Electrosecuritate. Capitolul 5 Proiectarea și verificarea prizelor de pământ

Transcript

1 1 m Electrosecuritate Caitolul 5 Proiectarea și verificarea rizelor de ământ 5.1. Bazele teoretice ale calculului şi roiectării rizelor de ământ Priza de ământ este un conductor metalic sau un ansamblu de conductoare metalice interconectate sau alte ărţi metalice acţionând în aceeaşi manieră, îngroate în ământ şi aflate în contact electric cu acesta sau introduse în beton, elementele de beton în care sunt înglobaţi electrozii rizei de ământ trebuind să aibă o surafaţă mare de contact cu ământul (de exemlu, aşa cum sunt fundaţiile clădirilor). În calculele de dimensionare ale rizelor de ământ şi ale instalaţiilor de rotecţie rin legare la ământ, se oerează, în mod frecvent, cu o serie de mărimi, recum: Potenţialul rizei de ământ, V, - este diferenţa de otenţial care aare între riza de ământ şi zona de otenţial nul, la o valoare dată a intensităţii curentului care circulă rin acea instalaţie de legare la ământ (tensiunea maximă a rizei de ământ,, la o valoare dată a intensităţii curentului care circulă rin aceasta); Rezistivitatea solului (rezistenţa secifică a solului ), ρ, care se măsoară în Ω m, este rezistenţa măsurată între două feţe ouse ale unui metru cub de ământ, aşa cum rezultă din rerezentarea grafică dată în figura 5.1. Potenţialul surafeţei solului, V x, este diferenţa de otenţial dintre un unct x, situat e surafaţa solului, şi ământul de referinţă. Prorietăţile electrice ale rizei de ământ deind de rezistenţa rizei de ământ și configuraţia acesteia. 1 m I I I 1 m Fig Schemă care ilustrează sensul fizic al rezistivităţii solului, ρ Rezistenţa rizei de ământ determină relaţia dintre otenţialul rizei, V, şi valoarea intensităţii curentului de unere la ământ, iar configuraţia rizei de ământ - 1 -

2 determină reartiţia otenţialului la surafaţa solului, urmare a trecerii curentului sre ământ. Reartiţia otenţialului la surafaţa solului rerezintă, de asemenea, un element imortant în evaluarea gradului de rotecţie îmotriva electrocutării, întrucât ea determină valorile tensiunilor accidentale de atingere şi de as. Rezistenţa totală a unei rize de ământ oate fi considerată ca fiind egală cu rezistenţa de disersie a acesteia, rezistenţa ărţilor metalice constructive ale rizei de ământ fiind mult mai mică, ca urmare aceasta fiind neglijată. Rezistenţa de disersie este dată de rezistenţa solului între riza de ământ şi zona de otenţial nul Rezistenţa rizei de ământ şi distribuţia otenţialelor Pentru frecvenţe mici ale tensiunii alicate, se oate considera că imedanţa de legare la ământ Z este egală cu rezistenţa rizei de ământ, R, care, este ractic egală cu rezistenţa de disersie a acesteia, R D: Z R R. (5.1) Rezistenţa R a unei rize de ământ deinde de rorietăţile electrice ale solului în care este realizată, în rincial de rezistivitatea acestuia, recum şi de configuraţia rizei. Alții factorii care influențează valoarea rezistenței unei rize de ământ sunt: structura solului, conținutul de umiditate din sol, structura electrozilor utilizați, resectiv adâncimea de îngroare a acestora. D a. Influența structurii solului Prorietăţile electrice ale solului sunt caracterizate rin rezistivitatea acestuia. Determinarea valorii acesteia este dificilă, deoarece solul nu are o structură omogenă, fiind format din straturi de materiale diferite, iar rezistivitatea unui anumit sol variază în limite largi, aşa cum se oate observa din datele rezentate în tabelul 5.1 fiind uternic deendentă și de gradul de umiditate. Calcularea rezistenţei solului este o sarcină dificilă datorită variaţiei în limite largi a rezistivităţii solului. Acesta este motivul entru care, în multe situaţii ractice, se accetă o structură omogenă a solului, cu o valoare medie a rezistivităţii acestuia. Dacă nu se disune de informaţii reale asura valorii rezistivităţii solului, atunci se accetă valoarea rezumată de ρ =100 Ω m. Totuşi, aşa cum se indică în tabelul 5.1, valorile reale ot fi foarte diferite, astfel încât trebuie avute în vedere teste de verificare în instalaţia finală, îmreună cu o estimare a variaţiilor osibile ale rezistenţei de disersie, determinate de condiţiile climatice şi de uzura în tim. - -

3 Rezistivitatea solului [Ωm] Electrosecuritate Tabelul 5.1. Rezistivitatea solului ρ entru diferite tiuri de sol şi beton Rezistivitatea solului Tiul solului ρ [Ω m] Domeniu de valori Valoare medie Sol mlăştinos Argilă Mâl şi argilă nisioasă, humus Nisi şi ământ nisios (umed) Turbă > Pietriş umed (umed) Piatră şi ământ ietros Beton: o arte ciment şi trei ărţi nisi Beton: o arte ciment şi cinci ărţi ietriş b. Influența umidității din sol Determinarea rezistivităţii solului e cale analitică este dificilă și ca urmare a influenței e care o are conţinutul de umiditate din sol. Acesta se oate schimba în limite largi, deinzând de amlasarea geografică şi de condiţiile atmosferice, de la o valoare nesemnificativă a umidităţii, aşa cum este cazul regiunilor deşertice, şi ână la valori de circa 80 %, aşa cum este cazul regiunilor mlăştinoase. n exemlu edificator, în acest sens, fiind acela din figura 5., în care este redată deendenţa dintre rezistivitate şi umiditate entru argilă. Se oate observa că entru valori ale umidităţii mai mari de 30 %, modificările rezistivităţii sunt foarte lente şi, ractic, nesemnificative. În acelaşi tim, atunci când solul argilos este uscat, resectiv entru valori ale umidităţii relative mai mici de 0 %, rezistivitatea creşte foarte raid miditatea solului [%] Fig. 5.. Rezistivitatea solului, entru argilă, în funcţie de umiditatea relativă a acestuia În Euroa, valoarea maximă a rezistenţei rizei de ământ fiind atinsă în februarie, iar valoarea minimă în august. Valorile medii sunt obţinute în lunile mai şi noiembrie

4 Rezistenţa rizei [Ω] Electrosecuritate Valoarea din februarie este cu aroximativ 30 % mai mare decât valoarea medie, în tim ce în august ea este cu circa 30 % mai mică decât media. c. Influența structurii electrozilor Pentru a obţine valori scăzute ale rezistenţei rizelor de ământ, densitatea curentului, care se scurge de la electrozii metalici sre ământ, trebuie să fie redusă, adică volumul de ământ rin care se scurge acest curent trebuie să fie cât mai mare osibil. Îndată ce curentul trece de la electrozii metalici ai rizei la ământ, el se disersează, reducându-se densitatea de curent. Dacă electrodul are dimensiuni mici, teoretic este un unct, acest efect este semnificativ dar el se reduce foarte mult entru un electrod ti lacă, unde disiarea este efectivă numai e muchii. Aceasta înseamnă că electrozii realizaţi din tije, ţevi sau conductoare au o rezistenţă de disersie mult mai mică decât, de exemlu, o lacă având aceeaşi surafaţă. În lus, fenomenul de coroziune, determinat de circulaţia curentului alternativ sau continuu, se intensifică odată cu creşterea densităţii de curent. În acest fel, densităţi mici de curent fac ca durata de viaţă a electrozilor rizelor de ământ să fie mai mare. Deendenţa rezistenţei rizei de ământ funcţie de raza electrodului acesteia, entru un sol de rezistivitate dată ρ = 100 Ω m, este rerezentată grafic în figura următoare: ρ = 50 Ω m ρ = 100 Ω m ρ = 150 Ω m Raza electrodului rizei [m] Fig Deendenţa rezistenţei rizei de ământ de raza electrodului acesteia Se oate observa că raza echivalentă a electrozilor rizei trebuie să deăşească o anumită dimensiune, entru a obţine o riză de ământ de bună calitate. Creşterea razei echivalente, este un anumit rag, nu determină o reducere semnificativă a rezistenţei rizei de ământ, într-un sol de rezistivitate dată

5 d. Influența adâncimii de îngroare a electrozilor Rezistenţa unei rize de ământ deinde, în mod cu totul semnificativ, de adâncimea de îngroare a electrozilor acesteia. Exlicaţia unui astfel de comortament rezultă din fatul că conţinutul de umiditate din sol este mai mare şi mai stabil în tim entru straturile mai adânci decât entru cele suerficiale. Se ot deosebi mai multe tiuri de rize de ământ, rintre care: rize simle de surafaţă (rize simle orizontale) - realizate din benzi sau conductoare lasate orizontal sub formă de fâşii sau inel; riză orizontală - realizată ca o reţea (lasă) amlasată la mică adâncime; cabluri cu manta metalică nerotejată sau armături care se comortă ca o riză simlă orizontală; rize naturale - formate din ărţile de structură conductoare conţinute în betonul fundaţiei şi care asigură surafaţă mare de contact cu solul; rize tijă - constând din ţevi, bare etc. şi care sunt instalate sau îngroate la o adâncime mai mare de un metru, uzual între 3 metri şi 30 metri sau chiar mai mult. Primele atru configuraţii sunt rize de ământ de surafaţă, care sunt realizate, în mod obişnuit, din conductoare neizolate sau benzi oziţionate într-o configuraţie radială, circulară, de ti reţea sau o combinaţie a acestora, îngroate la o adâncime mică, de ână la un metru. n avantaj imortant al acestei soluţii îl constituie reartiţia favorabilă a otenţialelor la surafaţa solului. Prizele tijă aarţin aşa-numitelor rize de adâncime; avantajul acestora constă în fatul că ele traversează straturi având rezistivităţi diferite şi sunt deosebit de utile în locurile unde straturile suerficiale au conductivitate scăzută. În acest fel, se oate obţine, cu uşurinţă, o valoare redusă a rezistenţei de disersie a rizei. n alt avantaj al rizelor tijă este acela că ele ot fi realizate în locuri unde surafaţa disonibilă entru amlasarea electrozilor este redusă. Totuşi, distribuţia otenţialelor la surafaţa solului este defavorabilă, entru acest ti de rize, astfel încât, în ractică, se utilizează o combinaţie de rize tijă, verticale, şi de surafaţă, orizontale, în scoul de a obţine atât o bună rezistenţă a rizei cât şi distribuţia dorită a otenţialelor. Observaţia anterioară, referitoare la necesitatea realizării unei rize de ământ cu structură mai comlexă, este susţinută şi de rerezentarea grafică din figura 5.4, unde sunt evidenţiate, în manieră comarativă, tensiunile de atingere coresunzătoare a două rize de ământ, una simlă, realizată dintr-un singur electrod vertical, şi una comlexă, de ti lasă sau reţea, cu mai multe ochiuri. Astfel, ersoanele notate cu A şi B sunt suuse tensiunii de atingere în tim ce ersoana notată cu C este exusă unei tensiuni de as. Se oate observa că ersoana - 5 -

6 notată cu A este suusă unei tensiuni de atingere semnificativ mai mari decât ersoana notată cu B. a A 1 a B as A B C l a = 1 m l a = 1 m l as = 1 m Fig Comaraţie între distribuţia otenţialului la surafaţa solului în timul trecerii curentului rin instalaţia de legare la ământ, entru două tiuri de rize de ământ: 1 - riză ti tijă/verticală; - riză ti reţea; - otenţialul rizei de ământ; a A, a B - tensiunile de atingere coresunzătoare ersoanelor A şi resectiv B; as - tensiunea de as. Partea din stânga a figurii 5.4 rezintă reartiţia otenţialului funcţie de distanţa, în raort cu electrodul rizei, entru o riză tijă, verticală, în tim ce artea dreată este caracteristică unei rize de ti reţea. Priza tijă verticală (1) se caracterizează rintr-o rezistenţă de disersie scăzută, datorită adâncimii mari de ătrundere în sol, însă reartiţia otenţialelor este mult mai defavorabilă decât în cazul rizelor orizontale, caracterizate rintr-un rofil alatizat al otenţialului la surafaţa solului. Tensiunea de atingere este considerabil mai mare la riza tijă verticală (1), decât la cea de ti reţea (). De asemenea, tensiunile de as sunt mai uţin ericuloase în cazul rizelor de ti reţea decât în cazul rizelor simle, de ti tijă verticală. În concluzie, rezistenţa rizei de ământ determină valoarea maximă a otenţialului rizei de ământ (căderea totală de tensiune e riză la scurgerea rin aceasta unui anumit curent), în tim ce configuraţia rizei are o influenţă determinantă asura reartiţiei otenţialului la surafaţa solului. În aceste condiţii, rezistenţa şi configuraţia rizelor de ământ trebuie considerate îmreună, în calculele de dimensionare

7 a * Electrosecuritate Estimarea rorietăților electrice ale rizei de ământ n model de bază entru configuraţia unei rize de ământ, utilizat în scoul unerii în evidenţă a rorietăţilor electrice fundamentale, îl rerezintă o semisferă îngroată la surafaţa solului, conform rerezentării grafice din figura 5.5. V * [u.r.] 1,00 0,75 0,50 0,5 as * r l a x l as x dx I I Fig Ilustrarea noţiunii de electrod de ământ semisferic, cu indicarea arametrilor necesari entru calculul rezistenţei rizei de ământ şi reartiţia otenţialului la surafaţa solului, în ioteza solurilor de rezistivitate constantă Semnificaţia notaţiilor din figura anterioară este următoarea: I r raza electrodului semisferic, îngroat la surafaţa solului; x distanţa măsurata, la surafaţa solului, în raort cu centrul electrodului; V * - reartiţia otenţialului rizei, dat în unităţi relative, rin raortare la tensiunea maximă a rizei de ământ, entru cazul trecerii unui curent de defect de o anumită intensitatea, dată; l a distanţa entru care se măsoară tensiunea de atingere (definită, rin normative, ca fiind de 0,8 m, în condiţiile în care măsurătorile se fac entru o distanţă de 1 m); l as distanţa entru care se măsoară tensiunea de as (definită, rin normative, ca fiind de 0,8 m, în condiţiile în care măsurătorile se fac entru o distanţă de 1 m); a * - tensiunea de atingere, în unităţi relative; as * - tensiunea de as, dată, de asemenea, în unităţi relative

8 Potenţialul unei rize de ământ, recum şi reartiţia otenţialului la surafaţa solului, în timul trecerii curentului rin instalaţia de legare la ământ, sunt arametri imortanţi entru dimensionarea rotecţiei îmotriva electrocutării. Pentru o riză de ământ simlă, relaţiile de bază ale calculului reartiţiei otenţialului rizei ot fi determinate e baza modelului ământului omogen, conform notaţiilor din figura 5.5. Astfel, otenţialul oricărui unct situat la distanţa x de centrul electrodului rin care trece curentul I oate fi calculat cu o relaţie de forma: V x R I R D I I x relaţia de calcul a rezistenţei rizei de ământ fiind de forma:, (5.) R r 1 dx x x r r, (5.3) Valoarea relativă a otenţialului rizei se calculează cu relaţia: V * x V V x, (5.4) în care V este otenţialul total al rizei de ământ, resuunând că otenţialul ământului de referinţă este egal cu zero (de fat, căderea maximă de tensiune e riza de ământ, la o valoare dată a intensităţii curentului care circulă rin aceasta). Particularizând relaţia (5.), se oate calcula otenţialul la surafaţa electrodului rizei de ământ, care rezultă de forma: V Vxxr I. (5.5) r Diferenţa de otenţial dintre două uncte de e surafaţa solului, unul situat la distanţa x, în raort cu centrul electrodului rizei, iar celălalt la distanţa x + l as, în care l as se consideră, în ractică, a fi egală cu 1 metru, coresunde tensiunii de as as: as V x V xl as I 1 x 1 x l as I l as x x l as, (5.6) notaţiile fiind în conformitate cu figura 5.5. În mod evident, se oate discuta de o tensiune de as numai entru zone disuse e direcţie radială în raort cu centrul rizei de ământ, caracterizate rin distanţe x mai mari decât raza electrodului rizei (în afara surafeţei echiotenţiale a electrodului). O relaţie similară oate fi scrisă entru orice alte distanţe x şi l, în articular entru x = r şi l = l a = 1 m, relaţia (5.6) ermiţând calculul tensiunii de atingere: - 8 -

9 a V V r la I 1 1 r r la I r l a r l a. (5.7) Atât tensiunea de as, cât şi aceea de atingere ot fi date în unităţi relative, rin raortarea la otenţialul rizei de ământ, dat de relaţia (5.5) Rezistenţa electrică şi distribuţia de otenţial e surafaţa solului entru construcţii tiice de rize de ământ Anterior s-au secificat câteva dintre tiurile constructive de rize de ământ, în această secţiune rezentându-se modul de calcul a rezistenţei rizelor de ământ şi a reartiţiei otenţialului e surafaţa solului, entru diferite tiuri de rize de ământ. Formele tiice de rize de ământ sunt următoarele: riză de surafaţă simlă - sub forma de bandă lasată orizontal sau conductoare rectilinii sau circulare; riză verticală - cu electrozi de lungime suficientă entru a traversa straturi de sol cu diferite conductivităţi; aceasta are o utilizare articulară atunci când straturile de surafaţă au o conductivitate redusă comarativ cu straturile rofunde sau atunci când există o limitare semnificativă a ariei surafeţei în care se realizează riza de ământ; riză sub formă de reţea (riză de ti lasă) realizată, în mod uzual, ca o reţea lasată orizontal, la o adâncime redusă, în raort cu surafaţa solului; cablu cu efect de riză de ământ cablu a cărui manta metalică exusă, al cărui ecran sau a cărui armătură asigură o conectare la ământ, cu o rezistenţă electrică similară unei rize de ământ cu benzi metalice; riză de ământ de fundaţie curinde ărţi metalice incluse în structuri beton, structuri care sunt în contact cu ământul, e surafeţe mari. O riză de ământ de surafaţă, simlă, curinde bare metalice, rotunde sau dretunghiulare, sau conducte, lasate orizontal sub surafaţa solului, la o adâncime dată, h, aşa cum se oate observa din figura 5.6. În mod uzual lungimea acestor elemente, l, este mult mai mare decât adâncimea de îngroare a lor. Se oate face ioteza că distribuţia otenţialului e surafaţa solului, determinată de circulaţia unui curent I rin riza de ământ, în direcţia x, erendiculară e lungimea l a electrodului cilindric al rizei, este dată de relaţia: V x I ln l în care semnificaţia notaţiilor este următoarea: l l 4 h 4 h 4 x 4 x l, (5.8) l - 9 -

10 l h Potenţialul raortat al rizei [u.r.] Electrosecuritate V x - otenţialul e surafaţa solului, [V]; ρ rezistivitatea solului, considerat omogen, [Ω m]; l lungimea electrodului cilindric al rizei de ământ, [m] x [m] r Fig Distribuţia otenţialului e surafaţa solului, erendicular e direcţia electrodului axei electrodului cilindric, disus în lan orizontal Distribuţia otenţialului e surafaţa solului, conform relaţiei (5.8) este indicată în figura 5.6, entru valori articulare ale dimensiunilor electrodului rizei, şi anume: lungimea electrodului, l = 10 m, raza electrodului cilindric, r = 0,01 m, adâncimea de îngroare a electrodului, h = 0,7 m. Rezistenţa rizei de ământ realizate dintr-un electrod cilindric, simlu, lasat orizontal în sol, oate fi determinată din relaţia: R l ln, (5.9) l h r semnificaţia notaţiilor fiind coresunzătoare rerezentării grafice din figura 5.6. În mod uzual, rizele orizontale nu sunt realizate din conductoare cilindrice, ci din bare cu secţiune rectangulară, având lăţimea b = mm şi grosimea c = 4 5 mm. Rezistenţa unei rize de ământ realizată dintr-o bară rectangulară, disusă la surafaţa solului, oate fi calculată cu relaţia:

11 a l l l Electrosecuritate 4 l R ln. (5.10) l b Rezistenţa electrică a diferitelor configuraţii de rize de ământ realizate cu electrozi simli, lasaţi orizontal, oate fi determinată utilizând o relaţie cu caracter general, aşa cum este relaţia: R t B l ln, (5.11) l h r în care semnificaţia notaţiilor este următoarea:h este adâncimea de îngroare a electrozilor rizei, l lungimea unui electrod, l t suma lungimilor tuturor electrozilor rizei, r e - raza echivalentă a rofilului electrozilor, B este un arametru de construcţie, deendent de configuraţia rizei de ământ. Valorile factorului B, entru diferite configuraţii geometrice ale rizelor de ământ de surafaţă sunt date în tabelul de mai jos. Tabelul 5.. Valorile factorului B entru diferite configuraţii geometrice ale rizelor de ământ de surafaţă Denumirea Priza de ământ Proiecţia orizontală (vedere de sus a electrozilor) e Factorul B din relaţia (4.41) Linie l 1,00 Două braţe erendiculare 1,46 l l Trei braţe simetrice,38 Patru braţe simetrice 8,45 l Şase braţe simetrice 19, Două braţe aralele l l 4 a

12 l Electrosecuritate Pătrat 5,53 l Dretunghi, cu diferite raoarte ale laturilor l 1/l = 1,5; ; 3; 4 l1 l 1,5 5,81 6,4 3 8, ,4 Rezistenţa unei rize de ământ sub formă de tor, având dimensiunile date în figura 5.7, oate fi calculată cu o relaţie de forma: 8 r R ln. (5.1) 4 r a r a Fig Dimensiunile unui electrod toroidal al unei rize de ământ Dacă un asemenea electrod este lasat la adâncimea h = 1 m, în raort cu surafaţa solului, adâncime de instalare tiică entru astfel de rize de ământ, rezistenţa rizei de ământ oate fi calculată şi cu relaţia: R k, (5.13) 4 r factorul k fiind o funcţie de raortul dintre diametrul inelului şi grosimea materialului din care este realizat, valoarea acestuia utând fi obținută din nomograme. Prizele verticale au forma unor tije lungi, din metal, sau conducte, lasate vertical în sol, entru a trece rin straturile de adâncime ale ământului. Pentru o intensitate I a curentului care circulă rin riza de ământ, de ti tijă verticală, otenţialul la nivelul solului oate fi calculat cu relaţia de mai jos, valabilă în ioteza curentului uniform distribuit, e toată lungimea electrodului: V x I ln 4 l x x l l l l, (5.14) - 1 -

13 l Electrosecuritate în care semnificaţia notaţiilor este următoarea: x este distanţa faţă de axul electrodului tijă verticală, l lungimea electrodului, ρ rezistivitatea solului considerat omogen. Relaţia aroximativă entru calculul rezistenţei unei rize de ământ verticale simle este de forma: R 4 l ln 4 l r, (5.15) în care r este raza electrodului utilizat, iar l rerezintă lungimea acestuia. În cazul unei rize, teoretice, realizată din n tije verticale, lasate în linie, echidistant, distanţa dintre electrozi fiind notată cu a, conform rerezentării grafice din figura 5.8, rezistenţa efectivă a rizei de ământ este dată de relaţia: 1 k n R i1 1 R i, (5.16) în care: R 1, R, R 3... R n sunt rezistenţele rizelor de ământ, calculate entru fiecare tijă verticală, cu relaţia (5.16), considerând că nu sunt afectate de rezenţa altor electrozi tijă, iar k este aşa-numitul factor de utilizare, care satisface relaţia k 1. r R1 R R3 R4 a a a Fig Electrozi tijă lasaţi aralel: R 1 R 4 rezistenţa individuală a rizei electrozilor tijă; a distanţa dintre electrozi; l lungimea electrozilor Valoarea factorului k este mai mare decât 1, din cauza influenţei mutuale a câmurilor electrice determinate de tijele alăturate. Ca efect, simetria circulaţiei de curent electric, de la fiecare electrod individual, este deformată şi densitatea de curent în sol este modificată. În literatura de secialitate sunt date valorile exacte ale factorului k, entru diferite configuraţii ale electrozilor tijă, disuşi în aralel. În cazul configuraţiei simle, indicate în figura 5.8, valoarea factorului k oate fi considerată ca fiind egală cu: entru a l, k 1,5; entru a 4 l, k 1, influenţa mutuală dintre electrozi fiind neglijabilă

14 Prizele de ământ sub formă de reţea sunt utilizate, în secial, entru realizarea rizelor de mare extindere, aşa cum sunt cele ale staţiilor electrice. Rezistenţa de disersie a unui obiectiv oate fi aroximată, în conformitate cu standardele ANSI/IEEE (American National Standardization Institute/ Institute of Electrical and Electronic Engineers), funcţie de surafaţa în lan orizontal a rizei de ământ, în ioteza în care riza de ământ este considerată, iniţial, ca fiind realizată sub forma unui electrod lacă, de formă circulară, disus la surafaţa solului: R 4 A 4 r laca, (5.17) în care semnificaţia notaţiilor este următoarea: ρ rezistivitatea solului, considerat omogen, în Ω m, A surafaţa echivalentă a electrodului lacă care aroximează riza, în m, r laca raza electrodului lacă circulară, care aroximează riza de ământ, în m. lterior s-a demonstrat că rezistenţa de disersie este mai mare decât aceea estimată rin intermediul relaţiei (5.17), relaţia de calcul a rezistenţei de disersie fiind de forma: R, (5.18) 4 r l în care r este raza electrozilor rizei de ti reţea, iar l t rerezintă suma lungimilor conductoarelor reţelei din care este realizată riza de ământ. Prizele de ământ aferente instalaţiilor de rotecţie îmotriva electrocutării şi de rotecţie îmotriva loviturilor de trăsnet, destinate unor saţii mari sau unor instalaţii electrice comlexe, aşa cum sunt staţiile de transformare, au o structură comlexă, fiind realizate atât din electrozi orizontali, de ti reţea, cât şi din electrozi verticali, uneori de mare adâncime. Numai astfel de ansambluri de electrozi orizontali şi verticali ot asigura obţinerea unor valori mici şi relativ constante în tim ale rezistenţei de disersie, simultan cu o bună distribuţie a otenţialelor la surafaţa solului. Pentru calculul rezistenţei acestui ti de rize de ământ, comlexe, standardele ANSI/IEEE recomandă utilizarea relaţiei lui Schwarz: R t 1 R1 R R, (5.19) R R R semnificaţia notaţiilor fiind următoarea: R 1 rezistenţa conductoarelor comonentei orizontale, de ti reţea, a rizei de ământ; R rezistenţa tuturor tijelor verticale ale rizei de ământ; R 1 rezistenţa mutuală dintre conductoarele ce formează reţeaua orizontală şi gruul de electrozi tijă verticali. Exresiile uzual folosite entru rezistenţele din relaţia (5.19) sunt de următoarea formă: 1

15 R 1 l1 l1 R1 ln K1 K, (5.0) l1 h' A a 8 l l ln K1 1 1, (5.1) n l d A n R a l 1 l 1 ln K1 1, (5.) l1 l A 1 K semnificaţia notaţiilor fiind următoarea: ρ 1 rezistivitatea solului în zona de amlasare a comonentei orizontale de ti reţea a rizei de ământ, la adâncimea h; ρ a rezistivitatea aarentă a solului din zona unui electrod tijă verticală; l 1 lungimea totală a conductoarelor care formează comonenta sub formă de reţea orizontală a rizei de ământ; l lungimea medie a electrozilor verticali al rizei de ământ, ce oate fi calculată ca medie aritmetică a lungimilor tijelor verticale ale rizei; h adâncime echivalentă a reţelei orizontale, care se calculează astfel: h' 1 d h, entru conductoarele orizontale ale rizei de ământ, îngroate la 1 adâncimea h, resectiv h' 0,5 d, entru conductoarele orizontale ale rizei de ământ, atunci când acestea se află la surafaţa solului (h = 0 m); h adâncimea de amlasare a comonentei orizontale de ti reţea a rizei de ământ; d 1 diametrul conductoarelor din care este realizată comonenta orizontală a rizei de ământ; d diametrul electrozilor tijă, verticali, ai rizei de ământ; A aria surafeţei acoerite de comonenta de ti reţea, orizontală, a rizei de ământ, dată de rodusul a b, unde: a lungimea laturii mai scurte a dretunghiului format de reţeaua orizontală, b lungimea laturii mai mari a dretunghiului; n numărul de electrozi verticali ai rizei de ământ; K 1 şi K constante deendente de geometria sistemului de electrozi care formează riza de ământ şi care ot fi determinaţi din nomograme

16 5.. Metode entru reducerea rezistenţei de disersie a rizelor de ământ În solurile uscate, mai ales în cele cu ământ nisios şi în amestec cu ietriş, atunci când rezistivitatea solului deăşeşte 500 m, adeseori este dificil de realizat rize de ământ având rezistenţa de disersie suficient de mică, chiar în condiţiile adăugării unui număr considerabil de electrozi verticali şi orizontali. Pentru astfel de situaţii, trebuie avut în vedere fatul că rezistenţa de disersie a unei rize de ământ se comune din rezistenţa de contact, R k, dintre surafaţa electrodului şi sol, din rezistenţa R sm a solului a cărui structură a fost modificată, ca efect al instalării electrozilor rizei de ământ (afânarea solului în cazul unui electrod orizontal sau comactarea solului în cazul unui electrod vertical, introdus cu disozitive mecanice) şi din rezistenţa roriu-zisă, R s, a solului natural nemodificat, aceste rezistenţe fiind conectate în serie, conform schemei echivalente din figura 5.9. Electrod R k R sm R s Zonă de otenţial nul Fig Schema echivalentă a rezistenţei de disersie a unei rize de ământ În metodologia de calcul a rezistenţei de disersie a rizelor de ământ nu sunt luate în calcul rezistenţa de contact şi rezistenţa solului modificat, acesta fiind motivul entru care rezistenţa de disersie măsurată diferită de aceea antecalculată. Ponderea rezistenţelor R k şi R sm, în rezistenţa de disersie totală, este relativ mare, deoarece densitatea de curent şi gradientul de otenţial sunt maxime în imediata vecinătate a electrodului. În consecinţă, rezistenţa de disersie oate fi redusă, în mod eficient, numai când aceste rezistenţe ot fi menţinute la valori neglijabile. Aceste observaţii conduc la concluzia necesităţii măririi aarente a diametrului electrozilor rizelor de ământ, rin modificarea caracteristicilor solului din imediata vecinătate a electrozilor. Cea mai simlă soluţie de reducere a rezistivităţii solului, la contactul cu electrozii rizelor de ământ este aceea a udării solului, în vecinătatea electrozilor, sau a utilizării de săruri, recum clorura de sodiu, clorură de magneziu, clorură de calciu sau sulfat de curu. O altă osibilitate este aceea de imregnare a solului cu soluţii de sodă sau de utilizare a unor amestecuri de sol cu ilitură de fier. Exerienţa de exloatare a arătat că utilizarea unor substanţe solide solubile în aă, aşa cum sunt sărurile enumerate, nu este eficientă, deoarece aa rovenită din reciitaţii, care se infiltrează e lângă electrozii rizelor de ământ, diluează concentraţia acestor soluţii, în foarte scurt tim. Datorită eficienţei reduse a acestei soluţii ractice, actualmente, utilizarea electrozilor din ţeavă erforată, rin interiorul

17 cărora se introduce soluţia de mare conductivitate, este foarte uţin utilizată, chiar dacă, în unele cazuri, rezistenţa de disersie oate fi redusă, temorar, ână la o cincime din valoarea iniţial măsurată. Astfel de electrozi, sunt utilizaţi doar entru instalaţii de legare la ământ rovizorii, aşa cum sunt cele de e şantiere sau entru instalaţii mobile etc. O soluţie tehnică viabilă, entru reducerea rezistenţei de contact şi a rezistenţei solului modificat din vecinătatea electrozilor rizelor de ământ, este aceea a utilizării bentonitei. Bentonita este o argilă naturală, rezultată în urma activităţii vulcanice şi are în comonenţa sa o cantitate semnificativă de silicat de aluminiu (Al O 34 SiO 4H O), cu urme de oxizi de fier, de otasiu de calciu şi magneziu (Fe O 3, K O, CaO, MgO) şi, mai rar, de titan (TiO ), recum şi alte săruri minerale care ionizează, formând un mediu electrolitic, caracterizat rintr-un H curins între 8 şi 10. Acest caracter al stratului de bentonită nu se degradează în tim, aşa cum se întâmlă în cazul soluţiilor de săruri, care imregnează solul din vecinătatea electrozilor rizelor de ământ, deoarece sărurile fac arte din comoziţia minerală a argilei bentonitice. Bentonita este uternic higroscoică, nu este corozivă, este stabilă şi are o rezistivitate foarte mică, de numai,5 Ω m, la o umezire a sa de 300 %. Prin umezire, volumul bentonitei creşte semnificativ, chiar de ână la 13 ori în raort cu volumul său în stare uscată, astfel încât aderă foarte bine la orice surafaţă cu care se află în contact. La o exunere directă la radiaţia solară, bentonita crează o eliculă uscată, care nu ermite uscarea, în rofunzime, a stratului. Preararea susensiei activate de bentonită constituie faza cea mai dificilă a întregului roces. Astfel, dacă tehnologia de realizare a susensiei este greşită, rezistivitatea acesteia rezultă mare, în rincial datorită formării de aglomerări de material solid, aglomerări care rămân în stare uscată. De cele mai multe ori, se amestecă, în rocente masice, 0 % bentonită cu 80 % aă, în reciiente a căror caacitate trebuie să fie mai mare de 100 l. Susensia coloidală de bentonită se introduce în şanţurile electrozilor orizontali şi în găurile forate ale electrozilor verticali, astfel încât electrozii să fie înconjuraţi de un strat având grosimea de 3 5 cm, din această susensie. În cazul electrozilor verticali, dacă solul este ietros, rin roducerea unei mici exlozii la artea inferioară a orificiului forat, se obţine o reţea de mici ramificaţii şi de microfisuri, în care ătrunde susensia de bentonită, reducându-se, considerabil, rezistenţa de contact. Pentru rizele de ământ ale instalaţiilor ce funcţionează în curent continuu, utilizarea bentonitei nu este recomandată, deoarece accentuează rocesele electrolitice care determină deteriorarea electrozilor. În soluri foarte uscate, acest rocedeu nu este eficient, deoarece, în tim, aa din susensia de bentonită migrează în solul în care este turnată. Procedeul este foarte

18 Potenţialul raortat al rizei [u.r.] Electrosecuritate eficient, însă, în regiuni cu soluri nisioase, ietroase sau stâncoase, caracterizate rin rezistivitate electrică mare. În rezenţa bentonitei, ca material secial cu rezistivitate foarte redusă, disus în jurul electrozilor rizelor de ământ, atât rezistenţa totală a acestora, cât şi reartiţia otenţialelor devin mai bune, entru toate scourile exloatării. n exemlu de reartiţie a otenţialului în vecinătatea unui electrod tijă, în absenţa şi resectiv în rezenţa stratului de bentonită, este dat în figura reartiţia otenţialului în absenţa bentonitei reartiţia otenţialului în rezenţa bentonitei x [m] strat de bentonită electrod al rizei sol Fig Reartiţia otenţialului unei rize de ământ verticale simle, în rezenţa şi în absenţa uni strat de bentonită 5.3. Verificarea instalaţiilor de legare la ământ Instalaţiile de rotecţie rin legare la ământ se verifică, în rimul rând, la unerea în funcţiune a instalaţiilor electrice e care le deservesc, duă care se fac verificări eriodice ale instalaţiilor de legare la ământ de rotecţie, entru a reduce, la minimum osibil, riscul de electrocutare rin atingere indirectă, de exemlu, în urma întreruerii circuitelor de legare la ământ sau corodării excesive a electrozilor rizei de ământ. Verificarea stării fizice a unei instalaţii de legare la ământ, la un moment dat, imlică verificarea vizuală a unor elemente, însă comonenta redominată a testării imlică efectuarea de măsurători asura următorilor arametri rinciali: rezistenţa de disersie a rizei de ământ;

19 tensiunea totală e riza de ământ, tensiunile accidentale de atingere şi de as, recum şi tensiunile ce ot să aară rin culaj rezistiv; continuitatea electrică a legăturilor dintre elementele instalaţiei de legare la ământ Măsurarea rezistenţei de disersie a rizelor de ământ Pentru măsurarea rezistenţei unei rize de ământ, aceasta trebuie searată de restul instalaţiei de legare la ământ. Procedând în acest fel, se măsoară rezistenţa de disersie a rizei de ământ. Pentru a asigura o rotecţie corectă îmotriva electrocutării rin atingere indirectă, instalaţia de legare la ământ de rotecţie, şi nu numai riza de ământ, trebuie să aibă o rezistenţă maximă accetată. În aceste condiţii valoarea măsurată a rezistenţei de disersie a rizei de ământ nu trebuie sa deăşească valorile maxime admise de norme, entru rezistenţele instalaţiilor de legare la ământ, astfel: 4 Ω - entru rize de ământ utilizate exclusiv în scoul rotecţiei îmotriva electrocutării rin atingere indirectă; 10 Ω - entru rize de ământ utilizate exclusiv entru deservirea instalaţiilor de aratrăsnete; 1 Ω - entru rize de ământ utilizate în comun, în scoul asigurării securităţii electrice şi al descărcării la ământ a curenţilor de trăsnet. Măsurarea rezistenţei de disersie a rizelor de ământ se efectuează numai în curent alternativ. Se evită, astfel, alterarea rezultatelor măsurătorilor de către tensiuni externe, de olarizaţie, care ar utea să aară în cazul în care măsurătorile ar fi făcute în curent continuu. În aceste condiţii, se măsoară, de fat, imedanţa rizei de ământ, la frecvenţa tensiunii sursei aaratului de măsură sau a altei surse externe, utilizate entru măsurători. În continuare vor fi rezentate rincialele metode de măsurare a rezistenţei de disersie a unei rize de ământ. a. Metoda amer-metrului şi voltmetrului Această metodă mai este cunoscută și sub numele de metoda celor trei uncte, sau metoda 6%. Pentru măsurarea rezistenţei de disersie a unei rize de ământ, R, sunt necesari doi electrozi sulimentari, aşa cum rezultă din schema de rinciiu dată în figura Electrodul notat cu R A este electrodul auxiliar de curent (numit şi riză de curent), iar electrodul notat cu R S este electrodul auxiliar de otenţial (numit şi riză sondă sau riză de otenţial)

20 În circuitul rerezentat în figura 5.11.a, valoarea rezistenţei de disersie a rizei de ământ rezultă, conform legii lui Ohm: R, (5.3) I în care este tensiunea măsurată de voltmetru, iar I intensitatea curentului care se închide rin riza de ământ. I I A V I v Oscilator I a) b) R R S R A R R S R A Fig Schema de rinciiu a măsurării rezistenţei de disersie a rizelor de ământ Eroarea de măsurare oate fi, însă, inaccetabil de mare dacă electrozii auxiliari, de măsură, mai ales electrodul rizei auxiliare de curent, nu sunt disuşi într-o manieră coresunzătoare, în raort cu riza de ământ de măsurat. În imediata aroiere a electrozilor rizei, resectiv a surafeţelor electrozilor rin care trece curentul în sol, rezistenţa electrică a solului are cea mai mare valoare, deoarece curentul trece rintr-un volum mic din solul resectiv. Pe măsura deărtării de surafaţa electrozilor rizei, volumul de sol, rin care trece curentul, creşte din ce în ce mai mult. În consecinţă, şi rezistenţa electrică e care o manifestă solul, la circulaţia unui curent electric, scade e măsura deărtării de electrozii rizei, astfel încât, la o anumită distanţă, această rezistenţă electrică oate fi considerată neglijabil de mică. În mod cu totul similar, densitatea de curent este maximă în imediata aroiere a electrozilor rizei şi scade e măsura deărtării de aceştia, deoarece secţiunile în sol, rin care circulă curentul, cresc continuu. La o anumită distanţă de electrozii rizei, densitatea de curent devine neglijabil de mică, ractic egală cu zero, datorită secţiunii de trecere foarte mari a solului rin care circulă curentul. În aceeaşi măsură scad şi otenţialele diferitelor uncte de e sol, acestea fiind roorţionale cu densitatea de curent. Astfel, la o anumită distanţă de electrozii rizei, se ajunge într-o zonă în care otenţialul este foarte mic, zonă denumită zonă de otenţial nul. În conformitate cu cele rezentate anterior, două osibile diagrame de reartiţie a otenţialelor în circuitul de măsurare sunt rezentate în figura

21 Rezistenţa Rezistenţa Electrosecuritate R R S R A a) R R S R A b) RS RS RS RS Distanţa dintre riza de măsurat şi riza de curent Zone de otenţial surause Eroare de măsurare Zonă de otenţial nul Distanţa dintre riza de măsurat şi riza de curent Zone de otenţial distincte Eroare de măsurare Fig.5.1. Diagrame de reartiţie a otenţialelor şi identificare erorii de măsurare a rezistenţei rizelor de ământ, funcţie de distanţa dintre riza de măsurat şi riza de curent În diagrama din figura 5.1.a, zonele de otenţial ale rizei de ământ şi electrodului rizei auxiliare de curent se suraun, astfel încât electrodul auxiliar de otenţial se va afla, ractic în orice condiţii, într-o zonă cu otenţial diferit de zero, rezultând o eroare de măsurare inadmisibil de mare. În diagrama din figura 5.1.b, se observă că între riza de ământ şi electrodul auxiliar de curent există o zonă de otenţial nul (entru fiecare dintre rizele de ământ de măsură şi de măsurat se ajunge în afara zonei de rezistenţă efectivă a rizei, când rezistenţa oate fi considerată neglijabilă). Numai în astfel de condiţii eroarea de măsurare este accetabilă. Pentru determinarea zonei de otenţial nul, într-o configuraţie dată a rizei de ământ ce urmează a fi măsurate, se oate roceda astfel: se execută un montaj de tiul celui rerezentat în figura 5.11.a, fără a fi necesar amermetru, iar sursa de alimentare utând fi alta decât aceea rorie a unui aarat de măsură a rezistenţei de disersie a rizelor de ământ; se citesc tensiunile măsurate de voltmetrul având o bornă legată la electrodul rizei iar cealaltă la electrodul de otenţial, sondă care se mută la diferite distanţe faţă de electrodul rizei de măsurat; e măsura deărtării de riza de măsurat, valorile tensiunii măsurate cresc, această creştere fiind din ce în ce mai mică, entru o aceeaşi distanţă de îndeărtare a electrodului sondă, e aceeaşi direcţie; atunci când creşterea devine foarte mică, valorile măsurate de voltmetru rămânând aroximativ constante, înseamnă că s-a ajuns cu electrodul auxiliar de otenţial în zona de otenţial nul, iar valoarea măsurată a tensiunii rerezintă tocmai tensiunea totală a rizei, la valoarea intensităţii curentului care a fost stabilită rin riză; - 1 -

22 0,5 d Electrosecuritate dacă nu se înregistrează această scădere a antei otenţialului, e măsura deărtării de riza de ământ de măsurat, atunci zonele de rezistenţă efectivă ale rizei de ământ şi electrodului auxiliar de curent se suraun; cei doi electrozi fiind rea aroiaţi, nu crează o zonă de otenţial nul între ei (figura 4.a), entru o măsurătoare accetabilă trebuind să fie mărită distanţa dintre riza de măsurat şi electrodul auxiliar al rizei de curent. În cazul măsurării rizelor de ământ simle (teoretic unctiforme), electrozii se disun coliniar sau în vârfurile unui triunghi isoscel, conform rerezentării grafice din figura R S R R S R A R 0,6 d d d R A Fig Disunerea electrozilor circuitului de măsurare a rezistenţei rizelor simle În ceea ce riveşte distanţa dintre electrodul rizei de ământ suuse măsurării şi electrodul auxiliar de curent, chiar şi în cazul rizelor simle, nu ot fi date valori foarte sigure, atâta tim cât această distanţă deinde, în mod imlicit, de diametrul electrodului rizei de măsurat, de lungimea sa şi de omogenitatea solului în care este lasat. nii autori arată că distanţa dintre electrodul rizei de ământ suuse măsurării şi elec-trodul auxiliar de curent ar trebui să fie de ordinul a m. nii constructori de aarate dau aceste distanţe minime în domeniul 10 0 m, iar alţii dau distanţele funcţie de adâncimea de instalare a rizei simle şi de diametrul electrodului acesteia. În cazul rizelor de ământ comlexe, disunerea electrozilor oate fi mai dificilă, fiind deendentă de dimensiunile grilei formate de către electrozii rizei de ământ. Trei variante de disunere a electrozilor auxiliari de măsură sunt exemlificate în construcţia grafică din figura Rezultate suficient de recise se ot obţine, în oricare dintre variantele de disunere a electrozilor rezentate în figura 5.14, dacă se resectă şi nişte distanţe minime de ozare a acestora, în raort cu conturul extern al rizei de ământ măsurate, distanţe care sunt date funcţie de arametrul notat cu D, astfel: dacă D 10 m, distanţa dintre electrozii adiacenţi = 1,5 0 = 30 m; dacă 10 < D < 40 m, distanţa dintre electrozii adiacenţi 1,5 40 = 60 m; dacă D 40 m, distanţa dintre electrozii adiacenţi 1,5 D. - -

23 0,5 d R SI R AI R SIII d = D 80 m 0,5 d 30 o R SII R AII, III D R 1,5 D d 3 D 0,6 d Fig Scheme de rinciiu de disunere a electrozilor auxiliari: I disunere în vârfurile unui triunghi isoscel; II disunere coliniară; III disunere în vârfurile unui triunghi dretunghic. În standardul românesc SR EN 6059 se face recizarea că electrodul auxiliar de otenţial trebuie să se afle într-o zonă de otenţial nul, creată în timul măsurătorilor între riza de ământ de măsurat şi electrodul auxiliar de curent, astfel încât distanţa dintre electrozi trebuie să fie egală cu 5 D, în care D rerezintă cea mai mare diagonală a terenului în care este instalată riza de ământ. De asemenea, se face recizarea că, în cazul rizelor de ământ extinse, determinarea zonei de otenţial nul se face rin încercări. b. Metoda comensării O altă metodă de măsurarea a rezistenţei de disersie a rizelor de ământ, bazată, de asemenea, e utilizarea a trei electrozi în circuitul de măsurare, este metoda comensării (metoda Behrend). În cazul acestei metode, căderea de tensiune e riza de ământ se comensează rintr-o tensiune variabilă, obţinută într-un montaj otenţiometric, aşa cum este cel rerezentat în figura

24 I I * T R r * A I C ~ Oscilator I a) I I * T R r * A C ~ I b) R R S R A R I R S R A Fig Princiiul metodei de măsurare a rezistenţei de disersie a rizelor de ământ rin metoda comensării: a) schema de rinciiu; b) schema electrică echivalentă. În comonenţa schemei de măsurare intră, e lângă cei trei electrozi deja cunoscuţi de la metoda rezentată anterior, o sursă de tensiune alternativă de mică utere (sursa de tensiune continuă a aaratului şi un oscilator de joasă frecvenţă), un reostat calibrat şi cu osibilitatea de citire a valorii rezistenţei introduse în circuitul de măsură, r, un transformator, T, cu raort de transformare reglabil, k = 1; 10; 100;..., un condensator, C, destinat desensibilizării circuitului de măsură la curenţi continui şi un aarat de măsură a intensităţii curentului. Modul de disunere în circuit a transformatorului asigură defazarea cu 180 o a tensiunii din rimar, entru a realiza efectul de comensare a tensiunii. Potenţiometrul alimentează, cu o tensiune reglabilă, rimarul transformatorului T. În circuitul din secundarul transformatorului, legea a doua a lui Kirchhoff oate fi scrisă sub forma: Z I R I, (5.4) în care Z rerezintă imedanţa echivalentă a circuitului format din rezistenţa electrodului auxiliar de otenţial, R s, caacitatea de filtrare a comonentei continue, C, şi imedanţa rorie a aaratului de măsură curent. Prin delasarea cursorului otenţiometrului se modifică tensiunea şi, imlicit, intensitatea curentului din circuitul aaratului de măsură, I. Atunci când aaratul de măsură curent indică I = 0, circuitul este echilibrat şi, deci, tensiunea din secundarul transformatorului este egală cu tensiunea totală a rizei de ământ, iar intensitatea curentului, rin rimarul transformatorului, este egală cu aceea a curentului care circulă rin riza de ământ de măsurat, adică: - 4 -

25 . (5.4) I I Detaliind exresiile de mai sus, entru regimul comensat, se obţin relaţiile: R I R I ; (5.5) 1 r 1 r 1 R I r I, (5.6) k R k R k k rerezentând raortul de transformare al transformatorului, R rezistenţa totală a reostatului, iar r artea din rezistenţa reostatului de e care se alimentează rimarul transformatorului. Din relaţiile (5.4), (5.5) şi (5.6) se obţine: R 1 r, (5.7) k rezistenţa de disersie a rizei de ământ rezultând, direct, rin citirea raortului de transformare setat şi a valorii rezistenţei reostatului, entru care comensarea tensiunii este erfectă. Evitarea introducerii unor erori de măsură, generate de către curenţi araziţi alternativi care circulă rin alte trasee, oate fi realizată rin utilizarea unei frecvenţe în circuitul de măsurare diferite de frecvenţa industrială a reţelelor electrice. Este uzuală utilizarea frecvenţei de 75 Hz. c. Metoda celor două uncte O metodă simlificată de măsurare a rezistenţei de disersie a rizelor de ământ simle, revăzută în normativul ANSI/IEEE ca şi în cărţile tehnice ale unor aarte destinate măsurării arametrilor rizelor de ământ, este metoda celor două uncte sau metoda simlificată. Având în vedere relativa simlitate a schemei de măsurare, această metodă oate fi utilizată ca şi metodă de monitorizare a rezistenţei unei rize de ământ, însă numai în condiţiile în care se ştie, deja, că riza de ământ are o rezistenţă de disersie mică şi este realizată într-un sol de rezistivitate mică. Această metodă este utilă în zonele în care densitatea construcţiilor sau instalaţiilor este relativ mare, fiind dificil de găsit locuri convenabile de instalare a celor doi electrozi auxiliari, necesari în alicarea metodei standard. Schema de rinciiu a metodei simlificate rezultă din figura

26 Conductă metalică Punte entru bornele de curent şi de otenţial Conductor de legare la ământ Electrod auxiliar R Aarat măsură R Fig Schema de rinciiu a metodei celor două uncte Metoda nu este la fel de recisă ca şi metoda standard a voltmetrului şi amermetrului (metoda celor trei uncte sau metoda 6 %), rezultatele sunt influenţate de distanţa dintre electrodul rizei de ământ testate şi electrodul auxiliar introdus în ământ sau conectat la o conductă metalică a reţelei de aă. Rezistenţa rorie a conductoarelor de conexiune la aaratul de măsură trebuie scăzută din valoarea măsurată de aarat. Metoda nu oate fi considerată metodă standard, dar oate fi utilizată ca metodă aroximativă, entru rizele din saţii restrânse, cu restricţiile recizate anterior Măsurarea tensiunilor de atingere și de as Măsurarea rezistenţei de disersie a rizei de ământ a unui obiectiv nu dă informaţii directe şi certe relativ la riscul exunerii la tensiuni accidentale ericuloase. Acesta este motivul entru care, în continuarea oeraţiilor de măsurare a rezistenţei de disersie a rizelor de ământ, se determină reartiţia otenţialelor, a tensiunilor de atingere şi de as şi, imlicit, a coeficienţilor de atingere şi de as ai rizei măsurate. Tensiunile de atingere şi de as ot fi măsurate rin metode directe sau indirecte. În cazul instalaţiilor extinse, aşa cum sunt staţiile de transformare şi ansamblurile industriale, este referabilă utilizarea metodei indirecte a voltmetrului şi amermetrului, care ermite şi trasarea curbelor echiotenţiale din zona de instalare a echiamentelor. a. Metoda indirectă Pentru efectuarea acestor măsurători, rin metoda amermetrului şi voltmetrului, se utilizează o schemă asemănătoare celei folosite la determinarea rezistenţei de disersie a rizei de ământ şi a tensiunii totale e riza de ământ,, aşa cum rezultă şi din figura Schemele de măsură ale acestei metode se rezintă sub două variante: varianta cu doi electrozi de otenţial (figura 5.17.b) şi varianta cu un electrod de otenţial (figura 5.17.c). În rima variantă, otenţialul de referinţă este otenţialul solului (zero), iar în a doua variantă, otenţialul de referinţă este acela al rizei de ământ, la circulaţia - 6 -

27 rin aceasta a curentului din circuitul electrodului auxiliar de curent. În ractică, este referată varianta cu un singur electrod de otenţial, datorită reciziei mai bune a rezultatelor. Indiferent de varianta folosit, rămâne valabilă condiţia utilizării unui voltmetru cu imedanţă de intrare mare, condiţie obligatorie entru obţinerea unor rezultate corecte, atâta tim cât rezistenţa de disersie a sondelor de otenţial este relativ mare (sute de kω), ele fiind formate din electrozi de oţel bătuţi în ământ la foarte mică adâncime (5 8 cm) sau lăci seciale (figura 5.17.d) disuse e surafeţele dure, aşa cum sunt cele din beton sau avaj, a căror surafaţă de contact cu solul este de aroximativ 00 cm şi a căror greutate este de 30 kg. A ~ a) A ~ b) I v = V Oscilator I I v = k V Oscilator I R R S R A R K R S R A Zonă de otenţial nul Zonă de otenţial nul I A v = - k V ~ Oscilator I c) Placă din lemn sau alt material izolant d) Conductor conexiune R K R S R A Zonă de otenţial nul Postav udat Placă metalică Fig Scheme de rinciiu entru măsurarea distribuţiei otenţialelor rin metoda indirectă a amermetrului şi voltmetrului: a) schema entru măsurarea rezistenţei de disersie; b) schema entru măsurarea distribuţiei otenţialelor în varianta cu doi electrozi; c) schema entru măsurarea distribuţiei otenţialelor în varianta cu un electrod; d) electrod ce se utilizează ca riză sondă e surafeţe dure. În figura 5.17, notaţiile au următoarea semnificaţie: valoarea efectivă a tensiunii alternative furnizate de sursă; v tensiunea indicată de voltmetru; - 7 -