Уравнивание потенциалов и молниезащита: интерфейс со стороны щита
уравнивание потенциалов: Уравнивание потенциалов соединяет все одновременно доступные проводящие части связями малого сопротивления, чтобы разность потенциалов между ними стремилась к нулю. В системе молниезащиты такое уравнивание проектируют вместе с координацией УЗИП и расстоянием разделения.
Содержание
При ударе молнии или коротком замыкании опасность создаёт зачастую не сам ток, а разность потенциалов между двумя металлическими частями. Уравнивание потенциалов существует именно для устранения этой разности, а со стороны щита оно воплощается в шине заземления, защитных проводниках и присоединениях УЗИП. Без правильно выполненного уравнивания даже лучшее устройство защиты от импульсных перенапряжений не обеспечит заявленного уровня защиты.
Что такое уравнивание потенциалов и зачем оно нужно
В здании множество проводящих частей: водопроводные трубы, вентиляционные короба, металлоконструкции, броня кабелей и оболочки щитов. Если их не соединить, во время повреждения или удара молнии между ними могут возникать сотни вольт, и эта разность прикладывается как напряжение прикосновения к человеку либо к входным цепям электронного оборудования. Уравнивание сводит все эти части на главную шину, делает точку отсчёта единой и задаёт току контролируемый путь.
Главная шина уравнивания и дополнительное уравнивание
Главную шину уравнивания потенциалов размещают, как правило, во вводном узле здания, рядом с фундаментным заземлителем и главным щитом; на медной шине каждое присоединение выполняют отдельным болтом, причём разъёмным. Сечения проводников определяют по сечению защитного проводника и по ожидаемой доле тока молнии. Во влажных зонах, медицинских помещениях и участках с плотной электроникой применяют дополнительное уравнивание, чтобы локально снизить полное сопротивление между одновременно доступными частями.
Интерфейс с системой молниезащиты
Внешняя система молниезащиты состоит из молниеприёмников, токоотводов и заземления. Ключевой вопрос со стороны щита — расстояние разделения между токоотводом и металлическими частями установки; если его выдержать невозможно, выполняют прямое присоединение либо ставят изолирующий искровой промежуток. Часть тока молнии заходит в установку через грунт и сеть уравнивания, поэтому на вводе главного щита необходим УЗИП, рассчитанный на ток молнии. Заземляющие устройства не разделяют — целью является единая заземляющая сеть.
Зоны молниезащиты и координация УЗИП
| Граница зоны | Назначение | Типовой УЗИП | Правило присоединения |
|---|---|---|---|
| Наружная зона — ввод в здание | Доля прямого тока молнии | Тип 1, форма 10/350 | Кратчайший путь к главной шине |
| Ввод — главный щит | Коммутационные и наведённые импульсы | Тип 2, форма 8/20 | Общая длина присоединения минимальна |
| Главный щит — потребитель | Тонкая защита электроники | Тип 3 или комбинированный | Устанавливается вблизи оборудования |
| Линии данных и сигналов | Импульсы общего вида | УЗИП сигнальных линий | Подключают к той же шине заземления |
Концепция зон делит объект на ступени от открытой внешней области к чувствительному оборудованию. На каждой границе выполняют уравнивание и устанавливают УЗИП соответствующего класса: на вводе — рассчитанный на ток молнии, на главном щите — для коммутационных и наведённых импульсов, вблизи потребителя — тонкую защиту. Соединительный проводник УЗИП делают как можно короче: с ростом общей длины повышается остаточное напряжение и падает эффективность защиты. Таблица ниже сводит соответствие зон и типов УЗИП.
Измерения, подтверждение и обслуживание
Работоспособность уравнивания подтверждают измерением на объекте, а не только на чертеже. Непрерывность проверяют прибором малого сопротивления и документируют, что ожидаемое значение в точках присоединения не превышено. Измерение сопротивления заземления оценивают с учётом типа заземлителя и сезонного влияния. При обслуживании контролируют моменты затяжки болтов, состояние коррозии и индикаторы состояния УЗИП; там, где установлен счётчик разрядов молнии, его показания входят в план обслуживания.
Главное: уравнивание потенциалов
- Основной принцип — Все одновременно доступные проводящие части сводят к единой точке отсчёта.
- Конструкция шины — На главной шине каждое присоединение имеет отдельный разъёмный болт.
- Расстояние разделения — Если его нельзя выдержать, применяют прямое соединение или искровой промежуток.
- Присоединение УЗИП — Чем короче проводник, тем ниже остаточное напряжение на защищаемом оборудовании.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Заземление и уравнивание потенциалов — это одно и то же?
Нет. Заземление задаёт отсчёт системы относительно земли, а уравнивание снижает разность потенциалов между проводящими частями. Они работают вместе, но цели и правила расчёта у них разные.
Нужны ли отдельные заземлители для разных систем?
Нет. Раздельные и не связанные между собой заземлители при повреждении создают опасную разность потенциалов. Современная практика — единая заземляющая сеть, к которой присоединяют все системы.
Почему соединительный кабель УЗИП должен быть коротким?
Импульсный ток нарастает очень быстро, и на индуктивности кабеля возникает дополнительное падение напряжения. Оно складывается с уровнем защиты УЗИП, поэтому чем длиннее кабель, тем выше напряжение на защищаемом оборудовании.
Похожие статьи
- Выбор УЗИП (SPD): отличия типов 1, 2 и 3
- Типы систем заземления: TN-S, TN-C-S, TT и IT
- Выбор сечения нулевой и заземляющей шин в щите
- Проектирование заземляющего устройства: расчёт напряжений шага и прикосновения
- Электрический щит ветротурбины: распределение в башне, защита и молниезащита
- Все технические статьи
Рассмотрим вместе схему уравнивания, ступени УЗИП и конструкцию шины заземления щита; Devpan проектирует интерфейс защиты со стороны распределительного устройства. Связанное решение Devpan: ячейки среднего напряжения.
