Instalatiile de legare la pamant cu toate componentele sale (priza de pamant, conductoarele si alte elemente prin care se realizeaza legatura la pamant), au o importanta capitala indiferent de tipul si tensiunea retelei de alimentare cu energie electrica.

O buna dimensionare si executie a prizei de pamant este justificata prin:
necesitatea functionarii corecte a instalatiei electrice
 limitarea tensiunilor de atingere si de pas la valori de siguranta
 protectia cladirilor, instalatiilor si echipamentelor impotriva descarcarilor atmosferice

De foarte multe ori intalnim situatia cand unele elemente ale instalatiiei de legare la pamant trebuie sa satisfaca cerinte specifice, dar toate aceste functiuni si elemente ale instalatiei trebuie sa fie interconectate intr-un sistem unic numit instalatie de legare la pamant.

Protectia impotriva electrocutarii, a tensiunilor de atingere si a tensiunii de pas, impun stabilirea unor solutii in functie de o serie de factori:
 tensiunea de lucru a instalatiei electrice
 tipul retelei, in functie de modul de legare la pamant (TN, TT, IT)
 curentul de defect (curentul de punere la pamant), care se scurge prin instalatie spre pamant
 rezistivitatea solului
 aciditatea solului

Plecand de la tema de proiectare sunt obligatorii o serie de teste si de calcule pentru a realiza o priza de pamant care sa aiba o rezistenta de dispersie necesara asigurarii bunei functionalitati a instalatiei respective.

Proprietatile 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.

Masurarea rezistivitatii 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.

Calculul prizei de pamant

Formulele matematice pentru calculul prizelor de pamant sunt expresii matematice destul de complicate. Exita 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.

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

Rezistenta prizei de pamant depinde ata de rezistivitatea solului cat si configuratia acesteia. Pentru a obtine valori scazute ale rezistentei, volumul de pamant prin care se scurge curentul de defect trebuie sa fie cat mai mare.

Tipuri de prize de pamant

 prize simple orizontale amplasate la mica adancime
 prize naturale formate din armatura metalica a fundatiilor din beton armat si care asigura o mare suprafata de contact cu solul
 prize verticala constand din tarusi, tevi, bare ingropate la adancimi cuprinse intre 1,5 m - 30 m sau chiar mai mult

Etapele proiectarii

 tensiunea de atingere si de pas maxim admise se iau din tabele in functie de tipul echipamentelor si incadrarea locului de munca 
 curentul de punere la pamant se stabileste in functie de tipul retelei (TN, TT sau IT)
 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 deutilizare si n - numarul de electrozi.

Stabilirea corecta a cantitatilor de materiale (platbanda, numar de electrozi), dar si dimensiunea acestora, 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 deteriora la trecerea curentului de defect.

 Alegerea conductoarelor principale de legare la pamant

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 pamant in functie de valorile curentului care le parcurge

Aparitia unor curenti de valori mari, ca in cazul unor lovituri de trasnet (sute de KA), are ca efect scaderea rezistentei de dispersie si cresterea impedantei prizei, datorita frecventei ridicate a curentului. Impedanta totala fiind mai mica sau mai mare in functie de fenomenul dominant.

 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