Заземлення для асу тп. Шафа автоматики. Заземлення Заземлення екранів сигнальних кабелів
електроустановки вище 1 кВ у мережах із ефективно заземленою нейтраллю (з великими струмами замикання на землю);
електроустановки вище 1 кВ у мережах із ізольованою нейтраллю (з малими струмами замикання на землю);
електроустановки до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю;
електроустановки до 1 кВ із ізольованою нейтраллю.
1.7.3. Електричною мережею з ефективно заземленою нейтраллю називається трифазна електрична мережа вище 1 кВ, у якій коефіцієнт замикання землі не перевищує 1,4.
Коефіцієнтом замикання на землю в трифазній електричній мережі називається відношення різниці потенціалів між непошкодженою фазою і землею в точці замикання на землю інший або двох інших фаз до різниці потенціалів між фазою і землею в цій точці до замикання.
1.7.4. Глугозаземленою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, приєднана до заземлюючого пристрою безпосередньо або через мале опір (наприклад, через трансформатори струму).
1.7.5. Ізольованою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, не приєднана до заземлюючого пристрою або приєднана до нього через прилади сигналізації, вимірювання, захисту, заземлювальні дугогасні реактори та подібні до них пристрої, що мають великий опір.
1.7.6. Заземлення будь-якої частини електроустановки або іншої установки називається навмисне електричне з'єднанняцієї частини із заземлюючим пристроєм.
1.7.7. Захисним заземленням називається заземлення частин електроустановки з метою забезпечення електробезпеки.
1.7.8. Робочим заземленням називається заземлення будь-якої точки струмопровідних частин електроустановки, необхідне забезпечення роботи електроустановки.
1.7.9. Зануленням в електроустановках напругою до 1 кВ називається навмисне з'єднання частин електроустановки, що нормально не знаходяться під напругою, з глухозаземленою нейтраллю генератора або трансформатора в мережах трифазного струму, з глухозаземленим виводом джерела однофазного струму, з глухоза постійного струму.
1.7.10. Замиканням на землю називається випадкове з'єднання частин електроустановки, що знаходяться під напругою, з конструктивними частинами, не ізольованими від землі, або безпосередньо із землею. Замиканням на корпус називається випадкове з'єднання частин електроустановки, що знаходяться під напругою, з їх конструктивними частинами, що нормально не знаходяться під напругою.
1.7.11. Заземлюючим пристроєм називається сукупність заземлювача та заземлюючих провідників.
1.7.12. Заземлювач називається провідник (електрод) або сукупність металево з'єднаних між собою провідників (електродів), що перебувають у зіткненні із землею.
1.7.13. Штучним заземлювачем називається заземлювач, що спеціально виконується для цілей заземлення.
1.7.14. Природним заземлювачем називаються електропровідні частини комунікацій, будівель і споруд виробничого або іншого призначення, що перебувають у зіткненні із землею, використовувані для цілей заземлення.
1.7.15. Магістраллю заземлення або занулення називається відповідно заземлюючий або нульовий захисний провідник з двома або більше відгалуженнями.
1.7.16. Заземлюючим провідником називається провідник, що з'єднує частини, що заземлюються із заземлювачем.
1.7.17. Захисним провідником (РЕ) в електроустановках називається провідник, що застосовується для захисту від ураження людей та тварин електричним струмом. В електроустановках до 1 кВ захисний провідник, з'єднаний з нейтраллю глухозаземленной генератора або трансформатора, називається нульовим захисним провідником.
1.7.18. Нульовим робочим провідником (N) в електроустановках до 1 кВ називається провідник, який використовується для живлення електроприймачів, з'єднаний з глухозаземленою точкою, з глухозаземленою точкою.
Поєднаним нульовим захисним та нульовим робочим провідником (РЕN) в електроустановках до 1 кВ називається провідник, що поєднує функції нульового захисного та нульового робочого провідників.
В електроустановках до 1 кВ із глухозаземленою нейтраллю нульовий робочий провідник може виконувати функції нульового захисного провідника.
1.7.19. Зоною розтікання називається область землі, у межах якої виникає помітний градієнт потенціалу при стіканні струму із заземлювача.
1.7.20. Зоною нульового потенціалу називається зона землі поза зони розтікання.
1.7.21. Напругою на заземлювальному пристрої називається напруга, що виникає при стіканні струму із заземлювача в землю між точкою введення струму в заземлювальний пристрій та зоною нульового потенціалу.
1.7.22. Напругою щодо землі при замиканні на корпус називається напруга між цим корпусом та зоною нульового потенціалу.
1.7.23. Напругою дотику називається напруга між двома точками ланцюга струму замикання на землю (на корпус) при одночасному дотику до них людини.
1.7.24. Напругою кроку називається напруга між двома точками землі, обумовлена розтіканням струму замикання на землю, при одночасному торканні їх ногами людини.
1.7.25. Струмом замикання на землю називається струм, що стікає в землю через місце замикання.
1.7.26. Опір заземлювального пристрою називається відношення напруги на заземлювальному пристрої до струму, що стікає із заземлювача в землю.
1.7.27. Еквівалентним питомим опором землі з неоднорідною структурою називається такий питомий опір землі з однорідною структурою, в якій опір заземлювального пристрою має те значення, що і в землі з неоднорідною структурою.
Термін "питомий опір", що застосовується в цих Правилах, для землі з неоднорідною структурою слід розуміти як "еквівалентний питомий опір".
1.7.28. Захисним відключенням в електроустановках до 1 кВ називається автоматичне відключення всіх фаз (полюсів) ділянки мережі, що забезпечує безпечні для людини поєднання струму та часу його проходження при замиканнях на корпус або зниженні рівня ізоляції нижче за певне значення.
1.7.29. Подвійною ізоляцією електроприймача називається сукупність робочої та захисної (додаткової) ізоляції, при якій доступні дотику частини електроприймача не набувають небезпечної напругипри пошкодженні тільки робочої або захисної (додаткової) ізоляції.
1.7.30. Малою напругою називається номінальна напруга не більше 42 В між фазами і по відношенню до землі, що застосовується в електричних установкахдля забезпечення електробезпеки.
1.7.31. Роздільний трансформатор називається трансформатор, призначений для відділення мережі, що живить електроприймач, від первинної електричної мережі, а також від мережі заземлення або занулення.
ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ
1.7.32. Для захисту людей від ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції повинен бути застосований принаймні один з наступних захисних заходів: заземлення, занулення, захисне відключення, розділовий трансформатор, мала напруга, подвійна ізоляція, вирівнювання потенціалів.
1.7.33. Заземлення або занулення електроустановок слід виконувати:
1) при напрузі 380 і вище змінного струму і 440 і вище постійного струму - у всіх електроустановках (див. також 1.7.44 і 1.7.48);
2) при номінальних напругах вище 42, але нижче 380 змінного струму і вище 110, але нижче 440 постійного струму - тільки в приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних і в зовнішніх установках.
Заземлення або занулення електроустановок не потрібно при номінальних напругах до 42 В змінного струму і до 110 В постійного струму у всіх випадках, крім зазначених в 1.7.46, п. 6, і в гол. 7.3 та 7.6.
1.7.34. Заземлення або занулення електрообладнання, встановленого на опорах ПЛ (силові та вимірювальні трансформатори, роз'єднувачі, запобіжники, конденсатори та інші апарати), має бути виконане з дотриманням вимог, наведених у відповідних розділах ПУЕ, а також у цьому розділі.
Опір заземлювального пристрою опори ПЛ, на якій встановлено електроустаткування, має відповідати вимогам:
1) 1.7.57-1.7.59 – в електроустановках вище 1 кВ мережі з ізольованою нейтраллю;
2) 1.7.62 - в електроустановках до 1 кВ із глухозаземленою нейтраллю;
3) 1.7.65 – в електроустановках до 1 кВ з ізольованою нейтраллю;
4) 2.5.76 – у мережах 110 кВ та вище.
У трифазних мережах до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю та в однофазних мережах із заземленим виведенням джерела однофазного струму встановлене на опорі ПЛ електрообладнання має бути занулено (див. 1.7.63).
1.7.35. Для заземлення електроустановок насамперед мають бути використані природні заземлювачі. Якщо при цьому опір заземлювальних пристроїв або напруга дотику має допустимі значення, а також забезпечуються нормовані значення напруги на заземлювальному пристрої, то штучні заземлювачі повинні застосовуватися лише при необхідності зниження щільності струмів, що протікають або стікають з природних заземлювачів.
1.7.36. Для заземлення електроустановок різних призначень та різних напруг, територіально наближених одна до одної, рекомендується застосовувати один загальний заземлюючий пристрій.
Для об'єднання заземлювальних пристроїв різних електроустановок в один загальний заземлюючий пристрій слід використовувати всі природні, особливо протяжні, заземлюючі провідники.
Заземлювальний пристрій, який використовується для заземлення електроустановок одного або різних призначень і напруг, повинен задовольняти всі вимоги до заземлення цих електроустановок: захисту людей від ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції, умов режимів роботи мереж, захисту електрообладнання від перенапруги тощо.
1.7.37. Необхідні цією главою опору заземлювальних пристроїв і напруги дотику повинні бути забезпечені за найбільш несприятливих умов.
Питомий опір землі слід визначати, приймаючи як розрахункове значення, що відповідає тому сезону року, коли опір заземлювального пристрою або напруга дотику приймає найбільші значення.
1.7.38. Електроустановки до 1 кВ змінного струму можуть бути з глухозаземленою або із ізольованою нейтраллю, електроустановки постійного струму - з глухозаземленою або ізольованою середньою точкою, а електроустановки з однофазними джерелами струму - з одним глухозаземленим або з обома ізольованими висновками.
У чотирипровідних мережах трифазного струму та трипровідних мережах постійного струму глухе заземлення нейтралі або середньої точки джерел струму є обов'язковим (див. також 1.7.105).
1.7.39. В електроустановках до 1 кВ із глухозаземленою нейтраллю або глухозаземленим виведенням джерела однофазного струму, а також із глухозаземленою середньою точкою у трипровідних мережах постійного струму має бути виконано занулення. Застосування таких електроустановках заземлення корпусів електроприймачів без їх занулення не допускається.
1.7.40. Електроустановки до 1 кВ змінного струму із ізольованою нейтраллю або ізольованим виведенням джерела однофазного струму, а також електроустановки постійного струму із ізольованою середньою точкою слід застосовувати за підвищених вимог безпеки (для пересувних установок, торф'яних розробок, шахт). Для таких електроустановок як захисний захід має бути виконане заземлення у поєднанні з контролем ізоляції мережі або захисне відключення.
1.7.41. В електроустановках вище 1 кВ із ізольованою нейтраллю має бути виконане заземлення.
У таких електроустановках має бути передбачена можливість швидкого віднайдення замикань на землю (див. 1.6.12). Захист від замикань на землю повинен встановлюватися з дією на відключення (по всій електрично зв'язаній мережі) у тих випадках, коли це необхідно за умовами безпеки (для ліній, що живлять пересувні підстанції та механізми, торф'яні розробки тощо).
1.7.42. Захисне відключення рекомендується застосовувати як основний або додатковий захист, якщо безпека не може бути забезпечена шляхом заземлення або занулення, або якщо пристрій заземлення або занулення викликає труднощі за умов виконання або з економічних міркувань. Захисне відключення повинно здійснюватися пристроями (апаратами), які відповідають надійності дії спеціальним технічним умовам.
1.7.43. Трифазна мережа до 1 кВ із ізольованою нейтраллю або однофазна мережа до 1 кВ із ізольованим висновком, пов'язана через трансформатор із мережею вище 1 кВ, повинна бути захищена пробивним запобіжником від небезпеки, що виникає при пошкодженні ізоляції між обмотками вищої та нижчої напруг. Пробивний запобіжник повинен бути встановлений у нейтралі або фазі на стороні нижчої напруги кожного трансформатора. При цьому має бути передбачено контроль за цілістю пробивного запобіжника.
1.7.44. В електроустановках до 1 кВ у місцях, де як захисний захід застосовуються розділові або понижуючі трансформатори, вторинна напруга трансформаторів має бути: для розділових трансформаторів - не більше 380 В, для понижуючих трансформаторів - не більше 42 В.
При застосуванні цих трансформаторів необхідно керуватися таким:
1) розділові трансформатори повинні задовольняти спеціальним технічним умовам щодо підвищеної надійності конструкції та підвищених випробувальних напруг;
2) від роздільного трансформатора дозволяється живлення лише одного електроприймача з номінальним струмом плавкою вставки або розчіплювача автоматичного вимикача на первинній стороні не більше 15 А;
3) заземлення вторинної обмотки розділового трансформатора не допускається. Корпус трансформатора в залежності від режиму нейтралі мережі, що живить первинну обмотку, повинен бути заземлений або занулений. Заземлення корпусу електроприймача, приєднаного до такого трансформатора, не потрібне;
4) понижуючі трансформатори з вторинною напругою 42 В і нижче можуть бути використані як розділові, якщо вони задовольняють вимогам, наведеним у п. 1 і 2 цього параграфа. Якщо понижуючі трансформатори не є розділовими, то залежно від режиму нейтралі мережі, що живить первинну обмотку, слід заземлювати або занулювати корпус трансформатора, а також один із висновків (одну фазу) або нейтраль (середню точку) вторинної обмотки.
1.7.45. У разі неможливості виконання заземлення, занулення та захисного відключення, що задовольняють вимогам цього розділу, або якщо це становить значні труднощі з технологічних причин, допускається обслуговування електроустаткування з ізолюючих майданчиків.
Ізолювальні майданчики повинні бути виконані так, щоб дотик до незаземлених (незанулених) частин, що становлять небезпеку, міг бути тільки з майданчиків. При цьому повинна бути виключена можливість одночасного дотику до електроустаткування та частин іншого обладнання та частин будівлі.
ЧАСТИНИ, ПІДЛЕЖНІ ЗАНУЛЕННЯ АБО ЗЕЗЕМЛЕННЯ 1.7.46. До частин, що підлягають зануленню або заземленню згідно з 1.7.33, належать:
1) корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників тощо (див. також 1.7.44);
2) приводи електричних апаратів;
3) вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів (див. також 3.4.23 та 3.4.24);
4) каркаси розподільних щитів, щитів управління, щитків і шаф, а також знімні або відкриваються частини, якщо на останніх встановлено електрообладнання напругою вище 42 В змінного струму або більше 110 В постійного струму;
5) металеві конструкції розподільчих пристроїв, металеві кабельні конструкції, металеві кабельні з'єднувальні муфти, металеві оболонки та броня контрольних та силових кабелів, металеві оболонки проводів, металеві рукави та труби електропроводки, кожухи та опорні конструкції шинопроводів, лотки, короби, струни, троси та сталеві смуги, на яких укріплено та дроти (крім струн, тросів та смуг, по яких прокладено кабелі із заземленою або зануленою металевою оболонкою або бронею), а також інші металеві конструкції, на яких встановлюється електрообладнання;
6) металеві оболонки та броня контрольних і силових кабелів та проводів напругою до 42 В змінного струму та до 110 В постійного струму, прокладених на загальних металевих конструкціях, у тому числі у загальних трубах, коробах, лотках тощо. Разом з кабелями та проводами, металеві оболонки та броня яких підлягають заземленню або зануленню;
7) металеві корпуси пересувних та переносних електроприймачів;
8) електрообладнання, розміщене на рухомих частинах верстатів, машин та механізмів.
1.7.47. З метою зрівнювання потенціалів у тих приміщеннях та зовнішніх установках, в яких застосовуються заземлення або занулення, будівельні та виробничі конструкції, стаціонарно прокладені трубопроводи всіх призначень, металеві корпуси технологічного обладнання, підкранові та залізничні рейкові колії тощо повинні бути приєднані до мережі заземлення чи занулення. При цьому природні контакти в зчленування є достатніми.
1.7.48. Не потрібно навмисно заземлювати або занулювати:
1) корпуси електрообладнання, апаратів та електромонтажних конструкцій, встановлених на заземлених (занулених) металевих конструкціях, розподільних пристроях, на щитах, шафах, щитках, станинах верстатів, машин та механізмів, за умови забезпечення надійного електричного контакту із заземленими або зануленими основами (виключення - див. гл. 7.3);
2) конструкції, перелічені в 1.7.46, п. 5, за умови надійного електричного контакту між цими конструкціями та встановленими на них заземленим або зануленим електрообладнанням. У цьому зазначені конструкції неможливо знайти використані для заземлення чи занулення встановленого ними іншого електроустаткування;
3) арматуру ізоляторів усіх типів, відтяжок, кронштейнів та освітлювальної арматури при встановленні їх на дерев'яних опорах ПЛ або на дерев'яних конструкціях відкритих підстанцій, якщо це не вимагається за умов захисту від атмосферних перенапруг.
При прокладанні кабелю з металевою заземленою оболонкою або неізольованого заземлюючого провідника на дерев'яної опориперелічені частини, розташовані на цій опорі, мають бути заземлені чи занулені;
4) знімні або відкриваються частини металевих каркасів камер розподільних пристроїв, шаф, огорож тощо, якщо на знімних (відкриваються) частинах не встановлено електроустаткування або якщо напруга встановленого електроустаткування не перевищує 42 В змінного струму або 110 В постійного струму (виключення- див. гл. 7.3);
5) корпуси електроприймачів із подвійною ізоляцією;
6) металеві скоби, закрепи, відрізки труб механічного захисту кабелів у місцях їх проходу через стіни та перекриття та інші подібні деталі, у тому числі протяжні та відгалужувальні коробки розміром до 100 см², електропроводок, що виконуються кабелями або ізольованими проводами, що прокладаються по стінах, перекриттям та іншим елементам будов.
ЕЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРУЖОМ ВИЩЕ 1 кВ МЕРЕЖІ З ЕФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕНОЮ НЕЙТРАЛІЮ
1.7.49. Заземлювальні пристрої електроустановок вище 1 кВ мережі з ефективно заземленою нейтраллю слід виконувати з дотриманням вимог або до їх опору (див. 1.7.51), або до напруги дотику (див. 1.7.52), а також з дотриманням вимог до конструктивного виконання (див. .1.7.53 та 1.7.54) та до обмеження напруги на заземлюючому пристрої (див. 1.7.50). Вимоги 1.7.49 – 1.7.54 не поширюються на заземлювальні пристрої опор ПЛ.
1.7.50. Напруга на заземлювальному пристрої при стіканні струму замикання на землю не повинна перевищувати 10 кВ. Напруга вище 10 кВ допускається на заземлювальних пристроях, з яких виключено винесення потенціалів за межі будівель та зовнішніх огорож електроустановки. При напругах на заземлювальному пристрої більше 5 кВ і до 10 кВ повинні бути передбачені заходи щодо захисту ізоляції кабелів зв'язку і телемеханіки, що відходять, і щодо запобігання виносу небезпечних потенціалів за межі електроустановки.
1.7.51. Заземлювальний пристрій, який виконується з дотриманням вимог до його опору, повинен мати у будь-який час року опір не більше 0,5 Ом, включаючи опір природних заземлювачів.
З метою вирівнювання електричного потенціалу та забезпечення приєднання електрообладнання до заземлювача на території, зайнятій обладнанням, слід прокладати поздовжні та поперечні горизонтальні заземлювачі та з'єднувати їх між собою у сітку заземлення.
Поздовжні заземлювачі повинні бути прокладені вздовж осей електрообладнання з боку обслуговування на глибині 0,5-0,7 м від поверхні землі та на відстані 0,8-1,0 м від фундаментів або основ обладнання. Допускається збільшення відстаней від фундаментів або основ обладнання до 1,5 м з прокладкою одного заземлювача для двох рядів обладнання, якщо сторони обслуговування звернені одна до іншої, а відстань між фундаментами або основами двох рядів не перевищує 3,0 м.
Поперечні заземлювачі слід прокладати у зручних місцях між обладнанням на глибині 0,5-0,7 м від землі. Відстань між ними рекомендується приймати збільшується від периферії до центру сітки. При цьому перша та наступні відстані, починаючи від периферії, не повинні перевищувати відповідно 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 та 20,0 м. Розміри осередків заземлювальної сітки, що примикають до місць приєднання нейтралів силових трансформаторів та короткозамикачів до заземлювального пристрою, не повинні перевищувати 6х6 м².
Горизонтальні заземлювачі слід прокладати по краю території, що займає заземлюючим пристроєм, так, щоб вони разом утворювали замкнутий контур.
Якщо контур заземлювального пристрою розташовується в межах зовнішнього огородження електроустановки, то біля входів та в'їздів на її територію слід вирівнювати потенціал шляхом встановлення двох вертикальних заземлювачів у зовнішнього горизонтального заземлювача навпроти входів та в'їздів. Вертикальні заземлювачі повинні бути довжиною 3-5 м, а відстань між ними повинна дорівнювати ширині входу або в'їзду.
1.7.52. Заземлюючий пристрій, який виконується з дотриманням вимог, що висуваються до напруги дотику, повинен забезпечувати у будь-який час року при стіканні з нього струму замикання на землю значення напруги дотику, що не перевищують нормованих. Опір заземлювального пристрою при цьому визначається за допустимою напругою на заземлювальному пристрої та струму замикання на землю.
При визначенні значення допустимої напруги дотику як розрахунковий час впливу слід приймати суму часу дії захисту та повного часу відключення вимикача. При цьому визначення допустимих значень напруг дотику у робочих місць, де при виробництві оперативних перемикань можуть виникнути КЗ на конструкції, доступні для дотику персоналу, що виробляє перемикання, слід приймати час дії резервного захисту, а для решти території - основного захисту.
Розміщення поздовжніх та поперечних горизонтальних заземлювачів повинно визначатися вимогами обмеження напруг дотику до нормованих значень та зручністю приєднання обладнання, що заземлюється. Відстань між поздовжніми та поперечними горизонтальними штучними заземлювачами не повинні перевищувати 30 м, а глибина їхнього закладення в ґрунт має бути не менше 0,3 м. У робочих місць допускається прокладання заземлювачів на меншій глибині, якщо необхідність цього підтверджується розрахунком, а саме виконання не знижує зручності обслуговування електроустановки та терміну служби заземлювачів. Для зниження напруги дотику у робочих місць в обґрунтованих випадках може бути виконано підсипання щебеню шаром завтовшки 0,1-0,2 м.
1.7.53. При виконанні заземлювального пристрою з дотриманням вимог, що пред'являються до його опору або до напруги дотику, додатково до вимог 1.7.51 і 1.7.52 слід:
заземлювальні провідники, що приєднують обладнання або конструкції до заземлювача, у землі прокладати на глибині не менше ніж 0,3 м;
поблизу місць розташування заземлюваних нейтралів силових трансформаторів, короткозамикачів прокладати поздовжні та поперечні горизонтальні заземлювачі (у чотирьох напрямках).
При виході заземлювального пристрою за межі огородження електроустановки горизонтальні заземлювачі, що знаходяться поза територією електроустановки, слід прокладати на глибині не менше 1 м. Зовнішній контур заземлювального пристрою в цьому випадку рекомендується виконувати у вигляді багатокутника з тупими або круглими кутами.
1.7.54. Зовнішню огорожу електроустановок не рекомендується приєднувати до заземлюючого пристрою. Якщо від електроустановки відходять ПЛ 110 кВ і вище, то огорожу слід заземлити за допомогою вертикальних заземлювачів довжиною 2-3 м, встановлених біля стійок огорожі по всьому її периметру через 20-50 м. тими стійками із залізобетону, арматура яких електрично з'єднана з металевими ланками огорожі.
Для виключення електричного зв'язку зовнішньої огорожі із заземлюючим пристроєм відстань від огорожі до елементів заземлювального пристрою, розташованих уздовж неї з внутрішньої, з зовнішньої або з обох сторін, повинна бути не менше 2 м. горизонтальні заземлювачі, труби та кабелі з металевою оболонкою, що виходять за межі огорожі та інші металеві комунікації повинні бути прокладені посередині між стійками огорожі на глибині не менше 0,5 м. У місцях примикання зовнішньої огорожі до будівель та споруд, а також у місцях примикання до зовнішньої огорожі внутрішніх металевих огорожповинні бути виконані цегляні або дерев'яні вставкидовжиною щонайменше 1 м.
Не слід встановлювати на зовнішній огорожі електроприймачі до 1 кВ, які живляться безпосередньо від понизливих трансформаторів, що розташовані на території електроустановки. При розміщенні електроприймачів на зовнішній огорожі їхнє харчування слід здійснювати через розподільні трансформатори. Ці трансформатори не дозволяється встановлювати на огорожі. Лінія, що з'єднує вторинну обмотку розділового трансформатора з електроприймачем, розташованим на огорожі, повинна бути ізольована від землі на розрахункове значення напруги на пристрої, що заземлює.
Якщо виконання хоча б одного із зазначених заходів неможливе, то металеві частини огорожі слід приєднати до заземлюючого пристрою та виконати вирівнювання потенціалів так, щоб напруга дотику із зовнішньої та внутрішньої сторін відради не перевищувала допустимих значень. При виконанні заземлювального пристрою за допустимим опором з цією метою повинен бути прокладений із зовнішнього боку огорожі на відстані 1 м від неї та на глибині 1 м горизонтальний заземлювач. Цей заземлювач слід приєднувати до заземлювального пристрою не менше ніж у чотирьох точках.
1.7.55. Якщо заземлюючий пристрій промислової або іншої електроустановки з'єднаний із заземлювачем електроустановки вище 1 кВ з ефективно заземленою нейтраллю кабелем з металевою оболонкою або бронею або за допомогою інших металевих зв'язків, то для вирівнювання потенціалів навколо такої електроустановки або навколо будівлі, в якій вона розміщена, необхідне дотримання однієї з наступних умов:
1) укладання в землю на глибині 1 м і на відстані 1 м від фундаменту будівлі або від периметра території, займаної обладнанням, заземлювача, з'єднаного з металевими конструкціями будівельного та виробничого призначення та мережею заземлення (занулення), а біля входів та біля в'їздів до будівлі - укладання провідників на відстані 1 і 2 м від заземлювача на глибині 1 і 1,5 м відповідно та з'єднання цих провідників із заземлювачем;
2) використання залізобетонних фундаментів як заземлювачів відповідно до 1.7.35 та 1.7.70, якщо при цьому забезпечується допустимий рівень вирівнювання потенціалів. Забезпечення умов вирівнювання потенціалів за допомогою залізобетонних фундаментів, що використовуються як заземлювачі, визначається на основі вимог спеціальних директивних документів.
Не вимагається виконання умов, зазначених у п. 1 та 2, якщо навколо будівель є асфальтові вимощення, у тому числі біля входів та в'їздів. Якщо у будь-якого входу (в'їзду) вимощення відсутня, цей вход (в'їзд) має бути виконано вирівнювання потенціалів шляхом укладання двох провідників, як зазначено в п. 1, або дотримано умови за п. 2. При цьому в усіх випадках повинні виконуватися вимоги 1.7.56.
1.7.56. Щоб уникнути винесення потенціалу не допускається живлення електроприймачів, що знаходяться за межами заземлювальних пристроїв електроустановок вище 1 кВ мережі з ефективно заземленою нейтраллю, від обмоток до 1 кВ із заземленою нейтраллю трансформаторів, що знаходяться в межах контуру заземлювального пристрою. При необхідності живлення таких електроприймачів може здійснюватися від трансформатора з ізольованою нейтраллю на стороні до 1 кВ кабельної лінії, виконаної кабелем без металевої оболонки і без броні, або ПЛ. Живлення таких електроприймачів може здійснюватися через розділовий трансформатор. Розділовий трансформатор і лінія від його вторинної обмотки до електроприймача, якщо вона проходить по території, що займає заземлюючий пристрій електроустановки, повинні мати ізоляцію від землі на розрахункове значення напруги на заземлювальному пристрої. При неможливості виконання зазначених умов на території, яку займають такі електроприймачі, має бути виконане вирівнювання потенціалів.
ЕЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРУЖОМ ВИЩЕ 1 кВ МЕРЕЖІ З ІЗОЛОВАНОЮ НЕЙТРАЛІЮ
1.7.57. В електроустановках вище 1 кВ мережі з ізольованою нейтраллю опір заземлювального пристрою R, Ом, при проходженні розрахункового струму замикання на землю в будь-яку пору року з урахуванням опору природних заземлювачів має бути не більше:
при використанні заземлювального пристрою одночасно для електроустановок напругою до 1 кВ
R = 125/I, але трохи більше 10 Ом.
де I- Розрахунковий струм замикання на землю, А.А.
При цьому повинні також виконуватися вимоги до заземлення (занулення) електроустановок до 1 кВ;
при використанні заземлювального пристрою тільки для електроустановок вище 1 кВ
R = 250/I, але трохи більше 10 Ом.
1.7.58. Як розрахунковий струм приймається:
1) у мережах без компенсації ємнісних струмів – повний струм замикання на землю;
2) у мережах з компенсацією ємнісних струмів;
для заземлювальних пристроїв, до яких приєднані компенсуючі апарати - струм, що дорівнює 125% номінального струму цих апаратів;
для заземлювальних пристроїв, до яких не приєднані компенсуючі апарати, - залишковий струм замикання на землю, що проходить у цій мережі при відключенні найбільш потужного з компенсуючих апаратів або розгалуженої ділянки мережі.
Як розрахунковий струм може бути прийнятий струм плавлення запобіжників або струм спрацьовування релейного захисту від однофазних замикань на землю або міжфазних замикань, якщо в останньому випадку захист забезпечує відключення замикань на землю. При цьому струм замикання на землю повинен бути не меншим за півторакратний струм спрацьовування релейного захисту або триразовий номінальний струм запобіжників.
Розрахунковий струм замикання на землю повинен бути визначений для тієї з можливих в експлуатації схем мережі, коли цей струм має найбільше значення.
1.7.59. У відкритих електроустановках вище 1 кВ мереж із ізольованою нейтраллю навколо площі, що займає обладнання, на глибині не менше 0,5 м повинен бути прокладений замкнутий горизонтальний заземлювач (контур), до якого приєднується обладнання, що заземлюється. Якщо опір заземлювального пристрою вище 10 Ом (відповідно до 1.7.69 для землі з питомим опором понад 500 Ом·м), слід додатково прокласти горизонтальні заземлювачі вздовж рядів обладнання з боку обслуговування на глибині 0,5 м і на відстані 0,8 -1,0 м від фундаментів або основ обладнання.
ЕЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРУГОМ ДО 1 кВ З ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЮ НЕЙТРАЛІЮ
1.7.60. Нейтраль генератора, трансформатора на стороні до 1 кВ повинна бути приєднана до заземлювача за допомогою провідника. Перетин заземлювального провідника має бути не меншим, ніж зазначений у табл. 1.7.1.
Використання нульового робочого провідника, що йде від нейтралі генератора або трансформатора на щит розподільного пристрою, як провідника, що заземлює, не допускається.
Заземлювач повинен бути розташований в безпосередній близькості від генератора або трансформатора. В окремих випадках, наприклад, у внутрішньоцехових підстанціях заземлювач допускається споруджувати безпосередньо біля стіни будівлі.
1.7.61. Виведення нульового робочого провідника від нейтралі генератора або трансформатора на щит розподільчого пристрою має бути виконане: при виведенні фаз шинами - шиною на ізоляторах, при виведенні фаз кабелем (проводом) - жилого кабелю (проводу). У кабелях з алюмінієвою оболонкою допускається використовувати оболонку як нульовий робочий провідник замість четвертої жили.
Провідність нульового робочого провідника, що йде від нейтралі генератора або трансформатора, повинна бути не менше ніж 50% провідності виведення фаз.
1.7.62. Опір заземлювального пристрою, до якого приєднані нейтралі генераторів або трансформаторів або висновки джерела однофазного струму, у будь-який час року має бути не більше 2, 4 і 8 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 джерела трифазного струму або 380, 22 Джерела однофазного струму. Цей опір має бути забезпечений з урахуванням використання природних заземлювачів, а також заземлювачів повторних заземлень нульового дроту ПЛ до 1 кВ при кількості ліній, що відходять, не менше двох. При цьому опір заземлювача, розташованого в безпосередній близькості від нейтралі генератора або трансформатора або виведення джерела однофазного струму, має бути не більше: 15, 30 і 60 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 джерела трифазного струму або 380,2 Джерела однофазного струму.
При питомому опорі землі понад 100 Ом·м допускається збільшувати зазначені вище норми 0,01 раз, але з більше десятикратного.
1.7.63. На ПЛ занулення має бути здійснено нульовим робочим дротом, прокладеним на тих же опорах, що й фазні дроти.
На кінцях ПЛ (або відгалужень від них) довжиною понад 200 м, а також на введеннях від ПЛ до електроустановок, що підлягають зануленню, повинні бути виконані повторні заземлення нульового робочого дроту. При цьому в першу чергу слід використовувати природні заземлювачі, наприклад, підземні частини опор (див. 1.7.70), а також заземлювальні пристрої, виконані для захисту від грозових перенапруг (див. 2.4.26).
Вказані повторні заземлення виконуються, якщо частіші заземлення не потрібні за умовами захисту від грозових перенапруг.
Повторні заземлення нульового дроту в мережах постійного струму повинні бути здійснені за допомогою окремих штучних заземлювачів, які не повинні мати металевих з'єднань із підземними трубопроводами. Заземлювальні пристрої на ПЛ постійного струму, виконані для захисту від грозових перенапруг (див. 2.4.26), рекомендується використовувати для повторного заземлення нульового робочого дроту.
Заземлювальні провідники для повторних заземлень нульового дроту повинні бути вибрані з умови тривалого проходження струму не менше 25 А. За механічною міцністю ці провідники повинні мати розміри не менше наведених у табл. 1.7.1.
1.7.64. Загальний опір розтіканню заземлювачів (у тому числі природних) всіх повторних заземлень нульового робочого дроту кожної ПЛ у будь-яку пору року має бути не більше 5, 10 і 20 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 джерела трифазного струму або 380, 2 127 джерела однофазного струму. При цьому опір розтіканню заземлювача кожного з повторних заземлень має бути не більше 15, 30 і 60 Ом відповідно за тієї ж напруги.
При питомому опорі землі понад 100 Ом·м допускається збільшувати зазначені норми 0,01 раз, але з більше десятикратного.
ЕЛЕКТРОУСТАНОВКИ НАПРУЖОМ до 1 кВ З ІЗОЛОВАНОЮ НЕЙТРАЛІЮ
1.7.65. Опір заземлювального пристрою, який використовується для заземлення електрообладнання, повинен бути не більше 4 Ом.
При потужності генераторів і трансформаторів 100 кВА і менш заземлювальні пристрої можуть мати опір не більше 10 Ом. Якщо генератори або трансформатори працюють паралельно, то опір 10 Ом допускається при їх сумарній потужності не більше 100 кВ·А.
1.7.66. Заземлювальні пристрої електроустановок напругою вище 1 кВ з ефективно заземленою нейтраллю в районах з великим питомим опором землі, у тому числі в районах багаторічної мерзлоти, рекомендується виконувати з дотриманням вимог, що висуваються до дотику напруги (див. 1.7.52).
У скельних структурах допускається прокладати горизонтальні заземлювачі на меншій глибині, ніж цього вимагають 1.7.52 - 1.7.54, але не менше ніж 0,15 м. Крім того, допускається не виконувати необхідних 1.7.51 вертикальних заземлювачів біля входів та в'їздів.
1.7.67. При спорудженні штучних заземлювачів у районах із великим питомим опором землі рекомендуються такі заходи:
1) пристрій вертикальних заземлювачів збільшеної довжини, якщо з глибиною питомий опір землі знижується, а природні поглиблені заземлювачі (наприклад, свердловини з металевими трубами обсадними) відсутні;
2) влаштування виносних заземлювачів, якщо поблизу (до 2 км) від електроустановки є місця з меншим питомим опором землі;
3) укладання в траншеї навколо горизонтальних заземлювачів в скельних структурах вологого глинистого ґрунту з подальшим трамбуванням і засипкою щебенем до верху траншеї;
4) застосування штучної обробки ґрунту з метою зниження його питомого опору, якщо інші способи не можуть бути застосовані або не дають необхідного ефекту.
1.7.68. У районах багаторічної мерзлоти крім рекомендацій, наведених у 1.7.67, слідує:
1) поміщати заземлювачі в непромерзаючі водоймища та талі зони;
2) використовувати обсадні труби свердловин; 3) на додаток до поглиблених заземлювачів застосовувати протяжні заземлювачі на глибині близько 0,5 м, призначені для роботи в літній часпри розморожуванні поверхневого шару землі;
4) створювати штучні талі зони шляхом покриття ґрунту над заземлювачем шаром торфу чи іншого теплоізоляційного матеріалуна зимовий період та розкриття їх на літній період.
1.7.69. В електроустановках вище 1 кВ, а також в електроустановках до 1 кВ із ізольованою нейтраллю для землі з питомим опором понад 500 Ом·м, якщо заходи, передбачені 1.7.66-1.7.68, не дозволяють отримати прийнятні з економічних міркувань заземлювачі, допускається підвищити необхідні цим розділом значення опорів заземлювальних пристроїв в 0,002 разів, де - еквівалентний питомий опір землі, Ом · м. У цьому збільшення необхідних справжньої главою опорів заземлювальних пристроїв має бути трохи більше десятикратного.
Заземлювачі
1.7.70. Як природні заземлювачі рекомендується використовувати: 1) прокладені в землі водопровідні та інші металеві трубопроводи, за винятком трубопроводів горючих рідин, горючих або вибухових газів і сумішей;
2) обсадні труби свердловин;
3) металеві та залізобетонні конструкції будівель та споруд, що перебувають у зіткненні із землею;
4) металеві шунти гідротехнічних споруд, водоводи, затвори тощо;
5) свинцеві оболонки кабелів, прокладених у землі. Алюмінієві оболонки кабелів не допускається використовувати як природні заземлювачі.
Якщо оболонки кабелів служать єдиними заземлювачами, то розрахунку заземлюючих пристроїв вони повинні враховуватися за кількості кабелів щонайменше двох;
6) заземлювачі опор ПЛ, з'єднані із заземлюючим пристроєм електроустановки за допомогою грозозахисного троса ПЛ, якщо трос не ізольований від опор ПЛ;
7) нульові дроти ПЛ до 1 кВ з повторними заземлювачами при кількості ПЛ не менше двох;
8) рейкові шляхи магістральних неелектрифікованих залізниць та під'їзні шляхи за наявності навмисного пристрою перемичок між рейками.
1.7.71. Заземлювачі повинні бути пов'язані з магістралями заземлень не менше ніж двома провідниками, приєднаними до заземлювача у різних місцях. Ця вимога не поширюється на опори ПЛ, повторне заземлення нульового дроту та металеві оболонки кабелів.
1.7.72. Для штучних заземлювачів слід використовувати сталь.
Штучні заземлювачі не повинні мати забарвлення.
Найменші розміри сталевих штучних заземлювачів наведені нижче:
Переріз горизонтальних заземлювачів для електроустановок напругою вище 1 кВ вибирається по термічній стійкості (виходячи з допустимої температури нагрівання 400 ° С).
Не слід розташовувати (використовувати) заземлювачі у місцях, де земля підсушується під впливом тепла трубопроводів тощо.
Траншеї для горизонтальних заземлювачів повинні заповнюватися однорідним ґрунтом, що не містить щебеню та будівельного сміття.
У разі небезпеки корозії заземлювачів має виконуватися один із таких заходів:
збільшення перерізу заземлювачів з урахуванням розрахункового терміну їхньої служби;
застосування оцинкованих заземлювачів;
застосування електричного захисту.
Як штучні заземлювачі допускається застосування заземлювачів з електропровідного бетону.
Заземлювальні та нульові захисні провідники
1.7.73. Як нульові захисні провідники повинні бути в першу чергу використані нульові робочі провідники (див. також 1.7.82).
Як заземлюючі та нульові захисні провідники можуть бути використані (виключення див. у гл. 7.3):
1) спеціально передбачені з цією метою провідники;
2) металеві конструкції будівель (ферми, колони тощо);
3) арматура залізобетонних будівельних конструкцій та фундаментів;
4) металеві конструкції виробничого призначення (підкранові колії, каркаси розподільчих пристроїв, галереї, майданчики, шахти ліфтів, підйомників, елеваторів, обрамлення каналів тощо);
5) сталеві труби електропроводок;
6) алюмінієві оболонки кабелів;
7) металеві кожухи та опорні конструкції шинопроводів, металеві короби та лотки електроустановок;
8) металеві стаціонарні відкрито прокладені трубопроводи всіх призначень, крім трубопроводів горючих та вибухонебезпечних речовин та сумішей, каналізації та центрального опалення.
Наведені у пп. 2-8 провідники, конструкції та інші елементи можуть служити єдиними заземлюючими або нульовими захисними провідниками, якщо вони за провідністю задовольняють вимоги цього розділу і якщо забезпечена безперервність електричного ланцюга протягом усього використання.
Заземлювальні та нульові захисні провідники повинні бути захищені від корозії.
1.7.74. Використання металевих оболонок трубчастих проводів, що несуть тросів при тросовій електропроводці, металевих оболонок ізоляційних трубок, металорукавів, а також броні та свинцевих оболонок проводів та кабелів як заземлюючі або нульові захисні провідники забороняється. Використання для зазначених цілей свинцевих оболонок кабелів допускається лише в міських електричних мережах, що реконструюються, 220/127 і 380/220 В.
У приміщеннях і зовнішніх установках, в яких потрібне застосування заземлення або занулення, ці елементи повинні бути заземлені або занулені і мати надійні з'єднання протягом усього. Металеві сполучні муфти та коробки повинні бути приєднані до броні та металевих оболонок пайкою або болтовими з'єднаннями.
1.7.75. Магістралі заземлення або занулення та відгалуження від них у закритих приміщеннях та у зовнішніх установках повинні бути доступні для огляду та мати перерізи не менше наведених у 1.7.76 - 1.7.79.
Вимога про доступність для огляду не поширюється на нульові жили та оболонки кабелів, на арматуру залізобетонних конструкцій, а також на заземлювальні та нульові захисні провідники, прокладені в трубах та коробах, а також безпосередньо в тілі будівельних конструкцій (замонолічені).
Відгалуження від магістралей до електроприймачів до 1 кВ допускається прокладати приховано безпосередньо у стіні, під чистою підлогою тощо з захистом їх від впливу агресивних середовищ. Такі відгалуження не повинні мати з'єднань.
У зовнішніх установках заземлювальні та нульові захисні провідники допускається прокладати в землі, підлозі або по краю майданчиків, фундаментів. технологічних установокі т.п.
Використання неізольованих алюмінієвих провідників для прокладання в землі як заземлюючі або нульові захисні провідники не допускається.
1.7.76. Заземлювальні та нульові захисні провідники в електроустановках до 1 кВ повинні мати розміри не менше наведених у табл. 1.7.1 (див. також 1.7.96 та 1.7.104).
Перерізи (діаметри) нульових захисних та нульових робочих провідників ПЛ повинні вибиратися відповідно до вимог гол. 2.4.
Таблиця 1.7.1. Найменші розміри заземлювальних та нульових захисних провідників
| Найменування | Мідь | Алюміній | Сталь | ||
| у будинках | у зовнішніх установках | в землі | |||
| Неізольовані провідники: | |||||
| перетин, мм² | 4 | 6 | - | - | - |
| діаметр, мм | - | - | 5 | 6 | 10 |
| Ізольовані дроти: | |||||
| перетин, мм² | 1,5* | 2,5 | - | - | - |
|
* При прокладанні проводів у трубах переріз нульових захисних провідників допускається застосовувати рівним 1 мм², якщо фазні провідники мають той же переріз. |
|||||
| Заземлювальні та нульові жили кабелів та багатожильних проводів у загальній захисній оболонці з фазними жилами: переріз, мм² | 1 | 2,5 | - | - | - |
| Кутова сталь: товщина полиці, мм | - | - | 2 | 2,5 | 4 |
| Смугаста сталь: | |||||
| перетин, мм² | - | - | 24 | 48 | 48 |
| товщина, мм | - | - | 3 | 4 | 4 |
| Водогазопровідні труби (сталеві): товщина стінки, мм | - | - | 2,5 | 2,5 | 3,5 |
| Тонкостінні труби (сталеві): товщина стінки, мм | - | - | 1,5 | 2,5 | Не допускається |
1.7.77. В електроустановках вище 1 кВ з ефективно заземленою нейтраллю перерізу заземлювальних провідників повинні бути обрані такими, щоб при протіканні по них найбільшого струму однофазного КЗ температура заземлювальних провідників не перевищила 400°С (короткочасне нагрівання, що відповідає часу дії основного захисту та повного часу відключення).
1.7.78. В електроустановках до 1 кВ і вище із ізольованою нейтраллю провідність заземлювальних провідників повинна становити не менше 1/3 провідності фазних провідників, а переріз - не менш наведених у табл. 1.7.1 (див. також 1.7.96 та 1.7.104). Не потрібно застосування мідних провідників перетином більше 25 мм, алюмінієвих - 35 мм, сталевих - 120 мм. У виробничих приміщеннях з такими електричними магістралями заземлення зі сталевої смуги повинні мати переріз не менше ніж 100 мм². Допускається застосування круглої сталі того ж перерізу.
1.7.79. В електроустановках до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю з метою забезпечення автоматичного відключення аварійної ділянки провідність фазних та нульових захисних провідників має бути обрана такою, щоб при замиканні на корпус або на нульовий захисний провідник виникав струм КЗ, що перевищує не менше ніж:
у 3 рази номінальний струм плавкого елемента найближчого запобіжника;
в 3 рази номінальний струм нерегульованого розчіплювача або уставку струму регульованого розчіплювача автоматичного вимикача, що має залежну від струму характеристику.
При захисті мереж автоматичними вимикачами, що мають тільки електромагнітний розчіплювач (відсічку), провідність зазначених провідників повинна забезпечувати струм не нижче за уставку струму миттєвого спрацьовування, помноженої на коефіцієнт, що враховує розкид (за заводськими даними), і на коефіцієнт запасу 1,1. За відсутності заводських даних для автоматичних вимикачівз номінальним струмом до 100 А кратність струму КЗ щодо уставки слід приймати щонайменше 1,4, а автоматичних вимикачів з номінальним струмом понад 100 А - щонайменше 1,25.
Повна провідність нульового захисного провідника у всіх випадках має бути не менше 50% провідності фазного провідника.
Якщо вимоги цього параграфа не задовольняються щодо значення струму замикання на корпус або на нульовий захисний провідник, відключення при цих замиканнях повинно забезпечуватися за допомогою спеціальних захистів.
1.7.80. В електроустановках до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю з метою задоволення вимог, наведених в 1.7.79, нульові захисні провідники рекомендується прокладати спільно або в безпосередній близькості до фазних.
1.7.81. Нульові робочі провідники мають бути розраховані тривале протікання робочого струму.
Рекомендується як нульові робочі провідники застосовувати провідники з ізоляцією, рівноцінною ізоляції фазних провідників. Така ізоляція обов'язкова як для нульових робітників, так і для нульових захисних провідників у тих місцях, де застосування неізольованих провідників може призвести до утворення електричних пар або пошкодження ізоляції фазних провідників внаслідок іскріння між неізольованим нульовим провідником та оболонкою або конструкцією (наприклад, при прокладці проводів у трубах, коробах, лотках). Така ізоляція не потрібна, якщо в якості нульових робочих і нульових захисних провідників застосовуються кожухи та опорні конструкції комплектних шинопроводів та шини комплектних розподільчих пристроїв (щитів, розподільчих пунктів, складання тощо), а також алюмінієві або свинцеві оболонки кабелів (див. 1.7.74 та 2.3.52).
У виробничих приміщеннях з нормальним середовищем допускається використовувати як нульові робочі провідники зазначені в 1.7.73 металеві конструкції, труби, кожухи та опорні конструкції шинопроводів для живлення одиночних однофазних електроприймачів. малої потужностінаприклад, у мережах до 42 В; при включенні на фазну напругу одиночних котушок магнітних пускачів або контакторів; при включенні на фазну напругу електричного освітлення та ланцюгів керування та сигналізації на кранах.
1.7.82. Не допускається використовувати як нульові захисні провідники нульові робочі провідники, що йдуть до переносних електроприймачів однофазного і постійного струму. Для занулення таких електроприймачів повинен бути застосований окремий третій провідник, що приєднується у поперечному з'єднувачі відгалужувальної коробки, у щиті, щитку, складання тощо до нульового робочого або нульового захисного провідника (див. також 6.1.20).
1.7.83. У ланцюзі заземлювальних та нульових захисних провідників не повинно бути роз'єднуючих пристроїв та запобіжників.
У ланцюзі нульових робочих провідників, якщо вони одночасно служать для цілей занулення, допускається застосування вимикачів, які одночасно з відключенням нульових робочих провідників відключають всі дроти, що знаходяться під напругою (див. також 1.7.84).
Однополюсні вимикачі слід встановлювати у фазних провідниках, а не в нульовому робочому провіднику.
1.7.84. Нульові захисні провідники ліній не допускається використовувати для занулення електроустаткування, що живиться іншими лініями.
Допускається використовувати нульові робочі провідники освітлювальних ліній для занулення електрообладнання, що живиться по інших лініях, якщо всі зазначені лінії живляться від одного трансформатора, їх провідність задовольняє вимогам цього розділу і виключена можливість від'єднання нульових робочих провідників під час роботи інших ліній. У таких випадках не повинні застосовуватися вимикачі, що відключають нульові робочі провідники разом із фазними.
1.7.85. У приміщеннях сухих, без агресивного середовища, заземлюючі та нульові захисні провідники допускається прокладати безпосередньо по стінах.
У вологих, сирих та особливо сирих приміщенняхі в приміщеннях з агресивним середовищем заземлювальні та нульові захисні провідники слід прокладати на відстані від стін не менше ніж 10 мм.
1.7.86. Заземлювальні та нульові захисні провідники повинні бути захищені від хімічних впливів. У місцях перехрещення цих провідників з кабелями, трубопроводами, залізничними коліями, у місцях їх введення в будівлі та в інших місцях, де можливі механічні пошкодження заземлювальних та нульових захисних провідників, ці провідники мають бути захищені.
1.7.87. Прокладання заземлювальних та нульових захисних провідників у місцях проходу через стіни та перекриття має виконуватися як правило, з їх безпосереднім закладенням. У цих місцях провідники не повинні мати з'єднань та відгалужень.
1.7.88. У місцях введення заземлювальних провідників у будівлі мають бути передбачені розпізнавальні знаки.
1.7.89. Використання спеціально прокладених заземлювальних або нульових захисних провідників для інших цілей не допускається.
З'ЄДНАННЯ І ПРИЄДНАННЯ ЗЕЗЕМЛЯЮЧИХ І НУЛЬОВИХ ЗАХИСНИХ ПРОВІДНИКІВ
1.7.90. З'єднання заземлювальних та нульових захисних провідників між собою повинні забезпечувати надійний контакт та виконуватися за допомогою зварювання.
Допускається в приміщеннях та зовнішніх установках без агресивних середовищ виконувати з'єднання заземлювальних та нульових захисних провідників іншими способами, що забезпечують вимоги ГОСТ 10434-82 "З'єднання контактні електричні. Загальні технічні вимоги" до 2-го класу з'єднань. При цьому мають бути передбачені заходи проти ослаблення та корозії. контактних з'єднань. З'єднання заземлювальних та нульових захисних провідників електропроводок та ПЛ допускається виконувати тими ж методами, що й фазних провідників.
З'єднання заземлювальних та нульових захисних провідників повинні бути доступні для огляду.
1.7.91. Сталеві труби електропроводок, короба, лотки та інші конструкції, що використовуються як заземлюючі або нульові захисні провідники, повинні мати з'єднання, що відповідають вимогам ГОСТ 10434-82, що пред'являються до 2-го класу з'єднань. Повинен бути також забезпечений надійний контакт сталевих труб з корпусами електрообладнання, в які вводиться труби, та з сполучними (відповідальними) металевими коробками.
1.7.92. Місця та способи з'єднання заземлювальних провідників з протяжними природними заземлювачами (наприклад, з трубопроводами) повинні бути обрані такими, щоб при роз'єднанні заземлювачів для ремонтних робіт було забезпечено розрахункове значення опору заземлювального пристрою. Водоміри, засувки тощо повинні мати обхідні провідники, що забезпечують безперервність ланцюга заземлення.
1.7.93. Приєднання заземлювальних та нульових захисних провідників до частин обладнання, що підлягають заземленню або зануленню, має бути виконане зварюванням або болтовим з'єднанням. Приєднання має бути доступним для огляду. Для болтового приєднання повинні бути передбачені заходи проти ослаблення та корозії контактного з'єднання.
Заземлення або занулення обладнання, що зазнає частого демонтажу або встановленого на рухомих частинах або частинах, схильних до струсу або вібрації, повинно виконуватися гнучкими заземлюючими або нульовими захисними провідниками.
1.7.94. Кожна частина електроустановки, що підлягає заземленню або зануленню, повинна бути приєднана до заземлення або занулення за допомогою окремого відгалуження. Послідовне включення в заземлювальний або нульовий захисний провідник частин електроустановки, що заземлюються або занулюються, не допускається.
ПЕРЕНОСНІ ЕЛЕКТРОПРИЄМНИКИ
1.7.95. Живлення переносних електроприймачів слід виконувати від мережі напругою не вище 380/220 В.
Залежно від категорії приміщення за рівнем небезпеки ураження людей електричним струмом (див. гл. 1.1) переносні електроприймачі можуть живитися безпосередньо від мережі, або через роздільні або понижуючі трансформатори (див. 1.7.44).
Металеві корпуси переносних електроприймачів вище 42 В змінного струму і вище 110 В постійного струму в приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних і зовнішніх установках повинні бути заземлені або занулені, за винятком електроприймачів з подвійною ізоляцією або живляться від розділових трансформаторів.
1.7.96. Заземлення або занулення переносних електроприймачів повинно здійснюватися спеціальною житловою (третя - для електроприймачів однофазного та постійного струму, четверта - для електроприймачів трифазного струму), розташованої в одній оболонці з фазними жилами переносного дроту та приєднуваної до корпусу електроприймача та до спеціального контакту вилки втисного з'єднувача 1.7.97). Перетин цієї жили має дорівнювати перерізу фазних провідників. Використання цієї мети нульового робочого провідника, зокрема розташованого загальної оболонці, не допускається.
У зв'язку з тим, що ДЕРЖСТАНДАРТ на деякі марки кабелів передбачає зменшений переріз четвертої жили, дозволяється для трифазних переносних електроприймачів застосування таких кабелів до відповідної зміни ГОСТ.
Жили проводів і кабелів, що використовуються для заземлення або занулення переносних електроприймачів, повинні бути мідними, гнучкими, перетином не менше 1,5 мм для переносних електроприймачів у промислових установках і не менше 0,75 мм для побутових переносних електроприймачів.
1.7.97. Переносні електроприймачі випробувальних та експериментальних установок, переміщення яких у період їх роботи не передбачається, допускається заземлювати з використанням стаціонарних або окремих переносних провідників, що заземлюють. При цьому стаціонарні заземлюючі провідники повинні задовольняти вимоги 1.7.73 - 1.7.89, а переносні заземлюючі провідники повинні бути гнучкими, мідними, перерізом не менше перерізу фазних провідників, але не менше, ніж зазначено в 1.7.96.
У втичних з'єднувачах переносних електроприймачів, подовжувальних проводів та кабелів до розетки повинні бути підведені провідники з боку джерела живлення, а до вилки - з боку електроприймачів.
Втичні з'єднувачі повинні мати спеціальні контакти, до яких приєднуються заземлювальні та нульові захисні провідники.
З'єднання між цими контактами при включенні повинне встановлюватися до того, як увійдуть до контакту контакти фазних провідників. Порядок роз'єднання контактів при відключенні має бути зворотним.
Конструкція втичних з'єднувачів має бути такою, щоб було включено можливість з'єднання контактів фазних провідників з контактами заземлення (занулення).
Якщо корпус втиснутого з'єднувача виконаний з металу, він повинен бути електрично з'єднаний з контактом заземлення (занулення).
1.7.98. Заземлювальні та нульові захисні провідники переносних проводів та кабелів повинні мати відмітну ознаку.
Техніка заземлення в системах промислової автоматизації дуже відрізняється для гальванічно зв'язаних і гальванічно розв'язаних ланцюгів. Більшість методів, описаних у літературі, відноситься до гальванічно зв'язаних ланцюгів, частка яких останнім часом суттєво зменшилася через різке падіння цін на ізолюючі DC-DC перетворювачі.
3.5.1. Гальванічно зв'язані ланцюги
Прикладом гальванічно зв'язаного ланцюга є з'єднання джерела та приймача стандартного сигналу 0…5 (рис. 3.95, рис. 3.96). Щоб пояснити, як правильно виконати заземлення, розглянемо варіант неправильного (рис. 3.95) та правильного (рис. 3.96, монтажу. На рис. 3.95 допущені такі помилки:
Перелічені помилки призводять до того, що напруга на вході приймача дорівнює сумі напруги сигала і перешкоди напруги . Для усунення цього недоліку як провідник заземлення можна використовувати мідну шину великого перерізу, проте краще виконати заземлення так, як показано на рис. 3.96, а саме:
Загальним правилом ослаблення зв'язку через загальний провід заземлення є розподіл земель на аналогову, цифрову, силову та захисну з подальшим їх з'єднанням лише в одній точці. При поділі заземлень гальванічно зв'язаних ланцюгів використовується загальний принцип: ланцюги заземлення з великим рівнем перешкод повинні виконуватися окремо від ланцюгів з малим рівнем перешкод, а вони повинні з'єднуватися тільки в одній спільній точці. Точок заземлення може бути кілька, якщо топологія такого ланцюга не призводить до появи ділянок "брудної" землі в контурі, що включає джерело і приймач сигналу, а також якщо в ланцюзі заземлення не утворюються замкнуті контури, якими циркулює струм, наведений електромагнітною перешкодою.
Недоліком методу поділу провідників заземлення є низька ефективність на високих частотах, коли велику роль відіграє взаємна індуктивність між провідниками заземлення, що йде, яка тільки замінює гальванічні зв'язки на індуктивні, не вирішуючи проблеми в цілому.
Велика довжина провідників призводить до збільшення опору заземлення, що важливо на високих частотах. Тому заземлення в одній точці використовується на частотах до 1 МГц, понад 10 МГц краще заземлювати в декількох точках, в проміжному діапазоні від 1 до 10 МГц слід використовувати одноточкову схему, якщо найбільш довгий провідник в ланцюгу заземлення менше 1/20 від довжини хвилі перешкоди. Інакше використовується багатоточкова схема [Барнс].
Заземлення в одній точці часто використовується у військових та космічних пристроях[Барнс].
3.5.2. Екранування сигнальних кабелів
Розглянемо заземлення екранів під час передачі сигналу по кручений екранованої парі, оскільки цей випадок найбільш типовий для систем промислової автоматизації.
Якщо частота перешкоди не перевищує 1 МГц, кабель потрібно заземлювати з одного боку. Якщо його заземлити з двох сторін (рис. 3.97), то утворюється замкнутий контур, який працюватиме як антена, приймаючи електромагнітну перешкоду (на рис. 3.97 шлях струму перешкоди показаний штриховою лінією). Струм, що протікає екраном, є джерелом індуктивних наведень на сусідніх проводах і проводах, що знаходяться всередині екрану. Хоча магнітне поле струму обплетення всередині екрану теоретично дорівнює нулю, але внаслідок технологічного розкиду при виготовленні кабелю, а також ненульового опору обплетення наведення на дроти всередині екрану може бути значною. Тому екран потрібно заземлювати лише з одного боку, причому джерела сигналу.
Обплетення кабелю треба заземлювати з боку джерела сигналу. Якщо заземлення зробити з боку приймача (рис. 3.98), то перешкода перетікатиме по шляху, показаному на рис. 3.98 штриховий лінією, тобто. через ємність між жилами кабелю, створюючи у ньому і, отже, між диференціальними входами, напруга перешкоди. Тому заземлювати обплетення з боку джерела сигналу (рис. 3.99). В цьому випадку шлях для проходження струму перешкоди відсутня. Зверніть увагу, що у цих схемах зображено диференціальний приймач сигналу, тобто. обидва його входи мають нескінченно великий опір щодо землі.
Якщо джерело сигналу не заземлено (наприклад, термопара), заземлювати екран можна з будь-якої сторони, т.к. у цьому випадку замкнутий контур для струму перешкоди не утворюється.
На частотах більше 1 МГц збільшується індуктивний опір екрану і струми ємнісного наведення створюють на ньому велике падіннянапруги, яка може передаватися на внутрішні жили через ємність між обплетенням та жилами. Крім того, при довжині кабелю, який можна порівняти з довжиною хвилі перешкоди (довжина хвилі перешкоди при частоті 1 МГц дорівнює 300 м, на частоті 10 МГц - 30 м) зростає опір обплетення (див. розділ Модель «землі»), що різко підвищує напругу перешкоди на обплетенні. Тому на високих частотах обплетення кабелю треба заземлювати не лише з обох боків, а й у кількох точках між ними (рис. 3.100). Ці точки вибирають на відстані 1/10 довжини хвилі перешкоди одна від одної. При цьому по обплетення кабелю протікатиме частина струму, що передає перешкоду в центральну жилу через взаємну індуктивність. Ємнісний струм також протікатиме шляхом, показаним на рис. 3.98 проте високочастотна компонента перешкоди буде ослаблена. Вибір кількості точок заземлення кабелю залежить від різниці напруги перешкоди на кінцях екрана, частоти перешкоди, вимог до захисту від ударів блискавки або від величини струмів, що протікають через екран у разі його заземлення.
Як проміжний варіант можна використовувати друге заземлення екрана через ємність (рис. 3.99). При цьому по високій частоті екран виходить заземленим з двох сторін, по низькій частоті - з одного. Це має сенс у разі, коли частота перешкоди перевищує 1 МГц, а довжина кабелю в 10…20 разів менше довжини хвилі перешкоди, тобто. коли ще не потрібно виконувати заземлення у кількох проміжних точках. Величину ємності можна розрахувати за формулою 
де - верхня частота межі спектру перешкоди, - ємнісний опір заземлюючого конденсатора (частки Ома). Наприклад, частоті 1 МГц конденсатор ємністю 0,1 мкФ має опір 1,6 Ом. Конденсатор має бути високочастотним, з малою власною індуктивністю.
Для якісного екранування широкому спектрі частот використовують подвійний екран (рис. 3.101) [Zipse ]. Внутрішній екран заземлюють з одного боку, з боку джерела сигналу, щоб виключити проходження ємнісної перешкоди механізму, показаному на рис. 3.98 , а зовнішній екран зменшує високочастотне наведення.
У всіх випадках екран повинен бути ізольований, щоб запобігти випадковим його контактам з металевими предметами і землею.
Нагадаємо, що частота перешкоди – це частота, яку можуть сприймати чутливі входи засобів автоматизації. Зокрема, якщо на вході аналогового модуля є фільтр, то максимальна частота перешкоди, яку треба враховувати під час екранування та заземлення, визначається верхньою граничною частотою смуги пропускання фільтра.
Оскільки навіть за правильному заземленніАле довгому кабелі перешкода все одно проходить через екран, то для передачі сигналу на велику відстань або при підвищених вимогах до точності вимірювань сигнал краще передавати в цифровій формі або через оптичний кабель. Для цього можна використовувати, наприклад, модулі аналогового введення RealLab!серії із цифровим інтерфейсом RS-485 або оптоволоконні перетворювачі інтерфейсу RS-485, наприклад типу SN-OFC-ST-62.5/125 фірми RealLab! .
Нами було проведено експериментальне порівняння різних способівпідключення джерела сигналу (терморезистора опором 20 КОм) через екрановану кручена пара (0,5 витка на сантиметр) довжиною 3,5м. Було використано інструментальний підсилювач RL-4DA200 із системою збору даних RL-40AI фірми RealLab!. Коефіцієнт посилення каналу посилення дорівнював 390, смуга пропускання 1 КГц. Перегляд перешкоди для схеми рис. 3.102-а представлений на рис. 3.103.
3.5.4. Екрани кабелів на електричних підстанціях
На електричних підстанціях на оплетці (екрані) сигнального кабелю автоматики, прокладеного під високовольтними проводами на рівні землі та заземленого з одного боку, може наводитися напруга завбільшки сотні Вольт під час комутації струму вимикачем. Тому з метою електробезпеки обплетення кабелю заземлюють з двох сторін.
Для захисту від електромагнітних полів із частотою 50 Гц екран кабелю також заземлюють з обох боків. Це виправдано у випадках, коли відомо, що електромагнітне наведення з частотою 50 Гц більше, ніж наведення, викликане протіканням струму, що вирівнює, через обплетення.
3.5.5. Екрани кабелів для захисту від блискавки
Для захисту від магнітного поля блискавки сигнальні кабелі систем автоматизації, що проходять відкритою місцевістю, повинні бути прокладені в металевих трубах з феромагнітного матеріалу, наприклад, сталі. Труби грають роль магнітного екрану [Vijayaraghavan]. Нержавіючу сталь використовувати не можна, оскільки цей матеріал не є феромагнітним. Труби прокладають під землею, а при наземному розташуванні вони повинні бути заземлені через кожні 3 метри [Zipse]. Кабель повинен бути екранований та екран заземлений. Заземлення екрана має бути дуже якісно з мінімальним опором на землю.
Всередині будівлі магнітне поле послаблюється в залізобетонних будинках і не послаблюється в цегляних.
Радикальним рішенням проблем захисту від блискавки є застосування оптоволоконного кабелю, який коштує вже досить дешево та легко підключається до інтерфейсу RS-485, наприклад, через перетворювачі типу SN-OFC-ST-62.5/125.
3.5.6. Заземлення при диференціальних вимірах
Якщо джерело сигналу немає опору на грішну землю, то за диференціальному вимірі утворюється " плаваючий вхід " (рис. 3.105). На плаваючому вході може бути статичний заряд від атмосферної електрики(див. також розділ "Види заземлень") або вхідний струм витоку операційного підсилювача. Для відведення заряду і струму на землю потенційні входи модулів аналогового введення зазвичай містять у собі резистори опором від 1 МОм до 20 МОм, що з'єднують аналогові входи із землею. Однак при великому рівні перешкод або великому опорі джерела сигналу опір 20 МОм може виявитися недостатнім і тоді необхідно додатково використовувати зовнішні резистори опором від десятків кОм до 1 МОм або конденсатори з таким же опором частоті перешкоди (рис. 3.105).
3.5.7. Інтелектуальні датчики
Останнім часом набули швидкого поширення та розвитку так звані інтелектуальні датчики, що містять мікроконтролер для лінеаризації характеристики перетворення датчика (див., наприклад, "Датчики температури, тиску, вологості"). Інтелектуальні датчики видають сигнал у цифровій або аналоговій формі [Caruso]. Внаслідок того, що цифрова частина датчика поєднана з аналоговою, при неправильному заземленні вихідний сигнал має підвищений рівень шуму.
Деякі датчики, наприклад, фірми Honeywell, мають ЦАП з струмовим виходом і тому вимагають підключення зовнішнього опору навантаження (порядку 20 кОм [Caruso]), тому корисний сигнал у них виходить у формі напруги, що падає на резисторі навантаження при протіканні вихідного струму датчика.
шафи з'єднані між собою, що створює замкнутий контур у ланцюзі заземлення, див. рис. 3.69, розділ "Захисне заземлення будівель", "Заземлюючі провідники", "Електромагнітні перешкоди";
провідники аналогової та цифрової землі в лівій шафі на великій ділянційдуть паралельно, тому на аналоговій землі можуть з'явитися індуктивні та ємнісні наведення від цифрової землі;
блок живлення (точніше, його негативний висновок) з'єднаний з корпусом шафи в найближчій точці, а не на клемі заземлення, тому корпусу шафи тече струм перешкоди, що проникає через трансформатор блоку живлення (див. рис. 3.62, );
використовується один блок живлення на дві шафи, що збільшує довжину та індуктивність провідника заземлення;
у правій шафі висновки землі приєднані не до клеми заземлення, а безпосередньо до корпусу шафи. При цьому корпус шафи стає джерелом індуктивного наведення на всі дроти, що проходять уздовж стін;
у правій шафі, в середньому ряду, аналогова та цифрова землі з'єднані прямо на виході блоків, що неправильно, див. рис. 3.95, рис. 3.104.
Перелічені недоліки усунуті на рис. 3.108. Додатковим поліпшенням розведення в цьому прикладі було б застосування окремого заземлення провідника для найбільш чутливих аналогових модулів введення.
У межах шафи (стійки) бажано групувати аналогові модулі окремо, цифрові - окремо, щоб під час прокладання проводів у кабельному каналі зменшити довжину ділянок паралельного проходження ланцюгів цифрової та аналогової землі.
3.5.9. Розподілені системи управління
У системах управління, розподілених деякою територією з характерними розмірами в десятки і сотні метрів, не можна використовувати модулі введення без гальванічної розв'язки. Тільки гальванічна розв'язка дозволяє з'єднувати ланцюги, заземлені у точках із різними потенціалами.
Кабелі, що проходять відкритою місцевістю, повинні бути захищені від магнітних імпульсів під час грози (див. розділ "Блискавка та атмосферна електрика", "Екрани кабелів для захисту від блискавки") та магнітних полів при комутації потужних навантажень (див. розділ "Екрани кабелів на електричних підстанціях"). Особливу увагу слід приділити заземленню екрана кабелю (див. "Екранування сигнальних кабелів"). Радикальним рішенням для територіально розподіленої системи управління є передача інформації оптичного волокна або радіоканалу.
Непогані результати можна отримати, відмовившись від передачі інформації за аналоговими стандартами на користь цифрових. Для цього можна використовувати модулі розподіленої системи керування RealLab!серії NL фірми Reallab! . Суть цього підходу полягає в тому, що модуль введення розташовують біля датчика, зменшуючи цим довжину проводів з аналоговими сигналами, а в ПЛК передається сигнал цифровим каналом. Різновидом цього підходу є застосування датчиків із вбудованими в них АЦП та цифровим інтерфейсом (наприклад, датчиків серії NL-1S).
3.5.10. Чутливі вимірювальні ланцюги
Для вимірювальних ланцюгів з високою чутливістю в поганій електромагнітній обстановці найкращі результати дає застосування "плаваючої" землі (див. розділ "Види заземлень") спільно з батарейним живленням [Floating] та передачею інформації по оптоволокну.
3.5.11. Виконавче обладнання та приводи
Ланцюги живлення двигунів з імпульсним керуванням, двигунів сервоприводів, виконавчих пристроїв з ШІМ-керуванням повинні бути виконані витою парою для зменшення магнітного поля, а також екрановані для зниження електричної компоненти перешкоди, що випромінюється. Екран кабелю має бути заземлений з одного боку. Ланцюги підключення датчиків таких систем повинні бути поміщені в окремий екран і, по можливості, просторово віддалені від виконавчих пристроїв.
Заземлення у промислових мережах
Промислова мережа на основі інтерфейсу RS-485 виконується екранованою крученою парою з обов'язковим застосуванням модулів гальванічної розв'язки рис. 3.110). Для невеликих відстаней (близько 10 м) за відсутності поблизу джерел перешкод екран не можна використовувати. При великих відстанях (стандарт допускає довжину кабелю до 1,2 км) різниця потенціалів землі у віддалених один від одного точках може сягати кількох одиниць і навіть десятків вольт (див. розділ "Екранування сигнальних кабелів"). Тому, щоб запобігти протіканню екраном струму, що вирівнює ці потенціали, екран кабелю потрібно заземлювати тільки в одній точці(байдуже, у якій). Це також запобігатиме появі замкнутого контуру великої площів ланцюзі заземлення, в якому за рахунок електромагнітної індукції може наводитись струм великої величини при ударах блискавки або комутації потужних навантажень. Цей струм через взаємну індуктивність наводить на центральній парі проводів. д. с., яка може вивести з ладу мікросхеми драйверів порту.
При використанні неекранованого кабелю на ньому може бути великий статичний заряд (кілька кіловольт) за рахунок атмосферної електрики, який може вивести з ладу елементи гальванічної розв'язки. Для запобігання цьому ефекту ізольовану частину пристрою гальванічної розв'язки слід заземлити через опір, наприклад, 0,1...1 МОм (на рис. 3.110 показано штриховою лінією).
Особливо сильно виявляються описані вище ефекти в мережах Ethernet з коаксіальним кабелем, коли при заземленні в кількох точках (або відсутності заземлення) під час грози виходять з ладу кілька мережевих Ethernet-плат.
У мережах Ethernet з малою пропускною здатністю (10 Mбіт/с) заземлення екрана слід виконувати лише в одній точці. У Fast Ethernet (100 Мбіт/с) та Gigabit Ethernet (1 Гбіт/с) заземлення екрану слід виконувати в кількох точках, користуючись рекомендаціями розділу "Екранування сигнальних кабелів"
Під час прокладання кабелю на відкритій місцевості слід використовувати всі правила, описані в розділі "Екранування сигнальних кабелів"
3.5.12. Заземлення на вибухонебезпечних об'єктах
На вибухонебезпечних промислових об'єктах (див. розділ "Автоматизація небезпечних об'єктів") при монтажі ланцюгів заземлення багатожильним проводом не допускається застосування паяння для спаювання жил між собою, оскільки внаслідок охолодження припою можливе ослаблення місць контактного тиску в гвинтових затискачах.
Екран кабелю інтерфейсу RS-485 заземлюється в одній точці поза вибухонебезпечною зоною. У межах вибухонебезпечної зони він має бути захищений від випадкового зіткнення із заземленими провідниками. Іскробезпечні ланцюги не повинні заземлюватися, якщо цього не вимагають умови роботи електроустаткування (ГОСТ Р 51330.10, розділ "Екранування сигнальних кабелів").
3.6. Гальванічна розв'язка
Гальванічна розв'язка(ізоляція) ланцюгів є радикальним рішенням більшості проблем, пов'язаних із заземленням, та її застосування фактично стало стандартом у системах промислової автоматизації.
Для здійснення гальванічної розв'язки необхідно виконати подачу енергії в ізольовану частину ланцюга та обмін із нею сигналами. Подача енергії виконується за допомогою трансформатора, що розв'язує (в DC-DC або AC-DC перетворювачах) або за допомогою автономних джерелом живлення: гальванічних батарей і акумуляторів. Передача сигналу здійснюється через оптрони та трансформатори, елементи з магнітним зв'язком, конденсатори або оптоволокно.
Основна ідея гальванічної розв'язки полягає в тому, що в електричному ланцюзі повністю усувається шлях, яким можлива передача кондуктивної перешкоди.
Гальванічна ізоляція дозволяє вирішити такі проблеми:
зменшує практично до нуля напругу синфазної перешкоди на вході диференціального приймача аналогового сигналу (наприклад, на рис. 3.73 синфазна напруга на термопарі щодо Землі не впливає на диференціальний сигнал на вході модуля введення);
захищає вхідні та вихідні ланцюги модулів введення та виведення від пробою великою синфазною напругою (наприклад, на рис. 3.73 синфазна напруга на термопарі щодо Землі може бути як завгодно великою, якщо вона не перевищує напругу пробою ізоляції).
Для застосування гальванічної розв'язки система автоматизації поділяється на ізольовані автономні підсистеми, обмін інформацією між якими виконується за допомогою елементів гальванічної розв'язки. Кожна підсистема має свою локальну землю та локальне джерело живлення. Підсистеми заземлюють лише для забезпечення електробезпеки та локального захисту від перешкод.
Основним недоліком ланцюгів з гальванічною розв'язкою є підвищений рівень перешкод від DC-DC перетворювача, який, однак, для низькочастотних схем можна зробити досить малим за допомогою цифрової та аналогової фільтрації. На високих частотах ємність підсистеми на землю, а також прохідна ємність елементів гальванічної ізоляції є фактором, що обмежує переваги ізольованих гальванічно систем. Місткість на землю можна зменшити, застосовуючи оптичний кабель та зменшуючи геометричні розміри ізольованої системи.
При використанні гальванічно розв'язаних ланцюгів поняття " напруга ізоляціїЧасто трактується неправильно. Зокрема, якщо напруга ізоляції модуля введення складає 3 кВ, це не означає, що його входи можуть знаходитися під такою високою напругою в робочих умовах. -01, але в описах пристроїв гальванічної розв'язки не завжди даються на них посилання. Тому поняття "напруга ізоляції" трактується у вітчизняних описах зарубіжних приладів неоднозначно. ізоляції необмежено довго (робоча напруга ізоляції) , в інших випадках йдеться про випробувальномунапрузі (напруга ізоляції), яке прикладається до зразка протягом 1 хв. до кількох мікросекунд. Випробувальна напруга може у 10 разів перевищувати робоче і призначене для прискорених випробувань у процесі виробництва, оскільки напруга, при якій настає пробій, залежить від тривалості тестового імпульсу.
табл. 3.26 показує зв'язок між робочою та випробувальною (тестовою) напругою за стандартом IEC61010-01. Як видно з таблиці, такі поняття, як робоча напруга, постійна, середньоквадратична або пікова значення тестової напруги можуть відрізнятися дуже сильно.
Електрична міцність ізоляції вітчизняних засобів автоматизації випробовується за ГОСТ 51350 або ГОСТ Р МЕК 60950-2002 синусоїдальною напругою з частотою 50 Гц протягом 60 с при напрузі, що вказується в посібнику з експлуатації як "напруга ізоляції". Наприклад, при випробувальній напрузі ізоляції 2300 В робоча напруга ізоляції складає всього 300 В (табл. 3.26 Чинне значення, 50/60 Гц,
1 хв.
Неправильне заземленняу 40% випадків є причиною дорогих простоїв та псування чутливого обладнання, що використовується в нафтовій, автомобільній та гірничій промисловості. Наслідком неправильного заземлення можуть бути збої в роботі систем, що зрідка з'являються, підвищена похибка вимірювань, вихід з ладу чутливих елементів, уповільнення роботи системи внаслідок появи потоку помилок в каналах обміну, нестабільність регульованих параметрів, помилки в даних, що збираються. Питання заземлення тісно пов'язані з проблемами екранування та методами боротьби з перешкодамиу електронних системах.
Заземлення є найбільш поганою темою в автоматизації.
Складність проблеми пов'язана з тим, що джерела перешкод, приймачі та шляхи їх проходження розподілені у просторі, момент їхньої появи часто є випадковою величиною, а місцезнаходження апріорі невідоме. Важко також провести вимірювання перешкод. Практично неможливо зробити і досить точний теоретичний аналіз, Оскільки завдання зазвичай є тривимірною і описується системою диференціальних рівнянь у приватних похідних.
Тому обґрунтування того чи іншого методу заземлення, яке, строго кажучи, має спиратися на математичні розрахунки, практично доводиться робити на підставі досвіду та інтуїції. Вирішення проблем заземлення в даний час знаходиться на межі між розумінням, інтуїцією та везінням.
Вивчення впливу перешкод, пов'язаних із неправильним заземленням, зводиться до складання правдоподібних спрощених моделей системи, що включає джерела, приймачі та шляхи проходження перешкоди, з подальшим аналізом їх впливу на характеристики системи та синтезом методів боротьби з ними.
Ми не розглядатимемо питання заземлення енергетичних електроустановок. Це окрема тема, досить докладно розглянута в літературі з електроенергетики. У цій статті йдеться тільки про заземленні, що використовується в системах промислової автоматизаціїдля забезпечення їхнього стабільного функціонування, а також про заземлення з метою захисту персоналу від ураження електричним струмом, оскільки ці два питання неможливо розглядати ізольовано одне від одного, не порушуючи стандартів системи безпеки праці.
Визначення
Під заземленнямрозуміють як з'єднання з ґрунтом Землі, так і з'єднання з деяким "загальним проводом" електричної системи, щодо якого вимірюють електричний потенціал. Наприклад, у космічному кораблі чи літаку "землею" вважають металевий корпус. У приймачі з батарейним живленням за "землю" приймають систему внутрішніх провідників, які є загальним дротом для всієї електронної схеми. Надалі ми використовуватимемо саме таке поняття "землі", не укладаючи більше це слово у лапки, оскільки воно давно стало фізичним терміном. Потенціал землі в електричній системі не завжди дорівнює нулю щодо ґрунту Землі. Наприклад, у літаку, що летить, за рахунок генерації електростатичного заряду потенціал землі (корпусу) літака може становити сотні і тисячі вольт щодо поверхні Землі.
Аналогом землі космічного корабляє "плаваюча" земля"- Не з'єднана з ґрунтом Землі система провідників, щодо якої відраховується потенціал в електричній підсистемі. Наприклад, у модулі аналогового введення з гальванічною розв'язкою внутрішня аналогова земля модуля може не з'єднуватися з ґрунтом Землі або з'єднуватися з ним через великий опір, скажімо, 20 МОм.
Під захисним заземленнямрозуміють електричне з'єднання провідних частин обладнання з ґрунтом Землі через заземлюючий пристрій з метою захисту персоналу від ураження електричним струмом.
Заземлюючим пристроємназивають сукупність заземлювача (тобто провідника, що стикається із землею) та заземлюючих провідників.
Загальним проводом(провідником) називають провідник у системі, щодо якого відраховуються потенціали. Зазвичай він є спільним для джерела живлення та підключених до нього електронних пристроїв.
Прикладом може бути провід, загальний всім 8 входів 8 канального модуля аналогового введення з одиночними (недиференціальними) входами. Загальний провід у багатьох випадках є синонімом землі, але він може бути взагалі не з'єднаний із ґрунтом Землі.
Сигнальним заземленнямназивають з'єднання із землею загального дроту ланцюгів передачі сигналу.
Сигнальна земля поділяється на цифрову землю та аналогову. Сигнальну аналогову землю іноді поділяють на землю аналогових входів та землю аналогових виходів.
Силовий землеюбудемо називати загальний провід у системі, з'єднаний із захисною землею, яким протікає великий струм (великий проти струмом передачі сигналу).
В основі такого поділу земель лежить різний рівень чутливості до перешкоданалогових та цифрових ланцюгів, а також сигнальних та потужних (силових) ланцюгів і, як правило, гальванічна розв'язка між зазначеними землями у системах промислової автоматизації.
Глугозаземленою нейтраллюназивається нейтраль трансформатора або генератора, приєднана до заземлювача безпосередньо або через мале опір (наприклад, через трансформатор струму).
Нульовим дротомназивається провід мережі, з'єднаний з глухозаземленою нейтраллю.
Ізольованою нейтраллюназивається нейтраль трансформатора або генератора, не приєднана до заземлюючого пристрою.
Зануленняназивають з'єднання обладнання з глухозаземленной нейтраллю трансформатора або генератора в мережах трифазного струму або з глухозаземленним виведенням джерела однофазного струму.
Далі ми також використовуватимемо термін "кондуктивний"- від слова conductor (провідник), тобто пов'язаний із провідністю матеріалу. Наприклад, кондуктивна перешкода наводиться через провідник, що з'єднує два ланцюги.
Цілі заземлення
Захисне заземленняслужить виключно для захисту людей від ураження електричним струмом.
Необхідність виконання захисного заземлення часто призводить до збільшення рівня перешкоду системах автоматизації, проте ця вимога є необхідною, тому виконання сигнальної та силової землі має базуватися на припущенні, що захисне заземлення є і воно виконане відповідно до ПУЕ. Захисне заземлення можна не застосовувати тільки для обладнання з напругою живлення до 42 В змінного або 110 В постійного струму, за винятком вибухонебезпечних зон.
Докладніше див. розділ "Заземлення на вибухонебезпечних промислових об'єктах" та ПУЕ (гл. 1.7).
Правила заземленнядля зменшення перешкоди від мережі 50 Гц у системах автоматизації залежать від того, чи використовується мережа з глухозаземленою або ізольованою нейтраллю. Заземлення нейтралітрансформатора на підстанції виконується з метою обмеження напруги, яке може з'явитися на проводах мережі 220/380 щодо Землі при прямому ударі блискавки або в результаті випадкового зіткнення з лініями більш високої напруги, або в результаті пробою ізоляції струмопровідних частин розподільної мережі.
Електричні мережі з ізольованою нейтраллювикористовуються для уникнення перерв живлення споживача при єдиному пошкодженні ізоляції, оскільки при пробою ізоляції на землю в мережах з глухозаземленою нейтраллюспрацьовує захист та живлення мережі припиняється.
Крім того, у ланцюгах з ізольованою нейтраллю при пробої ізоляції на землювідсутня іскра, яка неминуча в мережах із глухозаземленою нейтраллю. Ця властивість дуже важлива при живленні обладнання у вибухонебезпечній зоні. У США в нафтогазовій та хімічної промисловостівикористовується також заземлення нейтралі через опір, що обмежує струм на землю у разі короткого замикання
Сигнальна земляслужить для спрощення електричної схеми та здешевлення пристроїв та систем промислової автоматизації. При використанні сигнальної землі як загальний дроти для різних ланцюгів з'являється можливість застосування одного загального джерела живлення для всього електричного ланцюга замість кількох "плаваючих" джерел живлення. Електричні ланцюги без загального проводу (без землі) завжди можна перетворити на ланцюги із загальним проводом і навпаки за правилами, викладеними у роботі.
Залежно від цілей застосування сигнальні землі можна поділити на базові та екранні. Базова землявикористовується для відліку та передачі сигналу в електронному ланцюзі, а екранна землявикористовується для заземлення екранів.
Екранна землявикористовується для заземлення екранів кабелів, екрануючих перегородок, корпусів приладів, а також для зняття статичних зарядів з частин транспортерних стрічок, що труться, ременів електроприводів і т.п.
Загальні питання заземлення
Захисне заземлення будівель
Як захисні заземлюючі провідники використовують природні та штучні заземлювачі. До природних заземлювачів відносяться, наприклад, сталеві та залізобетонні каркаси виробничих будівель, металеві конструкції виробничого призначення, сталеві труби електропроводок, алюмінієві оболонки кабелів, металеві стаціонарні відкрито прокладені трубопроводи всіх значень, за винятком трубопроводів горючих та вибухонебезпечних речовин, каналізації та центрального опалення. Якщо їх провідність відповідає вимогам до заземлення, то додаткові провідники для заземлення не використовуються. Можливість використання залізобетонного фундаментубудівлі пояснюється тим, що питомий опір вологого бетону приблизно дорівнює питомому опору землі (150...300 Ом.м).
Штучні (спеціально виготовлені) заземлювачівикористовують, коли опір заземлення перевищує встановлені ПУЕ норми.
Конструктивно вони являють собою труби, куточки, прути, поміщені в землю вертикально на глибину 3 м або горизонтально на глибину не менше 50...70 см. Для поліпшення рівномірності розподілу потенціалу землі (для зменшення напруги кроку) використовують кілька заземлювачів, з'єднуючи їх сталевий смугою. На електричних підстанціях використовують сітку заземлювачів.
При з'єднанні заземлювачів між собою не рекомендується утворювати замкнутий контурвеликий площі, оскільки він є "антеною", в якій може циркулювати великий струм під час розрядів блискавки.
Найкращі результати виходять приєднанні заземлювачів у формі сітки, коли площа кожного контуру сітки набагато менша від загальної площі, що охоплюється заземлювачами. Різні конструкції заземлювальних пристроїв наведені у Довіднику: "Заземлювальні пристрої електроустановок" Р.Н. Каракін.
Незважаючи на рекомендації багатьох авторів уникати контурів при виконанні розведення шин заземлення по будівлі, на практиці, наприклад, при використанні природних заземлювачів, уникнути цього часто не вдається. Залізобетонні конструкції промислових будівельмістять металеві арматурні лозини, які з'єднуються між собою зварюванням. Таким чином, система заземлення будівлі є металевою клітиною, нижня частина якої електрично з'єднана з грунтом. Монтажна організація забезпечує надійний контакт між собою всіх металевих конструкцій будівлі та оформляє акти на приховані роботи.
Заземлюючий контактдля підключення обладнання при цьому є болтом заземлення, привареним до металевої заставної конструкції елемента колони або фундаменту будівлі.
При монтажі систем заземлення потрібно уникати проміжків у контурах, на які може наводитися ЕДС магнітним полем блискавки, щоб уникнути появи іскри та можливого загоряння горючих речовин у будівлі.
У будівлях розміщення зв'язного устаткування систему провідників заземлення виконують як сітки. Сітка виконує одночасно функції заземлення та електромагнітного екрану будівлі. На електростанціях у приміщенні з пристроями промислової автоматики стіни та стеля екранують сталевими плитами, вікна та отвори для кондиціювання закривають мідною сіткою, підлогу виконують з електропровідного пластику. Необхідно звертати увагу на якість контактів у ланцюзі заземлення.
У статті: Burleson J. Wiring and grounding to prevent power quality problems with industrial equipment// Textile, Fiber and Film Industry Technical Conference, 89 May,1991. Р. 5/15/6 описаний випадок, коли погано затягнутий болт у ланцюзі заземлення призводив до збоїв у роботі системи, причину яких шукали кілька років. При конструюванні заземлення не можна використовувати контакти різнорідних металівщоб не утворювалися гальванічні пари, які є місцями швидкої корозії.
При монтажі апаратури в побудованому будинку система заземлюючих провідників, як правило, вже змонтована, і шина захисного заземлення розведена по будівлі.
Автономне заземлення
До системи захисного заземленняпромислового об'єкта можуть бути підключені силові установки, які постачають великий струм перешкодиу провід заземлення. Тому для точних вимірів може знадобитися окрема земля, виконана за технологією штучного заземлення у ґрунт. Таке заземлення з'єднане із загальним заземленням будівлі лише в одній точці для вирівнювання потенціалу між різними землями, що важливо при ударі блискавки.
Другий варіант автономної, "чистої" землі можна отримати за допомогою ізольованого дроту, який ніде не з'єднується з металевими конструкціями будівлі, але з'єднується з основною клемою заземлення біля введення нейтралі фідера живлення в будинок. Шину такого заземлення роблять із міді, її поперечний переріз становить не менше 13 кв. мм.
Заземлюючі провідники
Провідники, що з'єднують обладнання із заземлювачем, повинні бути по можливості короткими, щоб знизити їх активний та індуктивний опір. Для ефективного заземлення на частотах більше 1 МГц провідник повинен бути коротшим за 1/20, а краще за 1/50 довжини хвилі самої високочастотної гармоніки в спектрі перешкоди (див. також розділ "Модель землі"). При частоті перешкоди 10 МГц (довжина хвилі 30 м) і довжині провідника 7,5 м (1/4 від довжини хвилі) модуль його комплексного опору на частоті перешкоди дорівнюватиме нескінченності, тобто такий провідник можна використовувати як ізолятор, але не для заземлення.
При наявності фільтрів у системі автоматизації за максимальну частоту перешкод, що впливає, можна приймати верхню граничну частоту фільтра.
Щоб знизити падіння напруги на заземлювачі, треба зменшувати його довжину. Індуктивний опір дроту заземленняна частоті перешкоди f дорівнює:
XL = 2 π f L l ,
де L- погона індуктивність дроту, у типових випадках дорівнює приблизно 0,8 мкГн/м, l- Довжина дроту.
Якщо дроти заземлення розташовуються близько друг від друга, між ними виникає передача перешкоди через взаємну індуктивність, що особливо на високих частотах.
Провід заземлення не повинен утворювати замкнутих контурів, які є приймачами (антенами) електромагнітних наведень.
Заземлювальний провідник не повинен торкатися інших металевих предметів, оскільки такі випадкові нестабільні контакти можуть бути джерелом додаткових перешкод.
Модель землі
З викладеного можна запропонувати електричну модель системи заземлення, показану на рис. 1. При складанні моделі передбачалося, що система заземлення складається із заземлюючих електродів, з'єднаних між собою суцільною шиною заземлення, до якої приварена пластина (клема) заземлення. До клеми заземлення приєднуються, наприклад, дві шини (два провідники) заземлення, яких у різних місцях підключається заземлюване устаткування.
Якщо шини заземлення або заземлювальні провідники проходять близько один від одного, то між ними існує магнітний зв'язок коефіцієнтом взаємної індукції M(Рис. 1).
Кожна ділянка провідника (шини) системи заземлення має індуктивність. Lij,опір Rij, і в ньому наводиться ЕДС Eijшляхом електромагнітної індукції. На різних ділянках шини заземлення до неї приєднано обладнання системи автоматизації, яке постачає в шину заземлення струм перешкоди. In21... In23, викликаний описаними у розділі "Джерела перешкод на шині землі"причинами, а також струм живлення, що повертається до джерела живлення по шині землі. На рис. 1 зображено також опір між заземлюючими електродами RЗемліі струм перешкоди InЗемлі, що протікає по землі, наприклад, при ударах блискавки або при короткому замиканні(К.З.) на землю потужного обладнання.
Якщо шина сигнального заземленнявикористовується одночасно для живлення системи автоматизації (цього потрібно уникати), необхідно враховувати її опір. Опір мідного дроту довжиною 1 м і діаметром 1 мм дорівнює 0,022 Ом. У системах промислової автоматизаціїпри розташуванні датчиків на великій площі, наприклад в елеваторі або цеху, довжина провідника, що заземлює, може досягати 100 м і більше. Для провідника довжиною 100 м опір становитиме 2,2 Ом. При кількості модулів системи автоматизації, що живляться від одного джерела, що дорівнює 20, і струм споживання одного модуля 0,1 А падіння напруги на опорі заземлювального провідника складе 4,4 В.
При частоті перешкоди більше 1 МГц зростає роль індуктивного опору ланцюга заземлення, а також ємнісного та індуктивного зв'язку між ділянками ланцюгів заземлення. Проводи заземлення починають випромінювати електромагнітні хвилі і самі стають джерелами перешкод.
На високих частотах провідник заземлення або екран кабелю, прокладений паралельно підлозі або стіні будівлі, утворює спільно із заземленими металевими конструкціями будівлі довгу лінію з опором хвильовим порядку 500...1000 Ом, короткозамкнуту на кінці. Тому опір провідника для високочастотних перешкод визначається як його індуктивністю, а й явищами, пов'язаними з інтерференцією між падаючою хвилею перешкоди і відбитої від заземленого кінця проводу.
Залежність модуля комплексного опору провідника заземлення між точкою його підключення до заземлюваного обладнання та найближчою точкою залізобетонної конструкціїбудівлі від довжини цього провідника можна описати формулою для двопровідної повітряної лінії передачі:
Zвх ≈ Rв tg (2π L/λ),
де Rв- хвильовий опір, L- Довжина провідника заземлення, λ - Довжина хвилі перешкоди (λ ≈ c/f, с- швидкість світла у вакуумі, що дорівнює 300 000 км/с, f- Частота перешкоди).
Графік, побудований за даною формулою для типового провідника заземлення (екрана) діаметром 3 мм на відстані до найближчого прута залізобетонної арматури будівлі 50 см (при цьому хвильовий опір становить 630 Ом), наведено на рис. 2.
Зазначимо, що коли довжина провідника наближається до 1/4 довжини хвилі перешкоди, його опір прагне нескінченності.
Таким чином, шина землі є в загальному випадку "брудною" землею, джерелом перешкод, має активний та індуктивний опір. Вона є еквіпотенційною лише з погляду захисту від ураження електричним струмом, але з погляду передачі сигналу. Тому якщо в контур, що включає джерело і приймач сигналу, входить ділянка "брудної" землі, то напруга перешкоди складатиметься з напругою джерела сигналу і прикладатиметься до входу приймача (див. розділ "Кондуктивні наведення").
Види заземлень
Одним із шляхів ослаблення шкідливого впливу ланцюгів заземлення на системи автоматизації є роздільне виконання систем заземлень для пристроїв, що мають різну чутливість до перешкод або джерел перешкод різної потужності.
Роздільна виконання заземлювальних провідників дозволяє виконати їх з'єднання із захисною землею в одній точці.При цьому різні системиземель є промені зірки, центром якої є контакт до шини захисного заземлення будівлі. Завдяки такій топології перешкоди "брудної" землі не протікають провідниками "чистої" землі. Таким чином, незважаючи на те, що системи заземлення розділені і мають різні назви, в кінцевому рахунку всі вони з'єднані із Землею через систему захисного заземлення.
Виняток становить лише "плаваюча" земля (див. розділ "Плаваюча" земля").
Силове заземлення
У системах автоматизаціїможуть використовуватися електромагнітні реле, мікропотужні серводвигуни, електромагнітні клапанита інші пристрої, струм споживання яких суттєво перевищує струм споживання модулів вводу/виводу та контролерів. Ланцюги живлення таких пристроїв виконують окремою парою звитих проводів (для зменшення випромінюваних перешкод), один із яких з'єднується з шиною захисного заземлення. Загальний провід такої системи (зазвичай провід, підключений до негативного виведення джерела живлення) є силовою землею.
Аналогова та цифрова земля
Системи промислової автоматизації є аналого-цифровими. Тому одним із джерел похибок аналогової частини є перешкода, створювана цифровою частиною системи. Для виключення проходження перешкод через ланцюги заземлення цифрову та аналогову землю виконують у вигляді незв'язаних провідників, з'єднаних разом лише в одній спільній точці. Для цього модулі вводу/виводу та промислові контролери мають окремі висновки аналогової землі (A.GND)та цифровий (D.GND).
"Плаваюча" земля
"Плаваюча" земля утворюється у разі, коли загальний провід невеликої частини системи електрично не з'єднується з шиною захисного заземлення (тобто із Землею). Типовими прикладами таких систем є акумуляторні вимірювальні прилади, автоматика автомобіля, бортові системи літака або космічного корабля. "Плаваюча" земля може бути отримана і за допомогою DC/DC або AC/DC перетворювачів, якщо виведення вторинного джерела живлення в них не заземлено. Таке рішення дозволяє повністю виключити кондуктивні наведення через загальний провід заземлення. Крім того, допустима синфазна напруга може досягати 300 вольт і більше, практично 100 відсотковим стає придушення проходження синфазної по міхи на вихід системи, знижується вплив ємнісних перешкод. Однак на високих частотах струми через ємність на землю суттєво знижують останні дві переваги.
Якщо "плаваюча" земля отримана за допомогою пристроїв гальванічної розв'язки на оптронах і DC/DC перетворювачах, то треба вжити особливих заходів для запобігання накопиченню заряду в ємності між Землею і "плаваючою" землею, що може призвести до пробою оптрона (див. розділи "Гальванічна розв'язка"і "Статистична електрика"). Приклад утворення "плаваючої" землі показано на рис. 3.
Умовні позначення: AGND- аналогова земля; DGND- Цифрова земля; Data- Інформаційний порт модуля (вхід/вихід даних); Dout- дискретний вихід; Сплав- Еквівалентна ємність на землю; I витоку- Струм витоку; Vпит- Клема підключення джерела живлення.
Висновок AGND модуля введення сигналів термопар не з'єднаний із землею. Умовно показаний розрив у зображенні модуля символізує гальванічну розв'язку між його частинами. Аналогова частина модуля має еквівалентну ємність на землю Сплав, яка включає ємність вхідних ланцюгів на землю, ємність провідників друкованої платина землю, прохідну ємність DC/DC перетворювача та оптронів гальванічної розв'язки.
Розмір цієї ємності може становити близько 100 пФ і більше. Оскільки повітря та інші діелектрики, з якими контактує ємність Сплав, мають нескінченний електричний опір, то ємність може повільно, протягом хвилин або годин, зарядитися струмом витоку I витоку до потенціалу електризованих тіл, високовольтних джерел живлення або потенціалу, пов'язаного з атмосферною електрикою (див. .розділи "Блискавка та атмосферна електрика" та "Статична електрика").
Потенціал на "плаваючій" землі може перевищити напругу пробою ізоляції оптронів і вивести систему з ладу.
Як захисні заходи при використанні "плаваючої" землі можна рекомендувати з'єднання "плаваючої" частини з землею через опір величиною від десятків кілоом до одиниць мегаом. Другим способом є застосування батарейного живлення та передачі інформації через оптичний кабель.
"Плаваюча" земля частіше використовується в техніці вимірювань малих сигналів і рідше - у системах промислової автоматизації .
Моделі компонентів систем автоматизації
Для подальшого аналізу та синтезу систем заземлення необхідно представляти структуру модулів систем промислової автоматизації. Таке уявлення дають моделі типових модулів аналогового та дискретного введення та виведення, представлені на рис. 4, 5 та 6.
У цих малюнках використані такі позначення: AGND- аналогова земля, DGND- цифрова земля, GND- земля джерела живлення порту зв'язку, Data- інформаційний порт модуля (вхід/вихід даних), Ain - аналоговий вхід, Dout- дискретний вихід, Din- дискретний вхід, Aout- аналоговий вихід, Vпіт - клема підключення джерела живлення; розрив у зображенні модуля означає гальванічну ізоляцію між "розірваними" частинами. Модулі аналогового введення та дискретного виведення бувають без гальванічної ізоляції (рис. 4 а - приклад моделі модуля CL8AI фірми НІЛАП), з ізоляцією аналогових входів та без ізоляції дискретних виходів (рис. 4 б - приклад моделі модуля ADAM-4016 фірми Advantech) та з ізоляцією одночасно як аналогових входів, і дискретних виходів (рис. 4 в - приклад моделі модуля NL8TI фірми НИЛ АП).
Аналогічно модулі з дискретними або рахунковими входами та дискретними виходами можуть бути без гальванічної ізоляції (рис. 5 а – приклад моделі модуля ADAM-4050 фірми Advantech), з ізоляцією входів (рис. 5 б – приклад моделі модуля ADAM4052 фірми Advantech) та з ізоляцією як входів, так і виходів (рис. 5 - приклад моделі модуля NL16DI фірми НІЛ АП).
Модулі аналогового виведення роблять зазвичай із гальванічною ізоляцією виходів (рис. 6). Таким чином, один модуль вводу/виводу може містити три різні висновки землі.
У моделях на рис. 4, 5 та 6 з метою спрощення не показані вхідні опори, які іноді потрібно враховувати.
Гальванічна розв'язка
Гальванічна розв'язкаланцюгів є радикальним рішенням більшості проблем, пов'язаних із заземленням, та її застосування фактично стало стандартом у системах промислової автоматизації.
Для здійснення гальванічної розв'язки (ізоляції) необхідно виконати подачу енергії та передачу сигналу в ізольовану частину ланцюга.
Подача енергії виконується за допомогою трансформатора, що розв'язує (в DC/DC або AC/DC-перетворювачах) або за допомогою автономних джерелживлення (гальванічних батарей та акумуляторів). Передача сигналу здійснюється через оптрони та трансформатори, елементи з магнітним зв'язком, конденсатори або оптоволокно.
Для застосування гальванічної розв'язки система автоматизації поділяється на автономні ізольовані підсистемиміж якими відсутні провідники (гальванічні зв'язки). Кожна підсистема має власну локальну землю. Підсистеми заземлюють лише для забезпечення електробезпеки та локального захисту від перешкод.
Основним недоліком ланцюгів із гальванічною розв'язкою є підвищений рівень перешкод від DC/DC-перетворювача, який, однак, для низькочастотних схем можна зробити досить малим за допомогою цифрового та аналогового фільтрування (див. розділ "Характеристики перешкод"). На високих частотах ємність підсистеми на землю та ємність між обмотками трансформатора є факторами, що обмежують переваги гальванічно ізольованих систем. Ємність на землю можна зменшити, застосовуючи оптичний кабельта зменшуючи геометричні розміри гальванічно ізольованої підсистеми.
Поширеною помилкою при застосуванні гальванічно розв'язаних ланцюгів є неправильне трактування поняття "напруга ізоляції". Зокрема, якщо напруга ізоляції модуля введення складає 3 кВ, це не означає, що його входи можуть бути під таким високою напругоюу робочих умовах.
Розглянемо способи опису параметрів ізоляції. У зарубіжній літературі для цього використовують три стандарти: UL 1577, VDE 0884 та IEC 61010-01але в описах пристроїв гальванічної розв'язки не завжди даються на них посилання. Тому поняття "напруга ізоляції" трактується у вітчизняних описах закордонних приладів неоднозначно. Головна відмінність полягає в тому, що в одних випадках йдеться про напругу, яка може бути прикладена до ізоляції необмежено довго (робоча напруга ізоляції), а в інших випадках йдеться про випробувальне напруження (напруга ізоляції), яке прикладається до зразка протягом часу від 1 хвилини до кількох мікросекунд. Випробувальна напруга може в 10 разів перевищувати робоче і призначене для прискорених випробувань у процесі виробництва, оскільки дія, що визначається цією напругою, на ізоляцію залежить також від тривалості тестового імпульсу.
Табл. 1 показує зв'язок між робочою та випробувальною (тестовою) напругою ізоляції за стандартом IEC 61010-01. Як видно з таблиці, такі поняття, як робоча напруга, постійна, середньоквадратична або пікова значення тестової напруги можуть відрізнятися дуже сильно.
Електрична міцність ізоляції вітчизняних засобів автоматизації випробовується по ГОСТ 51350або ГОСТ Р МЕК 60950-2002, тобто є синусоїдальною напругою з частотою 50 Гц протягом 1 хвилини при напрузі, що вказується в посібнику з експлуатації як напруга ізоляції. Наприклад, при випробувальній напрузі ізоляції 2300 В робоча напруга ізоляції складає всього 300 (табл. 1).
Джерела перешкод на шині землі
Джерелами та причинами перешкод можуть бути блискавка, статична електрика, електромагнітне випромінювання, "шумливе" обладнання, мережа живлення 220 В з частотою 50 Гц, мережеві навантаження, що перемикаються, трибоелектрика, гальванічні пари, термоелектричний ефект, електролітичні процеси, рух провідника в магнітному полі та ін.
Державні центри стандартизації та сертифікації у всіх країнах світу не дозволяють виробництво обладнання, що є джерелом перешкод неприпустимо високого рівня.
Однак рівень перешкод неможливо зробити рівним нулю. Крім того, на практиці зустрічається багато джерел перешкод, пов'язаних з несправностями або застосуванням несертифікованого обладнання.
У Росії її допустимий рівень перешкод і стійкість устаткування їх впливу нормуються ГОСТ Р 51318.14.1, ГОСТ Р 51318.14.2, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.3, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ Р 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.4.
При конструюванні електронної апаратури для зниження рівня перешкод використовують мікропотужну елементну базу з мінімально достатньою швидкодією, а також практикують зменшення довжини провідників та екранування.
Характеристики перешкод
Основна характеристика перешкод це залежність спектральної щільності потужності перешкоди від частоти.
Перешкоди, що впливають на системи промислової автоматизаціїмають спектр від нульової частоти до одиниць гігагерц (рис. 7). Перешкоди, що у смузі пропускання аналогових схем, мають частоти до десятків кілогерц. На цифрові ланцюги впливають перешкоди у смузі до сотень мегагерц. Перешкоди гігагерцевого діапазону безпосереднього впливу системи автоматизації не надають, проте після детектування в нелінійних елементах вони породжують низькочастотні перешкоди, що у межах сприйманого спектра.
У сигнальних ланцюгах та ланцюгах заземлення систем автоматизації міститься весь спектр можливих перешкод. Однак вплив мають лише перешкоди, частоти яких лежать у смузі пропускання систем автоматизації. Середньоквадратичне значення напруги (чи струму) перешкоди Е перешкоди визначається шириною її спектра:
де: e2 (f) - спектральна густина потужності перешкоди, В2/Гц; fн і fв нижня та верхня межі спектру перешкоди. В окремому випадку, коли e2(f) слабо залежить від частоти, наведене співвідношення спрощується:
Таким чином, для зменшення впливу перешкод на системи автоматизації потрібно звужувати ширину смуги пропускання (fв - fн) аналогових модулів введення та виведення. Наприклад, якщо постійна часу датчика становить 0,3 с, що приблизно відповідає смузі пропускання сигналу
то обмеження смуги пропускання модуля введення величиною 0,5 Гц дозволить зменшити рівень перешкоди і тим самим підвищити точність вимірювань, знизити вимоги до заземлення, екранування та монтажу системи. Однак фільтр вносить динамічну похибку результати вимірювання, що залежить від частоти (спектру) вхідного сигналу. Як приклад на рис. 8 наведено залежність похибки вимірювань модулів RealLab! серії NL від частоти: при частоті вхідного сигналу 0,5 Гц (як у прикладі) похибка, що вноситься фільтром, становить -0,05%.
Найбільш потужною в системах автоматизації є перешкода з частотою мережі живлення 50 Гц. Тому її придушення використовують вузькосмугові фільтри, налаштовані точно (з допомогою кварцу) на частоту 50 Гц. На рис. 9 як приклад наведена амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) цифрового фільтра, використаного в аналогових модулях NL: фільтр налаштований таким чином, що він послаблює на 120 дБ (на 6 порядків) перешкоду з частотою 50 Гц. Слід зазначити, що динамічна похибка властива всім відомим методам ослаблення перешкоди нормального вигляду, хоча часто не вказується в характеристиках аналогових модулів, що може вводити користувача в оману.
При ще більшій інерційності датчиків або контрольованої системи (наприклад, коли датчик стоїть у печі, час виходу на режим якої становить кілька годин) можна суттєво знизити вимоги до рівня перешкод, ввівши процедуру багаторазових вимірювань і додаткову цифрову фільтрацію в контролері або комп'ютері. Загалом, що більше час виміру, то точніше можна виділити сигнал і натомість шуму.
Слід зазначити, що наявність фільтра який завжди рятує від впливу перешкод. Наприклад, якщо високочастотна перешкода, перед тим як потрапити на вхід модуля введення, детектується або випрямляється на нелінійних елементах, то сигналу перешкоди виділяється постійна або низькочастотна складова, яка вже не може бути ослаблена фільтром модуля введення. Як нелінійні елементи можуть виступати, наприклад, контакти різнорідних металів, захисні діоди, стабілітрони, варистори.
Перешкоди з електропостачання
Мережа живлення 220/380 В з частотою 50 Гц і підключені до неї блоки живлення є джерелами наступних перешкод:
- фоніз частотою 50 Гц;
- викиди напругивід розряду блискавки (рис. 10 а);
- короткочасні загасаючі коливанняпід час перемикання індуктивного навантаження (рис. 10 б);
- високочастотний шум(наприклад, перешкода від радіостанції, що працює), накладений на синусоїду 50 Гц (рис. 10 в);
- інфранізкочастотний шум,що виявляється як нестабільність у часі величини середньоквадратичного значення мережевої напруги (рис. 11);
- довготривалі спотворення форми синусоїдита гармоніки при насиченні сердечника трансформатора та з інших причин.
Причинами і джерелами перешкод можуть бути розряди блискавки при попаданні в лінію електропередачі, включення або вимкнення електроприладів, тиристорні регулятори потужності, реле, електромагнітні клапани, електродвигуни, електрозварювальне обладнання та ін.
Струм перешкоди протікає по загальному дроту джерела живлення та заземлювача (рис. 12), створюючи на їхньому опорі падіння напруги перешкоди, про яке йтиметься в наступних розділах (на рис. 12 ці ділянки ланцюга виділені жирною лінією). Струм перешкоди фактично може замикатися не на підстанції, а через внутрішній опір інших приладів, підключених до електричної мережі, а також через ємність кабелю.
Найбільш значною перешкодою, що проникає в шину заземлення з мережі 220 (50 Гц), є ємнісні струми, що протікають через ємність між обмоткою двигуна і його корпусом, струми між мережевою обмоткою трансформатора і сердечником, струми через конденсатори мережевих фільтрів.
Шлях струму перешкоди через ємність між первинною обмоткою трансформатора та його заземленим сердечником Спар3 показаний на рис. 12. Цей струм також протікає через загальний провід джерела живлення та заземлювач.
Наявність ємності призводить до того, що незаземлені електроприлади б'ють струмом. За відсутності заземлення потенціал металевого корпусу приладів, підключених до мережі 220, становить від кількох десятків до 220 В залежно від опору витоку на землю. Тому корпуси приладів, включених до мережі 220 В, мають бути заземлені.
При використанні DC/DC та AC/DC-перетворювачів до джерела перешкоди Епомехи додається ємнісне та індуктивне наведення від власного генератора перетворювача. Тому в загальному випадку рівень перешкод на загальному дроті у DC/DC- та AC/DC-перетворювачів вищий, ніж у джерелах із звичайним силовим трансформатором, хоча прохідна ємність Спар1 у перетворювачах може бути зменшена до одиниць пикофарад порівняно з сотнями пикофарад для звичайного силового трансформатор.
Для зменшення проникнення перешкоди у джерелах живлення використовують роздільне екранування первинної та вторинної обмоток трансформатора, а також поділ сигнальної та корпусної землі (рис. 13).
Блискавка та атмосферна електрика
Блискавки є одними з поширених причин небажаних перенапруг, збоїв та відмов у системах автоматизації. Заряд, що накопичується в хмарах, має потенціал величиною близько кількох мільйонів вольт щодо Землі і є негативним. Тривалість розряду блискавки становить середньому 0,2 з, рідко до 1…1,5 з, тривалість переднього фронту імпульсу - від 3 до 20 мкс, струм становить кілька тисяч ампер і навіть до 100 кА (рис. 14), температура у каналі досягає 20 000°C, з'являється потужне магнітне поле та радіохвилі. Блискавки можуть утворюватися також при пилових бурях, хуртовинах, виверженнях вулканів. Частота ураження блискавкою будівель висотою 20 м і розмірами в плані 100x100 м становить 1 раз на 5 років, а для будівель з розмірами близько 10x10 м - 1попадання за 50 років (РД 34.21.122-87).
Кількість прямих ударів блискавки в Останкінську телевежу заввишки 540 м-коду становить 30 ударів на рік. Для захисту від прямого удару блискавки використовують блискавковідводи, які складаються зі штиря (блискавкоприймача), що знаходиться над будівлею, заземлювача і провідника, що з'єднує їх. Система блискавковідведення утворює низькоімпедансний шлях для проходження струму блискавки на землю, минаючи структури будівлі. Блискавковідвід повинен знаходитися якнайдалі від будівлі, щоб послабити ефект взаємної індукції, і в той же час досить близько, щоб захистити будівлю від прямого влучення блискавки. Для будівель з великою площею даху блискавковідводи встановлюють на даху і з'єднують між собою та із заземлювачем сталевими смугами.
Заземлювач блискавковідведення виконують окремо від захисного заземлення будівлі, але електрично з'єднують з ним з метою вирівнювання потенціалів та усунення можливих іскрінь (РД 34.21.122-87).
Струм блискавки, проходячи по землі, створює в ній падіння напруги, яке може вивести з ладу драйвери інтерфейсів, якщо вони не мають гальванічної розв'язки та розташовані в різних будинках (з різними заземлювачами).
У лініях електропередачі розряд блискавки приймається на провід, що екранує, який відводить блискавку в землю через заземлювач. Екрануючий провід протягують над фазовими проводами, проте на фазових проводах наводиться імпульс ЕДС внаслідок явища електромагнітної індукції. Цей імпульс відбувається на трансформаторну підстанцію, де послаблюється іскровими розрядниками. Залишковий імпульс проходить у споживчу лінію (рис. 10 а) та через силовий трансформатор- У ланцюзі заземлення систем автоматизації (рис. 12).
На системи автоматизації блискавки впливають через електромагнітний імпульс, який може вивести з ладу пристрою гальванічної розв'язки та перепалити дроти малого поперечного перерізу струмом, що генерується внаслідок явища електромагнітної індукції. Другим природним явищем, пов'язаним із грозою, є атмосферна електрика. Електричний потенціал грозової хмари під час дощу може становити десятки мільйонів і навіть до 1 мільярда вольт. Коли напруженість електричного поля між хмарою та поверхнею землі досягає 500...1000 В/м, починається електричний розрядз гострих предметів (щогли, труби, дерева тощо).
Висока напруженість поля, викликана атмосферною електрикою, може наводити заряди в "плаваючих" ланцюгах з високим опором ізоляції щодо землі завбільшки кілька тисяч вольт і призводити до пробою оптронів у модулях гальванічної розв'язки. Для захисту від атмосферної електрики гальванічно ізольовані ланцюги, які не мають низькоомного шляху на землю, повинні бути поміщені в заземлений електростатичний екран. Зокрема, атмосферна електрика є однією з причин, через які промислові мережі прокладають екранованою кручею парою. Екран кабелю слід заземлювати лише в одній точці (див. підрозділ "Заземлення екранів сигнальних кабелів").
Слід зазначити, що блискавковідводи, які служать захисту від прямого удару блискавки, що неспроможні істотно зменшити напруженість електричного поля атмосферних зарядів і не захищають апаратуру від потужного електромагнітного імпульсу під час грози.
Статистична електрика
Статична електрика виникає на діелектричних матеріалах. Величина заряду залежить від швидкості руху тіл, що труться, їх матеріалу і величини поверхні дотику. Прикладами тіл, що труться, можуть бути:
- ременний привід;
- стрічка конвеєра;
- синтетичний одяг та взуття на тілі людини;
- потік непровідних твердих частинок (пилу), газу або повітря через сопло;
- рух непровідної рідини, що заповнює цистерну;
- автомобільні шини, що котяться непровідною дорогою;
- гумові ролики під стільцями, коли стільці переміщаються по непровідній підлозі.
Ремінний привід, що складається з діелектричного ременя і двох шківів, є найбільш загальним прикладомгенератора статичної електрики.
Потенціал статичного заряду на ремені може досягати 60...100 кВ, а повітряний проміжок, що пробивається, - 9 см. Тому на вибухонебезпечних виробництвах (елеватори, млини) ремені використовують з провідними присадками або металізацією. Для зняття зарядів з ременів та інших предметів, що електризуються, використовують заземлений підпружинений металевий гребінець або щітку, які стосуються поверхні, що рухається.
Конвеєрні стрічки електризуються гірше від ременного приводу внаслідок нижчої швидкості руху стрічки.
Другим способом боротьби зі статичною електрикоює установка у приміщенні зволожувача повітря для отримання вологості вище 50%.
Для зменшення зарядів на тілі людини використовують заземлення зап'ястя працівників, електропровідні підлоги, електропровідний одяг, зволоження повітря.
Результатом виникнення статичних електричних зарядів може бути пробою вхідних каскадів вимірювальних систем, поява ліній на ЕПТ-моніторах, перехід тригерів в інший стан, потік помилок у цифрових системах, пробою ізоляції гальванічно ізольованих ланцюгів з великим опором на землю, запалення вибухонебезпечної суміші.
Для захисту систем автоматизації від збоїв, спричинених статичною електрикою, використовують електростатичні екрани, з'єднані з екранним заземленням, а також перетворювачі інтерфейсів із захистом від статичної електрики (наприклад, перетворювач інтерфейсів NL_232C має захист від статичних зарядів з потенціалом до ±8 к0 за стандартом -4-2).
Кондуктивні наведення
Кондуктивне наведення- це перешкода, яка передається із сусідніх електричних кіл не через електромагнітне поле, а шляхом перенесення електричного струму за загальним для обох ланцюгів провідникам, в основному через загальні ділянки заземлення або живлення. Зазвичай джерелом кондуктивних перешкод є генератори, ланцюги з великим струмом, цифрова частина аналого-цифрової схеми, реле, DC/D- та AC/DC-перетворювачі, крокові двигуни з імпульсним живленням, потужні печі з ШІМ-керуванням, а також перешкоди з мережі живлення, що протікають загальним ділянці заземлення, і перешкоди з частотою перетворення джерела безперебійного живлення (UPS).
Найбільш типовою причиною появи кондуктивних перешкод у системах промислової автоматизації є неправильне заземлення.
Розглянемо приклад (рис. 15). Струм живлення цифрової частини модуля введення I пом проходить по спільній ділянці дроту, який має опір Rобщ і створює на ньому падіння напруги перешкоди Vпом. При неправильному з'єднанні аналогового входу модуля введення з джерелом сигналу (на рис. 15 а показано закресленою лінією) до входу модуля прикладається сума напруги сигналу, що вимірюється, і напруги перешкоди Ес + Vпом.
При більш правильному з'єднанні входу "-" модуля з джерелом сигналу (на рис. 15 а показано штриховою лінією) на вхід модуля діє синфазна перешкода Vпом, яка при недостатньому коефіцієнті придушення синфазного сигналу може вносити похибку результат вимірювання. Для усунення обох джерел похибки з'єднання аналогової та цифрової землі необхідно виконувати в одній спільній точці (рис. 15 б). При цьому падіння напруги на заземлюючому провіднику ніяк не позначається на аналоговій частині модуля.
Електромагнітні наведення
Електромагнітні наведенняз'являються внаслідок явища електромагнітної індукції: у провідному контурі, що знаходиться в електромагнітному полі, виникає ЕДС індукції, якщо контур розімкнуто, або індукційний струм, якщо контур замкнутий. Джерелами електромагнітного поляперешкоди можуть бути радіомодем, радіотелефон, радіоретранслятор, радіостанція, стільниковий передавач на даху будівлі, двигун з щітками, електрозварювальний апарат, трамвай, люмінесцентні лампи, тиристорний регулятор, комп'ютер, телевізійні та радіостанції, стільникові телефони, цифрова частина вимірювальної системи, реле регулятора, космічне короткохвильове випромінювання, удар блискавки та ін.
Джерелом електромагнітної перешкоди може бути також цифрова (дискретна) підсистема системи автоматизації, наприклад, комп'ютер, реле, тиристори, потужні виходи дискретних модулів. Сильними джерелами електромагнітних перешкод є оптоволоконні передавачі, оскільки вони споживають великий струм і працюють на високих частотах. Випромінюються перешкоди за допомогою випадкових провідників, що утворюють дипольну або рамкову антену. Дипольна антена є джерелом переважно електричного поля на її околиці, рамкова - джерелом магнітного поля. Вдалині від таких джерел домінуючого поля немає, є поперечна електромагнітна хвиля. Реальні системи утворюють безліч випромінюючих антен, що складаються з провідників, кабелів та різних металевих поверхонь.
Наводяться електромагнітні перешкоди всіх провідних предметах, які у разі грають роль антен. Потужність наведеної перешкоди залежить від площі контуру, охопленого провідником, або від довжини дроту. Перешкода, наведена в такій антені, кондуктивним шляхом може передаватися в сигнальні ланцюги або ланцюги заземлення, викликаючи потік помилок цифрових схемах або похибка передачі сигналу аналогових.
Найбільш поширеними приймачами електромагнітних перешкод є довгі дроти: ланцюги заземлення, промислові мережі (польові шини), кабелі, датчики, що з'єднують, і модулі аналогового введення, кабелі інформаційних комунікацій. Докладніше про захист кабелів систем автоматики від електромагнітних перешкод. "Замаскованими" приймачами електромагнітних перешкод є металеві конструкції у будинках: металеві стелажі, вікна з металевою рамою, труби водопостачання та опалення будівлі, захисне контурне заземлення будівлі та ін.
Основними методами боротьби з електромагнітними наведеннями є зменшення площі контуру, що перешкоджає, і застосування диференціального способу передачі сигналу в поєднанні з витими парами проводів.
Однак навіть у контурі з маленькою площею може бути велика перешкода, якщо при монтажі припуститися помилки, показаної на рис. 16: у металевій рамі стелажу (стола) наводиться струм перешкоди Іпомвід джерела I1, який далі наводить напругу Vпому другому витку дроту, тобто відбувається трансформація сигналу перешкоди через короткозамкнутий виток, утворений рамою стелажа.
Методи заземлення
Техніка заземлення в системах промислової автоматизації дуже відрізняється для гальванічно зв'язаних і гальванічно розв'язаних ланцюгів.
Більшість методів, описаних у літературі, відноситься до гальванічно зв'язаних ланцюгів, частка яких останнім часом істотно зменшилася через різке падіння цін на DC/DC-перетворювачі.
Заземлення гальванічно зв'язаних ланцюгів
Прикладом гальванічно зв'язаного ланцюга є з'єднання джерела та приймача стандартного сигналу 0…5 (рис. 17, 18).
Щоб пояснити, як коректно виконати заземлення, розглянемо варіант неправильного (рис. 17) та правильного (рис. 18) монтажу.
На рис. 17. Допущено такі помилки:
- Струм потужного навантаження (двигуна постійного струму) протікає по тій же шині заземлення, що і сигнал, створюючи падіння напруги VЗемлі;
- використано однополярне включення приймача сигналу, а чи не диференціальне;
- використано модуль введення без гальванічної розв'язки цифрової та аналогової частин, тому струм живлення цифрової частини, що містить перешкоду, протікає через висновок AGNDта створює додаткове падіння напруги перешкоди на опорі R1.
Перелічені помилки призводять до того, що напруга на вході приймача Vвхдорівнює сумі напруги сигала Vвихта напруги перешкоди VЗемлі = R1 · (Iпіт + IМ)
Для усунення цього недоліку як провідник заземлення можна використовувати мідну шину великого перерізу, проте краще виконати заземлення так, як показано на рис. 18:
а саме:
- всі ланцюги заземлення з'єднати в одній точці (при цьому струм перешкоди ІМ R1);
- провідник заземлення приймача сигналу приєднати до тієї ж загальної точки (при цьому струм Іпітвже не протікає через опір R1, а падіння напруги на опорі провідника R2не складається з вихідною напругою джерела сигналу Vвих).
Загальним правилом ослаблення зв'язку через загальний провід заземлення є поділ земель на аналогову, цифрову, силовуі захиснуз подальшим з'єднанням тільки в одній точці.
При поділі заземлень гальванічно зв'язаних ланцюгів використовується загальний принцип: ланцюги заземлення з великим рівнем шуму повинні виконуватися окремо від ланцюгів з малим рівнем шуму, а з'єднуватися вони повинні лише в одній спільній точці.
Точок заземлення може бути кілька, якщо топологія такого ланцюга не призводить до появи ділянок «брудної» землі в контурі, що включає джерело та приймач сигналу, а також якщо в ланцюзі заземлення не утворюються замкнуті контури, що приймають електромагнітні перешкоди.
Недоліком методу поділу провідників заземлення є низька ефективність на високих частотах, коли велику роль відіграє взаємна індуктивність між провідниками заземлення, що йде, яка тільки замінює гальванічні зв'язки на індуктивні, не вирішуючи проблеми в цілому.
Велика довжина провідників призводить до збільшення опору заземлення, що важливо на високих частотах.
Тому заземлення в одній точці використовується на частотах до 1 МГц, понад 10 МГц краще заземлювати в декількох точках, а в проміжному діапазоні від 1 до 10 МГц слід використовувати одноточкову схему, якщо найбільш довгий провідник в ланцюзі заземлення менше 1/20 від довжини хвилі перешкоди .
В іншому випадку використовується багатоточкова схема. Заземлення в одній точці часто використовується у військових та космічних пристроях.
Заземлення гальванічно розв'язаних ланцюгів
Радикальним рішенням описаних проблем (рис17 і 18) є застосування гальванічної ізоляції з роздільним заземленням цифрової, аналогової та силової частин системи (рис. 19).
Силова частина зазвичай заземляється через шину захисного заземлення. Застосування гальванічної ізоляції дозволяє розділити аналогову та цифрову землю, а це, у свою чергу, виключає протікання по аналоговій землі струмів перешкоди від силової та цифрової землі.
Аналогова земля може бути з'єднана із захисним заземленням через опір RAGND(Докладніше див. розділи «Плаваюча земля» і «Гальванічна розв'язка»).
Заземлення екранів сигнальних кабелів
Питання передачі сигналів по кабелю докладно описані у роботі. Тут ми розглянемо лише заземлення під час передачі сигналу по кручений екранованої парі, оскільки цей випадок найбільш типовий для систем промислової автоматизації.
Так як довжина сигнального кабелю зазвичай становить десятки і сотні метрів, він повинен бути захищений від змінного магнітного поля (застосування кручений пари), електростатичних зарядів і ємнісних наведень (екрануванням).
Якщо частота перешкоди не перевищує 1 МГц, кабель треба заземлювати з одного боку. Якщо його заземлити з двох сторін (рис20), то утворюється замкнутий контур, який працюватиме як антена, приймаючи електромагнітну перешкоду (на рис20 шлях струму перешкоди показаний штриховою лінією).
Струм перешкоди, проходячи по екрану кабелю, наводитиме на центральних жилах кабелю перешкоду через взаємну індуктивність.
Якщо точки заземлення кінців кабелю рознесені на значну відстань, між ними може існувати різниця потенціалів, спричинена блукаючими струмами землі або перешкодами в шині заземлення.
Блукаючі струми наводяться електрифікованим транспортом (трамваями, поїздами метрополітену та залізниць), зварювальними агрегатами, пристроями електрохімічного захисту, природними електричними полями, викликаними фільтрацією вод гірських породах, дифузією водних розчинів та ін.
Обплетення кабелю треба заземлювати з боку джерела сигналу. Якщо заземлення зробити з боку приймача, то струм перешкоди протікатиме по шляху, показаному на рис. 21 штриховою лінією, тобто через ємність між жилами кабелю, створюючи на ній і, отже, між диференціальними входами напруга перешкоди.
Тому заземляти обплетення треба з боку джерела сигналу (рис. 22), у цьому випадку шлях для проходження струму перешкоди відсутня.
Якщо джерело сигналу не заземлене (наприклад, термопара), то заземлювати екран можна з будь-якої сторони, оскільки в цьому випадку замкнутий контур струму перешкоди не утворюється.
На частотах більше 1 МГц збільшується індуктивний опір екрану, і струми ємнісного наведення створюють на ньому велике падіння напруги, яке може передаватися на внутрішні жили через ємність між оплеткою та жилами.
Крім того, при довжині кабелю, порівнянної з довжиною хвилі перешкоди (довжина хвилі перешкоди на частоті 1 МГц дорівнює 300 м, на частоті 10 МГц - 30 м), зростає опір обплетення (див. розділ «Модель, землі»), що різко підвищує напругу перешкоди на обплетенні.
Тому на високих частотах обплетення кабелю треба заземлювати не лише з обох боків, а й у кількох точках між ними (рис23).
Ці точки вибирають на відстані 1/10 довжини хвилі перешкоди одна від одної. При цьому по обплетенню кабелю протікатиме частина струму IЗемлі, що передає перешкоду в центральну жилу через взаємну індуктивність
Ємнісний струм також протікатиме шляхом, показаним на рис. 21, проте високочастотна складова перешкоди буде ослаблена. Вибір кількості точок заземлення кабелю залежить від різниці напруги перешкоди на кінцях екрана, частоти перешкоди, вимог до захисту від ударів блискавки або від величини струмів, що протікають через екран у разі його заземлення.
Як проміжний варіант можна використовувати друге заземлення екрану через ємність(Рис. 22). При цьому по високій частоті екран виходить заземленим з двох сторін, низькою частотою - з однієї. Це має сенс у тому випадку, коли частота перешкоди перевищує 1 МГц, а довжина кабелю в 10...20 разів менша за довжину хвилі перешкоди, тобто коли ще не потрібно виконувати заземлення в декількох проміжних точках.
Величину ємності можна розрахувати за формулою СВЧ = 1/(2 · π · ƒ · Xс), де ƒ верхня частота межі спектру перешкоди, Xс- ємнісний опір заземлюючого конденсатора (частка ома). Наприклад, частоті 1 МГц конденсатор ємністю 0,1 мкФ має опір 1,6 Ом.
Конденсатор має бути високочастотним, з малою власною індуктивністю. Для якісного екранування широкому спектрі частот використовують подвійний екран (рис. 24).
Внутрішній екран заземлюють з одного боку - з боку джерела сигналу, щоб унеможливити проходження ємнісної перешкоди по шляху, показаному на рис. 21, а зовнішній екран зменшує високочастотні наведення.
У всіх випадках екран повинен бути ізольований, щоб запобігти його випадковим контактам з металевими предметами та землею.
Зазначимо, що частота перешкоди - це частота, яку можуть приймати чутливі входи пристроїв систем автоматизації. Зокрема, якщо на вході аналогового модуля є фільтр, то максимальна частота перешкоди, яку треба враховувати під час екранування та заземлення, визначається верхньою граничною частотою смуги пропускання фільтра.
Оскільки навіть при правильному заземленні, але довгому кабелі перешкода все одно проходить через екран, то для передачі сигналу на велику відстань або за підвищених вимог до точності вимірювань потрібно передавати сигнал у цифровій формі або краще через оптичний кабель. Для цього можна використати, наприклад, модулі аналогового введення RealLab! серії NL або ADAM-4000та оптоволоконні перетворювачі інтерфейсу RS-485наприклад типу SN-OFC-ST62.5/125 фірми НІЛ АП або ADAM-4541/4542+ компанії Advantech.
Заземлення екранів кабелів систем автоматизації на електричних підстанціях
На електричних підстанціях на обплетенні (екрані) сигнального кабелю системи автоматизації, прокладеного під високовольтними проводами на рівні землі та заземленого з одного боку, може наводитися напруга величиною сотні вольт під час комутації струму вимикачем. Тому з метою електробезпеки обплетення кабелю заземлюють з двох сторін.
Для захисту від електромагнітних полів із частотою 50 Гц екран кабелю також заземлюють з обох боків. Це виправдано у випадках, коли відомо, що електромагнітне наведення з частотою 50 Гц більше, ніж наведення, викликане протіканням струму, що вирівнює, через оплетку.
Заземлення екранів кабелів для захисту від блискавки
Для захисту від магнітного поля блискавки сигнальні кабелі систем автоматизації, що проходять відкритою місцевістю, повинні бути прокладені в металевих трубах з феромагнітного матеріалу, наприклад сталі. Труби грають роль магнітного екрана. Нержавіючу сталь використовувати не можна, оскільки цей матеріал не є феромагнітним. Труби прокладають під землею, а при наземному розташуванні вони повинні бути заземлені через кожні 3 метри. Кабель повинен бути екранований та екран заземлений. Заземлення екрана має бути дуже якісно з мінімальним опором на землю.
Всередині будівлі магнітне поле послаблюється, якщо будівля залізобетонна, і не послаблюється, якщо цегляна. Радикальним рішенням проблем захисту від блискавки є застосування оптоволоконного кабелю, який коштує досить дешево і легко підключається до інтерфейсу RS.485.
Заземлення при диференціальних вимірах
Якщо джерело сигналу немає опору на грішну землю, то при диференціальному вимірі утворюється «плаваючий» вхід. На «плаваючому» вході може наводитися статичний заряд від атмосферної електрики (див. також розділи «Блискавка та атмосферна електрика», «Плаваюча земля») або вхідного струму витоку операційного підсилювача.
Для відведення заряду і струму на землю потенційні входи модулів аналогового введення зазвичай містять у собі резистори опором від 1 до 20 МОм, що з'єднують аналогові входи з землею. Однак при великому рівні перешкод або великому імпеданс джерела сигналу навіть опір 20 МОм може виявитися недостатнім і тоді необхідно додатково використовувати зовнішні резистори номіналом від десятків ком до 1 МОм або конденсатори з таким же опором на частоті перешкоди (рис. 25).
Заземлення інтелектуальних датчиків
Останнім часом отримали широке розповсюдженнята розвиток так звані інтелектуальні датчики, що містять мікроконтролер для лінеаризації характеристики перетворення датчика. Інтелектуальні датчики видають сигнал у цифровій чи аналоговій формі.
Внаслідок того, що цифрова частина датчика поєднана з аналоговою, при неправильному заземленні вихідний сигнал має підвищений рівень шуму.
Деякі датчики, наприклад фірми Honeywell, мають ЦАП з струмовим виходом і тому вимагають підключення зовнішнього опору навантаження порядку 20 кОм, тому корисний сигнал у них виходить у формі напруги, що падає на резисторі навантаження при протіканні вихідного струму датчика.
Розглянемо приклад (рис. 26).
Напруга на навантаженні дорівнює: Vнагр = Vout - Iнагр · R1 + I2 · R2,
тобто воно залежить від струму I2, Що включає струм цифрової землі. Струм цифрової землі містить шум і, відповідно до наведеної формули, впливає на напругу на навантаженні. Щоб усунути цей ефект, ланцюги заземлення треба виконати так, як показано на рис. 27. Тут струм цифрової землі не протікає через опір R21і тому не вносить шуму у напругу сигналу на навантаженні.
Заземлення шаф з апаратурою систем автоматизації
Монтаж шаф з апаратурою має враховувати всю раніше викладену інформацію. Однак заздалегідь не можна сказати однозначно, які вимоги є обов'язковими, які - ні, оскільки набір обов'язкових вимог залежить від необхідної точності вимірювань і навколишньої електромагнітної обстановки.
На рис. 28 наведено приклад, в якому кожну відмінність від рис. 29 збільшує ймовірність збоїв цифрової частини та погіршує аналогову похибку.
На рис. 28 зроблено такі «неправильні» з'єднання:
- заземлення шаф виконано у різних точках, тому потенціали їх земель відрізняються (рис. 17 та 18);
- шафи з'єднані між собою, що створює замкнутий контур у ланцюзі заземлення (див. рис. 16, а також розділи «Захисне заземлення будівель», «Заземлювальні провідники» та «Електромагнітні наведення»);
- провідники аналогової та цифрової земель у лівій шафі на великій ділянці йдуть паралельно, тому на аналоговій землі можуть з'явитися індуктивні та ємнісні наведення від цифрової землі;
- висновок GNDблоку живлення з'єднаний з корпусом шафи в найближчій точці, а не на клемі заземлення, тому корпусом шафи тече струм перешкоди, що проникає через трансформатор блоку живлення (рис. 12 і 13);
- використовується один блок живлення на дві шафи, що збільшує довжину та індуктивність провідника заземлення;
- у правій шафі висновки землі приєднані не до клеми заземлення, а безпосередньо до корпусу шафи. При цьому корпус шафи стає джерелом індуктивного наведення на всі дроти, що проходять уздовж стін;
- у правій шафі в середньому ряду аналогова та цифрова землі з'єднані прямо на виході блоків, що неправильно (рис. 17, 18, 19)
Перелічені недоліки усунуті на рис. 29.
Додатковим поліпшенням розведення в цьому прикладі було б застосування окремого заземлення провідника для найбільш чутливих аналогових модулів введення.
У межах шафи (стійки) бажано групувати аналогові модулі окремо, цифрові - окремо, щоб під час прокладання проводів у кабельному каналі зменшити довжину ділянок паралельного проходження ланцюгів цифрової та аналогової земель.
Заземлення у розподілених системах управління
У системах управління, розподілених по деякій території з характерними розмірами десятки і сотні метрів, не можна використовувати модулі введення без гальванічної розв'язки. Тільки гальванічна розв'язка дозволяє з'єднувати ланцюги, заземлені у точках із різними потенціалами.
Кабелі, що проходять відкритою місцевістю, повинні бути захищені від магнітних імпульсів, що виникають під час грози (див. розділи «Блискавка та атмосферна електрика», «Заземлення екранів кабелів для захисту від блискавки»), та від магнітних полів, що з'являються при комутації потужних навантажень (Див. розділ «Заземлення екранів кабелів систем автоматизації на електричних підстанціях»). Особливу увагу слід приділити заземленню екрана кабелю (див. розділ «Заземлення екранів сигнальних кабелів»)
Радикальним рішенням для територіально розподіленої системи управління є передача інформації оптичного волокна або радіоканалу.
Непогані результати можна отримати, відмовившись від передачі інформації за аналоговими стандартами на користь цифрових. Для цього можна використовувати відповідні модулі для побудови розподілених систем керування, наприклад, серій ADAM-4000 або NL. Суть цього підходу полягає в тому, що модуль введення розташовують біля датчика, зменшуючи цим довжину проводів з аналоговими сигналами, а в ПЛК передається сигнал цифровим каналом.
Різновидом такого підходу є застосування датчиків із вбудованими в них АЦП та цифровим інтерфейсом. Подібні датчики є серед виробів багатьох фірм, наприклад Pepperl+Fuchs, Siemens, Omron та інших.; випускаються такі датчики вже згадуваної серії NL, наприклад, датчик вологості NL-1DT100.
Заземлення чутливих вимірювальних ланцюгів
Для вимірювальних ланцюгів з високою чутливістю в поганій електромагнітній обстановці найкращі результати дає застосування «плаваючої землі» (див. розділ «Плаваюча земля») спільно з батарейним живленням та передачею інформації по оптоволокну.
Заземлення виконавчого обладнання та приводів АСУ ТП
Ланцюги живлення двигунів з імпульсним керуванням, двигунів сервоприводів, виконавчих пристроїв з ШИМ керуванням повинні бути виконані кручений парою для зменшення магнітного поля, а також екрановані для зниження електричної складової випромінюваної перешкоди.
Екран кабелю має бути заземлений з одного боку.
Ланцюги підключення датчиків таких систем повинні бути поміщені в окремий екран і, по можливості, просторово віддалені від виконавчих пристроїв.
Заземлення у промислових мережах
Промислова мережа на основі інтерфейсу RS-485виконується екранованою кручений пароюз обов'язковим застосуванням модулів гальванічної розв'язки(Рис. 30).
Для невеликих відстаней (близько 10 м) за відсутності поблизу джерел перешкод екран не можна використовувати. При великих відстанях (стандарт допускає довжину кабелю до 1,2 км) різниця потенціалів землі у віддалених один від одного точках може досягати кількох одиниць і навіть десятків вольт (див. розділ «Заземлення екранів сигнальних кабелів»).
Тому, щоб запобігти протіканню екраном струму, що вирівнює ці потенціали, екран кабелю потрібно заземлювати тільки в одній точці (байдуже, в якій). Це також запобігатиме появі замкнутого контуру великої площі в ланцюгу заземлення, в якому за рахунок електромагнітної індукції може наводитися струм великої величини при ударах блискавки або комутації потужних навантажень.
Струм через взаємну індуктивність наводить на центральній парі проводів ЕДС, яка може вивести з ладу мікросхеми драйверів порту.
При використанні неекранованого кабелю на ньому може наводитись великий статичний заряд (кілька кіловольт) за рахунок атмосферної електрики, який здатний вивести з ладу елементи гальванічної розв'язки. Для запобігання цьому ефекту ізольовану частину пристрою гальванічної розв'язки слід заземлити через опір, наприклад, 0,1...1 МОм.
Опір, показаний на рис. 30 штриховою лінією, знижує також можливість пробою при пошкодженнях заземлення або великому опорі гальванічної ізоляції у разі застосування екранованого кабелю.
Особливо сильно проявляються описані ефекти в мережах Ethernet з коаксіальним кабелем, коли при заземленні в кількох точках (або відсутності заземлення) під час грози виходять з ладу кілька мережевих Ethernet плат.
У мережах Ethernet з малою пропускною здатністю (10 Mбіт/с) заземлення екрана слід виконувати лише в одній точці. У Fast Ethernet (100 Мбіт/с) та Gigabit Ethernet (1 Гбіт/с) заземлення екрана слід виконувати в кількох точках, користуючись рекомендаціями розділу "Заземлення екранів сигнальних кабелів".
Керуватися правилами цього розділу необхідно і при прокладанні кабелю на відкритій місцевості.
Заземлення на вибухонебезпечних промислових об'єктах
На вибухонебезпечних промислових об'єктах при монтажі заземлення багатожильним проводом не допускається застосування паяння для спаювання жил між собою, оскільки внаслідок охолодження припою можливе ослаблення місць контактного тиску в гвинтових затискачах.
Екран кабелю інтерфейсу RS-485заземляється в одній точці поза вибухонебезпечною зоною. У межах вибухонебезпечної зони він повинен бути захищений від випадкового зіткнення із заземленими провідниками. Іскробезпечні ланцюгине повинні заземлятися, якщо цього не вимагають умови роботи електроустаткування ( ГОСТ Р 51330.10, п6.3.5.2).
Іскробезпечні ланцюгиповинні бути змонтовані таким чином, щоб наведення від зовнішніх електромагнітних полів (наприклад, від розташованого на даху будівлі радіопередавача, від повітряних лінійелектропередачі або прилеглих кабелів для передачі великої потужності) не створювали небезпечної напруги або струму в іскробезпечних ланцюгах.
Це може бути досягнуто екранування або видалення іскробезпечних ланцюгів від джерела електромагнітного наведення.
При прокладанні в загальному пучку або каналі кабелі з іскронебезпечними та іскробезпечними ланцюгами повинні бути розділені проміжним шаром ізоляційного матеріалу або металевою заземленою перегородкою. Жодного поділу не потрібно, якщо використовуються кабелі з металевою оболонкою або екраном.
Заземлені металеві конструкції не повинні мати розривів та поганих контактів між собою, які можуть іскрити під час грози або при комутації потужного обладнання.
На вибухонебезпечних промислових об'єктах використовуються переважно електричні розподільні мережі із ізольованою нейтраллю, щоб унеможливити появу іскри при короткому замиканні фази на землю та спрацьовування запобіжників захисту при пошкодженні ізоляції.
Для захисту від статичної електрикивикористовують заземлення, описане у відповідному розділі. Статична електрика може бути причиною займання вибухонебезпечної суміші. Наприклад, при ємності людського тіла 100...400 пФ і потенціал заряду 1 кВ енергія іскрового розряду з тіла людини дорівнюватиме 50...200 мкДж, що може бути достатньо для займання вибухонебезпечної суміші групи IIC (60 мкДж) .
Верифікація заземлення
Для виявлення проблем заземлення використовують осцилографи з «плаваючим» (батарейним) живленням та самописці.
Самописці допомагають знайти погані («шелестіть») контакти в ланцюзі заземлення та живлення апаратури, рідко з'являються збої в системах автоматизації. Для цього за допомогою багатоканального комп'ютерного самописця контролюють параметр, що цікавить, напруга в ланцюгу низьковольтного живлення, в мережі живлення 220 В і різницю напруг між декількома точками системи заземлення. Безперервний запис параметрів процесу та напруг дозволяє встановити причинно-наслідковий зв'язок між збоями технологічних параметрів та викидами напруги в ланцюзі живлення та заземлення.
Осцилографи з «плаваючим» живленням дозволяють контролювати величину і частоту перешкоди на клемах заземлення в монтажних шафах систем автоматизації, оцінити рівень і знайти джерело магнітного поля перешкоди за допомогою антени з кількох витків дроту, підключеної до осцилографа.
Віктор Денисенко, співробітник НІЛ АП Статтю опубліковано в журналі "СТА" №2 за 2006 рік
Щодо вимог щодо заземлення електротехнічних виробів до яких належать і щити (шафи) автоматизації, то необхідно ознайомитися додатково з такими НТД:
1) ГОСТ Р 12.1.019-2009 "Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенклатура видів захисту" п.4.2.2 (прим.-для РФ), де перераховані способи для забезпечення захисту від ураження електричним струмом при дотику до металевих нетоковедучих частин, які можуть опинитися під напругою внаслідок пошкодження ізоляції, що для щитів (шаф) дуже актуально.
2) ГОСТ 12.2.007.0-75 "Система стандартів безпеки праці. Вироби електротехнічні. Загальні вимоги безпеки" з ізмами п.3.3. Вимоги до захисного заземлення, зокрема. п.3.3.7, п.3.3.8, в якому вказується на необхідність обладнання елементами для запозичення оболонок, корпусів, шаф тощо.
3) РМ 4-249-91 "Системи автоматизації технологічних процесів. Влаштування мереж заземлення. Посібник", а там все про заземлення, в т.ч. п.2.12, п.3.15, . Є п.2.25, в якому надається посилання на вимоги РМ3-82-90 "Щити та пульти систем автоматизації технологічних процесів. Конструкція. Особливості застосування".
4) РМ3-54-90 "Щити та пульти систем автоматизації. Монтаж електричних проводок. Посібник" п.1.4 Вимоги до занулення (заземлення) з прикладами з'єднань елементів щита (шафи) всередині щита (шафи).
5)РМ 4-6-92 Частина 3 "Системи автоматизації технологічних процесів. Проектування електричних і трубних проводок. Вказівки з виконання документації. Посібник" п.3.6 Захисне заземлення та занулення та п.3.7.1 у частині виконання вказівок щодо захисного заземлення та занулення електроустановок з прикладами у додатках.
6) і т.д. і т.п.
7) ГОСТ 21.408-2013 "СПДС. Правила виконання робочої документаціїавтоматизації технологічних процесів" п.5.6.2.1 та п.5.6.2.5 та п.5.6.2.7 у частині виконання захисного заземлення та занулення обладнання систем автоматизації.
Звертаю увагу, є поняття ознайомитись та перевірка на предмет діючих НТД, головне де взяти корисну інформацію та вміти її фільтрувати та застосовувати.
А при комплексному проектуванні зазвичай кабель для підключення електроприймача, яким і є щит (шафа) автоматизації, до розподілу системи електропостачання та облаштування контурів заземлення і вузлів заземлення в щитових і операторних, а також підключення цих вузлів до контурів заземлення, враховуються в комплекті силовий частини (прим.-марка "ЕС"), а ось саме розлучення цього кабелю вже наводиться на кресленнях відповідних схем у комплекті з автоматизації, у комплекті з автоматизації вказуються (враховується) та вимоги та (або) показується на кресленнях (прим.-звичайно це схеми зовнішніх з'єднань або таблиці з'єднань зовнішніх проводок) підключення заземлюючих провідників до вузлів та контурів заземлення від корпусів приладів та щитів тощо.
