Landasan instrumental di kabinet otomatisasi. Pembumian dalam sistem otomasi industri

Pentanahan yang salah menyebabkan waktu henti yang mahal dan kerusakan pada peralatan sensitif yang digunakan dalam industri minyak, otomotif, dan pertambangan pada 40% kasus. Pentanahan yang salah dapat menyebabkan kegagalan sistem sesekali, peningkatan kesalahan pengukuran, kegagalan elemen sensitif, perlambatan sistem karena munculnya aliran kesalahan dalam saluran pertukaran, ketidakstabilan parameter yang dapat disesuaikan, kesalahan dalam data yang dikumpulkan. Masalah pentanahan terkait erat dengan masalah dan metode perisai. anti macet dalam sistem elektronik.

Pembumian adalah topik yang paling kurang dipahami dalam otomatisasi.

Kompleksitas masalah ini disebabkan oleh fakta bahwa sumber interferensi, penerima dan jalurnya didistribusikan di ruang angkasa, momen kemunculannya sering kali merupakan variabel acak, dan lokasinya tidak diketahui secara apriori. Juga sulit untuk mengukur interferensi. Praktis tidak mungkin untuk membuat analisis teoretis yang cukup akurat, karena masalahnya biasanya tiga dimensi dan dijelaskan oleh sistem persamaan diferensial dalam turunan parsial.

Oleh karena itu, pembenaran satu atau lain metode pembumian, yang, secara tegas, harus didasarkan pada perhitungan matematis, dalam praktiknya harus dilakukan berdasarkan pengalaman dan intuisi. Memecahkan masalah landasan saat ini berada di ambang antara pemahaman, intuisi, dan keberuntungan.

Studi interferensi terkait dengan pembumian yang salah direduksi menjadi kompilasi model sistem yang disederhanakan yang masuk akal, termasuk sumber, penerima, dan jalur interferensi, diikuti dengan analisis dampaknya terhadap karakteristik sistem dan sintesis metode untuk memeranginya.

Kami tidak akan mempertimbangkan masalah pengardean instalasi listrik daya. Ini adalah topik terpisah, yang dipertimbangkan secara cukup rinci dalam literatur tentang industri tenaga listrik. Artikel ini hanya membahas landasan yang digunakan dalam sistem otomasi industri untuk memastikan operasi mereka yang stabil, serta pembumian untuk melindungi personel dari cedera sengatan listrik, karena kedua masalah ini tidak dapat dianggap terpisah satu sama lain tanpa melanggar standar sistem keselamatan tenaga kerja.

definisi

Bawah tanah memahami baik hubungan dengan tanah bumi, dan hubungan dengan beberapa "kabel umum" dari sistem kelistrikan, relatif terhadap pengukuran potensial listrik. Misalnya, di pesawat ruang angkasa atau pesawat, "tanah" dianggap sebagai kotak logam. Dalam penerima bertenaga baterai, pembumian diambil sebagai sistem konduktor internal, yang merupakan kabel umum untuk seluruh rangkaian elektronik. Berikut ini, kita akan menggunakan gagasan ini "tanah", tidak lagi menyertakan kata ini dalam tanda kutip, karena telah lama menjadi istilah fisik. Potensial tanah dalam sistem kelistrikan tidak selalu nol relatif terhadap tanah bumi. Misalnya, dalam pesawat terbang, karena pembangkitan muatan elektrostatik, potensi bumi (badan) pesawat bisa ratusan dan ribuan volt relatif terhadap permukaan bumi.

Sebuah analog dari bumi dari sebuah pesawat ruang angkasa adalah tanah "mengambang"- sistem konduktor yang tidak terhubung ke tanah, relatif terhadap mana potensi dalam subsistem listrik diukur. Misalnya, dalam modul input analog terisolasi secara galvanis, arde analog internal modul mungkin tidak terhubung ke arde, atau mungkin terhubung melalui resistansi tinggi, katakanlah 20 MΩ.

Di bawah pelindung bumi memahami sambungan listrik dari bagian konduktif peralatan dengan tanah bumi melalui perangkat pembumian untuk melindungi personel dari sengatan listrik.

perangkat pembumian disebut satu set konduktor pembumian (yaitu, konduktor yang bersentuhan dengan tanah) dan konduktor pembumian.

kabel umum(konduktor) adalah konduktor dalam sistem, relatif terhadap potensial yang diukur. Biasanya umum untuk catu daya dan perangkat elektronik yang terhubung dengannya.

Contohnya adalah kabel yang umum untuk semua 8 input dari modul input analog 8 saluran dengan input tunggal (non-diferensial). Kabel umum dalam banyak kasus identik dengan ground, tetapi mungkin tidak terhubung ke ground sama sekali.

Tanah sinyal disebut koneksi ke ground dari kabel umum sirkuit transmisi sinyal.

Tanah sinyal dibagi menjadi: tanah digital dan analog. Ground analog sinyal terkadang dibagi menjadi ground input analog dan ground output analog.

tanah paksa kita akan memanggil kabel umum dalam sistem yang terhubung ke bumi pelindung, di mana arus besar mengalir (besar dibandingkan dengan arus untuk transmisi sinyal).

Pembagian tanah ini didasarkan pada tingkat sensitivitas yang berbeda terhadap gangguan sirkuit analog dan digital, serta sirkuit sinyal dan daya (daya) dan, sebagai aturan, isolasi galvanik antara tanah yang ditunjukkan dalam sistem otomasi industri.

Netral yang sangat membumi disebut netral dari transformator atau generator, terhubung ke elektroda tanah secara langsung atau melalui resistansi rendah (misalnya, melalui transformator arus).

kawat nol disebut kabel jaringan yang terhubung ke netral yang dibumikan mati.

terisolasi netral disebut netral dari transformator atau generator yang tidak terhubung ke perangkat pentanahan.

Zeroing sebut koneksi peralatan dengan netral yang diarde dengan kuat dari transformator atau generator dalam jaringan arus tiga fase atau dengan output yang diarde dengan kuat dari sumber arus satu fase.

Berikut ini, kami juga akan menggunakan istilah "konduktif"- dari kata konduktor (konduktor), yaitu, terkait dengan konduktivitas material. Misalnya, interferensi konduksi diinduksi melalui konduktor yang menghubungkan dua sirkuit.

Tujuan pembumian

bumi pelindung berfungsi secara eksklusif untuk melindungi orang dari sengatan listrik.

Kebutuhan akan pembumian pelindung sering menyebabkan peningkatan tingkat gangguan dalam sistem otomasi, bagaimanapun, persyaratan ini diperlukan, oleh karena itu, pelaksanaan sinyal dan ground daya harus didasarkan pada asumsi bahwa ground pelindung tersedia dan dibuat sesuai dengan PUE. Pembumian pelindung dapat dihilangkan hanya untuk perlengkapan dengan tegangan suplai hingga 42 V AC atau 110 V DC, dengan pengecualian zona ledakan.

Untuk lebih jelasnya, lihat bagian "Pembumian pada fasilitas industri bahan peledak" dan PUE (bab 1.7).

Aturan landasan untuk mengurangi interferensi dari jaringan 50 Hz dalam sistem otomasi, itu tergantung pada apakah jaringan digunakan dengan netral yang diarde atau diisolasi. Pentanahan netral transformator di gardu induk dilakukan untuk membatasi tegangan yang mungkin muncul pada kabel jaringan 220/380 V relatif terhadap Bumi selama sambaran petir langsung atau sebagai akibat dari kontak yang tidak disengaja dengan saluran tegangan tinggi, atau sebagai hasil dari kerusakan isolasi bagian pembawa arus dari jaringan distribusi.

Jaringan listrik dengan terisolasi netral digunakan untuk menghindari gangguan pada catu daya konsumen dengan kesalahan insulasi tunggal, karena jika terjadi kerusakan insulasi ke ground dalam jaringan dengan netral mati-bumi perlindungan dipicu dan catu daya terputus.

Selain itu, di sirkuit dengan netral terisolasi di kesalahan tanah tidak ada percikan, yang tidak dapat dihindari dalam jaringan dengan netral yang dibumikan dengan kuat. Properti ini sangat penting saat menyalakan peralatan di area ledakan. Di Amerika Serikat, industri minyak dan gas serta kimia juga menggunakan pembumian netral melalui resistansi membatasi arus ke bumi jika terjadi korsleting.

sinyal tanah berfungsi untuk menyederhanakan rangkaian listrik dan mengurangi biaya perangkat dan sistem otomasi industri. Dengan menggunakan ground sinyal sebagai kabel umum untuk sirkuit yang berbeda, menjadi mungkin untuk menggunakan satu catu daya umum untuk seluruh rangkaian listrik alih-alih beberapa catu daya "mengambang". Rangkaian listrik tanpa kabel biasa (tanpa ground) selalu dapat diubah menjadi rangkaian dengan kabel biasa dan sebaliknya sesuai dengan aturan yang ditetapkan dalam pekerjaan.

Tergantung pada tujuan aplikasi, landasan sinyal dapat dibagi menjadi: dasar dan layar. Tanah dasar digunakan untuk menghitung dan mentransmisikan sinyal dalam rangkaian elektronik, dan layar tanah digunakan untuk grounding layar.

layar tanah digunakan untuk layar kabel grounding, partisi pelindung, kotak instrumen, serta untuk menghilangkan muatan statis dari bagian gosok sabuk konveyor, sabuk penggerak listrik, dll.

Masalah Pentanahan Umum

Pembumian pelindung bangunan

Gunakan sebagai konduktor pembumian pelindung landasan alami dan buatan. Konduktor pembumian alami termasuk, misalnya, baja dan rangka beton bertulang bangunan industri, struktur logam untuk keperluan industri, pipa baja untuk kabel listrik, selubung kabel aluminium, pipa stasioner logam yang diletakkan secara terbuka dari semua nilai, dengan pengecualian pipa saluran yang mudah terbakar dan bahan peledak, saluran pembuangan dan pemanas sentral. Jika konduktivitasnya memenuhi persyaratan untuk pembumian, maka konduktor tambahan untuk pembumian tidak digunakan. Kemungkinan menggunakan pondasi beton bertulang bangunan dijelaskan oleh fakta bahwa resistivitas beton basah kira-kira sama dengan resistivitas bumi (150 ... 300 Ohm.m).

Elektroda arde buatan (dibuat khusus) digunakan ketika tahanan tanah melebihi standar yang ditetapkan oleh PUE.

Secara struktural, mereka adalah pipa, sudut, batang yang ditempatkan di tanah secara vertikal hingga kedalaman 3 m atau secara horizontal hingga kedalaman garis setidaknya 50 ... 70 cm. Di gardu listrik, kisi konduktor pentanahan digunakan.

Saat menghubungkan konduktor pentanahan satu sama lain, tidak disarankan untuk membentuk lingkaran tertutup area yang luas, karena merupakan "antena" di mana arus besar dapat bersirkulasi selama pelepasan petir.

Hasil terbaik diperoleh dengan menghubungkan elektroda pembumian dalam bentuk kisi-kisi, ketika luas setiap kontur kisi jauh lebih kecil daripada luas total yang dicakup oleh elektroda pembumian. Berbagai desain perangkat pembumian diberikan dalam Buku Pegangan: "Perangkat pembumian instalasi listrik" R.N. Karyakin.

Terlepas dari rekomendasi dari banyak penulis untuk menghindari loop ketika memasang kabel bus arde di sekitar gedung, dalam praktiknya, misalnya, saat menggunakan elektroda arde alami, hal ini sering tidak dapat dihindari. Struktur beton bertulang bangunan industri mengandung batang penguat logam, yang saling berhubungan dengan pengelasan. Dengan demikian, sistem pembumian bangunan adalah sangkar logam, yang bagian bawahnya terhubung secara elektrik ke tanah. Organisasi perakitan memastikan kontak yang andal antara semua struktur logam bangunan dan menyusun tindakan untuk pekerjaan tersembunyi.

Kontak darat untuk peralatan penghubung, dalam hal ini, itu adalah baut arde yang dilas ke struktur tertanam logam dari elemen kolom atau fondasi bangunan.

Saat memasang sistem pembumian, perlu untuk menghindari celah di sirkuit, yang dapat disebabkan oleh medan magnet petir, untuk menghindari percikan dan kemungkinan penyalaan zat yang mudah terbakar di dalam gedung.

Pada bangunan untuk penempatan peralatan komunikasi, sistem penghantar tanah dibuat dalam bentuk kisi-kisi. Grid secara bersamaan melakukan fungsi grounding dan layar elektromagnetik bangunan. Di pembangkit listrik di ruangan dengan perangkat otomasi industri, dinding dan langit-langit dilindungi dengan pelat baja, jendela dan bukaan AC ditutupi dengan jaring tembaga, lantainya terbuat dari plastik konduktif listrik. Penting untuk memperhatikan kualitas kontak di sirkuit ground.

Di dalam artikel: Burleson J. Pengkabelan dan pembumian untuk mencegah masalah kualitas daya dengan peralatan industri// Konferensi Teknis Industri Tekstil, Serat dan Film, 89 Mei 1991. R. 5/15/6 menjelaskan kasus di mana baut yang dikencangkan dengan buruk di sirkuit arde menyebabkan kegagalan fungsi sistem, yang penyebabnya telah dicari selama beberapa tahun. Saat merancang landasan Jangan gunakan kontak logam yang berbeda sehingga uap galvanik tidak terbentuk, yang merupakan tempat korosi yang cepat.

Saat memasang peralatan di gedung yang dibangun, sistem konduktor pembumian, sebagai suatu peraturan, sudah dipasang, dan bus pembumian pelindung diarahkan ke seluruh gedung.

Pembumian otonom

Ke sistem bumi pelindung fasilitas industri dapat dihubungkan ke pembangkit listrik yang memasok arus gangguan ke dalam kabel tanah. Oleh karena itu, pengukuran yang akurat mungkin memerlukan: tanah terpisah dibuat sesuai dengan teknologi grounding buatan ke dalam tanah. Pembumian tersebut dihubungkan ke pembumian umum bangunan hanya pada satu titik dengan tujuan untuk menyamakan potensi antara tanah yang berbeda, yang penting jika terjadi sambaran petir.

Versi kedua dari pembumian "bersih" yang otonom dapat diperoleh dengan menggunakan kabel berinsulasi, yang tidak terhubung di mana pun ke struktur logam bangunan, tetapi terhubung ke terminal pembumian utama pada input netral dari pemasok pasokan ke gedung. Bus landasan tersebut terbuat dari tembaga, penampangnya setidaknya 13 meter persegi. mm.

Konduktor pembumian

Konduktor yang menghubungkan peralatan ke elektroda bumi harus sesingkat mungkin untuk mengurangi resistansi aktif dan induktifnya. Untuk pembumian efektif pada frekuensi di atas 1 MHz, konduktor harus lebih pendek dari 1/20, dan lebih baik dari 1/50, dari panjang gelombang harmonik tertinggi dalam spektrum interferensi (lihat juga bagian "Model Bumi"). Dengan frekuensi interferensi 10 MHz (panjang gelombang 30 m) dan panjang konduktor 7,5 m (1/4 panjang gelombang), modulus resistansi kompleksnya pada frekuensi interferensi akan sama dengan tak terhingga, yaitu konduktor semacam itu dapat digunakan sebagai isolator, tetapi tidak untuk pentanahan.

Jika ada filter dalam sistem otomasi, frekuensi batas atas filter dapat diambil sebagai frekuensi maksimum dari gangguan yang mempengaruhi.

Untuk mengurangi jatuh tegangan pada elektroda arde, perlu untuk mengurangi panjangnya. Reaktansi induktif kabel tanah pada frekuensi interferensi f adalah:

XL = 2 f L l ,

di mana L- induktansi linier kawat, dalam kasus umum sama dengan kira-kira 0,8 H / m, aku- panjang kabel.

Jika kabel ground terletak berdekatan satu sama lain, maka interferensi terjadi di antara mereka melalui induktansi timbal balik, yang sangat signifikan pada frekuensi tinggi.

Kabel ground tidak boleh membentuk loop tertutup yang merupakan penerima (antena) pickup elektromagnetik.

Konduktor pembumian tidak boleh bersentuhan dengan benda logam lain, karena kontak acak yang tidak stabil dapat menjadi sumber kebisingan tambahan.

model bumi

Berdasarkan hal tersebut di atas, dimungkinkan untuk mengusulkan model kelistrikan dari sistem pentanahan yang ditunjukkan pada Gambar. 1. Saat menyusun model, diasumsikan bahwa sistem pembumian terdiri dari elektroda pembumian yang dihubungkan oleh bus pembumian padat, di mana pelat pembumian (terminal) dilas. Misalnya, dua bus arde (dua konduktor) terhubung ke terminal arde, di mana peralatan arde terhubung di tempat yang berbeda.

Jika busbar pembumian atau konduktor pembumian saling berdekatan, maka ada hubungan magnetis di antara keduanya dengan koefisien induksi timbal balik M(Gbr. 1).

Setiap bagian konduktor (bus) dari sistem pentanahan memiliki induktansi Lij, perlawanan Rijo, dan ggl diinduksi di dalamnya Eij oleh induksi elektromagnetik. Di berbagai bagian bus darat, peralatan sistem otomasi terhubung dengannya, yang memasok arus interferensi ke bus darat In21... In23, disebabkan oleh yang dijelaskan di bagian "Sumber gangguan di bus darat" penyebab, dan arus suplai kembali ke catu daya melalui bus tanah. pada gambar. 1 juga menunjukkan resistansi antara elektroda arde R bumi dan arus interferensi Mengubur, mengalir di sepanjang tanah, misalnya, selama sambaran petir atau selama hubungan pendek (korsleting) ke tanah dari peralatan yang kuat.

Jika sinyal bus darat digunakan secara bersamaan untuk memberi daya pada sistem otomasi (ini harus dihindari), maka ketahanannya harus diperhitungkan. Perlawanan kawat tembaga Panjang 1 m dan diameter 1 mm sama dengan 0,022 ohm. Dalam sistem otomasi industri ketika sensor terletak di area yang luas, misalnya, di lift atau bengkel, panjang konduktor pentanahan bisa mencapai 100 m atau lebih. Untuk sebuah penghantar yang panjangnya 100 m, hambatannya adalah 2,2 ohm. Dengan jumlah modul sistem otomasi yang ditenagai dari satu sumber sama dengan 20, dan konsumsi arus satu modul adalah 0,1 A, penurunan tegangan pada resistansi konduktor pentanahan akan menjadi 4,4 V.

Pada frekuensi interferensi lebih dari 1 MHz, peran resistansi induktif dari sirkuit pembumian, serta kopling kapasitif dan induktif antara bagian sirkuit pembumian, meningkat. Kabel ground mulai memancarkan gelombang elektromagnetik dan menjadi sumber gangguan.

Pada frekuensi tinggi, konduktor tanah atau layar kabel, diletakkan sejajar dengan lantai atau dinding bangunan, membentuk, bersama dengan struktur logam bangunan yang diarde, garis panjang dengan impedansi gelombang orde 500 ... 1000 Ohm, korsleting di akhir. Oleh karena itu, resistansi konduktor untuk interferensi frekuensi tinggi ditentukan tidak hanya oleh induktansinya, tetapi juga oleh fenomena yang terkait dengan interferensi antara gelombang interferensi yang datang dan gelombang yang dipantulkan dari ujung kabel yang diarde.

Ketergantungan modul dari resistansi kompleks konduktor pembumian antara titik sambungannya ke peralatan pembumian dan titik terdekat dari struktur beton bertulang bangunan pada panjang konduktor ini dapat dijelaskan secara kira-kira dengan rumus untuk a saluran transmisi overhead dua kawat:

Zin Rin tg (2π L/λ),

di mana Rv- hambatan gelombang, L- panjang konduktor tanah, λ - panjang gelombang interferensi (λ c/f, s- kecepatan cahaya dalam ruang hampa, sama dengan 300.000 km/s, F- frekuensi interferensi).

Grafik yang dibuat menurut rumus ini untuk konduktor pembumian tipikal (layar) dengan diameter 3 mm pada jarak 50 cm ke batang tulangan beton bertulang terdekat dari bangunan (dengan hambatan gelombang 630 Ohm) ditunjukkan pada Gambar . 2.

Perhatikan bahwa ketika panjang konduktor mendekati 1/4 panjang gelombang interferensi, resistansinya cenderung tak terhingga.

Jadi bus darat pada umumnya tanah "kotor", sumber interferensi, memiliki resistansi aktif dan induktif. Ekipotensial hanya dalam hal perlindungan terhadap sengatan listrik, bukan dalam hal transmisi sinyal. Oleh karena itu, jika rangkaian yang mencakup sumber sinyal dan penerima mencakup bagian tanah "kotor", maka tegangan interferensi akan ditambahkan ke tegangan sumber sinyal dan diterapkan ke input penerima (lihat bagian "Interferensi konduktif") .

Jenis pembumian

Salah satu cara untuk melemahkan pengaruh berbahaya sirkuit pembumian untuk sistem otomasi adalah implementasi terpisah dari sistem pembumian untuk perangkat yang memiliki sensitivitas berbeda terhadap gangguan atau merupakan sumber gangguan daya yang berbeda.

Eksekusi terpisah dari konduktor pentanahan memungkinkan mereka dibuat koneksi ke bumi pelindung pada satu titik. Pada saat yang sama, sistem bumi yang berbeda mewakili sinar bintang, yang pusatnya adalah kontak dengan bus pembumian pelindung bangunan. Karena topologi ini, kebisingan tanah yang kotor tidak mengalir melalui konduktor tanah yang bersih. Jadi, terlepas dari kenyataan bahwa sistem tanah dipisahkan dan memiliki nama yang berbeda, pada akhirnya mereka semua terhubung ke Bumi melalui sistem pembumian pelindung.

Satu-satunya pengecualian adalah bumi "mengambang" (lihat bagian Tanah "mengambang").

Tanah listrik

Dalam sistem otomasi relay elektromagnetik, servomotors tenaga mikro, katup solenoida dan perangkat lain, konsumsi saat ini yang secara signifikan melebihi konsumsi modul dan pengontrol I / O saat ini. Sirkuit daya perangkat tersebut dilakukan oleh sepasang kabel bengkok yang terpisah (untuk mengurangi interferensi terpancar), salah satunya terhubung ke bus pelindung bumi. Kabel umum dari sistem semacam itu (biasanya kabel yang terhubung ke terminal negatif catu daya) adalah arde daya.

Tanah analog dan digital

Sistem otomasi industri bersifat analog-digital. Oleh karena itu, salah satu sumber kesalahan pada bagian analog adalah noise yang dihasilkan oleh bagian digital dari sistem. Untuk mencegah lewatnya interferensi melalui sirkuit arde, arde digital dan analog dibuat dalam bentuk konduktor tidak terhubung yang dihubungkan bersama hanya pada satu titik yang sama. Modul I/O dan pengontrol industri memiliki pin ground analog terpisah untuk ini. (A.GND) dan digital (D.GND).

Tanah "mengambang"

Pembumian "mengambang" terjadi ketika kabel umum dari sebagian kecil sistem tidak terhubung secara elektrik ke bus pembumian pelindung (yaitu, ke pembumian). Contoh umum dari sistem tersebut adalah meter baterai, otomatisasi mobil, sistem on-board pesawat atau pesawat ruang angkasa. Ground "mengambang" juga dapat diperoleh dengan menggunakan konverter DC/DC atau AC/DC, jika output catu daya sekunder di dalamnya tidak di-ground. Solusi ini memungkinkan Anda untuk sepenuhnya menghilangkan gangguan konduktif melalui kabel arde yang sama. Selain itu, tegangan mode umum yang diizinkan dapat mencapai 300 volt atau lebih, penekanan aliran gangguan mode umum ke output sistem menjadi hampir 100 persen, dan efek gangguan kapasitif berkurang. Namun, pada frekuensi tinggi, arus melalui kapasitansi ke tanah secara signifikan mengurangi dua keuntungan terakhir.

Jika tanah apung diperoleh dengan menggunakan perangkat isolasi galvanik pada optocoupler dan konverter DC/DC, maka tindakan khusus harus diambil untuk mencegah akumulasi muatan dalam kapasitansi antara tanah dan tanah apung, yang dapat menyebabkan kerusakan optocoupler ( lihat bagian "isolasi galvanis" Dan "Listrik statis"). Contoh pembentukan bumi "mengambang" ditunjukkan pada gambar. 3.

Legenda: AGND- tanah analog; DGND- bumi digital; Data— port informasi modul (input/output data); Dout— keluaran diskrit; paduan- kapasitansi ekivalen ke bumi; Ileaks- kebocoran arus; Vpit- terminal koneksi catu daya.

Pin AGND dari modul input termokopel tidak terhubung ke ground. Kesenjangan yang ditunjukkan secara kondisional pada gambar modul melambangkan isolasi galvanik di antara bagian-bagiannya. Bagian analog dari modul memiliki kapasitansi setara ke ground Alloy, yang mencakup kapasitansi sirkuit input ke ground, kapasitansi konduktor papan sirkuit tercetak ke ground, kapasitansi feed-through dari konverter DC / DC dan isolasi galvanik optocoupler.

Nilai kapasitansi ini bisa sekitar 100 pF atau lebih. Karena udara dan dielektrik lain yang dengannya kapasitansi Paduan bersentuhan tidak memiliki hambatan listrik tak terbatas, kapasitansi dapat secara perlahan, selama beberapa menit atau jam, diisi dengan arus bocor Kebocoran potensi badan yang dialiri listrik, tegangan tinggi catu daya atau potensi yang terkait dengan listrik atmosfer (lihat . bagian "Petir dan listrik atmosfer" dan "Listrik statis").

Potensi tanah mengambang dapat melebihi tegangan tembus isolasi optocoupler dan merusak sistem.

Sebagai tindakan perlindungan saat menggunakan bumi "mengambang", dimungkinkan untuk merekomendasikan sambungan bagian "mengambang" dengan bumi melalui resistansi mulai dari puluhan kiloohm hingga beberapa megaohm. Cara kedua adalah dengan menggunakan daya baterai dan mengirimkan informasi melalui kabel optik.

Floating ground lebih umum digunakan dalam teknologi pengukuran sinyal kecil dan lebih jarang digunakan dalam sistem otomasi industri. .

Model komponen sistem otomasi

Untuk analisis lebih lanjut dan sintesis sistem pentanahan, perlu disajikan struktur modul sistem otomasi industri. Representasi tersebut diberikan oleh model modul khas input dan output analog dan diskrit yang disajikan pada gambar. 4, 5 dan 6.

Simbol-simbol berikut digunakan dalam gambar-gambar ini: AGND- tanah analog, DGND- bumi digital, GND- tanah catu daya port komunikasi, Data- port informasi modul (input/output data), Ain - input analog, Dout- keluaran diskrit, Keriuhan- masukan diskrit, Keluar- output analog, Vpit - terminal koneksi catu daya; Kerusakan pada gambar modul berarti isolasi galvanik antara bagian yang "rusak". Modul input analog dan output diskrit tersedia tanpa isolasi galvanik (Gbr. 4 a - contoh model modul CL8AI dari NILAP), dengan isolasi input analog dan tanpa isolasi output diskrit (Gbr. 4 b - contoh ADAM -4016 model modul dari Advantech) dan dengan mengisolasi input analog dan output diskrit secara bersamaan (Gbr. 4c adalah contoh model modul NL8TI dari NIL AP).

Demikian pula, modul dengan input diskrit atau penghitungan dan output diskrit dapat tanpa isolasi galvanik (Gbr. 5a - contoh model modul ADAM-4050 dari Advantech), dengan isolasi input (Gbr. 5b - contoh model modul ADAM4052 dari Advantech) dan dengan isolasi input dan output (Gbr. 5c - contoh model modul NL16DI dari NIL AP).

Modul output analog biasanya dibuat dengan isolasi output galvanik (Gbr. 6). Dengan demikian, satu modul I/O dapat berisi hingga tiga pin ground yang berbeda.

Dalam model pada Gambar. 4, 5 dan 6, demi kesederhanaan, resistansi input tidak ditampilkan, yang terkadang perlu diperhitungkan.

Isolasi galvanik

Isolasi galvanik sirkuit adalah solusi radikal untuk sebagian besar masalah pentanahan dan telah menjadi standar de facto dalam sistem otomasi industri.

Untuk menerapkan isolasi galvanik (isolasi), perlu untuk memasok daya dan sinyal ke bagian sirkuit yang terisolasi.

Energi disuplai melalui transformator isolasi (dalam konverter DC/DC atau AC/DC) atau melalui sumber daya otonom (baterai dan akumulator galvanik). Transmisi sinyal dilakukan melalui optocoupler dan transformator, elemen dengan kopling magnetik, kapasitor atau serat optik.

Untuk penerapan isolasi galvanik, sistem otomasi dibagi menjadi: subsistem terisolasi otonom, di antaranya tidak ada konduktor (sambungan galvanik). Setiap subsistem memiliki landasan lokalnya sendiri. Subsistem diarde hanya untuk keselamatan listrik dan perlindungan lokal terhadap gangguan.

Kerugian utama dari sirkuit dengan isolasi galvanik adalah: peningkatan tingkat gangguan dari konverter DC/DC, yang, bagaimanapun, dapat dibuat cukup kecil untuk sirkuit frekuensi rendah dengan bantuan penyaringan digital dan analog (lihat bagian "Karakteristik Interferensi"). Pada frekuensi tinggi, kapasitansi subsistem ke tanah dan kapasitansi antara belitan transformator merupakan faktor yang membatasi manfaat sistem yang diisolasi secara galvanis. Kapasitansi ke tanah dapat dikurangi dengan menerapkan kabel optik dan mengurangi dimensi geometris dari subsistem yang diisolasi secara galvanis.

Kesalahan umum saat menggunakan sirkuit yang diisolasi secara galvanis adalah interpretasi konsep yang salah "tegangan isolasi". Khususnya, jika tegangan isolasi modul input adalah 3 kV, ini tidak berarti bahwa inputnya dapat membawa tegangan tinggi tersebut dalam kondisi operasi.

Pertimbangkan metode untuk menggambarkan karakteristik isolasi. Dalam literatur asing, tiga standar digunakan untuk ini: UL 1577, VDE 0884 dan IEC 61010-01, tetapi deskripsi perangkat isolasi galvanik tidak selalu mengacu pada mereka. Oleh karena itu, konsep "tegangan isolasi" ditafsirkan dalam deskripsi domestik perangkat asing secara ambigu. Perbedaan utama adalah bahwa dalam beberapa kasus kita berbicara tentang tegangan yang dapat diterapkan pada isolasi tanpa batas (tegangan isolasi kerja), dan dalam kasus lain kita berbicara tentang tegangan uji (tegangan isolasi) yang diterapkan pada sampel untuk waktu dari 1 menit hingga beberapa mikrodetik. Tegangan uji dapat mencapai 10 kali tegangan operasi dan dimaksudkan untuk pengujian dipercepat selama produksi, karena efek pada insulasi yang ditentukan oleh tegangan ini juga bergantung pada durasi pulsa uji.

tab. 1 menunjukkan hubungan antara tegangan isolasi operasi dan pengujian (pengujian) sesuai dengan standar IEC 61010-01. Seperti yang Anda lihat dari tabel, konsep seperti tegangan operasi, konstanta, rms, atau nilai puncak dari tegangan uji dapat sangat bervariasi.

Kekuatan listrik isolasi peralatan otomasi domestik diuji sesuai dengan: GOST 51350 atau GOST R IEC 60950-2002, yaitu, c adalah tegangan sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz selama 1 menit pada tegangan yang ditunjukkan dalam instruksi manual sebagai tegangan isolasi. Misalnya, dengan tegangan insulasi uji 2300 V, tegangan operasi insulasi hanya 300 V (Tabel 1).

Sumber kebisingan di bus darat

Pusat standarisasi dan sertifikasi negara di semua negara di dunia tidak mengizinkan produksi peralatan yang merupakan sumber gangguan tingkat tinggi yang tidak dapat diterima.

Namun, tingkat interferensi tidak dapat dibuat sama dengan nol. Selain itu, dalam praktiknya cukup banyak sumber gangguan yang terkait dengan malfungsi atau penggunaan peralatan yang tidak bersertifikat.

Di Rusia, tingkat gangguan yang diizinkan dan ketahanan peralatan terhadap efeknya distandarisasi GOST R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.4, GOST R 51317.4.11, GOST R 51522, GOST R 50648.

Saat merancang peralatan elektronik, untuk mengurangi tingkat interferensi, basis elemen tenaga mikro dengan kecepatan minimum yang memadai digunakan, dan mereka juga berlatih mengurangi panjang konduktor dan pelindung.

Karakteristik interferensi

Karakteristik utama interferensi adalah ketergantungan kerapatan daya spektral interferensi pada frekuensi.

Gangguan yang mempengaruhi sistem otomasi industri, memiliki spektrum dari frekuensi nol hingga satuan gigahertz (Gbr. 7). Gangguan pada pita sandi sirkuit analog, memiliki frekuensi hingga puluhan kilohertz. Sirkuit digital dipengaruhi oleh interferensi pada pita hingga ratusan megahertz. Interferensi Gigahertz tidak secara langsung mempengaruhi sistem otomasi, namun, setelah terdeteksi pada elemen non-linier, interferensi tersebut menghasilkan interferensi frekuensi rendah yang berada dalam batas spektrum yang dirasakan.

Sirkuit sinyal dan ground dari sistem otomasi mengandung berbagai kemungkinan interferensi. Namun, hanya interferensi yang frekuensinya terletak pada bandwidth sistem otomasi yang berpengaruh. Nilai rms dari tegangan (atau arus) interferensi E interferensi ditentukan oleh lebar spektrumnya:

dimana: e2 (f) - kerapatan spektral daya interferensi, V2/Hz; fn dan fv adalah batas bawah dan batas atas spektrum interferensi. Dalam kasus khusus ketika e2 (f) sangat bergantung pada frekuensi, hubungan di atas disederhanakan:

Dengan demikian, untuk mengurangi efek interferensi pada sistem otomasi, perlu dilakukan penyempitan bandwidth (fb - fn) modul input dan output analog. Misalnya, jika konstanta waktu sensor adalah 0,3 detik, yang kira-kira sama dengan lebar pita sinyal

kemudian membatasi bandwidth modul input hingga 0,5 Hz akan mengurangi tingkat kebisingan dan dengan demikian meningkatkan akurasi pengukuran, mengurangi persyaratan untuk pembumian, pelindung, dan pemasangan sistem. Namun, filter memasukkan kesalahan dinamis ke dalam hasil pengukuran, yang bergantung pada frekuensi (spektrum) sinyal input. Sebagai contoh, pada gambar. Gambar 8 menunjukkan ketergantungan kesalahan pengukuran modul RealLab! Seri NL pada frekuensi: dengan frekuensi sinyal input 0,5 Hz (seperti dalam contoh ini), kesalahan yang ditimbulkan oleh filter adalah -0,05%.

Yang paling kuat dalam sistem otomasi adalah gangguan pada frekuensi catu daya 50 Hz. Oleh karena itu, untuk menekannya, digunakan filter pita sempit, disetel secara akurat (menggunakan kuarsa) hingga frekuensi 50 Hz. pada gambar. Gambar 9 menunjukkan sebagai contoh respon frekuensi (AFC) dari filter digital yang digunakan dalam modul NL analog: filter dikonfigurasi untuk melemahkan 120 dB (6 kali lipat) dari kebisingan 50 Hz. Perlu dicatat bahwa kesalahan dinamis melekat pada semua metode yang diketahui untuk mengurangi gangguan tipe normal, meskipun sering kali tidak ditunjukkan dalam karakteristik modul analog, yang dapat menyesatkan pengguna.

Dengan inersia yang lebih besar dari sensor atau sistem yang dikontrol (misalnya, ketika sensor berada di tungku, waktu yang diperlukan untuk mencapai mode adalah beberapa jam), dimungkinkan untuk secara signifikan mengurangi persyaratan tingkat kebisingan dengan memperkenalkan prosedur beberapa pengukuran dan penyaringan digital tambahan di pengontrol kontrol atau komputer. Secara umum, semakin lama waktu pengukuran, semakin akurat sinyal dapat dibedakan dari latar belakang noise.

Perlu dicatat bahwa keberadaan filter tidak selalu menyelamatkan dari pengaruh interferensi. Misalnya, jika interferensi frekuensi tinggi terdeteksi atau diperbaiki pada elemen non-linear sebelum mencapai input modul input, maka komponen frekuensi konstan atau rendah diekstraksi dari sinyal interferensi, yang tidak dapat lagi dilemahkan oleh filter. dari modul masukan. Elemen non-linier dapat berupa, misalnya, kontak logam yang berbeda, dioda pelindung, dioda zener, varistor.

Gangguan dari jaringan catu daya

Catu daya 220/380 V dengan frekuensi 50 Hz dan catu daya yang terhubung dengannya merupakan sumber gangguan berikut:

Latar Belakang dengan frekuensi 50 Hz;
lonjakan tegangan dari pelepasan petir (Gbr. 10 a);
osilasi teredam jangka pendek saat mengganti beban induktif (Gbr. 10 b);
kebisingan frekuensi tinggi(misalnya, interferensi dari stasiun radio yang bekerja) ditumpangkan pada sinusoidal 50 Hz (Gbr. 10 c);
kebisingan frekuensi rendah infra dimanifestasikan sebagai ketidakstabilan dalam waktu nilai nilai akar rata-rata-kuadrat dari tegangan listrik (Gbr. 11);
distorsi jangka panjang dari bentuk sinusoid dan harmonik selama saturasi inti transformator dan untuk alasan lain.

Penyebab dan sumber gangguan jaringan dapat berupa sambaran petir ketika memasuki saluran listrik, menghidupkan atau mematikan peralatan listrik, pengontrol daya thyristor, relai, katup elektromagnetik, motor listrik, peralatan las listrik, dll.

Arus interferensi mengalir melalui kabel umum sumber daya dan elektroda arde (Gbr. 12), menciptakan penurunan tegangan interferensi pada resistansinya, yang akan dibahas pada bagian berikut (pada Gambar 12, bagian rangkaian ini disorot dengan garis tebal). Arus interferensi sebenarnya dapat ditutup bukan di gardu induk, tetapi melalui resistansi internal peralatan listrik lain yang terhubung ke jaringan listrik, serta melalui kapasitansi kabel.

Gangguan paling signifikan yang menembus bus tanah dari jaringan 220 V (50 Hz) adalah arus kapasitif yang mengalir melalui kapasitansi antara belitan motor dan rumahnya, arus antara belitan utama transformator dan inti, arus melalui kapasitor jaringan filter.

Jalur arus interferensi melalui kapasitansi antara belitan primer transformator dan inti arde Spar3 ditunjukkan pada Gambar. 12. Arus ini juga mengalir melalui kabel umum catu daya dan ground.

Kehadiran kapasitansi mengarah pada fakta bahwa peralatan listrik yang tidak diarde "terkejut". Dengan tidak adanya pentanahan, potensi kasing logam perangkat yang terhubung ke jaringan 220 V berkisar dari beberapa puluh hingga 220 V, tergantung pada resistansi kebocoran ke pentanahan. Oleh karena itu, kasing perangkat yang terhubung ke jaringan 220 V harus di-ground.

Saat menggunakan konverter DC/DC dan AC/DC, pickup kapasitif dan induktif dari generator konverter sendiri ditambahkan ke sumber interferensi Enoise. Oleh karena itu, dalam kasus umum, tingkat kebisingan pada kabel umum untuk konverter DC / DC dan AC / DC lebih tinggi daripada di sumber dengan transformator daya konvensional, meskipun kapasitansi par1 pada konverter dapat dikurangi menjadi satuan picofarad dibandingkan dengan ratusan picofarad untuk transformator daya konvensional.trafo.

Untuk mengurangi penetrasi gangguan pada sumber daya, pelindung terpisah dari belitan primer dan sekunder transformator digunakan, serta pemisahan sinyal dan kasing (Gbr. 13).

Petir dan listrik atmosfer

Petir adalah salah satu penyebab umum dari lonjakan, kesalahan, dan kegagalan yang tidak diinginkan dalam sistem otomasi. Muatan yang terakumulasi di awan memiliki potensi sekitar beberapa juta volt relatif terhadap permukaan bumi dan negatif. Durasi pelepasan petir rata-rata 0,2 detik, jarang hingga 1 ... mencapai 20.000°C, medan magnet yang kuat dan gelombang radio muncul. Petir juga dapat terbentuk selama badai debu, badai salju, letusan gunung berapi. Frekuensi sambaran petir pada bangunan gedung dengan tinggi 20 m dan dimensi 100x100 m adalah 1 kali dalam 5 tahun, dan untuk bangunan dengan dimensi sekitar 10x10 m - 1 kali dalam 50 tahun (RD 34.21.122-87) .

Jumlah sambaran petir langsung ke menara televisi Ostankino setinggi 540 m adalah 30 sambaran per tahun. Untuk melindungi dari sambaran petir langsung, penangkal petir digunakan, yang terdiri dari pin (penangkal petir) yang terletak di atas gedung, elektroda pembumian, dan konduktor yang menghubungkannya. Sistem proteksi petir menyediakan jalur impedansi rendah untuk arus petir ke tanah, melewati struktur bangunan. Penangkal petir harus ditempatkan sejauh mungkin dari gedung untuk mengurangi efek induksi timbal balik, dan pada saat yang sama cukup dekat untuk melindungi gedung dari sambaran petir langsung. Untuk bangunan dengan luas atap yang besar, penangkal petir dipasang di atap dan dihubungkan satu sama lain dan ke elektroda tanah dengan strip baja.

Konduktor pentanahan penangkal petir dibuat secara terpisah dari pembumian pelindung bangunan, tetapi dihubungkan secara elektrik untuk menyamakan potensi dan menghilangkan kemungkinan percikan api (RD 34.21.122-87).

Arus petir, melewati tanah, menciptakan penurunan tegangan di dalamnya, yang dapat menonaktifkan driver antarmuka jika mereka tidak memiliki isolasi galvanik dan terletak di gedung yang berbeda (dengan elektroda arde yang berbeda).

Di saluran listrik, pelepasan petir diterima pada kabel pelindung, yang mengalihkan petir ke tanah melalui elektroda arde. Kawat pelindung ditarik melewati kabel fase, namun, pulsa ggl diinduksi pada kabel fase karena fenomena induksi elektromagnetik. Impuls ini diteruskan ke gardu transformator, di mana ia dilemahkan oleh celah percikan. Impuls residual melewati saluran konsumen (Gbr. 10 a) dan melalui transformator daya - di sirkuit arde sistem otomasi (Gbr. 12).

Sistem otomasi petir dipengaruhi oleh pulsa elektromagnetik, yang dapat menonaktifkan perangkat isolasi galvanik dan membakar kabel kecil. persilangan arus yang dibangkitkan karena adanya fenomena induksi elektromagnetik. Fenomena alam kedua yang terkait dengan badai petir adalah listrik atmosfer. Potensi listrik awan petir saat hujan bisa mencapai puluhan juta bahkan hingga 1 miliar volt. Ketika kuat medan listrik antara awan dan permukaan bumi mencapai 500...1000 V/m, pelepasan listrik dimulai dari benda tajam (tiang, pipa, pohon, dll).

Kekuatan medan tinggi yang disebabkan oleh listrik atmosfer dapat menyebabkan muatan di sirkuit "mengambang" dengan resistansi insulasi tinggi ke ground beberapa ribu volt dan menyebabkan kerusakan optocoupler dalam modul isolasi galvanik. Untuk melindungi dari listrik atmosfer, sirkuit yang diisolasi secara galvanis yang tidak memiliki jalur resistansi rendah ke arde harus ditempatkan di pelindung elektrostatis yang diarde. Secara khusus, listrik atmosfer adalah salah satu alasan mengapa jaringan industri diletakkan dengan pasangan terpilin terlindung. Pelindung kabel hanya boleh diardekan pada satu titik (lihat subbagian "Membumikan pelindung kabel sinyal").

Perlu dicatat bahwa penangkal petir, yang berfungsi untuk melindungi dari sambaran petir langsung, tidak dapat secara signifikan mengurangi kekuatan medan listrik dari muatan atmosfer dan sama sekali tidak melindungi peralatan dari pulsa elektromagnetik yang kuat selama badai petir.

Listrik statis

Listrik statis terjadi pada bahan dielektrik. Besarnya muatan tergantung pada kecepatan gerakan benda gosok, materialnya dan ukuran permukaan kontak. Contoh benda gosok dapat berupa:

penggerak sabuk;
ban berjalan;
pakaian dan alas kaki sintetis pada tubuh manusia;
aliran partikel padat non-konduktif (debu), gas atau udara melalui nosel;
pergerakan cairan non-konduktif yang mengisi tangki;
ban mobil, menggelinding di jalan non-konduktif;
rol karet di bawah kursi ketika kursi bergerak di lantai non-konduktif.

Penggerak sabuk, yang terdiri dari sabuk dielektrik dan dua puli, adalah contoh paling umum dari generator listrik statis.

Potensi muatan statis pada sabuk dapat mencapai 60 ... 100 kV, dan celah udara yang ditembus adalah 9 cm.Oleh karena itu, dalam industri eksplosif (elevator, pabrik), sabuk digunakan dengan aditif konduktif atau metalisasi. Untuk menghilangkan muatan dari sabuk dan benda elektrifikasi lainnya, gunakan sisir atau sikat logam bermuatan pegas yang menyentuh permukaan yang bergerak.

Sabuk konveyor dialiri listrik lebih buruk daripada penggerak sabuk karena kecepatan sabuk yang lebih rendah.

Cara kedua melawan listrik statis adalah memasang humidifier di dalam ruangan untuk mendapatkan kelembaban di atas 50%.

Untuk mengurangi beban pada tubuh manusia, digunakan arde pada pergelangan tangan pekerja, lantai konduktif, pakaian konduktif, dan pelembab udara.

Hasil dari terjadinya muatan listrik statis dapat berupa rusaknya tahap input sistem pengukuran, munculnya garis pada monitor CRT, transisi pemicu ke keadaan lain, aliran kesalahan dalam sistem digital, kerusakan isolasi sirkuit terisolasi secara galvanis dengan resistensi tinggi ke tanah, pengapian campuran eksplosif.

Untuk melindungi sistem otomasi dari kegagalan yang disebabkan oleh listrik statis, pelindung elektrostatik yang terhubung ke ground pelindung digunakan, serta konverter antarmuka dengan perlindungan terhadap listrik statis (misalnya, konverter antarmuka NL_232C memiliki perlindungan terhadap muatan statis dengan potensi hingga ± 8 kV menurut standar IEC 1000 -4-2).

Pengambilan dilakukan

Pickup konduktif- ini adalah interferensi yang ditransmisikan dari sirkuit listrik tetangga tidak melalui medan elektromagnetik, tetapi dengan mentransfer arus listrik di sepanjang konduktor yang sama untuk kedua sirkuit, terutama melalui bagian yang sama dari ground atau sirkuit daya. Sumber umum kebisingan yang dilakukan adalah generator, sirkuit arus tinggi, sirkuit A/D digital, relai, konverter DC/D dan AC/DC, motor stepper berdenyut, tungku PWM daya tinggi, dan kebisingan listrik.daya yang mengalir melalui jalur arde bersama, dan interferensi dengan frekuensi konversi catu daya tak terputus (UPS).

Penyebab paling umum dari gangguan yang dilakukan dalam sistem otomasi industri adalah pembumian yang tidak tepat.

Pertimbangkan sebuah contoh (Gbr. 15). Arus suplai bagian digital dari modul input I pom melewati bagian umum kabel, yang memiliki resistansi Rtot dan menciptakan penurunan tegangan Vp di atasnya. Jika input analog dari modul input tidak terhubung dengan benar ke sumber sinyal (ditunjukkan oleh garis bersilangan pada Gambar 15 a), jumlah tegangan sinyal yang diukur dan tegangan interferensi Ec + Vpm diterapkan ke input modul .

Dengan koneksi yang lebih benar dari input "-" modul dengan sumber sinyal (ditunjukkan pada Gambar 15 a dengan garis putus-putus), input modul dipengaruhi oleh noise mode umum Vp, yang, jika mode umum koefisien penekanan sinyal tidak mencukupi, dapat menyebabkan kesalahan ke dalam hasil pengukuran. Untuk menghilangkan kedua sumber kesalahan, koneksi ground analog dan digital harus dilakukan pada satu titik yang sama (Gbr. 15 b). Dalam hal ini, penurunan tegangan derau pada konduktor pentanahan tidak memengaruhi bagian analog modul dengan cara apa pun.

Interferensi elektromagnetik

Interferensi elektromagnetik muncul karena fenomena induksi elektromagnetik: dalam rangkaian penghantar yang terletak di medan elektromagnetik, ggl induksi terjadi jika rangkaian terbuka, atau arus induksi jika rangkaian tertutup. Sumber interferensi elektromagnetik dapat berupa radio modem, radiotelepon, radio repeater, stasiun radio, pemancar seluler di atap gedung, motor dengan sikat berkilau, mesin las listrik, trem, lampu neon, pengatur thyristor, komputer, stasiun televisi dan radio. , ponsel, bagian digital dari sistem pengukuran, relai pengatur, radiasi gelombang pendek kosmik, sambaran petir, dll.

Sumber interferensi elektromagnetik juga dapat berupa subsistem digital (diskrit) dari sistem otomasi, misalnya, komputer, relai, thyristor, output kuat dari modul diskrit. Pemancar serat optik juga merupakan sumber interferensi elektromagnetik yang kuat, karena menggunakan arus tinggi dan beroperasi pada frekuensi tinggi. Interferensi dipancarkan dengan bantuan konduktor acak yang membentuk antena dipol atau loop. Antena dipol adalah sumber medan listrik yang dominan di sekitarnya, antena loop adalah sumber medan magnet. Jauh dari sumber seperti itu tidak ada medan yang dominan, yang ada adalah gelombang elektromagnetik transversal. Sistem nyata membentuk satu set antena yang memancar, terdiri dari konduktor, kabel, dan berbagai permukaan logam.

Interferensi elektromagnetik diinduksi pada semua benda konduktif, yang dalam hal ini berperan sebagai antena. Kekuatan interferensi yang diinduksi tergantung pada area sirkuit yang dicakup oleh konduktor, atau pada panjang kabel. Kebisingan yang diinduksi dalam antena semacam itu dapat dihantarkan ke sirkuit sinyal atau sirkuit ground, menyebabkan aliran kesalahan di sirkuit digital atau kesalahan transmisi sinyal di sirkuit analog.

Penerima interferensi elektromagnetik yang paling umum adalah kabel panjang: sirkuit ground, jaringan industri (bus lapangan), kabel yang menghubungkan sensor dan modul input analog, kabel komunikasi informasi. Baca lebih lanjut tentang perlindungan kabel sistem otomasi dari interferensi elektromagnetik. Penerima interferensi elektromagnetik "bertopeng" adalah struktur logam di gedung: rak logam, jendela dengan bingkai logam, pipa untuk pasokan air dan pemanas bangunan, landasan loop pelindung bangunan, dll.

Metode utama untuk memerangi pickup elektromagnetik adalah dengan mengurangi area sirkuit yang menerima interferensi, dan menggunakan metode transmisi sinyal diferensial dalam kombinasi dengan pasangan kabel yang dipilin.

Namun, bahkan di sirkuit dengan area kecil, interferensi besar dapat diinduksi jika, selama pemasangan, terjadi kesalahan, ditunjukkan pada Gambar. 16: arus interferensi diinduksi dalam rangka logam rak (meja) saya dari sumber I1, yang selanjutnya menginduksi ketegangan Vpom pada putaran kedua kabel, yaitu, sinyal interferensi diubah melalui belokan hubung singkat yang dibentuk oleh bingkai rak.

Metode Pembumian

Teknik pembumian dalam sistem otomasi industri sangat berbeda untuk sirkuit yang digabungkan secara galvanis dan terisolasi secara galvanis.

Sebagian besar metode yang dijelaskan dalam literatur mengacu pada sirkuit yang digabungkan secara galvanis, yang proporsinya dalam: Akhir-akhir ini menurun secara signifikan karena penurunan tajam harga untuk konverter DC / DC.

Pembumian sirkuit yang digabungkan secara galvanis

Contoh sirkuit yang terhubung secara galvanis adalah koneksi sumber dan penerima sinyal standar 0 ... 5 V (Gbr. 17, 18).

Untuk menjelaskan cara mengarde dengan benar, pertimbangkan opsi pemasangan yang salah (Gbr. 17) dan yang benar (Gbr. 18).

pada gambar. 17. Kesalahan berikut dibuat:

Arus beban berat (motor DC) mengalir pada ground rail yang sama dengan sinyal, menciptakan penurunan tegangan V Bumi;
menggunakan inklusi unipolar dari penerima sinyal, dan bukan diferensial;
modul input tanpa isolasi galvanik dari bagian digital dan analog digunakan, sehingga arus catu daya bagian digital, yang mengandung interferensi, mengalir melalui output AGND dan menciptakan penurunan tegangan interferensi tambahan pada resistansi R1.

Kesalahan ini mengarah pada fakta bahwa tegangan pada input penerima Vin sama dengan jumlah tegangan sinyal pilih dan tegangan interferensi VGround = R1 (Ipit + IM)

Untuk menghilangkan kerugian ini, batang tembaga besar dapat digunakan sebagai konduktor pembumian, tetapi lebih baik melakukan pembumian seperti yang ditunjukkan pada gambar. delapan belas:

yaitu:

hubungkan semua sirkuit ground pada satu titik (dalam hal ini, arus interferensi SAYA R1);
hubungkan konduktor ground penerima sinyal ke titik umum yang sama (dalam hal ini, arus Ipit tidak lagi mengalir melalui hambatan R1, dan tegangan jatuh pada resistansi konduktor R2 tidak menambah tegangan output dari sumber sinyal pilih).

Aturan umum untuk melemahkan koneksi melalui kabel arde yang sama adalah dengan membagi tanah menjadi analog, digital, daya Dan pelindung diikuti oleh koneksi mereka hanya pada satu titik.

Ketika memisahkan landasan dari sirkuit yang digabungkan secara galvanis, prinsip umum: sirkuit ground kebisingan tinggi harus terpisah dari sirkuit kebisingan rendah, dan mereka hanya boleh dihubungkan pada satu titik yang sama.

Mungkin ada beberapa titik pembumian jika topologi sirkuit semacam itu tidak menyebabkan munculnya area tanah "kotor" di sirkuit, termasuk sumber dan penerima sinyal, dan juga jika loop tertutup yang menerima interferensi elektromagnetik tidak terbentuk. di sirkuit tanah.

Kerugian dari metode pemisahan konduktor tanah adalah efisiensi rendah pada frekuensi tinggi, ketika induktansi timbal balik antara konduktor tanah yang berdekatan memainkan peran penting, yang hanya menggantikan kopling galvanik dengan yang induktif, tanpa menyelesaikan masalah secara keseluruhan.

Panjang konduktor yang panjang juga meningkatkan tahanan tanah, yang penting pada frekuensi tinggi.

Oleh karena itu, pembumian pada satu titik digunakan pada frekuensi hingga 1 MHz, di atas 10 MHz lebih baik untuk pembumian di beberapa titik, dan dalam rentang menengah dari 1 hingga 10 MHz, sirkuit titik tunggal harus digunakan jika konduktor terpanjang di sirkuit tanah kurang dari 1/20 dari panjang gelombang interferensi.

Jika tidak, skema multipoint digunakan. Pentanahan titik tunggal sering digunakan dalam aplikasi militer dan luar angkasa.

Pembumian sirkuit yang diisolasi secara galvanis

Solusi radikal untuk masalah yang dijelaskan (Gbr. 17 dan 18) adalah penggunaan isolasi galvanik dengan pentanahan terpisah dari bagian digital, analog, dan daya sistem (Gbr. 19).

Bagian daya biasanya diarde melalui bus pembumian pelindung. Penggunaan isolasi galvanik memungkinkan Anda untuk memisahkan ground analog dan digital, dan ini, pada gilirannya, menghilangkan aliran arus interferensi melalui ground analog dari daya dan ground digital.

Ground analog dapat dihubungkan ke bumi pelindung melalui resistor. RAGND(Untuk rincian lebih lanjut, lihat bagian "Apung" tanah "dan" isolasi Galvanik ").

Membumikan pelindung kabel sinyal

Masalah transmisi sinyal melalui kabel dijelaskan secara rinci dalam pekerjaan. Di sini kami hanya akan mempertimbangkan pembumian saat mentransmisikan sinyal melalui pasangan berpelindung bengkok, karena kasus ini paling umum untuk sistem otomasi industri.

Karena panjang kabel sinyal biasanya puluhan dan ratusan meter, maka harus dilindungi dari medan magnet bolak-balik (menggunakan twisted pair), muatan elektrostatik, dan pickup kapasitif (pelindung).

Jika frekuensi interferensi tidak melebihi 1 MHz, maka kabel harus diarde di satu sisi. Jika diarde dari kedua sisi (Gbr. 20), maka sirkuit tertutup terbentuk, yang akan berfungsi sebagai antena, menerima interferensi elektromagnetik (pada Gbr. 20, jalur arus interferensi ditunjukkan oleh garis putus-putus).

Arus interferensi, yang melewati layar kabel, akan menyebabkan interferensi pada konduktor pusat kabel melalui induktansi timbal balik.

Jika titik-titik pentanahan dari ujung kabel dipisahkan oleh jarak yang cukup jauh, mungkin ada perbedaan potensial di antara mereka, yang disebabkan oleh arus yang menyimpang di tanah atau kebisingan di bus tanah.

Arus nyasar diinduksi oleh kendaraan berlistrik (trem, kereta metro dan kereta api), unit pengelasan, perangkat perlindungan elektrokimia, medan listrik alami yang disebabkan oleh penyaringan air di bebatuan, difusi larutan berair, dll.

Selubung kabel harus diardekan di sisi sumber sinyal. Jika pentanahan dilakukan dari sisi penerima, maka arus interferensi akan mengalir sepanjang jalur yang ditunjukkan pada Gambar. 21 garis putus-putus, yaitu, melalui kapasitansi antara inti kabel, menciptakan tegangan interferensi di atasnya dan, oleh karena itu, antara input diferensial.

Oleh karena itu, perlu untuk membumikan jalinan dari sisi sumber sinyal (Gbr. 22), dalam hal ini tidak ada jalur untuk lewatnya arus interferensi.

Jika sumber sinyal tidak diarde (misalnya, termokopel), maka pelindung dapat diarde dari kedua sisi, karena dalam hal ini loop tertutup untuk arus interferensi tidak terbentuk.

Selain itu, dengan panjang kabel yang sebanding dengan panjang gelombang interferensi (panjang gelombang interferensi pada frekuensi 1 MHz adalah 300 m, pada frekuensi 10 MHz - 30 m), resistansi jalinan meningkat (lihat "Model, ground "), yang secara tajam meningkatkan tegangan interferensi pada jalinan.

Oleh karena itu, pada frekuensi tinggi, jalinan kabel harus diarde tidak hanya di kedua sisi, tetapi juga di beberapa titik di antara keduanya (Gbr. 23).

Titik-titik ini dipilih pada jarak 1/10 panjang gelombang interferensi satu sama lain. Dalam hal ini, sebagian arus akan mengalir melalui jalinan kabel aku bumi, yang mentransmisikan interferensi ke inti pusat melalui induktansi timbal balik.

Arus kapasitif juga akan mengalir sepanjang jalur yang ditunjukkan pada Gambar. 21, bagaimanapun, komponen frekuensi tinggi dari interferensi akan dilemahkan. Pilihan jumlah titik arde kabel tergantung pada perbedaan tegangan interferensi pada ujung sekat, frekuensi interferensi, persyaratan proteksi terhadap sambaran petir, atau besarnya arus yang mengalir melalui sekat jika dihukum.

Sebagai opsi perantara, Anda dapat menggunakan landasan kedua layar melalui kapasitansi(Gbr. 22). Pada saat yang sama, pada frekuensi tinggi, layar ternyata di-ground dari dua sisi, pada frekuensi rendah - dari satu sisi. Ini masuk akal dalam kasus ketika frekuensi interferensi melebihi 1 MHz, dan panjang kabel 10 ... 20 kali lebih kecil dari panjang gelombang interferensi, yaitu, ketika belum perlu diarde di beberapa titik perantara.

Nilai kapasitansi dapat dihitung menggunakan rumus Microwave = 1/(2 Xs), di mana ƒ batas frekuensi atas spektrum interferensi, Xc- resistansi kapasitif dari kapasitor pentanahan (fraksi ohm). Misalnya, pada frekuensi 1 MHz, kapasitor 0,1 uF memiliki hambatan 1,6 ohm.

Kapasitor harus frekuensi tinggi, dengan induktansi diri rendah. Untuk penyaringan berkualitas tinggi dalam rentang frekuensi yang luas, layar ganda digunakan (Gbr. 24).

Pelindung bagian dalam dibumikan di satu sisi - dari sisi sumber sinyal, untuk mengecualikan lewatnya interferensi kapasitif di sepanjang jalur yang ditunjukkan pada Gambar. 21, dan pelindung luar mengurangi interferensi frekuensi tinggi.

Dalam semua kasus, layar harus diisolasi untuk mencegah kontak yang tidak disengaja dengan benda logam dan tanah.

Perhatikan bahwa frekuensi interferensi adalah frekuensi yang dapat dirasakan oleh input sensitif perangkat sistem otomasi. Khususnya, jika ada filter pada input modul analog, maka frekuensi noise maksimum yang harus diperhitungkan saat melindungi dan membumikan ditentukan oleh frekuensi cutoff atas dari passband filter.

Karena bahkan dengan pentanahan yang tepat, tetapi kabel yang panjang, interferensi masih melewati layar, untuk transmisi sinyal jarak jauh atau dengan peningkatan persyaratan untuk keakuratan pengukuran, Anda perlu mengirimkan sinyal dalam bentuk digital atau bahkan lebih baik melalui kabel optik. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan, misalnya, modul input analog RealLab! seri NL atau ADAM-4000 dan konverter antarmuka serat optik RS-485, misalnya, ketik SN-OFC-ST62.5 / 125 dari NIL AP atau ADAM-4541/4542+ perusahaan Advantech.

Pembumian layar kabel sistem otomasi di gardu listrik

Untuk melindungi dari medan elektromagnetik dengan frekuensi 50 Hz, layar kabel juga diarde di kedua sisi. Hal ini dibenarkan jika diketahui bahwa pickup elektromagnetik dengan frekuensi 50 Hz lebih besar daripada pickup yang disebabkan oleh aliran arus penyeimbang melalui jalinan.

Pelindung kabel pembumian untuk proteksi petir

Untuk melindungi dari medan magnet petir, kabel sinyal sistem otomasi yang melewati area terbuka harus diletakkan di pipa logam yang terbuat dari bahan feromagnetik, seperti baja. Pipa memainkan peran sebagai layar magnetik. Baja tahan karat tidak dapat digunakan karena bahan ini tidak bersifat feromagnetik. Pipa diletakkan di bawah tanah, dan ketika ditempatkan di atas tanah, pipa harus diarde kira-kira setiap 3 meter. Kabel harus dilindungi dan perisai harus diarde. Grounding layar harus berkualitas sangat tinggi dengan resistensi minimal terhadap ground.

Di dalam gedung, medan magnet akan melemah jika gedung tersebut terbuat dari beton bertulang, dan tidak melemah jika terbuat dari batu bata. Solusi radikal untuk masalah proteksi petir adalah penggunaan kabel serat optik, yang sudah cukup murah dan mudah dihubungkan ke antarmuka RS.485.

Pembumian untuk pengukuran diferensial

Untuk mengalirkan muatan dan arus ke ground, input potensial dari modul input analog biasanya berisi resistor 1 hingga 20 MΩ secara internal yang menghubungkan input analog ke ground. Namun, dengan tingkat interferensi yang tinggi atau impedansi yang tinggi dari sumber sinyal, bahkan resistansi 20 MΩ mungkin tidak cukup, dan kemudian perlu menggunakan resistor eksternal tambahan dengan nilai puluhan kΩ hingga 1 MΩ atau kapasitor. dengan resistansi yang sama pada frekuensi interferensi (Gbr. 25).

Sensor Cerdas Pembumian

Baru-baru ini, apa yang disebut sensor pintar telah banyak digunakan dan dikembangkan, yang berisi mikrokontroler untuk linierisasi karakteristik konversi sensor. Sensor pintar memberikan sinyal dalam bentuk digital atau analog.

Karena fakta bahwa bagian digital dari sensor digabungkan dengan bagian analog, sinyal keluaran memiliki tingkat kebisingan yang meningkat jika ground tidak benar.

Beberapa sensor, seperti yang dari Honeywell, memiliki DAC dengan keluaran arus dan oleh karena itu memerlukan resistansi beban eksternal orde 20 kΩ, sehingga sinyal yang berguna di dalamnya diperoleh dalam bentuk penurunan tegangan melintasi resistor beban ketika arus keluaran sensor mengalir.

Pertimbangkan sebuah contoh (Gbr. 26).

tegangan beban adalah: Vload = Vout - Iload R1+ I2 R2,

yaitu itu tergantung pada arus I2, yang mencakup arus ground digital. Arus ground digital mengandung noise dan, sesuai dengan rumus di atas, mempengaruhi tegangan pada beban. Untuk menghilangkan efek ini, sirkuit ground harus dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 27. Di sini arus ground digital tidak mengalir melalui resistansi. R21 dan karena itu tidak menimbulkan noise ke tegangan sinyal pada beban.

Grounding lemari dengan peralatan sistem otomasi

Pemasangan lemari dengan peralatan harus memperhitungkan semua informasi yang disebutkan sebelumnya. Namun, tidak mungkin untuk mengatakan terlebih dahulu persyaratan mana yang wajib dan mana yang tidak, karena rangkaian persyaratan wajib bergantung pada akurasi pengukuran yang diperlukan dan pada lingkungan elektromagnetik.

pada gambar. 28 menunjukkan contoh di mana setiap perbedaan dari Gambar. 29 meningkatkan kemungkinan kegagalan digital dan menurunkan kesalahan analog.

pada gambar. 28 membuat koneksi "salah" berikut:

kabinet dibumikan pada titik yang berbeda, sehingga potensi dasarnya berbeda (Gbr. 17 dan 18);
kabinet saling berhubungan, yang menciptakan sirkuit tertutup di sirkuit pembumian (lihat Gambar 16, serta bagian "Pembumian pelindung bangunan", "Konduktor pembumian" dan "Penjemputan elektromagnetik");
konduktor ground analog dan digital di kabinet kiri berjalan secara paralel di area yang luas, sehingga pickup induktif dan kapasitif dari ground digital dapat muncul di ground analog;
keluaran GND unit catu daya terhubung ke badan kabinet pada titik terdekat, dan bukan di terminal ground, oleh karena itu, arus interferensi mengalir melalui badan kabinet, menembus melalui transformator catu daya (Gbr. 12 dan 13);
satu catu daya digunakan untuk dua kabinet, yang meningkatkan panjang dan induktansi konduktor tanah;
di kabinet kanan, terminal arde tidak terhubung ke terminal arde, tetapi langsung ke badan kabinet. Dalam hal ini, badan kabinet menjadi sumber pickup induktif pada semua kabel yang melewati dindingnya;
di kabinet kanan di baris tengah, ground analog dan digital terhubung langsung pada output blok, yang salah (Gbr. 17, 18, 19)

Kekurangan ini dihilangkan pada Gambar. 29.

Peningkatan pengkabelan tambahan dalam contoh ini adalah dengan menggunakan konduktor pembumian terpisah untuk modul input analog yang paling sensitif.

Di dalam kabinet (rak), diinginkan untuk mengelompokkan modul analog secara terpisah, modul digital secara terpisah, sehingga ketika meletakkan kabel di saluran kabel kurangi panjang bagian lintasan paralel dari sirkuit pentanahan digital dan analog.

Membumi dalam sistem kontrol terdistribusi

Dalam sistem kontrol yang didistribusikan di wilayah tertentu dengan dimensi karakteristik puluhan dan ratusan meter, tidak mungkin menggunakan modul input tanpa isolasi galvanik. Hanya isolasi galvanik yang memungkinkan Anda menghubungkan sirkuit yang diarde pada titik-titik dengan potensi berbeda.

Kabel yang melewati area terbuka harus dilindungi dari impuls magnetik yang terjadi selama badai petir (lihat bagian "Petir dan listrik atmosfer", "Pelindung kabel pembumian untuk proteksi petir"), dan dari medan magnet yang muncul saat mengalihkan beban kuat (Lihat bagian "Membumikan layar kabel sistem otomasi di gardu listrik"). Berikan perhatian khusus pada arde pelindung kabel (lihat bagian "Membumikan pelindung kabel sinyal").

Solusi radikal untuk sistem kontrol yang terdistribusi secara geografis adalah transmisi informasi melalui serat optik atau saluran radio.

Hasil yang baik dapat diperoleh dengan menolak untuk mengirimkan informasi dengan standar analog yang mendukung standar digital. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan modul yang sesuai untuk membangun sistem kontrol terdistribusi, seperti seri ADAM-4000 atau NL. Inti dari pendekatan ini adalah bahwa modul input terletak di dekat sensor, sehingga mengurangi panjang kabel dengan sinyal analog, dan sinyal ditransmisikan ke PLC melalui saluran digital.

Variasi dari pendekatan ini adalah penggunaan sensor dengan ADC bawaan dan antarmuka digital. Sensor semacam itu sekarang ada di antara produk banyak perusahaan, seperti Pepperl + Fuchs, Siemens, Omron, dll.; sensor seperti itu dari seri NL yang telah disebutkan diproduksi, misalnya, sensor kelembaban NL-1DT100.

Sirkuit pengukuran sensitif pembumian

Untuk sirkuit pengukuran yang sangat sensitif di lingkungan elektromagnetik yang buruk, tanah apung (lihat bagian Tanah Apung) bersama dengan daya baterai dan transmisi serat optik memberikan hasil terbaik.

Grounding peralatan penggerak dan drive APCS

Layar kabel harus dibumikan di satu sisi.

Sirkuit untuk menghubungkan sensor sistem tersebut harus ditempatkan di layar terpisah dan, jika mungkin, jauh secara spasial dari perangkat penggerak.

Pembumian di jaringan industri

Antarmuka berbasis jaringan industri RS-485 dilakukan terlindung pasangan bengkok dengan penggunaan wajib modul isolasi galvanik(Gbr. 30).

Untuk jarak pendek (sekitar 10 m), tanpa adanya sumber gangguan di dekatnya, layar tidak dapat digunakan. Pada jarak yang jauh (standar memungkinkan panjang kabel hingga 1,2 km), perbedaan potensial pentanahan pada titik-titik yang saling berjauhan dapat mencapai beberapa unit dan bahkan puluhan volt (lihat bagian "Membumikan pelindung kabel sinyal") .

Oleh karena itu, untuk mencegah arus mengalir melalui pelindung, menyamakan potensi ini, pelindung kabel harus diarde hanya pada satu titik (tidak masalah yang mana). Ini juga akan mencegah loop tertutup area yang luas di sirkuit ground, di mana arus tinggi dapat diinduksi karena induksi elektromagnetik selama sambaran petir atau pengalihan beban yang kuat.

Arus melalui induktansi timbal balik menginduksi ggl pada pasangan kawat tengah, yang dapat menghancurkan chip driver port.

Saat menggunakan kabel tanpa pelindung, muatan statis yang besar (beberapa kilovolt) dapat diinduksi di atasnya karena listrik atmosfer, yang dapat menonaktifkan elemen isolasi galvanik. Untuk mencegah efek ini, bagian terisolasi dari perangkat isolasi galvanik harus diarde melalui resistansi, misalnya 0,1 ... 1 MΩ.

Resistansi yang ditunjukkan pada gambar. 30 garis putus-putus juga mengurangi kemungkinan flashover jika terjadi gangguan tanah atau resistansi isolasi galvanik yang tinggi ketika kabel berpelindung digunakan.

Efek yang dijelaskan terutama diucapkan dalam jaringan Ethernet dengan kabel koaksial, ketika beberapa papan jaringan Ethernet gagal selama badai petir ketika membumi di beberapa titik (atau kurangnya landasan) selama badai petir.

Dalam jaringan Ethernet dengan low keluaran(10 Mbit/s) Perisai hanya boleh di-ground pada satu titik. Untuk Fast Ethernet (100 Mbps) dan Gigabit Ethernet (1 Gbps), pelindung harus diardekan di beberapa titik, mengikuti rekomendasi dalam Pelindung Kabel Sinyal Pengardean.

Juga perlu dipandu oleh aturan dari bagian ini saat meletakkan kabel di area terbuka.

Grounding di fasilitas industri peledak

Di fasilitas industri eksplosif, saat memasang pentanahan dengan kawat yang terdampar, tidak diperbolehkan menggunakan solder untuk menyolder inti bersama-sama, karena karena aliran dingin solder, tempat-tempat tekanan kontak di klem sekrup dapat melemah.

Perisai Kabel Antarmuka RS-485 didasarkan pada satu titik di luar zona ledakan. Di dalam area berbahaya, itu harus dilindungi dari kontak yang tidak disengaja dengan konduktor yang dibumikan. sirkuit yang secara intrinsik aman tidak boleh diarde kecuali disyaratkan oleh kondisi pengoperasian peralatan listrik ( GOST R 51330.10, hal.6.3.5.2).

sirkuit yang secara intrinsik aman harus dipasang sedemikian rupa sehingga interferensi dari medan elektromagnetik eksternal (misalnya, dari pemancar radio yang terletak di atap gedung, dari saluran udara saluran listrik atau kabel daya tinggi di dekatnya) tidak menimbulkan tegangan atau arus berbahaya di sirkuit yang secara intrinsik aman.

Ini dapat dicapai dengan melindungi atau menghilangkan sirkuit yang secara intrinsik aman dari sumber interferensi elektromagnetik.

Saat diletakkan dalam bundel atau saluran umum, kabel dengan sirkuit yang aman secara intrinsik dan aman secara intrinsik harus dipisahkan oleh lapisan tengah bahan isolasi atau partisi logam yang diarde. Tidak diperlukan pemisahan jika digunakan kabel berselubung logam atau berpelindung.

Struktur logam yang diarde tidak boleh memiliki celah dan kontak yang buruk di antara mereka, yang dapat memicu selama badai petir atau saat mengganti peralatan yang kuat.

Dalam fasilitas industri eksplosif, jaringan distribusi listrik dengan netral terisolasi sebagian besar digunakan untuk menghilangkan kemungkinan percikan selama hubung singkat fase-ke-bumi dan tersandungnya sekering pelindung jika terjadi kerusakan isolasi.

Untuk perlindungan terhadap listrik statis gunakan landasan yang dijelaskan di bagian yang sesuai. Listrik statis dapat menyalakan campuran yang mudah meledak. Misalnya, dengan kapasitansi tubuh manusia 100 ... 400 pF dan potensi muatan 1 kV, energi pelepasan percikan dari tubuh manusia akan menjadi 50 ... 200 J, yang mungkin cukup untuk menyalakan campuran bahan peledak kelompok IIC (60 J).

Verifikasi Darat

Osiloskop dan perekam bertenaga mengambang (baterai) digunakan untuk mendeteksi masalah pentanahan.

Perekam membantu menemukan kontak yang buruk ("bergemerisik") di arde dan sirkuit daya peralatan, jarang muncul kegagalan dalam sistem otomasi. Untuk melakukan ini, menggunakan perekam komputer multi-saluran, parameter yang diinginkan, tegangan di sirkuit suplai tegangan rendah, di jaringan suplai 220 V, dan perbedaan tegangan antara beberapa titik sistem pentanahan dipantau. Perekaman parameter proses dan voltase secara terus-menerus memungkinkan Anda untuk menetapkan hubungan sebab akibat antara kegagalan parameter proses dan lonjakan voltase pada sirkuit daya dan arde.

Osiloskop bertenaga terapung memungkinkan Anda untuk memantau besaran dan frekuensi interferensi di terminal arde dalam selungkup otomatisasi, mengevaluasi level, dan menemukan sumber medan magnet interferensi menggunakan antena multi-putaran yang terhubung ke osiloskop.

Victor Denisenko, peneliti NIL AP Artikel ini diterbitkan di majalah "STA" No. 2, 2006

Teknik pembumian dalam sistem otomasi industri sangat berbeda untuk sirkuit yang digabungkan secara galvanis dan terisolasi secara galvanis. Sebagian besar metode yang dijelaskan dalam literatur berhubungan dengan sirkuit yang digabungkan secara galvanis, bagian yang baru-baru ini menurun secara signifikan karena penurunan tajam dalam harga untuk mengisolasi konverter DC-DC.

3.5.1. Sirkuit yang digabungkan secara galvanis

Contoh sirkuit yang digabungkan secara galvanis adalah koneksi sumber dan penerima sinyal standar 0 ... 5 V (Gbr. 3.95, Gbr. 3.96). Untuk menjelaskan cara mengarde dengan benar, pertimbangkan opsi salah (Gbr. 3.95) dan benar (Gbr. 3.96, pemasangan. Kesalahan berikut dibuat pada Gbr. 3.95:

Kesalahan yang terdaftar mengarah pada fakta bahwa tegangan pada input penerima sama dengan jumlah tegangan sinyal dan tegangan interferensi. Untuk menghilangkan kerugian ini, batang tembaga besar dapat digunakan sebagai konduktor pembumian, tetapi lebih baik melakukan pembumian seperti yang ditunjukkan pada gambar. 3.96, yaitu:

Aturan umum untuk melemahkan komunikasi melalui kabel arde yang sama adalah membagi tanah menjadi analog, digital, daya dan pelindung, dan kemudian menghubungkannya hanya pada satu titik. Saat memisahkan pembumian dari sirkuit yang digabungkan secara galvanis, prinsip umum yang digunakan: sirkuit pembumian dengan tingkat gangguan yang tinggi harus dilakukan secara terpisah dari sirkuit dengan tingkat gangguan yang rendah, dan mereka hanya boleh dihubungkan pada satu titik yang sama. Mungkin ada beberapa titik pembumian jika topologi sirkuit semacam itu tidak mengarah pada munculnya area tanah "kotor" di sirkuit, termasuk sumber dan penerima sinyal, dan juga jika loop tertutup tidak terbentuk di sirkuit pembumian , di mana arus yang diinduksi oleh interferensi elektromagnetik bersirkulasi.

Panjang konduktor yang panjang juga meningkatkan tahanan tanah, yang penting pada frekuensi tinggi. Oleh karena itu, pembumian pada satu titik digunakan pada frekuensi hingga 1 MHz, lebih baik pembumian pada beberapa titik di atas 10 MHz, pada rentang menengah dari 1 hingga 10 MHz, sirkuit titik tunggal harus digunakan jika konduktor terpanjang di sirkuit tanah kurang dari 1/20 dari panjang gelombang interferensi. Jika tidak, skema multipoint [Barnes] digunakan.

Landasan titik tunggal sering digunakan dalam aplikasi militer dan luar angkasa [Barnes].

3.5.2. Perisai kabel sinyal

Pertimbangkan pembumian layar saat mentransmisikan sinyal melalui pasangan berpelindung bengkok, karena kasus ini paling umum untuk sistem otomasi industri.

Jika frekuensi interferensi tidak melebihi 1 MHz, maka kabel harus diarde di satu sisi. Jika diarde dari kedua sisi (Gbr. 3.97), maka loop tertutup terbentuk, yang akan berfungsi sebagai antena, menerima interferensi elektromagnetik (pada Gbr. 3.97, jalur arus interferensi ditunjukkan oleh garis putus-putus). Arus yang mengalir melalui layar merupakan sumber interferensi induktif pada kabel yang berdekatan dan kabel di dalam layar. Meskipun medan magnet arus jalinan di dalam pelindung secara teoritis sama dengan nol, tetapi karena penyebaran teknologi dalam pembuatan kabel, serta resistansi jalinan yang tidak nol, pickup pada kabel di dalam pelindung bisa signifikan. Oleh karena itu, layar harus di-ground hanya di satu sisi, dan di sisi sumber sinyal.

Selubung kabel harus diardekan di sisi sumber sinyal. Jika pentanahan dilakukan dari sisi penerima (Gbr. 3.98), maka arus interferensi akan mengalir sepanjang jalur yang ditunjukkan pada gambar. 3.98 garis putus-putus, mis. melalui kapasitansi antara inti kabel, menciptakan tegangan interferensi di atasnya dan, akibatnya, antara input diferensial. Oleh karena itu, perlu untuk membumikan jalinan dari sisi sumber sinyal (Gbr. 3.99). Dalam hal ini, tidak ada jalur untuk dilewati arus interferensi. Harap dicatat bahwa diagram ini menunjukkan penerima sinyal diferensial, mis. kedua inputnya memiliki resistansi tak terbatas ke ground.

Jika sumber sinyal tidak diarde (misalnya, termokopel), maka pelindung dapat diarde dari kedua sisi, karena dalam hal ini, loop tertutup untuk arus interferensi tidak terbentuk.

Pada frekuensi di atas 1 MHz, resistansi induktif layar meningkat dan arus pickup kapasitif menciptakan penurunan tegangan yang besar di atasnya, yang dapat ditransmisikan ke konduktor internal melalui kapasitansi antara jalinan dan konduktor. Selain itu, dengan panjang kabel yang sebanding dengan panjang gelombang interferensi (panjang gelombang interferensi pada frekuensi 1 MHz adalah 300 m, pada frekuensi 10 MHz - 30 m), resistansi jalinan meningkat (lihat "Model Tanah" bagian), yang secara tajam meningkatkan tegangan interferensi pada jalinan. Oleh karena itu, pada frekuensi tinggi, selubung kabel harus diarde tidak hanya di kedua sisi, tetapi juga di beberapa titik di antaranya (Gbr. 3.100). Titik-titik ini dipilih pada jarak 1/10 panjang gelombang interferensi satu sama lain. Dalam hal ini, sebagian arus akan mengalir melalui jalinan kabel, mentransmisikan gangguan ke inti pusat melalui induktansi timbal balik. Arus kapasitif juga akan mengalir sepanjang jalur yang ditunjukkan pada gambar. 3.98, bagaimanapun, komponen frekuensi tinggi dari interferensi akan dilemahkan. Pilihan jumlah titik arde kabel tergantung pada perbedaan tegangan interferensi pada ujung sekat, frekuensi interferensi, persyaratan proteksi terhadap sambaran petir, atau besarnya arus yang mengalir melalui sekat jika dihukum.

Sebagai opsi perantara, Anda dapat menggunakan pentanahan layar kedua melalui kapasitansi (Gbr. 3.99). Pada saat yang sama, pada frekuensi tinggi, layar ternyata di-ground dari dua sisi, pada frekuensi rendah - dari satu sisi. Ini masuk akal jika frekuensi interferensi melebihi 1 MHz, dan panjang kabel 10 ... 20 kali lebih kecil dari panjang gelombang interferensi, mis. ketika belum perlu melakukan pembumian di beberapa titik perantara. Nilai kapasitansi dapat dihitung dengan rumus , di mana frekuensi atas batas spektrum interferensi, adalah kapasitansi kapasitor pentanahan (fraksi Ohm). Misalnya, pada frekuensi 1 MHz, kapasitor 0,1 uF memiliki hambatan 1,6 ohm. Kapasitor harus frekuensi tinggi, dengan induktansi diri rendah.

Untuk pelindung berkualitas tinggi dalam rentang frekuensi yang lebar, layar ganda digunakan (Gbr. 3.101) [Zipse]. Pelindung bagian dalam diarde pada satu sisi, sisi sumber sinyal, untuk mencegah interferensi kapasitif melewati mekanisme yang ditunjukkan pada gambar. 3.98, dan pelindung luar mengurangi interferensi frekuensi tinggi.

Dalam semua kasus, layar harus diisolasi untuk mencegah kontak yang tidak disengaja dengan benda logam dan tanah.

Ingat bahwa frekuensi interferensi adalah frekuensi yang dapat dirasakan oleh input sensitif dari peralatan otomasi. Khususnya, jika ada filter pada input modul analog, maka frekuensi noise maksimum yang harus diperhitungkan saat melindungi dan membumikan ditentukan oleh frekuensi cutoff atas dari passband filter.

Karena bahkan dengan pentanahan yang tepat, tetapi dengan kabel yang panjang, gangguan masih melewati layar, lebih baik untuk mengirimkan sinyal dalam bentuk digital atau melalui kabel optik untuk mengirimkan sinyal jarak jauh atau dengan peningkatan persyaratan untuk akurasi pengukuran . Untuk ini, Anda dapat menggunakan, misalnya, modul input analog Lab Nyata! seri dengan antarmuka RS-485 digital atau konverter serat optik dari antarmuka RS-485, misalnya, ketik SN-OFC-ST-62.5/125 dari RealLab! .

Kami telah melakukan perbandingan eksperimental berbagai cara koneksi sumber sinyal (termistor dengan resistansi 20 kOhm) melalui pasangan bengkok terlindung (0,5 putaran per sentimeter) sepanjang 3,5 m. Amplifier instrumental RL-4DA200 dengan sistem akuisisi data RL-40AI dari RealLab! Gain saluran amplifikasi adalah 390, bandwidth adalah 1 kHz. Jenis interferensi untuk rangkaian Gambar. 3.102-a ditunjukkan pada gambar. 3.103.

3.5.4. Layar kabel di gardu listrik

Di gardu listrik, pada jalinan (layar) kabel sinyal otomatisasi, diletakkan di bawah kabel tegangan tinggi di permukaan tanah dan diarde di satu sisi, tegangan ratusan volt dapat diinduksi selama peralihan arus oleh sakelar. Oleh karena itu, untuk tujuan keamanan listrik, jalinan kabel diarde di kedua sisi.

3.5.5. Pelindung kabel untuk proteksi petir

Untuk melindungi dari medan magnet petir, kabel sinyal sistem otomasi yang melewati area terbuka harus diletakkan di pipa logam yang terbuat dari bahan feromagnetik, seperti baja. Pipa memainkan peran layar magnetik [Vijayaraghavan]. Baja tahan karat tidak dapat digunakan karena bahan ini tidak bersifat feromagnetik. Pipa diletakkan di bawah tanah, dan ketika di atas tanah, pipa harus di-ground kira-kira setiap 3 meter [Zipse]. Kabel harus dilindungi dan perisai harus diarde. Grounding layar harus berkualitas sangat tinggi dengan resistensi minimal terhadap ground.

Di dalam gedung, medan magnet melemah pada bangunan beton bertulang dan tidak melemah pada bangunan bata.

Solusi radikal untuk masalah proteksi petir adalah penggunaan kabel serat optik, yang sudah cukup murah dan mudah dihubungkan ke antarmuka RS-485, misalnya, melalui konverter tipe SN-OFC-ST-62.5/125.

3.5.6. Pembumian untuk pengukuran diferensial

Jika sumber sinyal tidak memiliki hambatan ke ground, maka "input mengambang" terbentuk selama pengukuran diferensial (Gbr. 3.105). Input mengambang dapat diisi secara statis oleh listrik atmosfer (lihat juga bagian Jenis Tanah) atau oleh arus bocor input op amp. Untuk mengalirkan muatan dan arus ke ground, input potensial dari modul input analog biasanya berisi resistor 1 MΩ hingga 20 MΩ secara internal untuk menghubungkan input analog ke ground. Namun, dengan tingkat interferensi yang tinggi atau resistansi sumber sinyal yang tinggi, resistansi 20 MΩ mungkin tidak cukup, dan kemudian perlu menggunakan resistor eksternal tambahan dengan resistansi dari puluhan kΩ hingga 1 MΩ atau kapasitor dengan resistansi yang sama pada frekuensi interferensi (Gbr. 3.105).

3.5.7. Sensor Cerdas

Baru-baru ini, apa yang disebut sensor pintar, yang berisi mikrokontroler untuk linierisasi karakteristik konversi sensor, telah menyebar dan dikembangkan dengan cepat (lihat, misalnya, "Sensor suhu, tekanan, kelembaban"). Sensor pintar memberikan sinyal dalam bentuk digital atau analog [Caruso]. Karena fakta bahwa bagian digital dari sensor digabungkan dengan bagian analog, sinyal keluaran memiliki tingkat kebisingan yang meningkat jika ground tidak benar.

Beberapa sensor, seperti yang dari Honeywell, memiliki DAC dengan keluaran arus dan oleh karena itu memerlukan resistansi beban eksternal (pada orde 20 kΩ [Caruso]), sehingga sinyal yang berguna diperoleh dalam bentuk penurunan tegangan melintasi beban resistor ketika arus keluaran sensor mengalir.

kabinet saling berhubungan, yang menciptakan loop tertutup di sirkuit ground, lihat gbr. 3.69, bagian "Pembumian pelindung bangunan", "Konduktor pembumian", "Interferensi elektromagnetik";

konduktor ground analog dan digital di kabinet kiri berjalan paralel di area yang luas, sehingga pickup induktif dan kapasitif dari ground digital dapat muncul di ground analog;

catu daya (lebih tepatnya, terminal negatifnya) terhubung ke badan kabinet pada titik terdekat, dan bukan di terminal ground, oleh karena itu, arus interferensi mengalir melalui badan kabinet, menembus melalui transformator catu daya (lihat Gambar 3.62 ,);

satu catu daya digunakan untuk dua kabinet, yang meningkatkan panjang dan induktansi konduktor tanah;

di kabinet kanan, terminal arde tidak terhubung ke terminal arde, tetapi langsung ke badan kabinet. Dalam hal ini, badan kabinet menjadi sumber pickup induktif pada semua kabel yang melewati dindingnya;

di kabinet kanan, di baris tengah, ground analog dan digital terhubung langsung pada output blok, yang salah, lihat gbr. 3.95, gambar. 3.104.

Kekurangan ini dihilangkan pada Gambar. 3.108. Peningkatan pengkabelan tambahan dalam contoh ini adalah dengan menggunakan konduktor pembumian terpisah untuk modul input analog yang paling sensitif.

Di dalam kabinet (rak), diinginkan untuk mengelompokkan modul analog secara terpisah, dan modul digital secara terpisah, sehingga ketika meletakkan kabel di saluran kabel, panjang bagian jalur paralel sirkuit ground digital dan analog berkurang.

3.5.9. Sistem kontrol terdistribusi

Kabel yang melewati area terbuka harus dilindungi dari impuls magnetik selama badai petir (lihat bagian "Petir dan listrik atmosfer", "Saringan kabel untuk proteksi petir") dan medan magnet saat mengalihkan beban kuat (lihat bagian "Saringan kabel di gardu induk listrik ). Berikan perhatian khusus pada arde layar kabel (lihat bagian "Pelindung kabel sinyal"). Solusi radikal untuk sistem kontrol yang terdistribusi secara geografis adalah transmisi informasi melalui serat optik atau saluran radio.

Hasil yang baik dapat diperoleh dengan menolak untuk mengirimkan informasi dengan standar analog yang mendukung standar digital. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan modul dari sistem kontrol terdistribusi Lab Nyata! Seri NL dari Reallab! . Inti dari pendekatan ini adalah bahwa modul input terletak di dekat sensor, sehingga mengurangi panjang kabel dengan sinyal analog, dan sinyal ditransmisikan ke PLC melalui saluran digital. Variasi dari pendekatan ini adalah penggunaan sensor dengan ADC bawaan dan antarmuka digital (misalnya, sensor seri NL-1S).

3.5.10. Sirkuit pengukuran sensitif

Untuk sirkuit pengukuran yang sangat sensitif di lingkungan elektromagnetik yang buruk, hasil terbaik diperoleh dengan menggunakan tanah "mengambang" (lihat bagian "Jenis pembumian") yang dikombinasikan dengan suplai baterai [Mengambang ] dan transmisi serat optik.

3.5.11. Peralatan penggerak dan drive

Sirkuit catu daya motor yang dikendalikan pulsa, motor servo, aktuator yang dikendalikan PWM harus dibuat dengan pasangan bengkok untuk mengurangi medan magnet, dan juga terlindung untuk mengurangi komponen listrik dari gangguan yang dipancarkan. Layar kabel harus dibumikan di satu sisi. Sirkuit untuk menghubungkan sensor sistem tersebut harus ditempatkan di layar terpisah dan, jika mungkin, jauh secara spasial dari perangkat penggerak.

Pembumian di jaringan industri

Jaringan industri berdasarkan antarmuka RS-485 dilakukan oleh kabel pasangan terpilin berpelindung dengan penggunaan wajib modul isolasi galvanik gbr. 3.110). Untuk jarak pendek (sekitar 10 m), tanpa adanya sumber gangguan di dekatnya, layar tidak dapat digunakan. Pada jarak jauh (standar memungkinkan panjang kabel hingga 1,2 km), perbedaan potensial ground di titik-titik jarak jauh dapat mencapai beberapa unit dan bahkan puluhan volt (lihat bagian "Perlindungan kabel sinyal"). Oleh karena itu, untuk mencegah arus mengalir melalui pelindung, menyamakan potensi ini, pelindung kabel harus diarde. hanya satu titik(tidak peduli yang mana). Ini juga akan mencegah loop tertutup area besar di sirkuit ground, di mana arus tinggi dapat diinduksi oleh induksi elektromagnetik selama sambaran petir atau peralihan beban yang kuat. Arus ini, melalui induktansi timbal balik, menginduksi pada pasangan kabel pusat e. d.c., yang dapat merusak chip driver port.

Saat menggunakan kabel tanpa pelindung, muatan statis yang besar (beberapa kilovolt) dapat diinduksi di atasnya karena listrik atmosfer, yang dapat menghancurkan elemen isolasi galvanik. Untuk mencegah efek ini, bagian terisolasi dari perangkat isolasi galvanik harus diarde melalui resistansi, misalnya, 0,1 ... 1 MΩ (ditunjukkan oleh garis putus-putus pada Gambar 3.110).

Efek yang dijelaskan di atas terutama terlihat pada jaringan Ethernet dengan kabel koaksial, ketika beberapa kartu jaringan Ethernet gagal selama badai petir saat membumi di beberapa titik (atau tidak memiliki landasan) selama badai petir.

Pada jaringan Ethernet bandwidth rendah (10 Mbps), pelindung hanya boleh di-ground pada satu titik. Pada Fast Ethernet (100 Mbps) dan Gigabit Ethernet (1 Gbps), shield grounding harus dilakukan di beberapa titik, mengikuti rekomendasi di bagian "Shielding Signal Cables"

Saat meletakkan kabel di area terbuka, Anda harus menggunakan semua aturan yang dijelaskan di bagian "Perlindungan kabel sinyal"

3.5.12. Mendarat di objek yang mudah meledak

Di fasilitas industri eksplosif (lihat bagian "Otomasi Fasilitas Berbahaya"), saat memasang sirkuit arde dengan kawat yang terdampar, tidak diperbolehkan menggunakan solder untuk menyolder inti bersama-sama, karena karena aliran dingin solder, melemahnya kekuatan titik tekanan kontak di terminal sekrup dimungkinkan.

Pelindung kabel antarmuka RS-485 diarde pada satu titik, di luar area berbahaya. Di dalam area berbahaya, itu harus dilindungi dari kontak yang tidak disengaja dengan konduktor yang dibumikan. Sirkuit yang secara intrinsik aman tidak boleh diarde kecuali kondisi pengoperasian peralatan listrik mengharuskannya (GOST R 51330.10, bagian "Pelindung kabel sinyal").

3.6. Isolasi galvanik

Isolasi galvanik(isolasi) sirkuit adalah solusi radikal untuk sebagian besar masalah yang terkait dengan pembumian, dan penggunaannya telah menjadi standar de facto dalam sistem otomasi industri.

Untuk menerapkan isolasi galvanik, perlu untuk memasok energi ke bagian sirkuit yang terisolasi dan bertukar sinyal dengannya. Energi disuplai menggunakan transformator isolasi (dalam konverter DC-DC atau AC-DC) atau menggunakan sumber daya otonom: baterai galvanik dan akumulator. Transmisi sinyal dilakukan melalui optocoupler dan transformator, elemen dengan kopling magnetik, kapasitor atau serat optik.

Ide dasar isolasi galvanik adalah bahwa jalur yang melaluinya interferensi konduktif dapat ditransmisikan sepenuhnya dihilangkan dalam rangkaian listrik.

Isolasi galvanik memecahkan masalah berikut:

mengurangi tegangan noise mode umum pada input penerima sinyal analog diferensial menjadi hampir nol (misalnya, pada Gambar. 3.73, tegangan mode umum pada termokopel relatif terhadap ground tidak mempengaruhi sinyal diferensial pada input modul masukan);

melindungi sirkuit input dan output modul input dan output dari kerusakan oleh tegangan mode umum yang besar (misalnya, pada Gambar. 3.73, tegangan mode umum pada termokopel relatif terhadap Bumi dapat menjadi besar secara sewenang-wenang jika tidak melebihi tegangan tembus isolasi).

Untuk menggunakan isolasi galvanik, sistem otomasi dibagi menjadi subsistem terisolasi yang otonom, pertukaran informasi di antaranya dilakukan menggunakan elemen isolasi galvanik. Setiap subsistem memiliki ground lokal dan catu daya lokalnya sendiri. Subsistem diarde hanya untuk keselamatan listrik dan perlindungan lokal terhadap gangguan.

Kerugian utama dari sirkuit dengan isolasi galvanik adalah peningkatan tingkat interferensi dari konverter DC-DC, yang, bagaimanapun, dapat dibuat cukup kecil untuk sirkuit frekuensi rendah menggunakan penyaringan digital dan analog. Pada frekuensi tinggi, kapasitansi subsistem ke tanah, serta kapasitansi keluaran elemen isolasi galvanik, merupakan faktor pembatas dalam manfaat sistem yang diisolasi secara galvanik. Kapasitansi ke tanah dapat dikurangi dengan menggunakan kabel optik dan mengurangi dimensi geometris dari sistem yang terisolasi.

Saat menggunakan sirkuit terisolasi secara galvanis, konsep " tegangan isolasi" sering disalahpahami. Secara khusus, jika tegangan insulasi modul input adalah 3 kV, ini tidak berarti bahwa inputnya dapat berada di bawah tegangan tinggi dalam kondisi kerja. Dalam literatur asing, tiga standar digunakan untuk menggambarkan insulasi karakteristik: UL1577, VDE0884 dan IEC61010 -01, tetapi deskripsi perangkat isolasi galvanik tidak selalu mengacu pada mereka.Oleh karena itu, konsep "tegangan isolasi" ditafsirkan dalam deskripsi domestik perangkat asing secara ambigu.Perbedaan utama adalah bahwa dalam beberapa kasus kita berbicara tentang tegangan yang dapat diterapkan pada isolasi tanpa batas (tegangan isolasi kerja) , dalam kasus lain adalah masa percobaan ketegangan (tegangan isolasi), yang diterapkan pada sampel selama 1 menit. hingga beberapa mikrodetik. Tegangan uji dapat mencapai 10 kali tegangan operasi dan dimaksudkan untuk pengujian dipercepat selama produksi, karena tegangan di mana kerusakan terjadi bergantung pada durasi pulsa uji.

tab. 3.26 menunjukkan hubungan antara tegangan operasi dan pengujian (pengujian) menurut standar IEC61010-01. Seperti yang Anda lihat dari tabel, konsep seperti tegangan operasi, konstanta, rms, atau nilai puncak dari tegangan uji dapat sangat bervariasi.

Kekuatan insulasi listrik peralatan otomasi domestik diuji sesuai dengan GOST 51350 atau GOST R IEC 60950-2002 dengan tegangan sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz selama 60 detik pada tegangan yang ditunjukkan dalam instruksi manual sebagai "tegangan isolasi". Misalnya, dengan tegangan insulasi uji 2300 V, tegangan operasi insulasi hanya 300 V (Tabel 3.26 RMS, 50/60Hz,

1 menit.

instalasi listrik di atas 1 kV dalam jaringan dengan netral yang dibumikan secara efektif (dengan arus gangguan pembumian tinggi);

instalasi listrik di atas 1 kV dalam jaringan dengan netral terisolasi (dengan arus gangguan pembumian rendah);

instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral pembumian mati;

instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral terisolasi.

1.7.3. Jaringan listrik dengan netral yang dibumikan secara efektif adalah jaringan listrik tiga fasa di atas 1 kV, di mana faktor gangguan pembumian tidak melebihi 1,4.

Rasio gangguan bumi dalam jaringan listrik tiga fase adalah rasio perbedaan potensial antara fase yang tidak rusak dan bumi pada titik gangguan bumi dari satu atau dua fase lainnya dengan perbedaan potensial antara fase dan bumi pada titik ini sebelum gangguan. .

1.7.4. Netral yang dibumikan mati adalah netral transformator atau generator yang terhubung ke perangkat pembumian secara langsung atau melalui resistansi rendah (misalnya, melalui transformator arus).

1.7.5. Netral terisolasi adalah netral transformator atau generator yang tidak terhubung ke perangkat pembumian atau terhubung melalui sinyal, pengukuran, perangkat proteksi, reaktor penekan busur pembumian dan perangkat serupa dengan resistansi tinggi.

1.7.6. Pembumian bagian mana pun dari instalasi listrik atau instalasi lain adalah sambungan listrik yang disengaja dari bagian ini dengan perangkat pembumian.

1.7.7. Pembumian pelindung adalah pembumian bagian-bagian dari instalasi listrik untuk memastikan keamanan listrik.

1.7.8. Pembumian kerja adalah pembumian titik mana pun dari bagian pembawa arus dari instalasi listrik, yang diperlukan untuk memastikan pengoperasian instalasi listrik.

1.7.9. Pembumian-mati pada instalasi listrik dengan tegangan hingga 1 kV adalah penyambungan yang disengaja dari bagian-bagian instalasi listrik yang biasanya tidak diberi energi dengan netral yang dibumikan mati dari generator atau transformator dalam jaringan arus tiga fasa, dengan keluaran pembumian mati sebesar sumber arus satu fasa, dengan sumber titik tengah yang dibumikan mati di jaringan DC.

1.7.10. Gangguan pembumian adalah sambungan yang tidak disengaja dari bagian berenergi dari instalasi listrik ke bagian struktural yang tidak terisolasi dari bumi, atau langsung ke bumi. Gangguan tanah adalah sambungan yang tidak disengaja dari bagian yang diberi energi dari instalasi listrik dengan bagian strukturalnya yang biasanya tidak diberi energi.

1.7.11. Perangkat pembumian adalah kombinasi dari konduktor pembumian dan konduktor pembumian.

1.7.12. Konduktor pentanahan adalah konduktor (elektroda) atau seperangkat konduktor yang terhubung logam (elektroda) yang bersentuhan dengan tanah.

1.7.13. Konduktor pembumian buatan adalah konduktor pembumian yang dibuat khusus untuk keperluan pembumian.

1.7.14. Konduktor pembumian alami adalah bagian konduktif listrik dari komunikasi, bangunan dan struktur untuk keperluan industri atau lainnya yang bersentuhan dengan tanah dan digunakan untuk tujuan pembumian.

1.7.15. Garis pembumian atau pembumian disebut, masing-masing, pembumian atau konduktor pelindung nol dengan dua atau lebih cabang.

1.7.16. Konduktor pembumian adalah konduktor yang menghubungkan bagian pembumian ke elektroda pembumian.

1.7.17. Konduktor pelindung (PE) pada instalasi listrik adalah konduktor yang digunakan untuk melindungi dari sengatan listrik pada manusia dan hewan. Dalam instalasi listrik hingga 1 kV, konduktor pelindung yang terhubung ke netral yang dibumikan mati dari generator atau transformator disebut konduktor pelindung nol.

1.7.18. Konduktor kerja nol (N) dalam instalasi listrik hingga 1 kV adalah konduktor yang digunakan untuk memberi daya pada penerima listrik, terhubung ke netral yang diarde dengan kuat dari generator atau transformator dalam jaringan arus tiga fase, dengan output fase tunggal yang diarde dengan kuat. sumber arus, dengan titik sumber yang diarde dengan kokoh di jaringan DC tiga kabel.

Gabungan nol pelindung dan nol konduktor kerja (PEN) pada instalasi listrik hingga 1 kV adalah konduktor yang menggabungkan fungsi pelindung nol dan konduktor kerja nol.

Dalam instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral yang diarde dengan kokoh, konduktor yang bekerja nol dapat melakukan fungsi konduktor pelindung nol.

1.7.19. Zona penyebaran adalah area bumi, di mana gradien potensial yang terlihat terjadi ketika arus mengalir dari elektroda tanah.

1.7.20. Zona potensial nol adalah zona bumi di luar zona penyebaran.

1.7.21. Tegangan pada perangkat pembumian adalah tegangan yang terjadi ketika arus mengalir dari elektroda pembumian ke tanah antara titik masukan arus pada alat pembumian dan zona potensial nol.

1.7.22. Tegangan relatif ke bumi ketika korslet ke kasing adalah tegangan antara kasing ini dan zona potensial nol.

1.7.23. Tegangan sentuh adalah tegangan antara dua titik dari rangkaian arus gangguan pembumian (ke kasing) saat seseorang menyentuhnya pada saat yang bersamaan.

1.7.24. Tegangan langkah adalah tegangan antara dua titik bumi, karena penyebaran arus gangguan ke tanah, sekaligus menyentuhnya dengan kaki seseorang.

1.7.25. Arus gangguan tanah adalah arus yang mengalir ke tanah melalui gangguan.

1.7.26. Hambatan dari perangkat pentanahan adalah rasio tegangan pada perangkat pentanahan dengan arus yang mengalir dari elektroda pentanahan ke tanah.

1.7.27. Resistivitas ekuivalen bumi dengan struktur heterogen adalah resistivitas bumi dengan struktur homogen, dimana resistansi perangkat pentanahan memiliki nilai yang sama dengan di bumi dengan struktur heterogen.

Istilah "resistivitas" yang digunakan dalam Peraturan ini untuk tanah non-homogen harus dipahami sebagai "resistivitas ekuivalen".

1.7.28. Shutdown pelindung pada instalasi listrik hingga 1 kV adalah pemadaman otomatis semua fase (kutub) dari bagian jaringan, yang menyediakan kombinasi arus dan waktu perjalanannya yang aman bagi manusia jika terjadi korsleting ke kasing atau penurunan tingkat isolasi di bawah nilai tertentu.

1.7.29. Insulasi ganda dari penerima listrik adalah kombinasi dari insulasi kerja dan pelindung (tambahan), di mana bagian penerima listrik yang dapat diakses tidak memperoleh tegangan berbahaya jika hanya isolasi yang berfungsi atau hanya pelindung (tambahan) yang rusak.

1.7.30. Tegangan rendah adalah tegangan pengenal tidak lebih dari 42 V antara fase dan sehubungan dengan bumi, digunakan dalam instalasi listrik untuk memastikan keamanan listrik.

1.7.31. Trafo isolasi adalah trafo yang dirancang untuk memisahkan jaringan yang memasok penerima listrik dari jaringan listrik primer, serta dari jaringan pembumian atau pembumian.

PERSYARATAN UMUM

1.7.32. Untuk melindungi orang dari sengatan listrik jika terjadi kerusakan isolasi, setidaknya satu dari tindakan perlindungan berikut harus diterapkan: pembumian, penetralan, pemutusan pelindung, transformator isolasi, tegangan rendah, isolasi ganda, pemerataan potensial.

1.7.33. Pembumian atau pembumian instalasi listrik harus dilakukan:

1) pada tegangan 380 V ke atas arus bolak-balik dan 440 V ke atas arus searah - di semua instalasi listrik (lihat juga 1.7.44 dan 1.7.48);

2) kapan tegangan pengenal di atas 42 V, tetapi di bawah 380 V AC dan di atas 110 V, tetapi di bawah 440 V DC - hanya di ruangan dengan bahaya yang meningkat, terutama berbahaya dan di instalasi luar ruangan.

Pembumian atau pembumian instalasi listrik tidak diperlukan pada tegangan pengenal hingga 42 V AC dan hingga 110 V DC dalam semua kasus, kecuali yang ditentukan dalam 1.7.46, ayat 6, dan Bab. 7.3 dan 7.6.

1.7.34. Pembumian atau pembumian peralatan listrik yang dipasang pada saluran udara (transformator daya dan instrumen, pemisah, sekering, kapasitor, dan perangkat lain) harus dilakukan sesuai dengan persyaratan yang diberikan dalam bab PUE yang relevan, serta dalam bab ini.

Hambatan perangkat pembumian dari dukungan saluran udara tempat peralatan listrik dipasang harus memenuhi persyaratan:

1) 1.7.57-1.7.59 - pada instalasi listrik di atas jaringan 1 kV dengan netral terisolasi;

2) 1.7.62 - dalam instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral yang dibumikan mati;

3) 1.7.65 - dalam instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral terisolasi;

4) 2.5.76 - dalam jaringan 110 kV ke atas.

Dalam jaringan tiga fase hingga 1 kV dengan netral yang dibumikan mati dan dalam jaringan fase tunggal dengan output yang diarde dari sumber arus fase tunggal, peralatan listrik yang dipasang pada dukungan saluran udara harus dinolkan (lihat 1.7.63 ).

1.7.35. Untuk pengardean instalasi listrik, konduktor pentanahan alami harus digunakan terlebih dahulu. Jika, pada saat yang sama, resistansi perangkat pembumian atau tegangan kontak memiliki nilai yang dapat diterima, dan nilai tegangan normal dari perangkat pembumian disediakan, maka elektroda pembumian buatan harus digunakan hanya jika perlu. untuk mengurangi kerapatan arus yang mengalir melalui elektroda pembumian alami atau yang mengalir darinya.

1.7.36. Untuk pengardean instalasi listrik dari berbagai keperluan dan voltase berbeda, yang berdekatan secara geografis, disarankan untuk menggunakan satu perangkat pengardean umum.

Untuk menggabungkan perangkat pembumian dari berbagai instalasi listrik menjadi satu perangkat pembumian umum, semua konduktor pembumian alami, terutama yang panjang, harus digunakan.

Perangkat pembumian yang digunakan untuk pembumian instalasi listrik dengan tujuan dan tegangan yang sama atau berbeda harus memenuhi semua persyaratan untuk pembumian instalasi listrik ini: melindungi orang dari sengatan listrik jika insulasi rusak, kondisi operasi jaringan, melindungi peralatan listrik dari tegangan lebih, dll. .

1.7.37. Resistansi perangkat pembumian dan tegangan kontak yang disyaratkan oleh bab ini harus disediakan dalam kondisi yang paling tidak menguntungkan.

Resistansi pembumian spesifik harus ditentukan, dengan mengambil nilai yang dihitung sesuai dengan musim tahun itu ketika resistansi perangkat pembumian atau tegangan kontak mencapai nilai tertinggi.

1.7.38. Instalasi listrik hingga 1 kV AC dapat dengan pembumian yang kokoh atau netral yang diisolasi, instalasi listrik DC dengan pembumian yang kokoh atau titik tengah yang terisolasi, dan instalasi listrik dengan sumber arus satu fasa dengan satu pembumian yang kokoh atau dengan kedua terminal berinsulasi.

Dalam jaringan empat kawat arus tiga fase dan jaringan tiga kawat arus searah, pembumian mati dari sumber arus netral atau titik tengah adalah wajib (lihat juga 1.7.105).

1.7.39. Dalam instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral yang diarde dengan kuat atau keluaran yang diarde dengan kuat dari sumber arus fase tunggal, serta dengan titik tengah yang diarde dengan kokoh dalam jaringan DC tiga kabel, pembumian harus dilakukan. Penggunaan dalam instalasi listrik semacam itu untuk membumikan rumah penerima listrik tanpa pembumiannya tidak diperbolehkan.

1.7.40. Instalasi listrik hingga 1 kV AC dengan netral terisolasi atau keluaran terisolasi dari sumber arus fase tunggal, serta instalasi listrik DC dengan titik tengah terisolasi harus digunakan dengan persyaratan keselamatan yang meningkat (untuk instalasi bergerak, penggalian gambut, tambang) . Untuk instalasi seperti itu, sebagai tindakan proteksi, pembumian harus dilakukan dalam kombinasi dengan pemantauan insulasi jaringan atau pemutusan proteksi.

1.7.41. Pada instalasi listrik di atas 1 kV dengan netral terisolasi, pembumian harus dilakukan.

Dalam instalasi listrik seperti itu, gangguan tanah harus dapat ditemukan dengan cepat (lihat 1.6.12). Perlindungan gangguan tanah harus dipasang dengan tindakan tersandung (di seluruh jaringan yang terhubung secara listrik) dalam kasus di mana perlu untuk alasan keamanan (untuk saluran yang memasok gardu dan mekanisme bergerak, tambang gambut, dll.).

1.7.42. Pemutusan proteksi direkomendasikan sebagai tindakan proteksi primer atau tambahan jika keselamatan tidak dapat dipastikan oleh perangkat arde atau penetral, atau jika gawai arde atau penetral menyebabkan kesulitan karena kondisi implementasi atau karena alasan ekonomi. Protektif shutdown harus dilakukan oleh perangkat (devices) yang memenuhi persyaratan teknis khusus dalam hal keandalan operasi.

1.7.43. Jaringan tiga fasa hingga 1 kV dengan netral terisolasi atau jaringan satu fasa hingga 1 kV dengan keluaran berinsulasi, yang dihubungkan melalui transformator ke jaringan di atas 1 kV, harus dilindungi dengan sekering putus dari bahaya yang terjadi ketika isolasi rusak antara belitan tegangan tinggi dan rendah transformator. Sekering semburan harus dipasang pada netral atau fasa pada sisi tegangan rendah masing-masing transformator. Dalam hal ini, kontrol atas integritas sekering kerusakan harus disediakan.

1.7.44. Pada instalasi listrik hingga 1 kV di tempat-tempat di mana isolasi atau transformator step-down digunakan sebagai tindakan perlindungan, tegangan sekunder transformator harus: untuk transformator isolasi - tidak lebih dari 380 V, untuk transformator step-down - tidak lebih dari 42 V

Saat menggunakan transformator ini, hal-hal berikut harus diperhatikan:

1) transformator isolasi harus memenuhi spesifikasi khusus untuk meningkatkan keandalan desain dan meningkatkan tegangan uji;

2) dari transformator isolasi, diperbolehkan untuk memasok hanya satu penerima listrik dengan arus pengenal dari tautan melebur atau pelepasan pemutus sirkuit pada sisi primer tidak lebih dari 15 A;

3) pembumian belitan sekunder transformator isolasi tidak diperbolehkan. Kasing transformator, tergantung pada mode netral jaringan yang memasok belitan primer, harus diarde atau dinolkan. Pembumian rumah penerima listrik yang terhubung ke transformator semacam itu tidak diperlukan;

4) transformator step-down dengan tegangan sekunder 42 V ke bawah dapat digunakan sebagai transformator isolasi jika memenuhi persyaratan yang diberikan dalam ayat 1 dan 2 paragraf ini. Jika transformator step-down tidak terisolasi, maka, tergantung pada mode netral jaringan yang memasok belitan primer, kasing transformator harus diarde atau diarde, serta salah satu terminal (salah satu fase) atau netral (titik tengah) dari belitan sekunder.

1.7.45. Jika tidak mungkin untuk melakukan pembumian, pembumian, dan pemutusan pelindung yang memenuhi persyaratan bab ini, atau jika hal ini menimbulkan kesulitan yang signifikan karena alasan teknologi, pemeliharaan peralatan listrik dari platform insulasi diperbolehkan.

Platform isolasi harus dirancang sedemikian rupa sehingga bagian yang tidak ditanahkan (tidak nol) yang mewakili bahaya hanya dapat disentuh dari platform. Dalam hal ini, kemungkinan kontak simultan dengan peralatan listrik dan bagian dari peralatan lain dan bagian bangunan harus dikecualikan.

BAGIAN YANG DIKENAKAN PEMBUTAN ATAU PEMBUTAN 1.7.46. Bagian yang dikenai pembumian atau pembumian sesuai dengan 1.7.33 meliputi:

1) tubuh mesin listrik, transformator, aparatus, lampu, dll. (lihat juga 1.7.44);

2) penggerak peralatan listrik;

3) belitan sekunder transformator instrumen (lihat juga 3.4.23 dan 3.4.24);

4) rangka papan hubung, panel kontrol, pelindung dan kabinet, serta bagian yang dapat dilepas atau dibuka, jika yang terakhir dilengkapi dengan peralatan listrik dengan tegangan di atas 42 V AC atau lebih dari 110 V DC;

5) struktur logam switchgear, struktur kabel logam, kopling kabel logam, selubung logam dan pelindung kabel kontrol dan kabel daya, selubung logam kabel, selongsong logam dan pipa kabel listrik, selubung dan struktur pendukung busbar, baki, kotak, senar , kabel dan strip baja di mana kabel dan kawat dipasang (kecuali untuk string, kabel dan strip di mana kabel dengan selubung atau pelindung logam yang diarde atau dinolkan), serta struktur logam lainnya di mana peralatan listrik dipasang;

6) selubung logam dan pelindung kontrol dan kabel daya dan kabel dengan tegangan hingga 42 V AC dan hingga 110 V DC, diletakkan di atas struktur logam biasa, termasuk pipa, kotak, baki, dll. Bersama dengan kabel dan kawat, logam selubung dan baju besi yang tunduk pada pembumian atau pembumian;

7) kotak logam dari penerima daya seluler dan portabel;

8) peralatan listrik yang ditempatkan pada bagian yang bergerak dari mesin perkakas, mesin dan mekanisme.

1.7.47. Untuk menyamakan potensi di tempat dan instalasi luar ruangan di mana pembumian atau pembumian digunakan, bangunan dan struktur industri, pipa yang diletakkan secara permanen untuk semua tujuan, kotak logam dari peralatan proses, derek dan rel kereta api, dll. harus dihubungkan ke jaringan tanah atau nol. Dalam hal ini, kontak alami pada sambungan sudah cukup.

1.7.48. Tidak perlu dengan sengaja membumikan atau menetralisir:

1) kotak peralatan listrik, aparatus dan struktur instalasi listrik yang dipasang pada struktur logam yang diarde (nol), switchgear, pada pelindung, lemari, pelindung, tempat tidur mesin, mesin dan mekanisme, asalkan kontak listrik yang andal dengan alas yang diarde atau di-nolkan dipastikan (pengecualian - lihat bab 7.3);

2) struktur yang tercantum dalam 1.7.46, ayat 5, asalkan ada kontak listrik yang andal antara struktur ini dan peralatan listrik yang diarde atau diarde yang dipasang di atasnya. Pada saat yang sama, struktur ini tidak dapat digunakan untuk pembumian atau pembumian peralatan listrik lain yang dipasang di atasnya;

3) alat kelengkapan isolator dari semua jenis, bresing, braket dan alat kelengkapan penerangan bila dipasang pada penyangga kayu dari saluran udara atau pada struktur kayu gardu terbuka, jika ini tidak disyaratkan oleh kondisi proteksi terhadap tegangan lebih atmosfer.

Saat meletakkan kabel dengan selubung pembumian logam atau konduktor pembumian tidak berinsulasi pada penopang kayu, bagian-bagian yang terdaftar yang terletak pada penopang ini harus diarde atau diarde;

4) bagian yang dapat dilepas atau dibuka dari rangka logam dari ruang switchgear, lemari, pagar, dll., jika tidak ada peralatan listrik yang dipasang pada bagian yang dapat dilepas (bukaan) atau jika tegangan peralatan listrik yang dipasang tidak melebihi 42 V AC atau 110 V DC (pengecualian - lihat bab 7.3);

5) kotak penerima listrik dengan isolasi ganda;

6) staples logam, pengencang, segmen pipa perlindungan mekanis kabel di tempat-tempat di mana mereka melewati dinding dan langit-langit dan bagian serupa lainnya, termasuk kotak tarik dan cabang hingga ukuran 100 cm², kabel listrik yang dilakukan oleh kabel atau kabel berinsulasi yang diletakkan di sepanjang dinding, langit-langit dan elemen bangunan lainnya.

INSTALASI LISTRIK JARINGAN LEBIH DARI 1 kV DENGAN NETRAL YANG DIBUMI EFISIEN

1.7.49. Perangkat pembumian instalasi listrik di atas 1 kV dengan netral yang diarde secara efektif harus dibuat sesuai dengan persyaratan baik untuk ketahanannya (lihat 1.7.51) atau untuk tegangan sentuh (lihat 1.7.52), serta sesuai dengan desain persyaratan (lihat 1.7.53 dan 1.7.54) dan untuk membatasi tegangan pada perangkat pembumian (lihat 1.7.50). Persyaratan 1.7.49 - 1.7.54 tidak berlaku untuk perangkat pembumian saluran udara.

1.7.50. Tegangan pada perangkat pembumian ketika arus gangguan pembumian mengalir darinya tidak boleh melebihi 10 kV. Tegangan di atas 10 kV diperbolehkan pada perangkat pembumian, dari mana penghapusan potensi di luar gedung dan pagar eksternal instalasi listrik dikecualikan. Pada tegangan pada perangkat pembumian lebih dari 5 kV dan hingga 10 kV, tindakan harus diambil untuk melindungi isolasi kabel komunikasi keluar dan telemekanik dan untuk mencegah pemindahan potensi berbahaya di luar instalasi listrik.

1.7.51. Perangkat pembumian, yang dilakukan sesuai dengan persyaratan ketahanannya, harus memiliki resistansi tidak lebih dari 0,5 Ohm setiap saat sepanjang tahun, termasuk resistansi konduktor pembumian alami.

Untuk menyamakan potensi listrik dan memastikan koneksi peralatan listrik ke elektroda pembumian di wilayah yang ditempati oleh peralatan, elektroda pembumian horizontal memanjang dan melintang harus diletakkan dan dihubungkan satu sama lain dalam jaringan pembumian.

Konduktor pembumian memanjang harus diletakkan di sepanjang sumbu peralatan listrik dari sisi layanan pada kedalaman 0,5-0,7 m dari permukaan tanah dan pada jarak 0,8-1,0 m dari pondasi atau pondasi peralatan. Diperbolehkan untuk menambah jarak dari fondasi atau alas peralatan hingga 1,5 m dengan meletakkan satu elektroda pembumian untuk dua baris peralatan, jika sisi servis saling berhadapan, dan jarak antara fondasi atau alas tiang. dua baris tidak melebihi 3,0 m.

Elektroda pembumian melintang harus diletakkan di tempat yang nyaman di antara peralatan pada kedalaman 0,5-0,7 m dari tanah. Jarak di antara mereka direkomendasikan untuk diambil sebagai peningkatan dari pinggiran ke pusat jaringan pembumian. Dalam hal ini, jarak pertama dan selanjutnya, mulai dari pinggiran, masing-masing tidak boleh melebihi 4,0; 5.0; 6.0; 7.5; 9.0; 11.0; 13.5; 16,0 dan 20,0 m transformator daya dan hubungan pendek ke perangkat pembumian tidak boleh melebihi 6x6 m².

Konduktor pembumian horizontal harus diletakkan di sepanjang tepi wilayah yang ditempati oleh perangkat pembumian, sehingga mereka bersama-sama membentuk lingkaran tertutup.

Jika sirkuit perangkat pembumian terletak di dalam pagar eksternal instalasi listrik, maka di pintu masuk dan pintu masuk ke wilayahnya, potensinya harus disamakan dengan memasang dua elektroda pembumian vertikal pada elektroda pembumian horizontal eksternal di seberang pintu masuk dan pintu masuk . Pembumian vertikal harus sepanjang 3-5 m, dan jarak di antara mereka harus sama dengan lebar pintu masuk atau pintu masuk.

1.7.52. Perangkat pembumian, yang dilakukan sesuai dengan persyaratan untuk tegangan kontak, harus menyediakan setiap saat sepanjang tahun ketika arus gangguan tanah mengalir darinya, nilai tegangan kontak yang tidak melebihi yang dinilai. Dalam hal ini, resistansi perangkat pembumian ditentukan oleh tegangan yang diizinkan pada perangkat pembumian dan arus gangguan pembumian.

Saat menentukan nilai tegangan kontak yang diizinkan, jumlah waktu tindakan proteksi dan waktu mati total harus diambil sebagai perkiraan waktu pemaparan. Pada saat yang sama, penentuan nilai tegangan kontak yang diizinkan di tempat kerja di mana, selama produksi sakelar operasional, korsleting dapat terjadi pada struktur yang dapat disentuh oleh personel yang melakukan sakelar, durasi perlindungan cadangan harus diambil, dan untuk seluruh wilayah - perlindungan utama.

Penempatan konduktor pembumian horizontal memanjang dan melintang harus ditentukan oleh persyaratan untuk membatasi tegangan kontak ke nilai yang dinormalisasi dan kenyamanan menghubungkan peralatan pembumian. Jarak antara elektroda tanah buatan horizontal memanjang dan melintang tidak boleh melebihi 30 m, dan kedalaman peletakannya di tanah harus setidaknya 0,3 m. Di tempat kerja, diperbolehkan untuk meletakkan elektroda pembumian pada kedalaman yang lebih dangkal, jika perlu. untuk ini dikonfirmasi dengan perhitungan, dan implementasinya sendiri tidak mengurangi kemudahan perawatan instalasi listrik dan masa pakai konduktor pembumian. Untuk mengurangi tegangan kontak di tempat kerja, dalam kasus yang dibenarkan, batu pecah dapat ditimbun kembali dengan lapisan setebal 0,1-0,2 m.

1.7.53. Saat membuat perangkat pembumian sesuai dengan persyaratan resistansi atau tegangan kontaknya, selain persyaratan 1.7.51 dan 1.7.52, harus:

konduktor pembumian yang menghubungkan peralatan atau struktur ke elektroda pembumian harus diletakkan di tanah pada kedalaman setidaknya 0,3 m;

di dekat lokasi netral pembumian transformator daya, hubung singkat, letakkan elektroda pembumian horizontal memanjang dan melintang (dalam empat arah).

Ketika perangkat pembumian melampaui pagar instalasi listrik, elektroda pembumian horizontal yang terletak di luar wilayah instalasi listrik harus diletakkan pada kedalaman minimal 1 m. Dalam hal ini, kontur eksternal perangkat pembumian direkomendasikan untuk dibuat dalam bentuk poligon dengan sudut tumpul atau membulat.

1.7.54. Tidak disarankan untuk menghubungkan pagar eksternal instalasi listrik ke perangkat pembumian. Jika saluran udara 110 kV ke atas menyimpang dari instalasi listrik, maka pagar harus diarde menggunakan elektroda pembumian vertikal sepanjang 2-3 m yang dipasang di tiang pagar di sepanjang seluruh perimeter setelah 20-50 m.Pemasangan elektroda pembumian tersebut tidak diperlukan untuk pagar dengan tiang logam dan dengan rak yang terbuat dari beton bertulang, yang tulangannya dihubungkan secara elektrik ke sambungan logam pagar.

Untuk mengecualikan sambungan listrik pagar luar dengan perangkat pembumian, jarak dari pagar ke elemen perangkat pembumian yang terletak di sepanjang itu di bagian dalam, di luar atau di kedua sisi harus minimal 2 m. Elektroda pembumian horizontal , pipa dan kabel dengan selubung logam memanjang di luar pagar dan komunikasi logam lainnya harus diletakkan di tengah antara tiang pagar pada kedalaman minimal 0,5 m kurang dari 1 m.

Jangan memasang penerima listrik hingga 1 kV di pagar luar, yang ditenagai langsung dari transformator step-down yang terletak di wilayah instalasi listrik. Saat menempatkan penerima listrik di pagar eksternal, penerima harus diberi daya melalui transformator isolasi. Trafo ini tidak diperbolehkan dipasang di pagar. Saluran yang menghubungkan belitan sekunder transformator isolasi dengan penerima daya yang terletak di pagar harus diisolasi dari tanah dengan nilai tegangan yang dihitung pada perangkat pembumian.

Jika tidak mungkin untuk melakukan setidaknya satu dari tindakan di atas, maka bagian logam pagar harus dihubungkan ke perangkat pembumian dan pemerataan potensial harus dilakukan sehingga tegangan kontak di sisi luar dan dalam pagar tidak tidak melebihi nilai yang diperbolehkan. Saat melakukan perangkat pembumian sesuai dengan resistansi yang diizinkan, untuk tujuan ini, elektroda pembumian horizontal harus diletakkan di sisi luar pagar pada jarak 1 m darinya dan pada kedalaman 1 m. Elektroda pembumian ini harus disambungkan ke alat pembumian minimal pada empat titik.

1.7.55. Jika perangkat pembumian suatu instalasi listrik industri atau lainnya dihubungkan ke elektroda pembumian suatu instalasi listrik di atas 1 kV dengan kabel netral yang dibumikan secara efektif dengan selubung logam atau pelindung atau sambungan logam lainnya, maka untuk menyamakan potensial di sekitar suatu instalasi listrik atau di sekitar bangunan tempat ia berada, harus diperhatikan salah satu dari hal-hal berikut:

1) meletakkan di tanah pada kedalaman 1 m dan pada jarak 1 m dari fondasi bangunan atau dari perimeter wilayah yang ditempati oleh peralatan, elektroda pembumian yang terhubung ke struktur logam untuk keperluan konstruksi dan industri dan jaringan pembumian (pembumian), dan di pintu masuk dan di pintu masuk gedung - meletakkan konduktor pada jarak 1 dan 2 m dari elektroda pembumian pada kedalaman 1 dan 1,5 m, masing-masing, dan menghubungkan konduktor ini ke elektroda tanah;

2) penggunaan pondasi beton bertulang sebagai konduktor pembumian sesuai dengan 1.7.35 dan 1.7.70, jika ini memastikan tingkat pemerataan potensial yang dapat diterima. Penyediaan kondisi pemerataan potensial dengan bantuan pondasi beton bertulang yang digunakan sebagai konduktor pembumian ditentukan berdasarkan persyaratan dokumen arahan khusus.

Tidak disyaratkan untuk memenuhi syarat yang ditentukan dalam ayat 1 dan 2 jika ada perkerasan aspal di sekitar bangunan, termasuk di pintu masuk dan pintu masuk. Jika tidak ada area buta di pintu masuk (pintu masuk), pemerataan potensial harus dilakukan di pintu masuk (pintu masuk) ini dengan meletakkan dua konduktor, seperti yang ditunjukkan dalam paragraf 1, atau kondisi sesuai dengan paragraf 2. Dalam hal ini, dalam semua kasus, persyaratan 1.7.56.

1.7.56. Untuk menghindari potensi akumulasi, tidak diperbolehkan untuk memasok penerima listrik yang terletak di luar perangkat pembumian instalasi listrik di atas 1 kV dari jaringan dengan netral yang diarde secara efektif, dari belitan hingga 1 kV dengan netral pembumian transformator yang terletak di dalam kontur perangkat pembumian. Jika perlu, penerima listrik tersebut dapat diberi daya dari transformator dengan netral terisolasi di samping hingga 1 kV melalui saluran kabel yang dibuat dengan kabel tanpa selubung logam dan tanpa pelindung, atau melalui saluran udara. Catu daya penerima listrik tersebut juga dapat dilakukan melalui transformator isolasi. Trafo isolasi dan saluran dari belitan sekundernya ke penerima daya, jika melewati wilayah yang ditempati oleh perangkat pembumian instalasi listrik, harus diisolasi dari tanah dengan nilai tegangan yang dihitung pada perangkat pembumian. Jika tidak mungkin untuk memenuhi kondisi yang ditentukan di wilayah yang ditempati oleh penerima listrik tersebut, pemerataan potensial harus dilakukan.

INSTALASI LISTRIK DENGAN TEGANGAN DI ATAS 1 kV JARINGAN DENGAN TERINSULASI NETRAL

1.7.57. Dalam instalasi listrik di atas 1 kV dari jaringan dengan netral terisolasi, resistansi perangkat pembumian R, Ohm, selama aliran arus gangguan pembumian pengenal setiap saat sepanjang tahun, dengan mempertimbangkan resistansi konduktor pembumian alami, tidak boleh lebih dari:

saat menggunakan perangkat pentanahan secara bersamaan untuk instalasi listrik dengan tegangan hingga 1 kV

R = 125 / I, tetapi tidak lebih dari 10 ohm.

di mana saya- arus gangguan pembumian terukur, A.

Pada saat yang sama, persyaratan untuk pembumian (grounding) instalasi listrik hingga 1 kV juga harus dipenuhi;

saat menggunakan perangkat pembumian hanya untuk instalasi listrik di atas 1 kV

R = 250 / I, tetapi tidak lebih dari 10 ohm.

1.7.58. Berikut ini diambil sebagai arus pengenal:

1) dalam jaringan tanpa kompensasi arus kapasitif - arus gangguan pembumian penuh;

2) dalam jaringan dengan kompensasi arus kapasitif;

untuk perangkat pembumian yang terhubung dengan perangkat kompensasi - arus yang sama dengan 125% dari arus pengenal perangkat ini;

untuk perangkat pembumian yang perangkat kompensasinya tidak terhubung, arus gangguan pembumian sisa yang melewati jaringan ini ketika perangkat kompensasi yang paling kuat atau bagian jaringan yang paling bercabang dimatikan.

Sebagai arus pengenal, dapat diambil arus leleh sekering atau arus trip rele proteksi terhadap gangguan pembumian fase tunggal atau gangguan fase ke fase, jika dalam kasus terakhir proteksi memberikan pemutusan gangguan pembumian. Dalam hal ini, arus gangguan pembumian harus paling sedikit satu setengah kali arus operasi proteksi relai atau tiga kali arus pengenal sekering.

Arus gangguan pembumian pengenal harus ditentukan untuk skema jaringan yang mungkin beroperasi, di mana arus ini memiliki nilai terbesar.

1.7.59. Dalam instalasi listrik terbuka di atas jaringan 1 kV dengan netral terisolasi di sekitar area yang ditempati oleh peralatan, pada kedalaman setidaknya 0,5 m, konduktor pembumian horizontal tertutup (sirkuit) harus diletakkan di mana peralatan pembumian terhubung. Jika resistansi perangkat pembumian lebih tinggi dari 10 Ohm (sesuai dengan 1.7.69 untuk pembumian dengan resistansi spesifik lebih dari 500 Ohm m), maka elektroda pembumian horizontal harus diletakkan tambahan di sepanjang baris peralatan dari sisi layanan pada kedalaman 0,5 m dan pada jarak 0,8 -1,0 m dari fondasi atau pangkalan peralatan.

INSTALASI LISTRIK DENGAN TEGANGAN SAMPAI 1 kV DENGAN NEUTRAL DIBUMI DALAM

1.7.60. Netral genset, trafo pada sisi hingga 1 kV harus dihubungkan ke penghantar pentanahan menggunakan penghantar pentanahan. Penampang konduktor pembumian tidak boleh kurang dari yang ditunjukkan pada Tabel. 1.7.1.

Penggunaan konduktor kerja nol yang berasal dari netral generator atau transformator ke panel switchgear sebagai konduktor pentanahan tidak diperbolehkan.

Konduktor pembumian yang ditentukan harus ditempatkan di dekat generator atau transformator. Dalam beberapa kasus, misalnya, di gardu induk, diperbolehkan untuk membangun elektroda pembumian langsung di dekat dinding bangunan.

1.7.61. Output dari konduktor kerja nol dari netral generator atau transformator ke switchboard switchgear harus dilakukan: ketika fase dikeluarkan oleh ban - bus pada isolator, ketika fase dikeluarkan oleh kabel (kawat) - a kabel perumahan (kawat). Dalam kabel dengan selubung aluminium, diperbolehkan untuk menggunakan selubung sebagai konduktor yang bekerja nol, bukan inti keempat.

Konduktivitas konduktor kerja nol yang berasal dari netral generator atau transformator harus setidaknya 50% dari konduktivitas keluaran fase.

1.7.62. Resistansi perangkat pembumian, di mana netral generator atau transformator atau output dari sumber arus fase tunggal dihubungkan, setiap saat sepanjang tahun tidak boleh lebih dari 2, 4 dan 8 ohm, masing-masing, pada saluran tegangan 660, 380 dan 220 V dari sumber arus tiga fasa atau 380, 220 dan 127 Dalam sumber arus satu fasa. Resistansi ini harus diberikan dengan mempertimbangkan penggunaan konduktor pembumian alami, serta konduktor pembumian untuk pembumian berulang dari kabel nol saluran udara hingga 1 kV dengan jumlah saluran keluar setidaknya dua. Dalam hal ini, resistansi elektroda arde yang terletak di dekat netral generator atau transformator atau output dari sumber arus fase tunggal tidak boleh lebih dari: 15, 30 dan 60 Ohm, masing-masing, pada tegangan saluran dari 660, 380 dan 220 V dari sumber arus tiga fasa atau 380, 220 dan 127 Dalam sumber arus satu fasa.

Dengan resistansi pembumian spesifik lebih dari 100 Ohm m, diperbolehkan untuk meningkatkan norma di atas sebesar 0,01 kali, tetapi tidak lebih dari sepuluh kali.

1.7.63. Pada saluran udara, pentanahan harus dilakukan dengan kabel kerja nol yang diletakkan pada penyangga yang sama dengan kabel fase.

Di ujung saluran udara (atau cabang darinya) lebih panjang dari 200 m, serta pada input dari saluran udara ke instalasi listrik yang tunduk pada pembumian, pembumian ulang kabel kerja netral harus dilakukan. Dalam hal ini, pertama-tama, pembumian alami harus digunakan, misalnya, bagian bawah tanah dari penyangga (lihat 1.7.70), serta perangkat pembumian yang dibuat untuk melindungi dari surja petir (lihat 2.4.26).

Pengardean berulang yang ditunjukkan dilakukan jika pengardean yang lebih sering tidak diperlukan oleh kondisi proteksi surja petir.

Pengardean ulang kabel netral di jaringan DC harus dilakukan menggunakan konduktor pentanahan buatan yang terpisah, yang tidak boleh memiliki sambungan logam dengan pipa bawah tanah. Perangkat pembumian pada saluran udara DC yang dirancang untuk melindungi terhadap lonjakan petir (lihat 2.4.26) direkomendasikan untuk digunakan untuk pembumian ulang kabel kerja netral.

Konduktor pembumian untuk pembumian ulang kabel netral harus dipilih dari kondisi aliran arus jangka panjang minimal 25 A. Dalam hal kekuatan mekanik, konduktor ini harus memiliki dimensi tidak kurang dari yang diberikan dalam Tabel. 1.7.1.

1.7.64. Resistensi penyebaran total elektroda pembumian (termasuk yang alami) dari semua pembumian ulang kabel kerja netral dari setiap saluran udara setiap saat sepanjang tahun tidak boleh lebih dari 5, 10 dan 20 Ohm, masing-masing, pada tegangan saluran 660, 380 dan 220 V dari sumber arus tiga fasa atau sumber arus satu fasa 380, 220 dan 127 V. Dalam hal ini, resistansi penyebaran konduktor pembumian dari masing-masing pembumian berulang tidak boleh lebih dari 15, 30 dan 60 ohm, masing-masing, pada tegangan yang sama.

Dengan resistansi pembumian spesifik lebih dari 100 Ohm m, diperbolehkan untuk meningkatkan norma yang ditunjukkan sebesar 0,01 kali, tetapi tidak lebih dari sepuluh kali.

INSTALASI LISTRIK DENGAN TEGANGAN s/d 1 kV DENGAN Isolasi NETRAL

1.7.65. Hambatan perangkat pembumian yang digunakan untuk pembumian peralatan listrik tidak boleh lebih dari 4 ohm.

Dengan daya generator dan transformator 100 kVA dan kurang, perangkat pentanahan dapat memiliki resistansi tidak lebih dari 10 ohm. Jika generator atau transformator beroperasi secara paralel, maka resistansi 10 ohm diperbolehkan dengan daya total tidak lebih dari 100 kVA.

1.7.66. Perangkat pembumian instalasi listrik dengan tegangan di atas 1 kV dengan netral yang diarde secara efektif di area dengan resistivitas pembumian tinggi, termasuk area permafrost, direkomendasikan untuk dilakukan sesuai dengan persyaratan untuk tegangan sentuh (lihat 1.7.52).

Dalam struktur berbatu, diperbolehkan untuk meletakkan elektroda tanah horizontal pada kedalaman yang lebih dangkal dari yang dipersyaratkan oleh 1.7.52 - 1.7.54, tetapi tidak kurang dari 0,15 m. 1.7.51 di pintu masuk dan pintu masuk.

1.7.67. Saat membangun elektroda pembumian buatan di area dengan resistivitas pembumian tinggi, langkah-langkah berikut direkomendasikan:

1) pemasangan elektroda pembumian vertikal dengan panjang yang bertambah, jika resistivitas bumi berkurang dengan kedalaman, dan tidak ada konduktor pembumian alami yang tersembunyi (misalnya, sumur dengan pipa selubung logam);

2) pemasangan sistem elektroda pembumian jarak jauh, jika terdapat tempat dengan resistivitas pembumian lebih rendah di dekat (sampai 2 km) dari instalasi listrik;

3) meletakkan di parit di sekitar elektroda tanah horizontal dalam struktur berbatu dari tanah lempung basah, diikuti dengan pemadatan dan penimbunan kembali dengan batu pecah ke bagian atas parit;

4) penggunaan pengolahan tanah buatan untuk mengurangi resistivitasnya, jika metode lain tidak dapat diterapkan atau tidak memberikan efek yang diinginkan.

1.7.68. Di area permafrost, selain rekomendasi yang diberikan dalam 1.7.67, seseorang harus:

1) tempatkan elektroda pembumian di badan air yang tidak membeku dan zona yang dicairkan;

2) menggunakan pipa selubung sumur; 3) selain pembumian dalam, gunakan pembumian yang diperluas pada kedalaman sekitar 0,5 m, yang dirancang untuk bekerja di musim panas ketika lapisan permukaan bumi mencair;

4) membuat zona pencairan buatan dengan menutupi tanah di atas elektroda tanah dengan lapisan gambut atau lainnya bahan isolasi termal untuk periode musim dingin dan membukanya untuk periode musim panas.

1.7.69. Pada instalasi listrik di atas 1 kV, serta pada instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral terisolasi untuk bumi dengan resistivitas lebih dari 500 ohm m, jika langkah-langkah yang ditentukan dalam 1.7.66-1.7.68 tidak memungkinkan diperolehnya elektroda pembumian dapat diterima karena alasan ekonomi, diperbolehkan untuk meningkatkan nilai resistansi perangkat pembumian yang disyaratkan oleh bab ini dengan faktor 0,002, di mana resistivitas pembumian ekivalen, Ohm m. Dalam hal ini, peningkatan resistensi perangkat pembumian yang diperlukan oleh bab ini tidak boleh lebih dari sepuluh kali lipat.

BUMI

1.7.70. Direkomendasikan untuk digunakan sebagai konduktor tanah alami: 1) pipa air dan logam lainnya yang diletakkan di tanah, dengan pengecualian pipa cairan yang mudah terbakar, gas dan campuran yang mudah terbakar atau meledak;

2) pipa selubung sumur;

3) logam dan struktur beton bertulang dari bangunan dan struktur yang bersentuhan dengan tanah;

4) shunt logam struktur hidrolik, saluran, gerbang, dll .;

5) selubung timah dari kabel yang diletakkan di tanah. Selubung kabel aluminium tidak boleh digunakan sebagai konduktor pentanahan alami.

Jika selubung kabel berfungsi sebagai satu-satunya konduktor pembumian, maka dalam perhitungan perangkat pembumian mereka harus diperhitungkan ketika jumlah kabel setidaknya dua;

6) elektroda pembumian penyangga saluran udara yang terhubung ke perangkat pembumian instalasi listrik dengan bantuan kabel penangkal petir saluran udara, jika kabel tidak diisolasi dari penyangga saluran udara;

7) kabel netral saluran udara hingga 1 kV dengan sakelar pembumian berulang dengan setidaknya dua saluran udara;

8) rel kereta api utama non-listrik dan jalan akses dengan pengaturan jumper yang disengaja di antara rel.

1.7.71. Konduktor pembumian harus terhubung ke saluran pembumian dengan setidaknya dua konduktor terhubung ke konduktor pembumian di tempat yang berbeda. Persyaratan ini tidak berlaku untuk saluran udara, pembumian ulang kabel netral dan selubung logam kabel.

1.7.72. Untuk landasan buatan, baja harus digunakan.

Elektroda arde buatan tidak boleh diwarnai.

Dimensi terkecil dari elektroda tanah buatan baja diberikan di bawah ini:

Penampang konduktor pentanahan horizontal untuk instalasi listrik dengan tegangan di atas 1 kV dipilih sesuai dengan ketahanan termal (berdasarkan suhu pemanasan yang diizinkan 400 ° C).

Konduktor pembumian tidak boleh ditempatkan (digunakan) di tempat-tempat di mana bumi mengering di bawah pengaruh panas dari pipa, dll.

Parit untuk konduktor pentanahan horizontal harus diisi dengan tanah homogen yang tidak mengandung batu pecah dan puing-puing konstruksi.

Jika terjadi bahaya korosi pada elektroda arde, salah satu tindakan berikut harus dilakukan:

peningkatan penampang konduktor pembumian, dengan mempertimbangkan perkiraan periode layanannya;

penggunaan elektroda tanah galvanis;

penerapan proteksi listrik.

Sebagai konduktor pentanahan buatan, diperbolehkan menggunakan konduktor pentanahan yang terbuat dari beton konduktif listrik.

KONDUKTOR PELINDUNG GROUNDING DAN NOL

1.7.73. Sebagai konduktor proteksi nol, konduktor kerja nol harus digunakan terlebih dahulu (lihat juga 1.7.82).

Berikut ini dapat digunakan sebagai pembumian dan konduktor pelindung nol (untuk pengecualian, lihat bab 7.3):

1) konduktor yang disediakan khusus untuk tujuan ini;

2) struktur logam bangunan (kusen, kolom, dll.);

3) perkuatan struktur dan pondasi bangunan beton bertulang;

4) struktur logam untuk keperluan industri (track crane, rangka switchgear, galeri, platform, poros elevator, elevator, elevator, rangka saluran, dll.);

5) pipa baja untuk kabel listrik;

6) selubung kabel aluminium;

7) selubung logam dan struktur pendukung busbar, kotak logam dan baki instalasi listrik;

8) pipa stasioner logam yang diletakkan secara terbuka untuk semua tujuan, kecuali untuk pipa bahan dan campuran yang mudah terbakar dan meledak, saluran pembuangan dan pemanas sentral.

Diberikan dalam paragraf. 2-8 konduktor, struktur dan elemen lainnya dapat berfungsi sebagai satu-satunya konduktor pembumian atau konduktor pelindung nol jika memenuhi persyaratan bab ini dalam hal konduktivitas dan jika kontinuitas sirkit listrik dipastikan selama penggunaan.

Pembumian dan konduktor pelindung nol harus dilindungi dari korosi.

1.7.74. Penggunaan selubung logam dari kabel tubular, kabel pembawa untuk kabel kabel, selubung logam dari tabung isolasi, selang logam, serta pelindung dan selubung timah dari kabel dan kabel sebagai pembumian atau konduktor pelindung nol dilarang. Penggunaan selubung kabel timbal untuk tujuan ini hanya diperbolehkan dalam jaringan listrik perkotaan yang direkonstruksi 220/127 dan 380/220 V.

Dalam instalasi dalam dan luar ruangan yang memerlukan penggunaan pembumian atau pembumian, elemen-elemen ini harus dibumikan atau dibumikan dan memiliki koneksi yang andal di seluruh bagian. Kopling dan kotak logam harus dipasang pada pelindung dan cangkang logam dengan menyolder atau memasang baut.

1.7.75. Pembumian atau pembumian jaringan listrik dan cabang darinya di ruang tertutup dan di instalasi luar ruangan harus dapat diakses untuk inspeksi dan memiliki bagian tidak kurang dari yang diberikan dalam 1.7.76 - 1.7.79.

Persyaratan untuk aksesibilitas untuk inspeksi tidak berlaku untuk inti nol dan selubung kabel, untuk tulangan struktur beton bertulang, serta untuk pembumian dan konduktor pelindung netral yang diletakkan di pipa dan saluran, serta langsung di badan struktur bangunan (tertanam ).

Cabang dari listrik ke penerima listrik hingga 1 kV dapat diletakkan tersembunyi langsung di dinding, di bawah lantai yang bersih, dll., Dengan perlindungannya dari lingkungan yang agresif. Cabang seperti itu seharusnya tidak memiliki koneksi.

Dalam instalasi luar ruangan, pembumian dan konduktor pelindung netral dapat diletakkan di tanah, di lantai atau di sepanjang tepi situs, fondasi instalasi teknologi, dll.

Penggunaan konduktor aluminium telanjang untuk meletakkan di tanah sebagai pembumian atau konduktor pelindung nol tidak diperbolehkan.

1.7.76. Pembumian dan konduktor pelindung nol pada instalasi listrik hingga 1 kV harus memiliki dimensi tidak kurang dari yang diberikan dalam Tabel. 1.7.1 (lihat juga 1.7.96 dan 1.7.104).

Penampang (diameter) dari nol pelindung dan nol konduktor yang bekerja dari saluran udara harus dipilih sesuai dengan persyaratan Bab. 2.4.

Tabel 1.7.1. Dimensi terkecil dari pembumian dan konduktor pelindung nol

Nama	Tembaga	Aluminium	Baja
Nama	Tembaga	Aluminium	di gedung-gedung	dalam instalasi luar ruangan	di tanah
Konduktor telanjang:
bagian, mm²	4	6	-	-	-
diameter, mm	-	-	5	6	10
Kabel terisolasi:
bagian, mm²	1,5*	2,5	-	-	-
* Saat memasang kabel dalam pipa, penampang nol konduktor pelindung dapat digunakan sama dengan 1 mm² jika konduktor fase memiliki penampang yang sama.
Konduktor pembumian dan netral kabel dan kabel untai dalam selubung pelindung umum dengan konduktor fase: penampang, mm²	1	2,5	-	-	-
Baja sudut: ketebalan flensa, mm	-	-	2	2,5	4
Baja datar:
bagian, mm²	-	-	24	48	48
ketebalan, mm	-	-	3	4	4
Pipa air dan gas (baja): ketebalan dinding, mm	-	-	2,5	2,5	3,5
Pipa berdinding tipis (baja): tebal dinding, mm	-	-	1,5	2,5	Tidak diperbolehkan

1.7.77. Dalam instalasi listrik di atas 1 kV dengan netral yang dibumikan secara efektif, penampang konduktor pembumian harus dipilih sehingga ketika arus tertinggi dari hubung singkat fase tunggal mengalir melaluinya, suhu konduktor pembumian tidak melebihi 400 ° C (pemanasan jangka pendek sesuai dengan durasi perlindungan utama dan total waktu sakelar mati).

1.7.78. Dalam instalasi listrik hingga 1 kV dan lebih tinggi dengan netral terisolasi, konduktivitas konduktor pembumian harus setidaknya 1/3 dari konduktivitas konduktor fase, dan penampang harus setidaknya yang diberikan dalam Tabel. 1.7.1 (lihat juga 1.7.96 dan 1.7.104). Tidak perlu menggunakan konduktor tembaga dengan penampang lebih dari 25 mm², aluminium - 35 mm², baja - 120 mm². DI DALAM tempat industri dengan jaringan listrik seperti itu, pembumian strip baja harus memiliki penampang setidaknya 100 mm². Penggunaan baja bulat dari bagian yang sama diperbolehkan.

1.7.79. Dalam instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral pembumian mati, untuk memastikan pemadaman otomatis bagian darurat, konduktivitas fase dan konduktor pelindung nol harus dipilih sedemikian rupa sehingga ketika terjadi korsleting pada kasing atau pada penghantar proteksi netral, terjadi arus hubung singkat yang melebihi sekurang-kurangnya:

3 kali arus pengenal elemen sekering dari sekering terdekat;

3 kali arus pengenal dari pelepas yang tidak dapat disetel atau setelan arus dari pelepas yang dapat disetel dari pemutus sirkuit, yang memiliki karakteristik yang berbanding terbalik dengan arus.

Saat melindungi jaringan dengan sakelar otomatis yang hanya memiliki pelepasan elektromagnetik (cut-off), konduktivitas konduktor ini harus memberikan arus tidak lebih rendah dari pengaturan arus operasi sesaat dikalikan dengan faktor yang memperhitungkan penyebaran (menurut data pabrik ) dan dengan faktor keamanan 1.1. Dengan tidak adanya data pabrik untuk pemutus sirkuit dengan arus pengenal hingga 100 A, rasio arus hubung singkat relatif terhadap pengaturan harus diambil setidaknya 1,4, dan untuk pemutus sirkuit dengan arus pengenal lebih dari 100 A - minimal 1,25.

Konduktivitas total konduktor pelindung netral dalam semua kasus harus setidaknya 50% dari konduktivitas konduktor fase.

Jika persyaratan paragraf ini tidak dipenuhi berkenaan dengan nilai arus gangguan pada kotak atau ke konduktor proteksi netral, maka pemutusan selama gangguan ini harus dipastikan dengan proteksi khusus.

1.7.80. Dalam instalasi listrik hingga 1 kV dengan netral yang diarde dengan kokoh, untuk memenuhi persyaratan yang diberikan dalam 1.7.79, direkomendasikan untuk meletakkan nol konduktor pelindung bersama dengan atau di dekat konduktor fase.

1.7.81. Konduktor kerja nol harus dirancang untuk aliran arus kerja yang panjang.

Disarankan untuk menggunakan konduktor dengan insulasi yang setara dengan insulasi konduktor fase sebagai konduktor yang bekerja nol. Insulasi semacam itu wajib untuk konduktor pelindung nol dan nol di tempat-tempat di mana penggunaan konduktor telanjang dapat menyebabkan pembentukan pasangan listrik atau kerusakan pada insulasi konduktor fase sebagai akibat percikan antara konduktor netral telanjang dan cangkang. atau struktur (misalnya, saat meletakkan kabel di pipa, kotak, baki). Insulasi semacam itu tidak diperlukan jika selubung dan struktur pendukung dari busbar lengkap dan busbar dari switchgear lengkap (pelindung, titik distribusi, rakitan, dll.), serta aluminium atau selubung kabel timah digunakan sebagai konduktor pelindung nol dan nol (lihat. 1.7.74 dan 2.3.52).

Di tempat industri dengan lingkungan normal, diizinkan untuk menggunakan struktur logam yang ditentukan dalam 1.7.73 sebagai konduktor yang bekerja nol, pipa, selubung dan struktur pendukung busbar untuk memberi daya pada penerima listrik daya rendah fase tunggal tunggal, misalnya: di jaringan hingga 42 V; saat menyalakan tegangan fase kumparan tunggal starter atau kontaktor magnetik; saat menyalakan tegangan fase penerangan listrik dan sirkuit kontrol dan pensinyalan pada derek.

1.7.82. Tidak diperbolehkan menggunakan nol konduktor yang bekerja menuju penerima daya portabel fase tunggal dan arus searah sebagai konduktor pelindung nol. Untuk menetralkan penerima listrik semacam itu, konduktor ketiga yang terpisah harus digunakan, dihubungkan ke konektor plug-in dari kotak cabang, di pelindung, pelindung, rakitan, dll. ke konduktor proteksi nol atau nol (lihat juga 6.1.20 ).

1.7.83. Di sirkuit pembumian dan konduktor pelindung netral, tidak boleh ada perangkat pemutus dan sekering.

Di sirkuit konduktor yang bekerja nol, jika mereka secara bersamaan berfungsi untuk tujuan pembumian, diizinkan untuk menggunakan sakelar yang, bersamaan dengan melepaskan konduktor yang bekerja nol, memutuskan semua kabel hidup (lihat juga 1.7.84).

Sakelar kutub tunggal harus dipasang di konduktor fase, dan bukan di konduktor kerja nol.

1.7.84. Konduktor saluran pelindung nol tidak boleh digunakan untuk membumikan peralatan listrik yang ditenagai oleh saluran lain.

Diperbolehkan menggunakan nol konduktor yang berfungsi dari saluran penerangan untuk menetralkan peralatan listrik yang ditenagai oleh saluran lain, jika semua saluran ini diumpankan dari satu transformator, konduktivitasnya memenuhi persyaratan bab ini dan tidak mungkin untuk melepaskan konduktor yang bekerja nol selama pengoperasian baris lain. Dalam kasus seperti itu, sakelar tidak boleh digunakan yang memutuskan konduktor kerja netral bersama dengan konduktor fase.

1.7.85. Di kamar kering, tanpa lingkungan yang agresif, pembumian dan konduktor pelindung nol dapat diletakkan langsung di sepanjang dinding.

Di kamar yang lembab, lembab dan terutama lembab dan di kamar dengan lingkungan yang agresif, pembumian dan konduktor pelindung nol harus diletakkan pada jarak setidaknya 10 mm dari dinding.

1.7.86. Pembumian dan konduktor pelindung nol harus dilindungi dari pengaruh kimia. Di tempat-tempat di mana konduktor ini bersilangan dengan kabel, pipa, rel kereta api, di tempat di mana mereka memasuki gedung dan di tempat lain di mana kerusakan mekanis pada pembumian dan konduktor pelindung netral mungkin terjadi, konduktor ini harus dilindungi.

1.7.87. Peletakan pembumian dan konduktor pelindung nol di tempat-tempat lintasan melalui dinding dan langit-langit harus dilakukan, sebagai suatu peraturan, dengan pemutusan langsungnya. Di tempat-tempat ini, konduktor tidak boleh memiliki koneksi dan cabang.

1.7.88. Tanda pengenal harus disediakan di tempat konduktor pembumian memasuki gedung.

1.7.89. Penggunaan pembumian khusus atau konduktor pelindung nol untuk tujuan lain tidak diperbolehkan.

SAMBUNGAN DAN SAMBUNGAN KONDUKTOR PELINDUNG TANAH DAN NOL

1.7.90. Koneksi pembumian dan konduktor pelindung nol satu sama lain harus memastikan kontak yang andal dan dilakukan dengan pengelasan.

Diperbolehkan di dalam ruangan dan di instalasi luar ruangan tanpa lingkungan agresif untuk menghubungkan pembumian dan konduktor pelindung netral dengan cara lain yang memastikan persyaratan GOST 10434-82 "Hubungi sambungan listrik. Persyaratan teknis umum" untuk sambungan kelas ke-2. Pada saat yang sama, tindakan harus diambil untuk mencegah melemahnya dan korosi pada sambungan kontak. Koneksi pembumian dan konduktor pelindung nol dari kabel listrik dan saluran udara diizinkan untuk dilakukan dengan metode yang sama seperti untuk konduktor fase.

Sambungan pembumian dan konduktor pelindung nol harus dapat diakses untuk inspeksi.

1.7.91. Pipa baja dari kabel listrik, kotak, baki, dan struktur lain yang digunakan sebagai pembumian atau konduktor pelindung nol harus memiliki koneksi yang memenuhi persyaratan GOST 10434-82 untuk kelas koneksi ke-2. Kontak yang andal antara pipa baja dengan rumah peralatan listrik tempat pipa dimasukkan, dan dengan kotak sambungan logam (cabang) juga harus dipastikan.

1.7.92. Tempat dan metode untuk menghubungkan konduktor pembumian dengan konduktor pembumian alami yang diperpanjang (misalnya, dengan pipa) harus dipilih sehingga ketika konduktor pembumian diputuskan untuk pekerjaan perbaikan, nilai yang dihitung dari resistansi perangkat pembumian disediakan. Meter air, katup gerbang, dll. harus memiliki konduktor bypass untuk memastikan kontinuitas sirkuit arde.

1.7.93. Sambungan pengardean dan konduktor pelindung nol ke bagian peralatan yang akan diarde atau diarde harus dilakukan dengan pengelasan atau perbautan. Sambungan harus dapat diakses untuk pemeriksaan. Untuk sambungan yang dibaut, tindakan harus diambil untuk mencegah kendor dan korosi pada sambungan kontak.

Pembumian atau pembumian peralatan yang sering dibongkar atau dipasang pada bagian bergerak atau bagian yang mengalami guncangan atau getaran harus dilakukan dengan pembumian fleksibel atau konduktor pelindung nol.

1.7.94. Setiap bagian dari instalasi listrik yang akan diarde atau diarde harus terhubung ke jaringan grounding atau pentanahan menggunakan cabang tersendiri. Sambungan yang konsisten ke pembumian atau konduktor pelindung nol dari bagian instalasi listrik yang diarde atau diarde tidak diperbolehkan.

PENERIMA LISTRIK PORTABEL

1.7.95. Penerima listrik portabel harus diberi daya dari tegangan listrik tidak melebihi 380/220 V.

Tergantung pada kategori bangunan menurut tingkat bahaya sengatan listrik bagi manusia (lihat Bab 1.1), penerima listrik portabel dapat diberi daya baik langsung dari listrik, atau melalui isolasi atau transformator step-down (lihat 1.7.44 ).

Kotak logam penerima daya portabel di atas 42 V AC dan di atas 110 V DC di ruangan berisiko tinggi, terutama ruangan berbahaya dan di instalasi luar ruangan harus diarde atau diarde, dengan pengecualian penerima listrik berinsulasi ganda atau ditenagai oleh transformator isolasi.

1.7.96. Pembumian atau pembumian penerima listrik portabel harus dilakukan dengan inti khusus (yang ketiga - untuk penerima listrik fase tunggal dan arus searah, yang keempat - untuk penerima listrik arus tiga fase), yang terletak di selubung yang sama dengan fase konduktor kabel portabel dan dipasang ke badan penerima listrik dan ke kontak khusus konektor plug-in (lihat 1.7.97). Penampang inti ini harus sama dengan penampang konduktor fase. Penggunaan konduktor yang bekerja nol untuk tujuan ini, termasuk yang terletak di cangkang umum, tidak diperbolehkan.

Karena kenyataan bahwa GOST untuk beberapa merek kabel menyediakan pengurangan penampang inti keempat, diperbolehkan untuk menggunakan kabel tersebut untuk penerima listrik portabel tiga fase hingga perubahan yang sesuai pada GOST.

Inti dari kabel dan kabel yang digunakan untuk pembumian atau pembumian penerima daya portabel harus tembaga, fleksibel, dengan penampang setidaknya 1,5 mm² untuk penerima daya portabel di instalasi industri dan setidaknya 0,75 mm² untuk penerima listrik rumah tangga portabel.

1.7.97. Penerima daya portabel dari instalasi uji dan eksperimental, yang pergerakannya tidak disediakan selama operasinya, diizinkan untuk dibumikan menggunakan konduktor pembumian portabel stasioner atau terpisah. Dalam hal ini, konduktor pembumian stasioner harus memenuhi persyaratan 1.7.73 - 1.7.89, dan konduktor pembumian portabel harus fleksibel, tembaga, dengan penampang tidak kurang dari penampang konduktor fase, tetapi tidak kurang dari yang ditentukan. di 1.7.96.

Dalam konektor plug-in penerima listrik portabel, kabel ekstensi dan kabel, konduktor harus dihubungkan ke soket dari sisi sumber daya, dan ke steker - dari sisi penerima listrik.

Konektor plug-in harus memiliki kontak khusus yang terhubung ke ground dan konduktor pelindung netral.

Hubungan antara kontak-kontak ini pada saat penyalaan harus dibuat sebelum kontak-kontak konduktor fase bersentuhan. Urutan pemutusan kontak selama pemutusan harus dibalik.

Desain konektor plug-in harus sedemikian rupa sehingga kemungkinan menghubungkan kontak konduktor fase ke kontak pembumian (zeroing) disertakan.

Jika bodi konektor plug-in terbuat dari logam, konektor tersebut harus disambungkan secara elektrik ke kontak pembumian (netral).

1.7.98. Pembumian dan konduktor pelindung nol dari kabel dan kabel portabel harus memiliki ciri khas.

Sirkuit pentanahan yang ada dari peralatan komputer dan otomatisasi biasanya dibagi menjadi:

Sirkuit pembumian pelindung (PE).
Sirkuit landasan kerja (РЗ).

1. Bumi pelindung

Jenis pembumian yang ditentukan melindungi seseorang dari kemungkinan kerusakan jika terjadi kerusakan pada isolasi instalasi listrik yang sedang beroperasi. Pada instalasi listrik eksisting objek yang terkait dengan sistem kontrol proses otomatis, pembumian (zeroing) wajib dilakukan pada:

rumah yang terbuat dari logam untuk perangkat berikut: instrumentasi, AC (perangkat kontrol), switchgear (perangkat kontrol), perlengkapan pencahayaan, perangkat sinyal dan elemen perlindungan, penggerak listrik katup, dll., motor listrik MU (mekanisme kontrol);
konsol yang terbuat dari logam, serta papan untuk tujuan apa pun, jika perangkat listrik, perangkat, sarana lain yang terkait dengan elemen teknologi komputer dan otomatisasi dipasang di atasnya. Pada saat yang sama, persyaratan ini berlaku untuk membuka dan / atau bagian yang dapat dilepas dari konsol dan papan ini dalam kasus di mana mereka berisi peralatan apa pun dengan tegangan lebih dari 42V untuk (~) atau 110V untuk arus konstan, serta struktur tambahan yang terbuat dari logam, tujuannya adalah pemasangan AC dan penerima listrik di atasnya;
kopling dan pelindung kabel, baik daya maupun kontrol, selubungnya terbuat dari logam; selubung dan selang logam semacam itu dari konduktor (kawat dan/atau kabel); pipa untuk kabel listrik yang terbuat dari baja dan elemen kabel listrik lainnya yang terbuat dari logam;
selubung konduktor yang terbuat dari logam, serta pelindung kabel yang membentuk sirkuit, "U" di mana tidak melebihi 42V untuk (~) atau 110V untuk arus konstan, yang terletak pada struktur tunggal yang terbuat dari logam, bersama dengan konduktor , elemen yang strukturnya, terbuat dari logam, perlu diarde atau dinetralkan.

Beberapa konduktor pentanahan tidak diperlukan untuk elemen jaringan berikut:

sarana dan perangkat yang digunakan untuk otomatisasi, yang dipasang pada struktur logam yang sudah diarde, jika ada kontak listrik yang stabil antara kasingnya dan struktur ini;
bagian pagar, konsol, dll yang dapat dilepas dan dibuka. dalam kasus ketika peralatan dengan tegangan tidak lebih dari 42V untuk (~) atau 110V untuk arus konstan dipasang pada mereka; · rumah penerima listrik yang terhubung ke jaringan melalui pipa pemisah khusus, atau memiliki isolasi ganda. Penerima tersebut tidak boleh dihubungkan ke sistem pembumian. Menurut persyaratan PUE (klausul 1.7.70), konduktor netral dalam instalasi listrik yang dipertimbangkan (pembumian) dapat berupa:
nampan yang terbuat dari logam, serta kotak logam;
selubung kabel dari Al;
pipa yang melindungi kabel listrik yang terbuat dari logam;
konduktor yang digunakan untuk tujuan serupa seperti strip tembaga atau baja, dll.;
untuk sistem TN, konduktor kerja "0" digunakan untuk tujuan ini, kecuali jika menyangkut cabang yang menuju ke konsumen daya fase tunggal. Zeroing yang terakhir dilakukan di sepanjang konduktor pelindung nol (3).

Elemen pembumian

Semua koneksi konduktor pentanahan hanya boleh dibuat dengan pengelasan, penyolderan, perbautan, menggunakan bendera dan klem khusus.
Dalam kasus di mana konduktor pelindung yang terbuat dari logam non-ferrous terhubung ke node pembumian, mereka harus diakhiri dengan lug khusus, dan jumper tembaga fleksibel harus dua sisi.
Saat menggunakan sambungan dengan baut, wajib menggunakan ring pegas (washer kunci sebagai opsi).

Jenis landasan pelindung sistem kontrol proses

Produk seperti penerima daya, panel, dan papan dilengkapi dengan simpul pembumian di mana konduktor pelindung dihubungkan secara langsung, dan rangka penopang yang memiliki pelindung multi-bagian dihubungkan dengan baja strip yang melewati titik pembumian dari semua rangka. Ketika datang ke grounding penerima listrik yang bergetar, jumper tembaga fleksibel digunakan.

Pembumian sarana teknis

Pembumian pelindung sistem kontrol proses otomatis biasanya dimulai dari utama, yang terhubung ke konduktor pembumian yang ada yang tersedia di sistem catu daya fasilitas. Saluran arde pelindung (SVT dan SA) terhubung ke arde pelindung pada satu titik, yang harus ditempatkan sedekat mungkin dengan elektroda arde itu sendiri. Dalam satu titik nol dengan kabel netral TN-C (TN-C-S, TN-S) menghubungkan garis pembumian pelindung dari sistem kontrol proses. Node yang ditentukan terletak di papan daya SVT atau SA.
Jika switchboard (RS) ini cukup jauh dari gardu transformator dengan netral yang dibumikan mati, maka sirkuit 4-kawat digunakan di area yang ditunjukkan (tiga fase dan satu konduktor "0" yang berfungsi, TN-C). Mulai dari papan distribusi, sudah 5-kawat (tiga fase, TN-c dan pelindung nol, TN-S).
Perisai itu sendiri harus dilengkapi dengan pentanahan ulang. Persyaratan ini berasal dari kebutuhan untuk mengurangi fluktuasi potensi pelindung itu sendiri relatif terhadap tanah, yang disebabkan oleh perubahan arus yang mengalir melalui TN-C antara gardu transformator dan switchboard.

Grounding untuk ICU

Dalam segala cara teknis sistem kontrol proses otomatis, wajib memiliki peralatan untuk TI (teknologi informasi). Ini termasuk:

peralatan yang menjalankan fungsi dasar (memasukkan, mencari, menampilkan, menyimpan, dll.), atau mengelola pesan dan data;
peralatan, yang tegangan suplainya tidak melebihi 600 V.

Secara umum, ITE mencakup jenis (jenis) peralatan berikut, yang, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, digunakan untuk pengoperasian seluruh sistem kontrol proses:

perangkat komputasi yang digunakan sebagai bagian dari PC atau bersama dengan mereka (baik dalam kasus terpisah dan tanpa mereka);
peralatan terminal;
terminal;
PC, dll.

2. Tempat kerja

Nama lain untuk sistem yang ditentukan "sistem nol" berarti teknis yang digunakan dalam sistem kontrol proses. Selain itu, di sejumlah sumber informasi, landasan kerja juga disebut sebagai fungsional, fisik, logis, informasional, sirkuit, dll.

Sistem nol hanya mencakup dua elemen: konduktor pembumian dan elektroda pembumian itu sendiri. Kehadiran konduktor pentanahan pribadi untuk sistem ini diperlukan karena terjadinya arus penyebaran yang besar. Yang terakhir dapat terjadi selama korsleting, selama pengelasan listrik, dll. Ini menciptakan perbedaan potensial yang signifikan antara titik-titik individu perangkat pembumian, serta fluktuasi yang signifikan dalam potensi titik-titik tertentu dari konduktor pembumian alami dan / atau buatan dalam kaitannya dengan bumi.

Pengoperasian peralatan listrik apa pun mengarah pada munculnya medan magnet berdaya tinggi, yang merupakan sumber gangguan pada saluran yang dimaksudkan untuk transmisi informasi yang menghubungkan SVT dengan penggerak listrik, unit teknologi, sistem kontrol lokal, dll. Kekuatan sinyal yang disebutkan di atas hanya sebagian kecil dari watt, dan nilai tegangannya dari beberapa V hingga beberapa puluh mV dan bahkan lebih kecil. Ini menjelaskan fakta bahwa interferensi yang dihasilkan sebanding dalam hal kinerjanya dengan sinyal yang berguna, yang dapat menyebabkan distorsi serius pada sinyal yang terakhir. Oleh karena itu, perlindungan dari gangguan ini sangat penting. Dan solusi kualitatif dari masalah pentanahan adalah salah satu metode terpenting untuk melindungi sistem kontrol proses dan jalur komunikasi.

Lihat juga.

Hari ini kita akan berbicara tentang pembumian di gardu transformator dan industri, yang tujuan utamanya adalah personel pemeliharaan dan operasi yang stabil. Banyak yang salah paham tentang topik grounding di sistem industri, dan koneksi yang salah menyebabkan konsekuensi buruk, kecelakaan, dan bahkan waktu henti yang mahal karena pelanggaran dan kerusakan. Interferensi adalah variabel acak, yang sangat sulit dideteksi tanpa peralatan khusus.

Sumber gangguan di bus darat

Sumber dan penyebab interferensi dapat berupa petir, listrik statis, radiasi elektromagnetik, peralatan "berisik", jaringan catu daya 220 V dengan frekuensi 50 Hz, beban jaringan yang dialihkan, triboelektrik, pasangan galvanik, efek termoelektrik, elektrolitik, gerakan konduktor dalam medan magnet, dll. Dalam industri, ada banyak gangguan yang terkait dengan malfungsi atau penggunaan peralatan yang tidak bersertifikat. Di Rusia, interferensi diatur oleh standar - R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.4, GOST R 51317.4.11, GOST R 51522, GOST R 50648. Untuk desain peralatan Industri Untuk mengurangi tingkat interferensi, mereka menggunakan basis elemen berdaya rendah dengan kecepatan minimal dan mencoba mengurangi panjang konduktor dan pelindung.

Definisi dasar tentang topik "Pembumian bersama"

bumi pelindung- koneksi bagian konduktif peralatan dengan tanah bumi melalui perangkat pembumian untuk melindungi seseorang dari sengatan listrik.
Perangkat pembumian- satu set konduktor pembumian (yaitu, konduktor yang bersentuhan dengan pembumian) dan konduktor pembumian.
Kawat umum - konduktor dalam sistem, relatif terhadap mana potensi diukur, misalnya, kabel umum PSU dan perangkat.
Tanah sinyal- koneksi ke ground kabel umum dari sirkuit transmisi sinyal.
Tanah sinyal dibagi menjadi: digital tanah dan analog. Ground analog sinyal terkadang dibagi menjadi ground input analog dan ground output analog.
tanah paksa- kabel umum dalam sistem, terhubung ke bumi pelindung, di mana arus besar mengalir.
Netral yang dibumikan dengan kuat b - netral transformator atau generator, terhubung ke elektroda arde secara langsung atau melalui resistansi rendah.
kawat nol- kabel yang terhubung ke netral yang diarde dengan kuat.
netral terisolasi b - netral transformator atau generator, tidak terhubung ke perangkat pembumian.
Zeroing- koneksi peralatan dengan netral yang diarde dengan kuat dari transformator atau generator dalam jaringan arus tiga fase atau dengan output yang diarde dengan kuat dari sumber arus satu fase.

Pengardean APCS biasanya dibagi lagi menjadi:

Landasan pelindung.
Tempat kerja, atau FE.

Tujuan pembumian

Pembumian pelindung diperlukan untuk melindungi orang dari sengatan listrik untuk peralatan dengan tegangan suplai 42 V AC atau 110 V DC, kecuali untuk area berbahaya. Tetapi pada saat yang sama, pembumian pelindung sering menyebabkan peningkatan tingkat gangguan dalam sistem kontrol proses.

Jaringan listrik dengan netral terisolasi digunakan untuk menghindari gangguan pada catu daya konsumen dengan kesalahan insulasi tunggal, karena jika terjadi kerusakan insulasi ke tanah dalam jaringan dengan netral pembumian mati, perlindungan dipicu dan daya ke jaringan terganggu.
Pengardean sinyal berfungsi untuk menyederhanakan rangkaian listrik dan mengurangi biaya perangkat dan sistem industri.

Tergantung pada tujuan aplikasi, landasan sinyal dapat dibagi menjadi dasar dan layar. Ground referensi digunakan untuk referensi dan transmisi sinyal di sirkuit elektronik, dan ground pelindung digunakan untuk ground pelindung. Pembumian layar digunakan untuk membumikan layar kabel, pelindung, kotak instrumen, serta untuk menghilangkan muatan statis dari bagian gosok sabuk konveyor, sabuk penggerak listrik.

Jenis pembumian

Salah satu cara untuk mengurangi efek berbahaya dari sirkuit pembumian pada sistem otomasi adalah penerapan sistem pembumian secara terpisah untuk perangkat yang memiliki sensitivitas berbeda terhadap interferensi atau merupakan sumber interferensi dengan daya berbeda. Desain terpisah dari konduktor pembumian memungkinkan koneksinya ke pembumian pelindung pada satu titik. Pada saat yang sama, sistem bumi yang berbeda mewakili sinar bintang, yang pusatnya adalah kontak dengan bus pembumian pelindung bangunan. Karena topologi ini, kebisingan tanah yang kotor tidak mengalir melalui konduktor tanah yang bersih. Jadi, meskipun sistem pentanahan terpisah dan memiliki nama yang berbeda, pada akhirnya semuanya terhubung ke Bumi melalui sistem pelindung bumi. Satu-satunya pengecualian adalah tanah "mengambang".

Tanah listrik

Sistem otomasi dapat menggunakan relai elektromagnetik, servomotor daya mikro, katup elektromagnetik, dan perangkat lain, yang konsumsi arusnya secara signifikan melebihi konsumsi modul dan pengontrol I/O saat ini. Sirkuit daya perangkat tersebut dibuat dengan sepasang kabel bengkok yang terpisah (untuk mengurangi interferensi terpancar), salah satunya terhubung ke bus ground pelindung. Kabel umum dari sistem semacam itu (biasanya kabel yang terhubung ke terminal negatif catu daya) adalah arde daya.

Tanah analog dan digital

Sistem otomasi industri bersifat analog-digital. Oleh karena itu, salah satu sumber dari bagian analog adalah interferensi yang dibuat oleh bagian digital dari sistem. Untuk mencegah lewatnya interferensi melalui sirkuit arde, arde digital dan analog dibuat dalam bentuk konduktor tidak terhubung yang dihubungkan bersama hanya pada satu titik yang sama. Modul I/O dan pengontrol industri memiliki output terpisah untuk ini. tanah analog(A.GND) dan digital(D.GND).

Tanah "mengambang"

Isolasi galvanik

Isolasi galvanik memecahkan banyak masalah pentanahan, dan penggunaannya sebenarnya telah menjadi sistem kontrol proses. Untuk menerapkan isolasi galvanik (isolasi), perlu untuk memasok energi oleh transformator isolasi dan mengirimkan sinyal ke bagian sirkuit yang terisolasi melalui optocoupler dan transformator, elemen dengan kopling magnetik, kapasitor atau serat optik. Dalam sirkuit listrik, jalur di mana transmisi interferensi yang dilakukan dimungkinkan sepenuhnya dihilangkan.

Metode Pembumian

Pembumian untuk sirkuit yang digabungkan secara galvanis sangat berbeda dari pembumian untuk sirkuit yang dipisahkan.

Pembumian sirkuit yang digabungkan secara galvanis

Kami merekomendasikan untuk menghindari penggunaan sirkuit yang digabungkan secara galvanik, dan jika tidak ada pilihan lain, sebaiknya sirkuit ini berukuran
peluang kecil dan mereka berada dalam kabinet yang sama.

Contoh pembumian yang salah dari sumber dan penerima sinyal standar 0 ... 5 V

Berikut adalah kesalahan berikut:

arus beban berat (motor DC) mengalir pada bus arde yang sama dengan sinyal, menciptakan penurunan tegangan arde;
menggunakan inklusi unipolar dari penerima sinyal, dan bukan diferensial;
modul input tanpa isolasi galvanik dari bagian digital dan analog digunakan, sehingga arus catu daya bagian digital, yang mengandung interferensi, mengalir melalui output AGND dan menciptakan penurunan tegangan interferensi tambahan pada resistansi R1

Kesalahan ini mengarah pada fakta bahwa tegangan pada input penerima Vin sama dengan jumlah tegangan sinyal pilih dan tegangan interferensi VGround = R1 (Ipit + IM)
Untuk mengatasi kekurangan ini, batang tembaga berukuran besar dapat digunakan sebagai penghantar pentanahan, tetapi sebaiknya dilakukan pentanahan seperti gambar di bawah ini.

Perlu dilakukan:

hubungkan semua sirkuit ground pada satu titik (dalam hal ini, arus interferensi SAYA R1);
hubungkan konduktor ground penerima sinyal ke titik umum yang sama (dalam hal ini, arus Ipit tidak lagi mengalir melalui hambatan R1, tetapi
penurunan tegangan melintasi resistansi konduktor R2 tidak menambah tegangan output dari sumber sinyal pilih)

Contoh pembumian yang benar dari sumber dan penerima sinyal standar 0…5 V

Aturan umum untuk melemahkan koneksi melalui kabel arde yang sama adalah dengan membagi tanah menjadi analog, digital, kekuatan Dan pelindung diikuti oleh koneksi mereka hanya pada satu titik.

Saat memisahkan pembumian sirkuit yang digabungkan secara galvanis, prinsip umum digunakan: sirkuit pembumian dengan tingkat kebisingan tinggi harus dilakukan secara terpisah dari sirkuit dengan tingkat kebisingan rendah, dan mereka hanya boleh dihubungkan pada satu titik yang sama. Mungkin ada beberapa titik pembumian jika topologi sirkuit semacam itu tidak menyebabkan munculnya area tanah "kotor" di sirkuit, termasuk sumber dan penerima sinyal, dan juga jika loop tertutup yang menerima interferensi elektromagnetik tidak terbentuk. di sirkuit tanah.

Pembumian sirkuit yang diisolasi secara galvanis

Solusi radikal untuk masalah yang dijelaskan adalah penggunaan isolasi galvanik dengan pentanahan terpisah dari bagian digital, analog, dan daya sistem.

Membumikan layar kabel sinyal dalam sistem kontrol proses

Contoh salah ( di kedua sisi) membumikan pelindung kabel pada frekuensi rendah, jika frekuensi interferensi tidak melebihi 1 MHz, maka kabel harus dibumikan di satu sisi, jika tidak, loop tertutup terbentuk yang akan berfungsi sebagai antena.

Contoh pembumian pelindung kabel yang salah (di sisi penerima sinyal). Selubung kabel harus diardekan di sisi sumber sinyal. Jika pentanahan dilakukan di sisi penerima, maka arus interferensi akan mengalir melalui kapasitansi antara inti kabel, menciptakan tegangan interferensi di atasnya dan, oleh karena itu, antara input diferensial.

Oleh karena itu, perlu untuk membumikan jalinan dari sisi sumber sinyal, dalam hal ini tidak ada jalur untuk lewatnya arus interferensi.

Pembumian pelindung yang benar (pembumian tambahan di sebelah kanan digunakan untuk sinyal frekuensi tinggi). Jika sumber sinyal tidak diarde (misalnya, termokopel), maka pelindung dapat diarde dari kedua sisi, karena dalam hal ini loop tertutup untuk arus interferensi tidak terbentuk.

Pada frekuensi di atas 1 MHz, resistansi induktif layar meningkat, dan arus pickup kapasitif menciptakan penurunan tegangan yang besar di atasnya, yang dapat ditransmisikan ke konduktor internal melalui kapasitansi antara jalinan dan konduktor. Selain itu, dengan panjang kabel yang sebanding dengan panjang gelombang interferensi (panjang gelombang interferensi pada frekuensi 1 MHz adalah 300 m, pada frekuensi 10 MHz - 30 m), resistansi jalinan meningkat, yang secara tajam meningkatkan tegangan interferensi pada kepang. Oleh karena itu, pada frekuensi tinggi, jalinan kabel harus diarde tidak hanya di kedua sisi, tetapi juga di beberapa titik di antaranya.

Sebagai opsi perantara, Anda dapat menggunakan landasan kedua layar melalui kapasitansi. Pada saat yang sama, pada frekuensi tinggi, layar ternyata di-ground dari dua sisi, pada frekuensi rendah - dari satu sisi. Ini masuk akal dalam kasus ketika frekuensi interferensi melebihi 1 MHz, dan panjang kabel 10 ... 20 kali lebih kecil dari panjang gelombang interferensi, yaitu, ketika belum perlu diarde di beberapa titik perantara.

Pelindung bagian dalam diarde di satu sisi - sisi sumber sinyal, untuk mengecualikan lewatnya interferensi kapasitif di sepanjang jalur yang ditunjukkan, dan pelindung luar mengurangi interferensi frekuensi tinggi. Dalam semua kasus, layar harus diisolasi untuk mencegah kontak yang tidak disengaja dengan benda logam dan tanah. Untuk transmisi sinyal jarak jauh atau dengan peningkatan persyaratan untuk akurasi pengukuran, perlu untuk mengirimkan sinyal dalam bentuk digital atau, bahkan lebih baik, melalui kabel optik.

Pembumian layar kabel sistem otomasi di gardu listrik

Di gardu listrik, pada jalinan (layar) kabel sinyal sistem otomasi, diletakkan di bawah kabel tegangan tinggi di permukaan tanah dan dibumikan di satu sisi, tegangan ratusan volt dapat diinduksi selama peralihan arus oleh tombol. Oleh karena itu, untuk tujuan keamanan listrik, jalinan kabel diarde di kedua sisi. Untuk melindungi dari medan elektromagnetik dengan frekuensi 50 Hz, layar kabel juga diarde di kedua sisi. Hal ini dibenarkan jika diketahui bahwa pickup elektromagnetik dengan frekuensi 50 Hz lebih besar daripada pickup yang disebabkan oleh aliran arus penyeimbang melalui jalinan.

Pelindung kabel pembumian untuk proteksi petir

Untuk melindungi dari medan magnet petir, kabel sinyal (dengan pelindung ground) dari sistem kontrol proses yang melewati area terbuka harus diletakkan di pipa logam yang terbuat dari baja, yang disebut pelindung magnetik. Lebih baik di bawah tanah, jika tidak tanah setiap 3 meter. Medan magnet memiliki sedikit efek di dalam bangunan beton bertulang, tidak seperti bahan lainnya.

Pembumian untuk pengukuran diferensial

Jika sumber sinyal tidak memiliki resistansi ke ground, pengukuran diferensial menghasilkan input mengambang. Input mengambang dapat diisi secara statis oleh listrik atmosfer atau arus bocor input dari sebuah op amp. Untuk mengalirkan muatan dan arus ke ground, input potensial dari modul input analog biasanya berisi resistor 1 hingga 20 MΩ secara internal yang menghubungkan input analog ke ground. Namun, dengan tingkat interferensi yang tinggi atau sumber sinyal yang besar, bahkan resistansi 20 MΩ mungkin tidak mencukupi, maka perlu tambahan resistor eksternal dengan nilai puluhan kΩ hingga 1 MΩ atau kapasitor dengan nilai yang sama. hambatan pada frekuensi interferensi.

Sensor Cerdas Pembumian

Saat ini, yang disebut sensor pintar dengan mikrokontroler di dalamnya untuk linierisasi output dari sensor, memberikan sinyal dalam bentuk digital atau analog. Karena fakta bahwa bagian digital dari sensor digabungkan dengan bagian analog, sinyal keluaran memiliki tingkat kebisingan yang meningkat jika ground tidak benar. Beberapa sensor memiliki DAC dengan output arus dan oleh karena itu memerlukan resistansi beban eksternal orde 20 kΩ, sehingga sinyal yang berguna di dalamnya diperoleh dalam bentuk penurunan tegangan melintasi resistor beban ketika arus keluaran sensor mengalir.

tegangan beban adalah:

Vload = Vout – Iload R1+ I2 R2,

yaitu itu tergantung pada arus I2, yang mencakup arus ground digital. Arus ground digital mengandung noise dan mempengaruhi tegangan melintasi beban. Untuk menghilangkan efek ini, sirkuit ground harus dibuat seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Di sini arus ground digital tidak melalui resistansi R21 dan tidak menimbulkan noise ke dalam sinyal pada beban.

Pentanahan yang tepat untuk sensor pintar:

Grounding lemari dengan peralatan sistem otomasi

Pemasangan lemari APCS harus memperhitungkan semua informasi yang disebutkan sebelumnya. Contoh kabinet kontrol pentanahan berikut dibagi: dengan syarat pada benar, memberikan tingkat kebisingan yang lebih rendah, dan keliru.

Berikut adalah contoh (koneksi yang salah disorot dengan warna merah; GND adalah pin untuk menghubungkan pin daya yang diarde), di mana setiap perbedaan dari gambar berikut memperburuk kegagalan digital dan meningkatkan kesalahan analog. Koneksi "salah" berikut dibuat di sini:

kabinet dibumikan pada titik yang berbeda, sehingga potensi dasarnya berbeda;
kabinet saling berhubungan, yang menciptakan sirkuit tertutup di sirkuit tanah;
konduktor ground analog dan digital di kabinet kiri berjalan secara paralel di area yang luas, sehingga pickup induktif dan kapasitif dari ground digital dapat muncul di ground analog;
keluaran GND unit catu daya terhubung ke badan kabinet pada titik terdekat, dan bukan di terminal ground, oleh karena itu, arus interferensi mengalir melalui badan kabinet, menembus melalui transformator catu daya;
satu catu daya digunakan untuk dua kabinet, yang meningkatkan panjang dan induktansi konduktor tanah;
di kabinet kanan, terminal arde tidak terhubung ke terminal arde, tetapi langsung ke badan kabinet, sedangkan badan kabinet menjadi sumber interferensi induktif ke semua kabel yang berjalan di sepanjang dindingnya;
di kabinet kanan di baris tengah, ground analog dan digital terhubung langsung pada output blok.

Kekurangan yang terdaftar dihilangkan dengan contoh landasan yang tepat dari lemari sistem otomasi industri:

Menambahkan. Manfaat pengkabelan dalam contoh ini adalah menggunakan konduktor pembumian terpisah untuk modul input analog yang paling sensitif. Di dalam kabinet (rak), diinginkan untuk mengelompokkan modul analog secara terpisah, dan modul digital secara terpisah, sehingga ketika meletakkan kabel di saluran kabel, panjang bagian jalur paralel sirkuit ground digital dan analog berkurang.

Pembumian dalam sistem kendali jarak jauh

Dalam sistem yang didistribusikan di wilayah tertentu dengan karakteristik dimensi puluhan dan ratusan meter, tidak mungkin untuk menggunakan modul input tanpa isolasi galvanik. Hanya isolasi galvanik yang memungkinkan Anda menghubungkan sirkuit yang diarde pada titik-titik dengan potensi berbeda. Solusi terbaik untuk transmisi sinyal adalah serat optik dan penggunaan sensor dengan built-in ADC dan antarmuka digital.

Grounding peralatan penggerak dan drive APCS

Sirkuit catu daya untuk motor yang dikendalikan pulsa, motor servo, dan aktuator yang dikendalikan PWM harus dipilin berpasangan untuk mengurangi medan magnet, dan dilindungi untuk mengurangi komponen listrik dari gangguan yang dipancarkan. Layar kabel harus dibumikan di satu sisi. Sirkuit untuk menghubungkan sensor sistem tersebut harus ditempatkan di layar terpisah dan, jika mungkin, jauh secara spasial dari perangkat penggerak.

Pembumian di jaringan industri RS-485, Modbus

Jaringan industri berbasis antarmuka terlindung pasangan bengkok dengan penggunaan wajib modul isolasi galvanik.

Untuk jarak pendek (sekitar 15 m) dan tanpa adanya sumber kebisingan di dekatnya, layar tidak dapat digunakan. Pada panjang yang besar hingga 1,2 km, perbedaan potensial tanah pada titik-titik yang berjauhan satu sama lain dapat mencapai beberapa puluh volt. Untuk mencegah arus mengalir melalui pelindung, pelindung kabel hanya boleh diarde pada satu titik APAPUN. Saat menggunakan kabel tanpa pelindung, muatan statis yang besar (beberapa kilovolt) dapat diinduksi di atasnya karena listrik atmosfer, yang dapat menonaktifkan elemen isolasi galvanik. Untuk mencegah efek ini, bagian terisolasi dari perangkat isolasi galvanik harus diarde melalui resistansi, misalnya 0,1 ... 1 MΩ. Resistansi yang ditunjukkan oleh garis putus-putus juga mengurangi kemungkinan kerusakan karena gangguan tanah atau resistansi isolasi galvanik yang tinggi dalam hal kabel berpelindung. Pada jaringan Ethernet bandwidth rendah (10 Mbps), pelindung hanya boleh di-ground pada satu titik. Untuk Fast Ethernet (100 Mbps) dan Gigabit Ethernet (1 Gbps), pelindung harus di-ground di beberapa titik.

Grounding di fasilitas industri peledak

Pada benda yang mudah meledak, saat memasang pentanahan dengan kawat yang terdampar, tidak diperbolehkan menggunakan penyolderan untuk menyolder inti bersama-sama, karena karena aliran dingin solder, tempat-tempat tekanan kontak di terminal sekrup dapat melemah.

Layar kabel antarmuka diarde pada satu titik di luar area berbahaya. Di dalam area berbahaya, itu harus dilindungi dari kontak yang tidak disengaja dengan konduktor yang dibumikan. sirkuit yang secara intrinsik aman tidak boleh diarde kecuali disyaratkan oleh kondisi pengoperasian peralatan listrik ( GOST R 51330.10, hal.6.3.5.2). Dan mereka harus dipasang sedemikian rupa sehingga interferensi dari medan elektromagnetik eksternal (misalnya, dari pemancar radio yang terletak di atap gedung, dari saluran listrik di atas kepala atau kabel daya tinggi di dekatnya) tidak menciptakan tegangan atau arus dalam keamanan intrinsik. sirkuit. Ini dapat dicapai dengan melindungi atau menghilangkan sirkuit yang secara intrinsik aman dari sumber interferensi elektromagnetik.

Saat diletakkan dalam bundel atau saluran umum, kabel dengan sirkuit yang aman secara intrinsik dan aman secara intrinsik harus dipisahkan oleh lapisan tengah bahan insulasi atau logam yang diarde. Tidak diperlukan pemisahan jika digunakan kabel berselubung logam atau berpelindung. Struktur logam yang diarde tidak boleh memiliki celah dan kontak yang buruk di antara mereka, yang dapat memicu selama badai petir atau saat mengganti peralatan yang kuat. Dalam fasilitas industri eksplosif, jaringan distribusi listrik dengan netral terisolasi sebagian besar digunakan untuk menghilangkan kemungkinan percikan selama hubung singkat fase-ke-bumi dan tersandungnya sekering pelindung jika terjadi kerusakan isolasi. Untuk perlindungan terhadap listrik statis gunakan landasan yang dijelaskan di bagian yang sesuai. Listrik statis dapat menyalakan campuran yang mudah meledak.

Anda juga akan tertarik pada:

Samudra Atlantik: karakteristik sesuai rencana

LAUT ATLANTIC (nama Latin Mare Atlanticum, Yunani? ? - berarti ...

Apa hal utama dalam diri seseorang, kualitas apa yang harus dibanggakan dan dikembangkan?

Bocharov S.I. Mengajukan pertanyaan ini ratusan kali, saya mendengar ratusan jawaban yang berbeda ....

Siapa yang menulis Anna Karenina

Ke mana Vronskii dikirim. Jadi, novel itu diterbitkan secara penuh. Edisi berikutnya...

Kursus singkat dalam sejarah Polandia Ketika Polandia dibentuk sebagai sebuah negara

Sejarah negara Polandia telah berabad-abad. Awal berdirinya negara adalah...

Apa yang paling penting dalam diri seseorang?

Menurut saya, hal terpenting dalam diri seseorang bukanlah kebaikan, jiwa, atau kesehatan, meskipun ini memainkan ...

Formulir Pencarian

Populer

Pro dan kontra utama dari waralaba Akses yang lebih luas ke keuangan

Hamming. “Kamu dan penelitianmu. Bagaimana keberanian dan keberanian dimanifestasikan dalam kehidupan seseorang Apa itu keberanian

Konsep pemasaran modern: pendekatan holistik

Manajemen aset tunai

Faktor kelompok psikoterapi dan jenis perilaku dalam kelompok

Perpajakan organisasi sektor keuangan Apa itu repatriasi dan fitur-fiturnya

Tujuan dari program OMS. Konsep dan esensi CSR. Prinsip dasar CSR, jenis dan bentuk CSR. Potensi Manfaat Bisnis