Grundstötning

Den marken är helheten av alla de medel och åtgärder för jordning, det vill säga, för uttömning av elektriska strömmar i marken eller jorden .

Jordning kallas öppen om överspänningsskyddsanordningar, t.ex. B. Skyddande gnistgap inbyggda i jordningslinjen.

Eftersom jordning och potentialutjämning av en byggnad vanligtvis är kopplade till varandra är termen jordning ofta (oprecist) även när potentialutjämning eller blixtskyddssystem egentligen menas.

Jord symbol
Piktogram "markerad före användning" enligt DIN EN ISO 7010

Grunderna

Termen jord avser jord å ena sidan och den elektriska potentialen hos den ledande jorden å andra sidan. För personligt skydd , består den av jordelektroder , skyddsledare och skyddsledarterminaler eller åskledare . Området som ligger utanför det effektiva området för en jordelektrod kallas referensjord eller neutral jord . Om inga märkbara spänningar orsakade av jordningsströmmen uppträder mellan jordning och en godtyckligt vald jordningspunkt, är den valda jordningspunkten belägen i området med neutral jord.

Grundjordförbindelse med potentialutjämningsskena i ett bostadshus

Syftet med jordning är att skapa en definierad referenspotential eller potentialutjämning genom vilken som helst spänning som kan uppstå är att kortsluten . Eftersom jordning, liksom alla andra elektriskt ledande anslutningar, har ett motstånd , det så kallade jordningsmotståndet , förblir en spänning kvar i fallet med ett permanent strömflöde enligt Ohms lag . Det kan därför bara antas i statiska applikationer att jordningen eliminerar eventuell potentialskillnad.

Grundtermerna för jordningssystem i samband med lågspänningssystem specificeras i DIN VDE 0100-200: 2006-06 “Ställa in lågspänningssystem” i huvudsektionen 826-13 - “Jordning och anslutningar”. Denna standard innehåller till stor del den tyska översättningen av IEC 60050-826: 2004 med mindre nationella justeringar. Termdefinitionerna kan också ifrågasättas på 12 språk via den fritt tillgängliga ELECTROPEDIA- portalen i "Avsnitt 826-13" (eller översättas till något av de språk som erbjuds).

Jordningstyper

Beroende på uppgift och struktur finns det fyra olika typer av jordning i elektroteknik:

Den skyddande jordningen skapar en säker anslutning mellan elektriska system och enheter till marken, så att farliga kontaktspänningar undviks vid en felaktig enhetsfunktion . Skyddsjorden kan också användas för funktionell jord, men inte tvärtom.

Den funktionella jorden används för att använda elektrisk utrustning på ett säkert sätt. Med den funktionella jordningen ska störningsströmmar avledas säkert och elektrisk störning ska undvikas.

Den åskskydd jord är avsedd att på ett säkert sätt ladda ur den blixtströmmen i marken för att skydda byggnader.

Den operativa jordningen används huvudsakligen i kraftverk och ställverk och är avsedd att säkerställa problemfri drift av systemet eller enheterna.

I många fall kombineras jordning också och sammanfogas med varandra.

Jordningssystemets uppgifter

Jordningsrem vid foten av en högspänningspylon

Jordningssystemet (jordning) omfattar alla åtgärder som krävs för att ansluta en elektrisk del till jorden och är en viktig komponent i både lågspännings- och högspänningsnät. I nya byggnader är jordningssystemet den första tekniska anordningen som måste installeras. Jordningssystemet består av jordledningarna och en eller flera jordelektroder. Beroende på installationsdjupet är respektive jordelektroder uppdelade i djupa jordelektroder som drivs vertikalt i marken och ytjordelektroder som läggs horisontellt. Fundamentjordelektroder är en speciell form av ytan jordelektrod. De läggs i fundamentet under fuktisoleringen.

Grundjordelektrod i bygggropen till ett enfamiljshus

Uppgiften för respektive jordningssystem är:

  • Skydd av levande varelser genom att begränsa kontaktspänningen och stegspänningen
  • Blixtskydd av växter och byggnader
  • Korrekt funktion av strömförsörjningen
  • Begränsning av elektromagnetisk störning

Respektive jordningssystem är konstruerade och installerade enligt dessa krav. Vid utformning av jordningssystemet måste vissa krav uppfyllas:

  • Personlig säkerhet
  • Korrosionsbeständighet
  • Mekanisk soliditet
  • Kontroll av den högsta felströmmen och dess termiska effekter

Vid installation av jordningssystemet måste konstruktören ta hänsyn till både markens natur och nivån på de förväntade felströmmarna.

Exempel

Eliminering av influenser

På grund av högspänningssystem kan angränsande ledningar eller andra ledande föremål utsättas för ohmsk, induktiv eller kapacitiv påverkan, vilket skapar spänningar som stör elektriska system eller enheter, eller - med tillräcklig ström - kan till och med vara farliga för människor. Denna form av påverkan av tunga strömmar kan (till stor del) kompenseras genom att jorda en del av transformatorns stjärnpunkt eller induktiv jordning.

Personligt skydd

Människor och andra levande varelser är i fara om de rör vid två elektriskt ledande föremål mellan vilka det finns en farligt hög elektrisk spänning. I hög- och lågspänningsnät är alla ledande delar av elektriska förbrukare som inte är under spänning under drift (t.ex. husdelar) anslutna till jordpotential via den så kallade skyddsledaren . Denna jordning är skyddande jordning. Anslutning av en yttre ledare med dessa objekt sedan leder till ett jordfel , som kan utlösa en jordfelsbrytare och sålunda avskurna spänningen.

Explosionsförebyggande

Jordning för explosionsskydd liknar åtgärder för ESD- skydd och skyddar människor och egendom.
När du fyller på z. B. från tankfartyg, lastbilar, vagnar, fat, stora väskor (engelska för stora säckar eller bulkcontainrar ) etc. elektrostatiska laddningar uppstår . Jordningsenheter förhindrar antändningskällor från elektrostatisk laddning. Jordningsanordningar är till exempel jordklämmor som är fastspända på föremålet som ska jordas (det är viktigt att se till att klämans "tänder" verkligen kommer igenom färgen och på metallen) och är anslutna till en jordelektrod med hjälp av en kabel . Detta förhindrar att gnistor bildas och att en explosion uppstår i en explosiv atmosfär.

Mobila kraftgeneratorsatser

Den så kallade jordningspiken är en del av en mobil kraftgenerator . Om dess generator inte kan anslutas till en jordelektrod tillgänglig på plats drivs denna upp till en meter långa kopparstång i marken och ansluts till generatorsystemet. Moderna generatorsystem behöver vanligtvis inte en jordspets om de drivs som ett IT-system med en isoleringsmonitor.

Jordning av en luftledning

Underhåll / arbetssäkerhet

Innan du arbetar på elektriska system med farliga spänningar, till exempel på fördelare , luftledningar eller luftledningar , är det obligatoriskt att stänga av spänningen och sedan jorda alla elektriska ledare. I händelse av oavsiktlig inkoppling orsakar jordning en kortslutning , som utlöser säkringen och därmed stänger av spänningen. Dessutom kan alla laddningar som fortfarande finns i systemet urladdas via jordningssystemet , till exempel när du arbetar på högspänningsledningar.

Det är endast tillåtet i undantagsfall och endast för specialutbildade elektriker att avstå från att göra detta, till exempel när de arbetar under spänning .

Jordstång för underhållsarbete i spårvagnskonstruktion

Åskskydd

Den åskskydd är utformad för att skydda människor och egendom.

Blixtskyddssystem minskar risken för skador från blixtnedslag i byggnader och till exempel på luftledningar . De består av avlyssningssystem, ned ledare, jordning och åskskydd potentialutjämning . Luftavslutningssystem är placerade vid alla punkter som kan drabbas av blixtar. Ledarna leder blixtströmmen från dem till jordningssystemet. I händelse av ett blixtnedslag skapar överspänningsskyddsenheter potentialutjämning mellan alla elektriska ledare och den jordade skyddsledaren för linjebundna överspänningar (överspänning). Trots blixtskydd kan sådana linjebundna överspänningar uppstå på grund av inverkan av höga fältgradienter eller på grund av magnetisk koppling av blixtströmmarna i matnings- och signalledningar.

Järnväg jord

Under järnvägsmarken är de jordade skenorna av banor , som härrör från enpoliga luftledningar används som returledning. Denna konventionella konstruktion är billig, men på grund av det stora avståndet mellan linjerna skapar den ett stort magnetfält och är därför ogynnsamt ur synpunkten för elektromagnetisk kompatibilitet . På grund av de olika lokala förhållandena och markförhållandena finns det olika jordningskoncept i Europa. Det nyare namnet på järnvägsjorden är anslutningen till returlinjen .

Det finns olika jordningskoncept för DC- och AC-järnvägar. Returledningssystemen för likströmsjärnvägar måste vara galvaniskt åtskilda från andra jordade delar. I syfte att förbättra avkastningen ledning, jordkablar är ofta läggas parallellt med järnvägslinjen som ytterligare returledarna.

ESD-skydd

För att förhindra elektrostatisk urladdning ( urladdning elektrostatisk - kort ESD) blir marken för personer och används för potentiella utjämningsjordband, bordsmattor och verktyg med avledande handtag. Detta är alltid nödvändigt när elektronik eller elektroniska komponenter hanteras eller monteras. I synnerhet riskerar diodlasrar , fälteffekttransistorer , men även Schottky- dioder , ljusdioder och de flesta andra aktiva elektroniska komponenter och integrerade kretsar om de hanteras, transporteras eller löds felaktigt i kretskort eller om motsvarande enheter berörs.

De ledande anslutningarna mellan personen, enheten och jorden minskar spänningsskillnader som kan vara farliga för komponenterna. ESD-känsligheten hos elektroniska komponenter testas med människokroppsmodellen och specificeras i ESD-känslighetsklasser.

se även: Antistatisk tejp

Högspänning likströmsöverföring

I vissa monopolära system för överföring av likström med hög spänning används det mycket ledande havsvattnet som den andra polen, om tillgänglig. Omfattande jordningselektroder krävs på land. Jordning är viktig för funktionen, men den måste också ta hänsyn till aspekter av personligt skydd. Jordning genom att ansluta stången som ska jordas till föremål i omvandlarstationen är förbjuden på grund av elektrisk korrosion och oönskade effekter på elektriska system, till exempel genom förmagnetisering av transformatorer och direkt strömmar. Detta är anledningen till att system för högspännings likströmsöverföring är jordade på en lämplig plats - om de finns i havet - vanligtvis några kilometer från omvandlarstationen.

Om jordning sker på land begravs vanligtvis flera grafitelektroder för anoder . En kopparring läggs i marken för katoder . När det gäller elektroder i havet används grafitelektroder eller titannät för anoder. En rak kopparring på havsbotten med en diameter på över 100 m används vanligtvis för katoder. När det gäller jordjordsystem som Pacific DC Intertie i Celilo ligger jordelektroden 10 km från omvandlarstationen i form av en metalljärnring med en diameter på över 3 km i marken. För att undvika elektrolys , som skulle förstöra den metalliska jordningselektroden, är den metalliska järnringen inbäddad i petroleumkoks , vilket skapar elektrisk kontakt med den omgivande jorden.

Placeringen av sådana elektroder måste väljas noggrant med hänsyn till den möjliga risken för korrosion på andra metalldelar i marken, såsom rör eller effekterna på elektriska system. När det gäller högspänningsöverföringssystem med sjökablar bör det inte vara för nära kabelvägen, eftersom annars kan strömmar strömma bort genom kabelhöljet, vilket kan leda till korrosion.

Radioteknik

Antenner kräver jordning för att förbättra deras funktion , särskilt när radiovågorna som ska sändas eller tas emot är långa . Antenner som exponeras på eller på tak måste också jordas för att säkerställa blixtskydd . Detta skyddar människor och anslutna enheter från skador. När det gäller asymmetriskt konstruerade antenner (t.ex. jordplanantenn ) är högfrekvensjordning nödvändig för att antennen ska fungera. Den högfrekventa jordning av en antenn erbjuder utjämningsströmmarna en låg motståndsströmväg och kallas ofta antennens motvikt . Särskilt komplexa jordningssystem finns i överföringssystem för långvåg , mellanvåg och långvåg , eftersom effektiviteten hos sådana system är avgörande beroende på jordens låga motstånd vid radiosystemets arbetsfrekvens. När det gäller överföringssystem för långvågs-, mellanvågs- ​​och långvågvåg är flera metallremsor begravda runt antennplatsen på ett grunt djup (10 till 50 centimeter), som löper radiellt bort från antennens centrum. Om marken inte tillåter begravning kan dessa läggas ovanför marken på små master. Dessa jordband bör vara minst så länge som antennstödet är högt. I de flesta fall är ett värde på en fjärdedel av den utsända våglängden tillräcklig, men jordband med en längd på 1,5 gånger den utsända våglängden har redan lagts. Ett sådant system kallas ett jordnät . Om antennhållaren är på en plattform i havet finns det inget behov av ett jordnät på grund av havsvattnets goda konduktivitet. Detta gäller även lång-, medel- och långvågssändare ombord på fartyg. För långvågssändare med särskilt låga frekvenser, som Sanguine och ZEVS , används en markdipol som jordas via en djupjordstav. I dessa system sänks jordelektroderna flera meter i marken.

Funktionell jordning

Funktionell jordning av ljudförstärkare eller signalkällor används för att undvika störningssignaler som tas emot via elektriska störningsfält genom att ansluta deras metallhöljen till varandra och till jordpotentialen. Oscilloskop och andra anordningar såsom datorer har ofta en galvanisk anslutning mellan signaljorden och skyddsledaren för den matande nätanslutningen för att minska störningar eller utstrålad störning. För detta ändamål är hus och signaljord för andra anordningar ofta endast anslutna till skyddsledaren via ett RC-element .

Anslutningar för funktionell jord- eller jordanslutning behöver inte märkas som skyddande jordanslutningar och får inte användas som skyddsjordanslutningar.

Jordningsproblem

Separat järnvägsjord och vattenjord

På grund av det stora antalet olika jordningssystem kan jordningssystemen påverka varandra. Detta märks särskilt i stadsområden med tät utveckling, när järnvägslinjer går nära utvecklingen. Dragströmmen kan överlappa i trefasnätverket som ett resultat av potentiella överföringar. Detta innebär att system inte längre fungerar som de ska. I värsta fall kan dessa överlagringar skada jordelektroden eller till och med förstöra PEN-ledaren . Strö direktströmmar i närheten av likströmsjärnvägar orsakar allvarlig korrosion på jordelektroder gjorda av varmförzinkat stål.

Dagens rörledningar har tunnare väggtjocklekar än tidigare och kan vara känsliga för elektrolytisk korrosion , vilket uppstår när en ström flyter genom rörledningen, särskilt om det är en växelström. Idag är det inte längre tillåtet att använda rörledningar som en jordelektrod, vilket var fallet tidigare.

För att undvika inträde av potentiella skillnader från marken har byggnader endast jordats på en enda punkt sedan 2010. Om ett ledande rör införs in i byggnaden från utsidan, bör en isolerad röranslutning tillhandahållas vid husanslutningen .

examen

Förekomsten av en anslutning till en potentiell jord ensam garanterar inte en säker jordning. Efter att en potentiell jord har installerats är det därför nödvändigt att testa urladdningen av felströmmar i enlighet med VDE 0100, till exempel genom att mäta jordmotståndet .

Normer

  • DIN 18014: Grundjordelektrod - Allmänna planeringsprinciper.
  • DIN VDE 0100-200: Ställa in lågspänningssystem - Del 200: Villkor.
  • DIN VDE 0100-410: Ställa in lågspänningssystem - Del 4-41: Skyddsåtgärder - Skydd mot elchock.
  • DIN VDE 0100-444: Ställa in lågspänningssystem - Del 4-444: Skyddsåtgärder - Skydd mot störningsspänningar och elektromagnetisk störning.
  • DIN VDE 0100-540: Montering av lågspänningssystem - Del 5-54: Val och uppförande av elektrisk utrustning - Jordningssystem, skyddsledare och skyddande potentialpotentialbindare.
  • DIN VDE 0141: Jordning för speciella högspänningssystem med nominella spänningar över 1 kV.
  • DIN VDE 0151: Material och minimimått för jordelektroder med avseende på korrosion.
  • DIN VDE 0185-305-3: Blixtskydd - Del 3: Skydd av strukturer och människor.
  • DIN VDE 800-2-310: Tillämpning av åtgärder för potentialutjämning och jordning i byggnader med informationsteknisk utrustning.

litteratur

  • Gerhard Kiefer, Herbert Schmolke: VDE 0100 och övning, guide för nybörjare och proffs . 14: e upplagan. VDE Verlag GmbH, Berlin och Offenbach 2011, ISBN 978-3-8007-3190-9 .
  • Wilfried Knies, Klaus Schierack: Elektroteknik; Kraftverk, nätverk, ställverk, skyddsanordningar. 5: e upplagan, Hanser Fachbuchverlag. 2006 ISBN 978-3-446-40574-5
  • ABB-manöverhandbok. Uppkopplad

webb-länkar

Commons : Grounding  - samling av bilder, videor och ljudfiler
Wiktionary: Grounding  - förklaringar av betydelser, ordets ursprung, synonymer, översättningar

Individuella bevis

  1. ↑ Definition enligt DIN VDE 0100-200: 2006-06 avsnitt 826-13-03. jord , Verb: Upprätta en elektrisk anslutning mellan en viss punkt i ett nätverk, i ett system eller i en utrustning och den lokala jorden (IEV 1 95-01-08)
  2. ↑ gammal definition enligt DIN VDE 100-200: 1993-11 avsnitt A.5.2. Definieras inte längre i den aktuella utgåvan som en enda händelse i huvudsektionen 826-13 "Jordning och anslutning"
  3. ^ Werner Hörmann, Bernd Schröder: VDE-serien 140; "Skydd mot elektrisk stöt i lågspänningssystem", kommentar till DIN VDE 0100-410: 2007-06 . 4: e upplagan. VDE Verlag GmbH, Berlin och Offenbach 2010, ISBN 978-3-8007-3112-1 , s. 24 .
  4. ^ Wilhelm Rudolph: VDE-serie 39; "Introduktion till DIN VDE 0100", elektriska system i byggnader . 2: a upplagan. VDE Verlag GmbH, Berlin och Offenbach 1999, ISBN 3-8007-1928-2 , s. 151 .
  5. ↑ Statens miljöbyrå Nordrhein-Westfalen: Förklaring av termer. (Åtkomst 12 mars 2013) (PDF; 129 kB)
  6. ↑ Examensarbete Johann Frei: Mätning av impedansen för omfattande jordsystem online (öppnades 27 augusti 2012; PDF; 2,9 MB)
  7. ↑ Klaus Heuck, Klaus-Dieter Dettmann, Detlef Schulz: Elektrisk energiförsörjning. 7: e upplagan, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2007, ISBN 978-3-8348-0217-0
  8. ↑ Område: ELECTROPEDIA; Område 826: Elektriska installationer (Hämtad 12 mars 2013)
  9. ↑ a b c Herbert Schmolke: Potentialutjämning , grundjordelektroder, risk för korrosion. 7: e helt reviderade upplagan, VDE Verlag GmbH, Berlin Offenbach 2009, ISBN 978-3-8007-3139-8
  10. ↑ ABB-broschyr: Anslutning och sammankoppling av jordningssystem (nås den 28 december 2011; PDF; 57 kB)
  11. ↑ a b c DEHN + Söhne GmbH + Co.KG.: Blitzplaner. 2: a uppdaterade upplagan, Neumarkt 2007. ISBN 978-3-00-021115-7
  12. ↑ Réne Flosdorff, Günther Hilgarth: Elektrisk distribution. 4: e upplagan, Verlag BG Teubner, 1982, ISBN 3-519-36411-5
  13. ↑ Huvudkvalitetsguide: Systematisk jordning. Volym 6.1; Tyska kopparinstitutet Leonardo Power Quality Initiative ( Memento från 26 januari 2017 i internetarkivet ) (nås den 28 december 2011)
  14. ^ Friedrich Kießling, Peter Nefzger, Ulf Kaintzyk: luftledningar. 5: e upplagan, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York 2001, ISBN 3-540-42255-2
  15. ↑ Klaus Heuck, Klaus-Dieter Dettmann, Detlef Schulz: Elektrisk energiförsörjning: produktion, transmission och distribution av elektrisk energi för studier och praktik . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-8348-2174-4 , pp. 613 ( begränsad förhandsgranskning i Google Book Search [nås 23 december 2016]).
  16. ↑ Winfried Hooppmann: Den avsedda elektriska installationsmetoden. 3: e upplagan, Richard Pflaum Verlag GmbH & Co. KG, München, 2007, ISBN 3-7905-0885-3
  17. ↑ arbetsgivarens ansvar försäkringsförening informations BGI 867: Anvisningar för val och drift av ersättningskraftgeneratorer på konstruktion och montering platser.
  18. ↑ Christoph Rützel: Järnvägsledning och returledning . I Eisenbahn-Unfallkasse (EUK) (red.): Bahn Praxis Spezial, 11: e 2007, Bahn Fachverlag GmbH, 55013 Mainz, Printing and Design Master Printing, s. 125–128
  19. Bud Christian Budde: Jämförelse av järnvägskonceptet för olika järnvägar på 16,7 Hz . I Eisenbahn-Unfallkasse (EUK) (red.): Bahn Praxis Spezial E1, 2007, Bahn Fachverlag GmbH, 55013 Mainz, Printing and Design Master Printing, s. 3–5
  20. ↑ a b Swiss Association of Road and Transport Experts : Jordningshandbok. Regler för järnvägsteknik, Bern 2008
  21. ↑ Instruktionsblad för Deutsche Telekom jordning i telekommunikationssystem ( minnesmärke från 27 februari 2012 i Internetarkivet ) (nås den 27 augusti 2012; PDF; 2,3 MB)
  22. ↑ Allmänt jordningsrekommendation Brüel & Kjaer Vibro GmbH (nås den 28 december 2011; PDF; 962 kB)
  23. ↑ Bruksanvisning för högspänningstestare HP5000 Buerger Electronic ( Memento från 4 mars 2007 i Internetarkivet ) (öppnades 27 augusti 2012; PDF; 446 kB)
  24. ↑ Wv Baeckmann, W. Schwenk: Handbok för katodiskt skydd. 4: e helt reviderade upplagan, WILEY-VCH GmbH, Weinheim 1999, ISBN 3-527-29586-0
  25. ↑ Dehn + Söhne: Korrosionsskador på jordningssystem. I: Elektropraktiker 8/2010, specialutgåva nr 73 Online ( Memento från 1 juli 2011 i Internetarkivet ) (nås den 28 december 2011; PDF; 421 kB)
  26. ^ Karl-Heinz Otto, Ronald Fischer: Elektriskt orsakad korrosion . Online (öppnades 28 december 2011; PDF; 263 kB)
  27. ↑ Dr.-Ing. Bodo Appel: Hur felaktig jordning leder till korrosion i vattenledningar. , I: Haustec.de, 25 januari 2018
  28. ↑ VDE-regler ( Memento av den 27 februari 2012 i Internetarkivet ) (nås den 27 augusti 2012; PDF; 204 kB)