Puesta a tierra de equipos de potencia y redes comerciales

¿Por qué las instalaciones eléctricas están puestas a tierra, qué peligros suponen para las personas los circuitos no puestos a tierra y finalmente, en qué casos y cómo se hace la puesta a tierra en la industria? Nuestras y otras preguntas serán respondidas en nuestro artículo. Aprenderá cómo instalar cables de conexión a tierra, cómo tender cables para ellos en diferentes condiciones; qué está prohibido y qué se permite usar para el dispositivo de puesta a tierra de protección. Hablaremos sobre los matices de las fundas de los cables de puesta a tierra y cómo se colocan los cables en habitaciones secas y húmedas.

A pesar de que los cables de las redes eléctricas están eléctricamente aislados entre sí y de tierra, el aislamiento de los cables no puede interferir con las corrientes capacitivas, ya que la red eléctrica y la tierra forman las placas de un capacitor alargado, entre las cuales hay una corriente capacitiva que fluye inevitablemente. Es decir, siempre hay un circuito parásito que se cortocircuita a tierra a través de esta capacitancia. Por lo tanto, en caso de contacto accidental, incluso tocando un cable aislado, la persona está expuesta al riesgo de descarga eléctrica.

Por supuesto, el daño a los cables con un alto potencial alterno es un peligro mucho mayor para las personas, pero para protegerse contra las consecuencias de cortocircuitar las cajas conductoras del equipo, estas cubiertas se conectan previamente a tierra con la ayuda de dispositivos de puesta a tierra.

En diversas instalaciones eléctricas industriales para tensiones de hasta 1000 voltios con cero sólidamente puesto a tierra de una fuente monofásica o con neutro puesto a tierra, así como en consumidores permanentes con punto neutro puesto a tierra, el rearme se realiza de manera que en el En caso de emergencia, la apertura se realizará de forma automática y al mismo tiempo tan rápida... La velocidad de reacción depende del dispositivo de protección seleccionado.

Para ello, se neutralizan las partes del equipo que accidentalmente pueden entrar bajo alta tensión en una situación de emergencia, conectadas a un conductor neutro puesto a tierra de la red. Por ejemplo, si el cuerpo del dispositivo de iluminación tiene un cortocircuito y el cuerpo está neutralizado, los fusibles funcionarán automáticamente y el voltaje del circuito se eliminará de inmediato. PUE prescriba la instalación de la mayoría de las instalaciones de 380 y 220 voltios con un neutro sólidamente conectado a tierra (conectado directamente al dispositivo de conexión a tierra).

En las instalaciones eléctricas con tensión de trabajo de hasta 1000 voltios con neutro aislado y siempre que la tensión de trabajo sea superior a 1000 voltios, se realiza la puesta a tierra, cuyo objetivo es reducir la corriente que puede circular por una persona a un valor despreciable. pequeño valorEsto se logra poniendo a tierra partes del equipo, y el dispositivo de puesta a tierra debe tener una resistencia significativamente menor que la del cuerpo humano, que a su vez tiene una resistencia en el rango de 800 Ohm — 100 kOhm, que depende de muchos factores, entre ellos fisiológicos (salud, zapatos, ropa, etc.).

Para equipos eléctricos con neutro aislado y clase no superior a 1000 voltios, la resistencia del circuito de puesta a tierra no debe superar los 4 ohmios, y para instalaciones con neutro puesto a tierra: para 660 V — no más de 2 ohmios, para 380 V — no más de 4 ohmios, y para 220 V, no más de 8 ohmios. Para equipos de alto voltaje clasificados de 3000 a 35000 voltios, la resistencia de los dispositivos de puesta a tierra se calcula utilizando la fórmula 125 / (corriente a tierra durante la falla) mientras se normaliza a un máximo de 10 ohmios.

Si la puesta a tierra es común para equipos con diferentes clases de tensión, entonces su resistencia debe ser menor o igual a los valores límite superiores, de lo contrario la protección no dará el efecto necesario en términos de seguridad debido a una caída de tensión significativa en los elementos del equipo.

Instalaciones eléctricas con corriente alterna trifásica para 380 y más voltios; Equipos de corriente continua para 440 voltios o más, siempre completos con neutro o tierra. En talleres de especial peligrosidad, así como en instalaciones a la intemperie con tensión alterna de 42 voltios, y en equipos con tensión continua de 110 voltios, también realizan siempre tomas de tierra o toma de tierra. Los equipos explosivos sin opciones se ponen a cero o se conectan a tierra, independientemente del nivel de voltaje operativo, porque cualquier chispa o calentamiento accidental puede provocar una tragedia.

Elementos externos neutros o puestos a tierra de transformadores, motores y generadores, dispositivos de iluminación, dispositivos diversos, así como variadores, bobinas de medición de transformadores de corriente, cubiertas externas de paneles, elementos móviles y móviles de estructuras con equipos eléctricos instalados en ellos, pasamuros y otras estructuras de cables que conducen trenzas tanto de hilos como de cables, tubos conductores para la protección de hilos eléctricos, marcos de barras, cables, etc. Esto se aplica tanto a equipos eléctricos estacionarios como móviles, los cuales se encuentran en la industria.

Pero hay ocasiones en las que no es necesaria la puesta a tierra. Por lo tanto, no ponen a tierra y no ponen a tierra las viviendas equipadas con aislamiento adicional y las viviendas de aquellos consumidores eléctricos que no están conectados directamente a la red, sino a través de un transformador de aislamiento. Está permitido no realizar ninguna puesta a tierra y no poner a tierra recintos instalados directamente sobre estructuras conductoras ya puestas a tierra o puestas a tierra con un contacto fiable entre ellas. Este no es el tema de este artículo, pero tales medidas de protección contra contactos indirectos están destinadas a proteger las instalaciones eléctricas.

Cada uno de los elementos de neutro o tierra del receptor eléctrico compuesto se conecta a la red de neutro o tierra mediante su toma personal. Está prohibido conectar partes de la instalación protegida en serie entre sí y luego en el neutro de protección o en el conductor de puesta a tierra.

No obstante, se pueden conectar en serie varias estructuras diferentes, como bastidores de grúa y raíles, si se utilizan directamente como barras de protección del neutro o de puesta a tierra, o si son ellas mismas líneas de puesta a tierra o de puesta a tierra. Sin embargo, cada perno en la línea neutral o de tierra asegura un cable separado.

Cuando una persona trabaja con una herramienta eléctrica, todavía está tocando la carcasa conductora y, en caso de problemas de aislamiento, la carcasa a veces puede verse afectada por la tensión de la red, lo que es peligroso para el trabajador. La herramienta eléctrica de instalación a menudo se alimenta desde el escudo, donde los fusibles actúan como dispositivos de protección, pero solo se disparan cuando se consume una corriente significativa. Pero la resistencia del hilo en el bucle de cierre juega en nuestra contra, y la operación de protección puede tardar más de un segundo, y esto ya es peligroso para el cuerpo humano.

Para evitar riesgos se utilizan dispositivos automáticos de corriente residual, los cuales tienen un tiempo de operación no mayor a 210 ms después del momento de falla a tierra o de marco.

Los dispositivos de protección de este tipo son de diferentes tipos: para monitorear la continuidad del circuito de puesta a tierra, para monitorear el aislamiento de fase (desde tierra), para protección contra entrada de corriente de fase a la caja, para protección contra fallas bifásicas o monofásicas con tierra. , para la protección contra el contacto directo con corriente vulnerable a los elementos de la vivienda. Los dispositivos de control de bienes de consumo C-901 e IE-9807 tienen una sensibilidad de 10 mA y un tiempo de respuesta de menos de 51 ms. Dichos dispositivos no permiten que la corriente tenga tiempo de dañar a una persona.

Para la puesta a tierra de instalaciones eléctricas se utilizan principalmente conductores naturales de puesta a tierra, donde la resistencia de dispersión se encuentra con el PUE, que puede ser una cimentación de hormigón armado de un edificio, una tubería de agua enterrada, un revestimiento, etc. Está prohibida la puesta a tierra de equipos eléctricos en tuberías con combustible transportado a través de ellas, en tuberías de hierro fundido, en tuberías temporales.

Principalmente, los conductores neutros operativos estándar funcionan como conductores neutros y de tierra; alambres para usos especiales; estructuras conductoras de edificios y partes de estructuras industriales, por ejemplo, huecos de ascensores, rieles debajo de grúas, etc., diversas tuberías, fundas de cables de alimentación, cajas de cableado eléctrico.

Está prohibido utilizar como conductores de puesta a tierra: cubiertas de tubos aislantes, corrugaciones que llevan cables, cubiertas de plomo y armaduras protectoras de alambres y cables, ya que ellos mismos deben estar debidamente conectados a tierra. Las instalaciones eléctricas y los elementos conductores de la infraestructura de la edificación, así como todo tipo de canalizaciones, se conectan a la puesta a tierra o red de puesta a tierra para igualar su potencial. El contacto natural de los metales en las juntas es suficiente.

Si aún se requiere un electrodo de tierra artificial, entonces se utilizan electrodos de tierra industriales horizontales y verticales enterrados. Para su producción, generalmente se usa acero redondo con un diámetro de 10 a 16 mm, más a menudo tiras de acero de 40 por 4 mm o angulares de 50 por 50 por 5 mm. Los verticales tienen de 2,5 a 5 metros de largo, se atornillan (hasta 5 metros) o se clavan (hasta 3 metros) profundamente en el suelo a mano o con la ayuda de una herramienta eléctrica u otra herramienta especial.

Las instalaciones eléctricas conectadas a tierra con una resistencia de más de 200 Ohm-m se conectan a tierra con un electrodo profundamente conectado a tierra o la tierra se trata adicionalmente para aumento de la conductividad eléctrica — para los electrodos verticales puestos a tierra, se colocan en capas alternas de Ca (OH) 2 o NaNO3 y tierra, y el diámetro de dicho tratamiento es de medio metro a un tercio de la altura de la varilla en su parte superior. Después de terminar la colocación de cada una de las capas, se riegan sucesivamente con agua.

Si hay áreas de tierra con mayor conductividad cerca, recurren a electrodos de puesta a tierra remotos utilizando cables o alambres adicionales. En condiciones de permafrost, los electrodos de tierra se instalan en áreas descongeladas, reservorios, así como en pozos de tipo artesiano.

El acero se utiliza tradicionalmente como material para los conductores fijos de puesta a tierra, a menos, por supuesto, que se utilice para ello el cuarto conductor neutro de un sistema trifásico (cobre). La tabla muestra los tamaños mínimos para los conductores neutros y de puesta a tierra, incluidos los conductores de puesta a tierra de acero. A una tensión de una instalación eléctrica con neutro aislado de 1000 voltios, la resistencia de los hilos de puesta a tierra, según PUE, no puede superar en más de 3 veces la resistencia de los hilos de fase. Los valores mínimos permitidos de la sección transversal se indican en las tablas.

Para instalaciones eléctricas con un voltaje de hasta 1000 voltios, en locales industriales, en talleres, se utiliza una línea de puesta a tierra, un bus de acero con una sección transversal de al menos 100 mm2 y para un voltaje de más de 1000 voltios. , la sección transversal mínima para ello es de 120 mm2.Se prohíbe el uso de estructuras metálicas, tuberías, equipos como conductor neutro de trabajo.

Las instalaciones eléctricas móviles para puesta a tierra o puesta a tierra utilizan un hilo separado en forma de núcleo como parte de un cable, en una sola cubierta común a los hilos de fase, con la misma sección transversal que los hilos de fase.

Para puesta a tierra y como conductores neutros de protección en equipos explosivos, en industrias peligrosas se utilizan alambres especializados. También puede usar estructuras metálicas, tuberías de acero, cubiertas de cables, etc., pero solo como medida auxiliar, en primer lugar, debe haber un cable de tierra especial.

Para instalaciones explosivas con un neutro conectado a tierra a un voltaje de hasta 1000 voltios, la conexión a tierra de las redes de suministro se realiza con un cable tendido adicional: el cuarto, para redes trifásicas, y el tercero, para redes bifásicas y simples. -redes de fase. Incluso las redes de iluminación monofásicas en áreas peligrosas de clase B-1 están equipadas con un tercer conductor de protección.

Cuando las estructuras naturales no cumplen con los requisitos de PUE, no hay otra salida que construir electrodos de tierra artificiales.

Se instalan electrodos de tierra empotrados, que se colocan en el fondo del pozo ya al comienzo de la instalación de los cimientos de la estructura, en la etapa de construcción. Los electrodos de tierra verticales se introducen o simplemente se presionan en el suelo mediante dispositivos especiales, como máquinas piloto automáticas o prensas hidráulicas. La parte superior se coloca a una altura de 0,6 a 0,7 metros por debajo del nivel de la marca del suelo, y la altura de la protuberancia desde el fondo del pozo es de 0,1 a 0,2 metros.Esto se hace para que luego sea conveniente soldar los cables de conexión en forma de tiras o varillas cilíndricas.

Los conductores están conectados en circuitos de tierra mediante soldadura superpuesta. Si el suelo es agresivo y puede conducir a la corrosión de los metales, entonces se aumenta la sección transversal de los electrodos puestos a tierra, se utilizan electrodos puestos a tierra de cobre o galvanizados como una alternativa resistente a la corrosión, y para mayor confiabilidad anticorrosión eléctrica (catódica) Se agrega protección.

La protección de tubería de asbesto se agrega a los conductores de conexión a tierra horizontales si cruzan servicios subterráneos, vías de tren y otras estructuras que pueden contribuir a causar daños mecánicos a cualquiera de las estructuras que se cruzan. Una vez finalizada la instalación y el foso de cimentación listo para el relleno definitivo, se levanta un acta preceptiva donde consta legalmente que se ha realizado un tendido oculto.

Si es posible, los conductores neutros de protección y de puesta a tierra deberían estar fácilmente accesibles para el diagnóstico y la inspección. Esto, por supuesto, no se aplica a los núcleos y cubiertas de cables, tuberías con conductores ocultos y estructuras metálicas que se ubican inicialmente en cimientos y en el suelo, conductores neutros y de puesta a tierra instalados en tuberías ocultas, inservibles e insustituibles.

Si la habitación está seca, los cables de conexión a tierra se colocan directamente sobre la base de ladrillo o concreto, las barras colectoras conductoras se unen con tacos. En áreas húmedas, se necesitan espaciadores o soportes para mantener el cable a 1 cm o más de la base.

En las superficies rectas de la base, los cables se fijan a una distancia de 60-100 cm entre los sujetadores y en las curvas, con un margen de 100 cm desde la esquina y desde los puntos de ramificación, a una distancia de 40-60 cm. desde el piso y al menos a 5 cm de los techos móviles de los canales ... Se usan manguitos u orificios de montaje para colocar el cable de conexión a tierra a través de la pared, y se agregan compensadores en la intersección de los compensadores.

Los hilos de tierra se sueldan a los elementos metálicos de las instalaciones, a excepción de los conectores utilizados para las medidas. La superposición de soldadura se realiza a una longitud igual a seis veces el diámetro del alambre redondo o aproximadamente igual al ancho de la tira.

Tradicionalmente, las carcasas de las máquinas tienen un perno especial para fijar el cable a tierra, y las máquinas montadas en patines se conectan a tierra conectando el cable directamente a la tarima. Si el equipo vibra durante el funcionamiento, instale adicionalmente una contratuerca. Antes de unir las superficies de contacto, se limpian a brillo y se aplica un poco de vaselina en una capa fina.

Las tuberías utilizadas como electrodos de tierra a veces están equipadas con válvulas, tienen medidores de agua y bridas, en esos lugares se requieren puentes de derivación con un área de sección transversal de 100 mm2, que se sueldan o montan con abrazaderas.

Los cables neutros de protección y conexión a tierra instalados al aire libre están especialmente marcados para que puedan distinguirse de otras comunicaciones: una franja amarilla sobre un fondo verde. Los puntos de conexión de los dispositivos portátiles de puesta a tierra no están pintados.

Las armaduras de los cables de control y potencia, sus trenzas metálicas, están puestas a tierra.Los terminales y conectores de cables, los conjuntos de cables conductores, los conductos, las bandejas y los cables de sujeción de cables también están conectados a tierra. Las tuberías de acero dentro de las cuales se colocan los cables en los edificios también están conectadas a tierra.

Los conductores de cobre trenzados flexibles proporcionan contacto de cubierta y blindaje con terminales y conectores de unión. En los extremos de las líneas, estos cables están conectados a líneas de tierra. Se supone que las secciones transversales de los conductores flexibles, de acuerdo con la sección transversal del núcleo conductor del cable, son iguales: 6 mm2 para la sección transversal del conductor del cable hasta 10 mm2, 10 mm2 para cable 16-35 mm2, 16 mm2 para 50-120 mm2 y 25 mm2 para 150-240 mm2.

Para asegurar la continuidad del circuito de puesta a tierra de los cables, se utiliza soldadura en las uniones con conectores de plomo: de un extremo del cable, se suelda el hilo de tierra al blindaje, luego se suelda la tierra al centro del conector, luego al blindaje al final de la siguiente pieza de cable. Para conectar a tierra cajas y bandejas conductoras, la instalación se realiza de la misma manera, al menos en varios lugares están soldados en ambos extremos de la línea.

Si el cable se coloca sobre cables, todas las partes conductoras, incluido el propio cable, están conectadas a tierra. Los tubos de acero utilizados para la puesta a tierra están conectados de forma segura a un conductor neutro o a un dispositivo de puesta a tierra.

Para mantener la seguridad del personal de mantenimiento y para proteger el revestimiento de plomo o aluminio del cable en caso de ruptura del aislamiento a tierra, todo el revestimiento metálico y el blindaje del cable están conectados a tierra, los cuerpos conductores de los conectores y los soportes estructuras

Esperamos que este artículo te haya sido de utilidad y que ahora tengas una idea de cómo y por qué se aplica la puesta a tierra en las instalaciones eléctricas.