfelé bármely ponton megszakad, a törésponttól lefelé minden fémház feszültség alá kerül fázisfeszültség — akár 230 V. Aki egyszerre érint meg egy földelt készüléket és egy valódi földelést, az potenciálisan halálos áramütést szenvedhet, és a túláramvédő eszközök nem lépnek működésbe, mivel a hibaáram-hurok megszakad.

Ráadásul, a maradékáram-védelmi készülékek (RCD-k) nem működnek egy tisztán TN-C rendszerben. Az RCD úgy működik, hogy összehasonlítja a fázis- és a nullavezetéken folyó áramokat — de külön PE-vezeték hiányában nincs mit összehasonlítani. Az IEC 60364 szabvány és a legtöbb nemzeti villamos hálózati előírás ma már tiltsák meg a TN-C rendszer használatát az épületeken belül. A régebbi elosztóhálózatokban még mindig találkozhatunk vele, de az új telepítéseknél már a TN-C-S váltotta fel.

TN-C-S rendszer (többszörös védőföldelés / PME)

A TN-C-S – amelyet az Egyesült Királyságban „Protective Multiple Earthing” (PME) néven, Ausztráliában és Új-Zélandon „Multiple Earth Neutral” (MEN) néven, Észak-Amerikában pedig „Multi-Grounded Neutral” néven is emlegetnek – a világon a legelterjedtebb földelőrendszer. Ötvözi a TN-C rendszer ellátási oldali költséghatékonyságát az épületen belüli TN-S rendszer biztonságával.

Így működik: az áramszolgáltató egy kombinált PEN-vezetéken keresztül szállítja az áramot az alállomástól az Ön házának bevezetőpontjáig. A főelosztószekrényben ez a PEN-vezeték két különálló gyűjtősínre ágazik szét – az egyik a semlegesvezető, a másik a védőföldelés számára. Ettől az elágazási ponttól kezdve a rendszer teljes értékű TN-S rendszerként működik, az N és a PE vezetékek soha nem kapcsolódnak újra egymáshoz. A legfontosabb biztonsági intézkedés az, hogy a PEN vezetéket az elosztási útvonal mentén több ponton földelik – általában legfeljebb 200 méter — így még abban az esetben is, ha a rendszer felsőbb szakaszában PEN-megszakadás következik be, a szabadon álló fémalkatrészeken fellépő feszültségnövekedést a fennmaradó földelőkapcsolatok korlátozzák.

Ez a rendszer az Egyesült Királyságban, Európa nagy részén, Ausztráliában és számos ázsiai országban az alapértelmezett lakossági és kereskedelmi áramellátási rendszer. Bizonyos helyeken azonban kifejezetten tilos a BS 7671 szabvány szerinti PME használatától: építkezések ideiglenes ellátórendszerei, kikötők, lakókocsi-parkok és benzinkutak. A közös tényező a talaj potenciálkülönbsége — ezekben a környezetekben egy PEN-zavar veszélyes feszültségeket juttathat át nagy területeken, ahol az emberek érintkezésbe kerülnek a valódi földdel.

TT-rendszer (helyi földelőelektróda)

A TT-rendszer a tartalék megoldás – és számos vidéki területen az egyetlen lehetőség. Mind a forrásoldali, mind a fogyasztói berendezésházak egymástól függetlenül vannak földelve, mindegyik a saját, erre a célra kijelölt földelőelektródán keresztül. Az ellátó transzformátortól az épületig nem fut fém PE-vezető.

Ez a függetlenség egyben a TT-rendszer legfőbb kihívását is jelenti: fázis–ház közötti hiba esetén a hibaáramnak a berendezéstől indulva a helyi földelőelektródán, a talajon, az áramellátó oldali földelőelektródán keresztül, majd vissza a transzformátor semlegespontjához kell haladnia. Az ezen az útvonalon található talaj gyakorlatilag nem vezető – a TT-rendszerben a földzárlati hurok impedanciája általában 10 Ω-tól 100 Ω-ig, a talajviszonyoktól és az elektródák minőségétől függően.

230 V-os feszültség és 10 Ω-os ellenállás mellett a hibaáram pontosan 23 A — ez messze nem elegendő ahhoz, hogy akár egy szerény 63 A-es MCB-t is biztonságos időn belül kioldjon. Éppen ezért Az RCD-k használata kötelező a TT-rendszerekben ez nem opcionális. A meghatározó biztonsági egyenlet a következő:

RA × IΔn ≤ 50 V

Ahol RA a földelőelektróda ellenállása, és IΔn ez az RCD névleges maradék működési árama. Egy 30 mA-es RCD esetén a földelőelektróda ellenállása elméletileg akár 1 667 Ω is lehet, de a gyakorlatban a legtöbb mérnök a következő értékre tervez: 10 Ω vagy annál kevesebb hogy minden körülmények között megbízható kioldást biztosítson.

További követelmény: amennyiben a hálózati oldali és a fogyasztói oldali földelőelektródák közötti távolság meghaladja 15 méter, túlfeszültség-védelmi eszközöket (SPD-ket) kell felszerelni annak érdekében, hogy kezelni lehessen azt a feszültségkülönbséget, amelyet a villámcsapás okozta túlfeszültségek két egymástól elektromosan független földelési pont között okozhatnak.

IT-rendszer (izolált vagy impedanciával földelt forrás)

Az informatikai rendszert nem általános használatra tervezték. Egyetlen konkrét célra szolgál: annak biztosítására, hogy az áramellátás akkor is fennmaradjon, ha valami probléma adódik.

Egy IT-konfigurációban a forrás semlegesvezetékét vagy teljesen elszigetelik a földtől, vagy olyan nagy impedanciájú vezetékkel csatlakoztatják, amely a hibaáramot elhanyagolható értékre korlátozza. A berendezések burkolatait helyileg földelik. Amikor az első szigetelési hiba bekövetkezik – azaz egy feszültség alatt álló vezető érintkezik a burkolattal –, a hibaáram legfeljebb néhány milliampere, és csak a rendszervezetők és a föld közötti apró kapacitív kapcsolaton keresztül folyik. Nincs alacsony impedanciájú hurok, amely veszélyes áramot vezetne, így az áramkör nem kapcsol ki. A rendszer továbbra is normálisan működik, és senki sem sérül meg.

Ez ideálisnak tűnik — de ehhez szigorú működési követelmény társul: egy Szigetelésfigyelő készülék (IMD) folyamatosan csatlakoztatva kell lennie a rendszerhez. Az IMD folyamatosan méri a szigetelési ellenállást az összes feszültség alatt álló vezető és a föld között. Az első hiba bekövetkezésekor hang- és fényjelzést vált ki, így a karbantartó személyzetnek ideje marad a hiba felkutatására és kijavítására, mielőtt egy másik fázison bekövetkező második hiba teljes rövidzárlatot okozna.

Az informatikai rendszerek ott találhatók, ahol egy nem tervezett áramkimaradás katasztrofális következményekkel járna: kórházi műtőtermekben, intenzív osztályokon, földalatti bányákban, tengeren közlekedő hajókon és folyamatos üzemmódú vegyipari üzemekben. A kompromisszum kézzelfogható: nagyobb tervezési komplexitás, kötelező felügyeleti berendezések, valamint olyan karbantartó csapat, amelynek azonnal reagálnia kell az IMD-riasztásokra. A legtöbb kereskedelmi és lakossági létesítmény esetében az IT felesleges – de a kritikus létesítmények esetében pótolhatatlan.

TN-S
A legbiztonságosabb — a PE és az N vezetékek szétválasztása
TN-C
Legnagyobb kockázat — kizárólag PEN
TN-C-S
PME — a költséghatékonyság és a biztonság ötvözete
TT
Helyi elektróda + RCD
IT
Folyamatos működés — 1. hiba: rendben

Földelőrendszerek összehasonlítása — egymás mellett

Ha az öt rendszertípust külön-külön ismerjük meg, az elősegíti a megértést. Ha viszont egymás mellett látjuk őket, az segít a megfelelő döntés meghozatalában. Az alábbi összehasonlító táblázat azokat a paramétereket tartalmazza, amelyek a legfontosabbak az egyes rendszerek egymáshoz viszonyított értékelésekor.

ParaméterTTITTN-STN-CTN-C-S
Földzárlati hurokimpedanciaMagas (10–100+ Ω)Rendkívül magas (>1000 Ω az első hiba esetén)Alacsony (<0,5 Ω)Alacsony (<0,5 Ω)Alacsony (<0,5 Ω)
Szükséges-e az RCD?Igen — kötelezőNem (ehelyett IMD szükséges)Opcionális (kiegészítő)Nem — az RCD-k hatástalanokOpcionális
Helyszíni földelőelektróda?IgenIgenNem (az áramellátás biztosítja a földelést)NemOpcionális (ajánlott)
Biztonság (1 = a legbiztonságosabb)32 (ha az IMD-t fenntartják)15 (a legkevésbé biztonságos)2
EMC-teljesítményKiválóGyenge (terhelési áramok a PEN-en)Jó (belső)
A szolgáltatás folytonossága az első meghibásodás eseténNem (RCD-n keresztüli kioldások)Igen (nem kapcsol ki)NemNemNem
Tipikus alkalmazásVidéki/távoli épületekKórházak, bányák, hajókKereskedelmi, ipari, adatközpontokKizárólag hagyományos használatra — épületekben tilosLakossági, kereskedelmi

A tendencia egyértelmű: a TN-S a legbiztonságosabb rendszer általános használatra, de a vezetőanyag-költségek tekintetében a legdrágább. A TN-C-S szinte azonos szintű biztonságot nyújt alacsonyabb telepítési költségek mellett, és világszerte a városi és elővárosi áramelosztás alapértelmezett megoldásává vált. A TT az a gyakorlati megoldás, ahol nincs közműföldelés, de teljes mértékben függ az RCD megbízhatóságától és a talaj minőségétől. Az IT a speciális rendszer – a szolgáltatás folytonosságát tekintve verhetetlen, de tervezése és karbantartása igényes. A TN-C már a történelemkönyvekbe tartozik.

A földelés és a túlfeszültség-védelem egy rendszer – nem kettő.
A legjobb földelési kialakítást is alááshatják a nem tanúsított túlfeszültség-védő eszközök. Gondoskodjon arról, hogy a védelmi lánc teljes legyen.
Fedezze fel a tanúsított SPD-ket

Hogyan válasszuk ki a megfelelő földelőrendszert?

A földelőrendszer kiválasztása nem esztétikai kérdés. Ez egy háromlépcsős kizárási folyamat: a válaszokat a villamosenergia-szolgáltatótól, az épület típusától, valamint egy végső ellenőrző listából kapjuk meg. Ha nem a megfelelő sorrendben hajtja végre ezeket a lépéseket, akkor kockáztatja, hogy olyan rendszert határoz meg, amelyet valójában nem lehet megépíteni.

Kezdje azzal, amit a hálózat biztosít

Mielőtt bármilyen döntést hozna, derítse ki, hogy az áramszolgáltatója milyen feltételekkel biztosítja az áramellátást a telekhatárig. A világ legtöbb országában a válasz a következő három eset egyikébe sorolható:

  • Városi vagy külvárosi, föld alatti vagy modern felsővezetékes áramellátással: A segédprogram szinte biztosan biztosít egy TN-C-S (PME) csatlakozás. Az Ön feladata, hogy a főelosztótáblánál a bejövő PEN vezetéket külön N és PE vezetékekre ossza szét, és az egész épület belső hálózatát TN-S rendszerben vezesse – pontosan úgy, ahogyan azt a BS 7671 szabvány és a legtöbb európai nemzeti szabályozás előírja.
  • Vidéki vagy távoli területek, ahol kizárólag felsővezetékek vannak: A szolgáltató akár földelés nélkül is szállíthat áramot — csupán az oszlopokon lévő fázis- és nullavezetékek segítségével. Ebben az esetben, A TT az egyetlen lehetőséged. Helyi földelőelektródát kell felszerelni, amelynek méretét a telephely talajviszonyaihoz kell igazítani, és minden áramkört megfelelően összehangolt RCD-kkel kell védeni.
  • Kiterjedt ipari telephely saját transzformátorral: Te irányítod a forrást. Tervezd meg a teljes rendszert úgy, hogy TN-S a transzformátor másodlagos tekercséről, így a lehető legjobb biztonságot és EMC-teljesítményt biztosíthatja magának anélkül, hogy a közüzemi földelési gyakorlatoktól függne.

Ha az Ön országában érvényes szabványos ellátási rendszer eltér ezektől a mintáktól, az elv továbbra is érvényes: a közüzemi szolgáltató határozza meg a keretfeltételeket, és a rendszertervezésnek ezeken belül kell megvalósulnia.

Válassza ki a létesítmény típusához illő rendszert

Miután tisztában van azzal, hogy mit biztosít a hálózat, az épület tényleges igényeihez igazítsa a földelőrendszert. A különböző típusú létesítmények alapvetően eltérő követelményeket támasztanak a biztonság, az áramellátás folytonossága és az elektromágneses összeférhetőség tekintetében.

Létesítmény típusaAjánlott rendszerkonfigurációMiért?
Családi házTN-C-S (PME)Költséghatékony, megfelelő biztonság kiegészítő RCD-kkel a konnektoros áramkörökön
LakóházTN-C-S rendszer TN-S elosztássalPME a főbemenetnél, TN-S emelőcsövek az egyes egységekhez
Üzleti irodaTN-S (a PME-ből elágazó)Az informatikai berendezések, a szervertermek és a strukturált kábelezés mindegyike tiszta EMC-t igényel — a TN-S ezt biztosítja
Ipari üzemTN-SA motorterhelésekből származó nagy hibaáramokat azonnal el kell vezetni; a frekvenciaváltóknak és a PLC-knek elektromágneses kompatibilitási integritással kell rendelkezniük
KórházIT (műtők, intenzív osztály) + TN-S (általános területek)Az életfenntartó áramkörök soha nem kapcsolhatnak ki az első hiba esetén; az általános területeken a szabványos TN-S biztonsági rendszert kell alkalmazni
AdatközpontTN-S rendszer az egész hálózatbanA szerver tápegységeinek szivárgási áramai összeadódnak — a TN-C-S vagy TT rendszerekben ez a feszültségvédő téves kioldásához vezethet
Távoli szivattyútelep / távközlési toronyTTNincs rendelkezésre álló segédföldelés; a helyi elektróda és az RCD az egyetlen megvalósítható konfiguráció
Elektromos jármű-töltőállomás / kikötő / benzinkútTTA BS 7671 szabvány értelmében ezeken a helyszíneken kifejezetten tilos a PME alkalmazása – a talajban fennálló potenciálkülönbségek helyszínen belüli áramütésveszélyt jelentenek

A táblázat nem jelent szigorú korlátot — a nagy létesítményekben gyakran keverednek a rendszerek. Az alapszabály az, hogy minden rendszernek elektromosan zártnak kell lennie a saját zónáján belül, és egyetlen áramkör sem terjedhet ki két különböző földelési konfigurációra.

Ellenőrizze a választását — Gyakorlati ellenőrzőlista

A specifikáció elkészült. Mielőtt végleges formát öltene, végezze el az alábbi hat ellenőrzést:

  1. ✓ A telephely határán található ellátási típus valóban támogatja-e az Ön által megadott rendszert?
  2. Kizárólag TT-rendszerek: Ellenőrizték-e a földelőelektróda ellenállását (RA × IΔn ≤ 50 V), és ezt az év legszárazabb időszakában mérik, nem pedig eső után?
  3. Kizárólag TN-C-S rendszerek: Egyértelműen jelölve van-e a PEN elágazási pontja, azaz az N és a PE gyűjtősínek véglegesen el vannak-e választva egymástól, és nincs-e lefelé irányuló újracsatlakozás?
  4. Kizárólag informatikai rendszerek: Meghatározták-e olyan IMD-t, amely hang- és vizuális riasztással is rendelkezik, és létezik-e dokumentált eljárás az első hiba jelzésére vonatkozó riasztásra való reagálásra?
  5. ✓ Meghatározták-e a PE-vezető folytonosságának ellenőrzését minden elosztótábla és minden végfelhasználói áramkör között?
  6. ✓ Ha az épületben informatikai, távközlési vagy érzékeny elektronikus berendezések találhatók, akkor a belső elosztás valóban TN-S típusú-e (azaz az N és a PE vezetékek a főbevezetés után elkülönülnek egymástól)?
Telepítés előtti ellenőrzés
A telephelyhatáron érvényes ellátási típus támogatja a megadott rendszert
TT: A földelőelektróda ellenállása a legszárazabb körülmények között ellenőrzve (RA × IΔn ≤ 50 V)
TN-C-S: A PEN elágazási pontját azonosították, az N és a PE vezetékek véglegesen elválasztásra kerültek
IT: IMD, dokumentált első hibaelhárítási eljárással kiegészítve
Minden DB-nél és végáramkörben ellenőrizték a PE-vezető folytonosságát
Az érzékeny berendezések területei, amelyekről igazolódott, hogy hatékonyan TN-S rendszerűek (külön N és PE)

Földelőrendszer tervezése — Fontos gyakorlati szempontok

A besorolási útmutató segít kiválasztani a megfelelő rendszert. A tervezési útmutató pedig azt mutatja meg, hogy a rendszer a gyakorlatban valóban működni fog-e. A földelőrendszer valós teljesítményét három tényező határozza meg, és ezek közül egyet sem lehet a szabványokból kikövetkeztetni.

A talaj ellenállása és a földelőelektróda tervezése

Az épület alatt található talaj nem egyenletes vezetőképességű. Az ohm-méterben (Ω·m) mért fajlagos ellenállása nagyságrendekkel változik attól függően, hogy milyen anyagból áll a talaj, és milyen nedves.

TalajtípusJellemző fajlagos ellenállás (Ω·m)
Nedves agyag, kerti talaj, vályog5–100
Homokos agyag, nedves kavics100–500
Kréta100–300
Száraz homok, laterit500–2 000
Köves talaj1 500–3 000
Mészkő1 000–5 000
Gránit, homokkő1 500–10 000+

Ezek a számok nem csupán elméleti jellegűek. Egy olyan telephely esetében, ahol a talaj száraz és homokos, és az ellenállása 1 000 Ω·m, nagyjából százszor jelentősebb mint a nedves agyagba épített, 10 Ω·m-es – azonos célellenállás mellett. A méréseket mindig a helyszínen kell elvégezni a Wenner-féle négypontos módszerrel, és a tervezést mindig a legszárazabb szezonális körülményekhez kell igazítani. Az 1 méter mélységben mért talajellenállás akár három az egyhez a csapadékos tél és a száraz nyár között.

Egyetlen, egyenletes talajba vert függőleges földelőrúd esetében az ellenállás a következő:

R = (ρ / 2πL) × [ln(8L/d) − 1]

Ahol ρ a talaj ellenállása (Ω·m), L a mérőrúd hossza (m), d pedig a mérőrúd átmérője (m). A képlet egy olyan felismerést tár fel, amely pénzt takarít meg: Az ellenállás javulását a mélység határozza meg, nem az átmérő. A rúd átmérőjének megduplázása legfeljebb néhány százalékkal változtatja meg az ellenállást. A behatolási mélység megduplázásával az ellenállás közel felére csökkenthető. Ha egy rúd nem elegendő, tegyen hozzá többet — de legalább egy rúd hosszúságnyi távolságot tartson közöttük. Ha túl közel helyezi őket egymáshoz, a “ellenállási zónáik” átfedik egymást, ami miatt a második rúd hatékonysága jelentősen csökken az elsőhöz képest.

R = (ρ / 2πL) × [ln(8L/d) − 1]
A mélység csökkenti az ellenállást. Az átmérő alig befolyásolja az értéket.
Távolságra vonatkozó szabály: legalább 1 rúd hosszúságnyi távolság
Szezonális eltérés: 3:1 (száraz vs. csapadékos)

Szabványok, tesztelés és ellenőrzés

Az a földelési megoldás, amely papíron helyesnek tűnik, de a gyakorlatban nem működik, nem helyes. A tesztelés zárja le a kört.

A legfontosabb szabványok, amelyeket kéznél kell tartani: IEC 60364 kisfeszültségű berendezésekhez készült sorozat, IEEE 80. szabvány a középfeszültségű alállomások földelési tervezése esetében, BS 7430 a földelés kivitelezésével kapcsolatos gyakorlati útmutatásért, valamint IEC 62305 a villámvédelmi földelési követelmények tekintetében.

A leggyakrabban alkalmazott vizsgálati módszer a potenciálcsökkenéses (hárompontos) módszer. Az áramérzékelőt a vizsgált földelőrendszer átlójának legalább ötszörös távolságra kell a talajba szúrni. Egy feszültségérzékelőt helyezünk el az áramérzékelő és az elektróda közé. Először a feszültségérzékelőt a középpontban tartva végezzük el a méréseket, majd ±10% távolságra mozgatjuk el; ha mindhárom mérési eredmény szűk tűréshatáron belül egyezik, akkor az átlagérték adja az elektróda ellenállását. Ha az eredmények eltérnek egymástól, az áramérzékelő túl közel van – növelje a távolságot, és ismételje meg a mérést.

Egyenletes talaj esetén a 62% szabály Van egy gyors megoldás: helyezze a potenciálmérőt a vizsgált elektróda és az árammérő közötti távolság 62%-es pontjára, ne pedig az 50%-esre. Pontosan 62%-nél a mérő a valódi nulla-potenciálú ponton helyezkedik el, így már az első próbálkozáskor helyes mérési értéket ad.

A célellenállási értékeket az alkalmazás határozza meg, nem pedig egy általános érték: ≤ 1 Ω nagy alállomások és ipari létesítmények esetében, ≤ 5 Ω kereskedelmi épületek esetében, valamint ≤ 10 Ω villámvédelmi rendszerek esetében. Ha a telephelyen ismert, hogy szezonális ingadozások lépnek fel, az üzembe helyezés után hat hónappal végezzen újabb vizsgálatot, hogy a másik szélsőséges állapotot is figyelembe vegye.

Három vizsgálati módszer
1
Potenciálcsökkenés (hárompontos)
Szabványos módszer; az áramérzékelő értéke ≥ 5× a rendszer átlójának. A méréseket a középpontban végezzük el, majd ellenőrzésképpen ±10%-nél is.
2
62% szabály (egységes talaj)
A 62%-nél mért potenciálérzékelő az elektróda és az áramérzékelő közötti távolságban. Homogén talaj esetén egy kísérlet alatt pontos mérési eredmény.
3
Rögzítőbilincses módszer
Kizárólag a hurokellenállást méri – nem a valódi elektródellenállást. Hasznos összekapcsolt rendszerek esetén; a feszültségeséssel ellenőrizze.

Földelés és túlfeszültség-védelem — A figyelmen kívül hagyott összefüggés

A rosszul földelt rendszerre felszerelt túlfeszültség-védelmi eszköz csupán drága dísz. Az SPD-k úgy működnek, hogy a túlfeszültség-energiát – akár villámcsapásból, akár kapcsolási eseményekből származó – a földbe vezetik el. A földelőútvonal minden ohmnyi impedanciája további feszültségesést okoz, amely a berendezés kapcsain jelentkezik. Egy 8/20 μs-os túlfeszültség-hullámforma esetén minden további méter földelővezeték nagyjából 1 kV induktív feszültségesés kilóamperenként a túlfeszültségi áram. Egy 3 méteres földelővezetéken átfolyó 10 kA-es túlfeszültség akár 30 kV-val is megnövelheti azt a feszültséget, amelyet az SPD-nek le kellett volna korlátoznia — és ez az a feszültség, amelyet a berendezés ténylegesen érzékel.

A földelőrendszer típusa közvetlenül befolyásolja az SPD-kre vonatkozó követelményeket. Egy TT-rendszerben, ahol a hálózati oldali és a fogyasztói oldali földelőelektródák közötti távolság meghaladja a 15 métert, a villámcsapás okozta feszültségkülönbségek miatt a résen át történő ívhúzás megelőzése érdekében mindkét oldalon kötelező az SPD-k felszerelése. Még a TN-rendszerekben is, ha egy kiegészítő helyi földelőelektródát a főelektródától több mint 15 méterre helyeznek el, a túlfeszültség-védelemnek össze kell kötnie a két földelési pontot.

A gyakorlati tanulság: a földelőrendszer tervezését és a túlfeszültség-védelem specifikációjának kidolgozását ugyanabban a tervezési fázisban kell elvégezni, nem pedig egymást követő lépésekben. A két rendszer elektromosan összekapcsolódik, és teljesítményük elválaszthatatlan egymástól. Az SPD-k kiválasztásakor a mérnököknek ellenőrizniük kell, hogy az eszközök rendelkeznek-e elismert, harmadik fél által kiadott tanúsítvánnyal, amely kiterjed mind a termékbiztonságra, mind az IEC/EN 61643 szabványok szerinti teljesítményre – ez biztosítja, hogy a földelőelektródától a berendezés csatlakozójáig tartó védelmi lánc hibahelyzetben is sértetlen maradjon. Azoknál a telepítéseknél, amelyeknél a teljes túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD) termékcsaládra kiterjedő, teljes TUV, CB és CE tanúsítvánnyal rendelkező túlfeszültség-védelmi alkatrészekre van szükség, az LSP műszaki csapata mérnöki támogatást és dokumentációt nyújt a lsp.global.

Tanúsított túlfeszültség-védelem a földelőrendszeréhez
Teljes körű TÜV-, CB- és CE-tanúsítvánnyal rendelkező SPD-k. 5 év garancia. Műszaki támogatás a védelmi lánc ellenőrzéséhez – a földelőelektródától a berendezés csatlakozójáig.
Beszéljen egy mérnökkel
Tartalomjegyzék

Kérjen árajánlatot

Kérjen ajánlatot most

Erősítse meg értékesítési tevékenységét és maximalizálja piaci potenciálját az LSP segítségével