curs11 12 protectia contra socurilor electrice text

16
Instalaii Electrice Dr. Florin POP, profesor Cursul 11-12 Cap. 6 Instalaii de protecie împotriva ocurilor electrice 6.1 Caracteristici generale Schemele reelei de distribuie i a sistemului de protecie Schema IT Schema TT Schema TN-S Schema TN-CS

Upload: cristiangodeanu

Post on 17-Feb-2015

61 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

Instalaii Electrice Dr. Florin POP, profesor

Cursul 11-12 Cap. 6 Instalaii de protecie împotriva ocurilor electrice 6.1 Caracteristici generale Schemele reelei de distribuie i a sistemului de protecie Schema IT Schema TT Schema TN-S Schema TN-CS

Page 2: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-2

Page 3: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-3

Protecia împotriva electrocutrii prin atingere indirect la instalaii i echipamente electrice fixe alimentate din reele electrice legate direct la pmânt de joas tensiune (simbol T) se realizeaz prin aplicarea sistemului de protecie prin legare la nul (simbol N), schema TN - figura 7.3 În cazuri justificate, se poate aplica în loc de legarea la nul (schema TN) una din urmtoarele sisteme de protecie: - legarea la pmânt de protecie (schema TT); - izolarea de protecie; - separarea de protecie; - utilizarea tensiunii reduse; - protecia automat împotriva curenilor de defect (PACD); - protecia automat împotriva tensiunilor de defect (PATD).

Legarea la conductoarele de nul de protecie este obligatoriu s fie cumulat cu legarea la priza de pmânt a bornelor sau barelor de nul ale tablourilor de distribuie i a nulului de la sursa de alimentare cu energie electric (generator sau transformator).

Conductorul de nul de protecie (simbol PE) trebuie s fie diferit de conductorul de nul de lucru (simbol N) folosit pentru scopuri tehnologice ca parte activ a instalaiei. Totdeauna, de

Page 4: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-4

la ultimul punct al circuitului de nul legat la pmânt, respectiv de la ultimul tablou la care borna sau bara de nul este legat la pmânt, în sensul fluxului de energie electric, pân la elementul care trebuie racordat la conductorul de nul de protecie (simbol PE), acesta din urm trebuie s fie diferit de conductorul de nul de lucru (simbol N). În toate celelalte cazuri, în care conductoarele de nul sunt încadrate între legturi la pmânt (de exemplu, între bornele i barele de nul ale tablourilor legate la pmânt), aceste conductoare se folosesc în comun, atât pentru protecie cât i pentru lucru (simbol PEN). Definiii. Tensiune foarte joas de securitate (TFJS) - tensiune care nu depete 50 V valoare efectiv în c.a. între conductoare sau între un conductor oarecare i pmânt într-un circuit la care separarea de reeaua de alimentare este asigurat de mijloace precum transformatorul de separaie sau convertizorul cu înfurri separate. Clase de echipament în raport cu modul cum este realizat protecia împotriva ocurilor electrice.

Echipament de clas 0 - la care protecia se bazeaz pe izolaia principal; aceasta înseamn c nu este prevzut nici o msur pentru legarea prilor conductoare accesibile, dac exist, la un conductor de protecie care face parte din instalaia electric fix, protecia în caz de defect bazându-se pe împrejmuire.

Echipament de clas I - la care protecia nu se bazeaz pe izolaia principal, ci este prevzut o msur suplimentar de protecie printr-un mijloc de legare a prilor conductoare accesibile la un conductor de protecie legat la pmânt, care face parte din instalaia electric fix, astfel încât prile conductoare accesibile s nu poat deveni periculoase în caz de defect al izolaiei principale.

Echipament de clas II - la care protecia nu se bazeaz numai pe izolaia principal, ci sunt prevzute msuri suplimentare de protecie, precum izolaia dubl sau izolaia întrit; aceste msuri nu curpind modul de legare la pmânt de protecie i nu depind de condiiile de instalare.

Echipament de clas III - la care protecia se bazeaz pe alimentarea cu tensiune foarte joas de securitate (TFJS) i la care nu sunt transmise tensiuni mai mari de TFJS.

Page 5: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-5

Efectele curentului asupra omului (SR CEI 479-1). Pentru acelai traseu al curentului prin corpul omului, pericolul la care sunt expuse persoanele depinde în mod esenial de intensitatea i de durata trecerii curentului; criteriul de proiectare a protecie împotriva ocurilor electrice este limita admisibil a tensiunii de atingere (produsul dintre curentul care trece prin corpul omului i impedana sa) în funcie de timp. Relaia dintre curent i tensiune nu este liniar datorit faptului c impedana omului variaz cu tensiunea de atingere. Diferitele pri ale corpului uman - precum pielea, sângele, muchii, celelalte esuturi i articulaii - prezint pentru curentul electric o anumit impedan compus din elemente rezistive i capacitive. Valorile acestor impedane depind de mai muli factori i în special de traseul curentului, de tensiunea de atingere, de durata trecerii curentului, de frecvena curentului, de starea de umiditate a pielii, de suprafaa de contact, de presiunea exercitat i de temperatur.

Accidentele în curent continuu sunt mult mai puin frecvente, luând în considerare numrul de aplicaii i de accidente mortale care se produc numai în condiii foarte nefavorabile, de exemplu în mine.

Impedana electric total a corpului omului este alctuit din componente rezistive i capacitive, fiind determinat de impedana intern i impedana pielii. Rezistena iniial a corpului omului depinde în principal de traseul curentului i, în mai mic msur, de suprafaa de contact; în momentul în care se aplic tensiunea de atingere, capacitile omului nu sunt încrcate, astfel c rezistena iniial este aproximativ egal cu impedana intern a corpului omului. Pentru traseul de curent mân-mân sau mân-picior i pentru suprafee de contact mari poate fi considerat egal cu 500 Ω pentru 5% din populaie, în curent alternativ 50/60 Hz i în curent continuu. Figura 7.4 indic valorile impedanei interne ale corpului omului pentru diferite trasee, exprimate în procente din valoarea pentru traseul de la mâna stâng la mâna dreapt.

Valorile impedanei totale ale corpului omului indicate în tabelul 7.8 i figura 7.5 sunt valabile pentru subieci în via, traseul mân-mân sau mân-picior, cu suprafee de contact mari (5.000 mm2 pân la 10.000 mm2) în condiii de mediu uscate. Valorile impedanei totale ale

Page 6: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-6

corpului omului la 50/60 Hz se reduc pentru frecvene mai mari din cauza influenei capacitii pielii.

Pragul de nedesprindere este valoarea maxim a curentului pentru care o persoan care ine electrozii în mâini poate s se desprind de ei. Valoarea sa depinde de mai muli parametri cum ar fi: suprafaa de contact, forma i dimensiunile electrozilor, caracteristicile fiziologice ale individului. În practic este luat în considerare o valoare de aproximativ 10 mA.

Fibrilaia ventricular este considerat drept cauz principal a decesului prin oc electric. De asemena, exist cazuri de deces prin asfixiere sau oprirea inimii. Efecte patofiziologice precum contracii musculare, dificulti de respiraie, creterea presiunii sanguine, perturbaii în formarea i propagarea impulsurilor în inim, inclusiv fibrilaia auricular i oprirea provizorie a inimii se pot produce i fr fibrilaie ventricular. Astfel de efecte nu sunt mortale i în mod normal sunt reversibile, dar pot produce mrci (urme) de curent. Pentru durate de oc mai mici de 0,1 s, fibrilaia se poate produce pentru cureni cu intensitate mai mare de 500 mA dac ocul se produce în timpul perioadei vulnerabile a ventricolelor în timpul ciclului cardiac. Pentru cureni de mai muli amperi, se pot produce arsuri grave care provoac leziuni serioase i chiar decesul. În figura 6.6 i tabelul 6.9 sunt prezentate zonele timp/curent ale efectelor curenilor tensiunii alternative de 15 Hz pân la 100 Hz.

Page 7: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-7

Dup SR CEI 479-1: 1955

Page 8: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-8

Msuri de protecie Mijloacele tehnice pentru protecia împotriva electrocutrii prin atingere indirect definite în STAS 12604 sunt urmtoarele:

- alimentarea la tensiune redus; - legarea la priza de pmânt; - legarea la conductoare de nul; - dirijarea distribuiei potenialelor; - egalizarea potenialelor; - izolarea suplimentar de protecie aplicat echipamentului electric; - izolarea zonei de manipulare a omului (izolarea amplasamentului); - protecia prin separare; - protecia automat împotriva tensiunilor de defect (PATD); - protecia automat împotriva curenilor de defect (PACD); - folosirea mijloacelor de protecie electroizolante; - controlul permanent al rezistenei de izolaie. Pentru echipamentele portabile se aplic unul din mijloacele de protecie: - alimentarea

la tensiune redus; - egalizarea potenialelor; - izolarea suplimentar de protecie aplicat echipamentului electric; - protecia prin separare; aceste mijloace de protecie nu sunt condiionate de meninerea tensiunilor de atingere i de pas sub limitele admise, respectiv de timpul de deconectare în cazul unui defect.

Standardul SR CEI 364-4-41 definete msurile de protecie împotriva atingerilor indirecte:

- întreruperea automat a alimentrii; - utilizarea echipamentelor de clas II sau cu izolaie echivalent; - izolarea amplasamentelor; - legturi echipoteniale locale nelegate la pmânt; - separare electric. Utilizarea dispozitivelor de curent diferenial rezidual, la care valoarea curentului

diferenial nominal de funcionare este mai mic sau egal cu 30 mA, este recunoscut ca msur de protecie suplimentar în caz de defectare a celorlalte msuri de protecie împotriva atingerilor sau în caz de impruden a utilizatorilor.

Prize de pmânt O priz de pmânt natural i/sau artificial poate fi utilizat în comun pentru legarea la pmânt a urmtoarelor categorii de instalaii de protecie: - împotriva electrocutrilor prin atingere indirect; - împotriva supratensiunilor (atmosferice sau de comutaie); - punctele de recepie cu anten colectiv de radio i televiziune.

Legarea direct a instalaiilor de paratrsnet la priza de pmânt de protecie folosit în comun se admite numai cu condiia ca rezistena de dispersie a acesteia s fie mai mic sau cel mult egal cu 1 Ω.

Condiii de stabilitate termic. În toate instalaiile electrice trebuie s se prevad protecii pentru semnalizarea i/sau întreruperea circuitului cu defecte. Timpul de întrerupere trebuie s fie sub 3 s pentru instalaiile sau echipamentele electrice fixe sau mobile; aceast prevedere nu este obligatorie pentru echipamentele portabile. Pe durata trecerii curenilor de defect, temperatura conductorului de protecie neizolat suprateran nu trebuie s depeasc 200 °C, respectiv 300 °C în cazul în care în apropiere nu se afl materiale combustibile. Aceast condiie este îndeplinit dac densitate de curent J determin un echilibru între cldura dezvoltat în conductor i cea transmis spaiului înconjurtor, fr ca temperatura conductorului s depeasc limita maxim admis - tabelul 7.10.

Tabelul 7.10

Page 9: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-9

Materialul conductorului Densitatea de curent maxim admis, în A/mm2, pentru t = 1 s

Oel 70 Aluminiu sau oel-aluminiu 105 Cupru 160

În calculul instalaiei de protecie se ia în considerare intensitatea curentului de defect

monofazat (Idm). În cazul în care valoarea acestui curent nu este determinat, se consider o valoare egal cu 1,25 ori valoarea curentului de reglaj a protecie maximale a întreruptorului (Idm=1,25·Id); în cazul în care protecia maximal se realizeaz numai cu sigurane, se consider în calcul curentul Idm=k·Ins, în care Ins este curentul nominal al siguranei fuzibile, iar k=3,5 pentru sigurane cu Ins ≤ 50 A i k = 5 pentru sigurane cu Ins ≥ 63 A. Timpul de calcul este cel al proteciei maximale. 6.2 Protecia prin legarea la priza de pmânt Legarea la priza de pmânt (simbol T) constituie msura de protecie principal la reea izolat (sau compensat) - simbol I - de înalt sau joas tensiune, la reea legat direct la pmânt (sau prin rezisten ohmic) - simbol T - de înalt i joas tensiune (în acest al doilea caz, numai pe baza unei justificri tehnico-economice). Ea constituie msur de protecie suplimentar la protecia prin legare la nul (simbol N) la reea legat direct la pmânt (sau prin rezisten ohmic) - simbol T - de joas tensiune. a) Legarea la priza de pmânt (se noteaz pentru prescurtare “PP”) pentru instalaiile i echipamentele electrice din reelele de înalt tensiune se cumuleaz cu unul sau mai multe din mijloacele de protecie urmtoare: - dirijarea distribuiei potenialelor; - egalizarea potenialelor; - izolarea zonei de manipulare a omului (izolarea amplasamentului); - folosirea mijloacelor de protecie electroizolante. Opiunea se face pe baza unei justificri tehnico-economice în funcie de condiiile specifice (valoarea curentului de punere la pmânt Ip, rezistivitatea solului s, limita maxim a tensiunii de atingere Ua i de pas Up, tensiunea aprut prin cuplaj rezistiv.

Instalaia de protecie se dimensioneaz inând cont de urmtoarele condiii de baz: R I k

Up p a

aa

+ −≤

α β 1 i

R I kUp p pas

paspas

⋅≤

α i 0 85, ⋅ ⋅ ≤R I r Up p R

unde Rp este rezistena de dispersie rezultant a PP; ka i kpas - coeficienii de atingere i de pas care caracterizeaz dirijarea distribuiei potenialelor; a, pas i - coeficienii de amplasament, datorit izolrii amplasamentului; Ua i Upas - limitele maxime admise ale tensiunilor de atingere i de pas; au valori în funcie de: - timpul proteciei de baz (timpul de deconectare); - mijloace de protecie electroizolante folosite; - zona de amplasare (frecvena circulaiei) a instalaiei sau a echipamentului electric; - categoria echipamentului electric; Ip - partea din curentul de defect care trece efectiv prin prizele de pmânt (la calcul se ine seama de toate cile de întoarcere ale curentului de defect); UR - limita maxim admis a tensiunii datorit cuplajului respectiv; r - factorul de reducere a influenei prin cuplaj rezistiv, rezultant. Coeficienii de amplasament se definesc conform STAS 12604 prin urmtoarele relaii:

=(Rd+Rh)/Rh i =(Riz+Rh)/Rh, în care Rh este rezistena electric a corpului omenesc, Rd - rezistena echivalent de izolare la picioarele omului fa de pmânt, Riz - rezistena stratului izolant fa de elementele conductive în contact cu pmântul. În cazul atingerii unei pri ajunse accidental sub tensiune i a pmântului (situaie care genereaz tensiunea de atingere Ua), coeficientul de amplasament este a i se calculeaz cu rezistena echivalent de izolare denumit Rda. În cazul atingerii cu picioarele a dou puncte de pe sol având poteniale diferite (situaie care genereaz tensiunea de pas Upas), coeficientul de amplasament este pas i se calculeaz cu rezistena echivalent de izolare denumit Rdpas. Între

Page 10: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-10

rezistene exist relaia Rdpas=4Rda, astfel c i între coeficienii de amplasament exist relaia pas =4 a-3. b) Legarea la PP pentru instalaiile i echipamentele electrice din reelele de joas tensiune izolate fa de pmânt (pentru schema IT) este metod principal de protecie i se cumuleaz cu: - controlul permanent al rezistenei de izolaie (a echipamentului); - controlul permanent al rezistenei de izolaie a reelei, cu posibilitatea de declanare sau numai de semnalizare, dup caz (în funcie de condiiile specifice). Este interzis ca într-o reea izolat s se aplice ca mijloc de protecie legarea la neutru. De asemenea, este interzis a se folosi neutrul reelei pentru realizarea unui circuit de lucru (circuit activ) pentru alimentarea cu energie electric a unui consumator. Instalaia de protecie prin legare la pmânt se dimensioneaz conform relaiilor de mai sus, valabile la instalaiile i echipamentele de înalt tensiune. c) Legarea la PP pentru instalaiile i echipamentele electrice din reelele de joas tensiune legate la pmânt (pentru schema TT) ca metod principal de protecie se admite numai pe baza unei justificri tehnico-economice, fr a mai fi necesar adugarea altor mijloace de protecie (cu excepia stâlpilor liniilor electrice aeriene). Instalaia de protecie prin legare la pmânt se dimensioneaz inând seama de urmtoarea relaie de baz:

R I k Up ns s a⋅ ≤ sau R I k Up ri i a⋅ ≤ unde Rp este rezistena de dispersie rezultant a PP; Ua - limita maxim admis a tensiunii de atingere, conform STAS 2612; Ins - curentul nominal al siguranei prin care se realizeaz protecia împotriva curenilor de defect (protecia maximal); Iri - curentul de reglaj al întreruptorului prin care se realizeaz protecia împotriva curenilor de defect (protecia maximal); ks - coeficient de siguran de calcul determinat astfel încât s fie îndeplinit condiia de topire a fuzibilului siguranei într-un timp de cel mult 3 s; dac nu se dispune de valori exacte din partea productorului siguranei, se consider urmtoarele valori: ks=3,5 pentru Ins50 A i ks=5 pentru In63 A; ki - coeficient de calcul pentru condiia de funcionare a releului de curent (al protecie maximale) din întreruptor într-un timp de cel mult 3 s; dac productorul întreruptorului nu prevede altfel, se consider ki=1,25. Aceast cerin este extrem de greu de îndeplinit în condiii normale de funcionare a instalaiilor electrice. S considerm un fuzibil de 16 A, pentru protecia unui motor de 1,5 kW. Rezistena de dispersie rezultant devine Rp65/(16·3,5)=1,16 , valoare greu de obinut. Cu cât mai mare este puterea motorului, cu atât mai mic devine valoarea rezistenei de dispersie care nu se poate asigura în condiii economice rezonabile (reluând exemplul pentru un motor de 7,5 kW, o siguran fuzibil de 50 A, rezult rezistena de dispersie de 0,37 ). Din acest motiv protecia prin legare la pmânt nu a prezentat i nu prezint interes practic în reelele de joas tensiune legate la pmânt. Pentru stâlpii liniilor electrice aeriene la care se aplic i dirijarea distribuiei potenialelor sau izolarea amplasamentului, condiia de dimensionare se poate reduce la condiia

ka=kpas=65/Uf sau a=pas=Uf /65, în care Uf este tensiunea fazei fa de pmânt. Pentru echipamentele electrice portabile (utilaje, scule) se admite i aplicarea mijlocului de protecie prin legare la PP dac se asociaz cu folosirea mijloacelor de protecie electroizolante, în cazul reelelor legate la pmânt (cu schema TT sau TN), respectiv dac se asociaz cu folosirea mijloacelor de protecie electroizolante i controlul permanent al rezistenei de izolaie (a echipamentului), în cazul reelelor izolate fa de pmânt (cu schema IT). Legarea la priza de pmânt se realizeaz prin racordarea elementelor crora trebuie s li se asigure o protecie împotriva electrocutrii prin atingere indirect, la PP. Aceasta trebuie s aib o rezisten de dispersie suficient de mic pentru ca în cazul unui defect s se obin cel puin stabilirea unui curent suficient de mare pentru a determina acionarea proteciei maximale

Page 11: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-11

de curent montat înaintea elementului protejat, în decurs de max. 3 s. În cazul în care acest timp nu se poate respecta, trebuie s se obin ca tensiunile de atingere i de pas s nu depeasc limitele maxime admise conform STAS 2612, pentru timpi de declanare mai mari de 3 s.

De regul, se realizeaz o reea general de legare la pmânt care deservete toate elementele ce trebuie legate la pmânt (indiferent de categoria acestora), aflate în aceeai incint sau platform. Se admite realizarea unor PP separate între ele, pentru diferite categorii de elemente care trebuie legate la pmânt, numai în cazuri speciale, justificate tehnic i economic prin condiiile specifice. 6.3 Protecia prin legarea la conductorul de nul Protecia împotriva electrocutrii prin atingere indirect la instalaii i echipamente electrice fixe racordate la reelele electrice legate direct la pmânt de joas tensiune (simbol T) se realizeaz, de regul, prin aplicarea sistemului de protecie prin legare la nul de protecie(simbol N), schema TN. Se admite legarea la priza de pmânt (simbol T) numai pe baza unei justificri tehnico-economice.

Legarea la nul de protecie (schema TN) se realizeaz prin cumularea cu una sau mai multe din urmtoarele mijloace de de protecie: - obligatoriu legarea la PP a bornelor sau barelor de nul ale tuturor tablourilor de distribuie i a nulului de la sursa de alimentare cu energie electric (generator sau transformator) (Nota mea: aceasta nu e metod de protecie, ci modalitate de asigurare a potenialului conductorului de nul i de asigurare a unor ci de întoarcere a curentului de defect în caz de întrerupere accidental a condutorului de nul din reea); - egalizarea potenialelor; - izolarea zonei de manipulare a omului (izolarea amplasamentului); - protecia automat împotriva tensiunilor de defect (PATD); - protecia automat împotriva curenilor de defect (PACD), în funcie de condiiile specifice (gradul de asigurare a declanrii în caz de defect, categoria locului de lucru, materialul conductorului de nul de protecie).

Legarea la conductoarele de nul de protecie se realizeaz astfel încât s se poat obine un curent de defect suficient de mare pentru a asigura declanarea în decurs de max. 3 s. Legarea la PP se realizeaz astfel încât s se poat obine ci de întoarcere a curentului de defect i de protecie (nota mea: care curent de protecie?) în cazul unor întreruperi accidentale ale conductoarelor de nul de protecie.

Sistemul de protecie cu legarea la nul de protecie (schema TN) trebuie realizat astfel încât s se asigure protecia necesar împotriva electrocutrii prin atingere indirect (evitarea meninerii unor tensiuni de atingere periculoase mai mult de 3 s), chiar dac au loc urmtoarele categorii de defecte: - inversarea, din eroare, a unui conductor activ cu un conductor de protecie; - atingerea accidental a conductorului de protecie cu un conductor sau born activ; - întreruperea accidental a conductorului de protecie.

La mijlocul de protecie prin legare la nul de protecie se cumuleaz obligatoriu cu cel puin unul din cele cinci mijloace de protecie menionate mai sus, în cazul în care exist cel puin una din urmtoarele situaii: - nesigurana declanrii în caz de defect; - locul de munc este periculos sau foarte periculos; - conductorul de legare la nul de protecie este din aluminiu. Legarea la conductoarele de nul de protecie se realizeaz prin racordarea elementelor la care trebuie s se prevad o protecie împotriva electrocutrii prin atingere indirect la conductoarele legate (direct sau prin alte conductoare) la punctul de nul al sursei de energie electric (transformator sau generator), astfel încât impedana circuitului de închidere a curentului de defect s fie suficient de mic pentru a se obine un curent suficient de mare care s determine acionarea proteciei maximale de curent, montat înaintea elementului protejat, într-un timp de cel mult 3 s.

De regul conductorul de nul de protecie (simbol PE) trebuie s fie diferit de conductorul de nul de lucru (simbol N) folosit pentru scopuri tehnologice ca parte activ a

Page 12: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-12

instalaiei. Totdeauna, de la ultimul punct al circuitului de nul legat la pmânt, respectiv de la ultimul tablou la care borna sau bara de nul este legat la pmânt, în sensul fluxului de energie electric, pân la elementul care trebuie racordat la conductorul de nul de protecie (simbol PE), acesta din urm trebuie s fie diferit de conductorul de nul de lucru (simbol N). În toate celelalte cazuri, în care conductoarele de nul sunt încadrate între legturi la pmânt (de ex. între bornele i barele de nul ale tablourilor legate la pmânt), aceste conductoare se folosesc în comun, atât pentru protecie cât i pentru lucru (simbol PEN).

Exemplu de realizare a proteciei prin legare la neutru de protecie – dup STAS 12604/5-90 (1) Se va reine c este greit notaia "consumator" pentru a desemna ceeace este denumit în mod corect "receptor". (2) Este desenat i legarea suplimentar de protecie la pmânt a casrcaselor receptoarelor i tablourilor la prizele de pmânt RP2, legare care nu este obligatorie în cadrul schemei TN.

Page 13: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-13

6.4 Protecia prin întreruperea automat a alimentrii conform standard SR CEI 364-4-41 Întreruperea automat a alimentrii este prescris în cazul în care exist riscul producerii unui efect patofiziologic periculos asupra unei persoane, în caz de defect, având în vedere valoarea i durata tensiunii de atingere. Aceast msur necesit coordonarea între schemele de legare la pmânt i caracteristicile conductoarelor de protecie i a dispozitivelor de protecie. Întreruperea alimentrii. Un dispozitiv de protecie trebuie s întrerup automat alimentarea circuitului sau a echipamentului protejat împotriva atingerilor indirecte, astfel încât, ca urmare a unui defect între o parte activ i o mas s nu se poat menine o tensiune de atingere prezumat mai mare de 50 V valoare efectiv în curent alternativ sau 120 V în curent continuu neted, un timp suficient pentru crearea unui risc fiziopatologic periculos asupra unei persoane în contact cu pri conductoare simultan accesibile. Fr a ine seama de valoarea tensiunii de atingere, este admis un timp de întrerupere de pân la 5 s, în anumite circumstane, potrivit cu schema de legare la pmânt. Legturi echipoteniale. În fiecare cldire trebuie conectate la o legtura echipotenial principal urmtoarele elemente: - conductorul principal de protecie; - conductorul principal de legare la pmânt sau borna principal de legare la pmânt; - conducte de alimentare din interiorul cldirii (de ex. ap, gaz); - elemente metalice ale construciei, conducte de înclzire central i condiionarea aerului; - armturile metalic eale cablurilor de telecomunicaii (cu acordul proprietarilor sau utilizatorilor). În cazul în care astfel de elemente provind din exteriorul cldirii, ele trebuie s fie racordate cât mai aproape de punctul lor de intrare în cldire. Schema TN. Toate masele echipamentelor trebuie s fie conectate la punctul legat la pmânt al sursei de alimentare, prin conductoare de protecie care trebuie legate la pmânt în apropierea fiecrui transformator sau generator. Punctul sursei de alimentare legat la pmânt este în general punctul neutru. Dac nu este disponibil punctul neutru sau nu este accesibil, trebuie legat la pmânt un conductor de faz. În nici un caz conductorul de faz nu poate servi drept conductor PEN. Dac exist posibiliti efective de legare la pmânt, se recomand conectarea conductorului de protecie la pmânt în toate punctele posibile. O legare la pmânt multipl, în puncte repartizate regulat, poate fi necesar pentru a asigura faptul c potenialul conductorului de protecie rmâne, în caz de defect, cât mai apropiat posibil de potenialul pmântului. În cldirile mari, precum imobilele foarte înalte, nu sunt posibile legrile la pmânt adiionale a conductoarelor de protecie, din motive practice. Legturile echipoteniale între conductoarele de protecie i elementele conductoare au totui, în acest caz, o funcie similar. Din acelai motiv se recomand legarea la pmânt a conductoarelor de protecie la punctul lor de intrare într-o cldire. În instalaiile fixe se poate utiliza un singur conductor care îndeplinete i funcia de conductor de protecie i neutru (conductor PEN). Caracteristicile dispozitivelor de protecie i impedanele circuitelor trebuie s fie astfel încât, dac se produce într-un punct oarecare un defect de impedan neglijabil între un conductor de faz i conductorul de protecie sau o mas, s se produc întreruperea automat într-un timp cel mult egal cu o anumit valoare (de regul, un timp de deconectare convenional de maximum 5 s); aceast condiie este satisfcut de urmtoarea relaie:

ZsIa·U0, în care Zs este impedana buclei de defect care conine sursa, conductorul activ pân la punctul de defect i conductorul de protecie între punctul de defect i surs; U0 - tensiunea nominal între faz i pmânt, valoare efectiv în curent alternativ; Ia - curentul care asigur funcionarea dispozitivului de întrerupere automat într-un timp definit în funcie de tensiunea nominal U0 sau într-un timp convenional de cel mult 5 s

Tensiunea U0, V 120 230 277 400 >400

Page 14: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-14

Timp de deconectare, s 0,8 0,4 0,4 0,2 0,1 În cazuri excepionale în care defectul de poate produce între un conductor de faz i

pmânt (de ex. la linii aeriene), trebuie îndeplinit urmtoarea condiie, cu scopul ca conductorul de protecie i masele legate la el s nu poat prezenta o tensiune fa de pmânt mai mare decât valoarea convenional de 50 V:

RB/RE50/(U0-50) în care RB este rezistena echivalent a legturilor la pmânt în paralel; RE - rezistena minim de contact cu pmântul a elementelor conductoare nelegate la conductorul de protecie, prin care se poate produce un defect între faze i pmânt; U0 - tensiunea nominal fa de pmânt, valoare efectiv în curent alternativ. Într-o schem TN pot fi utilizate urmtoarele dispozitive de protecie: - dispozitive de protecie maximal de curent; - dispozitive de protecie la curent diferenial rezidual. Schema TT. Toate masele protejate prin acelai dispozitiv de protecie trebuie s fie conectate la conductoare de protecie i legate la aceeai priz de pmânt. Dac sunt montate în serie mai multe dispozitive de protecie, aceste prescripii se aplic la toate masele protejate prin acelai dispozitiv. Trebuie satisfcut urmtoarea condiie:

RAIa·50 V, în care RA este suma rezistenei prizei de pmânt i ale condutoarelor de protecie a maselor; Ia - curentul care asigur funcionarea automat a dispozitivului de protecie. În schema TT se utilizeaz urmtoarele dispozitive de protecie: - dispozitive de curent diferenial rezidual; - dispozitive de protecie maximal de curent. În cazul în care dispozitivul de protecie este un dispozitiv de curent diferenial rezidual, Ia este curentul diferenial rezidual nominal I∆n. În cazul în care dispozitivul de protecie este un dispozitiv de protecie maximal de curent, el trebuie s fie: - un dispozitiv care are caractersitica de funcionare invers proprional cu timpul i Ia trebuie s fie curentul care asigur funcionarea automat în cel mult 5 s, sau - un dispozitv care are caracteristica de funcionare instantanee i la care Ia este curentul minim care asigur declanarea instantanee. Schema IT. Se va consulta standardul. 6.7 Prize de pmânt O priz de pmânt (PP) constituie un ansamblu de elemente conductive (electrozi i conductoare de legtur) în contact cu solul, ansamblu caracterizat prin rezistena de dispersie în sol.

PP se împart în urmtoarele categorii, în funcie de tipul electrozilor folosii, adâncimea de îngropare a electrozilor i destinaia prizei:

- PP artificial - ale crei componente sunt montate special pentru trecerea curentului de defect, fiind interzis folosirea lor în alte scopuri;

- PP natural - constituit din elemente conductive ale unor construcii sau instalaii destinate altor scopuri i care sunt în contact permanent cu pmântul, putând fi folosite în acelai timp pentru trecerea curentului de defect;

- PP pentru dirijarea distribuiei potenialelor - priz suplimentar, destinat dirijrii distribuiei potenialelor în vederea micorrii tensiunilor de atingere i de pas;

- PP simpl - constituit dintr-un singur electrod; - PP multipl - constituit din cel puin doi electrozi i conductorul (conductoarele) de

legtur dintre acetia; - PP complex - constituit dintr-un ansamblu de electrozi verticali i orizontali; - PP de suprafa - cu electrozii îngropai la o adâncime de cel mult 1,2 m i care de

regul sunt orizontali - PP de adâncime - cu electrozii îngropai pân la 4 m adâncime, de regul predomin

electrozii verticali;

Page 15: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-15

- PP de mare adâncime - cu electrozii îngropai la adâncimi mai mari de 4 m i care de regul sunt verticali.

Rezistena de dispersie a prizei. Rezistena de dispersie a unei PP singulare este determinat de rezistivitatea solului i dimensiunile geometrice ale electrodului.

Pentru un electrod vertical din eav sau oel rotund de lungime l i diametru d, îngropat în sol cu partea superioar la o adâncime q, rezistena de dispersie este dat de relaia:

rl

l

d

q l

q ls= +

+

0 366

2 1

2

4 3

4, lg lg

ρ

Pentru rezistivitatea solului =100 m i q=0,8 m, rezistena de dispersie este cuprins între 50 pentru lungimea de 1 m i 10 pentru lungimea de 10 m.

Pentru un electrod orizontal din platband de oel de lungime l i lime b, îngropat în sol la adâncimea q, rezisten de dispersie este dat de relaia:

rl

l

bqs= 0 366

2 2

, lgρ

Pentru rezistivitatea solului =100 m, q=0,8 m i b=0,04 m, rezistena de dispersie este cuprins între 65,7 - pentru lungimea de 1 m i 1,4 pentru lungimea de 10 m.

În cazul unor prize multiple formate din n electrozi singulari identici, rezistena de dispersie Rp se calculeaz cu relaia cunoscut din electrotehnic a rezistenei echivalente la legarea în paralel, cu introducerea unui factor de corecie determinat de modificarea zonei de influen a unui electrod

Rp=r/(n·u) În cazul unor prize complexe, alctuite din prize multiple verticale i orizontale,

rezistena de dispersie Rp se calculeaz cu o relaie similar 1/Rp=1/Rp-vertical+1/Rp-orizontal,

în care Rp-vertical=rvertical/(nvertical·uvertical) i Rp-orizontal=rorizontal/(norizontal·uorizontal). În cazul unor prize complexe alctuite din prize naturale i artificiale, rezistena de dispersie se calculeaz analog,

1/Rp=1/Rp-natural+1/Rp-artificial. Rezistena de dispersie a instalaiei de legare la pmânt este alctuit din rezistena prizei

de pmânt i rezistena reelei de legare a echipamentelor la priza de pmânt. Prize naturale, artificiale. Trebuie s se foloseasc totdeauna PP naturale existente i

care îndeplinesc condiiile din documentaia tehnic specific. PP artificiale se prevd numai suplimentar.

O PP natural i/sau artificial poate fi utilizat în comun pentru legarea la pmânt a urmtoarelor categorii de instalaii de protecie: - împotriva electrocutrilor prin atingere indirect; - împotriva supratensiunilor (atmosferice sau de comutaie); - punctele de recepie cu anten colectiv de radio i televiziune; - firmelor luminoase; - aparate medicale; - instalaii de filmare.

Legarea direct a instalaiilor de paratrsnet la PP de protecie folosit în comun se admite numai cu condiia ca rezistena de dispersie a acesteia s fie mai mic sau cel mult egal cu 1 Ω. Se admite depirea valorii de 1 Ω dac se respect simultan urmtoarele condiii: - se iau msuri corespunztoare de protecie împotriva unor supratensiuni în cazul trecerii unui curent de trsnet prin PP la instalaiile tehnologice; - rezistena de dispersie îndeplinete condiiile de protecie împotriva electrocutrilor prin atingere indirect în cazul unui defect în instalaiile tehnologice. La folosirea în comun a unei PP, conductoarele de legare la pmânt a instalaiei de paratrsnet trebuie s fie separate de celelalte categorii de instalaii, pân la PP. De la acest prevedere fac excepie cldirile cu perei metalici i cele cu schelet de oel sau de beton armat, la care scheletul de oel, pereii metalici sau armtura metalic pot fi utilizate drept conductoare de legare la PP comun pentru toate categoriile de instalaii.

Page 16: Curs11 12 Protectia Contra Socurilor Electrice Text

11/12-16

Reeaua general de protecie la reelele de joas tensiune trebuie s aib rezistena de dispersie determinat prin calcul pentru a nu se depi tensiunile de atingere i de pas admise, dar de cel mult 4 (pentru instalaii supraterane).

Pentru “dirijarea potenialelor” se folosesc PP existente. La PATD - PP auxiliar se realizeaz distinct de PP de protecie i se amplaseaz la cel

puin 10 m distan fa de alte PP. Ea poate avea cel mult 10 i poate fi constituit dintr-o conduct de ap, dac prin aceasta nu se scurtcircuiteaz bobina releului de tensiune de defect.

Condiii de stabilitate termic. În toate instalaiile electrice trebuie s se prevad protecii pentru semnalizarea i/sau întreruperea circuitului cu defecte. Timpul de întrerupere trebuie s fie sub 3 s pentru instalaiile sau echipamentele electrice fixe sau mobile; aceast prevedere nu este obligatorie pentru echipamentele portabile. La dimensionarea instalaiilor de protecie trebuie s se aib în vedere stabilitatea termic a elementelor componente pân la întreruperea circuitului defect. Condiiile de stabilitate termic trebuie s fie verificate atât în ceea ce privete seciunea minim admis a conductoarelor de protecie cât i în ceea ce privete suprafaa de contact cu solul minim admis a electrozilor PP.

Pe durata trecerii curenilor de defect, temperatura conductorului de protecie neizolat suprateran nu trebuie s depeasc 200 °C, respectiv 300 °C în cazul în care în apropiere nu se afl materiale combustibile.

Un conductor neizolat se consider stabil termic dac densitate de curent J determin un echilibru între cldura dezvoltat în conductor i cea transmis spaiului înconjurtor, fr ca temperatura conductorului s depeasc limita maxim admis menionat mai sus (200 °C – 300 °C); pentru durata de trecere a curentului t=1s, la o temperatur iniial de 20 °C i o temperatur admis de 200 °C, densitatea de curent admis este specificat în tabel:

Materialul conductorului Densitatea de curent maxim

admis, în A/mm2, pentru t = 1 s Oel 70 Aluminiu sau oel-aluminiu 105 Cupru 160

Condiiile de stabilitate termic a PP se verific numai pentru instalaiile de înalt

tensiune. Bibliografie

1. STAS 2612-87 - Protecia împotriva electrocutrilor. Limite admise 2. STAS 12604 -87 - Protecia împotriva electrocutrii. Prescripii generale 3. STAS 12604/4-89 - Protecia împotriva electrocutrii. Instalaii electrice fixe. Prescripii 4. STAS 12604/5-90 - Protecia împotriva electrocutrii. Instalaii electrice fixe. Prescripii de

proiectare, execuie i verificare 5. SR CEI 364-4-41:1996 - Instalaii Electrice ale Cldirilor. Partea 4: Msuri de protecie pentru

asigurarea securitii; Capitolul 41: Protecia împotriva ocurilor electrice 6. SR CEI 479 -1,2: 1995 - Efectele curentului asupra omului i animalelor domestice 7. SR CEI 536:1995 - Clasificarea echipamentelor electrice i electronice din punct de vedere al

proteciei împotriva ocurilor electrice 8. SR CEI 536-2:1995 - Clasificarea echipamentelor electrice i electronice din punct de vedere

al proteciei împotriva ocurilor electrice. partea 2: Instruciuni privind aplicarea prescripiilor de protecie împotriva ocurilor electrice.