curs11-12-protectia contra socurilor electrice

7/25/2019 Curs11-12-Protectia Contra Socurilor Electrice

http://slidepdf.com/reader/full/curs11-12-protectia-contra-socurilor-electrice 1/17

11/12-1

Instalaţ ii Electrice

Dr. Florin POP , profesor

Cursul 11-12

Cap. 6 Instalaţii de protecţie împotriva şocurilor electrice

6.1 Caracteristici generale

Schemele reţ elei de distribuţ ie şi a sistemului de protecţ ie

Schema IT Schema TT

Schema TN-S Schema TN-CS

.....

.....



11/12-2



11/12-3

Protecţia împotriva electrocută rii prin atingere indirectă la instalaţii şi echipamente electrice fixealimentate din reţele electrice legate direct la pă mânt de joasă tensiune (simbol T) se realizează prin aplicarea sistemului de protecţie prin legare la nul (simbol N), schema TN. În cazuri

justificate, se poate aplica în loc de legarea la nul (schema TN) una din urmă toarele sisteme deprotecţie: - legarea la pă mânt de protecţie (schema TT); - izolarea de protecţie; - separarea deprotecţie; - utilizarea tensiunii reduse; - protecţia automată împotriva curenţilor de defect(PACD); - protecţia automată împotriva tensiunilor de defect (PATD).

Legarea la conductoarele de nul de protecţie este obligatoriu să fie cumulată cu legarea lapriza de pă mânt a bornelor sau barelor de nul ale tablourilor de distribuţie şi a nulului de la sursa

de alimentare cu energie electrică (generator sau transformator).Conductorul de nul de protecţie (simbol PE) trebuie să fie diferit de conductorul de nul de

lucru (simbol N) folosit pentru scopuri tehnologice ca parte activă a instalaţiei. Totdeauna, de la



11/12-4

ultimul punct al circuitului de nul legat la pă mânt, respectiv de la ultimul tablou la care borna saubara de nul este legată la pă mânt, în sensul fluxului de energie electrică , până la elementul caretrebuie racordat la conductorul de nul de protecţie (simbol PE), acesta din urmă trebuie să fiediferit de conductorul de nul de lucru (simbol N). În toate celelalte cazuri, în care conductoarelede nul sunt încadrate între legă turi la pă mânt (de exemplu, între bornele şi barele de nul aletablourilor legate la pă mânt), aceste conductoare se folosesc în comun, atât pentru protecţie cât şi

pentru lucru (simbol PEN).Definiţii. Tensiune foarte joasă de securitate (TFJS) - tensiune care nu depăşeşte 50 V valoareefectivă în c.a. între conductoare sau între un conductor oarecare şi pă mânt într-un circuit la caresepararea de reţeaua de alimentare este asigurată de mijloace precum transformatorul de separaţiesau convertizorul cu înf ăşură ri separate.Clase de echipament în raport cu modul cum este realizată protecţia împotriva şocurilorelectrice.

Echipament de clasă 0 - la care protecţia se bazează pe izolaţia principală ; aceasta înseamnă că nu este prevă zută nici o mă sură pentru legarea pă rţilor conductoare accesibile, dacă există , la un conductor de protecţie care face parte din instalaţia electrică fixă , protecţia în caz de

defect bazându-se pe împrejmuire.Echipament de clasă I - la care protecţia nu se bazează pe izolaţia principală , ci esteprevă zută o mă sură suplimentară de protecţie printr-un mijloc de legare a pă rţilor conductoareaccesibile la un conductor de protecţie legat la pă mânt, care face parte din instalaţia electrică fixă , astfel încât pă rţile conductoare accesibile să nu poată deveni periculoase în caz de defect alizolaţiei principale.

Echipament de clasă II - la care protecţia nu se bazează numai pe izolaţia principală , cisunt prevă zute mă suri suplimentare de protecţie, precum izolaţia dublă sau izolaţia întă rită ;aceste mă suri nu cuprind modul de legare la pă mânt de protecţie şi nu depind de condiţiile deinstalare.

Echipament de clasă III - la care protecţia se bazează pe alimentarea cu tensiune foarte

joasă de securitate (TFJS) şi la care nu sunt transmise tensiuni mai mari de TFJS.



11/12-5

Efectele curentului asupra omului (SR CEI 479-1). Pentru acelaşi traseu al curentului princorpul omului, pericolul la care sunt expuse persoanele depinde în mod esenţial de intensitatea şide durata trecerii curentului; criteriul de proiectare a protecţie împotriva şocurilor electrice estelimita admisibilă a tensiunii de atingere (produsul dintre curentul care trece prin corpul omului şiimpedanţa sa) în funcţie de timp. Relaţia dintre curent şi tensiune nu este liniară datorită faptuluică impedanţa omului variază cu tensiunea de atingere. Diferitele pă rţi ale corpului uman -precum pielea, sângele, muşchii, celelalte ţesuturi şi articulaţii - prezintă pentru curentul electrico anumită impedanţă compusă din elemente rezistive şi capacitive. Valorile acestor impedanţedepind de mai mulţi factori şi în special de traseul curentului, de tensiunea de atingere, de duratatrecerii curentului, de frecvenţa curentului, de starea de umiditate a pielii, de suprafaţa de contact,de presiunea exercitată şi de temperatură .

Accidentele în curent continuu sunt mult mai puţin frecvente, luând în considerare

numă rul de aplicaţii şi de accidente mortale care se produc numai în condiţii foarte nefavorabile,de exemplu în mine. Impedan ţ a electrică totală a corpului omului este alcă tuită din componente rezistive şi

capacitive, fiind determinată de impedanţa internă şi impedanţa pielii. Rezistenţa iniţială acorpului omului depinde în principal de traseul curentului şi, în mai mică mă sură , de suprafaţa decontact; în momentul în care se aplică tensiunea de atingere, capacităţile omului nu sunt

încă rcate, astfel că rezistenţa iniţială este aproximativ egală cu impedanţa internă a corpuluiomului. Pentru traseul de curent mână -mână sau mână -picior şi pentru suprafeţe de contact maripoate fi considerată egală cu 500 Ω pentru 5% din populaţie, în curent alternativ 50/60 Hz şi încurent continuu. Figura 7.4 indică valorile impedanţei interne ale corpului omului pentru diferitetrasee, exprimate în procente din valoarea pentru traseul de la mâna stângă la mâna dreaptă .

Valorile impedanţei totale ale corpului omului indicate în tabel şi figură sunt valabilepentru subiecţi în viaţă , traseul mână -mână sau mână -picior, cu suprafeţe de contact mari (5.000



11/12-6

mm2 până la 10.000 mm2) în condiţii de mediu uscate. Valorile impedanţei totale ale corpuluiomului la 50/60 Hz se reduc pentru frecvenţe mai mari din cauza influenţei capacităţii pielii.

Pragul de nedesprindere este valoarea maximă a curentului pentru care o persoană careţine electrozii în mâini poate să se desprindă de ei. Valoarea sa depinde de mai mulţi parametricum ar fi: suprafaţa de contact, forma şi dimensiunile electrozilor, caracteristicile fiziologice aleindividului. În practică este luată în considerare o valoare de aproximativ 10 mA.

Fibrila ţ ia ventricular ă este considerată drept cauză principală a decesului prin şocelectric. De asemena, există cazuri de deces prin asfixiere sau oprirea inimii. Efectepatofiziologice precum contracţii musculare, dificultăţi de respiraţie, creşterea presiunii sanguine,perturbaţii în formarea şi propagarea impulsurilor în inimă , inclusiv fibrilaţia auriculară şi oprireaprovizorie a inimii se pot produce şi f ă ră fibrilaţie ventriculară . Astfel de efecte nu sunt mortaleşi în mod normal sunt reversibile, dar pot produce mă rci (urme) de curent. Pentru durate de şocmai mici de 0,1 s, fibrilaţia se poate produce pentru curenţi cu intensitate mai mare de 500 mAdacă şocul se produce în timpul perioadei vulnerabile a ventricolelor în timpul ciclului cardiac.Pentru curenţi de mai mulţi amperi, se pot produce arsuri grave care provoacă leziuni serioase şi

chiar decesul. În figură şi tabel sunt prezentate zonele timp/curent ale efectelor curenţilortensiunii alternative de 15 Hz până la 100 Hz.



11/12-7

După SR CEI 479-1: 1955



11/12-8

Măsuri de protecţie

Mijloacele tehnice pentru protecţia împotriva electrocută rii prin atingere indirectă definite înSTAS 12604 sunt urmă toarele:

- alimentarea la tensiune redusă ;- legarea la priza de pă mânt;- legarea la conductoare de nul;

- dirijarea distribuţiei potenţialelor;- egalizarea potenţialelor;- izolarea suplimentară de protecţie aplicată echipamentului electric;- izolarea zonei de manipulare a omului (izolarea amplasamentului);- protecţia prin separare;- protecţia automată împotriva tensiunilor de defect (PATD);- protecţia automată împotriva curenţilor de defect (PACD);- folosirea mijloacelor de protecţie electroizolante;- controlul permanent al rezistenţei de izolaţie.Pentru echipamentele portabile se aplică unul din mijloacele de protecţie: - alimentarea la

tensiune redusă ; - egalizarea poten

ţialelor; - izolarea suplimentar

ă de protec

ţie aplicat

ă echipamentului electric; - protecţia prin separare; aceste mijloace de protecţie nu sunt

condiţionate de menţinerea tensiunilor de atingere şi de pas sub limitele admise, respectiv detimpul de deconectare în cazul unui defect.

Standardul SR CEI 364-4-41 defineşte mă surile de protecţie împotriva atingerilorindirecte:

- întreruperea automată a alimentă rii;- utilizarea echipamentelor de clasă II sau cu izolaţie echivalentă ;- izolarea amplasamentelor;- legă turi echipotenţiale locale nelegate la pă mânt;- separare electrică .

Utilizarea dispozitivelor de curent diferenţial rezidual, la care valoarea curentuluidiferenţial nominal de funcţionare este mai mică sau egală cu 30 mA, este recunoscută ca mă sură de protecţie suplimentară în caz de defectare a celorlalte mă suri de protecţie împotriva atingerilorsau în caz de impruden ţă a utilizatorilor.

Prize de pământ

O priză de pă mânt naturală şi/sau artificială poate fi utilizată în comun pentru legarea la pă mânt aurmă toarelor categorii de instalaţii de protecţie: - împotriva electrocută rilor prin atingereindirectă ; - împotriva supratensiunilor (atmosferice sau de comutaţie); - punctele de recepţie cuantenă colectivă de radio şi televiziune.

Legarea directă a instala

ţiilor de paratr

ă snet la priza de p

ă mânt de protec

ţie folosit

ă încomun se admite numai cu condiţia ca rezistenţa de dispersie a acesteia să fie mai mică sau cel

mult egală cu 1 Ω.Condi ţ ii de stabilitate termică. În toate instalaţiile electrice trebuie să se prevadă protecţii

pentru semnalizarea şi/sau întreruperea circuitului cu defecte. Timpul de întrerupere trebuie să fiesub 3 s pentru instalaţiile sau echipamentele electrice fixe sau mobile; această prevedere nu esteobligatorie pentru echipamentele portabile. Pe durata trecerii curenţilor de defect, temperaturaconductorului de protecţie neizolat suprateran nu trebuie să depăşească 200 °C, respectiv 300 °C

în cazul în care în apropiere nu se află materiale combustibile. Această condiţie este îndeplinită dacă densitate de curent J determină un echilibru între că ldura dezvoltată în conductor şi ceatransmisă spaţiului înconjură tor, f ă ră ca temperatura conductorului să depăşească limita maximă

admisă - tabel



11/12-9

Tabel

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

Oţ el 70Aluminiu sau oţ el-aluminiu 105Cupru 160

În calculul instalaţiei de protecţie se ia în considerare intensitatea curentului de defectmonofazat ( I dm). În cazul în care valoarea acestui curent nu este determinată , se consideră ovaloare egală cu 1,25 ori valoarea curentului de reglaj a protecţie maximale a întreruptorului( I dm=1,25· I d ); în cazul în care protecţia maximală se realizează numai cu siguranţe, se consideră

în calcul curentul I dm=k·I ns, în care I ns este curentul nominal al siguranţei fuzibile, iar k =3,5pentru siguranţe cu I ns ≤ 50 A şi k = 5 pentru siguranţe cu I ns ≥ 63 A. Timpul de calcul este cel alprotecţiei maximale.

6.2 Protecţia prin legarea la priza de pământ

Legarea la priza de pă mânt (simbol T) constituie mă sura de protecţie principală la reţea izolată (sau compensată ) - simbol I - de înaltă sau joasă tensiune, la reţea legată direct la pă mânt (sauprin rezistenţă ohmică ) - simbol T - de înaltă şi joasă tensiune (în acest al doilea caz, numai pebaza unei justifică ri tehnico-economice). Ea constituie mă sură de protecţie suplimentară laprotecţia prin legare la nul (simbol N) la reţea legată direct la pă mânt (sau prin rezistenţă ohmică )- simbol T - de joasă tensiune.a) Legarea la priza de pă mânt (se notează pentru prescurtare “PP”) pentru instalaţiile şiechipamentele electrice din reţ elele de înaltă tensiune se cumulează cu unul sau mai multe dinmijloacele de protecţie urmă toare: - dirijarea distribuţiei potenţialelor; - egalizarea potenţialelor;- izolarea zonei de manipulare a omului (izolarea amplasamentului); - folosirea mijloacelor de

protecţie electroizolante. Opţiunea se face pe baza unei justifică ri tehnico-economice în funcţiede condiţiile specifice (valoarea curentului de punere la pă mânt I p, rezistivitatea solului ρs, limitamaximă a tensiunii de atingere U a şi de pas U p, tensiunea apă rută prin cuplaj rezistiv.

Instalaţia de protecţie se dimensionează ţinând cont de urmă toarele condiţii de bază :R I k

U p p a

a

a

⋅

+ −

≤

α β 1 şi

R I k U

p p pas

pas

pas

⋅

≤

α şi 0 85, ⋅ ⋅ ≤R I r U

p p R

unde R p este rezistenţa de dispersie rezultantă a PP; k a şi k pas - coeficienţii de atingere şi de pascare caracterizează dirijarea distribuţiei potenţialelor; αa, α pas şi β - coeficienţii de amplasament,datorită izolă rii amplasamentului; U a şi U pas - limitele maxime admise ale tensiunilor de atingereşi de pas; au valori în funcţie de: - timpul protecţiei de bază (timpul de deconectare); - mijloacede protecţie electroizolante folosite; - zona de amplasare (frecvenţa circulaţiei) a instalaţiei sau aechipamentului electric; - categoria echipamentului electric; I p - partea din curentul de defect caretrece efectiv prin prizele de pă mânt (la calcul se ţine seama de toate că ile de întoarcere alecurentului de defect); U R - limita maximă admisă a tensiunii datorită cuplajului respectiv; r -factorul de reducere a influenţei prin cuplaj rezistiv, rezultant.

Coeficienţii de amplasament se definesc conform STAS 12604 prin urmă toarele relaţii:α=(Rd +Rh)/Rh şi β =(Riz+Rh)/Rh,

în care Rh este rezistenţa electrică a corpului omenesc, Rd - rezistenţa echivalentă de izolare lapicioarele omului faţă de pă mânt, Riz - rezistenţa stratului izolant faţă de elementele conductive

în contact cu pă mântul.În cazul atingerii unei pă rţi ajunse accidental sub tensiune şi a pă mântului (situaţie care

generează tensiunea de atingere U a), coeficientul de amplasament este αa şi se calculează curezistenţa echivalentă de izolare denumită Rda. În cazul atingerii cu picioarele a două puncte depe sol având potenţiale diferite (situaţie care generează tensiunea de pas U pas), coeficientul de



11/12-10

amplasament este α pas şi se calculează cu rezistenţa echivalentă de izolare denumită Rdpas. Întrerezistenţe există relaţia Rdpas=4Rda, astfel că şi între coeficienţii de amplasament există relaţiaα pas =4 αa-3.

b) Legarea la PP pentru instalaţiile şi echipamentele electrice din reţ elele de joasă

tensiune izolate faţă de pă mânt (pentru schema IT) este metodă principală de protecţie şi secumulează cu: - controlul permanent al rezistenţei de izolaţie (a echipamentului); - controlul

permanent al rezistenţei de izolaţie a reţelei, cu posibilitatea de declanşare sau numai desemnalizare, după caz (în funcţie de condiţiile specifice).

Este interzis ca într-o reţea izolată să se aplice ca mijloc de protecţie legarea la neutru. Deasemenea, este interzis a se folosi neutrul reţelei pentru realizarea unui circuit de lucru (circuitactiv) pentru alimentarea cu energie electrică a unui consumator.

Instalaţia de protecţie prin legare la pă mânt se dimensionează conform relaţiilor de maisus, valabile la instalaţiile şi echipamentele de înaltă tensiune.

c) Legarea la PP pentru instalaţiile şi echipamentele electrice din reţ elele de joasă

tensiune legate la pă mânt (pentru schema TT) ca metodă principală de protecţie se admitenumai pe baza unei justifică ri tehnico-economice, f ă ră a mai fi necesară adă ugarea altor mijloace

de protecţie (cu excep

ţia stâlpilor liniilor electrice aeriene).Instalaţia de protecţie prin legare la pă mânt se dimensionează ţinând seama de urmă toarea

relaţie de bază :R I k U

p ns s a ⋅ ≤ sau R I k U

p ri i a ⋅ ≤

unde R p este rezistenţa de dispersie rezultantă a PP; U a - limita maximă admisă a tensiunii deatingere, conform STAS 2612; I ns - curentul nominal al siguranţei prin care se realizează protecţia împotriva curenţilor de defect (protecţia maximală ); I ri - curentul de reglaj al

întreruptorului prin care se realizează protecţia împotriva curenţilor de defect (protecţiamaximală ); k s - coeficient de siguranţă de calcul determinat astfel încât să fie îndeplinită condiţiade topire a fuzibilului siguranţei într-un timp de cel mult 3 s; dacă nu se dispune de valori exactedin partea producă torului siguranţei, se consideră urmă toarele valori: k s=3,5 pentru I ns≤ 50 A şi

k s=5 pentru I n≥ 63 A; k i - coeficient de calcul pentru condiţia de funcţionare a releului de curent(al protecţie maximale) din întreruptor într-un timp de cel mult 3 s; dacă producă torul

întreruptorului nu prevede altfel, se consideră k i=1,25.Această cerinţă este extrem de greu de îndeplinit în condiţii normale de funcţionare a

instalaţiilor electrice. Să consideră m un fuzibil de 16 A, pentru protecţia unui motor de 1,5 kW.Rezistenţa de dispersie rezultantă devine Rp≤65/(16·3,5)=1,16 Ω, valoare greu de obţinut. Cu câtmai mare este puterea motorului, cu atât mai mică devine valoarea rezistenţei de dispersie carenu se poate asigura în condiţii economice rezonabile (reluând exemplul pentru un motor de 7,5kW, o siguranţă fuzibilă de 50 A, rezultă rezistenţa de dispersie de 0,37 Ω). Din acest motivprotecţia prin legare la pă mânt nu a prezentat şi nu prezintă interes practic în reţelele de joasă

tensiune legate la pă mânt.Pentru stâlpii liniilor electrice aeriene la care se aplică şi dirijarea distribuţieipotenţialelor sau izolarea amplasamentului, condiţia de dimensionare se poate reduce la condiţia

k a=k pas=65/U f sau αa=α pas=U f /65, în care U f este tensiunea fazei faţă de pă mânt.

Pentru echipamentele electrice portabile (utilaje, scule) se admite şi aplicarea mijloculuide protecţie prin legare la PP dacă se asociază cu folosirea mijloacelor de protecţieelectroizolante, în cazul reţelelor legate la pă mânt (cu schema TT sau TN), respectiv dacă seasociază cu folosirea mijloacelor de protecţie electroizolante şi controlul permanent al rezistenţeide izolaţie (a echipamentului), în cazul reţelelor izolate faţă de pă mânt (cu schema IT).

Legarea la priza de pământ se realizează prin racordarea elementelor că rora trebuie să lise asigure o protecţie împotriva electrocută rii prin atingere indirectă , la PP. Aceasta trebuie să aibă o rezistenţă de dispersie suficient de mică pentru ca în cazul unui defect să se obţină celpuţin stabilirea unui curent suficient de mare pentru a determina acţionarea protecţiei maximale



11/12-11

de curent montată înaintea elementului protejat, în decurs de max. 3 s. În cazul în care acest timpnu se poate respecta, trebuie să se obţină ca tensiunile de atingere şi de pas să nu depăşească limitele maxime admise conform STAS 2612, pentru timpi de declanşare mai mari de 3 s.

De regulă , se realizează o reţea generală de legare la pă mânt care deserveşte toateelementele ce trebuie legate la pă mânt (indiferent de categoria acestora), aflate în aceeaşi incintă sau platformă . Se admite realizarea unor PP separate între ele, pentru diferite categorii de

elemente care trebuie legate la pă mânt, numai în cazuri speciale, justificate tehnic şi economicprin condiţiile specifice.

6.3 Protecţia prin legarea la conductorul de nul

Protecţia împotriva electrocută rii prin atingere indirectă la instalaţii şi echipamente electrice fixeracordate la reţelele electrice legate direct la pă mânt de joasă tensiune (simbol T) se realizează ,de regulă , prin aplicarea sistemului de protecţie prin legare la nul de protecţie(simbol N),

schema TN. Se admite legarea la priza de pă mânt (simbol T) numai pe baza unei justifică ritehnico-economice.

Legarea la nul de protecţie (schema TN) se realizează prin cumularea cu una sau maimulte din urmă toarele mijloace de de protecţie: - obligatoriu legarea la PP a bornelor sau barelorde nul ale tuturor tablourilor de distribuţie şi a nulului de la sursa de alimentare cu energieelectrică (generator sau transformator) (Nota mea: aceasta nu e metod ă de protec ţ ie, cimodalitate de asigurare a poten ţ ialului conductorului de nul şi de asigurare a unor căi deîntoarcere a curentului de defect în caz de întrerupere accidentală a condutorului de nul dinre ţ ea); - egalizarea potenţialelor; - izolarea zonei de manipulare a omului (izolareaamplasamentului); - protecţia automată împotriva tensiunilor de defect (PATD); - protecţiaautomată împotriva curenţilor de defect (PACD), în funcţie de condiţiile specifice (gradul deasigurare a declanşă rii în caz de defect, categoria locului de lucru, materialul conductorului denul de protecţie).

Legarea la conductoarele de nul de protecţie se realizează astfel încât să se poată obţineun curent de defect suficient de mare pentru a asigura declanşarea în decurs de max. 3 s. Legareala PP se realizează astfel încât să se poată obţine că i de întoarcere a curentului de defect şi deprotecţie (nota mea: care curent de protec ţ ie?) în cazul unor întreruperi accidentale aleconductoarelor de nul de protecţie.

Sistemul de protecţie cu legarea la nul de protecţie (schema TN) trebuie realizat astfel încât să se asigure protecţia necesară împotriva electrocută rii prin atingere indirectă (evitareamenţinerii unor tensiuni de atingere periculoase mai mult de 3 s), chiar dacă au loc urmă toarelecategorii de defecte: - inversarea, din eroare, a unui conductor activ cu un conductor de protecţie;- atingerea accidentală a conductorului de protecţie cu un conductor sau bornă activă ; -

întreruperea accidentală a conductorului de protecţie.La mijlocul de protecţie prin legare la nul de protecţie se cumulează obligatoriu cu celpuţin unul din cele cinci mijloace de protecţie menţionate mai sus, în cazul în care există celpuţin una din urmă toarele situaţii: - nesiguranţa declanşă rii în caz de defect; - locul de muncă este periculos sau foarte periculos; - conductorul de legare la nul de protecţie este din aluminiu.

Legarea la conductoarele de nul de protecţie se realizează prin racordarea elementelorla care trebuie să se prevadă o protecţie împotriva electrocută rii prin atingere indirectă laconductoarele legate (direct sau prin alte conductoare) la punctul de nul al sursei de energieelectrică (transformator sau generator), astfel încât impedanţa circuitului de închidere acurentului de defect să fie suficient de mică pentru a se obţine un curent suficient de mare care să determine acţionarea protecţiei maximale de curent, montată înaintea elementului protejat, într-

un timp de cel mult 3 s.De regulă conductorul de nul de protecţie (simbol PE) trebuie să fie diferit de conductorul

de nul de lucru (simbol N) folosit pentru scopuri tehnologice ca parte activă a instalaţiei.



11/12-12

Totdeauna, de la ultimul punct al circuitului de nul legat la pă mânt, respectiv de la ultimul tabloula care borna sau bara de nul este legată la pă mânt, în sensul fluxului de energie electrică , până laelementul care trebuie racordat la conductorul de nul de protecţie (simbol PE), acesta din urmă trebuie să fie diferit de conductorul de nul de lucru (simbol N). În toate celelalte cazuri, în careconductoarele de nul sunt încadrate între legă turi la pă mânt (de ex. între bornele şi barele de nulale tablourilor legate la pă mânt), aceste conductoare se folosesc în comun, atât pentru protecţie

cât şi pentru lucru (simbol PEN).Este de subliniat utilizarea greşită a termenului "pă mântare" asociat protecţiei prin legare

la conductorul de nul. Conductorul de protecţie PE la care se racordează carcasele receptoarelorşi tablourilor electrice face parte din conducta electrică de alimentare, fiind al treilea, respectiv alcincilea conductor – 1 conductor de fază L1, 2 – conductor de nul de lucru. 3 – conductor deprotecţie PE (pentru un receptor monofazat), respectiv 1, 2, 3 – conductoare de faze L1, L2, L3, 4- conductor de nul de lucru, 5 – conductor de protecţie PE (pentru un receptor trifazat). Este însă adevă rat că acest conductor de protecţie PE se leagă la pă mânt la acel tablou la care seconectează împreună cu conductorul de nul de lucru N, pentru a se asigura poten ţialul zero alconductei de protecţie (al doilea tablou de distribuţie din figură ). Din acest moment spre amonte

va exista un conductor comun de nulşi de protec

ţie PEN.Aceeaşi exprimare greşită "prize cu pă mântare" este folosită în legă tură cu prizele cu contact de

protecţie de uz general (din locuinţe, birouri). Lamelele de protecţie ale acestor prize suntracordate la conductorul de protecţie PE în sistemul de protecţie prin legare la conductorul denul.



11/12-13

Exemplu de realizare a protecţ iei prin legare la nul de protecţ ie – după STAS 12604/5-90PEN – Conductor neutru şi de protecţ ieN – Conductor neutru (nul de lucru)PE – Conductor de protecţ ie (nul de protecţ ie)R0 – Legarea la pământ a sursei de alimentare (legare la pământ de exploatare)Rp1 – Legarea la pământ a bornelor/barelor de protecţ ie PEN din tablouriRp2 – Legarea la pământ a carcaselor receptoarelor şi tablourilor (legare suplimentară de protecţ ie)C1 – Receptor trifazat cu carcasă metalică C2 – Receptor monofazat cu carcasă metalică Notă: Este desenată şi legarea suplimentară de protecţ ie la pământ a carcaselor receptoarelor şi tablourilor la prizelede pământ RP2, legare care nu este obligatorie în cadrul schemei TN.



11/12-14

6.4 Protecţia prin întreruperea automată a alimentării conform standard SR CEI 364-4-41

Întreruperea automată a alimentă rii este prescrisă în cazul în care există riscul producerii unuiefect patofiziologic periculos asupra unei persoane, în caz de defect, având în vedere valoarea şidurata tensiunii de atingere. Această mă sură necesită coordonarea între schemele de legare lapă mânt şi caracteristicile conductoarelor de protecţie şi a dispozitivelor de protecţie.

Întreruperea aliment ării. Un dispozitiv de protecţie trebuie să întrerupă automatalimentarea circuitului sau a echipamentului protejat împotriva atingerilor indirecte, astfel încât,ca urmare a unui defect între o parte activă şi o masă să nu se poată menţine o tensiune deatingere prezumată mai mare de 50 V valoare efectivă în curent alternativ sau 120 V în curentcontinuu neted, un timp suficient pentru crearea unui risc fiziopatologic periculos asupra uneipersoane în contact cu pă rţi conductoare simultan accesibile. Fă ră a ţine seama de valoareatensiunii de atingere, este admis un timp de întrerupere de până la 5 s, în anumite circumstanţe,potrivit cu schema de legare la pă mânt.

Legături echipoten ţ iale - normativ I7, art. 4.1.25. În fiecare clă dire trebuie conectate la olegă tura echipotenţială principală urmă toarele elemente: - conductorul principal de protecţie; -

conductorul principal de legare la pă mânt sau borna principal

ă de legare la p

ă mânt; - conducte dealimentare din interiorul clă dirii (de ex. apă , gaz); - elemente metalice ale construcţiei, conducte

de încă lzire centrală şi condiţionarea aerului; - armă turile metalic eale cablurilor detelecomunicaţii (cu acordul proprietarilor sau utilizatorilor). În cazul în care astfel de elementeprovind din exteriorul clă dirii, ele trebuie să fie racordate cât mai aproape de punctul lor deintrare în clă dire.

Schema TN. Toate masele echipamentelor trebuie să fie conectate la punctul legat lapă mânt al sursei de alimentare, prin conductoare de protecţie care trebuie legate la pă mânt înapropierea fiecă rui transformator sau generator. Punctul sursei de alimentare legat la pă mânt este

în general punctul neutru. Dacă nu este disponibil punctul neutru sau nu este accesibil, trebuielegat la pă mânt un conductor de fază . În nici un caz conductorul de fază nu poate servi drept

conductor PEN.Dacă există posibilităţi efective de legare la pă mânt, se recomandă conectarea

conductorului de protecţie la pă mânt în toate punctele posibile. O legare la pă mânt multiplă , înpuncte repartizate regulat, poate fi necesară pentru a asigura faptul că potenţialul conductoruluide protecţie ră mâne, în caz de defect, cât mai apropiat posibil de potenţialul pă mântului. Înclă dirile mari, precum imobilele foarte înalte, nu sunt posibile legă rile la pă mânt adiţionale aconductoarelor de protecţie, din motive practice. Legă turile echipotenţiale între conductoarele deprotecţie şi elementele conductoare au totuşi, în acest caz, o funcţie similară . Din acelaşi motiv serecomandă legarea la pă mânt a conductoarelor de protecţie la punctul lor de intrare într-o clă dire.

În instalaţiile fixe se poate utiliza un singur conductor care îndeplineşte şi funcţia de

conductor de protecţie şi neutru (conductor PEN).Caracteristicile dispozitivelor de protecţie şi impedanţele circuitelor trebuie să fie astfel încât, dacă se produce într-un punct oarecare un defect de impedanţă neglijabilă între unconductor de fază şi conductorul de protecţie sau o masă , să se producă întreruperea automată

într-un timp cel mult egal cu o anumită valoare (de regulă , un timp de deconectare convenţionalde maximum 5 s); această condiţie este satisf ă cută de urmă toarea relaţie:

Z s≤ I a·U 0 , în care Z s este impedanţa buclei de defect care conţine sursa, conductorul activ până la punctul dedefect şi conductorul de protecţie între punctul de defect şi sursă ; U 0 - tensiunea nominală întrefază şi pă mânt, valoare efectivă în curent alternativ; I a - curentul care asigură funcţionareadispozitivului de întrerupere automată într-un timp definit în funcţie de tensiunea nominală U 0

sau într-un timp convenţional de cel mult 5 s

Tensiunea U 0, V 120 230 277 400 >400



11/12-15

Timp de deconectare, s 0,8 0,4 0,4 0,2 0,1

În cazuri excepţionale în care defectul de poate produce între un conductor de fază şipă mânt (de ex. la linii aeriene), trebuie îndeplinită urmă toarea condiţie, cu scopul ca conductorulde protecţie şi masele legate la el să nu poată prezenta o tensiune faţă de pă mânt mai mare decâtvaloarea convenţională de 50 V:

R B /RE ≤ 50/(U 0-50)

în care R B este rezistenţa echivalentă a legă turilor la pă mânt în paralel; RE - rezistenţa minimă decontact cu pă mântul a elementelor conductoare nelegate la conductorul de protecţie, prin care sepoate produce un defect între faze şi pă mânt; U 0 - tensiunea nominală faţă de pă mânt, valoareefectivă în curent alternativ.

Într-o schemă TN pot fi utilizate urmă toarele dispozitive de protecţie: - dispozitive deprotecţie maximală de curent; - dispozitive de protecţie la curent diferenţial rezidual.

Schema TT. Toate masele protejate prin acelaşi dispozitiv de protecţie trebuie să fie conectatela conductoare de protecţie şi legate la aceeaşi priză de pă mânt. Dacă sunt montate în serie mai multedispozitive de protecţie, aceste prescripţii se aplică la toate masele protejate prin acelaşi dispozitiv.

Trebuie satisf ă cută urmă toarea condiţie: R A≤ I a·50 V,

în care R A este suma rezistenţei prizei de pă mânt şi ale condutoarelor de protecţie a maselor; I a -curentul care asigură funcţionarea automată a dispozitivului de protecţie.

În schema TT se utilizează urmă toarele dispozitive de protecţie: - dispozitive de curentdiferenţial rezidual; - dispozitive de protecţie maximală de curent. În cazul în care dispozitivul deprotecţie este un dispozitiv de curent diferenţial rezidual, I a este curentul diferenţial rezidualnominal I ∆n. În cazul în care dispozitivul de protecţie este un dispozitiv de protecţie maximală decurent, el trebuie să fie: - un dispozitiv care are caractersitica de funcţionare invers proprţională cu timpul şi I a trebuie să fie curentul care asigură funcţionarea automată în cel mult 5 s, sau - undispozitv care are caracteristica de funcţionare instantanee şi la care I a este curentul minim careasigură declanşarea instantanee.

Schema IT. Se va consulta standardul.

6.7 Prize de pământ

O priză de pă mânt (PP) constituie un ansamblu de elemente conductive (electrozi şi conductoarede legă tură ) în contact cu solul, ansamblu caracterizat prin rezistenţa de dispersie în sol.

PP se împart în urmă toarele categorii, în funcţie de tipul electrozilor folosiţi, adâncimeade îngropare a electrozilor şi destinaţia prizei:

- PP artificială - ale că rei componente sunt montate special pentru trecerea curentului dedefect, fiind interzisă folosirea lor în alte scopuri;

- PP naturală - constituit

ă din elemente conductive ale unor construc

ţii sau instala

ţiidestinate altor scopuri şi care sunt în contact permanent cu pă mântul, putând fi folosite în acelaşi

timp pentru trecerea curentului de defect;- PP pentru dirijarea distribuţiei potenţialelor - priză suplimentară , destinată dirijă rii

distribuţiei potenţialelor în vederea micşoră rii tensiunilor de atingere şi de pas;- PP simplă - constituită dintr-un singur electrod;- PP multiplă - constituită din cel puţin doi electrozi şi conductorul (conductoarele) de

legă tură dintre aceştia;- PP complexă - constituită dintr-un ansamblu de electrozi verticali şi orizontali;- PP de suprafaţă - cu electrozii îngropaţi la o adâncime de cel mult 1,2 m şi care de

regulă sunt orizontali

- PP de adâncime - cu electrozii îngropaţi până la 4 m adâncime, de regulă predomină electrozii verticali;



11/12-16

- PP de mare adâncime - cu electrozii îngropaţi la adâncimi mai mari de 4 m şi care deregulă sunt verticali.

Rezistenţ a de dispersie a prizei. Rezistenţa de dispersie a unei PP singulare estedeterminată de rezistivitatea solului şi dimensiunile geometrice ale electrodului.

Pentru un electrod vertical din ţeavă sau oţel rotund de lungime l şi diametru d , îngropat în sol cu partea superioară la o adâncime q, rezistenţa de dispersie este dată de relaţia:

r l

l

d

q l

q l

s = +

+

−

0366 2 1

24 34

, lg lg ρ

Pentru rezistivitatea solului ρ=100 Ωm şi q=0,8 m, rezistenţa de dispersie este cuprinsă între 50 Ω pentru lungimea de 1 m şi 10 Ω pentru lungimea de 10 m.

Pentru un electrod orizontal din platbandă de oţel de lungime l şi lăţime b, îngropat în solla adâncimea q, rezistenţă de dispersie este dată de relaţia:

r l

l

bq

s = 0 366

2 2

, lg ρ

Pentru rezistivitatea solului ρ=100 Ωm, q=0,8 m şi b=0,04 m, rezistenţa de dispersie estecuprinsă între 65,7 Ω - pentru lungimea de 1 m şi 1,4 Ω pentru lungimea de 10 m.

În cazul unor prize multiple formate din n electrozi singulari identici, rezistenţa dedispersie R p se calculează cu relaţia cunoscută din electrotehnică a rezistenţei echivalente lalegarea în paralel, cu introducerea unui factor de corecţie determinat de modificarea zonei deinfluenţă a unui electrod

R p=r/(n·u) În cazul unor prize complexe, alcă tuite din prize multiple verticale şi orizontale,

rezistenţa de dispersie R p se calculează cu o relaţie similară 1/R p=1/R p-verticală+1/R p-orizontală,

în care R p-verticală=r verticală /(nvertical·uvertical) şi R p-orizontală=r orizontală /(norizontal·uorizontal).În cazul unor prize complexe alcă tuite din prize naturale şi artificiale, rezistenţa de

dispersie se calculează analog, 1/R p=1/R p-naturală+1/R p-artificială.Rezistenţa de dispersie a instalaţiei de legare la pă mânt este alcă tuită din rezistenţa prizei

de pă mânt şi rezistenţa reţelei de legare a echipamentelor la priza de pă mânt. Prize naturale, artificiale. Trebuie să se folosească totdeauna PP naturale existente şi

care îndeplinesc condiţiile din documentaţia tehnică specifică . PP artificiale se prevă d numaisuplimentar.

O PP naturală şi/sau artificială poate fi utilizată în comun pentru legarea la pă mânt aurmă toarelor categorii de instalaţii de protecţie: - împotriva electrocută rilor prin atingereindirectă ; - împotriva supratensiunilor (atmosferice sau de comutaţie); - punctele de recepţie cuantenă colectivă de radio şi televiziune; - firmelor luminoase; - aparate medicale; - instalaţii de

filmare.Legarea directă a instalaţiilor de paratră snet la PP de protecţie folosită în comun se

admite numai cu condiţia ca rezistenţa de dispersie a acesteia să fie mai mică sau cel mult egală cu 1 Ω. Se admite depăşirea valorii de 1 Ω dacă se respectă simultan urmă toarele condiţii: - seiau mă suri corespunză toare de protecţie împotriva unor supratensiuni în cazul trecerii unui curentde tră snet prin PP la instalaţiile tehnologice; - rezistenţa de dispersie îndeplineşte condiţiile deprotecţie împotriva electrocută rilor prin atingere indirectă în cazul unui defect în instalaţiiletehnologice. La folosirea în comun a unei PP, conductoarele de legare la pă mânt a instalaţiei deparatră snet trebuie să fie separate de celelalte categorii de instalaţii, până la PP. De la acestă prevedere fac excepţie clă dirile cu pereţi metalici şi cele cu schelet de oţel sau de beton armat, la

care scheletul de oţel, pereţii metalici sau armă tura metalică pot fi utilizate drept conductoare delegare la PP comună pentru toate categoriile de instalaţii.



11/12-17

Reţeaua generală de protecţie la reţelele de joasă tensiune trebuie să aibă rezistenţa dedispersie determinată prin calcul pentru a nu se depăşi tensiunile de atingere şi de pas admise, darde cel mult 4 Ω (pentru instalaţii supraterane).

Pentru “dirijarea potenţialelor” se folosesc PP existente.La PATD - PP auxiliară se realizează distinctă de PP de protecţie şi se amplasează la cel

puţin 10 m distanţă faţă de alte PP. Ea poate avea cel mult 10 Ω şi poate fi constituită dintr-o

conductă de apă , dacă prin aceasta nu se scurtcircuitează bobina releului de tensiune de defect.Condiţ ii de stabilitate termică . În toate instalaţiile electrice trebuie să se prevadă protecţii

pentru semnalizarea şi/sau întreruperea circuitului cu defecte. Timpul de întrerupere trebuie să fiesub 3 s pentru instalaţiile sau echipamentele electrice fixe sau mobile; această prevedere nu esteobligatorie pentru echipamentele portabile. La dimensionarea instalaţiilor de protecţie trebuie să se aibă în vedere stabilitatea termică a elementelor componente până la întreruperea circuituluidefect. Condiţiile de stabilitate termică trebuie să fie verificate atât în ceea ce priveşte secţiuneaminimă admisă a conductoarelor de protecţie cât şi în ceea ce priveşte suprafaţa de contact cusolul minimă admisă a electrozilor PP.

Pe durata trecerii curenţilor de defect, temperatura conductorului de protecţie neizolat

suprateran nu trebuie să depăşească 200°

C, respectiv 300°

C în cazul în care în apropiere nu seaflă materiale combustibile.Un conductor neizolat se consideră stabil termic dacă densitate de curent J determină un

echilibru între că ldura dezvoltată în conductor şi cea transmisă spaţiului înconjură tor, f ă ră catemperatura conductorului să depăşească limita maximă admisă menţionată mai sus (200 °C – 300°C); pentru durata de trecere a curentului t =1s, la o temperatură iniţială de 20 °C şi o temperatură admisă de 200 °C, densitatea de curent admisă este specificată în tabel:

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

Oţ el 70

Aluminiu sau oţ el-aluminiu 105Cupru 160

Condiţiile de stabilitate termică a PP se verifică numai pentru instalaţiile de înaltă tensiune.

Bibliografie

1. STAS 2612-87 - Protecţia împotriva electrocută rilor. Limite admise

2. STAS 12604 -87 - Protecţia împotriva electrocută rii. Prescripţii generale3. STAS 12604/4-89 - Protecţia împotriva electrocută rii. Instalaţii electrice fixe. Prescripţii4. STAS 12604/5-90 - Protecţia împotriva electrocută rii. Instalaţii electrice fixe. Prescripţii de

proiectare, execuţie şi verificare5. SR CEI 364-4-41:1996 - Instalaţii Electrice ale Clă dirilor. Partea 4: Mă suri de protecţie pentru

asigurarea securităţii; Capitolul 41: Protecţia împotriva şocurilor electrice6. SR CEI 479 -1,2: 1995 - Efectele curentului asupra omului şi animalelor domestice7. SR CEI 536:1995 - Clasificarea echipamentelor electrice şi electronice din punct de vedere al

protecţiei împotriva şocurilor electrice8. SR CEI 536-2:1995 - Clasificarea echipamentelor electrice şi electronice din punct de vedere

al protecţiei împotriva şocurilor electrice. partea 2: Instrucţiuni privind aplicarea

prescripţiilor de protecţie împotriva şocurilor electrice.

curs11-12-protectia contra socurilor electrice

Documents