T E H N I C A S E C U R I T I I N IN S T A L A I I L E E L E C T R IC E IN D U S T R IA L E

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

de numeroi factori, care nu pot fi influenai (tensiune, frecven etc.) sau prevzui (factori de natur personal, circuitul curentului prin om etc). Totodat, efectele fiziologice depind de durata trecerii curentului prin corpul omului.

n fig. 8.1.1 sunt expuse trei situaii de electrocutare tipice i anume; atingerea direct (a), atingerea indirect (b) i de pas (c). Caracterizarea gra dului de securitate n diferitele stri de atingere se precizeaz prin doi indi catori generali: ka - coeficient de atingere i kpa, - coeficient de pas, care au expresiile de definiie:

p

kk

p

paspas

p

k

p

aa U

UUU

Uk

UU

UU

k 21;1

==== (8.1.1)

unde : Ua este tensiunea de atingere;Up - potenialul prizei;Upas - tensiunea de pas;Uk ,Uk1 ,Uk2 sunt poteniale punctelor k, k 1 , k 2 .Mrimea determinant prin care se pot auticipa urmrile electrocutrilor este

intensitatea curentului prin om, definit de:

h

hh R

UI = (8.1.2)

n calculele de electrosecuritate se consider valorile maxim admise ale curentului Ih , la un timp mai mare de 3s i ale rezistenei corpului uman Rh , indicate n tabelul 8.1.1.

Fig. 8.1.1. Situaii principale de apariie a electrocutrilor:a - atingere direct ; b - atingere Indirect : c - tensiunea de pas. SE - sistem electroenergetic ; TG - tablou genera! ; TD - tablou de distribuie.

Semnificaia tensiunii Uh este dependent de topologia circuitului i de situaia de electrocutare (a se vedea fig. 8.1.1) i anume:

=

.,;,,

ccazulpentruUbacazurilepentruU

Upas

ah (8.1.3)

Limitele anterioare ale curentului Ih ns nu sint suficiente pentru realizarea cu certitudine a unei eficaciti maxime a sistemului de protecie motiv pentru care snt cunoscute norme legate de clasificarea locurilor de munc, tensiuni maxime de lucru pentru unele unelte i corpuri de iluminat precum i pentru tensiunile de atingere i de pas maxim admisibile (tabelele 8.1.3 i 8.1.3).

Tabelul 8 . 1 . 1 Valori ale curenilor nepericuloi i ale rezistenelor corpului omenescNr.crt. Condiii generale Ih Rh

[mA] []1 Protecia mpotriva electrocutrii prin atingere direct 10 50 10002 Protecia mpotriva electrocutrii prin atingere indirect 10 50 30003 Rh neglijabil fa de impedana echivalent a SE 30 50 0

Tabelul 8 .1 .2 Valorile maxim admise ale tensiunilor de atingere i de pas, n V, n instalaii cu tensiuni nominale pn la 1000V

Locul de utilizare

Categoria utilajelor

Mediulpuin periculos periculos foarte periculos

Timpul de deconectare al proteciei maximale, n [s]ca cc ca cc ca cc ca cc cc ca

La suprafa fixe i mobile 100 65 65 40 110 65 65 40 65 40 65 40portabile 100 65 65 40 - - - 24 - - - -n subteran toate - - - - - - - 24 - - - -

Tabelul 8.1.3 Valorile maxim admisibile ale tensiunilor de atingere i de pas, n V, la instalaii electrice ci tensiuni de lucru de 1000V

Nr.crt.

Categoria echipamentului, din zona:

Timp de intrerupere al curentului prin priz, n [s]0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 cu circulaie frecvent 125 100 85 80 75 70 65 402 cu circulaie, redus 250 200 200 165 140 130 125 125

3cu circulaie redus, cu utilizarea mijloacelor de protecie individudual

500 400 330 300 380 260 250 250

Referitor la tensiunile de atingere i de pas admisibile menionm c sunt. numeroase cazuri exceptate de la limitele tabelelor 8.1.2 i 8,1.3; de exemplu la stlpii liniilor electrice aeriene (LEA), fr aparataj, din zone cu circulaie frecvent, indiferent de timpul de deconectare, tensiunile maxime de atingere i de pas vor fi: 65 V - pentru reele pn la 1000V; 125V - pentru reele peste 1000V, cu neutrul izolat sau cu neutrul tratat cu bobin de stingere; 250V - pentru reele peste 1000V, cu neutrul legat la pmnt; 125 V - pentru reele peste 1000V, cu neutrul legat la pmnt din incinte industriale, cu condiia utilizrii unor izolatoare de calitate superioar.

Tot n sensul mririi eficacitii sistemului de protecie sunt cunoscute limitri normative ale tensiunilor maxime induse prin cuplaj inductiv.

Tabelul 8 . 1 . 4 Valorile maxim admisibile pentru tensiunile induse UL n reelele de joas tensiune,funcie de regimul de defect, n liniile de nalt tensiune, n V

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

Astfel valorile din: tabelul 8.1.4, dac linia de nalt tensiune este n regim de defect, iar linia indus este suspendat i pe stlpii montai pe elemente. metalice; tabelul 8.1.5 se recomand pentru orice condiii de funcionare i de tipuri de reele electrice; tabelul 8.1.6. sunt indicate dac linia inductoare este n regim de defect, iar elementul indus este o conduct lung. n afara valorilor maxime induse prin cuplaj inductiv menionate anterior, exist numeroase precizri normative specifice reelelor electrice.

Tabelul 8.1.5. Tensiunile maxime admise fa de pmnt n reelele de joas tensiune supuse influenelor prin cuplaj inductiv

Nr.crt.

Tipul relaiei ULRegim normal Regim de defect

1 Linii aeriene sau cabluri din reele publice prevzute cu transformatoare de separaie 250 1000

2 Idem, fr transformatoare de separaie 250 500

3 Linii aeriene sau cabluri pentru reele de iluminat exterior 250 1000

4 Linii aeriene sau cabluri pentru uz industrial cu transformatoare de separaie 400 1000

5 Idem, fr transformatoare de separaie 250 *)

6 Conductoare de protecie fr tensiuni de lucru 24**)

*) 60% din tensiunea de ncercare a izolaiei fa de pmnt, dar nu mai mult de 1000V;**) valorile din tabelul 8.1.9.

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

Nrcrt Felul accesului la obiectele metaice lungi

Timpul t, n [V]0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 Uor 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 meniona: - 24V, dac linia inductoare este n regim normal, iar linia indus este construit pe stlpi untai prin elemente conductoare (metalice); - 6V, dac l inia inductoare este n regim normal, iar linia indus este construit pe stlpi de lemn neuntai, neancorai sau ancorai cu izolatoare; - 1350V, la un timp de deconectare mai mare sau egal cu 0,5s i 430V, la un timp de deconectare mai mare de 0,5s dac linia inductoare este n regim de defect, iar linia indus este suspendat pe stlpi de lemn nesuntai, neancorai sau ancorai prin elemente izolante; - 24V, dac linia inductoare este n regim normal, iar elementul indus este o conduct lung.

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

elementul atins, precum i de regimul de funcionare al acesteia. n schemele de electrocutare ce se propun spre analiz s-au admis cteva ipoteze simplificatoare, i anume:

sistemul electroenergetic este de putere infinit, deci U (Ei , { }CBAi ,, = constant); neglijarea impedanei consumaturilor racordai n amonte i aval de punctul atins (reeaua

este n gol de sarcin); elementele transversale ale reelei sunt concentrate n locul de atingere; defectele se produc prin arc electric (defecte nete), Riz = const;

pmntul este un mediu conductor onir.jjen de lezistivilac constant ; reelele trifazate, nainte de defect, sunt simetrice i echilibrate, iar impedanele

echivalente, aferente lor includ si eventualele cuplaje mutuale dintre conductoare; neglijarea cuplajelor mutuale dintre reelele trifazate vecine; parametrii de stare i de material sunt constani n timp pe toat durata electrocutrii.

Utilizarea acestor ipoteze conduce la cei mai mari cureni care trec prin om, diminund astfel, prin calcule posibilitatea producerii electrocutrilor, garantnd msurile tehnice ce compun un sistem de protecie contra tensiunilor de atingere i de pas.

Din multitudinea situaiilor de atingere se prezint n Anexa 8.2 cazurile generale cele mai frecvente desprinse d in practica de exploatare a reelelor electrice industriale.

Rezolvarea acestor situaii de electrocutare se realizeaz prin aplicarea metodelor clasice ale electrotehnicii bazate pe teoremele cunoscute (teorema lui Ohm, teoremele lui Kirchhoff, teorema Thvenin-Helmholtz, teorema lui Norton, teorema reciprocitii etc.), combinate cu tehnici de reducere a circuitelor (grupri serie-paralel, transfigurri stea-triunghi, aruncarea sarcinilor la noduri etc).

Tehnica de calcul a curenilor Ih prin om este dependent de tipul reelei (bifilar, trifazat etc) i prin urmare algoritmii de calcul sunt de multe ori specifici acestora.

Astfel pentru reelele, bifilare algoritmul de calcul este: determinarea impedanei echivalente a circuitului la bornele sursei de alimentare; calculul curentului total debitat de surs, aplicnd teorema lu i Ohm; evaluarea curentului care trece prin om i prin instalaia de punere la pmnt, prin

realizarea repartiiei de cureni n reeaua dat.Algoritmul menionat este valabil pentru toate situaiile de electrocutare 1-9 ale

Anexei 8.1. la care sunt valabile notaiile:

22

22

11

11 1

;1 CRj

RZCRj

RZ+

=

+=

(8.1.4)

unde Z 1 , Z 2 sunt impedanele echivalente transversale ale conductoarelor reelei bifilare, restul mrimilor avnd semnificaia redat n anex.

n cazul descrcrilor capacitive (atingeri directe sau indirecte), cazul 7 din anexa 8.1., procedeul de calcul const n: stabilirea parametrilor schemei echivalente; precizarea condiiilor iniiale i n final rezolvarea sistemului de ecuaii difereniale:

dtudCRu

dtduCRu e

== ; (8.1.5)

n urma rezolvrii sistemului (8.1.3) rezulta soluia curentului prin om Ih , din cazul menionat n Anexa 8.1.

n Anexa 8.l sunt redate nc trei situaii de electrocutare urmare a influenelor electrostatice i electromagnetice (cazul 8) i influenelor electromagnetice, asupra elementelor cunductoare lungi (cazul 9).

Pentru reelele electrice trifazate, pe baza ipotezelor menionate se recomand pentru calculul mrimilor de stare urmtorul algoritm:a) aplicarea teoremei lui Ohm pentru toate fazele, inclusiv a nulului reelei date:- pentru fiecare faz

oCLCoBLBoALA VIZZEVIZZEVIZZE += += += ;; (8.1.6)- pentru nul (legtura la pmnt)

ppo IRV = (8.1.7)b) aplicarea teoremeii nti a lui Kirchhoff;c) determinarea potenialului neutrului (cu o relaie tip Millman)

{ }NECBAmiRY

YEV

p

m

ii

m

iii

o ,,,;1

1

1=

+

=

=

= (8.1.8)

unde Yi , este admitana proprie a conductorului i (faz sau nul de funcionare); Ei - t.e.m. a sursei trifazate, sau tensiunea de faz la bornele acesteia.d) calculul curenilor totali prin fazele reelei folosind relaiile (8.1.6), precum i prin om i/sau prin instalaia de legare la pmnt.

Cu acest procedeu se prezint n Anexa 8.2 relaii analitice de calcul al unor mrimi pentru ase cazuri de electrocutare.

8.1.3. Protecia contra accidentelor prin electrocutaren cazul atingerilor accidentale directe, protecia se realizeaz prin msuri organizatorice

specifice lucrrilor din instalaii electrice, ca i folosirea echipamentelor individuale de protecia muncii.

Msurile tehnice utilizate la atingerile indirecte sunt de dou feluri (principale i secundare), aplicndu-se astfel nct s ntreac sigurana proteciei n asemenea cazuri, justificndu-se tehnico-economic luarea deciziei.

n continuare se vor analiza succint msurile de protecie contra atingerilor indirecte i anume:

protecia prin legare la pmnt; protecia prin legare l a . nul; egalizarea (dirijarea) potenialelor; alimentarea cu tensiune redus; izolarea suplimentar de protecie; separarea de protecie.

8.1.4. Proiectarea instalaiei de legare la pmnt de protecieLa proiectarea economic a instalaiei de legare la pmnt de protecie este

recomandabil s se foloseasc elemente metalice existente n construcia obiectivului respectiv, chiar n condiiile existenei n acel obiectiv a unor reele cu destinaii i de tensiuni diferite, respectndu-se ns cteva condiii minimale pentru limitarea apariiei accidentale a unor tensiuni periculoase. De asemenea, la proiectarea instalaiei de pmnt trebuie s se in seama de dimensiunile minime ale prizelor de pmnt, precum i de seciunile minimale ale conductoarelor principale i de ramificaie.

La dimensionarea unei instalaii de legare la pmnt sunt necesare urmtoarele date: tipul reelei; tensiunea acesteia; datele nominale ale utilajelor date: tipul reetei; tensiunea acesteia; datele nominale ale utilajelor electrice care trebuie racordate la priza de pmnt (putere nominal, tensiune nominal etc.); tipul echipamentului de lucru folosit; categoria locului de munc din punctul de vedere al electrosecuritii.

Etapele proiectrii .sunt redate n continuare:a) precizarea tensiunilor de atingere i de pus (tabelul 8.1.4); b) stabilirea curentului de punere la pmnt Ip n modul urmtor: b1) curentul efectiv de punere la pmnt care trece prin priz, n cazul unui scurtcircuit monofazat, aspect valabil pentru reele cu neutrul legat la pmnt cu Un > 1000V;b2) curentul de punere simpl la pmnt necompensat sau n cazul compensrii, curentul rezidual ns cel puin 10A pentru reele cu neutrul izolat cu Un > 1000V;b3) pentru reele cu neutrul izolat, cu Un < 1000V: - curentul de punere simpl la pmnt, dar mai mare de 10 A pentru cazul n care exist

instalaii de deconectare a punerilor la pamnt; - curentul de punere dubl la pmnt n instalaii echipate cu dispozitive ce permit

semnalizarea punerii simple la pmint i deconectarea automat a punerilor duble la pmnt.

Se desprind astfel dou cazuri:o protecia echipamentului este realizat cu ntreruptoare automate la care se

impune:rep II 25,1 (8.1.9)

unde Ire este curentul de reglare al declanatorului sau releului electromagnetico protecia utilajului se realizeaz cu sigurane fuzibile, caz n care este valabil condiia:

nfp IkI (8.1.10)unde Inf este curentul nominal al fuziblului, i a r coeficientul k se determin cu relaia:

=

AIdacaAIdaca

knf

nf

63;0,550;5,3

(8.1.11)

b4) la reelele cu neutrul legat la pmnt, cu Un < 1000V, la care legarea la pmnt constituie msura principal de protecie, se consider curentul de punere simpl la pmnt (Anexa 8.l sau Anexa 8.2) sau cnd acesta este determinat, se iau valorile la limit definie de relaiile (8,1.9) i (8. 1.10).c) calculul rezistenei de dispersie a prizei de pmnt complexe se face cu relaia:

p

ap I

UR = (8.1.12)

Pentru rezistenelor de dispersie ale prizelor de pmnt singulare relaiile cele mai uzuale sunt redate n Anexa 8.3, relaiile de ealcul specifice rp . Pentru electrozi executai din profile de oel (seciune ptrat, dreptunghiular, cornier, profile T, I, U, etc) se folosesc aceleai relaii d in Anexa 8.3 substituind diametrul d (d = 2r) cu ultima coloan 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 su

Dimensiunea profilului (corelat cu diametrul) Substituentuldiameruluidenumirea simbolul

1 ptrat latura a a2 dreptunghi latura mare b b/23 U latura tlpii b b4 cornier I cu aripi egale latura aripii b b5 cornier I cu aripi latura aripii mici b b6 T latura tlpii a a7 cornier I fr aripi nlimea h h/2

Relaia de coresponden dintre rezistena prizei singulare i rezistena prizei multiple este:

n

pp u

rR = (8.1.12 bis)

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

Pentru prizele de pmnt complexe relaia de calcul a rezistenei echivalente este:

pnpdpopvp RRRRR11111

+++= (8.1.12)

unde : Rpv este rezistena de dispersie a prizei multiple verticale; Rpo - rezistena de dispersie a prizei multiple orizontale; Rpd - rezistena prizei pentru dirijarea distribuiei potenialelor; Rpn - rezistena de dispesie a prizei naturale.

Se subliniaz c Rpv , Rpo se calculeaz cu relaia (8.1.12), Rpd - conform indicaiilor din paragraful 8.1.6, iar Rpn cu o relaie din tabelul 8.1.9, n funcie de configuraia construciei folosite la priza de pmnt.

Tabelul 8 . I . 8 Coeficienii de utilizare u pentru prize pmnt complexe

Nr de electrozi

Raportula1 / l

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

Priz vertical Priz orizontal Priz vertical Priz orizontal2 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 distana dintre electrozi ; **) l este lungimea electrozilor

d) alegerea i verificarea la stabilitale termic a conductoarelor principale i de ramificaie se realizeaz prin ndeplinirea condiiei:

tI

s p

(8.1.14)

unde: s este seciunea conductorului de legare la priza de pmnt;t - timpul de trecere al curentului de defect Ip ; - densitatea de curent admisibil, pentru o secund.Valorile recomandate ale densitii de curent sunt:

- 70 A/mm2, pentru conductoare de oel;- 160 A/mm2, pentru conductoare de cupru;

- 100 A/mm2, pentru conductoare de oel - aluminiu.La realizarea condiiei (8.1.14), curentul Ip se determin conform detaliilor de la etapa (b)

a algoritmului, valoare aferent conductoarelor de ramificaie. Valoarea curentului Ip asociat conductoarelor principale este: curentul din conductorul de ramificaie, dac nu se realizeaz circuite nchise ale conduc-torului principal; jumtate din curentul de defect al conductorului de ramificaie dac se realizeaz circuite buclate de ctre conductorul principal.

Referitor la condiia (8.1.14) se mai face precizarea c timpul t se determin din considerente de protecie a echipamentului n corelaie cu tipul proteciei prin relee utilizat pentru respectivul receptor, iar valorile seciunii s sunt funcie de tipul conductorului.

Tabelul 8 .1 .9 . Rela i i aproximat ive a le rez i s tenelor de d ispers ie - prize de pmnt naturaleNr. crt.

Denumirea prizei de pmnt naturale

Rezistena prizei depmnt naturale, Rpn

Observaii

1 Stlp metalic sau de beton armat ngropat n pmnt d

ll

4lg366,0 d - diametrul echivalent al stlpului

2 Plac de beton aezat la suprafaa solului S

pi

4S - suprafaa plcii

3 Placa de beton circular aezat la suprafaa solului

d d - diametrul plcii de beton

4 Fundaie de beton armat cubic3

2036,0V

V - volumul fundaiei mai puin volumul stratului de beton superficial

5 Plac de beton ngropat n sol la o adncime h ntr-un sol de rezistivitate , n timp ce la suprafaa solului rezistivitatea este

SSh pi

+

4S - suprafaa plcii

6 Cablu plasat ntr-un tunel de aduciune plin cu ap de rezistivitate ( rezistivitatea solului)

dD

lDl

lln2ln

+

pi

pi

D - diametrul tunelului

d - diametrul cablului7 Obiect lung n contact cu pmntul

(conducte, ine de cale ferat, nveliuri metalice ale unor cabluri, etc)

pp r

rtcthrrNotaii

conform cazului 9 din Anexa 8.1.

8 Rezistena unui amplasament de grosime h' i rezistivite , amplasat ntr-un sol de rezistivitate

1106002h h - grosimea se ia n

cm

e) verificarea la stabilitate termic a prizei de pmnt const n ndeplinirea condiiei:

pp I

R

12

(8.1.15)

astfel nct trecerea curentului Ip s nu produc creteri importante ale rezistenei Rp , peste valorile normate, iar p este rezistivitatea solului.

8.1.5. Proiectarea instalaiei de legare la nulProiectarea unei astfel de instalaii (schiat n fig. 8.1.2) include cunoaterea

urmtoarelor referiri normative de aplicare i execuie a acesteia, i anume:- acest sistem se aplic reelelor cu neutrul legat la pmnt, pentru reele electrice cu

tensiunea de Un < 1000V;- este interzis montarea de sigurane fuzibile sau alte elemente de conectare - deconectare automat pe conductorul de nul;

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

Cm comutator; I - ntreruptor.- legarea suplimentar la conductorul de nul de protecie a tuturor prilor metalice a tablourilor electrice (indiferent de tipul lor);- rezistena du dispersie a instalaiei de legare la pmnt s fie de maxim 4, n orice condiii (excepii la reele de distribuie publice: 20 pn la 200m distana dintre stlpi; 30 pentru distane ntre stlpi de 200 - 500m);- aplicarea unitar a acestei msuri pentru toate utilajele alimentate din aceeai surs;- conductoarele folosite n construcia acestui sistem de protecie sunt din cupru sau oel.

Dup precizrile anterioare sunt imperios necesare: datele nominale ale instalaiilor care se racordeaz la nul; categoria locului de munc; tensiunea reelei.

Algoritmul proiectrii unei astfel de instalaii este:a) Alegerea materialului i a seciunii conductorului de nul, funcie de seciunea conductorului de faz;b) Determinarea curentului do defect Ip (curentul prin conductorul de nul de protecie) pe baza algoritmilor precizai la paragraful 8.1.2 (anexele 8.1, 8.2) i se verific condiiile (8.1.9) i (8.1.10). Dac aceste condiii sunt ndeplinite, se trece la etapa urmtoare, iar dac nu sunt ndeplinite atunci se va mri cu o treapt seciunea nulului de protecie, refacndu-se calculul lui Ip pn la ndeplinirea condiiilor subliniate anterior;c) Determinarea tensiunii de atingere Uh a omului folosiudu-se relaia (8.1.2) i anexele 8.1, 8.2 i comparaia acesteia cu valorile normative (tabelele 8.1.2 i 8.1.3) sau paragraful 8.1.1. Dac tensiunea de atingere este mai mare dect valoarea admisibil, se va reface calculul cu seciunea s majorat STAS, ncepnd cu etapa (b) pn la ndeplinirea complet a pragului tensiunii de atingere;d) Proiectarea instalaiei de protecie suplimentar.

8.1.6. Proiectarea instalaiei de egalizare a potenialelor Egalizarea sau dirijarea distribuiei potenialelor este un mijloc de protecie indicat la

locurile de munc la care este posibil apariia unor diferene de potenial ntre ultilajele din zona de manipulare.

Datele nominale necesare dimensionrii sunt: tipul reelei; tensiunea nominal a acesteia; curentul maxim de defect Ip (conform paragrafului 8.1.2), diferenele de potenial

maxime dintre utiliajele din zona de manipulare; tipul locului de munc, etc.Pentru proiectarea instalaiei de egalizare a potenialelor se va urmri algoritmul:

a) Alegerea formei constructive a prizei de dirijare a distribuiei potenialelor (inelar, ptrat, dreptunghiular, plas).b) Precizarea rezistivitii solului n care se realizeaz dirijarea distribuiei potenialelor.c) Alegerea datelor geometrice ale configuraiei de la (a):

a1 - distana dintre doi electrozi paraleli;l - lungimea unui electrod; n - numrul . de electrozi paraleli; q - adncimea de ngropare a electrozilor prizei orizontale; d - diametrul unui electrod, sau mrimea din tabelul 8.1.8.

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

e1) pentru n electrozi paraleli (fig. 8.1.3)

Flg, 8.1.3. Poziia electrozilor orizontali:a - n plan orizontal; b - n plan vertical.

pentru un punct oarecare din conturul de dirijare a distribuiei potenialelor

( ) apasa kkaqln

k

= ;ln

398,42

(8.1.16)

unde este dat de expresia:

( ) 3;!12232112

=

nnLa

ln

n

(8.1.17)n care L este lungimea total a electrozilor orizonlali, iar este:

( )( )( )

=

imparnpentrunparnpentrun

,!15,0,!15,0 (8.1.18)

n cazul oricrui punct de pe conturul de dirijare a distribuiei potenialelor ka se determin cu (8.1.16), iar coeficientul de pas are valoarea maxim kpas max

apas kkkk

=

7,021

max (8.1.19)

unde coeficienii k1 si k2 (pentru n 3) au expresiile:

++

+

=+= =

1

21121

1112

11;65,0172,0n

i iaqaqknk

pi(8.1.20)

e2) pentru 2n electrozi orizontali paraleli (cei de la e1 n care se includ i conductoarele de ramificaie sau elementele de construcie care constituie priza natural) se nlocuiete (8.1.16) cu

( )dqln

ka

= 2

ln

398,4 (8.1.21)

i coeficienii de pas rmn n rest definii ca la e1 , dar inndu-se cont de (8.1.21).

n calculele de proiectare se poate utiliza pentru calculul coeficientului de atingere relaia simplificat

ksD

Ska = 29 (8.1.22)

n care: S este suprafaa ocupat de priza de pmnt, n form de plac; D - diagonala prizei n form de plac;

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

[ ]

=

=

=

=

mqpentrumqpentrumqpentrumqpentru

k

0,14,08,05,05,07,04,03,00,1

(8.1.23)

f) Determinarea repartiiei potenialelor, se realizeaz prin asimilarea prizei de dirijare a distribuiei potenialelor cu o plac de suprafa S definil ca la (8.1.22), rczultnd:

( ) pipi

pi SRqRqSa

UU pk

+++

=2222

tan2

(8.1.24)

unde R este distana dintre centrul prizei de pmnt i punctul oarecare k.g) Verificarea calitii prizei de pmnt prin calculul tensiunilor de atingere i de pas din relaiile (8.1.1) i verificarea acestora fa de mrimile asociate admisibile. Dac acestea din urm nu sunt verificate se va modifica configuraia, dimensiunile acestora sau se va mbunti solul relundu-se calculul, ncepndu-se cu etapa (a) sau (b).

Pentru LEA se recomand: ka = kpas = 0,3 pentru prize cu dou inele i trei raze; ka = kpas = 0,1 pentru prize cu trei inele i patru raze.

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

ca msuri generale de protecie contra accidentelor prin electrocutare la tensiuni de atingere indirecte.

Alimentare cu tensiune redus este aplicabil cu precdere unor utilaje portabile din locurile de munc foarte periculoase.

La dimensionarea mijloacelor tehnice care concur la realizarea acestui sistem de protecie, se impun o serie de restricii de realizare ce au n vedere sigurana sistemului de protecie.

Dac elementul principal de realizare a unui asemenea sistem de protecie este un transformator de alimentare, dimensionarea sa se face astfel nct s fie ndeplinite condiiile:

nSnSnT IIUUSS ;; (8.1.25)n care: S este puterea aparenta maxim a utilajului alimentat;

SnT - puterea aparent nominal a transformatorului ; U - tensiunea maxima a utilajului;

UnS - tensiunea nominal secundar a transformatorului; IS - curentul de sarcin maxim al utilajului;

InT - curentul nominal secundar al transformatorului.Izolarea suplimentar de protecie are dou aspecte:

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

Dimensionarea unui asemenea sistem de protecie const n determinarea rezistenei de izolare a utilajelor sau a amplasamentelor cu relaia:

hadh

adaa RI

UR (8.1.26)

Pentru proiectarea izolaiei suplimentare de protecie se utilizeaz, dup caz, relaia (8.1.26) sau una dintre ultimele relaii (cazurile 8 i 9) ale tabelului 8.1.10.

Separarea de protecie este un caz particular al sistemului de alimentare cu tensiune redus, cu deosebirea c raportul de transformare al transformatorului de separaie (elementul principal al acestui sistem de proiecie) este egal cu 1 i deci proiectarea unui astfel de sistem pune aceleai probleme ca la alimentarea cu tensiune redus.

Condiii generaleTabelul 8.1.3 Valorile maxim admisibile ale tensiunilor de atingere i de pas, n V, la instalaii electrice ci tensiuni de lucru de 1000V

Felul accesului la obiectele metaice lungiTimpul t, n [V]