Anti-parazit ve topraklama teknolojisi, bu makale sonunda açıklığa kavuşturdu!
Topraklama kavramı, sınıflandırması ve amacı
1. Topraklamanın anlamı
Dünya; dünyayı bağlamanın anlamı
Dünyanın potansiyelini referans alarak ve toprağı sıfır potansiyel olarak alarak, topraklama telleri ve topraklama elektrotlarından oluşan bir cihaz aracılığıyla elektronik cihazların metal kasalarını, devre seçim noktalarını vb. Toprağa bağlayın.
Sistem tabanı: sistem zemini olarak anılır
Sinyal devresinin referans iletkenini ifade eder (elektronik ekipman, referans iletken olarak genellikle bir metal taban, bir muhafaza, bir blendaj veya bir grup bakır tel, bakır şerit vb. Kullanır) ve referans iletkeni nispeten sıfır potansiyel olarak ayarlar, ancak topraklama sıfır potansiyeli değil.
İdeal referans iletkeni, sıfır potansiyele ve sıfır empedansa sahip fiziksel bir varlıktır
İdeal bir yer düzlemi, sistemdeki herhangi bir konumdaki sinyaller için ortak bir potansiyel referans noktası sağlayabilir (ancak mevcut değildir)
Yer düzleminden geçen akımın oluşturduğu eşpotansiyel çizgiler
Toprak potansiyelinin şematik diyagramı
Geleneksel tanım: Topraklama kablosu, sistemdeki tüm devreler için bir potansiyel referans sağlayan devrede potansiyel referans noktasıdır.
Devre tasarımıyla uğraşanlar arasında, eğer biri böyle bir soru sorarsa: Topraklama teli nedir ve topraklama kablosu nasıl bir rol oynar? Hemen meslektaşların alay konusu olmasına neden olur. Çünkü devre topraklaması gerçekten doğal. Tanım ders kitaplarında da kaç defa belirtilmiştir.
Yeni tanım: topraklama kablosu, sinyalin kaynağa geri akması için düşük empedanslı bir yoldur
Yukarıda belirtildiği gibi, geleneksel tanım yalnızca topraklama kablosunun sahip olması gereken eşpotansiyel durumu verir ve gerçek toprak telini yansıtmaz. Bu nedenle gerçek elektromanyetik uyumluluk sorunu bu tanımla analiz edilemez. Bu tanım, akımın akışını vurgular. Akım, sonlu empedanstan geçtiğinde, kaçınılmaz olarak bir voltaj düşüşüne neden olur, bu nedenle bu tanım gerçek toprak potansiyelini yansıtır.
Soru: Elektromanyetik uyumluluk problemlerini analiz ederken ve çözerken, gerçek toprak akımı yolunu belirlemek çok önemlidir. Ancak tasarladığınız topraklama kablosu genellikle gerçek topraklama kablosu akım yolu değildir, yani gerçek topraklama kablosu değildir Neden?
İki, topraklama sınıflandırması
Güç sistemlerindeki AC elektrikli cihazların topraklaması, işlevlerine göre üç temel kategoriye ayrılabilir: çalışma topraklaması, yıldırımdan korunma topraklaması ve koruyucu topraklama.
1. Çalışma alanı
AC güç sistemi, nötr noktanın topraklanmış olup olmadığına göre (nötr nokta yalıtım sistemi ve direnç veya endüktans yoluyla nötr nokta topraklama sistemi dahil) nötr nokta etkili topraklama sistemi ve nötr nokta etkisiz topraklama sistemine bölünmüştür. Ülkemizde 110 kV ve üzeri güç sisteminde nötr nokta etkili topraklama çalışma modu benimsenmiştir.Amaç, elektrik teçhizatının yalıtım seviyesini düşürmektir.Bu topraklama yöntemine çalışma topraklaması denir. Nötr noktası etkin bir şekilde topraklandıktan sonra, normal koşullar altında elektrikli ekipmanın (güç transformatörleri gibi) yalıtımına etki eden voltaj, faz voltajıdır. Nötr nokta yalıtımı benimsenirse, tek fazlı bir toprak arızası açma olmadan meydana geldiğinde, ekipmanın yalıtımına etki eden gerilim, farkın 1,732 katı olan hat gerilimidir. Nötr nokta etkin bir şekilde topraklandıktan sonra, ekipman yalıtımına etki eden voltaj önemli ölçüde azaltılır, böylece ekipmanın yalıtım seviyesi de düşürülebilir, yani ekipmanın yalıtım boyutunu küçültme ve ekipman maliyetini düşürme hedefi elde edilir. Etkili bir topraklama sistemi için, normal şartlar altında, topraklama cihazından geçen akım, sistemin dengesiz akımıdır ve sistemde bir kısa devre hatası oluştuğunda, topraklama cihazından onlarca kiloamperlik bir kısa devre akımı akacaktır. Genel kısa devre akım süresi Yaklaşık 0.5 sn.
İki telli ve bir topraklı iki kutuplu bir DC iletim sisteminde, nötr nokta bazen topraklanır. Nötr nokta topraklandıktan sonra, toprak bir döngü olarak kullanılabilir ve tek kutuplu çalışma benimsenir. Tek kutuplu çalışma modu benimsendiğinde, topraklama cihazından birkaç bin amperlik bir akım uzun süre akacaktır.Şu anda topraklama cihazının elektrokimyasal korozyonu özellikle dikkat edilmesi gereken bir sorundur.
Güç dağıtım sistemi için, yüksek gerilim sistemi ile alçak gerilim sistemini bağlamak için bir düşürücü transformatör kullanılır.Transformatörün alçak gerilim nötr noktasının topraklanıp topraklanmadığına göre, alçak gerilim güç dağıtım sistemi topraklı bir sisteme ve topraksız bir sisteme bölünebilir. Şekil 1, nötr topraklamalı bir düşük voltajlı güç dağıtım sistemidir. Kişi düşük voltajlı bir tele dokunursa bir döngü oluşur.İnsan vücudundan geçen akım, insan vücudu ile toprak arasındaki temasla ilgilidir.İnsan vücudu ile toprak arasındaki temas direnci düşükse, tehlikeli akım insan vücudundan geçerek zarara neden olur. Tarihsel bir bakış açısıyla alçak gerilim güç dağıtım sistemi topraksız bir sistemden geliştirilmiştir, ancak trafodaki yüksek ve alçak gerilim karışımlarının sık sık meydana gelen kazaları nedeniyle topraklanmış bir sisteme dönüştürülmüş, yani trafonun sekonder tarafının nötr noktası topraklanmıştır. İkincil yan hat voltajının toprağa anormal yükselmesini bastırın. Bu sistemin dezavantajı, çoklu transformatörlerin sekonder taraflarının nötr noktaları topraklandığında, topraklama cihazları nispeten yakınsa, bir transformatörde toprak arızası meydana geldiğinde diğer sistemde ortak zemin üzerinden parazit oluşmasıdır.
Şekil 1 Alçak gerilim güç dağıtım sisteminin topraklama sistemi
Sualtı aydınlatması gibi güç kaynağı hatları için bir izolasyon transformatörü eklenmeli ve ikincil tarafın nötr noktası topraklanamaz Bu sistem nötr nokta topraksız bir sistemdir. Şekil 2'de gösterildiği gibi, nötr nokta topraklamasız sistemin ikincil tarafındaki hatta bir kişi dokunduğunda, yalnızca dağıtılmış kapasitans tarafından oluşturulan döngü tarafından üretilen çok küçük akım, nispeten güvenli olan insan vücudundan geçer. Topraklanmamış bir sistemin dezavantajı, sistemin toprak potansiyeli bazı nedenlerle yükseldiğinde (yüksek ve alçak gerilim devreleri arasındaki karışık temas, yıldırım darbesi, çalışma aşırı gerilimi vb.), Bu anormal potansiyel bastırılamaz, böylece ikincil taraftaki anormal potansiyel Zarar. Topraksız sistemin bir diğer önemli dezavantajı, hat izolasyonu yaşlandıkça izolasyon hasarına ve zemin oluşumuna neden olarak kazalara neden olabilmesidir.
Şekil 2 Düşük voltajlı güç dağıtım sisteminin topraklamasız sistemi
2. Koruyucu topraklama
Elektrikli teçhizat arızalandığında, elektrikli teçhizatın muhafazası şarj olacaktır, bu anda teçhizatın mahfazasına insanlar dokunursa, tehlikeye neden olur. Bu nedenle, kişisel güvenliğin sağlanması için, tüm elektrikli ekipmanların muhafazalarının topraklanması gerekir.Bu topraklamaya koruyucu topraklama denir. Elektrik teçhizatının izolasyonu zarar gördüğünde ve gövde şarj edildiğinde, koruyucu topraklama cihazından geçen arıza akımı, ilgili röle koruma cihazını arızalı cihazı çıkarmak için harekete geçirmelidir.Ayrıca, topraklama direncini düşürerek, kabuğun potansiyelinin insan vücudu için güvenli bir voltaj değeri olması garanti edilebilir. , Elektrikli ekipman kabuklarının elektrifikasyonundan kaynaklanan elektrik çarpması kazalarını önlemek için.
3. Yıldırımdan korunma topraklaması
Gök gürültüsü ve yıldırımın güç sistemine ve kişisel güvenliğe zarar vermesini önlemek için paratonerler, paratonerler ve paratonerler gibi yıldırımdan korunma ekipmanları genellikle kullanılmaktadır. Bu yıldırımdan korunma ekipmanı, yıldırım akımını toprağa yönlendirmek için uygun bir topraklama cihazına bağlanmalıdır.Bu topraklamaya yıldırımdan korunma topraklaması denir. Yıldırımdan korunma topraklama cihazından geçen yıldırım akımının genliği çok büyüktür ve yüzlerce kiloamper'e ulaşabilir, ancak süresi çok kısadır, genellikle sadece onlarca mikrosaniyedir.
4. Sinyal referans zemini
Modern güç sistemleri, çalışırken sinyal referans noktasını belirlemesi gereken katı hal elektronik cihazlarına dayanan çok sayıda alet ve kontrol ekipmanı kullanır. Sinyal referans zemini, elektronik ekipmanın ve bilgisayar kontrol sistemlerinin normal çalışmasını sağlamada çok önemli bir rol oynar. Bununla birlikte, modern güç sistemlerinde, saf ve parazitsiz bir sinyal referans zemini sağlamak zordur, bu nedenle sinyal zemininin parazit önleme yeteneğini geliştirmek, topraklama tasarımında dikkate alınması gereken önemli konulardan biridir. İşlevsel bir bakış açısından, sinyal referans zemini özel bir çalışma alanıdır.
Üç, topraklamanın amacı
1. Elektrikli ekipmanın yalıtım seviyesini azaltın
Yukarıda bahsedildiği gibi, güç sisteminin nötr noktasının çalışma topraklaması, elektrikli ekipmana uygulanan voltajı azaltabilir, böylece elektrikli ekipmanın yalıtım seviyesini azaltabilir.
2. Güç sisteminin güvenli çalışmasını sağlayın
Hattın normal çalışmasını sağlamak için iletim hattı kulesine yıldırım çarptığında kule tepe potansiyeli ile tel potansiyeli arasındaki potansiyel farkın izolatör dizisinin darbe deşarj geriliminin% 50'sinden az olmasını sağlamak için iletim hattı kule topraklama cihazının topraklama direnci belirli bir değere düşürülmelidir. Topraklama direnci çok büyükse, kulenin tepesindeki potansiyel büyük ölçüde yükselebilir ve izolatör dizisinin parlamasına ve elektrik kesintisine neden olabilir.
Ayrıca elektrik santrallerinde ve trafo merkezlerinde yıldırım enerjisini absorbe etmek ve boşaltmak için yıldırımdan korunma kabloları, paratonerler ve paratonerler kullanılır.Bu yıldırımdan korunma ekipmanları, yıldırım enerjisini topraklama cihazları vasıtasıyla toprağa boşaltmalıdır.
3. Kişisel güvenliği sağlayın
Yukarıda belirtilen koruyucu topraklama, tüm elektrikli ekipmanların muhafazalarının topraklandığı anlamına gelir.Elektrikli ekipmanın yalıtımı hasar gördüğünde veya yaşlandığında ve muhafaza şarj edildiğinde, ekipman muhafazasına dokunan personelin kişisel güvenliğini sağlayabilir. Ayrıca santral ve trafo merkezinin topraklama cihazı, topraklama direncini azaltarak ve voltaj dengeleme önlemlerini alarak kontak voltajının ve kademe voltajının kişisel güvenlik gereksinimlerini karşılamasını sağlar. Temas voltajı, insan vücudu bir arıza sırasında topraklama cihazına bağlı ekipman kasasına veya metal bileşene dokunduğunda insan vücudunun elleri ve ayakları arasındaki potansiyel farkı ifade eder ve adım voltajı, arıza meydana geldiğinde insan vücudunun iki ayağı arasındaki potansiyel farktır. .
4. Elektrostatik paraziti önleyin
Modern teknolojinin gelişmesiyle birlikte bir yandan statik elektriğe yatkın kimyasal lifler ve plastikler gibi ürün ve giysilerin kullanımı artarken, diğer yandan bilgisayar gibi statik elektriğe duyarlı katı hal elektronik cihazlarının kullanımı da artmaktadır. Bir yandan statik elektrik, özellikle elektrostatik deşarj nedeniyle patlamaya yatkın petrol depolama tankları, doğalgaz depolama tankları ve boru hatları gibi patlama ve yangınlara neden olabilmekte, diğer yandan katı elektronik ekipmanların normal çalışmasını engellemektedir. Topraklama, sürtünme nedeniyle oluşan ve biriken statik elektriği mümkün olan en kısa sürede serbest bırakarak statik elektrik parazitinin neden olduğu kazaları ve hasarı önleyebilir.
5. Toprak hatası tespiti
Son yıllarda insan ve mal güvenliğini sağlamak için alçak gerilim hatlarında kaçak devre kesiciler gibi çeşitli arıza koruma cihazları kullanılmaktadır. Hattın bir noktasında bir toprak arızası meydana gelirse, koruma cihazının çalışmasını sağlamak için yeterince büyük bir toprak arıza akımı üretilmelidir. Bu koşulun yerine getirildiğinden emin olmak için, aşağı düşürme transformatörünün ikincil tarafının nötr noktası topraklanır ve bu topraklama, topraklama hatası tespiti için topraklama olarak adlandırılabilir. Nötr topraklı hat için ise, elektrikli teçhizat kabuğu topraklanmamış ise, teçhizat kabuğu izolasyon hasarı ve diğer nedenlerle şarj edildiğinde kaçak kapasitansın oluşturduğu devrenin ürettiği akım, koruma teçhizatının güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamaya yetmeyecektir. Ekipman kabuğu, Şekil 3'te gösterildiği gibi topraklanmalıdır. Şu anda ürettiğim döngü akımı:
Ben = U / (R0 + RE)
U, hattın faz voltajı olduğunda, R0380 / 22OV düşük voltajlı AC hattı için güç kaynağının nötr noktasının çalışma topraklama direncidir.
Değer genellikle 4 ohm'dur ve RE, ekipmanın topraklama direncidir.
Şekil 3 Koruyucu cihazın çalışmasını sağlamak için elektrikli ekipman muhafazasının topraklanması
6. Eşpotansiyel bağlantı
Eşpotansiyel bağlama, açıkta kalan iletkenlerin ve cihaz dışındaki iletkenlerin potansiyellerini eşitleyen bir bağlantı yöntemidir. Binadaki elektrikli ekipman, Şekil 4'te gösterildiği gibi, ekipman kabuğunun döşenen ana topraklama veriyoluna bağlanmasıyla eş potansiyel olarak bağlanabilir. Eşpotansiyel bağlamanın amacı, ekipman ile döngü oluşturma arasındaki tehlikeli potansiyel farklılıklarını önlemektir, çünkü ekipman topraklama bağlantılarının oluşturduğu döngüler, harici elektromanyetik alanların indüksiyonuna, döngü akımları oluşturmaya ve ekipmanın normal çalışmasına müdahale etmeye duyarlıdır.
Ana yer otobüsü
Şekil 4 Elektrikli ekipmanın eşpotansiyel bağlantısı
7. Elektromanyetik paraziti önleyin
Harici elektromanyetik girişim, elektronik ekipmanın arızalanmasına veya kablo tarafından iletilen sinyale müdahale etmesine neden olabilir ve iletim sinyalinin kalitesini etkileyebilir.Bu, elektronik cihazın koruyucu kabuğunu ve kablo koruyucu katmanını topraklayarak harici elektromanyetik girişimin etkisini azaltabilir veya ortadan kaldırabilir. Ayrıca elektronik cihazların ürettiği yüksek frekanslı enerjinin dışarıya sızmasını ve diğer cihazları parazit yapmasını önlemek için topraklama da yapılmalıdır. Ekranlama odası, koruyucu tabaka topraklaması, koruyucu kablo topraklaması, transformatör elektrostatik ekranlama topraklaması, hassas alet koruma cihazı topraklaması, transformatör veya kısma çekirdeği topraklaması gibi elektromanyetik paraziti önlemek için birçok topraklama şekli vardır. Ek olarak, elektronik ekipmanın güç kaynağındaki hat filtresi de topraklanmalıdır. Kısacası, elektromanyetik paraziti önlemek için topraklama, parazit enerjisinin toprağa deşarj edilmesi için bir kanal sağlamaktır.
8. Fonksiyonel zemin
Bazı ekipmanların işlevsel olarak topraklanması gerekir. Örneğin, katodik korumada metal korozyonu önlemek için elektrokimya kullanılır.Korozyon önleyici akımın toprağa veya suya akmasını sağlamak için sistemde topraklanması gerekir. Ayrıca bilgisayarların ve diğer elektronik cihazların normal çalışmasını sağlamak için topraklama ile gerçekleştirilen stabil potansiyelli bir referans noktası kullanılmalıdır.
9. İş için topraklama
Elektrik kesintileri sırasında hattaki şarj cihazındaki enerjiyi boşaltmak ve hattaki elektromanyetik parazit kaynaklı akımın zarar görmesini önlemek için topraklama kullanılması gerekmektedir. Ek olarak, başkalarının yanlış kullanımından kaynaklanan ölümcül tehlikeyi de önleyebilir.
