Einige Aspekte der elektrischen Sicherheit sind dem Laien nicht ganz klar, und dies unterscheidet ihn von einem Fachmann, der die Erlaubnis hat, elektrische Netze zu installieren. Heute werden wir über die wichtigsten Komponenten eines Elektrifizierungssystems sprechen – Erdung und Neutralisation..
Die Rolle der Erdung in einem dreiphasigen Netzwerk
Jedes elektrische System ist auf einem dreiphasigen Wechselstromnetz aufgebaut oder Teil davon. Ohne zu tief in die Theorie einzusteigen, erinnern wir uns an die grundlegenden Definitionen des Betriebs eines Dreiphasensystems..
Eine Spannung von 380 V tritt zwischen zwei Phasen auf, die 50 Mal pro Sekunde aufgenommen werden. Insbesondere in diesem Moment verwandelt sich einer der Leiter in Masse – eine Quelle freier Elektronen, und der andere Leiter nimmt diese Elektronen auf.
Das gleiche Phänomen tritt in den beiden anderen Phasenpaaren auf, aber der Zeitunterschied zwischen dem „Umschalten“ der Phasen beträgt etwa ein Drittel der Schwingungsperiode in einem von ihnen. Dieses Arbeitsschema verdankt sein Aussehen dem beliebtesten Typ elektrischer Maschinen. Wenn Sie die Phasen in einem Kreis in der richtigen Reihenfolge anordnen, folgt das Auftreten von Strom in ihnen auch in einem Kreis und kann den runden Kern des Motors drücken. In der einfachsten Version elektrischer Verbindungen müssen alle drei Phasen an einem Punkt angeschlossen werden, während zu einem bestimmten Zeitpunkt nur zwei von ihnen Spitzenleistung haben.
Das Hauptproblem besteht darin, dass der Widerstand der Arbeitselemente (Motorwicklungen oder Heizspulen), die in jeder der Phasen enthalten sind, nicht absolut gleich sein kann. Daher ist der Strom in jedem der drei Stromkreise immer unterschiedlich, und dieses Phänomen muss auf irgendeine Weise kompensiert werden. Daher ist der Konvergenzpunkt aller drei Phasen mit der Erde verbunden, um das verbleibende elektrische Potential in ihn aufzunehmen..
Wie die Erdschleife funktioniert
Jeder Eingang zu einem mehrstöckigen Gebäude kann nach dem gleichen Schema modelliert werden. Wohnungen, die auf die drei verfügbaren Phasen verteilt sind, verbrauchen jedoch zufällig Strom, und dieser Verbrauch ändert sich ständig. Natürlich beträgt die Differenz der Ströme in den Phasen am Anschlusspunkt des Hauskabels am Verteilungspunkt (RP) im Durchschnitt nicht mehr als 5% der Nennlast. In seltenen Fällen kann diese Abweichung jedoch höher als 20% sein, und dieses Phänomen verspricht ernsthafte Probleme..
Wenn wir uns für einen Moment vorstellen, dass sich herausstellt, dass der elektrische Steigrohr bzw. sein Rahmenteil, an dem alle neutralen Drähte angeschraubt sind, vom Boden isoliert ist, führt ein so hoher Unterschied zwischen dem Verbrauch von Wohnungen in verschiedenen Phasen zu folgendem Muster:
- In der am stärksten belasteten Phase tritt proportional zur Last ein Spannungsabfall auf.
- In den übrigen Phasen steigt diese Spannung jeweils an.
Der mit der Erdschleife verbundene Neutralleiter dient in einem solchen Fall als Ersatzquelle für Elektronen. Dies hilft, Lastasymmetrien zu beseitigen und Überspannungen an benachbarten Zweigen eines Drehstromkreises zu vermeiden..
Unterschied zwischen Erdung und Nullung
Wenn während des Betriebs eines einzelnen Phasenpaares die Belastung nicht gleich ist, entsteht am Konvergenzpunkt mit Sicherheit ein positives elektrisches Potential. Das heißt, wenn eine Person bei einer Unterbrechung des Erdungskreises das Auffahrtsgehäuse ergreift, wird sie geschockt, und die Stärke dieses Schocks hängt vom Grad der Asymmetrie der Lasten ab.
Die meisten elektrischen Maschinen sind so ausgelegt, dass die Lasten gleichmäßig auf alle drei Phasen verteilt sind. Andernfalls erwärmen sich einige Leiter und nutzen sich schneller ab als andere. Daher wird der Verbindungspunkt der Phasen in einigen Geräten in einen separaten vierten Kontakt gebracht, an den der Neutralleiter angeschlossen ist.
Und hier ist die Frage: Woher bekommt man den gleichen Nullleiter? Wenn Sie auf die Pole von Hochspannungsleitungen achten, sind nur drei Drähte vorhanden, dh drei Phasen. Und für den Transport von Elektrizität ist dies völlig ausreichend, da alle Transformatoren in Absenkstationen eine symmetrische Belastung der Wicklungen haben und jeder unabhängig von den anderen geerdet ist..
Und dieser vierte Leiter erscheint an den allerletzten Umspannwerken (TS) in der Transformationskette, wo 6 oder 10 kV zu 220/380 V werden, wie wir es gewohnt sind, und es besteht eine nicht illusorische Wahrscheinlichkeit für eine asynchrone Last. Zu diesem Zeitpunkt wird der Anfang der drei Wicklungen des Transformators mit einem gemeinsamen Erdungssystem verbunden und verbunden, und von diesem Punkt aus entsteht der vierte Neutralleiter.
Und jetzt verstehen wir, dass Erdung ein System von Stäben ist, die in den Boden eingetaucht sind, und Erdung ist eine erzwungene Verbindung des Mittelpunkts mit dem Boden, um gefährliche Potentiale und Asymmetrien zu beseitigen. Dementsprechend ist der Neutralleiter mit dem Erdungspunkt oder näher verbunden, und das Schutzerdungskabel ist direkt mit der Erdungsschleife selbst verbunden.
Arten von Erdungssystemen
Haben Sie bemerkt, dass der Neutralleiter in einem dreiphasigen Kabel einen kleineren Querschnitt hat als die anderen? Dies ist durchaus verständlich, da nicht die gesamte Last darauf fällt, sondern nur die Differenz der Ströme zwischen den Phasen. Es muss mindestens eine Erdungsschleife im Netzwerk vorhanden sein, die sich normalerweise in der Nähe der Stromquelle befindet: des Transformators im Umspannwerk. Hier erfordert das System eine obligatorische Nullung, aber gleichzeitig ist der Nullleiter nicht mehr schützend: Was passiert, wenn die Null im TP „durchgebrannt“ ist, ist vielen bekannt. Aus diesem Grund kann es entlang der gesamten Länge der Stromübertragungsleitung mehrere Erdungsschleifen geben, und dies ist normalerweise der Fall..
Natürlich ist eine erneute Erdung im Gegensatz zur Erdung überhaupt nicht erforderlich, aber oft äußerst nützlich. Durch den Ort, an dem die gemeinsame und wiederholte Nullung des dreiphasigen Netzwerks durchgeführt wird, werden verschiedene Arten von Systemen unterschieden.
In Systemen, die als I-T oder T-T bezeichnet werden, wird der Schutzleiter immer unabhängig von der Quelle genommen, dafür ordnet der Verbraucher seine eigene Schaltung. Selbst wenn die Quelle einen eigenen Erdungspunkt hat, an den der Neutralleiter angeschlossen ist, hat dieser keine Schutzfunktion und berührt den Schutzkreis des Verbrauchers in keiner Weise.
Systeme ohne Verbrauchererdung sind häufiger. In ihnen wird der Schutzleiter von der Quelle zum Verbraucher übertragen, auch über den Neutralleiter. Solche Schemata werden durch das TN-Präfix und eines von drei Postfixes gekennzeichnet:
- TN-C: Schutz- und Neutralleiter werden kombiniert, alle Erdungskontakte an den Buchsen sind mit dem Neutralleiter verbunden.
- TN-S: Schutz- und Neutralleiter berühren sich nirgendwo, können aber an denselben Stromkreis angeschlossen werden.
- TN-C-S: Der Schutzleiter folgt aus der Stromquelle selbst, ist dort aber noch mit dem Neutralleiter verbunden.
Schlüsselpunkte der elektrischen Installation
Wie können all diese Informationen in der Praxis nützlich sein? Systeme mit eigener Erdung des Verbrauchers sind natürlich vorzuziehen, aber manchmal sind sie technisch unmöglich umzusetzen, beispielsweise in Hochhauswohnungen oder auf felsigem Boden. Sie sollten sich bewusst sein, dass beim Kombinieren der Neutral- und Schutzleiter in einem Draht (PEN genannt) die Sicherheit von Personen keine Priorität hat und daher die Geräte, mit denen Personen in Kontakt kommen, einen Differentialschutz haben müssen.
Und hier machen unerfahrene Installateure eine ganze Reihe von Fehlern, indem sie die Art des Erdungs- / Erdungssystems falsch bestimmen und dementsprechend den FI-Schutzschalter falsch anschließen. In Systemen mit einem kombinierten Leiter kann der FI-Schutzschalter an jedem Punkt installiert werden, jedoch immer nach dem Ort der Kombination. Dieser Fehler tritt häufig bei der Arbeit mit TN-C- und TN-C-S-Systemen auf, insbesondere dann, wenn in solchen Systemen die Neutral- und Schutzleiter nicht die entsprechende Kennzeichnung aufweisen..
Verwenden Sie daher niemals gelbgrüne Drähte, wenn dies nicht erforderlich ist. Erden Sie immer Metallschränke und Gerätekoffer, jedoch nicht mit einem kombinierten PEN-Leiter, auf dem ein gefährliches Potential entsteht, wenn eine Null gebrochen wird, sondern mit einem PE-Schutzleiter, der an einen eigenen Stromkreis angeschlossen ist.
Übrigens, wenn Sie einen eigenen Stromkreis haben, wird sehr, sehr nicht empfohlen, eine ungeschützte Erdung daran durchzuführen, es sei denn, es handelt sich um einen Stromkreis Ihres eigenen Umspannwerks oder Generators. Tatsache ist, dass bei einer Unterbrechung von Null der gesamte Unterschied in der asynchronen Last im stadtweiten Netzwerk (und dies können mehrere hundert Ampere sein) über Ihren Stromkreis auf Masse geht und das Verbindungskabel auf Weiß erwärmt.
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Erdung und Nullung im Zusammenhang mit elektrischer Sicherheit? Kannst du erklären, welchen Zweck jede dieser Maßnahmen erfüllt und wann sie angewendet werden? Ich würde gerne mehr darüber erfahren.
Der wesentliche Unterschied zwischen Erdung und Nullung liegt darin, dass Erdung dazu dient, elektrische Geräte und Leitungen vor gefährlichen Spannungen zu schützen, während Nullung zur Sicherung von Personen vor Stromschlägen dient. Erdung verbindet Metallteile elektrischer Anlagen mit der Erde, um Spannungsspitzen abzuleiten. Nullung hingegen sorgt dafür, dass ein leitfähiges Teil (in der Regel der Neutralleiter) auf Erdpotential liegt, um bei einem Defekt einen sicheren Stromweg zu bieten. Erdung wird in der Regel bei der Installation von elektrischen Anlagen angewendet, während Nullung in Steckdosen und Steckdosenleisten verwendet wird. Beide Maßnahmen sind entscheidend für die Gewährleistung der elektrischen Sicherheit.