Legarea la pamant de protectie

Legarea la pamant de protectie

Legarea la pamant este o masura tehnica de protectie contra atingerilor indirecte.

1. Instalatia de legare la pamant

Toate elementele masele dintr-o instalatie, care pot intra accidental sub tensiune, se racordeaza la o instalatie de legare la pamant, fie individual, fie (cel mai frecvent) colectiv.

O instalatie de legare la pamant cuprinde :

- priza sau prizele de pamant,

- conductoarele principale de legare la pamant, care fac legatura cu priza de pamant prin intermediul unor piese demontabile, cu ajutorul carora se poate separa priza de pamant de restul instalatiei. in vederea masurarii rezistentei sale ;

- conductoare de ramificatie, care stabilesc legaturi individuale intre fiecare echipament sau element conductiv care trebuie legat la pamant si conductorul principal de legare la pamant.

De regula, conductorul principal de legare la pamant dintr-o incapere formeaza un circuit inchis dispus pe perimetrul incaperii, de unde si denumirea de centura de legare la pamant.

Ori de cate ori este posibil, prizele de pamant sunt realizate ca prize mixte (prize naturale in paralel cu prize artificiale), constituind solutia cea mai economica.

Executia instalatiei de legare la pamant folosind prize artificiale comporta doua solutii : - cu priza concentrata in exteriorul cladirii, cu electrozii dispusi dupa un contur oarecare (fig. 1);

- cu electrozii dispusi pe conturul cladirii iar, uneori, chiar pe suprafata incaperii.

Conductoarele de legare la pamant se executa, in majoritatea cazurilor, din bare de otel zincat, iar in cazul conductoarelor de ramificatie se poate folosi cuprul . Pentru a asigura continuitatea legaturii si vizualizarea acesteia, conductoarele sunt neizolate, imbinarile sunt executate de preferinta prin sudura sau folosind suruburi asigurate impotriva desurubarii, iar conductoarele de ramificatie din cupru sunt flexibile (multifilare). Conductoarele din otel se vopsesc in negru. Rezistenta conductoarelor trebuie sa fie cat mai mica (preferabil sub 0,5 W

2. Functionarea protectiei in sistemele IT

Pe baza figurii 2, se poate arata ca tensiunea de contact corespunzatoare unei anumite rezistente de izolatie a retelei R_iz, in cazul unei singure puneri la carcasa, la un echipament, este data de relatia :

(1)

Rezistenta instalatiei de legare la pamant care asigura valoarea admisibila a tensiunii de contact U_ca este :

(2)

Se observa ca tensiunea de contact, deci si intensitatea curentului prin om, se pot reduce prin reducerea valorii rezistentei R_p, rolul important revenind insa rezistentei de izolatie a retelei.

In conditiile unei rezistente normale de izolatie a retelei, o priza de pamant cu o rezistenta de ordinul zecilor de ohmi (care poate fi realizata uneori chiar cu un singur electrod) este suficienta pentru a realiza protectia necesara, tensiunea de contact nedepasind cativa volti.

REFERAT: Ce sa faceti inainte de inundatie? REFERAT: Executarea si receptionarea ancorajelor metalice tip inel-con si dorn

Deconectarea circuitului defect nu este neaparat necesara.

Legarea la pamant nu se poate realiza individual, pentru fiecare echipament, deoarece in cazul unei duble puneri la carcasa la faze diferite ale retelei, tensiunea de contact devine egala aproximativ cu jumatate din tensiunea de linie (daca rezistentele celor doua prize sunt aproximativ egale). Se recomanda legarea electrica a tuturor carcaselor intre ele (legaturi echipotentiale) ceea ce asigura si deconectarea sectorului defect sub actiunea curentului de scurtcircuit monopolar care se stabileste in acest caz.

3. Functionarea protectiei in sistemele TT

Toate elementele conductive, in particular carcasele metalice ale echipamentelor electrice, care pot intra accidental sub tensiune si care pot fi atinse de catre personal sunt legate la pamant prin una sau mai multe prize de protectie in paralel iar neutrul este legat la pamant la transformator printr-o priza de exploatare (fig. 3).

La aparitia unui defect ( punere la carcasa) la echipamentul a carui carcasa metalica este legata la o priza de pamant cu rezistenta R_p (fig. 3-a), se stabileste un curent de defect I_d care, in cazul atingerii de catre om a carcasei, se determina pe baza schemei echivalente din figura 3-b. Neglijand rezistenta electrica a conductorului fazei defecte si considerand o punere neta la carcasa ( R_d 0), rezulta :

. (3)

Curentul prin instalatia de legare la pamant de protectie este :

(4)

Intrucat R_p<< R_h , se poate scrie :

(5)

iar tensiunea prizei de pamant de protectie va fi :

(6)

Figura 4 ilustreaza legarea la pamant a mai multor echipamente la aceeasi priza. Avand in vedere distributia potentialului in vecinatatea prizei, din figura rezulta faptul ca tensiunea de contact la care este supus omul depinde de pozitia acestuia pe sol in raport cu priza de pamant (punctele 1, 2, ). Se observa, de asemenea ca toate carcasele echipamentelor se gasesc la acelasi potential si ca un defect la un echipament aduce acest potential la valoarea potentialului prizei, inclusiv la echipamentele fara defect.

Tensiunea de contact , in cazul cel mai defavorabil, cand omul ase gaseste in zona de potential nul (caz foarte frecvent mai ales in cazul prizelor de pamant amplasate in afara cladirii, la distante relativ mari) pentru instalatia de legare la pamant de protectie este

(7)

Datorita scurgerii curentului electric prin pamant, priza de pamant de exploatare si toate elementele conductive in contact cu aceasta (inclusiv conductorul neutru) vor avea un potential ridicat, putand constitui un pericol in caz de atingere accidentala.

Tensiunea de contact pentru priza de pamant de exploatare se obtine similar, pe baza figurii 3-b , conectand rezistenta R_h in paralel cu R₀ :

(8)

Notand R_p/R₀ = m , expresiile (7) si (8) devin :

(9)

(10)

Din cele expuse, se desprind urmatoarele concluzii :

- tensiunile de contact nu depind nemijlocit de valorile rezistentelor prizelor respective ci de raportul lor;

- tensiunea de contact la atingerea carcaselor echipamentelor legate la pamant este inferioara tensiunii de faza a retelei si poate fi redusa sub limitele admise, prin alegerea corespunzatoare a rezistentelor prizelor de pamant,

Diminuarea valorii tensiunii de contact constituie cel mai important avantaj al legarii la pamant.

Pentru o rezistenta data a prizei de pamant de exploatare R₀, tensiunea de contact limita de securitate U_L nu este depasita daca valoarea rezistentei prizei de pamant de protectie satisface conditia :

(11)

Pe de alta parte , se observa ca

(12)

Rezulta ca daca tensiunea de contact , este adusa sub limita admisibila (de exemplu, 50 V) tensiunea de contact in cazul prizei de pamant de exploatare va fi mult peste limita periculoasa (in cazul mentionat, 220 – 50 = 170 V). In consecinta, legarea la pamant nu poate asigura tensiuni de contact acceptabile in toate punctele retelei.

Pentru a putea fi folosita ca protectie principala in retelele cu neutrul legat la pamant protectia prin legare la pamant trebuie sa asigure si eliminarea prezentei tensiunii de contact deci sa deconecteze rapid echipamentul defect.

Deconectarea circuitului defect se poate realiza prin functionarea aparatelor de protectie la supracurent deja existente in circuit (sigurante fuzibile sau intreruptor automat). In acest scop, curentul de punere simpla la pamant trebuie sa fie suficient de mare pentru a sensibiliza protectia si pentru a asigura intreruperea in timpul maxim admis, in functie de valoarea tensiunii de contact. Valorile necesare sunt :

(13)

respectiv

(14)

unde I_nf este curentul nominal al sigurantei fuzibile , k = 3,5 pentru I_nf 50 A si k = 5  pentru I_nf 63 A, iar I_re - curentul de reglaj al declansatorului electromagnetic al intreruptorului.

Obtinerea acestor valori necesita rezistente mici ale prizelor de pamant care nu se pot realiza totdeauna in mod economic. Pentru a realiza concomitent si limitarea tensiunii de contact la valori admisibile, rezistenta prizei de pamant de protectie ar trebui sa fie :

(15)

4. Recomandari privind legarea la pamant de protectie

Legarea la pamant de protectie se poate folosi atat la sistemele cu neutrul izolat (IT) cat si la sistemele cu neutrul legat la pamant, asigurand reducerea tensiunilor de contact si tensiunilor de pas.

La retelele cu neutru l izolat, legarea la pamant se foloseste ca protectie principala, cu conditia asigurarii unui control permanent al izolatiei retelei fata de pamant. In acest scop, se folosesc aparate speciale care comanda intreruperea alimentarii in cazul unor defecte majore de izolatie.

La retelele cu neutrul legat la pamant, legarea la pamant se foloseste ca protectie suplimentara, protectia principala fiind, de exemplu, legarea la nul (§ 14.15).