Είδη γειώσεων. Γείωση λειτουργίας:

Transcript

1

2 Εισαγωγή Γείωση: Η αγώγιμη σύνδεση των μεταλλικών τμημάτων των συσκευών που σε κανονική λειτουργία δεν είναι υπό τάση με τη γη (ηλεκτρόδιο γείωσης). Εγκατάσταση γείωσης: Ένα ή περισσότερα συνδεδεμένα ηλεκτρόδια γείωσης. Σκοπός της γείωσης: Να εξασφαλίζει την ακεραιότητα του εξοπλισμού και τη συνέχεια της λειτουργίας του σε περίπτωση εμφάνισης σφάλματος παρέχοντας διαδρομή απαγωγής του ρεύματος και εκτόνωσής του στη γη. Να προστατεύει από ηλεκτροπληξία άτομα που δουλεύουν ή κινούνται στον περιβάλλοντα χώρο. Για να ισχύουν τα παραπάνω, πρέπει η σύνθετη αντίσταση του συστήματος να είναι αρκετά χαμηλή (θεωρητικά μηδέν), ώστε το ρεύμα να οδεύει στη γη μέσω της γείωσης και οι αναπτυσσόμενες διαφορές δυναμικού (βηματική τάση και τάση επαφής) να διατηρούνται κάτω από συγκεκριμένα όρια (αποτελεσματική γείωση).

3 Γείωση λειτουργίας: Είδη γειώσεων Η γείωση ενός τμήματος εγκατάστασης που ανήκει στο κύκλωμα λειτουργίας, π.χ. ουδέτερου κόμβου ΜΣ υποβιβασμού τάσης. Εκτός από την αντίσταση του ηλεκτροδίου και του αγωγού γείωσης μπορεί να περιλαμβάνει πρόσθετες αντιστάσεις (π.χ. για περιορισμό του ρεύματος βραχυκύκλωσης κατά τα σφάλματα με επαφή γης). Γείωση προστασίας: Η γείωση ενός αγώγιμου τμήματος της εγκατάστασης που δεν ανήκει στο κύκλωμα λειτουργίας, πάνω στο οποίο δεν θέλουμε να εμφανιστεί επικίνδυνη τάση (> 50 V) με τη γη, π.χ. περιβλήματος συσκευής. Εφαρμόζεται υποχρεωτικά σε κάθε εγκατάσταση ηλεκτρικής ενέργειας για την προστασία των ανθρώπων. Είναι πάντα συνεχής, δηλαδή δεν παρεμβάλλονται αντιστάσεις ή διάκενα.

4 Γείωση ασφαλείας: Είδη γειώσεων Κάθε γείωση που χρησιμεύει για τη μεταφορά ηλεκτροστατικών φορτίων στη γη. Χαρακτηριστικό παράδειγμα η γείωση του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας. Είναι είτε ανοιχτή (λόγω χρήσης σπινθηριστή), είτε συνεχής.

5 Τα 3 είδη γειώσεων

6 Γειωτής: Αγωγός ή αγωγοί κάποιου γεωμετρικού σχήματος που τοποθετούνται μέσα στο έδαφος προκειμένου να εξασφαλίσουν την καλύτερη δυνατή επαφή με την γη και κατά συνέπεια την αποτελεσματικότερη διάχυση του ρεύματος σφάλματος στη γη. Είδη γειωτών

7 Τύποι για τις αντιστάσεις των γειωτών

8

9 Ελάχιστες διατομές ηλεκτροδίων γείωσης Μορφή γειωτή Ταινία Ράβδος στρογγυλή Σωλήνας για πασσαλογειώσεις Ράβδος για πασσαλογειώσεις Υλικό Χάλυβας γαλβανισμένος 100 mm 2 πάχος 3 mm Χάλυβας επιχαλκωμένος 50 mm 2 πάχος 2 mm Χαλκός 50 mm 2 πάχος 2 mm 78 mm 2 50 mm 2 35 mm 2 Ονομ. εσωτερική διάμετρος 1 πάχος 2 mm Συνήθως 100 mm 2 πάχος 3 mm 50 mm 2 Στρογγυλή ράβδος Εσωτερική διάμετρος 20 mm πάχος 2 mm 35 mm 2 πάχος 3 mm Πλάκα πάχος 3 mm πάχος 2 mm

10 Είδη ηλεκτροδίων γείωσης Γειωτής ράβδου: Σωλήνας ονομαστικής διαμέτρου μεγαλύτερης της μιας ίντσας ή ράβδος από γαλβανισμένο χάλυβα. Καρφώνεται σε βάθος (π.χ. 2.5 m) με σφυρί. Το κάτω μέρος των ηλεκτροδίων διαμορφώνεται σαν ακίδα για να οδηγείται καλύτερα στο έδαφος, το οποίο επιλέγουμε να μην είναι βραχώδες. Η αντίσταση γείωσης είναι περίπου αντιστρόφως ανάλογη του βάθους, δεν εξαρτάται σημαντικά από το πάχος ή τη διάμετρο της ράβδου και μειώνεται όταν το έδαφος παρουσιάζει μεγάλη αγωγιμότητα. Προτείνονται ηλεκτρόδια χαλκού ή επιμολυβδωμένα γιατί αντέχουν στη διάβρωση.

11 Γειωτής ταινίας: Τοποθετείται σε χαντάκι βάθους τουλάχιστον 0.5 m. Μπορεί να είναι από χαλκό ή χάλυβα γαλβανισμένο ή επιχαλκωμένο. Μπορεί να τοποθετηθεί ευθύγραμμα ή κυκλικά γύρω από την εγκατάσταση (γειωτής βρόχου). Απαιτεί μικρότερο βάθος, αλλά μεγάλο μήκος. Η αντίσταση μειώνεται όσο μεγαλώνει το μήκος της ταινίας. Περίπτωση γειωτή ταινίας είναι η θεμελιακή γείωση. Γειωτής πλέγματος: Είδη ηλεκτροδίων γείωσης Πλέγμα από ταινίες με τετραγωνικά ανοίγματα πλάτους m. Τοποθετείται οριζόντια σε βάθος m. Όσο πυκνότερο το πλέγμα, τόσο εξομαλύνεται η μεταβολή του δυναμικού στο έδαφος, επομένως έχουμε μικρότερες τάσεις επαφής και βηματικές τάσεις. Μικρότερα ανοίγματα από τα προτεινόμενα δεν παρέχουν σημαντικό πλεονέκτημα.

12 Θεμελιακή γείωση Βασική γείωση προστασίας και λειτουργίας σε όλες τις νέες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις σύμφωνα με το νέο κανονισμό ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ΕΛΟΤ HD 384. Γειωτής ταινίας ή βέργα γαλβανισμένου χάλυβα που τοποθετείται στο κάτω μέρος των θεμελίων των κτηρίων μέσα στο σκυρόδεμα σε ένα στρώμα πάχους τουλάχιστον 5 cm. Η τοποθέτηση γίνεται στη βάση των εξωτερικών τοίχων και είναι κλειστός βρόχος.

13 Θεμελιακή γείωση Συνιστάται να συνδέεται στον γειωτή ο οπλισμός του σκυροδέματος του κτηρίου. Για υπολογισμό της αντίστασης του γειωτή λαμβάνεται η ειδική ηλεκτρική αντίσταση του περιβάλλοντος εδάφους και όχι του σκυροδέματος. Το έδαφος σε αυτό το βάθος είναι συνήθως υγρό όλο το έτος και επομένως ο γειωτής έχει σχετικά χαμηλή αντίσταση γείωσης, με σταθερή τιμή για όλες τις εποχές του έτους. Αντιμετωπίζονται οι βηματικές τάσεις. Εξασφαλίζεται αντοχή στη διάβρωση και στις μηχανικές καταπονήσεις. Η εγκατάσταση θεμελιακής γείωσης γίνεται σε ήδη υπάρχουσα εκσκαφή με αποτέλεσμα την ευκολία τοποθέτησης.

14 Τοποθέτηση θεμελιακής γείωσης

15 Άμεση γείωση Η αγώγιμη σύνδεση των μεταλλικών περιβλημάτων των συσκευών με γραμμή γείωσης που καταλήγει σε ηλεκτρόδιο γείωσης. Ο αγωγός προστασίας, που βρίσκεται μαζί με τους αγωγούς των φάσεων και τον ουδέτερο στο γενικό πίνακα, συνδέεται με όλες τις ρευματοληψίες της εγκατάστασης. Συνδέεται επίσης με το ηλεκτρόδιο γείωσης (δίκτυο ύδρευσης, μεταλλικές ράβδους, σωλήνες, πλάκες ή ταινία (θεμελιακή γείωση)) μέσω χάλκινου αγωγού.

16 Άμεση γείωση

17 Άμεση γείωση

18 Ουδετέρωση Η αγώγιμη σύνδεση των μεταλλικών περιβλημάτων των συσκευών με τον ουδέτερο αγωγό του δικτύου. Ο αγωγός προστασίας (5ος αγωγός σε τριφασικές εγκαταστάσεις) συνδέεται με τον ουδέτερο του δικτύου διανομής πριν από το μετρητή. Σε περίπτωση βλάβης της μόνωσης της συσκευής το κύκλωμα κλείνει μέσω του ουδέτερου αγωγού.

19 Ουδετέρωση Ο ουδέτερος αγωγός γειώνεται στον ουδέτερο κόμβο του μετασχηματιστή διανομής (γείωση λειτουργίας), κατά διαστήματα σε όλο του το μήκος στο δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης (ανά 300m) και στην είσοδο της παροχής στην εγκατάσταση του καταναλωτή. Δίκτυα με ουδετέρωση χαρακτηρίζονται ως ΤΝ (το Τ χαρακτηρίζει τη γείωση του ουδετέρου κόμβου χωρίς την παρεμβολή πρόσθετων αντιστάσεων, το Ν τη σύνδεση των μεταλλικών περιβλημάτων με τον ουδέτερο). Επειδή ο ουδέτερος αγωγός συνδέεται με το περίβλημα των συσκευών, το δυναμικό του δεν πρέπει να αποκτήσει ούτε κατά την κανονική λειτουργία ούτε σε περιπτώσεις σφαλμάτων επικίνδυνες για τον άνθρωπο τιμές. Απαγορεύεται η ταυτόχρονη εφαρμογή της άμεσης γείωσης και της ουδετέρωσης, γιατί είναι δυνατό να προκύψουν επικίνδυνες τάσεις επαφής σε ουδετερωµένες συσκευές, χωρίς να παρουσιάζουν σφάλµα, λόγω ανύψωσης του δυναµικού του ουδέτερου από σφάλµα σε γειωµένη συσκευή.

20 Αντίσταση γείωσης Είναι η αντίσταση από το ηλεκτρόδιο γείωσης μέχρι την άπειρη γη, όταν δεν υπάρχουν άλλα ηλεκτρόδια στο έδαφος. Άπειρη γη είναι ένα σημείο στην επιφάνεια του εδάφους σε άπειρη απόσταση από τον γειωτή. Λαμβάνεται ως σημείο αναφοράς των δυναμικών. Η τάση της άπειρης γης θεωρείται μηδενική. Για πρακτικούς λόγους ως άπειρη απόσταση θεωρείται απόσταση ίση με 5-10 φορές επί τη μεγαλύτερη διάσταση του γειωτή.

21 Διάγραμμα τάσης απόστασης Αν ένας γειωτής τεθεί υπό τάση U ως προς την άπειρη γη, δημιουργείται ένα πεδίο ροής γύρω του. Το διάγραμμα δίνει την περιοχή επίδρασης του γειωτή ή την απόσταση της άπειρης γης. Μπορεί κανείς να διαπιστώσει την τάση επαφής και τη βηματική τάση. Η τάση επαφής είναι ίση με την πτώση τάσης σε απόσταση στο έδαφος μήκους 1 m από το γειωτή. Η βηματική τάση είναι η μέγιστη πτώση τάσης σε μήκος 1 m κατά μήκος του πεδίου ροής του ρεύματος στην περιοχή του εδάφους που μας ενδιαφέρει.

22 Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίσταση γείωσης Η ειδική αντίσταση του μετάλλου του ηλεκτροδίου δεν παίζει ρόλο. Η αντίσταση γείωσης του ηλεκτροδίου είναι ισοδύναμη με την ωμική αντίσταση του περιβάλλοντος του ηλεκτροδίου. Συνεπώς, εξαρτάται άμεσα από τη μορφή και τις διαστάσεις των ηλεκτροδίων γείωσης, από το βάθος εγκατάστασης αυτών και την ειδική αντίσταση του εδάφους.

23 Ειδική αντίσταση του εδάφους Η ειδική αντίσταση του εδάφους (Ω m) επηρεάζεται από τα εξής: Είδος του εδάφους. Υγρασία. Η αντίσταση μειώνεται όσο η υγρασία αυξάνεται. Το έδαφος μπορεί να ξηραίνεται επιφανειακά, αλλά σε βάθος κάτω του 0.5 m διατηρείται συνήθως υγρό σε όλες τις εποχές. (Σε γειωτές ράβδου λαμβάνεται ως ενεργό μήκος αυτό που είναι κάτω από 0.5 m και οι γειωτές ταινίας τοποθετούνται σε βάθη μεγαλύτερα από 0.5 m). Περιεκτικότητα σε άλατα. Ένα αρκετά μικρό ποσό διαλυμένων αλάτων είναι ικανό να μειώσει αξιοσημείωτα την ειδική αντίσταση. Θερμοκρασία. Η αντίσταση μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Μορφή της τάσης. Άνοδος της αντίστασης σε κρουστικές τάσεις. Ανάλογα με την τιμή της ειδικής αντίστασης του εδάφους καθορίζεται το είδος, το εμβαδόν της επιφάνειας και το βάθος του συστήματος γείωσης, ώστε να έχουμε την επιδιωκόμενη τιμή της αντίστασης γείωσης. Η ειδική αντίσταση του εδάφους προκύπτει από μετρήσεις.

24 Ειδικές αντιστάσεις εδαφών (ενδεικτικές μέσες τιμές) Έδαφος Ελώδες υγρό Άργιλος πηλός Υγρή άμμος Υγρά χαλίκια Ξηρή άμμος, χαλίκια Βράχος ρ (Ω m)

25 Μέτρηση αντίστασης γείωσης Με ωμόμετρο. Με γέφυρα. Με βολτόμετρο και αμπερόμετρο.

26 Μέτρηση αντίστασης γείωσης με ωμόμετρο Ωμόμετρα ειδικού τύπου που μπορούν να μετρήσουν: Α) Μεγάλες αντιστάσεις (Μεγκώμετρο). Έχουν δύο ακροδέκτες, λειτουργούν με DC πηγές των 100 V, 250 V, 500 V ή και 1000 V και είναι κατάλληλα για μετρήσεις μονώσεων. Β) Μικρές αντιστάσεις (Μέγκερ). Το ρεύμα παράγεται με χειροκίνητο μηχανισμό και μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο με αντιστροφέα. Έχουν τρείς ακροδέκτες και μετράμε την αντίσταση γείωσης κατευθείαν σε Ω. Γ) Μεγάλες και μικρές αντιστάσεις. Έχουν δύο ακροδέκτες και είναι συνδυασμός απλού ωμομέτρου με μεγκώμετρο. Μας δίνουν μόνο την τάξη μεγέθους της αντίστασης γείωσης.

27 Μέτρηση αντίστασης γείωσης με ωμόμετρο

28 Μέτρηση αντίστασης γείωσης με γέφυρα (μέθοδος Wiechert) Η μέτρηση της άγνωστης αντίστασης R x γίνεται με τη βοήθεια χορδής ΑΒ, σταθερής αντίστασης R, μεταγωγέα δύο θέσεων, AC πηγής E και βοηθητικών ηλεκτροδίων Β 1, Β 2. Με κατάλληλη μετάθεση της κινητής επαφής πάνω στη χορδή ΑΒ επιτυγχάνουμε τη μη διέλευση ρεύματος στον κλάδο ΚΛ.

29 Μέτρηση αντίστασης γείωσης με γέφυρα (μέθοδος Wiechert)

30 Μέτρηση αντίστασης γείωσης με γέφυρα (μέθοδος Wiechert)

31 Μέτρηση αντίσταση γείωσης με βολτόμετρο και αμπερόμετρο Ανακριβής μέθοδος γιατί AC ή και DC παρασιτικά ρεύματα τροποποιούν τις ενδείξεις των οργάνων.