Uzemljenje 9_10(2)

UZEMLJENJE

Definicija: Uzemljenje je celokupnost mera i sredstava u vezi sa uzemljivanjem. Osnovni elementi:

• • • •

Uzemljivač

•

Uzemljivač je jedan ili više provodnika koji su položeni u tlo i s njim su u neposrednom kontaktu ili uzemljivač predstavlja jedan ili više provodnika koji su položeni u beton koji je po velikoj površini u dodiru s tlom (temeljni uzemljivač).

Zemljovod

•

Zemljovod je provodnik koji spaja ureñaj koji treba uzemljiti sa uzemljivačem ili sa sabirnim zemljovodom.

Geološki provodnik (zemlja)

•

Zemlja je čist aktivni otpor, dok celo uzemljenje sa zemljovodnim provodnikom i uzemljivačem ima vrlo malu induktivnost za učestanost od 50Hz, ali za atmosferska pražnjenja induktivnost uzemljenja je uticajna.

Sabirni zemljovod

•

Sabirni zemljovod je provodnik na koji je priključeno više zemljovoda.

PODELA UZEMLJENJA Vrste uzemljenja po funkciji su: – – – –

zaštitno uzemljenje, radno (pogonsko) uzemljenje, gromobransko uzemljenje, združeno

Sistem uzemljenja –

–

Sistem uzemljenja (uzemljivački sistem) je sistem koji čine meñusobno galvanski povezani uzemljivači, temeljni uzemljivači, zaštitni provodnici nadzemnih vodova, plaštevi kablova i druge metalne instalacije koje su u kontaktu sa tlom. Sistem uzemljenja ima svoju Zu-impedansu uzemljenja (impedansa koju pri učestanosti od 50 Hz sistem uzemljenja suprotstavlja odvoñenju struje ka referentnoj zemlji).

2 od 27

04.05.2009.

Električne instalacije i osvetljenje

OTPORNOST SISTEMA UZEMLJENJA

Uzemljivač kao celina sa zemljovodnim i geološkim provodnikom ima otpor koji se sastoji od: – otpora zemljovodnog provodnika, – otpora samog uzemljivača, – prelazni otpor uzemljivača,

–

otpor širenju struje

Otpor širenju struje u zemlji je omski otpor na koji 2 nailazi struja P = R I prolaskom kroz geološki provodnik Cu rotora a a

Otpornost rasprostiranja uzemljivača Ru se definiše kao otpornost kojom se tlo suprotstavlja odvoñenju struje sa uzemljivača. Ukupan otpor rasprostiranja uzemljivača sastoji se od – –

Onaj otpor na koji nailazi struja pri prelazu sa uzemljivača na geološki provodnik. Njegov se uticaj smanjuje dobrim nabijanjem zemlje oko uzemljivača, u koju se svrhu zemlja zaliva pri nabijanju

prelaznog otpora uzemljivača i otpora širenju struje u zemlji.

Vrednost otpora rasprostiranja uzemljivača zavisi od – – –

oblika i dimenzija uzemljivača podataka o udarnom atmosferskom naponu specifičnog otpora zemlje.

3 od 27

04.05.2009.


GEOLOŠKI PROVODNIK - ZEMLJA – –

Za utvrñivanje vrednosti otpora zemlje potrebno je znati njen specifični otpor (ρ). Specifični otpor zemlje je električni otpor koji ima zemlja izmeñu dve elektrode površine po 1m2 meñusobno udaljene 1m. Specifični električni otpor zemlje se meri u ommetrima (Ω m). Vrsta tla

ρ [Ωm]

morska voda

0,2

rečna voda

50

treset

20

humus

20

baštenska zemlja

40

ilovača

40

glinasta zemlja

100

peskulja

300

pesak

500

krečnjak

700

šljunkovita zemlja

3000

kamenito tlo

4 od 27

Vrednosti specifičnog otpora zemlje zavise od mnogih faktora: • geološkog sastava zemlje, • krupnoće i sabijenosti zemlje, • količine vlage, • količine rastvorljivih materijala u zemlji, • temperature, • atmosferskih uslova.

10 000

04.05.2009.


PODELA UZEMLJENJA PO FUNKCIJI: –

–

Zaštitno uzemljenje je uzemljenje metalnih delova koji ne pripadaju strujnim kolima niti su posredno u električnom kontaktu sa njima, ali u slučaju kvara mogu da doñu pod napon. Radno (pogonsko) uzemljenje je uzemljenje dela strujnog kola kojim se obezbeñuje željena funkcija i/ili radne karakteristike tog kola. direktno

radno uz. – neposrednim vezivanjem na sistem uzemljenja indirektno radno uz.- vezivanjem na sistem uzemljenja preko impedanse –

–

Gromobransko uzemljenje je uzemljenje gromobranske instalacije koja služi za odvoñenje struje atmosferskog pražnjenja u tlo. Združeno uzemljenje. Meñusobno povezano zaštitno, radno i gromobransko uzemljenje daju združeno uzemljenje. Dimenzionisanje uzemljivača radnog i zaštitnog uzemljenja zavisi od toga da li će se koristiti združeno uzemljenje, kao i od sistema zaštite od indirektnog dodira u NN mreži i instalacijama potrošača. 5 od 27

04.05.2009.


PODELA UZEMLJIVAČA prema:

materijalu, – – –

načinu polaganja (izvoñenju), – – –

bakar bez ili sa spoljašnjim slojem cinka, kalaja ili olova, pocinkovani čelik sa slojem cinka bar 70 µm, kombinacija prethodna dva materijala meñusobno ili sa olovom ili sa nekim drugim metalima. horizontalne (površinske ili plitke) uzemljivače vertikalne (dubinske) uzemljivače kose uzemljivače (štapni uzemljivači koso pobijeni u tlo)

obliku, sredini u koju se polažu, – –

uzemljivači u tlu temeljni uzemljivač

nameni uzemljivača, načinu nastajanja.

6 od 27

04.05.2009.


ŠTAPNI UZEMLJIVAČI L - dužina štapa (cevi) d - spoljašnji prečnik cevi

(d << L)

ρ 4L R= ln 2πL d

okrugli puni profil - toplo pocinkovani čelik 78mm2 (φ 10 mm), a za Cu 35 mm2

TRAKASTI UZEMLJIVAČI 2 d = (a + b ) π

b

a

ρ L R= ln π ⋅L H⋅ d

7 od 27

04.05.2009.


Najmanji dopušteni presek za trakaste uzemljivače Materijal

Vrsta uzemljivača

Najmanji presek [mm2]

Najmanja debljina

Pocinkovano gvožñe sa najmanjim slojem cinka od 70 µm

Traka

100

3

Toplo pocinkovan čelik

Traka

100

4

Bakar

Traka

50

2

Bakar

Uže

35

-

8 od 27

04.05.2009.


TEMELJNI UZEMLJIVAČI

Temeljni uzemljivač je uzemljivač položen u beton, koji je po velikoj površini u dodiru sa tlom, ili armiranobetonska konstrukcija u tlu. Prednosti temeljnog uzemljivača: – ne zahtevaju slobodan prostor, – gvozdeni delovi u betonu su zaštićeni od korozije, pa je vek trajanja ovog uzemljivača praktično neograničen, – manje su podložni atmosferskim uticajima. Uslovi za izvoñenje temeljnog uzemljivača: – – –

–

koristi se vruće pocinkovano okruglo gvožñe prečnika najmanje 10 mm, ili čelična traka preseka najmanje 100 mm2, ali ne tanja od 3 mm. temeljni uzemljivač se ugrañuje u spoljašnje zidove temelja objekta u obliku zatvorene konture (prstena). temeljni uzemljivač mora da ima direktan kontakt (preko betona) sa tlom. Zato izmeñu temeljnog uzemljivača i tla ne sme da bude izolacija objekta od vlage. Temeljni uzemljivač se ugrañuje u sloj betona tako da izmeñu uzemljivača i tla ovaj sloj bude debljine najmanje 10 cm, što se obezbeñuje korišćenjem posebnih nosača ili polaganjem uzemljivača pri vrhu temeljne čelične konstrukcije. Traka se mora postaviti "na kant" i zaliti u donji sloj betona sa najmanje 300 kg cementa po m3 betona, za veće objekte, kod kojih preovlañuje armiranobetonska konstrukcija, kao temeljni uzemljivač može se koristiti metalna konstrukcija objekta

9 od 27

04.05.2009.


Otpornost rasprostiranja temeljnog uzemljivača

ρ 0,44 ⋅ ρ R≈ = 2 ⋅D S

S - površina uzemljivača zgrade (m2) D - prečnik ploče (m) iste površine kao površina (S) uzemljivača zgrade 1 - spoljašnji zid; 2 - bitumenska zaptivka; 3 - izolacija objekta; 4 - temeljni uzemljivač; 5 -priključak za glavni priključak za uzemljenje; 6 - nivo podruma; 7 - temelj od nabijenog betona; 8 - nosač uzemljivača; 9 - izolacioni premaz ili plastična cev 10 od 27

04.05.2009.


IZVOðENJE TEMELJNOG UZEMLJIVAČA

11 od 27

04.05.2009.


GROMOBRANSKA ZAŠTITA

12 od 27

04.05.2009.


Atmosferski elektricitet se javlja kao posledica meñusobnog trenja delova atmosfere, koji se nalaze u neprekidnom kretanju. Kada jačina polja preñe vrednost dielektrične čvrstoće atmosfere (30 kV/cm) dolazi do pražnjenja probojem (varnicom), koje se naziva grom. Empirijski je dokazano da se čak 90% pražnjenja vrši prema tačkama koje su više od okolnog prostora. Na takvim saznanjima se zasniva organizovanje zaštite objekata na zemlji. Zbog velike jačine struje atmosferskog pražnjenja, na objektima na zemlji mogu nastupati razne neželjene posledice, kao što su: – – – – –

paljenje zbog toplotnog efekta, mehaničko razaranje zbog elektrodinamičkog efekta, hemijski procesi zbog elektrohemijskih efekata, smetnje na drugim instalacijama zbog indukovanih napona. Posebno je opasno pražnjenje na živa bića.

Atmosfersko pražnjenje može i posredno da izazove sve napred opisane neželjene posledice, jer se zbog jake elektromagnetske indukcije struje velikih jačina mogu javiti i u sekundarnim kolima. I na takav način se mogu ugroziti i živa bića. 13 od 27

04.05.2009.


Nastanak groma

Karakteristične faze udara groma: (a) silazni traser (b) formiranje povezujućih trasera (c) glavni udar 14 od 27

04.05.2009.


NAČINI ZAŠTITE OBJEKATA NA ZEMLJI

S obzirom da se ne mogu sprečiti naelektrisanje atmosfere i njen elektroindukcioni uticaj na zemlji, zaštita objekata mora biti organizovana na neki drugi način. Kao najefikasniji se pokazao način da se poboljšanjem elektroprovodnih osobina delova na zemlji, ili poboljšanjem elektroprovodnih osobina dela atmosfere u poslednjih sto metara od zemlje, predodredi tačka pražnjenja. Načini zaštite objekata na zemlji:

15 od 27

Faradejev kavez, Frenklinov šiljak, radioaktivni gromobrani (izbačeni su iz upotrebe).

04.05.2009.


Zaštita objekata

1 - naelektrisana atmosfera, 2 - Faradejev kavez, 3 - objekti

1 - naelektrisana atmosfera, 2 - Frenklinov šiljak, 3 - objekti

16 od 27

04.05.2009.


Gromobranska instalacija predstavlja kompletnu instalaciju koja omogućava da se jedan objekat zaštiti od dejstva atmosferskog pražnjenja. Gromobranska instalacija se sastoji od

spoljašnje gromobranske instalacije – unutrašnje gromobranske instalacije. Spoljašnja gromobranska instalacija se sastoji od:

–

– – –

prihvatnog sistema, spusnih provodnika, sistema uzemljenja.

Unutrašnja gromobranska instalacija – – –

obuhvata sve dodatke spoljašnjoj gromobranskoj instalaciji koji će smanjiti elektromagnetna dejstva struje atmosferskog pražnjenja. To su pridruženi metalni delovi u štićenom prostoru kroz koje može proteći struja atmosferskog pražnjenja. Povezivanje gromobranske instalacije sa metalnim masama izvodi se pomoću šina za izjednačavanje potencijala.

17 od 27

04.05.2009.


SPOLJAŠNJA GROMOBRANSKA INSTALACIJA

PRIHVATNI SISTEM –

–

Prihvatni sistem je deo spoljašnje gromobranske instalacije namenjen za prihvatanje atmosferskog pražnjenja. Prihvatni sistemi mogu biti sastavljeni od bilo koje kombinacije sledećih elemenata: – – –

–

štapnih hvataljki, razapetih žica, mreže provodnika.

Delovi objekta mogu se smatrati kao prirodni prihvatni sistem ako ispunjavaju odreñene uslove.

18 od 27

04.05.2009.


SPUSNI PROVODNICI –

–

Spusni provodnici su delovi spoljašnje gromobranske instalacije namenjeni za provod struje atmosferskog pražnjenja od prihvatnog sistema do sistema uzemljenja. spusni provodnici moraju biti postavljeni tako da od mesta udara groma do zemlje:

–

–

postoji nekoliko paralelnih strujnih staza, dužine strujnih staza budu minimalne. da predstavljaju, što je više moguće, direktno produženje provodnika prihvatnog sistema.

Spusni provodnici moraju biti postavljeni pravolinijski i vertikalno, sledeći najkraći i najdirektniji put do zemlje. Delovi objekta mogu se smatrati kao prirodni spusni provodnici ako ispunjavaju odreñene uslove.

19 od 27

04.05.2009.


SISTEM UZEMLJENJA –

–

–

Sistem uzemljenja je deo spoljašnje gromobranske instalacije namenjen za odvoñenje struje atmosferskog pražnjenja u zemlji. U pogledu zaštite od atmosferskog pražnjenja integrisana sjedinjena struktura raznih sistema uzemljenja predstavlja najbolju soluciju, i obezbeñuje kompletnu zaštitu. Sledeći tipovi uzemljivača se mogu upotrebiti:

jedan ili više prstenastih uzemljivača, vertikalni ili iskošeni uzemljivači, horizontalni ili radijalni uzemljivači, temeljni uzemljivači.

20 od 27

04.05.2009.


PRORAČUN GROMOBRANSKE ZAŠTITE ODREðIVANJE NIVOA ZAŠTITE učestanost direktnih udara u objekat Nd, kao proizvod lokalne godišnje gustine pražnjenja Ng i ekvivalentne prihvatne površine objekta Ae, usvojena učestanost udara groma Nc koje treba proceniti ili proračunati. Vrednost usvojenih učestanosti udara groma Nc, uporeñuje se sa izračunatom vrednošću učestanosti direktnih udara u objekat Nd. Ovo uporeñenje daje odgovor da li je gromobranska instalacija neophodna i kojeg je nivoa zaštite. Ako je Nc ≥ Nd gromobranska instalacija nije potrebna. Ako je Nd>Nc računska efikasnost gromobranske instalacije je: Nc Er ≥ 1− Nd gromobranska instalacija je potrebna, a nivo zaštite se odreñuje prema tabeli: 21 od 27

04.05.2009.


Računska efikasnost gromobranske instalacije i izbor nivoa zaštite Računska efikasnost Odgovarajući nivo zaštite Er > 0,98 Nivo I sa dodatnim merama Nivo I 0,98≥ Er ≥0,95 Nivo II 0,95≥ Er ≥0,90 Nivo III 0,90≥ Er ≥0,80 Nivo IV 0,80≥ Er ≥0

N g = 0,04 ⋅ Td 1, 25

mesto Novi Sad Beograd Kruševac, Sm. Palanka Niš, Kraljevo, Vršac Valjevo, Požega

(udara / km 2 god )

Td

- broj grmljavinskih dana u toku godine uzet sa izokerauničke karte prema standardu JUS.N.B4.803:1996

NC

3 ⋅10 −3 ≈ C

(broj udara / god )

C = C1 ⋅ C 2 gde je : C1 - koeficijent konstrukcije objekta, C2 - koeficijent sadržaja objekta, C3 - koeficijent namene objekta, C4 - koeficijent posledice udara groma u objekat. 22 od 27

04.05.2009.

Td 31 32 34 36 37

Tabela rastojanja spusn.vodova Nivo zaštite Rastojanje [m] 10 I 15 II 20 III 25 IV

⋅ C3 ⋅ C 4


Vrednost faktora C1 u zavisnosti o tipu konstrukcije objekta Konstrukcija Vrsta krova objekta Metalni Mešani Zapaljiv Metalna konstrukcija 0,5 1 2 Mešana 1 1 2,5 Zapaljiva 2,0 2,5 3 Vrednost faktora C2 u zavisnosti o sadržaju objekta Opis C2 Bez vrednosti i nezapaljiv 0,5 Mala vrednost ili uglavnom zapaljiv 1 Veća vrednost ili naročito lako zapaljiv 2 Izvanredno velika vrednost, nenadoknadive 3 štete, vrlo zapaljiv ili eksplozivan 23 od 27

04.05.2009.


Vrednost faktora C3 u zavisnosti o nameni objekta Opis C3 Nezaposednut 0,5 Uglavnom nezaposednut 1 Teška evakuacija ili opasnost od panike 3

Vrednost faktora C4 u zavisnosti o posedicama od udara groma u objekat Opis C4 Nije obavezna neprekidnost pogona i bez 1 uticaja (posledica) na okolinu Obaveza neprekidnosti pogona ali bez uticaja 5 (posledica) na okolinu Uticaj (posledice) na okolinu 10

24 od 27

04.05.2009.


Odreñivanje učestanosti direktnog udara groma u objekat Srednja godišnja vrijednost Nd može se izračunati iz izraza: gde je: N d = N g ⋅ Ae ⋅10 −6 [broj udara / god ] Ae - ekvivalentna prihvatna površina objekta u m2. Ekvivalentna prihvatna površina objekta definiše se kao površina tla koja ima istu učestanost direktnih udara groma kao i objekat. Za usamljene objekte ekvivalentna površina objekta je površina ograničena linijom dobijenom presekom povšine tla i ravni nagnute u odnosu na horizontalnu ravan pod nagibom 1:3, povučenom sa vrha objekta u krug oko objekta, tako da se računa : Ae = a ⋅ b + 6 ⋅ h ⋅ (a + b) + 9 ⋅ π ⋅ h 2 gde su: a - dužina jedne osnovice objekta (m), b - dužina druge osnovice objekta (m), h - visina objekta. 25 od 27

04.05.2009.


26 od 27

04.05.2009.


Gromobranska zaštitna instalacija na manjem objektu sa krovom na dve vode: 1-gromobranske hvataljke na 9-horizontalni metalni oluk povezan krovnim potporama (6 i 7), sa hvataljkama i odvodom, 2-odvodi na zidnim potporama (8), 10-vertikalni metalni oluk koji je 3-cevni uzemljivač (nije obavezan), iskorišćen za pomoćni odvod, 4-trakasti uzemljivač kao prsten oko 11-metalna opšivka koja se objekta, povezuje sa hvataljkom i olukom, 5-merni spoj, 12-elektroprovodne veze 27 od 27

04.05.2009.


Uzemljenje 9_10(2)

Recommend Documents