Scheme de legare la pamant

Scheme de legare la pamant

1. Termeni folositi

Termenii folositi in literatura de specialitate, legati de subiectul paragrafului sunt prezentati in figura 5.4.:

Fig. 5.4. Exemplu de imobil cu apartamente in care se asigura egalizarea potentialelor

priza de pamant (1) - un conductor sau un grup de conductoare in contact strans, care asigura o legatura electrica cu pamantul

pamant - masa conductoare a Pamantului al carei potential electric in orice punct este considerat conventional egal cu 0

rezistenta de dispersie a prizei de pamant - rezistenta de contact dintre electrodul priza de pamant si pamant

conductoare de legare la pamant (2) - conductorul de protectie care realizeaza legatura in conductorul principal (centura) de impamantare al instalatiei (6) si priza de pamant (1) sau alt mijloc de punere la pamant (sisteme TN)

masa (a unui echipament sau element de constructie) (vezi tabelul 5.1.) - parte conductoare a echipamentului care poate fi atinsa si care, in mod normal, nu e sub tensiune, dar accidental poate ajunge sub tensiune

conductor de protectie (3) - conductor folosit pentru masuri de protectie contra socurilor electrice si care face legatura intre urmatoarele elemente:

parti intermediare

conductorul principal de legare la pamant

priza de pamant

punctul de legare la pamant al sursei sau un punct de neutru artificial

parti intermediare (4) (vezi tabelul 5.1.) - o parte conductoare, care poate prezenta potential propriu, in general potentialul pamantului, si care nu face parte din instalatia electrica, ca de exemplu:

podele si pereti neizolati, cadrul de metal al cadirii

conducte de metal pentru apa, gaz, incalzire, aer comprimat si materialele metalice asociate cu acestea

conductor pentru egalizarea potentialelor (5) - conductor de protectie care asigura legatura intre diversele elemente, creand o retea echipotentiala

bara pentru egalizarea potentialelor (6) - borna sau bara prevazuta pentru legarea conductoarelor de protectie, inclusiv pentru egalizarea potentialelor si orice legatura cu elemente de legare la pamant

legatura echipotentiala principala - in fiecare cladire, conform normativului I.7 trebuie realizata o legatura intre masa si elemente conductoare. La legatura echipotentiala principala in cladiri trebuie racordate:

conductoarele principale de protectie

conductoarele de legare la pamant

conductele instalatiilor de apa, de gaz, incalzire in apropierea locului de intrare in cladiri

tubulatura de ventilare - climatizare

elementele metalice ale constructiei

legatura echipotentiala suplimentara - se foloseste cand nu se indeplinesc conditiile corecte de protectie (rezistenta inacceptabila de mare) si se realizeaza pentru toata instalatia electrica, numai pentru o parte, un aparat sau un amplasament.

Lista partilor intermediare si a maselor

Tabelul 5.1.

2. Definitia schemelor de legare la pamant

Schemele de legare la pamant sunt notate prin simboluri conform SR CEI 364 prin 2, 3 sau 4 litere, care semnifica urmatoarele:

T N - C

Situatia retelei de alimentare in raport cu pamantul

T - legatura directa la pamant

I - fie izolarea tuturor partilor active fata de pamant,

fie legarea la pamant a unui punct printr-o impedanta

Situatia maselor instalatiei electrice in raport cu pamantul

T - masele instalatiei legate direct la pamant, independent de

eventuala legare la pamant a unui punct al alimentarii

N - legatura electrica directa a maselor la punctul de

alimentare legat la pamant (in mod normal punctul

neutru)

Dispunerea conductorului neutru si al conductorului de protectie

S - functia de protectie este asigurata printr-un conductor separat de cel

neutru sau de un eventual conductor activ legat la pamant (in curent alternativ).

C - functiile de neutru si de protectie pot fi combinate intr-un singur

conductor (PEN).

3. Caracteristicile schemelor de legare la pamant

Fiecare schema de legare la pamant reflecta, din punct de vedere tehnic, trei optiuni:

metoda de legare la pamant,

dispunerea conductoarelor de protectie PE,

asigurarea protectiei impotriva atingerilor indirecte.

Consecintele adoptarii anumitor scheme de legare la pamant sunt legate de urmatoarele:

soc electric,

incendiu,

continuitatea alimentarii,

supratensiuni posibile,

perturbatii electromagnetice,

proiectare si functionare.

In continuare se vor prezenta aceste optiuni si consecintele lor pentru schemele de legare utilizate.

3.1. Schema TN

neutru    mase si partile intermediare

pamant    neutru

Schemele TN au un punct al sursei legat direct la pamant, iar masele si partile intermediare sunt legate la acest punct prin conductoare de protectie. La aceasta schema curentul de defect intre faza si masa este un curent de scurtcircuit.

Functie de dispunerea conductorului neutru N si a conductorului de protectie PE se deosebesc trei tipuri de scheme TN:

schema TN-S, in care pentru intreaga schema se utilizeaza un conductor de protectie distinct (fig.5.5);

schema TN-C, in care functiile de neutru si de protectie sunt asigurate printr-un singur conductor PEN pentru intreaga schema (fig. 5.6);

schema TN-C-S, in care functiile de neutru si de protectie sunt asigurate printr-un singur conductor doar pe o portiune a schemei (fig.5.7).

Fig. 5.5. Schema TN-S

Fig. 5.6. Schema TN-C

Fig. 5.7. Schema combinata TN-C-S

In cazul schemelor TN-C, conductorul PEN trebuie sa satisfaca cerintele ambelor sale functii, dar are prioritate functia PE.

Schema TN-C este interzisa pentru toate circuitele, care au sectiunea conductorului de cupru mai mica de 10 mm² (sau 16 mm² pentru aluminiu) si in cazul utilizarii conductelor flexibile pentru alimentarea echipamentelor mobile.

Datorita valorilor mari ale curentilor de defect este obligatorie deconectarea automata, in caz de defect de izolatie , folosind in acest scop intreruptoare de putere sau sigurante fuzibile. Nu pot fi folosite dispozitive de curent rezidual, deoarece un defect de izolatie la pamant inseamna scurtcircuit intre faza si nul.

In cazul schemelor TN-S, conductoarele de protectie PE sunt separate de conductoarele de neutru N, si sunt dimensionate la cel mai mare curent de defect care poate surveni. Datorita curentilor de defect si tensiunii de atingere mari, deconectarea automata este obligatorie in caz de avarie a izolatiei. Aceasta deconectare trebuie facuta prin intreruptoare de putere, sigurante fuzibile sau dispozitive sensibile la curenti reziduali, deoarece protectia impotriva atingerilor indirecte poate fi separata de protectia impotriva scurtcircuitului intre faze sau intre faza si neutru.

La scheme combinate TN-C-S, schema TN-C (4 conductoare) nu poate fi folosita niciodata in aval de schema TN-S (5 conductoare). Punctul la care conductorul PE se separa de conductorul N este in general la limita amonte a instalatiei respective.

3.2. Schema TT

neutru    mase si partile intermediare

pamant    pamant

Schemele TT au un punct de alimentare legat direct la pamant, iar masele si partile intermediare ale instalatiei electrice sunt legate la prize de pamant independente din punct de vedere electric de priza de pamant a alimentarii (fig. 5.).

Fig. 5.8.Schema TT

Conductoarele PE sunt separate de conductoarele de neutru N si sunt dimensionate pentru cei mai mari curenti de defect care pot surveni.

Pentru asiguarea protectiei impotriva atingerii indirecte, deconectarea automata este obligatorie in caz dedefect de izolatie. In practica, aceasta deconectare se realizeaza de catre dispozitivele de protectie de curent rezidual. Curentii lor de declansare trebuie sa fie suficient de redusi pentru ca dispozitivele sa detecteze curentii de defect mici, limitati de rezistentele in serie a doua prize de pamant.

3.3. Schema IT

neutru    parti intermediare

izolat sau legat la pamant pamant

prin impedanta

La schemele IT toate partile active ale sursei de alimentare sunt izolate fata de pamant sau sunt legate la pamant prin intermediul unei impedante si a unui limitator de tensiune iar masele si partile intermediare ale instalatiei sunt legate la pamant.

Fig. 5.9. Schema IT cu neutrul izolat

In practica toate circuitele au o impedanta de scurgere la pamant, deoarece nici o instalatie nu este perfecta. In paralel cu aceste trasee de scurgere cu caracter rezistiv exista o cale de curent capacitiv, cele doua elemente definind impreuna impedanta normala de scurgere la pamand (fig. 5.).

Fig. 5.10. Impedanta de scurgere la pamant si

impedanta lor echivalenta, intr-o schema IT

Intr-un sistem trifazat de joasa tensiune cu trei conductoare, un kilometru de cablu are impedanta de scurgere determinata de C1, C2, C3 si R1, R2, R3 echivalenta cu existenta unei impedante intre punctul neutru si pamant Z_c = 3000 - 4000 W

De multe ori, in cazul schemelor IT, intre punctul neutru al infasurarii de joasa tensiune a    transformatorului si pamant este conectata permanent o impedanta Z_s = 1000 - 2000 W. Ratiunea acestei puneri la pamant este de a fixa potentialul unei portiuni de retea in raport cu pamantul (Z_s << Z_c) si de a reduce nivelul supratensiunilor in raport cu pamantul, cum ar fi cele transmise prin infasurarea de inalta tensiune sau cele de natura electrostatica (fig. 5.)

Fig. 5.11. Schema IT cu neutru legat la pamant prin impedanta

In cazul unui singur defect de izolatie curentul de defect este redus si tensiunile de atingere indirecta nu prezinta risc important. Un al doilea defect de izolatie pe o alta faza creaza un scurtcircuit si efectele asociate. Probabilitatea unei a doua avarii este foarte redusa, dar prin instalarea unui dispozitiv de monitorizare a izolatiei, care va detecta si indica producerea primei avarii, aceasta poate fi localizata prompt si apoi eliminata.

4. Instalarea si masuratori asupra prizelor de pamant

Calitatea prizei de pamant (rezistenta cat mai redusa) depinde esential de doi factori:

modul de instalare,

natura solului respectiv

Moduri de instalare

Vor fi analizate trei tipuri de instalare a prizei de pamant:

1. Priza de pamant, sub forma unui inel conductor, plasat sub perimetrul cladirii in care se afla instalatia electrica respectiva. Solutia este recomandata in special pentru cladirile noi si presupune a ingropa un conductor sub forma de bulca inchisa la nivelul excavatiei pentru fundatia cladirii. Conductorul trebuie sa fie in contact direct cu solul.

Rezistenta R a unui astfel de electrod (in sol omogen) este data in ohmi de relatia:

(5)

unde L - lungimea conductorului ingropat [m],

r - rezistivitatea solului [Wm]

Pentru cladirile existente, priza de pamant trebuie ingropata in jurul exteriorului peretelui intregii cladiri la o adancime de cel putin 1 metru.

Conductorul prizei de pamant poate fi realizat din:

cablu de cupru, bara sau multifilar 25 mm²,

cablu de otel inox, masiv sau multifilar 35 mm²,

cablu de otel galvanizat, masiv sau multifilar.

2. Priza de pamant din electrozi verticali

Se folosesc la cladirile existente si pentru reducerea rezistentei prizei de pamant existente, in cazurile in care pot fi depasite straturile superioare ale solului.

Electrozii pot fi realizati:

cupru sau otel acoperit cu cupru, cele din otel acoperite cu cupru pot avea lungimi cu 1 m sau 2 m mai mari. Electrozii sunt prevazuti cu filet la capat si contacte demontabile putand atinge adancimi considerabile

teava de otel galvanizat

25 mm diametru,

bara 15 mm diametru si 2 m lungime.

Se folosesc de multe ori mai multi electrozi, distanta dintre ei trebuie sa depaseasca adancimea la care sunt introdusi, cu un factor de 2 pana la 3.

Rezistenta totala a prizei de pamant formata din n electrozi in paralel este

(5)

daca distanta dintre electrozi este > 4L, unde:

L - lungimea electrodului [m]

r - rezistivitatea solului [Wm]

n - numarul de electrozi verticali in paralel

3. Prize de pamant din placi verticale

Se folosesc placi dreptunghiulare cu laturi > 0,5 m, ingropate in plan vertical astfel ca centrul placii sa fie la cel putin 1 metru sub suprafata solului.

Placile se pot realiza din:

cupru de 2 mm grosime

otel galvanizat de 3 mm grosime

Rezistenta prizelor de pamant din placi verticale se determina cu relatia

(5)

unde r - rezistivitatea solului [Wm]

L - perimetrul placii [m]

Natura solului

Din relatiile de calcul ale rezistentei prizelor de pamant se poate vedea importanta rezistivitatii solului. Exemple sunt date in tabelul de mai jos:

Masurarea rezistentei prizei de pamant

Rezistenta dintre priza de pamant si pamant se modifica, iar principalii factori care afecteaza aceasta rezistenta sunt:

umiditatea solului

inghet

imbatranire

reactii chimice

Rezistenta prizei de pamant trebuie verificata periodic; pentru aceasta trebuie sa existe intotdeauna legaturi sub forma de contacte demontabile, care sa permita izolarea prizei de pamant de instalatie.

Pentru efectuarea masuratorilor avem nevoie de 2 electrozi verticali auxiliari si o sursa (generator portabil) care produce o tensiune alternativa cu frecventa intre 85-135 Hz.