DIMENSIONAREA PRIZEI DE PAMANT

In cele ce urmeaza sunt prezentate pe scurt principalele etape care trebuie parcurse pentru dimensionarea unei prize de pamant.

DATE INITIALE NECESARE

Tipul instalatiei, tensiunea nominala, zona de amplasare a echipamentelor

La acest punct trebuie precizat daca echipamentele se afla pe teritoriul unei statii (caz in care se considera o zona cu circulatie redusa) sau se afla in zone publice, deci cu circulatie frecventa etc.

Curentul de defect maxim I_p care va parcurge priza si care va fi folosit pentru calculul tensiunilor de atingere si de pas

Pentru retelele de tip T, de regula, acesta este o parte din curentul de scurtcircuit monofazat, si anume, curentul debitat de sursa cu cea mai mare contributie la defect; pentru retelele de tip I acesta este curentul capacitiv care apare in cazul unei puneri monofazate la pamant {curent de ordinul zecilor de amperi, dar nu mai mic de10 A).

Curentul de defect maxim care va fi folosit pentru verificarea stabilitatii termice a prizei si a retelei de legare la priza I_sc

Pentru retele de tip T acest curent se va considera curentul total de scurcircuit monofazat, iar pentru retele de tip I curentul total de scurtcircuit bifazat.

Timpii de calcul pentru stabilirea valorilor admisibile ale tensiunilor de atingere si de pas

Pentru retele de tip T se considera timpul total al protectiei de baza; acesta se poate considera: pentru statii importante, de ordinul 0,15 - 0,2 secunde, pentru statii mai putin imporatnte 0,5 - 1,0 secunde.

Pentru retelele de tip I acest timp se va considera, de regula, nelimitat..

Timpii de calcul pentru verificarea stabilitatii termice a prizei si a retelei de legare la priza

Pentru retele de tip T acest timp se va considera ca fiind timpul protectiei de rezerva (de ordinul 0,4 - 1,0 secunde pentru statii importante si de ordinul 1,5 - 3,0 secunde pentru statii mai putin importante). Pentru retele de tip I acest timp poate fi considerat de ordinul a 3 secunde.

Rezistivitatea solului (r_sol

Rezistivitatea solului trebuie masurata; totusi, se poate considera ca solurile argiloase au o rezistivitate de ordinul 80 - 110 Wm.

Dimensiunile geometrice ale suprafetei ocupate de instalatia electrica.

Se va lua in considerare conturul pe care se afla imprejmuirea.

STABILIREA VALORILOR ADMISIBILE PENTRU TENSIUNEA DE

ATINGERE SI PENTRU TENSIUNEA DE PAS

Aceste valori se obtin din tabelul 11.2 avand in vedere datele initiale ale proiectului.

STABILIREA MODULUI DE REALIZARE A PRIZEI

O prima problema care trebuie rezolvata este sa se stabileasca daca este sau nu nevoie de o priza artificiala. Pentru aceasta este necesara:

identificarea elementelor de priza naturala;

calcularea rezistentei de dispersie pe care o au acestea;

verificarea indeplinirii conditiilor cerute de functia de protectie a instalatiei de legare la pamant.

De regula, in majoritatea instalatiilor electrice sunt necesare si prize artificiale. Acestea se vor realiza in conformitate cu cele aratate in paragraful 11.2.

CALCULUL REZISTENTEI DE DISPERSIE A PRIZEI

De la etapa precedenta se cunoaste rezistenta de dispersie a prizei naturale R_pn. In continuare, in functie de solutia aleasa, se calculeaza pe rand:

rezistenta de dispersie a unui electrod vertical r_elv cu relatiile din tabelul 11.4; spre exemplu, pentru un electrod tip teava ingropata cu partea superioara la adancimea h, avand lungimea l_v , diametrul d si mijlocul ingropat la adancimea t se poate utiliza expresia:

rezistenta de dispersie echivalenta R_pv a prizei verticale, cu relatia:

in care: n_elv este numarul de electrozi verticali care se amplaseaza pe conturul prizei; u_v - coeficientul de utilizare al prizei verticale;

Observatie: numarul de electrozi verticali se stabileste prin raportarea perimetrului conturului prizei verticale la distanta l_o dintre doi electrozi verticali.

rezistenta de dispersie a unui electrod orizontal r_elo, cu relatiile din tabelul 11.4; pentru alegerea sectiunii conductorului, deci a dimensiunilor sale geometrice, trebuie mai intai determinata sectiunea minima admisa de stabilitatea termica la scurtcircuit cu relatia (11.7); daca se considera, de exemplu, un electrod sub forma de bara cu sectiunea dreptunghiulara ingropata la adancimea h avand lungimea l_o si latimea b se poate utiliza expresia:

rezistenta de dispersie echivalenta R_po a prizei orizontale cu relatia:

in care: n_elo este numarul de electrozi orizontali care se amplaseaza pe conturul prizei, egal cu numarul de electrozi verticali; u_v - coeficientul de utilizare al prizei orizontale conform tabelului 11.3;

rezistenta de dispersie a prizei de dirijare a potentialelor; conform celor aratate in paragraful 11.2, priza de dirijare se realizeaza din benzi paralele amplasate la o distanta a una de alta si la 3,5 m de conturul prizelor verticala si orizontala, paralel cu latura mai mare a statiei; pe langa rolul de dirijare a potentialelor, aceasta priza are si o rezistenta de dispersie care va contribui la scaderea rezistentei de dispersie a prizei; pentru calcul, aceasta priza se echivaleaza cu o placa asezata la suprafata solului, avand suprafata egala cu cea cuprinsa intre toate benzile si un coeficient de utilizare de 0,8.

rezistenta de dispersie a prizelor stalpilor LEA racordate la statie; de la caz la caz, aceste rezistente pot fi luate sau nu in calcul; in general, se pot considera circa 2 W LEA si daca n_LEA este numarul de linii aeriene racordate la statie, atunci se poate lua in calcul o rezistenta de dispersie a prizelor stalpilor:

rezistenta de dispersie a prizei instalatiei se obtine prin considerarea tuturor rezistentelor de dispersie calculate pana acum, ca fiind in paralel:

CALCULUL COEFICIENTILOR DE ATINGERE SI DE PAS

Pentru statiile exterioare, pe suprafata prizei de dirijare, coeficientii de pas nu depasesc, in general, valorile coeficientilor de atingere, si se poate considera:

Coeficientul de pas maxim apare in afara prizei, in imediata ei apropiere si se poate determina cu relatia:

In relatiile de mai sus semnificatia notatiilor este:

in care: l este lungimea unei benzi a prizei de dirijare, in [m]; a - distanta dintre doua benzi paralele vecine, in [m]; n - numarul total de benzi paralele ale prizei de dirijare; L - lungimea totala a benzilor prizei de dirijare; d - diametrul conductorului din care sunt realizate benzile, daca conductorul este dreptunghiular atunci d= b/2, in [m]; reamintim la acest punct ca sectiunea conductorului trebuie sa respecte conditia (11.7); h - adancimea de ingropare a prizelor orizontala si verticala, in [m]; h_d - adancimea de ingropare a prizei de dirijare a potentialelor, in [m]

Pentru statiile interioare, coeficientul de pas la periferia prizei artificiale se poate estima cu relatia:

in care: S este suprafata cuprinsa in interiorul prizei artificiale (inclusiv cladirea), in [m²]; D - diagonala acestei suprafete, in [m]

CALCULUL TENSIUNILOR DE ATINGERE SI DE PAS

Pentru a verifica realizarea conditiilor de protectie, trebuie calculate tensiunile de atingere si de pas pentru priza propusa si comparate cu valorile admisibile ale acestora cu relatiile:

Daca relatiile de mai sus sunt respectate, inseamna ca priza corespunde din punctul de vedere al protectiei vietii oamenilor. Daca nu sunt respectate, atunci priza nu corespunde si dimensionarea trebuie reluata cu alte date. Astfel, se poate micsora distanta dintre electrozii verticali la l_o = 1 x l_v, se poate micsora distanta dintre benzile de dirijare, se pot modifica protectiile si timpii lor etc. Daca nici in urma acestor masuri nu se obtin tensiuni de atingere si de pas sub limitele admisibile, atunci se poate trece la izolarea amplasamentelor.

11.3.7. IZOLAREA AMPLASAMENTELOR

Izolarea amplasamentelor este o masura prin care se urmareste de fapt cresterea rezistentei pe care o opune corpul omenesc la trecerea curentului prin el spre pamant. Amplasamentele se pot izola cu:

strat de piatra sparta de 15 cm grosime;

dale de beton;

asfalt de 2 cm grosime.

In astfel de cazuri se pot obtine tensiuni de atingere mai mici dupa cum urmeaza:

In relatiile de mai sus se poate considera:

a_a pentru cazul izolarii amplasamentelor cu strat de piatra sparta;

a_a pentru cazul izolarii amplasamentelor cu dale de beton;

a_a pentru cazul izolarii amplasamentelor cu asfalt.

Pentru a_pas se poate folosi relatia:

VERIFICAREA STABILITATII TERMICE A SOLULUI PRIZEI

In calculele de verificare a stabilitatii termice a solului prizei se urmareste sa se stabileasca daca temperatura solului la trecerea unui curent de defect depaseste sau nu temperatura de 95 C.

Pentru cazul unui regim cu durata scurta relatia de verificare este urmatoarea:

in care: S este suprafata laterala a electrozilor verticali si orizontali, in [m²] cu luarea in considerare a coeficientilor de utilizarea ai celor doua prize (); I_sc    - curentul maxim de scurtcircuit care trece prin priza (a se vedea paragraful 11.3.1); g - caldura specifica medie a solului; in lipsa unor date mai precise se poate considera o valoare medie de 1,7 x 10⁶ Ws C^-1m^-3; q - supratemperatura maxim admisa pentru sol fata de temperatura maxima a solului in regim normal (de regula, 35 C); intrucat temperatura solului nu trebuie sa depaseasca 95 C rezulta ca se poate lucra cu valoarea q C

In cazul unui regim cu timp nelimitat (retele de tip I) relatia de verificare este urmatoarea:

in care l este conductivitatea termica medie a solului; in lipsa unor date precise se va putea lua l =1,2 W C^-1m^-1

Tabelul 11.3

Valorile coeficientilor de utilizare pentru prizele verticale si orizontale,

conform 1.RE - Ip 30 - 90

Tabelul 11.4

Formule de calcul a rezistentei de dispersie pentru prize simple

conform 1.RE - Ip 30 - 90

Rezistivitati ale diferitelor tipuri de sol

(valori informative)