Приложение А (справочное). Импеданс цепи заземления

Приложение А
(справочное)

Импеданс цепи заземления

А.1 Общие положения

Заземление и уравнивание потенциалов систем и оборудования играют две жизненно важные роли. Во-первых, они создают путь для статических токов и токов утечки, обеспечивая безопасный разряд и предотвращая появление опасных напряжений между оборудованием и потенциалом земли. Вторая роль, наиболее критичная, - это обеспечение защиты абонентов, персонала и иных лиц в случае возникновения аварийных ситуаций на оборудовании, в результате которых на его открытых частях может появиться опасное напряжение.

А.2 Заземление в аварийных ситуациях

Обеспечение безопасного заземления в общем случае не является задачей кабельной сети. По определению, оборудование класса защиты II не может стать причиной отказов заземления, а оборудование класса защиты I защищено своим собственным заземляющим подключением: аварийный ток поэтому не должен течь через систему кабельной сети. Однако бывают случаи, когда используют общий заземляющий электрод (например, уличный отсек, как показано на рисунке 1), и в обязанности установщика кабельной системы входит убедиться в существовании адекватной защиты.

Основное требование для безопасного заземления - сопротивление пути аварийного тока должно быть достаточно мало, чтобы протекающий ток был достаточен для своевременного срабатывания любого защитного устройства (такого как предохранитель или автомат защиты).

Максимальное значение импеданса цепи Z_max может быть рассчитано по закону Ома:

,

где U - напряжение питания отказавшего оборудования;

I_f - результирующий аварийный ток, требуемый для срабатывания защитного отключающего устройства.

Значение I_f зависит от типа, рабочих характеристик защитного устройства и от требуемого времени отключения. Зная требуемое время отключения, значение I_f может быть получено из предоставленной производителем защитного устройства характеристики время/ток.

Значение U имеет постоянное значение, однако необходимо учитывать провал напряжения, вызванный повышенным аварийным током.

В некоторых случаях невозможно получить необходимый импеданс цепи защиты, например, когда используют стандартные предохранители, при этом в системе установлены источники питания с защитой потоку.

А.3 Заземление для защиты от опасного напряжения прикосновения

Уравнивание потенциалов разработано для предотвращения возникновения опасной разности потенциалов между открытыми проводящими частями любого оборудования и коммуникаций (например, труб водоснабжения) внутри установки. В дополнение к требованиям уравнивания потенциалов необходимо убедиться, что уравнивающая структура не имеет значительного потенциала относительно локальной земли. Такая ситуация может происходить при появлении статического электричества при особых состояниях атмосферы или из-за токов утечки от оборудования с питанием класса защиты II. В данном случае сопротивление цепи заземления является важнейшим фактором для уверенности в отсутствии опасного напряжения прикосновения на уравнивающей структуре.

В общем случае, как показано на рисунке А.1, подразумевают, что напряжение прикосновения сети с выровненными потенциалами должно быть менее 45 В. Если проектируемое значение составляет 35 В, то для допустимого тока утечки 3,5 мА максимальное сопротивление цепи заземления составляет 10 кОм. Это легко достижимо путем использования любого из методов, описанных в 11.3.3. Обычно значение сопротивление цепи заземления также должно быть выбрано так, чтобы быть эффективным для защиты от появления статического электричества, возникающего при атмосферных возмущениях.

Необходимо учитывать, что устройства класса II могут иметь максимальный ток утечки 0,25 мА СКЗ или 0,5 мА СКЗ, при этом уравнивание потенциалов не обязательно, но рекомендуется. Безопасный ток прикосновения должен быть менее 3,5 мА СКЗ, поэтому суммарный ток утечки от всех устройств класса II не должен превышать 3,5 мА СКЗ, иначе обязательно выполнять уравнивание потенциалов.

Однако в больших кабельных сетях, содержащих много устройств класса II (усилители, абонентские приставки, телевизоры, видеомагнитофоны вносят свой вклад в полный ток утечки), требования к максимальному сопротивлению цепи заземления могут быть трудновыполнимыми. При 1000 подключенных устройствах (суммарный ток утечки до 0,5 А) импеданс цепи заземления должен быть менее 70 Ом. Необходимо подчеркнуть, что данный пример относится к совокупному току утечки от устройств класса II, а не к аварийным токам, как описано в п. А.2.

Рисунок А.1 - Сопротивление цепи заземления

А.4 Временные меры безопасности

Если система содержит устройства класса II и в ней отсутствует уравнивание потенциалов, то на экране коаксиального кабеля может присутствовать наведенное напряжение (см. А.3). Даже в системах с уравниванием потенциалов при установке и обслуживании оборудования необходимо проверять непрерывность системы уравнивания потенциалов. В общем случае риск для обслуживающего персонала может быть минимизирован путем временной организации функционального заземления между экраном кабеля и заземляющим устройством электрической установки.

Можно рассмотреть два уровня реакции на напряжения на открытых металлоконструкциях.

a) Реакция на прикосновение, наблюдающаяся при токах утечки более 0,25 мА, вызывающая моментальный мускульный рефлекс. Хотя такое воздействие не может вызвать долгосрочных физиологических проблем, временная потеря контроля очень опасна, если обслуживающее лицо работает на открытых позициях. Например, работа на высоте, работа на влажном основании и т.п. Риск может быть минимизирован путем установки функционального заземления для снижения наведенного напряжения на любой открытой металлоконструкции. Обслуживающее лицо, работающее на такой установке должно:

- самостоятельно обеспечить непрерывность локальной земли и в дальнейшем использовать данное заземляющее соединение для минимизации любого наведенного напряжения, которое может присутствовать на антенной установке, путем создания временных уравнивающих соединений;

- изолировать от сети электропитания все устройства, подключенные напрямую или через внутренние соединения к антенной установке, чтобы исключить возможность появления наведенных напряжений и токов прикосновения;

- использовать функциональное заземление системы, как описано ниже.

b) Реакция на опасный ток прикосновения (неотпускающий ток), который составляет 3,5 мА СКЗ, при котором человек не может самостоятельно освободиться от контакта. В простых установках, где не используется уравнивание потенциалов, количество устройств класса II должно быть ограничено, чтобы суммарный ток утечки не превышал 3,5 мА СКЗ.

Для установки и обслуживания оборудования обслуживающий персонал должен:

- функционально заземлить распределяющий усилитель и/или каждый из коаксиальных кабелей в центральной точке;

- функционально заземлить один из коаксиальных кабелей в удобной точке, обеспечив связь с низким импедансом данного кабеля и остальных кабелей;

- убедиться, что все временные уравнивающие устройства (как показано на рисунках 10-15 и объяснено в примечаниях 1 к ним) установлены и используются.

Функциональное заземление может быть подключено к земле источника электропитания радиально (включая схему освещения), по кольцевой схеме или напрямую через основной заземляющий зажим здания. Минимальное сечение данного временного проводника должно быть не менее 1,5 мм², предпочтительно 2,5 мм², и проводник должен быть с защитным покрытием.

Перед началом работы монтажник должен самостоятельно убедиться в целостности локальной земли.