BLOG

Proiectarea prizelor de pamant

Proiectarea prizelor de pamant, masurarea prizelor de pamant

Instalaţia de priză de pământ cu toate componentele sale prin care se realizeaza legătura la pământ) au o importanţă capitală indiferent de tipul şi tensiunea reţelei de alimentare cu energie electrică. Electricitatea este periculoasă și necesită o priză de pământ adecvată pentru a împiedica trecerea tensiunii nedorite prin personal, echipamente critice și alte obiecte metalice din apropiere.

Rezistivitatea solului afectează direct proiectarea unui sistem de împământare şi din acest motiv când proiectați un sistem de împământare extins, este recomandabil să localizați zona cu cea mai mică rezistivitate a solului pentru a realiza o instalare economică a împământării.

Nici rezistența foarte mică sau rezistența foarte mare nu sunt sigure pentru siguranța umană în condiții de defectare a sistemului de alimentare, iar o buna dimensionare si executie a prizei de pământ este justificată prin:
1 necesitatea funcţionării corecte a instalaţiei electrice
1 limitarea tensiunilor de atingere şi de pas la valori de siguranţă
1 protecţia cladirilor, instalaţiilor si echipamentelor împotriva descărcărilor atmosferice

Instalaţia electrică într-o clădire este foarte importantă și este necesar să se respecte normele şi standardele legale de instalare. Punerea la pământ a sistemelor de alimentare este foarte riscantă, mai ales că marea majoritate a defecțiunilor implică scurtcircuite cu pământul sau sunt cauzate de loviturile de trăsnet.

Termenii de împământare și priză de pământ au aceeași semnificație și înseamnă o legătură între un echipament și masa generală a pământului. Scopul principal al legării la pământ este de a reduce potențialul de supratensiune tranzitorie, în conformitate cu standardele pentru cerințele de siguranță a personalului și de a ajuta la detectarea rapidă și izolarea zonelor de defect.

Conectarea la pământ se realizează prin introducerea unui electrod în mai multe locuri în pământ. Proiectarea şi instalarea corectă a electrozilor în pământ este un factor important în realizarea unui sistem de împământare satisfăcător.

Plecand de la tema de proiectare, sunt obligatorii o serie de teste si de calcule pentru a realiza o priză de pământ care sa aiba o rezistenta de dispersie necesara asigurarii bunei functionalitati a instalatiei respective, iar proiectarea privind protectia impotriva electrocutarii, a tensiunilor de atingere si a tensiunii de pas, impun stabilirea unor solutii in functie de o serie de factori:
1 tensiunea de lucru a instalatiei electrice
1 tipul retelei, in functie de modul de legare la pamant (TN, TT, IT)
1 curentul de defect (curentul de punere la pamant), care se scurge prin instalatie spre pamant
1 rezistivitatea solului
1 aciditatea solului

PROPRIETĂŢILE ELECTRICE ALE SOLULUI

Proprietatea electrica a solului este caracterizata de rezistivitatea sa. Determinarea valorii acesteia este posibila prin metode adecvate (metoda Wenner), dar cum structura solului nu este omogena si difera foarte mult de adancime, de influentele atmosferice sezoniere, dar si de alte influente, valoarea rezistivitatii poate varia in limite foarte largi.

In practica se accepta o valoare medie a rezistivitatii solului, obtinuta prin sondarea solului la diferite adancimi. Interpretarea rezultatelor masuratorilor trebuie sa se faca totusi cu precautie pentru ca aceste valori depind foarte mult de amplasarea geografica, conditiile de mediu si umiditatea solului la momentul testului.

Cresterea  umiditatii solului peste un prag de 30% nu modifica semnificativ valoarea rezistivitatii, pe cand valori scazute ale umiditatii au ca efect cresterea rapida a rezistivitatii cu efecte majore asupra modificarii rezistentei de dispersie a prizei de pamant.

Din acest motiv calculul rezistivitatii solului si proiectarea pentru obtinerea unei valori a prizei de pamant au un nivel minim de acuratete.

Un alt fenomen de care trebuie sa tinem cont este fenomenul de coroziune, datorat aciditatii solului dar si curentilor care se scurg spre pamant prin priza. Cu cat valoarea acestuia este mai mare cu atat fenomenul de coroziune este mai accentuat.

MĂSURAREA REZISTIVITĂŢII SOLULUI

Inainte de instalarea oricarui sistem electric trebuie efectuat mai intai un test de rezistivitate a solului. Testarea rezistivitatii presupune o ancheta completa a site-ului (locatiei), cu o metodologie aprobata si stabilita de normativele si standardele din domeniu. Exista mai multe metode de investigare, iar una dintre cele mai utilizate metode este metoda Wenner.

Informatiile obtinute in urma testelor efectuate vor constitui baza pentru deciziile legate de proiectarea sistemului de legare la pamant. Masurarea rezistivitatii va permite astfel proiectantului evaluarea nivelului de incertitudine in cadrul procesului de proiectare a sistemului de legare la pamant, eficientizarea costurilor cu materialele necesare pentru priza de pamant ce va fi executata. Testele de rezistivitate pot avea ca rezultat reduceri semnificative ale costurilor in ceea ce priveste materialele si munca necesara pentru realizarea unei prize de pamant care sa indeplineasca conditiile stabilite prin tema de proiectare.

CALCULUI PRIZEI DE PĂMÂNT

Formulele matematice pentru calculul prizelor de pamant sunt expresii matematice destul de complicate. Exită insa foi de calcul in care pot fi introduse datele necesare pentru a obtine rezultatul final. Modificarea parametrilor variabili va permite obtinerea unei valori a rezistentei de dispersie dorite. Un astfel de exemplu este aratat in tabelul de mai jos.

Foaie de calcul a rezistentei de dispersie a prizelor de pamant

Datele necesare pentru calculul prizei de pamant sunt:
1 valoarea rezistivitatii solului pentru locatia data
1 tipul retelei electrice de alimentare
1 date despre echipamentele şi instalaţiile racordate la instalatia de legare la pamant
1 categoria locului de munca din punct de vedere al pericolului de electrocutare

Rezistenţa de dispersie a prizei de pământ depinde atât de rezistivitatea solului cât şi de configuraţia acesteia. Pentru a obtine valori scazute ale rezistenţei de dispersie, volumul de pamant prin care se scurge curentul de defect trebuie sa fie cat mai mare şi din acest motiv avem nevoie de un număr suficient de electrozi şi/sau de o adâncime de plantare a electrozilor suficient de mare,

TIPURI DE PRZE DE PĂMÂNT

1 prize de pământ simple, orizontale amplasate la mica adancime
1 prize de pământ naturale formate din armatura metalica a fundatiilor din beton armat si care asigura o mare suprafata de contact cu solul
1 prize de pământ de adâncime, realizate din electrozi ingropaţi la adâncimi cuprinse intre 1,5 m - 30 m sau chiar mai mult

ETAPELE PROIECTĂRII

1 tensiunea de atingere si de pas maxim admise se iau din tabele in functie de tipul echipamentelor si incadrarea locului de munca 
1 curentul de punere la pamant se stabileste in functie de tipul retelei (TN, TT sau IT)
1 calculul prizei de pamant, prin introducerea tuturor datelor obtinute anterior

Standardele recomanda ca la proiectarea prizelor de pamant sa avem in vedere elementele metalice ale constructiei care pot fi folosite ca priza de pamant si aici ma refer in primul rand la armatura metalica a fundatiilor. Conditia constructiva principala pe care trebuie sa o indeplineasca aceste elemente constructive este sectiunea minima de 100 mm2.

Daca priza de pamant naturala nu asigura valoarea rezistentei de dispersie cerute, se va avea in vedere suplimentarea acesteia cu prize de pamant artificiale constituite de electrozi metalici introdusi in pamant.

Pentru determinarea valorii de calcul a rezistentei de dispersie a unei prize de pamant naturale construite in fundatia de beton armat a constructiei, aceasta va fi asimilata unei prize de pamant artificiale de forma asemanatoare a carei formule de calcul este cunoscuta.

Exista o serie de relatii matematice ce permit determinarea elementelor componente ale unei prize de pamant simple. In practica o priza de pamant simpla (un singur electrod) nu este suficienta pentru a obtine o valoare sub limta stabilita de standard. Din acest motiv se utilizeaza prize de pamant multiple sau complexe, formate din mai multi electrozi conectati in paralel, iar rezistenta lor se calculeaza cu relatia:

Rpm = Rps/u*n, unde Rpm - rezsitenta prizei multiple, Rps - rezistenta prizei simple, u - factorul de utilizare si n - numarul de electrozi.

Stabilirea corecta a cantitatilor de materiale (platbanda, numar de electrozi), dar si dimensiunea acestora şi adancimea de plantare este esentiala. 

Un alt element la fel de important este cel legat de corectitudinea executiei cu respectarea stricta a detaliilor din proiect. Imbinarile prin sudura trebuie executate corect si pe o suprafata suficient de mare pentru ca legatura sa nu se deterioreze la trecerea curentului de defect.

 ALEGEREA CONDUCTOARELOR DE LEGARE LA PĂMÂNT

Conductoarele principale de legare la pamant se aleg pe baza curentului prezumat de punere la pamant calculat. Verificarea de stabilitate termica se face prin indeplinirea conditiei: S ≥ Ip*√t/j, unde S - este sectiunea conductorului, t - timpul de trecere a curentului de defect si j - densitatea admisa de curent pentru 1 secunda.

Valori recomandate pentru densitatea de curent: 10 A/mm2 pentru conductoare de otel, 100 A/mm2 pentru conductoare de otel/aluminiu, 160 A/mm2 pentru conductoare de cupru.

COMPORTAREA PRIZELOR DE PĂMÂNT

Disiparea unor curenti de valori mari, ca in cazul unor lovituri de trasnet (sute de KA), are ca efect scaderea rezistentei de dispersie si cresterea impedanţei prizei, datorită frecvenţei ridicate a curentului de trăsnet. Impedanta totală a sistemului fiind mai mică sau mai mare în functie de fenomenul dominant. Acesta este şi motivul pentru care la proiectarea prizelor de pământ este obligatoriu să ţinem cont de acest fenomen.

 Referinte:

1. http://www.retele.elth.ucv.ro/Mircea%20Paul%20Mihai/Electrosecuritate/Tema%206.pdf
2. http://www.sier.ro. Instalaţii de legare la pământ – Bazele teoretice pentru calcul şi proiectare
3. http://instal.ce.tuiasi.ro/~chereches/Lucrarea%2012.pdf
4. http://www.ispe.ro/wp-content/uploads/nano2/buletin/nr1_2012.pdf
5. 1RE Ip 30 – 1990 Îndreptar de proiectare şi execuţie a instalaţiilor de legare la pământ

Ce este legarea la pamant?
Cum alegem o camera de termoviziune?
 

Comments

No comments made yet. Be the first to submit a comment
Already Registered? Login Here
Guest
Luni, 30 Noiembrie 2020
If you'd like to register, please fill in the username, password and name fields.