Uzemnění (nebo uzemnění) je přímé fyzické připojení elektrické instalace k zemi. Skládá se ze zakopaných kovových elektrod (např. hrotů nebo desek) a vodiče, obvykle zelené/žluté barvy, který je spojuje s kovovými částmi instalace.
Jejím základním účelem je zajistit nízkoodporovou cestu pro bezpečné odvedení nežádoucích proudů, jako jsou úniky způsobené vadnou izolací nebo atmosférickými výboji, do země. Tímto způsobem se zabrání průchodu proudu tělem člověka nebo poškození připojeného zařízení. V podstatě funguje jako ochranný deštník a je základním a povinným bezpečnostním prvkem podle většiny moderních předpisů.
Obsah
K čemu uzemnění vlastně slouží? Čtyři klíčové funkce
Uzemnění plní v elektrické instalaci několik funkcí, které souvisejí s bezpečností osob a zařízení připojených k elektrické instalaci.
Ochrana před úrazem elektrickým proudem
Pokud se v důsledku poruchy izolace dostane kovový plášť spotřebiče pod napětí, zemnicí spojení zajistí alternativní cestu nejmenšího odporu pro unikající proud a zabrání mu projít tělem osoby, která se zařízení dotýká. Kromě toho funguje ve spojení se zařízeními, jako je proudový chránič (RCD), a způsobuje automatické odpojení obvodu při zjištění této zemní poruchy.
Přepěťová ochrana a ochrana proti blesku
V případě jevů, jako je blesk nebo přechodné přepětí, odvádí dobrý uzemňovací systém přebytečnou energii do země a chrání tak osoby i domácí spotřebiče. Odvádí také statickou elektřinu nahromaděnou ve velkých kovových konstrukcích, čímž zabraňuje jiskření nebo poškození citlivých elektronických zařízení.
Stabilizace napětí
Uzemnění slouží v elektrických systémech jako referenční bod nulového potenciálu. Připojení kovových zemničů k zemi zajišťuje, že všechny mají společný potenciál, což je princip známý jako ekvipotenciálnost. Tím se stabilizuje napětí v systému a zabraňuje se kolísavému napětí, čímž se předchází riziku úrazu elektrickým proudem při současném dotyku dvou kovových předmětů, které by jinak mohly mít rozdílný potenciál.
Zaručený ochranný výkon
Uzemnění poskytuje zpětnou cestu pro poruchové proudy, což usnadňuje okamžité vypnutí pojistek nebo jističů. To zaručuje účinné zapnutí elektrických ochran a minimalizuje dobu, po kterou může zařízení zůstat pod náhodným napětím.
Jak se uzemnění instaluje?
Způsob instalace uzemnění je různý – od zakopání hrotu na zahradě až po průmyslové sítě.
Uzemnění v domech a budovách
V rodinných domech a obytných budovách se uzemnění provádí zakopáním kovových elektrod (hrotů nebo oštěpů) vzájemně spojených. V moderních budovách je běžné instalovat do základů zemnicí kroužek, měděný vodič, který obklopuje budovu a zvyšuje elektrickou bezpečnost.
Tento prstenec nebo elektrody jsou připojeny k hlavnímu rozváděči přes hlavní zemnicí svorku, kde se také setkávají ochranné vodiče (zelenožluté kabely) a vyrovnání potenciálů potrubí, konstrukcí nebo hromosvodů. Případný unikající proud je tak bezpečně odveden do země, což chrání osoby i instalaci.
U starších budov bez uzemnění se často přidávají zemnicí tyče na dvorech nebo zahradách, aby se přizpůsobily současným předpisům.
Uzemnění v průmyslových a komerčních instalacích
Ve velkých průmyslových nebo komerčních instalacích vyžaduje uzemnění složitější řešení pro zajištění bezpečnosti. Pod elektrickými místnostmi nebo technickými prostory se používají zakopané sítě tvořené kovovými hroty a pásy, které minimalizují zemní odpor.
K této síti se připojují velké kovové konstrukce (sklady, věže, nádrže), aby se zabránilo nahromadění potenciálu. V průmyslových odvětvích se zvláštním rizikem, jako je chemické prostředí nebo prostředí ATEX, se také instalují přípojná místa pro odvod statického náboje z cisteren nebo potrubí.
Zásadní je ekvipotenciální pospojování: všechny přístupné kovové hmoty jsou vzájemně propojeny a uzemněny spolehlivými systémy, jako je exotermické svařování nebo antikorozní příruby, což zajišťuje dlouhodobou ochranu.
Ověřování a údržba uzemňovacího systému
Účinnost uzemňovací soustavy není trvalá: koroze, vlhkost půdy nebo degradace spojů mohou snížit její spolehlivost. Z tohoto důvodu předpisy vyžadují pravidelné měření odporu uzemnění, a to jak po instalaci, tak při pravidelných kontrolách nebo rozšířeních.
V obytných domech se doporučuje, aby byl odpor nižší než 10 Ω, ačkoli limity se v jednotlivých zemích liší (například ve Francii je přijatelných až 100 Ω). Důležité je zajistit, aby instalace správně odváděla poruchové proudy a udržovala všechny kovové hmoty na stejném potenciálu, což zaručuje ochranu osob a zařízení.
Uzemňovací systémy: TT, TN a IT
Podle mezinárodní normy IEC 60364 existují tři hlavní uzemňovací systémy: TT, TN a IT.
Systém TT (Terra-Terra)
Systém TT je ve Španělsku nejrozšířenější (vyskytuje se ve více než 95 % instalací). V tomto schématu je nulový bod transformátoru uzemněn v síti, zatímco každý byt nebo budova má své vlastní nezávislé uzemnění.
V případě výpadku proudu diferenciál detekuje únik a okamžitě odpojí proud, čímž nabízí vysokou úroveň ochrany osob. Mezi jeho výhody patří bezpečnost, stabilita proti přepětí a skutečnost, že zabraňuje přenosu poruch na sousední instalace.
Jako nevýhody lze uvést, že vyžaduje velmi citlivé diferenciály a správný návrh uzemnění, což může znamenat vyšší náklady na elektrody. I přesto se jedná o doporučený systém v obytných a komerčních instalacích, kde je bezpečnost prioritou.
Systém TN (zem-neutrál)
V systému TN jsou kovové hmoty instalace připojeny přímo k nulovému vodiči sítě, který je uzemněn v transformátoru. Tímto způsobem mají nulový vodič a zem stejnou referenci. V závislosti na konfiguraci může být TN-C (kombinovaná neutrální a zemnící soustava), TN-S (oddělená u zdroje) nebo TN-C-S (kombinovaná na začátku a oddělená později).
Při poruše se proud vrací ochranným vodičem s nízkou impedancí a vytváří vysoký zkratový proud, který okamžitě vypíná jističe nebo pojistky. Ochrana tedy nezávisí pouze na rozdílu.
K jejím výhodám patří stálá ekvipotence a skutečnost, že bezpečnost nezávisí na odporu země. Vyžaduje však velmi pečlivý návrh: impedance smyčky musí být vypočteny v celé instalaci a musí být zaručena spojitost vodiče PEN, protože jeho přerušení může být nebezpečné.
Ve Velké Británii nebo v Německu je poměrně běžná v kombinaci s vícenásobnými uzemňovacími soustavami (PME).
Systém IT (Isolé-Terre nebo izolovaný nulový vodič)
V systému IT je nulový vodič zdroje izolován od země (nebo připojen přes vysokou impedanci), zatímco uzemnění instalace má vlastní nezávislé uzemnění.
V případě první poruchy izolace je unikající proud minimální a nespustí ochrany, což umožňuje, aby instalace pokračovala v provozu. Pro kontrolu této situace jsou instalovány hlídače izolace, které spouštějí alarmy a umožňují opravu poruchy dříve, než dojde k druhé poruše. Pokud dojde k druhé poruše v jiné fázi, spustí se konvenční ochrany a instalace se odpojí.
Jejími hlavními výhodami jsou maximální kontinuita provozu a nižší riziko úrazu elektrickým proudem při první poruše. Vyžaduje však speciální vybavení, kvalitní uzemňovací systém a kvalifikovaný personál pro jeho údržbu.
Vzhledem ke své složitosti se nepoužívá v domácnostech, ale v kritických prostředích, jako jsou nemocnice, petrochemické závody, lodě, serverovny nebo nepřetržité průmyslové procesy, kde je náhlý výpadek napájení nepřípustný.
Srovnání schémat uzemnění (TT, TN a IT)
| Systém | Uzemnění | Ochrana při poruše | Výhody | Nevýhody | Nejčastější použití |
|---|---|---|---|---|---|
| TT (země-země) | Nulový vodič transformátoru k zemi + nezávislé uzemnění v instalaci | Diferenciální odpojení proudu při detekci úniku | Velká ochrana osob, zabraňuje přenosu poruch na sousedy, stabilní proti přepětí. | Závisí na diferenciálu, ceně elektrod, možných rozdílech potenciálů mezi zemniči. | Obytné a komerční budovy |
| TN (zem-neutrál) | Neutrál a uzemnění sdílejí stejný uzemňovací bod. | Zkratový proud spouští jističe/pojistky. | Rychlé odpojení, stálá ekvipotence, nezávisí na odporu půdy | Složitá konstrukce, riziko přerušení PEN | Průmyslová zařízení, městské sítě ve Velké Británii/Německu |
| IT (izolovaný nulový vodič) | Izolovaná nebo vysokoimpedanční nulová čára; vlastní uzemnění | První porucha neodpojí (alarm); druhá porucha spustí ochrany | Maximální kontinuita provozu, menší riziko úrazu elektrickým proudem při první poruše | Vyžaduje speciální vybavení a kvalifikovanou údržbu, vyšší složitost | Nemocnice, petrochemické závody, lodě, datová centra, kritické procesy. |
Co se stane, když nemáte uzemnění?
Po podrobném přezkoumání užitečnosti uzemnění si lze snadno představit, že důsledky jeho absence mohou být velmi nebezpečné.
Nebezpečí úrazu elektrickým proudem
Bez uzemnění se lidské tělo může při dotyku zařízení s poruchou izolace stát cestou unikajícího proudu a utrpět potenciálně smrtelný úraz elektrickým proudem.
Neodpojení ochrany
Při neexistujícím nebo velmi vysokém odporu uzemnění může být unikající proud tak malý, že jej jistič nezjistí, a proto obvod včas neodpojí.
Poškození zařízení v důsledku přepětí
Špatný uzemňovací systém nedokáže účinně odvádět přepětí (např. z blízkého úderu blesku), které může zničit citlivou elektroniku a generovat elektrický šum ovlivňující další systémy.
Riziko požáru
Nesvedené svodové proudy mohou způsobit přehřátí a jiskření, což může způsobit požár, pokud porucha přetrvává, protože ochrany nezabírají.
Nedostatečná ekvipotence
Pokud je uzemnění degradováno, dochází ke ztrátě ekvipotenciálního pospojování. Různé kovové části mohou být na různých potenciálech, což může vést ke vzniku nebezpečného dotykového napětí i bez zjevné poruchy.
Povinné uzemnění v Evropě
Povinnost uzemnění je obsažena v technických předpisech jednotlivých zemí, téměř vždy sladěných s mezinárodní normou IEC 60364.
Česká republika
Norma ČSN 33 2000, která je ekvivalentem IEC 60364, upravuje uzemnění (uzemnění). U novostaveb se vyžaduje instalace základové elektrody nebo ekvivalentního systému a provádění výchozích kontrol. Zákon také vyžaduje pravidelné kontroly každých 5 let v obytných budovách a častěji v nebezpečných prostředích.
Španělsko
Elektrotechnický předpis pro nízké napětí (REBT) ve svém dokumentu ITC-BT-18 vyžaduje instalaci uzemnění v každé nové budově nebo při větší rekonstrukci. Jeho účelem je omezit nebezpečná napětí v kovových hmotách a zaručit funkčnost diferenciálních ochran v případě poruchy.
Portugalsko
Předpis RTIEBT, založený na harmonizované normě HD 384 / IEC 60364, stanoví povinnost uzemnění ve všech elektrických instalacích. Ukládá rovněž používání zemních svodičů podle kritérií, která jsou prakticky totožná s kritérii uplatňovanými ve Španělsku.
Francie
Norma NF C 15-100 vyžaduje uzemnění ve všech kovových částech instalace. Od roku 1969 je povinná v nových obytných budovách, s limitem 100 Ω zemního odporu. Kromě toho musí být instalace ověřeny autorizovanými orgány, jako je CONSUEL.
Itálie
Podle normy IEC 64-8 a ministerské vyhlášky 37/2008 je messa a terra povinná ve všech budovách. D.P.R. 462/2001 zavádí pravidelné revize na pracovištích každých 5 let za účelem kontroly účinnosti elektrických instalací.
Německo
Normy DIN VDE 0100 upravují uzemnění. Od roku 2007 je podle norem DIN 18015-1 a DIN 18014 povinná instalace základové elektrody (Fundamenterder) v každé nové budově. Na většině území země je nejrozšířenější systém TN.
Velká Británie
Normy BS 7671 a BS 7430 vyžadují uzemnění ve všech instalacích s různými schématy (TN-S, TN-C-S, TT, IT). Všechny kovové části musí být propojeny a musí být udržovány nízké hodnoty odporu, přičemž k ochraně před poruchami se používají proudové chrániče.
Polsko
Řada norem PN-IEC 60364 ukládá povinnost uzemnění ve všech instalacích. Zákon Prawo Budowlane vyžaduje každých 5 let revize, při nichž se kontroluje elektrický stav, včetně zemního odporu, přičemž zvlášť přísné hodnoty jsou stanoveny pro hromosvodové soustavy.
Nizozemsko
Norma NEN 1010, která vychází z normy IEC 60364, upravuje elektrické instalace a vyžaduje primární vyrovnání potenciálů (kopytování) v každé budově. Od roku 1975 je povinné, aby všechny nové zásuvky obsahovaly uzemňovací vodič.
Uzemnění, mnohem více než jen kabel
Uzemnění je jednoduchý, ale zásadní prvek, který zajišťuje, že nežádoucí elektřina má vždy bezpečnou cestu. Chrání lidi před smrtelnými úrazy a zařízení před poškozením. Jak potvrzují evropské předpisy, jeho povinná povaha je univerzálním standardem pro ochranu životů a majetku. I když se technické detaily liší, poselství je jasné: nikdy se neobejděte bez dobrého uzemnění. Je to doslova kabel, který nás chrání.