INSTALATII DE LEGARE LA PAMANT

In cursul exploatarii liniilor electrice aeriene este posibil ca unele parti ale liniei, care in mod normal nusunt sub tensiune, sa fie puse in mod accidental sub tensiune, creindu-se o situatie periculoasa pentru personalul de deservire si pentru persoanele cre in mod intamplator ar atinge aceste parti ale liniei sau ar trece prin apropiere. Pentru a preveni astfel de accidente aceste parti ale liniei se leaga la pamant printr-o instalatie corespunzatoare.

Instalatia de punere la pamant se compune din priza de pamant, conductoarele de legatura si piesele de legatura. Partea principala a instalatiei de legare la pamant o constituie priza de pamant, constan din uanul sau mai multi electrozi in contact cu pamantul, prin care se realizeazatrecerea curentului in pamant.

Rezistenta electrica a prizei de pamant este compusa din rezistenta electrozilor, rezistenta dintre electrozi si sol si rezistenta solului. Dintre acestea, valoarea cea mai importanta, mult mai mare decat celelalte, o are rezistenta solului.

Conform normelor MEE, la LEA cu tensiuni peste 1KV se leaga la pamant toti stalpii liniei, precumsi conductoarele de protectie la fiecare stalp.

Armaturile fundatiilor de beton ale stalpilor metalici si ale partii subterane ale stalpilor de beton armat in cazul fundatiilor burate se considera drept prize de pamant naturale.

Stalpii LEA fara aparataj, in zonele cu circulatie redusa pot folosi priza naturala ; in cazul in care acesta nu satisface cinditia de rezistenta priza naturala trebuie completata cu o priza artificiala. Stalpii din zona cu circulatie frecventa, ca si altii cu aparataj (separatoare, descarcatoare.etc.) din zone cu circulatie redusa trebuie prevazuti cu prize electrice.

Pentru liniile de joasa tensiune protectia se realizeaza prin legarea consolelor si armaturilor la conductorul de nul, care la randul sau se leaga la pamant la capetele liniei si la derivatii.

Ancorele stalpilor se leaga de asemenea la conductorul de nul, daca nu sunt prevazute cu izolatoare de ancora.

PRIZE DE PAMANT NATURALE

In vederea realizarii de economii de metal de normativul MEE prevede ca armaturile fundatiilor de beton ale LEA si alte parti subterane ale stalpilor de beton armat in cazul fundatiilor burate sa fie considerate ca prize de legare la pamant naturale si numai in cazul ica acestea nu satisfac conditiile de dispersie necesare sa fie completate cu prize artificiale.

Pentru a asigura continuitatea circuitului electric al prizei, piciorul metalic al stalpului se leaga la armaturile metalice ale fundatiei. In acest scop barele verticale ale armaturii fundatiei se leaga prin sudura intre ele, si cu piciorul de fundatie al stalpului prin intermediul unei benzi de otel de 40 x 4 mm .Acest ansamblu se leaga deasemenea prin cel putin 10 puncte de sudura cu barle orizontale ale talpii fundatiei.

In cazul fundatiilor prefabricate din doua bucati barele or fundartiei. izontale ale talpii se leaga intre ele printr-o banda de otel zincat si acesta se leaga la randul ei cu banda de otel a partii superioare a fundatiei.

PRIZE DE PAMANT ARTIFICIALE

Conform prevederilor STAS 8275-78, in functie de adancimea de ingropare, prizele artificiale de legare la pamant pot fi de trei feluri :

a)  Prize de pamant de suprafata, constand din electrozi orizontali ingropati pana la adancimea de 1 m de la suprafata solului. Din aceasta categorie fac parte electrrozi din placi de tabla si electrozi lungi formati din otel rotund sau otel lat ingropati la adancimi de 0,5l - 1m. Acesti din urma electrozi pot fi intins, dupa caz, fie in linie dreapta , fie formand un contur poligonal, inelar sau o retea complexa.

In cazul unor astfel de contururi rezistenta de dispersie este mai mica decat cea a unui electrod de aceeasi lungime intins in linie dreapta, insa se obtine o distributie mai favorabile a tensiunilor de atingere si de pas.

b) Prize de pamant de adancime, constand din electrozi verticali din teava de otel profile de otel sau otel beton cu adancimea de ingropare de 1 - 5 m

c) Prize de pamant de mare adancime, formate din electrozi ingropati la adancimi e peste 5m. Se folosesc in cazul in care straturile de la adancime ale solului au rezistivitati mai mici decat cele da la suprafata.

Sectiunea minima a electrozilor de otel pentru prizele de pamant artificiale la LEA de inalta tensiune este de 150mm² , indiferent de modul de protejare a electrodului sau de agresivitatea solului.

Este interzisa folosirea pentru executarea prizelor de pamant a electrozilor din funie de otel, din aluminiu, precum si electrozi ansamblati prin legaturi neconducatoare sau care au acoperiri izolante.

Imbinarea diferitelor parti ale prizei precum si a acestora cu restul instalatiei de legare la pamant se face prin sudura, prin suruburi, prin cleme sau papuci, care trebuie s asigure o legatura electrica si mecanica corespnzatoare.

Protectia prin legarea la pamant se realizeaza prin conectarea partilor metalice ale instalatiilor electrice care trebuie protejate impotriva tensiunilor de atingere la elemente metalice introduse in pamant( prize de pamant).Aceasta protectie este considerata cea mai eficienta metoda de evitare a pericolului de electrocutare. Ea este o protectie simpla si care, in majoritatea cazurilor, constituie si solutia cea mai economica.In cazul in care o parte a corpului unei persoane atinge carcasa metalica a unui receptor intrat accidental sub tensiune, fara ca aceasta sa fie legata la pamant, prin corpul persoanei respective se inchide circuitul curentului electric, a carui valoare este data de relatia :

unde :

-U_f=tensiunea retelei (220V)

-I_h=curentul ce trece prin corpul omenesc care atinge receptoarele defect si izolat fata de pamant

-R_h=rezistenta corpului uman (1000W

-r₁=rezistenta instalatiei de exploatare

-r₂=rezistenta conductorului de faza defect

-r =rezistenta izolatiei deteriorate

Valorile rezistentelor r_{1 ,} r₂ si r fiind neglijabile in raport cu R_h, rezulta ca valoarea curentului care se stabileste prin corpul omenesc este :

, curent ce poate produce moartea prin electrocutare.

Pentru evitarea acestei situatii este obligatorie legarea la pamant a carcasei tuturor receptoarelor. Pentru ca protectia prin legare lapamant sa-si atinga scopul, este necesar sa se realizeze prize de pamant cu rezistente cat mai mici prin care sa se scurga curenti cat mai mari, care sa conduca la actionarea protectiei ( arderea sigurantelor) si deci la intreruperea alimentarii cu energie electrica a receptorului respectiv. O priza de pamant este buna daca asigura tensiuni nepericuloase. Rezistenta prizei nu trebuie sa depaseasca urmatoarele limite :

W in cazul instalatiilor obisnuite de la suprafata ;

2W in cazul instalatiilor agrozootehnice ;

1W in cazul instalatiilor din subteran.

Protectia prin legare la pamant poate constitui un mijloc principal de protectie atat pentru

utilajele si receptoarele fixe, cat si pentru cele mobile.Poate constitui de asemenea un mijloc suplimentar de protectie, in cazul in care se realizeaza ca protectie principala, protectia prin legare la nul. Protectia prin legare la nul se realizeaza prin legarea partilor metalice ale receptoarelor electrice care pot fi puse accudental sub tensiune la conductorul de nul al instalatiei de alimentare a receptorului respectiv. Protectia prin legare la nul poate fi aplicata numai la retelele care au punctul neutru al sursei de alimentare legat direct la o instalatie de legare la pamant de exploatare.In instalatiile alimentate de la aceeasi sursa este interzis sa se foloseasca pentru o patre din instalatie protectia prin legare la nul, iar pentru o alta parte protectia prin legare la pamant. Cu alte cuvinte, intr-o retea in care este aplicata intr-un loc protectie prin legarea la nul nu se poate executa legaturi de protectie la alte instalatii de legare la pamant decat acelea la care se leaga reteaua de nul de protectie.

Legarea carcasei echipamentelor electrice numai la conductorul de nul, fara alte masuri suplimentare , nu prezinta o protectie sigura , iar, uneori, poate constitui chiar sursa de aparitie a unor tensiuni periculoase pe carcasele echipamentelor electrice. Legarea la nulul de protectie poate asigura o protectie foarte buna inpotriva atingerilor indirecte, daca se respecta urmatoarele conditii :

-deconectarea rapida( 0,2 sec ) si selectiva a echipamentelor electrice la care s-a stabilit un curent de defect :

-legarea anumitor puncte ale retelei de nul la instalatia de legare la pamant pentru evitarea pericolelor ce s-ar ivi in cazul unor intreruperi la reteaua de nul de protectie ;

-de la ultimul tablou de distributie in sensul transportului de energie electrica la care borna sau bara de nul este racordata direct si la o instalatie de legare la pamant pana la carcasele echipamentelor electrice, alimentate de la acel tablou, conductorul de nul de protectie nu poate fi folosti drept conductor de nul de lucru.

Protectia prin legarea la nul prezinta fata de protectia prin legara la pamant avantajul de a produce , in caz de defect al izolatiei, un curent de scurgere la nul de o intensitate mai mar, ceace are drept rezultat deconectarea de la retea a portiunii de instalatie defecta in conditii mai sigure .

Sa analizam cazul in care intr-o retea de joasa tensiune 3X 380/220 V exista realizata atat priza de pamant de protectie r₀=4W cat si priza de exploatare r₁=4W si sa consideram ca rezistenta conductorului retelei are a valoare foarte mica r₃=0 iar rezistenta de defect ca fiind o strapungere a izolatiei r₃=0.

In aceasta situatie, valoarea curentului de punere la pamant este :

Pentru a asigura separatia instalatiei de fecte de restul instalatiei, curentul de punere la pamant trebuie sa aiba o valoare suficient de mare , care sa conduca la actionarea protectiei ( topirea sigurantelor) de pe circuitul respectiv. Sa consideram ca circuitul respectiv este protejat cu sigurnate de 10A. Curentul de topire al sigurantei se determina cu relatia :

I_p=K*I_ns unde :

I_p=curentul de punere la pamant

I_ns=curentul nominal al fuzibilului

K=3,5 pentru I_ns<50A

5 pentru I_ns<50A

In exemplul luat I_p=3,5*10=35A

Rezulta ca siguranta nu se va topi prin scurgerecurntului de defect, care in cazul considerat este de 27,5 A

In situatia in care la aparitia defectului de izolatie circuitul nu se separa de restul instalatiei, deoarece curentul de defect este mai mic decat curentul de topire al sigurantei, pe carcasa metalica a receptorului protejat prin legarea va ramane o tensiune care depaseste limita tensiuniilor periculoase. Pentru a evita aceasta situatie , se imbunatateste priza de pamant, reducandu-se rezistenta acesteia sau se trece si la legarea la nul.Protectia prin legarea la nul are avantajul ca mareste curentul de scurgere prin suntarea rezistentelor r₀ si r₁ printr-un conductor special , care leaga carcasa receptorului protejat direct la neutrul instalatiei de alimentare.In acest caz, deoarece valoarea rezistentelor r₀ si r₁ este mai mica, valoarea curentului de punere la pamant este mai mare decat cea in cazul protectiei prin legare la pamant.

Instalatiile de punere la pamant se compun din priza de pamant, conductoarele de legatura si piesele de legatura. Partea principala a instalatiei de legare la pamant o constituie priza de pamant, constand dintr-unul sau mai multi electrozi in contact cu pamantul si o platbanda de legatura.

Conform normelor MEE, la LEA peste 1KV se leaga la pamant toti stalpii liniei precum si conductoarele de protectie la fiecare stalp. Pentru liniile de joasa tensiune, protectia se realizeaza prin legarea consolelor si armaturilor la conductorul de nul, care la randul sau se leaga la pamant la capetele liniei.Armaturile fundatiilr din beton ale LEA si ale partii subterane ale stalpilor din beton pot fi considerate prize de legare la pamant, si numai in cazul cand acestea nu satisfac conditiile de dispersie necesare, sa fie completate cu prize de pamant.

Priele de pamant pot fi :

-prize de suprafata, constnd din electrozi ingropati pana la adancimea de 1m

-prize de adincime, formate din electrozi ingropati la 1-5m

-prize de mare adincime, formata din electrozi ingropati la peste 5m

MASURAREA REZISTENTEI ELECTRICE A PRIZEI DE PAMANT

Pentru a realiza in instalatiile eledctrice o protectie sigura cu ajutorul prizelor de pamnat, trebuie ca acestea sa fie bine executate si ulterior bine intretinute. In acest scop, rezistenta lor electrica trebue masurata atat la punerea lor in functiune cat si in mod periodic.

La determinarea rezistentei electrice, priza de pamant se separa de restul instalatiei de lagare la pamnat. Daca separarea se executa chiar la priza, la valoarea rezistentei electrice propriu-zise trebuie sa se adauge rezistenta conductoarelor de legatura.Valoarea astfel obtinuta nu trebuie sa depaseasca valorile maxime admise de norme.

Cu ocazia determinarii rezistentei electrice a prizei de pamant trebuie avut in vedere ca, inainte de separarea unei prize de pamant, instalatia protejata sa fie sau scoasa de sub tensiune sau sa se asigure la utilajul sau receptorul respectiv scurgerea unor eventuali curenti de defect prin alte prize de pamant.

Pentru determinarea rezistentei prizelor de pamant exista doua metode mai des folosite si anume :

-metoda voltmetru-ampermetru

-metoda celor trei masuratori

La ambele metode este necesar ca, in afara prizelor de pamant masurate sa mai existe o priza auxiliara si o priza sonda, iar ca aparatura :

-un ampermetru

-un voltmetru

-o sursa de curent

Distantele minine intre priza de masurat si priza sonda depind de marimea si de modul constructiv in care este executata priza de masurat, conditia fiind sceea de a exista intre zonele lor de influienta o zona de potential nul.

Ca valori m inime ale distantelor intre cele trei prize trebuie sa avem :

-intre priza de masurat si priza sonda-20m

-intre priza sonda si priza auxiliara- 20 m

-intre priza de masurat si priza auxiliara - 40 m

Metoda ampermetru-voltmetru consta in masurarea tensiunii U_p a prizei de pamant careia i se

determina rezistenta si a curentului electric I_p care trece prin ea, potrivit schemei urmatoare.

Dupa determinarea tensiunii si a curentului care trece prin priza de pamant, rezistenta electrica se stabileste cu relatia :

R_x R_s R_a

Metoda celor trei masuratori consta in masurarea pe rand a trei rezistente legate doua cate

doua in serie, la o sursa de curent, conform figurii urmatoare :

R_x R_s R_a R_x R_s R_a R_x R_s R_a

Suma rezistentelor luate doua cate doua legate in serie, se scrie in felul urmator :

R₁=R_x+R_s

R₂=R_x+R_a

R₃=R_s+R_a

Valoarea rezistentei electrice a prizei de masurat ca si valoarea rezistentelor ajutatoare se determina prin rezolvarea celor trei ecuatii cu trei necunoscute din care rezulta :

In practica, pentru usurarea efectuarii citirilor necesare determinarii rezistentei electrice a prizei de pamant, se folosesc aparate a caror constructie permite citirea directa a valorii rezistentei electrice in ohmi, folosindu-se un singur aparat de masura care functioneaza pe principiul logometrului ( aparat electric de masura) ale carui indicatii depind numai de raportul dintre doua marimi electrice.Cu aparatele construite pe acest principiu se pot masura, pe langa rezistenta electrica a prizelor de pamant, si rezistente electrice obisnuite, rezistivitatea solului, curenti de atindere si de pas.

Aparatul de masurarea rezistentei electrice a prizelor de pamant are patru borne dintre care doua pentru curent notate I₁ si I₂ si doua borne pentru tensiuni notate cu E₁ si E_2.

La masurarea rezistentei electrice a prizelor de pamant prin metoda voltmetru-ampermetru, bornele I₁ si E₁ , se unesc printr-o punte de conexiuni si se conecteaza la priza a carui rezistenta se masoara. In timp ce borna I₂ se conecteaza la priza auxiliara, iar borna E₂ se conecteaza la priza sonda, ca in figura urmatoare :

Priza de Priza sonda Priza

Masurat (de potential) auxiliara

Sursa de curent a aparatului de masurat rezistenta electrica a prizelor de pamant este constituita dint-un generator de curent contnuuu care este actionat cu ajutorul unei manivele, el fiind montat in interiorul aparatului. Pentru transformarea curentului continuu in curent alternativ care actioneaza in circuitul electric al aparatului, se monteaza pe arborele generatorului doua mutatoare,. Acestea transforma curentul alternativ din circuitul exterior in curent continuu pentru circuitul interior al aparatului.