Uziemienie agregatu

Nieprawidłowe uziemienie może powodować niepotrzebne wyzwalanie wyłączników różnicowoprądowych przy przełączeniu na agregat. Częstym przykładem jest wykonanie połączenia neutralny–ziemia zarówno w głównej rozdzielnicy, jak i w agregacie; wówczas część prądu w przewodzie neutralnym wraca przewodem ochronnym, a wyłącznik traktuje to jako upływ.

Błędy uziemienia prowadzą do niepotrzebnych wyłączeń albo do zabezpieczeń, które nie zadziałają, gdy powinny. Prawidłowe uziemienie daje jednoznaczną odpowiedź na trzy pytania:

1. Jak uziemione są obudowa i elementy metalowe?
2. W którym miejscu punkt neutralny agregatu jest połączony z ziemią?
3. Czy SZR/ATS przełącza przewód neutralny?

Decyzje te należy podjąć w projekcie elektrycznym, łącznie z układem uziemienia obiektu.

Trzy odrębne zadania: uziemienie ochronne, robocze i połączenia wyrównawcze

• Uziemienie ochronne: rama, obudowa, korpusy rozdzielnic, metalowe przewody paliwowe. Części te, normalnie niebędące pod napięciem, łączy się z przewodem ochronnym (PE). W razie uszkodzenia izolacji ogranicza to napięcie dotykowe.
• Uziemienie robocze (systemowe): punkt gwiazdowy (neutralny) agregatu łączy się z ziemią. Prąd zwarciowy może wrócić do źródła; bezpiecznik, wyłącznik lub wyłącznik różnicowoprądowy zadziała.
• Połączenia wyrównawcze: metalowe rury, korytka kablowe i elementy konstrukcji łączy się ze sobą. Nie powstaje między nimi niebezpieczna różnica potencjałów.

Układy uziemienia (IEC 60364)

Układ	Krótki opis	Na co zwrócić uwagę w agregacie
TN-S	Przewód neutralny i ochronny oddzielne na całej długości	Połączenie neutralny–ziemia w jednym punkcie
TN-C-S	W jednej części PEN, następnie rozdział na N i PE	Za punktem rozdziału N i PE nie mogą być ponownie połączone
TT	Punkt neutralny źródła uziemiony, obudowy uziemione osobnym uziomem	Podstawą jest ochrona różnicowoprądowa
IT	Źródło izolowane od ziemi lub uziemione przez dużą impedancję	Zastosowania specjalne, wymagana kontrola stanu izolacji

To, który układ jest stosowany, zależy od kraju, operatora sieci dystrybucyjnej i obiektu; przykładowo w niektórych krajach powszechne są układy TN, a w innych (np. we Francji) układy TT. Przyłączenie agregatu należy zaprojektować odpowiednio do istniejącego układu.

Połączenie neutralny–ziemia i liczba biegunów SZR/ATS

Przykład z początku artykułu to najczęstszy błąd: wykonanie połączenia neutralny–ziemia w niewłaściwym miejscu lub w więcej niż jednym punkcie. Prąd przewodu neutralnego płynie wówczas również przewodem ochronnym. Wyłączniki różnicowoprądowe wyzwalają bez powodu. Do tego dochodzą zakłócenia i korozja.

• SZR/ATS 4-biegunowy (przewód neutralny przełączany): agregat zachowuje się jak oddzielne źródło. Połączenie neutralny–ziemia wykonuje się zwykle w agregacie.
• SZR/ATS 3-biegunowy (wspólny przewód neutralny): sieć i agregat korzystają z tego samego przewodu neutralnego. Połączenie neutralny–ziemia wykonuje się zwykle tylko w głównej rozdzielnicy, w jednym punkcie. Mostek w agregacie usuwa się.

Wybór zależy od układu uziemienia sieci, ochrony różnicowoprądowej i lokalnych przepisów. Stronę SZR/ATS omówiliśmy w artykule czym jest SZR/ATS.

Przekrój przewodu ochronnego

Uproszczona tabela z IEC 60364-5-54, stosowana, gdy przewód ochronny jest wykonany z tego samego materiału co przewód fazowy:

Przekrój przewodu fazowego (S)	Najmniejszy przekrój przewodu ochronnego
S ≤ 16 mm²	S
16 mm² < S ≤ 35 mm²	16 mm²
S > 35 mm²	S ÷ 2

Jest to podejście ogólne. Dokładny przekrój oblicza się na podstawie prądu zwarciowego i czasu wyłączenia lub określa zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Uziom i rezystancja

Uziom może być prętowy (pogrążany), taśmowy (zakopany) lub fundamentowy. Rezystancja uziemienia zmienia się w zależności od rodzaju gruntu, jego wilgotności i pory roku. Wartość zmierzona latem w suchym gruncie może być wyraźnie wyższa niż zmierzona zimą.

Wymagana rezystancja zależy od układu. Przykładowo w układach TT zgodnie z IEC 60364-4-41:

RA × IΔn ≤ 50 V

RA to suma rezystancji uziomu i przewodu ochronnego; IΔn to znamionowy prąd różnicowy zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego. Dla wyłącznika 300 mA otrzymuje się RA ≤ 50 ÷ 0,3 ≈ 167 Ω. W praktyce wartości projektowe przyjmuje się często znacznie poniżej tej granicy. W układach TN natomiast impedancja pętli zwarcia musi być na tyle mała, aby zabezpieczenie zadziałało w wymaganym czasie.

Sytuacje szczególne

• Budowy i agregaty na przyczepach: w każdej nowej lokalizacji uziom pogrąża się ponownie i wykonuje pomiar. „Mierzyliśmy na poprzedniej budowie” nie jest argumentem. Zob. agregat na budowę.
• Agregaty przenośne: wymóg uziemienia zależy od sposobu użytkowania; podstawą jest instrukcja producenta.
• Agregaty pracujące równolegle: między punktami neutralnymi mogą płynąć prądy wyrównawcze. Uziemienie punktu neutralnego należy zaprojektować na poziomie całego systemu.
• Pomieszczenie agregatu: szynę wyrównawczą łączy się ze wszystkimi elementami metalowymi w pomieszczeniu. Zob. pomieszczenie agregatu i instalacja.

Pomiary i kontrole okresowe

Rezystancję uziemienia mierzą uprawnione osoby metodami standardowymi, takimi jak metoda trójprzewodowa (spadku potencjału), przy użyciu skalibrowanego przyrządu. Sprawdza się również ciągłość i dokręcenie połączeń. Drgania mogą z czasem poluzować połączenie uziemiające na ramie agregatu. W wielu krajach, w tym w Turcji, przepisy wymagają okresowej kontroli instalacji uziemiających w zakładach pracy; częstotliwość i metodę określają odpowiednie przepisy. Podczas konserwacji należy sprawdzać także połączenia uziemiające; zob. konserwacja okresowa.

Lista kontrolna

• Czy znany jest układ uziemienia obiektu (TN-S, TN-C-S, TT)?
• Czy miejsce połączenia neutralny–ziemia i liczba biegunów SZR/ATS są zapisane w projekcie?
• Czy połączenie neutralny–ziemia wykonano tylko w jednym punkcie?
• Czy rama, obudowa i korpusy rozdzielnic są połączone z przewodem ochronnym?
• Czy obliczono przekrój przewodu ochronnego?
• Czy zmierzono i udokumentowano rezystancję uziemienia?
• Czy ochrona różnicowoprądowa jest odpowiednia do typu układu?
• Czy w przypadku agregatów przenośnych pomiar jest powtarzany w każdej lokalizacji?

Niniejszy artykuł ma charakter informacyjny. Projekt i pomiary uziemienia powinni wykonywać uprawnieni inżynierowie elektrycy zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Następny krok

Zespół Terex Diesel może współpracować z autorem Państwa projektu w zakresie połączenia punktu neutralnego agregatu i konstrukcji SZR/ATS. W sprawie informacji o produktach i przyłączeniu prosimy o kontakt.