Lucrarea nr. 12 INSTALATII DE LEGARE LA PAMANT

Transcript

1 Lucrarea nr. 2 INSTALATII DE LEGAE LA PAMANT.Probleme generale Prin instalatie de legare la amant se intelege ansamblul format din electrozi ingroati in amant, legati intre ei, si conductoare de legare la amant, montate intre electrozi si intre acestia si instalatiile electrice. olul acestor instalatii este de a dirija in amant, in conditii de siguranta a curentilor roveniti din descarcari atmosferice sau a curentilor de defect datorita deteriorarii sau conturarii izolatiei (instalatii de legare la amant de rotectie), recum si asigurarea unui anumit mod de functionare a instalatiilor de curenti tari sau de telecomunicatii (instalatii de legare la amant de exloatare ). Partea rinciala a unei instalatii de legare la amant o constituie riza de amant. Aceasta este formata dintru-un ansamblu de elemente in contact cu amantul (electrozi ) rin care se realizeaza transmiterea curentilor in amant. Conductoarele de legare la amant, ingroate in amant si neizolate, se considera ca fac arte din riza de amant, deoarece articia si ele la transmiterea curentului in amant. Conductoarele de legare dintre electrozi ot fi considerate electrozi ai rizei daca sunt neizolate. Conform STAS si STAS , toate conductoarele ingroate in amant trebuie sa indelineasca aceleasi conditii de dimensiuni minime (sectiuni, grosimi) si de material ca si electrozii rizei de amant. Indeendent de necesitatile instalatiilor electrice, se intalnesc frecvent retele de conducte metalice de aa otabila, mantale metalice de cabluri, care au un contact bun si e o surafata mare cu solul, utand fi folosite de aceea ca rize de amant. Ele constituie rize de amant naturale, diferite de rizele de amant artificiale formate, de exemlu, din tevi de otel, banda de otelrotund sau cornier, ingroate in amant exclusiv entru a realiza legaturi la amant. 2.Executarea rizelor de amant. Exerienta de decenii in domeniul tehnicii rotectiei rin legare la amant a dus la stabilirea unor rinciii curinse in STAS Se are in vedere ca siguranta in exloatare a unei instalatii electrice deinde in mod deosebit de calitatea instalatiei de legare la amant, iar aceasta deinde la randul ei de o executie coresunzatoare a rizelor de amant. De asemenea se tine seama de fatul ca orice solutie trebuie justificata din unct de vedere al eficacitatii dar si economic. Se urmareste realizarea unei rezistente de disersie cat mai mica entru o durata de tim cat mai mare cu cheltuieli minime. De aceea se exclud utilizrea electrozilor lac, funie, recum si a curului in toate cazurile in care solul nu rezinta o agresivitate accentuata fata de otel. Este interzisa folosirea electrozilor din aluminiu deoarece formeaza in tim un strat suerficial izolant si nu are o rezistenta mecanica coresunzatoare.

2 2. Dimensiuni minime. In instalatiile electrice de joasa tensiune, dimensiunile minime ale electrozilor se determina din unct de vedere al stabilitatii termice si a unei rezistente adecvate la coroziune. TABEL.. Electrodul Benzi sau alte rofile di otel zincate Idem nezincate Durata de functionare a instalatiei Mai mica de 4 ani Mai mare de 4 ani Aciditatea solului Aciditatea solului H<7 H>7 H<7 H>7 S = 00mm 2 9 = 4mm S = 00mm 2 9 = 4mm S = 50m 9 = 4mm Nu sunt admise S = 00mm 2 9 = 4mm S = 50m 9 = 6mm S = 50m 9 = 6mm Nu sunt admise Tevi din otel zincate 9 = 3.5mm 9 = 3.5mm 9 = 3.5mm 9 = 4.5 Idem nezincate 9 = 3.5mm Nu sunt admise 9 = 4.5 Nu sunt admise Otel rotund zincat d = mm d = 4mm d = mm d = 4mm Idem nezincat d = mm Nu sunt admise d = 4mm Nu sunt admise Placi din otel zincate 9 = 3mm 9 = 4mm 9 = 3 9 = 4mm Idem nezincate Nu sunt admise Funie di otel zincat sau Nu sunt admise nezincat La electrozi verticali care se introduc in amant rin batere trebuie asigurata si o rezistenta suficienta de flambare. Dimensiunile minime ala electrozilor sunt cele date in tabelul.. Ele sunt valabile si entru conductoarele de legare la amant. In comaratie cu lungimea electrodului, diametrul sau latimea acestuia are o influenta neinsemnata asura marimii rezistentei de disersie. elatiile de calcul al rezistentelor de disersie curind numai logaritmul diametrului sau latimii electrodului. In figura 2. este rezentata,entru un electrod vertical, influenta diametrului asura rezistentei de disersie. Nu se justifica solutia de crestere a diametrului deoarece o crestere a diametrului de la la 2 entru o lungime de 0[m] ar determina o crestere a greutatii de la 24 la 52[kg]. Iar din tabelul.2. rezulta o scadere cu numai 8% a rezistentei de disersie, ceea ce justifica materialul consumat.

3 Fig. 2. n rationament similar se oate face si entru electrozii orizontali. De asemenea, otelul rotund, din ce in ce mai mult folosit, este mai recomandat decat cel lat, deoarece la aceeasi sectiune are o surafata laterala mai mica si o grosime mai mare, fiind mai rezistent la coroziune. TABELL.2. Lungimea ezistenta de disersie [ Ω ] entru ρ =00Ω m electrodului Diametru;l exterior al electrodului d[m] l[m] /4 5/4 6/

4 2.2 Disozitia rizelor de amant. Pentru o concordanta cat mai buna intre valoarea calculata si cea masurata ulterior a rezistentei de disersie, la executatea rizelor de amant trebuie sa se resecte urmatoarele:.prizele de amant sa aiba o legatura electrica cu solul cat mai buna. Electrozii nu trebuie sa fie acoeriti cu vosea, gudron si alte imuritati. 2.Electrozii orizontali se vor ingroa la o adancime de minim 0.8[m]. 3. Electrozii se vor ingroa in stratul de amant cel mai bun conducator, care se determina rin masuratori geoelectrice. 4.Electrozii se disun astfel ca influenta lor reciroca sa fie cat mai mica. Ca urmare distanta dintre electrozii orizontalii, montati in aralel, sa fie mai mare decat lungimea lor. Deregula electrozii verticali se monteaza la o distanta de doua ori lungimea lor. 5. La electrozi orizontali lungimea in linie dreata nu trebuie sa deaseasca 00[m], deoarece imedanta longitudinala, neglijabila la o lungime scurta, ajunge la valori imortante. 2.3 Influenta reciroca a electrozilor. Adesea este necesar sa se realizeze rize de amant cu rezistente de disersie mici e o surafata foarte restransa. Distantele mici dintre electrozi nu ermit o micsorare areciabila a rezistentei de disersie. Aceasta se exlica rin fatul ca in cazul unui singur electrod, curentii de unere la amant rin riza se ot disersa nestanjenit, e cand in cazul mai multor electrozi legati in aralel intervine o ecranare care deinde de distanta dintre electrozi, de lungimea si numarul acestora. In cosecinta rezistenta rezultanta a unei rize de amant cu mai multi electrozi in aralel este intotdeauna mai mare decat rezistenta calculata cu relatia: ' = unde:...n sunt rezistentele de disersie calculate ale electrozilor simli. S-a introdus: coeficientul de utilizare a rizelor simle u = resectiv factorul de corectie: ' K < n = (3) Pentru calculul coeficientului de utilizare se dau relatii si tabele care tin cont de modul de asezare, de dimensiunile electrozilor. Astfe, entru o riza multila cu electrozi verticali, asezati in varfurile unui oligon regulat, coeficientul de utilizare se oate calcula cu relatia: () (2)

5 u = + ρ n 4π D r f ( n) unde:- r - rezistenta unei rize singulare ( a unui electrod ); - n numarul de electrozi legati in aralel; - ρ - rezistivitatea solului; - D-diagonala mare a oligonului, sau diametrul cercului circumscris; -f(n)-un coeficient ce deinde de numarul electrozilor; In figura 2.2 se indica variatia factorului de corectie in cazul unor electrozi verticali e un cerc. (4) l=2m l=40m l=2m l=20m n Fig Calculu rezistentei de disersie. ezistenta de disersie a unei rize de amant rerezinta rezistenta electrica a solului intre riza de amant si zona de otential nul (amantul de referinta) ezistenta de disersie se obtine inmultind rezistivitatea cu un factor de forma K, care deinde numai de dimensiunile geometrice ale rizei de amant : = K ρ (5) Cand se une roblema calculului rezistentei de disersie ohmice, ignorandu-se influenta reactantei inductive longitudinale X L e unitatea de lungime, a reactantei caacitive transversale X C, a rezistentei ohmice longitudinale rorii e unitatea de lungime, deoarece acestea sunt foarte mici in cazul frecventei de 50[Hz] fig Pentru calculul racti al rezistentei de disersie se alica reletiile urmatoare : -electrod vertical tubular sau cilindric montat in amant la adancimea de ( )[m] figura 2.4a : ρ 2l = (lg + i d 2 4t lg 4t + l ) l (6)

6 -electrod tubular cu bara montat verticl, la surafata solului figura 2.4b : ρ 4l = lg (7) l d resectiv : ρ 4l lg l b = (8) Fig.2.3. Fig.2.4 -electrod banda sau tubular ingroat orizontal la adancimea t figura 2.4c. resectiv : 2 ρ 4l = lg l b t ρ = l lg l d 2 t (9) (0) 4.Masuratori in instalatii de legare la amant. 4. Masurarea rezistentei de disersie. In conformitate cu standardele in vigoare este obligatorie verificarea rizelor de amant inainte de recetionare, verificare ce consta in demonstrarea ca rezistenta de disersie va coresunde valorii entru rotectia ersoanelor, animalelor si a bunurilor in orice anotim.

7 ezultatul masuratorii, traseele de masurare si distantele alese entru sonde si rizele de amant, astfel incat la verificari ulterioare sa se oata efectuo comarari ale valorilor masurate. 4..Alegerea curentului de masura. S-a dovedit ca entru masuratori nu este indicat curentul continuu, deoarece au loc fenomene de olarizare in vecinatatea electrozilor, care determina erori insemnate (figura2.5) [? ] tr(min) Fig erezentarea influentei olarizarii curentului continuu entru un electrod cu l=2[m]; d= 3 2" incercare =4.5[Vcc] si 8[V.c.a] Curba -olul negativ legat la electrod 2-olul ozitiv legat la electrod 3-comutatea de la lus la minus 4-rezistenta reala masurata in curent alternativ de 800Hz. De asemenea nu se mai tine seama de comonentele caacitive si inductive ale rizei (figura 2.3) care se manifesta in curent alternativ. 4.2 Metode de masurare. ezistentele de disersie se ot determina cu o recizie mai mare sau mai mica, functie de metoda de masurare folosita. Din numarul mare de metode, racticianul va alege e acelea care dau un rezultat mai bun, indiferant de rezistenta de disersie a rizelor sonda sau auxiliare,necesitand o dotare minima de aarate si un tim cat mai scurt de masurare. Pentru determinarea rezistentei de disersie se folosesc urmatoarele metode de masurare : -metoda comensarii ; -metoda voltmetrului si amermetrului ; -metoda amermetrului si a watmetrului ;

8 Metoda comensarii. Aceasta metoda are la baza schema din figura 2.6, in care curentul I rodus de generatorul de current alternative circula rin infasurarea rimara a transformato rului de curent, aoi rin riza de amant care se masoara si rin riza auxiliara. Printr-o alegere otrivita a ozitiei otentiometrului de comensare (la zero) se anuleaza curentul din circuitul rizei sonda, in care caz : a = n sau [Ω] unde : n = I I 2 I = I a 2 () este raortul de transformare al transformatorului. I2 AM G I L P S S2 PA E S S2 E2 t. l= 4 m t.l = 4 m a = 20 m a = 5 l b = 20 m b = 40 m Fig.2.6. G - inductor actionat manual AM - galvanometru de curent continuu Pentru ca eroarea de masurare sa fie mai mica de 3%,rezistenta de disersie a rizei sonda si a rizei auxiliare trebuie sa aiba cel mult : -300 Ω in cazul rezistentelor de disersie de ana la 5 Ω Ω in cazul unor rezistente de disersie mai mari de 5 Ω Metoda voltmetrului si amermetrului. Metoda comensarii se recomanda in cazul rizelor de amant cu intindere mica si medie si entru valori ale rezistentei de disersie mai mari de 0.5 Ω. Pentru rize de amant cu intindere mare si cu valori ale rezistentei de disersie sub 0.5 Ω se utilizeaza metoda amermetrului si voltmetrului sau metoda amermetrului si watmetrului. Princiiul metodei amermetrului si voltmetrului. Intre riza de amant care se verifica P (figura 2.7) si cea auxiliara A se alica o tensiune alternativa ce se oate lua din reteaua de distributie sau de la un gru electrogen. Pentru a limita curentul de masurare si deci tensiunea e riza se introduce o rezistenta reglabila v.

9 Fig.2.7 Fig.2.8 Se imugn distante intre cele tri rize: a 20[ m]; b 20[ m] entru l 4[ m] a 5l; b 40[ m] entru l 4[ m] X-este zona in care se oate amlasa sonda. esectand distantele mentionate e figura, se oate scrie : = I Ca urmare I = unde : -se citeste e voltmetru I- la amermetru Pentru un rezultat cat mai corect, asa cum rezulta din fig.2.8 se imune ca I 2 0, v >> s, ceea ce se oate realiza cu un voltmetru electronic. In caz contrar se alica urmatoarea corectie : = ( + I s v Cel mai simlu montaj de masurare cu metoda amermetrului si voltmetrului este cel din figura 2.9 in care locul rizei auxiliare este reluat de riza de amant de exloatare. Distanta intre riza de amant care se verifica si cea de exloatare deinde si aici de intinderea rizei de amant ; zonele de influenta a rizelor nu trebuie sa se surauna. (3)

10 Fig.2.9 Acest montaj este indicat cand consumatorii sunt deconectati, entru a nu influenta masuratoarea. Pentru a evita acest neajuns se foloseste scheme din fig.2.0 in care se foloseste un transformator de searatie cu tensiunee reglabila in secundar Metoda amermetrului si watmetrului. Daca rezistentele de disersie sunt mici, curentii straini (vagabonzi) care au frecventa curentului de masurare, ot avea o influenta insemnata asura rezultatului masuratorii cu metodele anterioare. De aceea se utilizeaza metoda amermetrului si watmetrului (fig.2.) care comenseaza influenta curentilor vagabonzi, rinschimbarea bobinei de curent a Transformatorul de distributie Priza de amant de exloatare A riza auxiliara Priza care se verifica Fig.2.0.

11 watmetrului (se trece comutatorul de e ozitia e ozitia 2). Luand c abaza media aritmetica P a celor doua indicatii ale watmetrului : sonda Fig.2. Se imun aceleasi conditii in ceea ce riveste valorile lui a si b ca si la metodele anterioare Masurarea tensiunii de atingere si de as. Masurarea acestor tensiuni se oate face rin metode directe sau indirecte. In cazul masuratorilor directe, instalatia de legare la amant trebuie usa in mod voit sub tensiune de defect, lucru ce nu se recomanda. element suus verificarii Fig.2.2.

12 Se refera masuratorile indirecte, cu curenti mult mai mici, ca cei reali, determinandu-se coeficientii de atingere si de as, e seama fatului ca tensiunile de atingere si de as sunt roortionale cu valoarea curentului ce se scurge rin instalatia de legare la amant. a Astfel, coeficientii de atingere K a,definit ca raortul K a = ; sau a = K unde (5) nde : a este tensiunea de atingere masurata este tensiunea intregii rize a = I ; a2 = I 2 ; areal = I real a = ct = K = I ; 2 = I 2 ; real = I real este o constanta entru un caz dat. Metoda cea mai utilizata entru determinarea tensiunilor de atingere si de as, a coeficientiilor coresunzatori, este cea a amermetrului si voltmetrului (fig.2.2) 5. Determinarea rezistivitatii solului. Asa cum s-a vazut in aragraful 3, entru calculul rezistentei de disersie este necesara rezistivitatea solului ρ, cu care este direct roortionala. Pentru determinarea rezistivitatii solului se utilizeaza doua metode : - metoda electrodului de control ; - metoda celor atru electrozi. 5.. Metoda electrodului de control. Se bazeaza e directia roortionalitate dintre ρ si a unei rize de amant singulare rin intermediul unui factor de roortionalitate K, ce deinde de dimensiunile geometrice ale electrodului. = K[ Ω m] ρ (6) Metoda foloseste un electrod cu sectiunea circulara, care se introduce rin batere in solul a carui rezistivitate se determina. Aceasta se introduce tretat, din 25 in 25[cm], si de fiecare data se masoara rezistenta de disersie a rizei astfel constituite. ezulta : ρ i = 2π 4 ln d l l i i i [ Ω m] (7)

13 Cu care se determina : n ρ = ρ i (8) n i = nde : l i lungimea din sol a electrodului de control ; i - rezistenta de disersie a electrodului coresunzatoare lungimi l i, masurata cu una din metodele rezentate ; n numarul de masuratori efectuate, = l/25[cm] 5.2. Metoda celor atru electrozi. Se foloseste atru electrozi ce se disun in linie, la o distanta d unul de altul (figura2.3). Fig.2.3. Electrozii A si B se numesc de curent, iar electrozii M si N de otential. ezistivitatea solului se determina cu relatia : unde : ρ = K [ Ωm] (9) I π 2 2 K = ( AB MN ) = 2πd entru AM = MN = NB = d 4MN Distanta dintre electrozii A si B deend de adancimea H la care se masoara rezistivitatea solului. Se recomanda AB = 4h. 6. Desfasurarea lucrarii. In cadrul orelor de laborator se va determina rezistivitatea solului din incinta cladirii, se va calcula rezistenta de disersie a unei rize singulare verticulare si orizontale si se va masura aoi rezistenta de disersie rin metoda voltmetrului si amermetrului si a amermetrului si watmetrului.