Zaštitne električne instalacije 1

5. 3. ZAŠTITA OD STATIČKOG ELEKTRICITETA

5.3.1. Uvod

Međusobnim trenjem graničnih površina materijalnih sredina, javlja se mogućnost stvaranja

statičkog elektriciteta. Njegova količina će zavisiti od mnogih okolnosti, ali pre svih od relativne

brzine, trenja i kvaliteta tih površina. Statički elektricitet se može nagomilavati na mestu gde se stvara

ili na nekom drugom mestu, do koga se prenosi elektroprovođenjem.

Povećanjem količine elektriciteta na nekom mestu, povećava se i njegov potencijal u odnosu

na okolinu. Kada on dostigne kritičnu vrednost, ili se pak steknu neki drugi uslovi, dolazi do njegovog

pražnjenja prema okolini u vidu varnice. Ona može biti uzrok mnogih nezgoda, kao na primer :

- ona može da izazove požar, ili eksploziju u ugroženim prostorima,

- ona može da ošteti delove elektronskih kola,

- ona može da izazove nesvesne pokrete delove čovečijeg tela, zbog čega može doći do

samopovrede ili povrede drugih, itd.

Statički elektricitet se, na primer, stvara: pri kretanju nekih tečnosti kroz cevovode, pri

kretanju traka raznih kvaliteta preko valjaka, pri kretanju čoveka u prostorima gde se delovi njegove

odeće taru sa drugim površinama, itd.

Stepen ostvarenog naelektrisanja zavisiće, pre svega, od relativne brzine između tarućih

površina i njihovog kvaliteta, odnosno od specifične površinske električne otpornosti.

Da bi se sprečila pojava varnice, neophodno je sprečiti nagomilavanje elektriciteta, odnosno

povećanje potencijala, jer je sprečavanje samog njegovog stvaranja skoro nemoguće. U osnovi, mogu

se identifikovati dva načina sprečavanja nagomilavanja elektriciteta: da se on na nekakav način odvede

u zemlju i da se on veštačkom jonizacijom okolne atmosfere neutrališe. Kod tehnike odvođenja u

zemlju, mogu se razdvojiti tehnike koje se primenjuju u objektima tipa računskih centara ili prostorija

za medicinsku namenu (generalno, prostori kod kojih statički elektricitet nastaje kao posledica kretanja

ljudi) i tehnike koje se primenjuju u industriji. Kao što će u nastavku teksta biti detaljnije izloženo, kod

prve grupe objekata odvođenje u zemlju se vrši preko otpornosti koja je veća od neke vrednosti, dok je

kod druge grupe objekata cilj da je otpor spoja sa zemljom što manji.

5.3.2 Zaštita od statičkog elektriciteta u prostorima kroz koje se kreću ljudi

Ljudi koje se kreću u prostorijama mogu da budu nosioci nagomilavanja elektriciteta i uzrok

pojave varnice. Elektricitet se stvara trenjem njihove kože, ili delova odeće, sa površinama u toj

prostoriji, u toku njihovog kretanja kroz prostoriju. Kao što je rečeno, pojava varnice između čoveka

Specijalne električne instalacije 2

koji je naelektrisan na takav način i okoline, može da stvori niz problema (posledica). Tipični primeri

su oštećenje „predmeta rada“ (elektronskog kola od strane elektromehaničara ili pacijenta od strane

hirurga) ili oštećenje mikroelektronskog kola zbog proticanja struje pražnjenja statičkog elektriciteta

kroz nju. Da bi se sprečila pojava varnice (pražnjenja statičkog elektriciteta), mora se sprečiti

nagomilavanje statičkog elektriciteta na čoveku.

Najčešće korišćeno rešenje za sprečavanje pojave varnice je odvođenje elektriciteta u zemlju

tako što je pod po kome čovek gazi elektroprovodan za statički elektricitet i da bude galvanski

povezan sa zemljom. Drugo rešenje je da sam čovek bude povezan sa zemljom, na primer preko

"elektroprovodnih narukvica", kako se to čini u slučaju rada sa mikroelektronskim kolima.

Svaki pod koji prema okolnoj zemlji ima prelazni električni otpor čija je vrednost

R < 3 ⋅ 108 Ω, može se smatrati podom koji ima "antistatik" karakteristiku. Na primer, takvu

karakteristiku imaju podovi izrađeni od materijala koji su dati u TABLICI 5.3-I.

Tablica 5.3-I

Vrsta materijala Prelazna otpornost Ω

Teraco 105 - 107

Provodni teraco 103

Običan beton debljine 3 cm 105

Specijalni beton debljine 5 cm 102

Provodni penušavi pod 105 - 107

Provodna guma 102

Pod prelaznim električnim otporom podrazumeva se otpor između ispitne elektrode, standardizovanih

dimenzija i mase, postavljene na gazeću poivršinu poda, i okolne zemlje.

Pri izradi "antistatik" poda poseban problem se javlja u slučajevima kada pod mora da ima i

elektroizolacionu osobinu prema okolnoj zemlji, kao meru zaštite od strujnog udara. Tada mu

električni otpor mora imati vrednost R > 5 ⋅ 104 Ω. U takvim slučajevima se gazeća površina izrađuje

sa "antistatik" materijalom, koji se proizvodi na bazi PVC mase, ili gume, kojima se dodaju metalna

prašina ili grafit. Takvi materijali obezbeđuju električni otpor u odnosu na okolnu zemlju u granicama

5 ⋅ 104 Ω < R < 3 ⋅ 108 Ω.

Zaštitne električne instalacije 3

Slika 5.3-1 Prikaz dva načina izrade "antistatik" poda; (a) na betonskoj podlozi i (b) na duplom podu

Na slici 5.3-2 su prikazani načini izrade takvih podova. U jednom slučaju "antistatik" materijal

se polaže na betonsku podnu podlogu, a u drugom, po konstrukciji izdignutog poda. I u jednom i u

drugom slučaju postoji mreža zemljovoda, preko kojih se ti podovi povezuju sa uzemljenjem, na način

koji je ilustrovan u primeru na kraju ovog poglavlja.

Specijalne električne instalacije 4

5.3.3 Zaštita od nagomilavanja statičkog elektriciteta u industriji

Statički elektricitet, kao slučajna pojava u industriji, javlja se na delovima postrojenja koja se

pokreću i gde se javlja trenje između graničnih površina. Tako, na primer, on se javlja: kod transporta

gasova i tečnosti kroz cevovode, kod transporta pomoću traka, kod premotavanja tkanina i hartije, u

tkačnicama, itd.

Na mestima gde bi pojava varnice usled pražnjenja nagomilanog statičkog elektriciteta mogla

izazvati nezgodu, bilo kakve vrste, sprovode se u uvodnom poglavlju navedene mere: a) da se

elektricitet elektroprovodno sprovede u zemlju ili b) da se neutrališe elektricitetom suprotnog

polariteta, stvorenog veštačkom jonizacijom (ona se može izvesti pomoću brzopromenljivog

elektromagnetskog polja, ili veštačkih radioaktivnih izvora, odnosno pomoću jonizatora koji rade na

ovim principima).

Pošto se statički elektricitet stvara i nagomilava i na pokretnim delovima postrojenja, rešenja za

njegovu eliminaciju zavisiće od samih rešenja tih pokretnih delova. Kao primeri će se navesti dve

praktične realizacije takvih rešenja. Prva – koja se koristi kod motalice za platno ili hartiju, je

prikazana na slici 5.3-2, a druga- koja se koristi na izlivnim mestima nemetalnih cevovoda kroz koje se

transportuju zapaljive tečnosti (na primer benzin), na slici 5.3-3.

JONIZATORI

0

40

80

120

160

200

300

EV/mm BEZ UZEMLJENJA

SA UZEMLJENJEM I ISKLJU^ENIM JONIZATORIMASA UKLJU^ENIM JONIZATORIMA

Slika 5.3-2 Način zaštite od nagomilavanja statičkog elektriciteta kod jedne motalice za platno,

jonizacijom i uzemljenjem

Zaštitne električne instalacije 5

METALNAMRE@A

NEPROVODNIMATERIJAL

Slika 5.3-3 Način zaštite od nagomilavanja statičkog elektriciteta na izlivu nemetalne cevi,

postavljanjem uzemljene mrežice

Kod prvog primera primenjena su oba načina zaštite, elektroprovodno odvođenje u zemlju i

neutralizacija pomoću jonizatora. Oba su primenjena jer se kod motalica stvara izuzteno mnogo

statičkog elektriciteta. Kod drugog primera, primenjena je samo elektroprovodno odvođenje u zemlju

preko uzemljenog metalnog naglavka na kraju nemetalnog cevovoda. Da je cevovod metalni, bilo bi

dovoljno samo njega uzemljiti.

Primer uz poglavlje 5.3

U jednoj prostoriji dimenzija 6 m x 5 m treba da bude smešten računarski centar, koga čini

više jedinica. Zbog klimatizacije u prostoriji je predviđen izdignuti (dupli) pod. On se izrađuje tako što

se preko jedne metalne rešetkaste konstrukcije, koja se sastavlja na licu mesta, postave ploče

dimenzija 600 mm x 600 mm x 30 mm, kako je to na slici pokazano. Na određenim mestima po

prostoriji na tim pločama će se nalaziti otvori za ulazak klimatizovanog vazduha, kao i otvori za

provodnike električnih instalacija za napajanje računarskih jedinica.

Projektnim zadatkom za ovaj centar se zahteva da predviđeni izdignuti pod ima i "antistatik"

karakteristiku, kao meru zaštite od nagomilavanja statičkog elektriciteta na ljudima, koji će se kroz taj

centar kretati. U konkretnom slučaju, zaštita od nagomilavanja statičkog elektriciteta se vrši kako bi

Specijalne električne instalacije 6

se sprečilo oštećenje osetljivih delova računara usled pražnjenje elektriciteta varnicom, prilikom

intervencije čovek na tim delovima.

Da bise ostvarila „antistatik“ karakteristika poda, potrebno je obezbediti sledeće:

- ploče koje će se postavljati preko noseće metalne konstrukcije, a koje obrazuju gazeću površinu,

moraju imati prelazni električni otpor te površine, prema nosećoj metalnoj konstrukciji,

R < 3 ⋅ 108 Ω;

- metalna noseća konstrukcija mora predstavljati ekvipotencijalnu površinu, koja se obezbeđuje

čvrstim vezivanjem metalnih delova koji je čine (vezivanje zavrtnjima), ili električnim vezivanjem

delova pomoću provodnika, ukoliko se oni spajaju samo uleganjem;

- takva noseća metalna konstrukcija se mora na nekoliko mesta spojiti sa uzemljenjem.

Ako se kroz Projektni zadatak ne zahteva da prostorija ima osobinu elektroizolovanog

prostora, što znači da prelazni električni otpor gazeće površine prema okolnoj zemlji ima

vrednost R > 5 ⋅ 104 Ω, onda gazeća površina može biti izrađena i od elektroprovodnog materijala, na

primer metalnih ploča. U takvom slučaju se noseća metalna konstrukcija sa uzemljenjem mora spojiti

provodnikom preseka najmanje jednakog preseku zaštitnog provodnika strujnog kola najvećeg

preseka. Ukoliko se zahteva da prostorija ima osobinu elektroizolovanog prostora moraju se koristiti

ploče koje imaju prelazni električni otpor gazeće površine prema nosećoj mertalnoj konstrukciji u

opsegu 5 ⋅ 104 Ω < R < 3 ⋅ 108 Ω. U takvom slučaju spajanje metalne noseće konstrukcije sa

uzemljenjem se može izvršiti i provodnikom manjeg preseka, ali ne manjeg od 1.5 mm2, isključivo iz

mehaničkih razloga.

Projektom električnih instalacija se obično predviđa da takav centar ima svoje posebno

razvodno mesto, formirano u ormanu koji se obično postavlja u prostoriju samog centra. Iz njega

polaze sva strujna kola za tu prostoriju.

Ako je u objektu gde se nalazi ta prostorija predviđeno nulovanje kao mera zaštite od strujnog

udara, u ovom ormanu se moraju nalaziti i dve sabirnice, radne nule N i zaštite PE. Ako je pri toj meri

zaštite do ormana doveden četvoroprovodnički sistem (sistem TN-C), ove dve sabirnice moraju biti

spojene između sebe, a zajednički spoj sa uzemljenjem. Ako je pak korišćen petoprovodnički sistem

(sistem TN-S), ove sabirnice moraju biti razdvojene. U takvom slučaju je sabirnica PE preko Y

provodnika, u napojnom kablu, spojena sa uzemljenjem na svom početku.

Ako je u objektu gde se nalazi ta prostorija predviđen TT, ili IT sistem, kao mera zaštite od

strujnog udara, u razvodnom ormanu se sigurno mora nalaziti sabirnica PE, koja je spojena sa

uzemljenjem.

Zaštitne električne instalacije 7

Na osnovu napred iznetog, može se izvesti zaključak važan za zaštitu od statičkog elektriciteta.

On bi glasio: bez obzira da li se radi o TN, TT ili IT sistemu zaštite od strujnog udara, u razvodnom

ormanu se javlja PE sabirnica, koja je sigurno negde vezana sa uzemljenjem i kao takva se može

iskoristiti da se za nju vežu zemljovodi "antistatik poda".

Imajući u vidu prethodna razmatranja, rešenje za ovaj centar bi, na primer, bilo sledeće:

"antistatik" pod preduzeća FORUM iz Beograda, sastavljen od metalne noseće konstrukcije (ona se

sastavlja na licu mesta, uleganjem poprečnih metalnih gredica u metalne noseće stubiće) i gazećih

ploča dimenzija 600 mm x 600 mm x 30 mm, postavljenih preko ove konstrukcije. Ploče su izrađene od

iverice, koje su presvučene "antistatik" folijom izrađenom na bazi PVC mase, uz dodatak grafita, ili

metalne prašine. Na taj način se obezbeđuje prelazni električni otpor između gazeće površine i noseće

metalno konstrukcije R = (3 – 5) ⋅ 105. Pošto se noseća metalna konstrukcija sastavlja uleganjem, da

bi se obezbedila ekvipotencijanost te konstrukcije, svi delovi se moraju između sebe spojiti električnim

provodnicima, na način kako je predvideo proizvođač poda (pomoću zavrtanja i papučica na kraju

provodnika, ili nazuvica). Nadalje, po obimu prostorije će se postaviti pravougaona kontura izrađena

od Fe/Zn trake 20 mm x 3 mm, na koju će se sa jedne strane, na nekoliko mesta, spojiti noseća metalna

konstrukcija, a sa druge, PE zaštitna šina, provodnikom Y preseka 1.5 mm2.

Ako u prostoriji ima i stranih elektroprovodnih delova i ako se ova kontura iskoristi kao šina

za izjednačavanje njihovih potencijala, što bi bilo razumno, onda presek Y provodnika mora biti veći,

jednak preseku koji zahtevaju propisi koji se odnose na izjednačenje potencijala.

Skica ovakvog rešenja je prikazana na slici:

P-y 1x1.5mm2

Fe/Zn20mmx3mm PE

P-y 1x1.5mm2

STRANI EL.PROVODNI DEO

Specijalne električne instalacije 8

Ukoliko se ne bi zahtevalo da se za potrebe klimatizacije i razvoda električne instalacije

primeni dupli pod, „antistatik“ pod bi se mogao izvesti i lepljenjem "antistatik" folija od PVC-a

direktno na betonsku podlogu. Kod istog proizvođača one se mogu naći kao ploče dimenzija

600 mm x 600 mm x 3 mm, koje imaju isti prelazni električni otpor, kao i prethodno opisane ploče

zalepljene na ploču ivericu.

Pre lepljenja elektroprovodnim lepkom za podlogu, na njoj se mora obrazovati mreža od

tankih metalnih traka zalepljenih za podlogu, širine bar 20 mm, tako da okca budu dimenzija

300 mm x 300 mm.

Krajevi traka se moraju dobro elektroprovodno spojiti na ivičnu pravougaonu konturu, na koji

način se obrazuje ekvipotencijalna površina. Tek preko ovako obrazovane mreže se lepe "antistatik"

ploče.

Skica ovakvog rešenja je data na slici.

PE