Was ist Erdung und wofür?

Das in elektrischen Netzen verwendete Nullstellen ist in Arbeiten und Schützen unterteilt. Bei funktionierender Erdung gemäß Abschnitt 1.7.33 des PUE (siehe Kapitel 1.7), wird mittels eines Arbeitsleiters N hergestellt und steht in elektrischer Verbindung mit Elementen des Stromversorgungsnetzes, wie beispielsweise einem geerdeten Neutralleiter eines Generators oder Transformators (Dreiphasennetz), mit einem geerdeten Ausgang der Quelle (einphasiges Gleichstromnetz) und einem geerdeten Quellenpunkt (einphasiges Gleichstromnetz) Die Schutzerdung erfolgt über den Schutzleiter PE und steht in elektrischer Verbindung mit den gleichen Elementen des Stromnetzes wie die Arbeitserdung. Die Arbeitserdung soll den Prozess der Stromversorgung sicherstellen, und der Schutz erfüllt die Funktionen der elektrischen Sicherheit (Absatz 1.7.34 des EMP) oder der "Schutzerdung". In verschiedenen Fällen kann entweder Schutzerde oder Schutzerde zum Schutz vor elektrischem Strom verwendet werden. So wird beispielsweise letzterer zum Schutz gegen die Einwirkung eines elektrischen Stroms bei indirekter Berührung verwendet (Abschnitt 1.7.51 des PUE). In diesem Artikel werden wir uns genauer ansehen, was Erdung ist, wofür sie ist und wie sie funktioniert.

Inhalt:

Funktionsprinzip
Anwendungsgebiet
Termin

Funktionsprinzip

Die Arbeit der Schutzerdung und der Schutzerdung unterscheidet sich darin, dass bei der Erdung gefährliche Gefahren im Gerätegehäuse auftreten können Kurzschluss. Bei Einwirkung eines Kurzschlussstroms, dessen Wert um ein Vielfaches höher ist als der Nennstrom des Netzwerks, wird eine Sicherung oder eine andere Schutzeinrichtung aktiviert. Bei einer Schutzerdung wird die schädigende Wirkung des elektrischen Stroms neutralisiert, indem der Wert der Berührungsspannung (und der Stufenspannung) auf einen sicheren Wert reduziert wird. Beschädigte Haushaltsgeräte oder elektrische Geräte ohne Schutzerdung oder Erdung können über einen längeren Zeitraum unter Spannung stehen und beim Kontakt oder bei Annäherung an das Gerät in gefährlicher Entfernung für den Menschen gefährlich werden.

Wie oben erwähnt, tritt ein Kurzschluss auf, wenn eine Phase auf den Gerätekörper gelangt, der aus Metall besteht und mit dem Schutzleiter verbunden ist. Die Größe des Kurzschlussstroms ist um ein Vielfaches größer als der Nennstrom. Unter seinem Einfluss werden Schutzvorrichtungen ausgelöst. Infolgedessen werden die durch die Schutzeinrichtung angeschlossenen elektrischen Leitungen getrennt.

Die Querschnittsfläche der Leiter sollte anhand der Anforderungen der jeweiligen Kapitel ausgewählt werden PUE. Für Schutzleiter bestimmt PUE (Abschnitt 1.7.5) die Abhängigkeit ihres Querschnitts vom Phasenleiterquerschnitt. Also für Querschnittsflächen von Phasenleitern unter 16 mm²ist die Größe der Querschnittsfläche des Schutzleiters gleich der Querschnittsfläche des Schutzleiters. Wenn die Querschnittsfläche des Phasenleiters im Bereich von 16 bis 35 mm liegt²dann beträgt die Querschnittsfläche des Schutzleiters 16 mm² und wenn die Querschnittsfläche des Phasenleiters größer als 35 mm ist²dann wird die Fläche des Schutzleiters 2 mal kleiner gewählt. Auch die Querschnittsfläche kann unabhängig auf der Grundlage des gleichen PUE-Elements berechnet werden. Die Hauptbedingung für die Auswahl ist die Gewährleistung der Geschwindigkeit, die nach folgender Formel berechnet wird:

S≥ I * √t / k,

Diese Formel spiegelt die direkte Abhängigkeit des Wertes der Querschnittsfläche des Schutzleiters (S) vom Wert des Kurzschlussstroms wider, bei dem die Schutzeinrichtungen gemäß Tabelle 1.7.1 des elektrischen Codes und 1.7.2 des elektrischen Schutzcodes oder nicht länger als 5 s gemäß bereitgestellt werden ab 1.7.79 PUE und die Werte der Reaktionszeit der Schutzeinrichtung (t). Inverse Abhängigkeit vom Wert des Koeffizienten, der durch das Material des Schutzleiters, seine Isolierung, die Anfangs- und Endtemperaturen des Leiters bestimmt wird. Wert k für Schutzleiter unter verschiedenen Bedingungen sind in Tabelle 1.7.6-1.7.9 des EMP angegeben.

Das folgende Diagramm wiederholt das zuvor angegebene Funktionsprinzip und die Verwendung eines Schutzerdungssystems.

Der Zweck eines solchen Geräts besteht darin, fehlerhafte elektrische Geräte schnell vom Stromnetz zu trennen und dadurch die schädliche Wirkung von elektrischem Strom zu neutralisieren, wenn eine Person ein fehlerhaftes Gerät berührt.

Das Betriebsschema des Erdungssystems bei einem Isolationsausfall ist nachstehend aufgeführt:

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Anwendungsgebiet

Die Schutzerdung wird in dreiphasigen Wechselstromnetzen und einphasigen Wechselstrom- und Gleichstromnetzen verwendet, deren Spannungspegel bis zu 1000 V beträgt.

Wenn das Stromnetz ein dreiphasiger Wechselstrom ist und der Spannungspegel 660 / 380V, 380 / 220V oder 220 / 127V beträgt, ist der Neutralleiter geerdet - ein TN-Netz.

Wenn das Netzwerk einphasiger Wechselstrom ist, wird eine Schutzerdung angewendet, sofern die Netzwerksteckdose geerdet ist.

Wenn das Netzwerk einphasig Gleichstrom ist, wird eine Schutzerdung verwendet, wenn der Mittelpunkt der elektrischen Energiequelle geerdet ist.

Die Schutzerdung kann sowohl mit Hilfe von PE-Leitern als auch mit Hilfe eines kombinierten PEN-Leiters durchgeführt werden. Die Verwendung dieser oder jener Art von Schutzerdung hängt davon ab, welches Erdungssystem in der elektrischen Installation verwendet wird und wie groß die Querschnittsfläche der Stromkabel ist.

Gemäß Abschnitt 1.7.131 des PUE kann die Funktionalität der Nullschutz- und Nullarbeitsleiter kombiniert werden, sofern sie in Mehrphasenstromkreisen im TN-System verwendet und stationär verlegt werden. In diesem Fall sind die Anforderungen zur Gewährleistung der Querschnittsfläche der Leiter aus unterschiedlichen Werkstoffen zu beachten. Die Leiter von Kupferkabeln müssen eine Querschnittsfläche von mindestens 10 mm haben², Adern von Aluminiumkabeln - nicht weniger als 16 mm².

Abschnitt 1.7.132 PUE verbietet die Kombination der Funktionalität von Nullschutz- und Nullarbeitsleitern in Einphasen- und Gleichstromkreisen. Für die Schutzerdung wird ein separater dritter Leiter verwendet - Ausnahme ist der Abzweig von der Freileitung mit einer Spannung von bis zu 1 kV zu einphasigen Stromverbrauchern.

Termin

Die schützende Erdung dient als Schutz gegen elektrischen Schlag während des Betriebs elektrischer Geräte für verschiedene Zwecke - Haushalt, Industrie.

In der obigen Abbildung ist der neutrale Schutzleiter des TN-S-Systems mit PE gekennzeichnet. Es ist ein leitender Stromkreis dargestellt, der offene leitende Oberflächen und einen geerdeten Neutralpunkt an einer Stromquelle in einem dreiphasigen Netzwerk verbindet. Dieses Diagramm zeigt den Zweck des neutralen Schutzleiters bei der Erdung des neutralen Schutzleiters im TN-S-System, wenn ein separater Schutzleiter verwendet wird.

Wenn im System eine Erdung anliegt TN-CDann sieht das Schema wie folgt aus:

In diesem Fall werden die Null-Arbeits- und Null-Schutzleiter in einem PEN-Leiter kombiniert.

Und in diesem dreiphasigen Netzwerk ist der neutrale Schutzleiter PE am Eingang der elektrischen Anlage vom PEN-Leiter getrennt:

In einem Gleichstromsystem ist der Mittelpunkt der Quelle geerdet - Abbildung unten:

1 - Erdungsneutral (Mittelpunkt) im Gleichstromnetz; 2 - offene leitende Netzwerkelemente; 3 - Gleichstromversorgung.

In allen betrachteten Fällen übt der neutrale Schutzleiter eine Schutzfunktion aus, und im Fall der Kombination mit dem Arbeitsleiter N im TN-C-System erfüllt er auch die Funktion des neutralen Arbeitsleiters.
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Deshalb haben wir das Gerät, das Funktionsprinzip und den Zweck der Schutzerdung untersucht. Wir hoffen, Sie verstehen jetzt, wie dieses System funktioniert und warum es benötigt wird.

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