הבנה: עקרונות והגדרות

כדור הארץ, הידוע גם כקרקעות במינוי צפון אמריקה, מתייחס לחיבור מכוונת של מערכת חשמל לכדור הארץ ו-#8217; משטחים המוליכים.חיבור זה הוקם דרך נתיב של פשטות נמוכה, אשר מתפורר בבטחה זרמים פגמים, ברקים, ופריאות אלקטרוסטטיות לתוך הקרקע.

הפיזיקה שמאחורי כדור הארץ

בליבתו, האדמה מסתמכת על העיקרון שכדור הארץ פועל כמאגרי אינסופי של מטען חשמלי עם פוטנציאל התייחסות יציב (אפס וולט) כאשר מתרחשת & #8212; כגון מנצח חי צור קשר עם מתחם מתכת ו-#8212; מערכת האדמה מספקת נתיב מועדף עבור זרם כדי לקרקע.

המונחים: key Terminology

כדי לדון ביעילות על פני האדמה, חיוני להבין כמה תנאים מרכזיים בשימוש בהנדסת חשמל וקוד בטיחות:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) התנגדות כדור הארץ: ⁇ 1:1 ההתנגדות לזרימה הנוכחית בין אלקטרודה לבין הקרקע הסובבת, נמדדת בערכים נמוכים (בדרך כלל תחת 5 הוממים למתקנים מסחריים) להבטיח הקלה יותר טיהור תקלות.
  • (FLT:0) ,Bonding: FLT:1; הקשר הקבוע של חלקי מתכת ו-#8212; כגון conduits, לוחות, מתקני ציוד, ובניית פלדה — למערכת המכשילה ליצור אזור מצייד.
  • (ב) כרך 1:0 (המטוס החייב: ⁇ :1) אזור שבו כל משטחים המוליכים מתקיימים באותו מתח במהלך אשמה, צמצום מגע ופוטנציאלי צעד.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

למה כדור הארץ משנה בבנייני מסחר

מבנים מסחריים מורכבים מערכות חשמל מורכבות תאורה כוח, HVAC, מעליות, מערכות אבטחה, מרכזי נתונים, ומאות מכשירים אלקטרוניים רגישים.הדחיסות של תשתיות חשמל מגבירה את הסיכוי של תקלות ואת ההשלכות הפוטנציאליות.כדור הארץ הנכון הופך את הסיכונים האלה לאירועים ניתנים לניהול על ידי מתן נתיב פריקה מבוקר. Beyond Safety, יעילות כדור הארץ תורמת גם לעוצמה, הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) וצמצום ציוד ארוך.

הגנה על החיים והרכוש

המטרה העיקרית של התעלות היא הגנה על כוח האדם.במבנה ממוצב כראוי, כל מתכת שהופכת לחיות בשל אי בידוד כשלון תהיה דרך נמוכה של התנגדות לקרקע.זה מבטיח כי המתח על המתחם נשאר ליד פוטנציאל האדמה (בדרך כלל פחות מ 50 V בתנאים אשם), למנוע זעזועים חשמליים קטלניים.

סליחות וסטנדרטים

אחריות לסטנדרטים מוכרים היא חובה משפטית ופרקטיקה הטובה ביותר.במרבית תחומי השיפוט, בניינים מסחריים חייבים לציית לקודים לאומיים או בינלאומיים המחייבים תכנון מערכת, התקנה ובדיקה.

  • (FLT:0)IEC 6036403FLT:1 (הנציבות האלקטרונית הבינלאומית) ו-#8211; מתקני חשמל נמוכים-ממוקדים, מאומצים באופן נרחב באירופה ובאזורים רבים אחרים.
  • (FLT:0)NEC (NFPA 70)FIRLT:1 ו-#8211; קוד חשמל לאומי המשמש בארצות הברית, הכולל דרישות מעומקות וחיבור נרחב.
  • (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ו-#8211; הוראת סטד 142FLT:1 (ספר ירוק) ו-#8211; תרגול מומלץ לקרקע מערכות חשמל תעשייתיות ומסחריות.
  • (ב) ⁇ 0;0) ,OSHA 1910, חלק SFLT:1 – תקנות בטיחות חשמל של עבודה הדורשות ריצוף יעיל.

חוסר התאמה יכול להוביל לבדיקות כושלות, אחריות משפטית, פרמיות ביטוח מוגברת, ובמקרה של אירוע, חיובים פליליים.בדיקות רגילות של צד שלישי נדרשים לעתים קרובות לשמור על הסמכה וכיסוי ביטוח.

נבואות של אי-דיוקן

כשל להקים מערכת נחיתה חזקה יכולה להיות השלכות חמורות.התרחישים הבאים ממחישים את העלויות הישירות והעקיפות של פרקטיקות מסכנות.

נזקי ציוד ושעתון

חסרונות טרנספורמטיביים שנגרמו על ידי ברק, מעבר תפעול, או תקלות של תועלת יכול לנסוע לאורך מוליך לא מוגנים בציוד רגיש.ללא נתיב קרקע נמוך, אלה גשולים המבקשים מסלולים חלופיים באמצעות אספקת חשמל, לוחות מעגלים, ממשקי תקשורת, המוביל לכישלון מיידי או נזק סמוי.בהגדרה מסחרית, העלות של החלפת ציוד פגומים לעתים קרובות מחוספס על ידי הפסדים עסקיים עם מרכזי נתונים פגיעים, במיוחד.

אש ופיצוץ

תקלות קשת, בין אם מקצרי שטח או חיבורים רציפים, יכול לייצר טמפרטורות העולה על 3,000 מעלות צלזיוס.אם מערכת האדמה אינה מבהירה את האשמה במהירות, קשת יכולה להצית חומרים מכוסים בקרבת מקום.בבניינים עם אבקים דליקים (למשל, מעליות דגנים, חנויות עיבוד עץ) או אווירות תנודתיות (למשל עיבוד כימי), לא מספיקות יכול להפוך להתפרצות חשמלית גרועה.

סיכון בטיחותי

התוצאה המיידית ביותר של התעלות לא נכונה היא הסיכון לאלקטרו-קיום.בסביבות מסחריות, עובדים עשויים ליצור מחסנים מאנרגיה, מוליכים חשופים או משטחים מתכתיים בפוטנציאלים שונים.ללא מערכת יעילה של כדור הארץ, אפילו פגם נמוך-התעל יכול לייצר זרמים זרם קטלניים דרך הגוף.

סוגים של מערכות Earthing

בחירת מערכת אספקת האדמה תלויה בהסכם אספקת הכלים, אופי העומס, דרישות רגולטוריות.הנציבות האלקטרונית הבינלאומית (IEC) מגדירה שלושה סוגי מערכת עיקריים המבוססים על הקשר בין המניפסט לבין כדור הארץ ההתקנה.

TN Systems (Terra Neutral)

במערכות TN, הניטרליות הניתוק היא חדורת אדמה מוצקה, ומוליך כדור הארץ המגן (PE) נגזר מהאספקה.מערכות TN מחולקות עוד יותר:

  • (FLT:0)N-CIR: 1:1 פונקציות כדור הארץ נייטרליות ומגוננות משולבות במוליכים יחיד (PEN) סידור זה, נפוץ בהתקנה ישנה, אינו מומלץ עבור רוב המבנים המסחריים בשל הסיכון של מוליכים נייטרליים, אשר אינם חושפים מתחים חיים על מגרשי מתכת.
  • (FLT:0)N-SIR: 1FLT 1 מוליכים קרקע נייטרליים ומגינים לרוץ מן המירל לטעון.מערכת זו מספקת ביצועים מצוינים עבור ציוד רגיש ומשמשת באופן נרחב בבנייה מסחרית מודרנית.
  • (FLT:0)TN-C-S:FLT:1 היברידית שבה האספקה משתמשת במוליכים משולבים PEN עד הכניסה לשירות, ולאחר מכן הם מתחלקים למוליכים נפרדים N ו PE (למשל, מערכת בעלת עוצמה אמריקאית עם קפיצה עיקרית של אג"ח).

TT Systems

במערכת TT, הצרכן & #8217; התעלות האדמה היא עצמאית לחלוטין של אספקת האדמה.הבנייה יש אלקטרודה אדמה משלה, ואת המנצח המגן מחובר רק לקרקע המקומית. TT מערכות נפוצות באזורים כפריים או אזורים שבהם השירות אינו מספק מכשיר אמין נייטרלי כדור הארץ.התועלת שלהם היא חופש מפגמים חובה המוסמכים למבנה, אך הם דורשים התנגדות נמוכה מאוד (התקן הקודם) להתקפה מוגבלת (ד"ד"ד) לאמצעי הגנה כיום.

מערכות IT (Isolé Terre)

במערכת IT, הניטרלית הניתוק מאדמה או מחוברת דרך אימפולס גבוה (למשל, התנגדות) הצרכן & #8217; חלקים מוליכים חשופים הם מעוקלים דרך אלקטרודה שלהם.הסדר הזה מגביל את ההפרעה הנוכחית לרמה נמוכה מאוד, ומאפשר הפעלה בלתי מופרעת במהלך פגם של כדור הארץ הראשון.

עיצוב ושיקולים

מערכת נחיתה מעוצבת היטב מותאמת למבנה & #8217; תנאי הקרקע, פרופיל עומס חשמלי, מאפיינים מבניים.הגורמים הבאים יש לטפל בשלב התכנון.

Soil Resistivity and Electrode Design

Soil התנגדות ( ⁇ ) משפיע ישירות על התנגדות האדמה.קרקע בעלת אחריות גבוהה (למשל, סלעי, חולי) דורש תצורה אלקטרודה משוכללת יותר כדי להשיג את ההתנגדות ליעד.שיטות מדידה כגון מבחן Wenner 4-pin משמשים לפרופיל הקרקע במעמקים שונים.

  • (FLT:0) מכרסמים: FLT:1 מכרות פלדה קלפר, בדרך כלל 5/8 או 3/4 ", מונע 8 עד 10 מטרים עמוק.
  • (ב) ,0) לוחות: הצלחות של נפתלות: 1 (ב) 1 ,4 תותחים פלדה מזוהים קבורים לפחות 2 מטרים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ההתנגדות של כל אלקטרודה בודדת היא לעתים רחוקות מספיק עבור מבנים מסחריים; שילוב של אלקטרודות מתחברות יחד במקביל הוא תרגול סטנדרטי.קוד החשמל הלאומי (NEC) דורש כי מערכת אלקטרודה הקרקעית כוללת, שבו זמין, צינור מים תת-קרקעי מתכת, אלקטרודה בטון, טבעת קרקע ואלקטרודות אחרות, כל מחובר יחד.

התנהגות Sizing and Materials

על המנצחים הארציים להיות בגודל כדי לשאת את המצב הנוכחי ללא עלייה מופרזת של טמפרטורה, וכדי לשמור על אימפולס נמוך. האזור חוצה-שטח נקבע בדרך כלל בהתאם לסטנדרטים כגון IEC 60364-5-54 או NEC שולחן 250.66. Copper הוא החומר המועדף בשל התנהגות גבוהה שלה והתנגדות קורוזיה, אבל אלומיניום משמש גם אם מוגן כראוי מפני קורוזיה גליונית.

  • (ב) ,0) מובילי אדמה עיקריים: FLT:1 מחבר את מסוף כדור הארץ ההתקנה למערכת אלקטרודה.
  • (ב) ,0) מוליכים מחוברים: 1FIRLT:1 (מים, גז, דוקטרינים HVAC, בניית פלדה) למערכת המכשול.
  • (ב) ,0) , מוליכים מקרקע: חליל 1 (ב) לרוץ עם מעגלים של ציוד האג"ח.

כל החיבורים חייבים להיות חזקים, מוגנים על קורוזיה, וזמין לבדיקה. להימנע משימוש במפרקים מוכרים בחלקים תת-קרקעיים; ריתוך אקסותרמי (Cadweld) או מסרטנים בלחץ גבוה הם סטנדרטיים.

בונדינג ו- Equipotential Grounding

בונדינג מבטיח שכל האובייקטים המתכתיים בתוך בניין הם באותו פוטנציאל במהלך אשמה.בבניינים מסחריים גדולים יותר, האג"ח ייושם באמצעות קובר מוגן המותקן בחדר החשמלי הראשי, שבו כל אלקטרודות, שירותים וציוד מקרקעים מולידים מחוברים.

בדיקות ותחזוקה של מערכות Earthing

מערכת Earthing אינה מערכת “ התחלה-ושכחה & #8221; ההתקנה. תנאי Soil משתנים לאורך זמן בשל לחות וריאציות, קורוזיה ופעילויות בנייה. בדיקות רגילות קובעות כי ההתנגדות של כדור הארץ נשארת בגבולות מקובלים וכי המשכיות קיימת לאורך כל רשת האג"ח.

בדיקת התנגדות כדור הארץ

השיטה הנפוצה ביותר היא מבחן (FLT:0) Fall-of-Potential (3-point או 4 נקודות)FLT:1, הכולל הצבת שתי בדיקות מבחן במרחקים מוגדרים מהאלקטרודה ומדידת הירידה במתח על פני זרם ידוע.זה מניב ערך התנגדות מדויקת של הקרקע.

תדרי בדיקה המומלצים משתנים ברמת סטנדרטית וסיכון. עבור מבנים מסחריים, בדיקות שנתיות נפוצות, עם בדיקות נוספות לאחר כל שביתת ברק, חפירות או שיפוץ בנייה. רשומות צריך להיות נשמר ובדיקה כחלק מתוכנית התחזוקה מונעת.

בדיקות חזותיות ובדיקות המשך

בדיקות חזותיות מבטיחות כי המוליכים אינם פגומים, קשרים הדוקים ונקיים, וכיסויי גישה אלקטרודה הם שלמים.בדיקות המשך עם תגובה נמוכה אומטר לאמת כי כל החלקים המחוברים קשורים הם מחוברים חשמלית.

  • נקודות חיבור שנחשפו למים או לכימיקלים.
  • מוליכים גמישים על ציוד נעים (למשל, מעליות, ערניים).
  • טבעות קרקעיות ומוטאות ליד אזורים עם הפרעת אדמה גבוהה.

אם ערכי ההתנגדות עולים מעל סף מקובל (בדרך כלל 5 ⁇ עבור מערכת בנייה מסחרית, אם כי נמוך יותר עשוי להיות נדרש עבור מתקנים רגישים), פעולות תיווך כוללים הוספת אלקטרודות, שיפור מוליכות הקרקע עם טיפול כימי (למשל, bentonite או גרפיט), או החלפת רכיבים מקודדים.

מגמות מתפתחות וטכנולוגיות

כבניינים מסחריים הופכים חכמים יותר ויותר מחשמלים, נהלים ארציים מתפתחים.ההתפשטות של עומסים לא לינאריים (VFDs, UPS, LED נהגים) מייצרת פגיעה בקידוד גבוה הדורשת נתיבים מקרקעים נמוכים כדי להימנע מהתערבות.תקני חדש מתמודדים עם אתגרים אלה עם המלצות עבור FLT:0signal ReferencesFLT:1 ו-FLT2isoled, כולל מרכזי אחסון חדשים של סוללות (R)

טכנולוגיות מעקב, כגון מטר התנגדות קרקע חכם ומיקומים פגומים קרקעיים קבועים, צוברות מתחים במתקנים קריטיים המשימה.מערכות אלה מספקות התראות בזמן אמת כאשר התנגדות משחתתתת או כאשר זרמי הדליפה עולים על סף, ומאפשרים תחזוקה אקטיבית ולא תיקונים תגובתיים.

מסקנה

Earthing נכון הוא לא גישה אופציונלית עבור מבנים מסחריים & #8212; זה סלע של בטיחות חשמלית, אמינות, וציות רגולטוריות. מן הפיזיקה של הסטיות הנוכחיות של תקלות מעשי טיפול הקרקע ובחירת המוליכים, כל היבט של עיצוב מערכת האדמה ותחזוקה דורש תשומת לב זהירה.

(ב) [15] ,ההתמדה במערכת של התעלות גבוהה, שנועדה לסטנדרטים רלוונטיים כגון FLT:1IEC 60364FLT:2 ו-FLT 3NFPA 70 (NEC)FLT:4, ו נשמר באמצעות בדיקות תקופתיות ובדיקה, היא אחת האסטרטגיות הפחתת הסיכון האפקטיביות ביותר עבור בעלי מבנה ומתקנים נוספים של 5F: