Обяснение на заземяването на оборудването: EGC, свързване и тестване

Заземяването на оборудването свързва изложените проводими части на електрическото оборудване с защитен път за заземяване, така че токът на повреда да може да се върне към източника и да позволи на защитното устройство да прекъсне веригата. Използва се в електрически панели, мотори, машини, уреди, контакти, индустриално оборудване и електрически системи. Тази статия обхваща как работи заземяването на оборудването, как то се различава от свързването и заземяването на системата, проводниците за заземяване и методите, изискванията за проектиране, приложенията, тестването и отстраняването на проблеми.

Каталог

Фигура 1. Път на тока на повреда при заземяване на оборудването

Какво е заземяване на оборудването?

Заземяването на оборудването свързва изложените непроводими части, като метални корпуси, рамки, шкафове, канали и обвивки на оборудването, с защитен път за заземяване. При нормална експлоатация този път не трябва да носи обикновен товарен ток. Ако изолацията се повреди и енергиен проводник влезе в контакт с изложен метал, пътят за заземяване на оборудването осигурява маршрут с ниско импедансно за тока на повреда, така че подходящото защитно устройство да може да прекъсне веригата.

Проводникът, използван за тази цел, обикновено се нарича проводник за заземяване на оборудването (EGC) в инсталации в Северна Америка и защитен проводник (PE) в системи, базирани на IEC.

Как работи заземяването на оборудването?

По време на нормалната работа токът преминава през предвидените проводници за фаза и неутрал или други проводници на веригата. Ако жив проводник случайно влезе в контакт с заземена метална обвивка, токът на повреда протича през проводника за заземяване на оборудването или друг одобрен път за заземяване обратно към електрическия източник. Увеличеният ток на повреда позволява на прекъсвач, предпазител или друго защитно устройство да отвори веригата.

Ефективността на заземяването на оборудването следователно зависи от целия път на тока на повреда, а не само от свързването на оборудването със земята. Разхлабено, счупено, корозирало или с високо съпротивление заземяващо свързване може да предотврати достатъчно ток на повреда да протече и може да остави изложен метал на опасно напрежение.

Заземяване на оборудването, свързване и заземяване на системата

Фигура 2. Заземена система в Северна Америка – заземяване и свързване

В типична заземена система в Северна Америка, заземяването на оборудването, свързването, заземяването на системата и системата за заземителни електроди работят заедно.

EGC свързва откритите проводими части на оборудването със системата за заземяване и също така извършва свързване, поддържайки електрическа непрекъснатост между изискваните метални части. Системното заземяване свързва точка от веригата, обикновено заземения проводник или неутралния източник, със земята. Системата на заземителния електрод свързва инсталацията с земята.

Функция	Основна роля
Заземяване на оборудването / EGC	Осигурява път за ток при повреда и свързва откритите проводими части
Свързване	Установява електрическа непрекъснатост между проводими части
Системно заземяване	Свързва точка от веригата със земята
Система на заземителния електрод	Свързва електрическата инсталация със земята

Системата на заземителния електрод е част от общото разположение на заземяването, но не замества пътя за ток при повреда на EGC обратно към източника.

Проводници за заземяване на оборудването и методи за заземяване

Само методите на окабеляване, които са изброени или специално разрешени от приложимия електрически код, могат да служат като проводник за заземяване на оборудването (EGC). Самият проводим материал не прави канала, бронята на кабела, обвивката, фитинга или гъвкавия метод на окабеляване приемлив за EGC.

Метод на заземяване	Как осигурява пътя	Основна проверка
EGC от типа проводник	Специален проводник за заземяване работи с проводниците на веригата	Проверете типа на проводника, размера, непрекъснатостта, маршрутизацията и терминала
Изброен или разрешен от кода метален канал	Каналът и одобрените фитинги формират пътя на EGC, където е разрешено	Проверете типа на канала, фитингите, непрекъснатостта и инсталацията
Изброена или разрешена от кода броня на кабела или метална обвивка	Одобрената конструкция на кабела осигурява пътя за заземяване, където е специфично разрешено	Проверете списъка на кабела, фитингите, терминалите и непрекъснатостта
Гъвкава кабелна част, съдържаща EGC	Проводник за заземяване в кабела свързва контакта за заземяване на оборудването с оборудването	Проверете състоянието на кабела и непрекъснатостта на контакта за заземяване на щепсела
Други изброени или разрешени от кода гъвкави методи на окабеляване	Могат да служат като EGC само където е специфично разрешено за този метод на окабеляване	Проверете списъка, фитингите, ограничението на дължината и условията на инсталацията
Скок за свързване на оборудването	Поддържа електрическа непрекъснатост между части или връзки, които изискват свързване	Проверете размера на скока, терминала и механичната цялост

Не предполагайте, че металните канали, бронята, обвивките, фитингите или гъвкавите методи на окабеляване могат да служат като EGC, освен ако конкретният метод на окабеляване не е изброен или разрешен за тази цел.

Разглеждане на проектиране на заземяване на оборудването

Заземяването на оборудването трябва да бъде проектирано в съответствие с изданието на NEC, прието от местния орган с юрисдикция (AHJ) и действителната конфигурация на системата. Не прилагайте изисквания за размер на проводниците, места за свързване или изисквания за методи на окабеляване от различно издание на NEC без проверка.

Разглеждане на проектиране	Какво да проверите	Защо е важно
Непрекъснатост на EGC	Пътят за заземяване на оборудването е непрекъснат от откритите проводими части до разрешената точка за свързване	Отвореният път може да предотврати ефективно отстраняване на повреда
Размер на EGC	Размерът на проводника следва местно приетите изисквания на NEC за веригата и устройството за електрическа защита	Осигурява, че EGC може да изпълнява функцията си при ток на повреда
Разрешен метод на EGC	Каналът, бронята на кабела, обвивката, фитинга или проводникът са изброени или разрешени от кода за използване като EGC	Само проводимата конструкция не го прави приемлив EGC
Точка на свързване	Изискваното свързване неутрално-земя се прави само в разрешената обслужваща точка или отделно извлечена точка на системата	Установява намерения път за връщане на повредата към земята
Разделяне на последователността	Неутралните и функциите за заземяване на оборудването обикновено се разделят надолу по течението на разрешената точка за свързване	Предотвратява целенасоченото протичане на товарен ток по EGC, обвивки и други свързани метали
Непрекъснатост на свързването	Изискваните обвивки, канали, рамки и проводими части остават електрически непрекъснати	Поддържа пътя за ток при повреда
Импеданс на пътя за повреда	Връзките, проводниците, фитингите и каналите осигуряват ефективен път с нисък импеданс	Прекомерният импеданс може да забави функционирането на защитното устройство
Цялост на връзката	Шини, винтове, свързващи джъмпери и фитинги са стабилни и подходящи за материала на проводника	Хлабави или корозирали съединения могат да увеличат импеданса
Околни условия	Влага, вибрации, химикали, корозия и температура се вземат под внимание	Условията могат да влошат свързаностите за заземяване и свързване

В заземена система необходимата връзка между неутрал и заземяване се извършва в разрешената точка на сервиз или отделно получена система. Надолу по течението от тази точка, функциите на неутрал и заземяване на оборудването обикновено се държат отделно, за да не се използва нормалният товарен ток за път за връщане през EGC или свързано оборудване.

Винаги проверявайте финалната подредба спрямо локално приетото издание на NEC, инструкции за оборудването и изискванията на AHJ.

Общи приложения за заземяване на оборудване

Изискванията за заземяване на оборудване зависят от конструкцията на оборудването и действителната конфигурация на системата.

Приложение	Основно изискване за заземяване или свързване	Важна бележка при проектиране
Ел. панели	Свържете кутията и необходимите проводими части към системата EGC	Поддържайте необходимата разделителна линия между неутрал и EGC надолу по течението от разрешената точка на свързване
Ел. мотори	Заземете и свържете рамката на мотора където е необходимо	Свързването трябва да остане надеждно под вибрации
Индустриални машини	Свържете откритите проводими секции на машината	Проверете непрекъснатостта между секции на машината
Изходи от тип заземяване	Свържете контакта за заземяване към системата EGC на веригата	Проверете правилното закрепване и непрекъснатост
Оборудване с кабелно свързване	Осигурете EGC където е необходимо по конструкцията на оборудването	Двойно изолираното оборудване може да не изисква EGC
Трансформатори	Заземете кутията и свържете системата, както е необходимо	Връзката между неутрал и земя зависи от това дали и как вторичната страна на трансформатора е конфигурирана като отделно получена система
Генератори	Заземете и свържете рамката и свързаното оборудване, както е необходимо	Свързването зависи от свързването на генератора и дали работи като отделно получена система
Променливочестотни задвижвания	Осигурете необходимата защитна земна връзка към кутията на VFD и мотора	Защитното заземяване е отделно от терминали на EMC кабелна защита
Контролни шкафове	Свържете необходимите части на кутията и поддържайте пътя на защитния проводник	Кабелните защити, използвани за EMC цели, не заменят необходимия EGC или PE

За VFD и друго електронно оборудване защитното заземяване и терминалите на EMC защита служат за различни функции. Защитното заземяване осигурява необходимия безопасен път, докато кабелните защити обикновено се завършват за контрол на електромагнитни смущения и не трябва да се използват като заместващи защитни проводници.

Как да инспектирате и тествате заземяването на оборудването

Заземяването на оборудването следва да бъде тествано на етапи. Тестовете за непрекъснатост и свързване без електрическо захранване са различни от тестовете за импеданс на дъга и не трябва да се третират като взаимозаменяеми.

Тест за непрекъснатост без захранване

С оборудването безопасно изключено и защитено от повторно захранване:

1. Идентифицирайте EGC или PE и всички необходими връзки за свързване.

2. Инспектирайте проводниците, шини, фитинги, контакти за заземяване и свързващи джъмпери.

3. Проверете за хлабави части, корозия, боя, замърсяване, счупени проводници или повредени канали.

4. Проверете непрекъснатостта между откритите проводими части и предвидената точка за заземяване.

5. Коригирайте всяка отворена или непостоянна пътека преди да върнете оборудването в експлоатация.

Тест за свързване с ниска съпротивление без захранване

Тестът за свързване с ниска съпротивление проверява качеството на електрическите връзки между свързаните метални части и пътя на защитния проводник.

Използвайте подходящ инструмент за тест с ниска съпротивление и метод на тестване за инсталацията. Не прилагайте едно универсално ограничение за съпротивление към всяка система; приемането зависи от приложимия код, стандарт на продукта, дължина и размер на проводника, тип свързване и процедура на теста.

Тест за импеданс на дъга с захранване

Тестовете за импеданс на дъга оценяват целия активен контур с електрическа дъга и помагат да се определи дали може да се задейства достатъчен ток за дъга, за да работи защитното устройство.

Тъй като този тест се извършва на електрическа система с захранване, тестовете за импеданс на дъга с захранване са само за квалифициран персонал, който използва правилно оценени инструменти, ЛПС и одобрени процедури за безопасност.

Ограничения на тестера за контакти на щепсела

Тестерът за контакти може да идентифицира някои общи условия на окабеляване, като открита защитна връзка или определени обратни проводници.

Въпреки това, той не може да потвърди, че защитният проводник (EGC) има достатъчно ниско съпротивление за надеждно отстраняване на неизправности. Контактът, който изглежда правилен на тестера, може все още да има лош или с високо съпротивление защитен път.

Тест за съпротивление на заземяващ електрод

Тестовете за съпротивление на заземяващ електрод оценяват връзката между системата на заземяващия електрод и земята.

Той не тества последователността на EGC между оборудването и точката на свързване на източника. Следователно резултатът от теста за съпротивление на заземяващия електрод не трябва да се използва като доказателство, че защитният път на оборудването е непокътнат.

Обичайни проблеми и отстраняване на неизправности с заземяването на оборудването

EGC не трябва да носи намерен ток. Въпреки това, EMI филтри, капацитивно свързване и други пътища за теч на оборудването могат да произвеждат измерим ток на защитния проводник по време на нормална работа.

Проблем или Симптом	Вероятна причина	Препоръчано действие
Метална кутия предизвиква електрошок или мравучкане	Отворен или с високо съпротивление EGC, дефект в изолацията, прекомерен теч, неправилно окабеляване	Изключете оборудването незабавно и проверете заземяването, свързването и изолацията
Отворен заземяващ път	Неправилен EGC, хлабав клема, повреден щепсел, неизправно свързване	Изключете незабавно и ремонтирайте защитния проводен път, преди да върнете оборудването в експлоатация
Заземяващия проводник или връзка прегрява	Неизправен ток, хлабаво свързване, повреден проводник, неправилно размериване	Изключете незабавно и проверете проводника, клемите и състоянието на неизправността
Прекъсвачът не изключва заземителна неизправност, както се очаква	Прекомерно съпротивление на пътя за неизправност, неправилен път на EGC, проблем с защитното устройство	Потвърдете целия EGC и пътя на свързването
Прекъсваща последователност на заземяването	Хлабаво свързване, вибрации, повреден проводник	Тествайте без енергия пътя и проверете засегнатите свързвания
Напрежение съществува между рамките на оборудването	Липсваща или лоша свързваща връзка	Потвърдете последователността на свързването и целостта на връзката
Измерим ток присъства в EGC или PE	Ток от EMI-филтър, капацитивна теч, теч на изолация, неволна свързаност между неутрал и заземяване, или дефект в окабеляването	Определете дали токът е очакван за оборудването и проверете изолацията и окабеляването по необходимост
Повтарящи се изключвания при заземителна неизправност	Ток на теч, влага, повредена изолация, неизправност на оборудването	Изолирайте засегнатия кръг и идентифицирайте източника на теч
Заземяващия контакт липсва или е повреден	Модифициран или повреден щепсел	Премахнете оборудването от служба и го ремонтирайте или заменете правилно
Заземяващата връзка е корозирала	Влага, химикали, неподходящи материали	Ремонтирайте връзката и потвърдете последователността
Секциите на машината не са правилно свързани	Липсващ свързващ мост или лоша структурна последователност	Възстановете необходимия път за свързване и тествайте последователността
Заземяващият път изглежда правилен, но се тества лошо	Боя, окисляване, хлабави детайли, неправилно свързване	Проверете контактните повърхности и извършете подходящ тест за свързване

Електрошок, мравучкане, прегряване или потвърдена открита заземяваща връзка изискват незабавно изключване на енергията. Не връщайте оборудването в експлоатация, докато не бъде идентифицирана и коригирана неизправността в заземяването или изолацията.

Заключение

Ефективното заземяване на оборудването зависи от непрекъсната система EGC и свързване, правилното подреждане на системата за свързване, одобрени методи на окабеляване и подходящо проверяващо тестване. Изискванията за заземяване и свързване винаги трябва да се проверяват спрямо локалния приет електрически код и действителната конфигурация на оборудването и системата.

Авторитетни референции

• NFPA 70, Национален електрически код (NEC), Издание 2026 — текущото издание на NFPA; потвърдете изданието, прието от местния орган на юрисдикцията преди прилагането на специфични изисквания на кода.

• OSHA 29 CFR 1910.304, Проектиране и защита на окабеляването — защитни проводници, свързващи връзки, последователност на EGC, заземяване на стационарно оборудване, генератори и двойно изолирано оборудване.

• IEC 60364-4-41:2005+A1:2017 — защита срещу електрически удар за нисковолтови инсталации.

• IEC 60364-5-54:2011+A1:2021 — системи за заземяване, защитни проводници и защитни свързващи проводници.

• IEC 61557-3:2019 — тестово оборудване за измерване на импеданса на веригата.

• IEC 61557-4:2019 — тестово оборудване за съпротивление на заземителни свързвания и равнопотенциално свързване.

• IEC 61557-5:2019 — тестово оборудване за измервания на съпротивление към земя.

• IEC 60990:2016 — методи за измерване на ток на допир и ток на защитен проводник.