Legarea La Pamint

8/9/2019 Legarea La Pamint

1/16

Leareala

mnt&

CEM

Ghid de Aplicare - Calitatea Energiei Electrice

6.5.1

Legarea la pmnt & CEM

Membr a

E U RE L

Sisteme de legare la pmnt

Aspecte constructive de baz


2/16

Legarea la pmnt & CEMSisteme de legare la pmnt - Aspecte constructive de baz

Henryk Markiewicz & Antoni Klajn

Wroclaw University of TechnologyIulie 2004

Acest ghid este realizat ca parte a Iniiativei Leonardo pentru Calitatea Energiei Electrice, unprogram european de educaie i nvare, sub egida i cu suportul Comunitii Europene (n programul Leonardo da Vinci) i International Copper Association. Pentru alte informaii

privind acest program a se vedea www.lpqi.org.European Copper Institute (ECI)European Copper Institute este un joint venture ntre ICA (International CopperAssociation) i industria european de fabricate. Prin membrii si, ECI acioneaz nnumele celor mai mari productori de cupru din lume i a principalilor prelucrtoridin Europa, pentru promovarea cuprului n Europa. Aprut n ianuarie 1996, ECI

are suportul unei reele de unsprezece Copper Development Association (CDAs) n Benelux, Frana, Germania,Grecia, Ungaria, Italia, Polonia, Rusia, Scandinavia, Spania i Regatul Unit.

Societatea Inginerilor Energeticieni din RomniaSocietatea Inginerilor Energeticieni din Romnia - SIER, constituit n 1990, este o asociaie profesional,autonom, cu personalitate juridic, neguvernamental, apolitic, fr scop patrimonial. Scopul Societii este de acontribui activ att la creterea rolului i eficienei activitii inginerilor energeticieni, ct i la stabilirea orientrilor,promovarea progresului tehnic i mbuntirea legislaiei n domeniul energetic. SIER promoveaz un schimb largde informaii, cunotine i experien ntre specialitii din domeniul energetic prin cooperarea cu organizaiisimilare naionale i internaionale. n anul 2004 SIER a semnat un acord de parteneriat cu European CopperInstitute pentru extinderea i n Romnia a programului LPQI (Leonardo Power Quality Initiative), programeducaional n domeniul calitii energiei electrice, realizat cu suportul Comisiei Europene. n calitate de partener alECI, SIER se va implica n desfurarea unei ample activiti de informare i de consultan a consumatorilor deenergie electric din Romnia.

AtenionareConinutul acestui proiect nu reflect n mod necesar poziia Comunitii Europene i nu implic nici oresponsabilitate din partea Comunitii Europene.

European Copper Institute, Wroclaw University of Technology i Societatea Inginerilor Energeticieni din Romniai declin rspunderea pentru orice daunedirecte, indirecte, subsidiare sau incindentale care ar putea s rezulte nurma utilizrii informaiilor sau a inabilitii de a utiliza informaiile i datele cuprinse n aceast publicaie..Copyright European Copper Institute, Wroclaw University of Technology i Societatea Inginerilor Energeticienidin Romnia.

Reproducerea prezentului document este permis numai sub forma sa integrali cu menionarea sursei.

European Copper Institute168 Avenue de TervuerenB-1150 BrusselsBelgium

Tel: 00 32 2 777 70 70Fax: 00 32 2 777 70 79Email: [email protected]: www.eurocopper.org

Societatea Inginerilor Energeticieni din RomniaNo. 1, Lacul Tei Avenue, PO/BOX 30-33020371 BucharestRomania

Tel: 4 0722 36 19 54Fax: (4 021) 610 52 83Email: [email protected]: www.sier.ro

Membr a

E U RE L


3/16

Legarea la pmnt & CEM

1

Sisteme de legare la pmnt - Aspecte constructive de baz

Introducere

Informaiile de baz privind caracteristicile sistemelor de legare la pmnt sunt prezentate n seciunea 6.3.1Instalaii de legare la pmnt Bazele teoretice pentru calculi proiectare. Aceast seciune ofer un ghid deproiectare, legate de chestiuni practice privind calcule i probleme de proiectare. Principalele aspecte luate nconsiderare sunt:

Rezistena de legare la pmnt pentru diferite forme constructive ale prizelor;

Materialul utilizat pentru realizarea electrozilor prizei de pmnt;

Coroziunea electrozilor prizei de pmnt.

n seciunea 6.3.1 au fost prezentate definiiile de bazi relaiile pentru calculul prizei de pmnt i repartiia depotenial pentru un electrod ideal semisferic. Metode silmilare permit formularea de relaii pentru alteconfiguraii de electrozi. Totui, toate aceste relaii pleac de la ipoteza fals c solul are o structur omogenieste nelimitat. Mai mult, rezistivitatea a solului se modific n funcie de coninutul de umiditate i deci nfuncie de sezonul din an. Din aceast cauz, rezistena prizei de pmnt calculat cu aceste relaii nu poate ficonsiderat ca fiind exact. Pe de alt parte, n practic, nu este necesar un nivel ridicat de acuratee atunci cndse calculeaz sau cnd se msoar rezistena prizei de pmnt. Acest parametru are numai o influen indirectasupra funcionrii reelei electrice i echipamentelor, ca i asupra proteciei contra ocurilor electrice. nstandardele actuale i n ghidurile majoritii rilor, valoarile maxim admise ale rezistenei prizei de pmnt nusunt specificate, dar este recomandat numai valoarea minim posibil [1]. Astfel, rezistenele prizelor de pmntcalculate cu relaiile indicate mai jos, trebuie considerate aproximative i, n practic, o incertitudine de 30%poate fi considerat ca acceptabil. Din aceast cauz, nu este raional s fie deduse relaii exacte, special pentru

prize sub form de reea sau pentru sisteme complexe de prize.

Un avantaj al relaiilor deduse pentru configuraii de electrozi simpli este acela c permit o observare clar arelaiei dintre rezistena prizei de pmnt i geometria electrozilor. Desigur, este totdeauna recomandatutilizarea celor mai exacte relaii disponibile. Totui, n practic, dei se utilizeaz relaii n proiectareasistemelor de legare la pmnt, cele mai exacte informaii privind rezistena prizei de pmnt se obin, n prezent,prin msurtori n teren.

Principalul subiect luat n consideraie aici este calculul rezistenei prizei de pmnt i repartiia potenialului pesuprafaa solului, pentru diferite tipuri de prize de pmnt. Formele tipice de prize de pmnt sunt:

prizde suprafasimpl, sub forma de band plasat orizontal sau conductoare rectilinii sau n cerc;

prizvertical,cu electrozi de lungime suficient pentru a traversa straturi de sol cu diferite conductiviti;aceasta are o utilizare particular atunci cnd straturile de suprafa au o conductivitate redus comparativcu straturile profunde, sau cnd exist o limitare semnificativ a ariei suprafeei n care se realizeaz prizade pmnt;

prizsub formde reea, realizat n mod uzual ca o reea plasat orizontal, la o adncime redus fa desuprafaa solului;

cablu cu efect de priz de pmnt cablu a crui manta metalic expus, ecran sau armtur asigur oconectare la pmnt, cu o rezisten electric similar unei prize de pmnt cu benzi metalice;

prizde pmnt de fundaie cuprinde pri metalice incluse n beton, care este n contact cu pmntul pe

suprafee mari.


4/16


2

Funciile sistemelor de legare la pmnt i cerine fundamentale

Funciile unui sistem de legare la pmnt sunt de a asigura: pmntul de protecie

pmntul funcional n reelele electrice

protecia la trsnete.

Sistemul de pmnt de protecie asigur interconectarea sau legarea la pmnt a tuturor prilor metalice (priconductoare expuse i externe) pe care o persoan sau un animal ar putea s le ating. n condiii normale, frdefecte, nu exist diferene de potenial ntre aceste pri, dar n condiii de defect pot s apar diferene depotenial periculoase determinate de trecerea curenilor de defect. Funcia sistemului de legare la pmnt este dea proteja viaa contra ocurilor electrice, cerina fundamental fiind ca potenialul VEal pmntului n cazul unuiprobabil curent de scurtcircuitIEs nu depeasc valoarea admis a potenialului de atingere VF:

VEVF (1)n acest fel, rezistena maxim admisR a prizei de pmnt este:

E

F

I

VR = (2)

n careIEeste curentul de scurtcircuit monofazat, n cele mai nefavorabile condiii.

n instalaiile industriale, precum i n posturile de transformare, prizele de pmnt ale sistemelor de naltijoas tensiune sunt de multe ori comune, determinat de aria disponibil limitat. n instalaiile cu neutrul izolat(IT) pmntul de protecie trebuie realizat ca un sistem comun cu pmntul de protecie al prii de nalttensiune, independent de tipul conectrii la pmnt a neutrului reelei (adic izolat sau cu bobin decompensare).

Pmntul funcional se refer la necesitatea ca un numr de puncte ale reelei electrice s fie conectate lasistemul de legare la pmnt pentru a asigura funcionarea corect. Un exemplu tipic este conectarea la pmnt apunctului neutru al unui transformator.

Pmntul pentru protecia la trsnete trebuie s conduc curentul de trsnet la pmnt. Curenii de trsnet potatinge valori de vrf ip foarte mari i pot s determine valori foarte ridicate ale potenialului VE al prizei depmnt, care se calculeaz cu relaia urmtoare

( )22

d

dpp

pE Ri

t

iLV +

= (3)

n careL este inductivitatea prizei de pmnt i a conductoarelor principale de legare la pmntRp rezistena de impuls a prizei de pmnt.

n funcie de curentul de trsnet i de caracteristicile prizei de pmnt, poatenialul VE poate atinge valori foarteridicate, pn la sute sau chiar mii de kV. Deoarece aceste valori sunt mult mai mari dect tensiunile de serviciuale reelei electrice, trsnetul determin de multe ori descrcri inverse sau supratensiuni induse n reeauaelectric. Astfel, o protecie complet a instalaiilor contra trsnetelor necesit prevederea unui sistem dedescrctoare sau eclatoare de protecie.

Rezistena electric i distribuia de potenial pe suprafaasolului pentru construcii tipice de prize de pmnt

O priz de pmnt de suprafa, simpl, cuprinde bare metalice, rotunde sau dreptunghiulare, sau conducte,

plasate orizontal sub suprafaa solului, la o adncime dattaa cum se vede n figura 1. n mod uzual lungimeaacestor elemente este l, mult mai mare dect t. Se face ipoteza c distribuia potenialului pe suprafaa solului,determinat de priza de pmnt, n direciax, perpendicular pe lungimea leste dat de urmtoarea relaie


5/16


3

Electrod de pmnt cu

lungimea l = 10 mdiametrul d =0,02 m

plasat la adncimea t =0,7 m

Figura 1 Distribuia potenialului pe suprafaasolului, perpendicular pe direcia electrodului

Figura 2 Schema unui electrod de

mnt simplu inelar, conform relaiei (8)

lxtl

lxtl

l

IV Ex

++

+++

=222

222

44

44ln

2

(4)

n careVx este potenialul pe suprafaa solului [V];VE potenialul prizei de pmnt [V] pentru

un curent de pmntIE[A]; rezistivitatea solului [m];l lungimea electrodului de pmnt [m].

Alte notaii sunt indicate n figura 1.

Valoarea relativV* a potenialului este:

E

x

V

VV =* (4a)

n careV* este valoarea relativ a potenialului pe

suprafaa solului.

Distribuia potenialului pe suprafaa solului, conformrelaiilor (4 i 4a) este indicat n figura 1, pentru valoriparticulare ale dimensiunilor electrodului prizei.

Rezistena prizei de pmnt pentru un electrod cilindricsimplu plasat n sol poate fi determinat din relaia:

dt

l

lI

VR

E

E

==

2

ln2

(5)

n mod obinuit priza orizontal este realizat cu bare cuseciune rectangular, cu lime (b) de 3040 mm igrosime (c) de 45 mm. n acest caz, valoarea efectiv adiametrului echivalent de poate fi calculat din relaia:

2 bde

= (6)

care poate fi introdus n relaia (5). n unele referinebibliografice se propune s se adopte de = b/2.

Rezistena electric a diferitelor configuraii de prize depmnt cu electrozi simpli plasai orizontal poate fideterminat cu ajutorul urmtoarei relaii

edtlB

lR

=

2

ln2 (7)

n care B este un factor dependent de configuraia prizeide pmnt (date n tabelul 1), iar l suma lungimilortuturor electrozilor.

Rezistena electric a unei prize de pmnt sub form inelar, cu diametrulD realizat dintr-o bar cu grosime c(figura 2), plasat la adncime tipic de 1 m sub suprafaa solului, poate fi calculat cu ajutorul urmtoarei relaii[4]:

kD

R

=22

(8)

n care keste un factor indicat n figura 3 (toate notaiile ca n relaia (4)).


6/16


4

Priza de pmnt

Denumirea Proiecia orizontal

FactorulB dinrelaia (7)

Linie 1

Dou brae, perpendiculare 1,46

Trei brae, simetrice 2,38

Patru brae, simetrice 8,45

ase brae, simetrice 192

Dou brae, paralele

Ptrat 5,53

1,5 5,81

2 6,42

3 8,17

Dreptunghi, cu diferiterapoarte l1/l2

(1,5; 2; 3; 4)4 10,4

Tabelul 1 Valorile factorului B (7) pentru diferite configuraii geometrice ale prizelor de suprafa

Prizele verticale au forma unor tije lungi din metal sau conducte plasate vertical n pmnt pentru a trece prinstraturile din adncime ale pmntului. Aa cum s-a menionat n seciunea 6.3.1, rezistivitatea pmntuluidepinde considerabil de adncimea n sol, deoarece solurile din adncime con in mai mult umezeal. Tijeleelectrozilor fac contact cu straturile din profunzime a cror coninut de umiditate este mai mare i rezistivitateamai mic, astfel nct acestea sunt folosite n cazul particular atunci cnd o priz de pmnt estenecesar n spaii de arie redus. n acest fel, prizele de pmnt verticale sunt recomandate, nspecial n zonele cu construcii dense sau atuncicnd suprafaa este acoperit cu asfalt sau beton.

Electrozii verticali sunt utilizai deseori mpreuncu unii orizontali pentru a asigura minimizarearezistenei totale a prizei de pmnt.

Un important dezavantaj al unei prize simple subforma unei tije verticale este o distribuiedezavantajoas a potenialului pe suprafaa solului,care poate fi determinat cu ajutorul urmtoareirelaii, n ipoteza c curentul de pmnt IE esteuniform distribuit pe toat lungimea electrodului

llx

llx

l

IV Ex

+

++

=22

22ln

4

(9)

n care: x este distana fa de electrodul depmnt;l lungimea electrodului.

Celelalte notaii corespund relaiei (4).

l

l

l

l

l

l

a

l

l

l

2

2

4 a

l

Figura 3 Valorile factorului k = f (D/a) folosite nrelaia (8)


7/16


5

Un exemplu de distribuie a potenialului relativ la suprafaa solului )(* xfVx = (4a), pentru unele dimensiuni deelectrozi, este prezentat n figura 4. Comparaia dintre caracteristicile din figurile 1 i 4 indic faptul c

gradientul potenialului la suprafaa solului este considerabil mai mare pentru o priz verticali potenialul deatingere este defavorabil. Relaia aproximativ pentru calculul rezistenei electrice a prizei de pmnt verticalesimple este:

2

24ln

4 r

l

lI

VR

E

E

==

(10)

n care reste raza electrodului utilizat.

n figura 5 este indicat rezistena prizei de pmnt simple n funcie de lungimea electrodului n pmnt dediferite rezistiviti.

n cazul unei prize cu n tije verticale (figura 6) plasate n linie, la o distan egala ntre ele, rezistena efectiv aprizei este urmtoarea:

kRR

n

i i

=

=1

11(10a)

n careR1,R2,R3Rn sunt rezistenele prizelor de pmnt calculate pentru fiecare tij, considernd c nu suntafectate de prezena altor electrozi tij, iarkeste numit factor de utilizare i avnd o valoare k 1.

Valoarea factorului k este mai mare dect 1 dincauza influenei mutuale a cmpurilor electricedeterminate de tijele alturate. Ca efect, simetriacirculaiei de curent electric de la fiecare electrodindividual este deformati densitatea de curent nsol este modificat. n literatura de specialitate [8]sunt date valorile exacte ale factorului k pentrudiferite configuraii ale electrozilor tij plasai paralel. n cazul configuraiei simple indicat nfigura 6, valoarea factorului k poate fi considerat[4]:

pentru a 2l, k 1,25 i pentru a 4l, k 1

Rezistena

Lungimea

Figura 5 Rezistena prizei de pmnt

(rezistena de dispersie) a unui electrod tijculungimea li diametrul 0,02 m ntr-un sol

omogen cu rezistivitatea [2].

Figura 4Distribuia potenialului pe

suprafaa solului )(* xfVx = n jurul unei prize

verticale cu electrod tijcu lungimea l = 3 m,

diametrul d=0,04m

Figura 6Electrozi tijplasai paralel;

R1R4rezistena individuala prizei electrozilor tij;

a distan a dintre electrozi; llungimea electrozilor


8/16


6

Figura 7Exemplu privind explicarea metodei de calcul a razei echivalente redinrelaia (11) pentru o prizde pmnt sub formde reea, pentru douconfiguraii

ale prizei de pmnt: aproximativ similarunui ptrat (a) i dreptunghi alungit (b)

Prizele de pmnt sub form de reea sunt utilizate n special pentru prizele extinse pe suprafee mari, deexemplu n staiile electrice. Reeaua tuturor electrozilor este astfel contruit nct s corespund dimensiunilorinstalaiei i s asigure o distribuie favorabil, aproximativ uniform a potenialului pe suprafaa solului.Rezistena de pmnt n cazul prizei sub form de reea poate fi calculat utiliznd urmtoarea relaiesimplificat

+

=lr

Re

4(11)

n care re este raza echivalent.

Pentru o suprafa ptrat sau aproximativ ptrat, raza echivalent este dat de aria circular avnd aceeai ariecu suprafaa analizat.

Pentru suprafeele dreptunghiulare, raza echivalent este egal cu suma laturilor exterioare mprit cu , dacpriza are o form foarte alungit (figura 7b); l este suma lungimilor laturilor tuturor ochiurilor reelei.

Prizele de pmnt de fundaie sunt prile metalice conductoare incluse n beton din fundaia cldirii. Betonulplasat direct n pmnt are un coninut natural de umiditate i poate fi considerat ca un mediu conductor, cu oconductivitate similar cu cea a pmntului. Datorit ariei mari a acestui tip de priz de pmnt, poate rezulta orezisten redus a prizei. n plus, betonul protejeaz prile metalice contra coroziunii i deci elementeleelectrozilor din oel incluse n beton nu necesit o protecie suplimentar la coroziune. Prizele de pmnt defundaie sunt n prezent recomandate ca o soluie foarte practic pentru realizarea prizei de pmnt a cldirilor[6, 7].

n practic sunt dou configuraii de baz ale prizelor de pmnt de fundaie:

fundaie fr armtur n beton (figura 8)

fundaie cu armtur n beton (figura 9).

n ambele cazuri priza de pmnt este realizat din:

benzi din oel cu seciune dreptunghiular nu mai mare de 30 mm 3,5 mm, sau bare rotunde din oel cu diametru nu mai mare de 10 mm.


9/16


7

Elementele din oel pot fi galvanizate (adic acoperite cu zinc), dar acest lucru nu este necesar dac stratul dinbeton care acoper electrozii este mai mare de 50 mm [6], deoarece betonul asigur suficient protecie contracoroziunii, aa cum se observ n figura 8.

ntr-o fundaie fr armtur (figura 8), priza urmrete n mod obinuit conturul fundaiei cldirii, adic esteplasat sub pereii principali. n cazul cldirilor cu fundaii ample, priza de pmnt este realizat n mod obinuitsub form de bucle, acoperind prile exterioare ale fundaiei, conectate ntre ele.

n cazul fundaiilor cu armtur, priza de pmnteste plasat deasupra celui mai de jos strat alarmturii metalice (figura 9), asigurnd astfel oprotecie adecvat la coroziune a electrozilor.Electrozii prizei trebuie s fie legai de sistemulde armtur cu srm la un interval sub 2 m pelungimea electrozilor. Nu este necesar a realiza o

legtur electric solid la fiecare punct deoarececonexiunea electric principal este prinintermediul betonului. Dac fundaia esterealizat din panouri separate, conectate ntre eleprin elemente de dilatare, prizele de pmnt alefiecrui panou trebuie conectate electric ntre ele.Aceste legturi trebuie s fie flexibile i trebuies rmn accesibile pentru a fi posibilmsurarea i ntreinerea [6].

Rezistena prizei de pmnt de fundaie poate ficalculat utiliznd urmtoarea relaie simplifica

3

2,0V

R

= (12)

n care R este n , iarVeste volumul fundaiein m3.

Terminalul prizei de pmnt de fundaie trebuies aib o lungime de minimum 150 cm deasupranivelului planeului (figura 8 i 9). Trebuie s fieplasat pe ct posibil mai aproape de conductorul principal al circuitului de pmnt al instalaieidin cldire. Legtura dintre priza de pmnt defundaie i protecia la trsnet trebuie plasat nafara cldirii.

n prezent sunt disponible programe de calculatorcare permit determinarea exact a parametrilorpentru diferite configuraii ale prizei de pmnt,inclusiv pentru cazul unei structuri complexe astraturilor de pmnt. Totui acestea au numai outilizare limitat deoarece n practic structurasolului, rezistivitatea acestuia i variaiile pe parcursul unui an nu sunt cunoscute. Un calculexact poate fi realizat numai pentru un anumitsezon i va prezenta diferene semnificative la altmoment. n orice caz, o nalt exactitate n asemenea calcule nu este necesar; n practic o incertitudine de30% este n general satisfctoare. n consecin utilizarea relaiilor simple indicate aici sunt n mod normalsatisfctoare. Bineneles, calculul este esenial pentru proiectare, dar eficiena sistemului poate fi verificat prinmsurarea rezistenei dup realizarea contruciei.

PereteIzola ie higrofug

Sol

Planeu

Terminal priz

min.

1,5m

Armtur

Figura 9 Schiprivind plasarea prizei de pmnt n

fundaia cu armtur

Drenaj

Legtur cu srm

Strat de baz

Funda ie

PereteIzolaie higrofug

Sol

Planeu

Terminal priz

min.

1,5m

a = min. 5 cm

Strat debaz

Sol

Brachet

a

a

Figura 8 Schiprivind plasarea prizei de

pmnt n fundaia frarmtur

DrenajbetonFundaie

Electrodpriz


10/16


8

Exemple de calcul

n toate exemplele se face ipoteza c solul are o structur omogen cu o rezistivitate = 100 m.

Exemplul A)

Rezistena de priz a unui simplu electrod, plasat orizontal la o adncime de 1 m n pmnt i avnd urmtoareledimensiuni:

limea b = 40 mmgrosimea c = 5 mmlungimea l= 5 m

poate fi calculat folosind relaiile (6) i (7) i datele din tabelul 1. Diametrul echivalent de (6) este urmtorul:

m025,0m04,022

=

=

=

bde (FactorulB din tabelul 1 este egal cu 1)

Rezistena prizei de pmnt:

=

=

22m025,0m1

m51ln

m52

m100ln

2

222

edt

lB

lR

Exemplul B)

O priz de pmnt care const din dou bare de 5 m, este plasat sub forma unei construcii simetrice cu patrubrae (tabelul 1) i are urmtorii parametri:

de = 0,025 ml= 2,5 mB = 8,45

Rezistena prizei de pmnt este:

=

=

2,12m025,01

m5,245,8ln

m102

m100ln

2

222

mdt

lB

lR

e

Exemplu C)

O priz circular (figura 2) cu un diametru de 5 m i realizat din aceeai bar ca i n exemplul A este plasat lao adncime de 1 m. Factorul kpoate fi estimat din figura 3 pentruD/a = 5 m / 0,0025 m = 2000, n care a = c/2

(figura 2). Rezistena prizei de pmnt poate fi calculat utiliznd relaia (8):

=

= 4,192,19

m52

m100

2

22k

DR

Exemplul D)

O priz vertical simpl ce cuprinde un electrod cu diametrul de 20 mm i o lungime de 5 m are rezistena depriz calculat din relaia (10):

== 9,21m01,0

m54

lnm54

m1004

ln4 22

22

2

2

r

l

lR

O valoare similar poate fi obinut din diagrama din figura 5.


11/16


9

Exemplul E)

O priz de pmnt realizat ca o reea plasat orizontal are dimensiunile indicate n figura 10.

Rezistena echivalent este calculat utiliznd relaia (11) i raza echivalent re calculat precum se vede nfigura 7:

m4,2m5,4m4

==

Sre

Suma lungimilor laturilor dintr-un ochi simplu este:(1,5 m + 1 m) 2= 5 m

Suma lungimilor ochiurilor din interiorul reelei este:l = 5 m 12 ochiuri = 60 m

Astfel nct rezistena prizei de pmnt este:

+

=+

=

1,12m60

m100

m4,24

m100

4 lrR

e

Aspecte constructive ale prizelor de pmnt

Sistemul de legare la pmnt trebuie s fie construit de aa manier i din asemenea materiale astfel nctcaracteristicile s fie asigurate pe toat durata sa de via, la costuri constructive rezonabile. Caracteristicileimpuse sunt urmtoarele:

rezisten electric redus a prizei i o distribuie favorabil a potenialului pe suprafaa solului

capabilitate adecvat pentru a transfera curentul de defect

durat de via ridicat.

Rezistena prizei de pmnt nu trebuie s depeasc valorile cerute de ghiduri sau standarde n cele mainefavorabile condiii climatice (durat mare de timp uscat, nghe puternic). Dac acestea nu cuprind cerineexacte, rezistena prizei de pmnt trebuie s fie pe ct de redus posibil.

Distribuia potenialului pe suprafaa solului trebuie s fie astfel nct tensiunile de atingere i de pas c nudepeasc valorile admise. Cea mai favorabil distribuie de potenial pe suprafaa solului este obinut lautilizarea prizei sub form de reea plasat orizontal. Uneori este necesar s se plaseze elemente orizontaleadiionale pentru a obine o configuraie dorit a distribuiei potenialului pe suprafaa solului. Aceste aspecte aufost analizate n seciunea 6.3.1 Instalaii de legare la pmnt Bazele teoretice pentru calcul i proiectare.

Capabilitatea de curent de transfer este valoarea maxim a curentului care poate fi transferat prin priz sprepmnt fr a rezulta o nclzire excesiv a elementelor prizei i chiar a solului nconjurtor. La o valoare preamare a curentului i a densitii de curent, apa din sol i de la interfaa sol-electrozi se evapor, conducnd la unsol uscat cu o rezistivitate ridicat.

Durata de via a prizei de pmnt este intervalul de timp de la construcie pn la momentul n carecontinuitatea electric este ntrerupt datorit coroziunii prilor metalice. Durata de via a prizei de pmnt

trebuie s depeasc durata de via probabil a instalaiei. Pentru majoritatea instalaiilor electrice durata de


12/16


10

via poate depi 25 ani, iar pentru liniile electrice 35 50 ani. Priza de pmnt trebuie s fie inclus nprogramele periodice de reparaie i mentenan.

Durata de via a prizei de pmnt depinde n principal de rezistena sa la coroziune. Electrozii prizei de pmnt,fiind n contact direct cu solul sau cu apa, lucreaz n condiii de coroziune. Acestea cuprind trei principalifactori care determin viteza de coroziune a obiectelor din metal aflate n sol:

curent continuu n sol

contaminarea chimic a solului

fenomenele electrochimice (galvanice) ntre diferitele metale aflate n sol.

Coroziunea determinat de curentul continuu apare n principal la apropierea de reelele de tensiune continu(de exemplu, surse de alimentare cu tensiune continu a cii ferate). Pentru aceste cazuri exist standarde inorme (de exemplu DIN VDE 0150) cuprinznd cerinele specifice.

Coroziunea determinat de subsantele chimice n sol nu are n mod normal o mare importan, afectnd numaisistemele din ntreprinderile chimice sau cele din apropiere de ocean. n asemenea cazuri, prizele de pmnttrebuie s fie realizate din metale rezistente la coroziunea chimic specific. Pentru a minimiza coroziuneachimic se recomand, n unele cazuri, s se msoare pH ul solului. Pentru un sol alcalin (pH > 7) serecomand electrozi din cupru, iar pentru soluri acide sunt preferai electrozii din aluminiu, zinc sau oelgalvanizat.

Coroziunea galvanic este determinat de curentul continuu care trece n circuit, generat de diferena depotenial electrochimic ntre dou piese din metal plasate n sol umed, care are n acest caz rolul de electrolit.Dintre metalele utilizate n mod obinuit pentru priza de pmnt, cuprul prezint cel mai redus potenial.Celelalte metale au un potenial pozitiv relativ la potenialul cuprului (tabelul 2). Acest curent continuu reduscare circul n mod permanent determin trecerea ionilor metalici de la anod la catod. n acest fel, metalul esteextras de la anod i depus la catod. Din acest punct de vedere, poate fi dedus o combinaie favorabil de metale.De exemplu, oelul cuprat este o soluie favorabil deoarece cantitatea de cupru rmne aceeai. Un exemplucontrar este oelul zincat, unde zincul este totdeauna anod i cantitatea sa scade continuu. De reinut faptul cpotenialul electrochimic al oelului inclus n beton este foarte apropiat de cel al cuprului. n acest fel, structuriledin oel din fundaiile cldirilor reprezint catodul n raport cu alte obiecte din oel sau din zinc plasate n sol (nunumai electrozi de priz de pmnt, dar de exemplu, conducte pentru ap). Aceasta nseamn c fundaiile ampledetermin o coroziune semnificativ, determinat de fenomene electrochimice, a obiectelor metalice.

MetalPotenialul electrochimic raportat la

electrodul din cupru [V]

Zinc sau oel zincat 0,9 1,0Oel 0,4 0,7Oel n beton 0 0,3

Tabelul 2 Valori ale potenialului electrochimic pentru diferite metale raportate laelectrodul din cupru [2]

Materialele utilizate cel mai des pentru electrozi sunt:

oel (de exemplu pentru prizele de fundaie);

oel galvanizat

oel cuprat

oel nalt aliat

cupru i aliaje de cupru.

Solicitrile mecanice i condiiile de coroziune impun dimensiunile minime ale electrozilor prizei de pmnt,valori indicate n tabelul 3 [5].


13/16


11

Dimensiuni minime

Partea central Depunere/nveli

Material Tipul electrozilor Diametru(mm)

Dimensiunetransversal

(mm)

Grosimea(mm)

Valorisingulare

(m)

Valorimedii(m)

Band 2) 90 3 63 70

Profile (incl. plate) 90 3 63 70

Conducte 25 2 47 55

Bare rotundepentru rui depriz

16 63 70

Galvanizat lacald

Conductoarerotunde pentru

prize orizontale

10 50

Cu strat dinplumb 1)

Conductoarerotunde pentruprize orizontale

8 1000

Cu strat dincupru extrudat

Bare rotundepentru electroziiprizei

15 2000

Oel

Cu strat dincupru depuselectrolitic

Bare rotundepentru electroziiprizei

14,2 90 100

Band 50 2

Bare rotunde

pentru prizorizontal

25 3)

Conductor de cablu 1,8 4) 25

Blanc (neizolat)

Conducte 20 2

Cositorit Conductor de cablu 1,8 4) 25 1 5

Galvanizat Bar 50 2 20 40

Conductor de cablu 1,8 4) 25 1000

Cupru

Cu strat dinplumb1)

Conductor rotund 25 10001) nu este adecvat pentru a fi plasate direct n beton2)

band, rotund sau cu margini rotunjite3) n condiii extreme, atunci cnd experiena indic faptul c riscul de coroziune i de distrugere mecanic este extrem de

mic, poate fi folosit i 16 mm2

4) pentru un conductor individual

Tabelul 3 Tipuli dimensiuni minime pentru materialele pentru prizele de pmnt pentrua asigura rezistena la solicitri mecanice i coroziune [5]

Din motive de solicitare mecanici stabilitate la coroziune, seciunea transversal minim a electrozilor prizeide pmnt este [5]:

Cupru 16 mm2

Aluminiu 35 mm

2

Oel 50 mm2


14/16


12

Concluzii

Atunci cnd se realizeaz un sistem de legare la pmnt trebuie luate n considerare urmtoarele aspecte:

funcia

caracteristicile electrice

materialul.

Principalele caracteristici electrice ale sistemului de legare la pmnt sunt:

rezistena electric a prizei de pmnt

distribuia potenialului pe suprafaa solului

capabilitatea de curent.

Cea mai favorabil distribuie a potenialului pe suprafaa solului o are priza orizontal, n special cea sub formde reea, la care potenialul la suprafaa solului poate fi controlat relativ simplu. n cazul prizelor verticale,distribuia de potenial este cea mai defavorabili aici apar cele mai mari valori ale potenialului de atingere. Pede alt parte, utiliznd electrozi verticali, se poate realiza uor o rezisten electric redusi stabil, care nudepinde semnificativ de sezon. Electrozii verticali sunt de asemenea utilizai n combinaie cu unii orizontalipentru a obine valori mai reduse ale rezistenei electrice a prizei de pmnt.

Alegerea materialului electrozilor este n mod obinuit un compromis ntre costul i durata de via a electrozilor.Coroziunea materialului i comportarea la coroziune sunt principalii factori care limiteaz durata de via asistemului de legare la pmnt.

Referine i bibliografie

[1] IEC 364-5-54, Electrical installations of buildings

[2] Rudolph W, Winter O, EMV nach VDE 0100, VDE-Schriftenreihe 66, VDE-Verlag GmbH. Berlin, Offenbach, 1995

[3] ABB Switchgear Manual, 10th edition, Dsseldorf, Cornelsen Verlag 1999

[4] Batz H et al, Elektroenergieanlagen, VEB Verlag Technik Berlin, 1989

[5] HD 637 S1 (Harmonisation Document) Power installations exceeding 1 kV a.c.

[6] RWE Energie Bau-Handbuch, 12th Edition, Editor: Hauptberatungsstelle fr Elektrizittsanwendung, HEA-e.V

[7] DIN 18014, Fundamenterder, Berlin, Beuth Verlag

[8] Wolkowinski K, Uziemienia urzaden elektroenergetycznych (Earthing systems of electrical power devices), inPolish,Warsaw, WNT, 1967


15/16

Parteneri de Referin & Fondatori*

European Copper Institute* (ECI)

www.eurocopper.org

ETSII - Universidad Politcnica de Madrid

www.etsii.upm.es

LEM Instruments

www.lem.com

Akademia Gorniczo-Hutnicza (AGH)

www.agh.edu.pl

Fluke Europe

www.fluke.com

MGE UPS Systems

www.mgeups.com

Centre d'Innovaci Tecnolgica enConvertidors Esttics i Accionaments(CITCEA)

www.citcea.upc.es

Hochschule fr Technik und Wirtschaft*(HTW)

www.htw-saarland.de

Otto-von-Guericke-UniversittMagdeburg

www.uni-magdeburg.de

Comitato Elettrotecnico Italiano(CEI)

www.ceiuni.it

Hogeschool West-VlaanderenDepartement PIH

www.pih.be

Polish Copper Promotion Centre*(PCPC)

www.miedz.org.pl

Copper Benelux*

www.copperbenelux.org

International Union for ElectrotechnologyApplications (UIE)

www.uie.org

Universit di Bergamo*

www.unibg.it

Copper Development Association* (CDA UK)

www.cda.org.uk

ISR - Universidade de Coimbra

www.isr.uc.pt

University of Bath

www.bath.ac.uk

Deutsches Kupferinstitut* (DKI)

www.kupferinstitut.de

Istituto Italiano del Rame* (IIR)

www.iir.it

University of Manchester

www.manchester.ac.uk

Engineering Consulting & Design*(ECD)

www.ecd.it

Katholieke Universiteit Leuven*(KU Leuven)

www.kuleuven.ac.be

Wroclaw University of Technology*

www.pwr.wroc.pl

EPRI PEAC Corporation

www.epri-peac.com

Laborelec

www.laborelec.com

Consiliul de redacieDavid Chapman (Chief Editor) CDA UK [email protected]

Prof Angelo Baggini Universit di Bergamo [email protected]

Dr Araceli Hernndez Bayo ETSII - Universidad Politcnica de Madrid [email protected]

Prof Ronnie Belmans UIE [email protected]

Dr Franco Bua ECD [email protected]

Jean-Francois Christin MGE UPS Systems [email protected]

Prof Anibal de Almeida ISR - Universidade de Coimbra [email protected]

Hans De Keulenaer ECI [email protected]

Prof Jan Desmet Hogeschool West-Vlaanderen [email protected]

Dr ir Marcel Didden Laborelec [email protected]

Dr Johan Driesen KU Leuven [email protected]

Stefan Fassbinder DKI [email protected]

Prof Zbigniew Hanzelka Akademia Gorniczo-Hutnicza [email protected]

Stephanie Horton LEM Instruments [email protected]

Dr Antoni Klajn Wroclaw University of Technology [email protected]

Prof Wolfgang Langguth HTW [email protected]

Jonathan Manson Gorham & Partners Ltd [email protected]

Prof Henryk Markiewicz Wroclaw University of Technology [email protected]

Carlo Masetti CEI [email protected]

Mark McGranaghan EPRI PEAC Corporation [email protected]

Dr Jovica Milanovic UMIST [email protected]

Dr Miles Redfern University of Bath [email protected]

Dr ir Tom Sels KU Leuven [email protected]

Prof Dr-Ing Zbigniew Styczynski Universitt Magdeburg [email protected]

Andreas Sumper CITCEA [email protected]

Roman Targosz PCPC [email protected]

Hans van den Brink Fluke Europe [email protected]


16/16

European Copper Institute168 Avenue de TervuerenB-1150 BrusselsBelgium

Tel: 00 32 2 777 70 70Fax: 00 32 2 777 70 79Email: [email protected]

Societatea Inginerilor Energeticieni din RomniaNo. 1, Lacul Tei Avenue, PO/BOX 30-33020371 BucharestRomania

Tel: 4 0722 36 19 54Fax: (4 021) 610 52 83Email: [email protected]

Membr a

E U RE L

Dr Antoni Klajn

Wroclaw University of TechnologyWybrzeze Wyspianskiego 2750-370 WroclawPoland

Tel: 00 48 71 3203 920Fax: 00 48 71 3203 596Email: [email protected]: www.pwr.wroc.pl

Prof Henryk Markiewicz

Wroclaw University of TechnologyWybrzeze Wyspianskiego 2750-370 WroclawPoland

Tel: 00 48 71 3203 424Fax: 00 48 71 3203 596Email: [email protected]: www.pwr.wroc.pl

Legarea La Pamint

Documents

Transcript of Legarea La Pamint