TEHNICA SECURITĂŢII ÎN INSTALAŢIILE ELECTRICE INDUSTRIALE

8.1. Indicaţii teoretice8.1.1. Valori admisibile ale mărimilor de electrocutare Efectele fiziologice ale trecerii curentului electric prin organismul uman depind

de numeroşi factori, care nu pot fi influenţaţi (tensiune, frecvenţă etc.) sau prevăzuţi (factori de natură personală, circuitul curentului prin om etc). Totodată, efectele fiziologice depind de durata trecerii curentului prin corpul omului.

În fig. 8.1.1 sunt expuse trei situaţii de electrocutare tipice şi anume; atingerea directă (a), atingerea indirectă (b) şi de pas (c). Caracterizarea gradului de securitate în diferitele stări de atingere se precizează prin doi indicatori generali: ka - coeficient de atingere şi kpa, - coeficient de pas, care au expresiile de definiţie:

(8.1.1)

unde : Ua este tensiunea de atingere;Up - potenţialul prizei;Upas - tensiunea de pas;Uk ,Uk1 ,Uk2 sunt potenţiale punctelor k, k1 , k2 .Mărimea determinantă prin care se pot auticipa urmările electrocutărilor este

intensitatea curentului prin om, definită de:

(8.1.2)

În calculele de electrosecuritate se consideră valorile maxim admise ale curentului Ih , la un timp mai mare de 3s şi ale rezistenţei corpului uman Rh , indicate în tabelul 8.1.1.

Fig. 8.1.1. Situaţii principale de apariţie a electrocutărilor:a - atingere directă ; b - atingere Indirectă : c - tensiunea de pas. SE - sistem electroenergetic ; TG - tablou genera! ; TD - tablou de distribuţie.

Semnificaţia tensiunii Uh este dependentă de topologia circuitului şi de situaţia de electrocutare (a se vedea fig. 8.1.1) şi anume:

(8.1.3)

Limitele anterioare ale curentului Ih însă nu sint suficiente pentru realizarea cu certitudine a unei eficacităţi maxime a sistemului de protecţie motiv pentru care sînt cunoscute norme legate de clasificarea locurilor de muncă, tensiuni maxime de lucru pentru unele unelte şi corpuri de iluminat precum şi pentru tensiunile de atingere şi de pas maxim admisibile (tabelele 8.1.3 şi 8.1.3).

Tabelul 8 . 1 . 1 Valori ale curenţilor nepericuloşi şi ale rezistenţelor corpului omenesc

Nr.crt. Condiţii generale Ih Rh

[mA] [Ω]1 Protecţia împotriva electrocutării prin atingere directă 10 50 1000

2 Protecţia împotriva electrocutării prin atingere indirectă 10 50 30003 Rh neglijabilă faţă de impedanţa echivalentă a SE 30 50 0

Tabelul 8 .1 .2 Valorile maxim admise ale tensiunilor de atingere şi de pas, în V, în instalaţii cu tensiuni nominale până la 1000V

Locul de utilizare

Categoria utilajelor

Mediulpuţin periculos periculos foarte periculos

Timpul de deconectare al protecţiei maximale, în [s]ca cc ca cc ca cc ca cc cc ca

La suprafaţăfixe şi mobile 100 65 65 40 110 65 65 40 65 40 65 40portabile 100 65 65 40 - - - 24 - - - -

În subteran toate - - - - - - - 24 - - - -

Tabelul 8.1.3 Valorile maxim admisibile ale tensiunilor de atingere şi de pas, în V, la instalaţii electrice ci tensiuni de lucru de 1000V

Nr.crt.

Categoria echipamentului, din zona:

Timp de intrerupere al curentului prin priză, în [s]

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,91 cu circulaţie frecventă 125 100 85 80 75 70 65 402 cu circulaţie, redusă 250 200 200 165 140 130 125 125

3cu circulaţie redusă, cu utilizarea mijloacelor de protecţie individuduală

500 400 330 300 380 260 250 250

Referitor la tensiunile de atingere şi de pas admisibile menţionăm că sunt. numeroase cazuri exceptate de la limitele tabelelor 8.1.2 şi 8,1.3; de exemplu la stâlpii liniilor electrice aeriene (LEA), fără aparataj, din zone cu circulaţie frecventă, indiferent de timpul de deconectare, tensiunile maxime de atingere şi de pas vor fi: 65 V - pentru reţele până la 1000V; 125V - pentru reţele peste 1000V, cu neutrul izolat sau cu neutrul tratat cu bobină de stingere; 250V - pentru reţele peste 1000V, cu neutrul legat la pământ; 125 V - pentru reţele peste 1000V, cu neutrul legat la pământ din incinte industriale, cu condiţia utilizării unor izolatoare de calitate superioară.

Tot în sensul măririi eficacităţii sistemului de protecţie sunt cunoscute limitări normative ale tensiunilor maxime induse prin cuplaj inductiv.

Tabelul 8 .1 .4 Valorile maxim admisibile pentru tensiunile induse U L în reţelele de joasă tensiune,funcţie de regimul de defect, în liniile de înaltă tensiune, în V

Timpul impus ti , [s] 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8Tensiunea indusă UL , [V] 250 200 105 150 140 135 125

Astfel valorile din: tabelul 8.1.4, dacă linia de înaltă tensiune este în regim de defect, iar linia indusă este

suspendat şi pe stâlpii montaţi pe elemente. metalice; tabelul 8.1.5 se recomandă pentru orice condiţii de funcţionare şi de tipuri de reţele

electrice; tabelul 8.1.6. sunt indicate dacă linia inductoare este în regim de defect, iar elementul

indus este o conductâ lungă. în afara valorilor maxime induse prin cuplaj inductiv menţionate anterior, există numeroase precizări normative specifice reţelelor electrice.

Tabelul 8.1.5. Tensiunile maxime admise faţă de pământ în reţelele de joasă tensiune supuse influenţelor prin cuplaj inductiv

Nr.crt.

Tipul relaţiei UL

Regim normal Regim de defect

1Linii aeriene sau cabluri din reţele publice prevăzute cu transformatoare de separaţie

250 1000

2 Idem, fără transformatoare de separaţie 250 500

3Linii aeriene sau cabluri pentru reţele de iluminat exterior

250 1000

4Linii aeriene sau cabluri pentru uz industrial cu transformatoare de separaţie

400 1000

5 Idem, fără transformatoare de separaţie 250 *)

6Conductoare de protecţie fără tensiuni de lucru

24 **)

*) 60% din tensiunea de încercare a izolaţiei faţă de pământ, dar nu mai mult de 1000V;**) valorile din tabelul 8.1.9.

Tabelul 8.1.6. Valorile maxime ale tensiunilor induse în conducte metalice sau obiecte metalice lungi, în V

Nrcrt

Felul accesului la obiectele metaice lungi Timpul t, în [V]0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 Uşor accesibile atingerii 105 100 85 80 75 70 65 402 Greu accesibile atingerii 250 200 165 150 140 130 125 125

Ca exemple se pot menţiona: - 24V, dacă linia inductoare este în regim normal, iar linia indusă este construită pe stâlpi

şuntaţi prin elemente conductoare (metalice); - 6V, dacă linia inductoare este în regim normal, iar linia indusă este construită pe stâlpi

de lemn neşuntaţi, neancoraţi sau ancoraţi cu izolatoare; - 1350V, la un timp de deconectare mai mare sau egal cu 0,5s şi 430V, la un timp de

deconectare mai mare de 0,5s dacă linia inductoare este în regim de defect, iar linia indusă este suspendată pe stâlpi de lemn nesuntaţi, neancoraţi sau ancoraţi prin elemente izolante;

- 24V, dacă linia inductoare este în regim normal, iar elementul indus este o conductă lungă.

8.1.2 Determinarea curentului electric care trece prin corpul omului Valoarea curentului prin om este mult influenţată de t ipul reţelei la care este racordat

elementul atins, precum şi de regimul de funcţionare al acesteia. În schemele de electrocutare ce se propun spre analiză s-au admis câteva ipoteze simplificatoare, şi anume:

sistemul electroenergetic este de putere infinită, deci U (Ei , = constant); neglijarea impedanţei consumaturilor racordaţi în amonte şi aval de punctul atins (reţeaua

este în gol de sarcină);

elementele transversale ale reţelei sunt concentrate în locul de atingere; defectele se produc prin arc electric (defecte nete), Riz = const; pământul este un mediu conductor onir.jjen de lezistivilaîc constantă ; reţelele trifazate, înainte de defect, sunt simetrice şi echilibrate, iar impedanţele

echivalente, aferente lor includ si eventualele cuplaje mutuale dintre conductoare; neglijarea cuplajelor mutuale dintre reţelele trifazate vecine; parametrii de stare şi de material sunt constanţi în timp pe toată durata electrocutării.

Utilizarea acestor ipoteze conduce la cei mai mari curenţi care trec prin om, diminuând astfel, prin calcule posibilitatea producerii electrocutărilor, garantând măsurile tehnice ce compun un sistem de protecţie contra tensiunilor de atingere şi de pas.

Din multitudinea situaţiilor de atingere se prezintă în Anexa 8.2 cazurile generale cele mai frecvente desprinse d in practica de exploatare a reţelelor electrice industriale.

Rezolvarea acestor situaţii de electrocutare se realizează prin aplicarea metodelor „clasice” ale electrotehnicii bazate pe teoremele cunoscute (teorema lui Ohm, teoremele lui Kirchhoff, teorema Thévenin-Helmholtz, teorema lui Norton, teorema reciprocităţii etc.), combinate cu tehnici de reducere a circuitelor (grupări serie-paralel, transfigurări stea-triunghi, aruncarea sarcinilor la noduri etc).

Tehnica de calcul a curenţilor Ih prin om este dependentă de tipul reţelei (bifilară, trifazată etc) şi prin urmare algoritmii de calcul sunt de multe ori specifici acestora.

Astfel pentru reţelele, bifilare algoritmul de calcul este: determinarea impedanţei echivalente a circuitului la bornele sursei de alimentare; calculul curentului total debitat de sursă, aplicând teorema lu i Ohm; evaluarea curentului care trece prin om şi prin instalaţia de punere la pământ, prin

realizarea repartiţiei de curenţi în reţeaua dată.Algoritmul menţionat este valabil pentru toate situaţiile de electro cutare 1-9 ale

Anexei 8.1. la care sunt valabile notaţiile:

(8.1.4)

unde Z 1 , Z 2 sunt impedanţele echivalente transversale ale conductoarelor reţelei bifilare, restul mărimilor având semnificaţia redată în anexă.

În cazul descărcărilor capacitive (atingeri directe sau indirecte), cazul 7 din anexa 8.1., procedeul de calcul constă în: stabilirea parametrilor schemei echivalente; precizarea condiţiilor iniţiale şi în final rezolvarea sistemului de ecuaţii diferenţiale:

(8.1.5)

În urma rezolvării sistemului (8.1.3) rezulta soluţia curentului prin om Ih , din cazul menţionat în Anexa 8.1.

În Anexa 8.l sunt redate încă trei situaţii de electrocutare urmare a influenţelor electrostatice şi electromagnetice (cazul 8) şi influenţelor electromagnetice, asupra elementelor cunductoare lungi (cazul 9).

Pentru reţelele electrice trifazate, pe baza ipotezelor menţionate se recomandă pentru calculul mărimilor de stare următorul algoritm:a) aplicarea teoremei lui Ohm pentru toate fazele, inclusiv a nulului reţelei date:- pentru fiecare fază

(8.1.6)

- pentru nul (legătura la pământ)(8.1.7)

b) aplicarea teoremeii întâi a lui Kirchhoff;c) determinarea potenţialului neutrului (cu o relaţie tip Millman)

(8.1.8)

unde Yi , este admitanţa proprie a conductorului i (fază sau nul de funcţionare); Ei - t.e.m. a sursei trifazate, sau tensiunea de fază la bornele acesteia.d) calculul curenţilor totali prin fazele reţelei folosind relaţiile (8.1.6), precum şi prin om şi/sau prin instalaţia de legare la pământ.

Cu acest procedeu se prezintă în Anexa 8.2 relaţii analitice de calcul al unor mărimi pentru şase cazuri de electrocutare.

8.1.3. Protecţia contra accidentelor prin electrocutareÎn cazul atingerilor accidentale directe, protecţia se realizează prin măsuri organizatorice

specifice lucrărilor din instalaţii electrice, ca şi folosirea echipamentelor individuale de protecţia muncii.

Măsurile tehnice utilizate la atingerile indirecte sunt de două feluri (principale şi secundare), aplicându-se astfel încât să întăreacă siguranţa protecţiei în asemenea cazuri, justificându-se tehnico-economic luarea deciziei.

În continuare se vor analiza succint măsurile de protecţie contra atingerilor indirecte şi anume:

protecţia prin legare la pământ; protecţia prin legare l a . nul; egalizarea (dirijarea) potenţialelor; alimentarea cu tensiune redusă; izolarea suplimentară de protecţie; separarea de protecţie.

8.1.4. Proiectarea instalaţiei de legare la pământ de protecţieLa proiectarea economică a instalaţiei de legare la pământ de protecţie este

recomandabil să se folosească elemente metalice existente în construcţia obiectivului respectiv, chiar în condiţiile existenţei în acel obiectiv a unor reţele cu destinaţii şi de tensiuni diferite, respectându-se însă câteva condiţii minimale pentru limitarea apariţiei accidentale a unor tensiuni periculoase. De asemenea, la proiectarea instalaţiei de pământ trebuie să se ţină seama de dimensiunile minime ale prizelor de pâmânt, precum şi de secţiunile minimale ale conductoarelor principale şi de ramificaţie.

La dimensionarea unei instalaţii de legare la pământ sunt necesare urmă toarele date: tipul reţelei; tensiunea acesteia; datele nominale ale utilajelor date: tipul reţetei; tensiunea acesteia; datele nominale ale utilajelor electrice care trebuie racordate la priza de pământ (putere nominală, tensiune nominală etc.); tipul echipamentului de lucru folosit; categoria locului de muncă din punctul de vedere al electrosecurităţii.

Etapele proiectării .sunt redate în continuare:a) precizarea tensiunilor de atingere şi de pus (tabelul 8.1.4); b) stabilirea curentului de punere la pământ Ip în modul următor: b1) curentul efectiv de punere la pământ care trece prin priză, în cazul unui scurtcircuit monofazat, aspect valabil pentru reţele cu neutrul legat la pământ cu Un > 1000V;b2) curentul de punere simplă la pământ necompensat sau în cazul compensării, curentul rezidual însă cel puţin 10A pentru reţele cu neutrul izolat cu Un > 1000V;b3) pentru reţele cu neutrul izolat, cu Un < 1000V: - curentul de punere simplă la pămînt, dar mai mare de 10 A pentru cazul în care există instalaţii de deconectare a punerilor la pamânt; - curentul de punere dublă la pământ în instalaţii echipate cu dispozitive ce permit

semnalizarea punerii simple la pămint şi deconectarea automată a punerilor duble la pământ. Se desprind astfel două cazuri:

o protecţia echipamentului este realizată cu întreruptoare automate la care se impune:

(8.1.9)unde Ire este curentul de reglare al declanşatorului sau releului electromagnetico protecţia utilajului se realizează cu siguranţe fuzibile, caz în care este valabilă condiţia:

(8.1.10)unde Inf este curentul nominal al fuziblului, i a r coeficientul k se determină cu relaţia:

(8.1.11)

b4) la reţelele cu neutrul legat la pământ, cu Un < 1000V, la care legarea la pământ constituie măsura principală de protecţie, se consideră curentul de punere simplă la pământ (Anexa 8.l sau Anexa 8.2) sau când acesta este determinat, se iau valorile la limită definiţe de relaţiile (8,1.9) şi (8. 1.10).c) calculul rezistenţei de dispersie a prizei de pământ complexe se face cu relaţia:

(8.1.12)

Pentru rezistenţelor de dispersie ale prizelor de pământ singulare relaţiile cele mai uzuale sunt redate în Anexa 8.3, relaţiile de ealcul specifice rp . Pentru electrozi executaţi din profile de oţel (secţiune pătrată, dreptunghiulară, cornier, profile T, I, U, etc) se folosesc aceleaşi relaţii d in Anexa 8.3 substituind diametrul d (d = 2r) cu ultima coloană a tabelului 8 1.7.

Tabelul 8.1.7. Echivalarea unui electrod circular de diametru dcu profil (dreptunghiular, cornier, etc)

Nr crt

Denumirea profilului sausimbolul său

Dimensiunea profilului (corelată cu diametrul) Substituentuldiameruluidenumirea simbolul

1 pătrat latura a a2 dreptunghi latura mare b b/23 U latura tălpii b b4 cornier I cu aripi egale latura aripii b b5 cornier I cu aripi inegale latura aripii mici b b6 T latura tălpii a a7 cornier I fără aripi înălţimea h h/2

Relaţia de corespondenţă dintre rezistenţa prizei singulare şi rezistenţa prizei multiple este:

(8.1.12 bis)

unde : u este coeficientul de utilitare al prizei (tabelul 8.1.6); n - numărul de electrozi de acelaşi tip care compun priza.

Pentru prizele de pământ complexe relaţia de calcul a rezistenţei echivalente este:

(8.1.12)

unde : Rpv este rezistenţa de dispersie a prizei multiple verticale; Rpo - rezistenţa de dispersie a prizei multiple orizontale; Rpd - rezistenţa prizei pentru dirijarea distribuţiei potenţialelor; Rpn - rezistenţa de dispesie a prizei naturale.

Se subliniază că Rpv , Rpo se calculează cu relaţia (8.1.12), Rpd - conform indicaţiilor din

paragraful 8.1.6, iar Rpn cu o relaţie din tabelul 8.1.9, în funcţie de configuraţia construcţiei folosite la priza de pământ.

Tabelul 8 . I . 8 Coeficienţii de utilizare u pentru prize pământ complexe

Nr de electrozi

Raportula1 / l

Coeficient de utilizare, uElectrozi verticali amplasaţi linear Electrozi verticali amplasaţi pe contur

Priză verticală Priză orizontală Priză verticală Priză orizontală2 1 0,85 0,80 - -3 0,80 0,80 0,75 0,504 0,75 0,77 0,65 0,455 0,70 0,75 0,62 0,426 0,65 0,60 0,60 0,4010 0,60 0,60 0,55 0,3320 0,50 0.20 0,50 0,2540 - 0,20 0,40 0,2060 - - 0,38 0,20100 - - 0,35 0,192 2 0,90 0,90 - -3 0,85 0,90 0,80 0,604 0,82 0,88 0,75 0,555 0.80 0,85 0,72 0,526 0,78 0.80 0,70 0,5010 0,75 0,75 0,66 0,4420 0,70 0,56 0,61 0,3040 - 0,40 0,55 0,2960 - - 0,52 0,27100 - - 0,50 0,242 3 0,95 0,95 - -3 0,90 0,90 0,90 0,754 0,88 0,85 0,85 0,705 0,85 0,82 0,82 0,686 0,82 0,80 0,80 0,6510 0,80 0,75 0,75 0,5620 0,75 0,68 0,70 0,4540 - 0,54 0,65 0,3960 - - 0,62 0,36100 - - 0,60 0,33

*) a1 este distanţa dintre electrozi ; **) l este lungimea electrozilor

d) alegerea şi verificarea la stabilitale termică a conductoarelor principale şi de ramificaţie se realizează prin îndeplinirea condiţiei:

(8.1.14)

unde: s este secţiunea conductorului de legare la priza de pământ;t - timpul de trecere al curentului de defect Ip ;δ - densitatea de curent admisibilă, pentru o secundă.Valorile recomandate ale densităţii de curent δ sunt:

- 70 A/mm2, pentru conductoare de oţel;- 160 A/mm2, pentru conductoare de cupru;- 100 A/mm2, pentru conductoare de oţel - aluminiu.

La realizarea condiţiei (8.1.14), curentul Ip se determină conform detaliilor de la etapa (b) a algoritmului, valoare aferentă conductoarelor de ramificaţie. Valoarea curentului Ip asociată conductoarelor principale este:

curentul din conductorul de ramificaţie, dacă nu se realizează circuite închise ale conduc-torului principal;

jumătate din curentul de defect al conductorului de ramificaţie dacă se realizează circuite buclate de către conductorul principal.Referitor la condiţia (8.1.14) se mai face precizarea că timpul t se determină din

considerente de protecţie a echipamentului în corelaţie cu tipul protecţiei prin relee utilizat pentru respectivul receptor, iar valorile secţiunii s sunt funcţie de tipul conductorului.

Tabelul 8 .1 .9 . Relaţ i i aproximat ive ale rez is tenţe lor de dispers ie - prize de pământ naturale

Nr. crt.

Denumirea prizei de pământ naturale

Rezistenţa prizei depământ naturale, Rpn

Observaţii

1 Stâlp metalic sau de beton armat îngropat în pâmânt

d - diametrul echivalent al stâlpului

2 Placă de beton aşezată la suprafaţa solului

S - suprafaţa plăcii

3 Placa de beton circulară aţezată la suprafaţa solului

d - diametrul plăcii de beton

4 Fundaţie de beton armat cubică V - volumul fundaţiei mai puţin volumul stratului de beton superficial

5 Placă de beton îngropat în sol la o adâncime h într-un sol de rezistivitate ρ , în timp ce la suprafaţa solului rezistivitatea este ρ’

S - suprafaţa plăcii

6 Cablu plasat într-un tunel de aducţiune plin cu apă de rezistivitate ρ’ (ρ – rezistivitatea solului)

D - diametrul tunelului

d - diametrul cablului7 Obiect lung în contact cu pământul

(conducte, şine de cale ferată, învelişuri metalice ale unor cabluri, etc)

Notaţiiconform cazului 9 din Anexa 8.1.

8 Rezistenţa unui amplasament de grosime h' şi rezistivite ρ’, amplasat într-un sol de rezistivitate ρ

h’ - grosimea se ia în cm

e) verificarea la stabilitate termică a prizei de pământ constă în îndeplinirea condiţiei:

(8.1.15)

astfel încât trecerea curentului Ip să nu producă creşteri importante ale rezistenţei Rp , peste valorile normate, iar p este rezistivitatea solului.

8.1.5. Proiectarea instalaţiei de legare la nulProiectarea unei astfel de instalaţii (schiţată în fig. 8.1.2) include cunoaş terea

următoarelor referiri normative de aplicare şi execuţie a acesteia, şi anume:- acest sistem se aplică reţelelor cu neutrul legat la pământ, pentru reţele electrice cu

tensiunea de Un < 1000V;

- este interzisă montarea de siguranţe fuzibile sau alte elemente de conectare - deconectare automată pe conductorul de nul;

Fig. 8.1.2. Schema de principiu a protecţiei prin legare la nul:NE - nul de exploatare ; NP - nul de protecţie;

Cm – comutator; I - întreruptor.- legarea suplimentară la conductorul de nul de protecţie a tuturor părţilor metalice a tablourilor

electrice (indiferent de tipul lor);- rezistenţa du dispersie a instalaţiei de legare la pământ să fie de maxim 4Ω, în orice condiţii

(excepţii la reţele de distribuţie publice: 20Ω până la 200m distanţa dintre stâlpi; 30Ω pentru distanţe între stâlpi de 200 - 500m);

- aplicarea unitară a acestei măsuri pentru toate utilajele alimentate din aceeaşi sursă;- conductoarele folosite în construcţia acestui sistem de protecţie sunt din cupru sau oţel.

După precizările anterioare sunt imperios necesare: datele nominale ale instalaţiilor care se racordează la nul; categoria locului de muncă; tensiunea reţelei.

Algoritmul proiectării unei astfel de instalaţii este:a) Alegerea materialului şi a secţiunii conductorului de nul, funcţie de secţiunea conductorului de fază;b) Determinarea curentului do defect Ip (curentul prin conductorul de nul de protecţie) pe baza algoritmilor precizaţi la paragraful 8.1.2 (anexele 8.1, 8.2) şi se verifică condiţiile (8.1.9) şi (8.1.10). Dacă aceste condiţii sunt îndeplinite, se trece la etapa următoare, iar dacă nu sunt îndeplinite atunci se va mări cu o treaptă secţiunea nulului de protecţie, refacându-se calculul lui Ip până la îndeplinirea condiţiilor subliniate anterior;c) Determinarea tensiunii de atingere Uh a omului folosiudu-se relaţia (8.1.2) şi anexele 8.1, 8.2 şi comparaţia acesteia cu valorile normative (tabelele 8.1.2 şi 8.1.3) sau paragraful 8.1.1. Dacă tensiunea de atingere este mai mare decât valoarea admisibilă, se va reface calculul cu secţiunea s majorată STAS, începând cu etapa (b) până la îndeplinirea completă a pragului tensiunii de atingere;d) Proiectarea instalaţiei de protecţie suplimentară.

8.1.6. Proiectarea instalaţiei de egalizare a potenţialelor Egalizarea sau dirijarea distribuiţei potenţialelor este un mijloc de protecţie indicat la

locurile de muncă la care este posibilă apariţia unor diferenţe de potenţial între ultilajele din zona de manipulare.

Datele nominale necesare dimensionării sunt: tipul reţelei; tensiunea nominală a acesteia; curentul maxim de defect Ip (conform paragrafului 8.1.2), diferenţele de potenţial maxime dintre utiliajele din zona de manipulare; tipul locului de muncă, etc.

Pentru proiectarea instalaţiei de egalizare a potenţialelor se va urmări algoritmul:a) Alegerea formei constructive a prizei de dirijare a distribuţiei potenţialelor (inelară, pătrată, dreptunghiulară, plasă).b) Precizarea rezistivităţii solului în care se realizează dirijarea distribuţiei potenţialelor.c) Alegerea datelor geometrice ale configuraţiei de la (a):

a1 - distanţa dintre doi electrozi paraleli;l - lungimea unui electrod; n - numărul . de electrozi paraleli; q - adâncimea de îngropare a electrozilor prizei orizontale; d - diametrul unui electrod, sau mărimea din tabelul 8.1.8.

d) Calculul rezistenţelor de dispersie a electrozilor orizontali, precum şi a prizei cu n electrozi orizontali, cu toate detaliile paragrafului 8.1.2.e) Determinarea coeficienţilor do atingere şi de pas. Astfel:

e1) pentru n electrozi paraleli (fig. 8.1.3)

Flg, 8.1.3. Poziţia electrozilor orizontali:a - în plan orizontal; b - în plan vertical.

pentru un punct oarecare din conturul de dirijare a distribuţiei potenţialelor

(8.1.16)

unde α este dat de expresia:

(8.1.17)

în care L este lungimea totală a electrozilor orizonlali, iar β este:

(8.1.18)

în cazul oricărui punct de pe conturul de dirijare a distribuţiei potenţialelor ka se determină cu (8.1.16), iar coeficientul de pas are valoarea maximă kpas max

(8.1.19)

unde coeficienţii k’1 si k’2 (pentru n ≥ 3) au expresiile:

(8.1.20)

e2) pentru 2n electrozi orizontali paraleli (cei de la e1 în care se includ şi conductoarele de ramificaţie sau elementele de construcţie care constituie priza naturală) se înlocuieşte (8.1.16) cu

(8.1.21)

şi coeficienţii de pas rămân în rest definiţi ca la e1 , dar ţinându-se cont de (8.1.21).În calculele de proiectare se poate utiliza pentru calculul coeficientului de atingere

relaţia simplificată

(8.1.22)

în care: S este suprafaţa ocupată de priza de pământ, în formă de placă; D - diagonala prizei în formă de placă;

s - lungimea pasului;iar coeficientul k' este definit de

(8.1.23)

f) Determinarea repartiţiei potenţialelor, se realizează prin asimilarea prizei de dirijare a distribuţiei potenţialelor cu o placă de suprafaţă S definilă ca la (8.1.22), rczultând:

(8.1.24)

unde R este distanţa dintre centrul prizei de pământ şi punctul oarecare k.g) Verificarea calităţii prizei de pământ prin calculul tensiunilor de atingere şi de pas din relaţiile (8.1.1) şi verificarea acestora faţă de mărimile asociate admisibile. Dacă acestea din urmă nu sunt verificate se va modifica configuraţia, dimensiunile acestora sau se va îmbunătăţi solul reluându-se calculul, începându-se cu etapa (a) sau (b).

Pentru LEA se recomandă: ka = kpas = 0,3 pentru prize cu două inele şi trei raze; ka = kpas = 0,1 pentru prize cu trei inele şi patru raze.

8.1.7. Alte sisteme de protecţie contra accidentelor prin electrocutareSe prezintă probleme generale de dimensionare a trei sisteme de electrosecuritate. folosite

ca măsuri generale de protecţie contra accidentelor prin electrocutare la tensiuni de atingere indirecte.

Alimentare cu tensiune redusă este aplicabilă cu precădere unor utilaje portabile din locurile de muncă foarte periculoase.

La dimensionarea mijloacelor tehnice care concură la realizarea acestui sistem de protecţie, se impun o serie de restricţii de realizare ce au în vedere siguranţa sistemului de protecţie.

Dacă elementul principal de realizare a unui asemenea sistem de protecţie este un transformator de alimentare, dimensionarea sa se face astfel încât să fie îndeplinite condiţiile:

(8.1.25)în care: S este puterea aparenta maximă a utilajului alimentat;

SnT - puterea aparentă nominală a transformatorului ; U - tensiunea maxima a utilajului;

UnS - tensiunea nominală secundară a transformatorului; IS - curentul de sarcină maxim al utilajului;

InT - curentul nominal secundar al transformatorului.Izolarea suplimentară de protecţie are două aspecte:

- izolarea de protecţie a utilajelor;- izolarea amplasamentului utilajelor.

Dimensionarea unui asemenea sistem de protecţie constă în determinarea rezistenţei de izolare a utilajelor sau a amplasamentelor cu relaţia:

(8.1.26)

Pentru proiectarea izolaţiei suplimentare de protecţie se utilizează, după caz, relaţia (8.1.26) sau una dintre ultimele relaţii (cazurile 8 şi 9) ale tabelului 8.1.10.

Separarea de protecţie este un caz particular al sistemului de alimentare cu tensiune redusă, cu deosebirea că raportul de transformare al transformatorului de separaţie (elementul principal al acestui sistem de proiecţie) este egal cu 1 şi deci proiectarea unui astfel de sistem pune aceleaşi probleme ca la alimentarea cu tensiune redusă.