Uzemljenje 9_10(2)

UZEMLJENJE

Definicija: Uzemljenje je celokupnost mera i sredstava u vezi sauzemljivanjem.

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.

2 od 27 04.05.2009. Električne instalacije i osvetljenje

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

aarotoraCuIRP =

Uzemljivač kao celina sa zemljovodnim i geološkim provodnikom ima otpor koji se sastoji od:

– otpora zemljovodnog provodnika,– otpora samog uzemljivača,– prelazni otpor uzemljivača,

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

– otpor širenju struje Otpor širenju struje u zemlji je omski otpor na koji nailazi struja

prolaskom kroz geološki provodnik

Otpornost rasprostiranja uzemljivača Ru se definiše kao otpornost kojom se tlo suprotstavlja odvoñenju struje sa uzemljivača.

Ukupan otpor rasprostiranja uzemljivača sastoji se od– 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.

OTPORNOST SISTEMA UZEMLJENJA


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).

10 000kamenito tlo

3000šljunkovita zemlja

700krečnjak

500pesak

300peskulja

100glinasta zemlja

40ilovača

40baštenska zemlja

20humus

20treset

50rečna voda

0,2morska voda

ρ [Ωm]Vrsta tla

Vrednosti specifičnog otporazemlje zavise od mnogih faktora:

• geološkog sastava zemlje,• krupnoće i sabijenosti zemlje,• količine vlage,• količine rastvorljivih materijala u zemlji,• temperature,• atmosferskih uslova.


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.


PODELA UZEMLJIVAČA prema: materijalu,

– 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.

načinu polaganja (izvoñenju),

– 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.


ŠTAPNI UZEMLJIVAČI

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

TRAKASTI UZEMLJIVAČI

L - dužina štapa (cevi)

d - spoljašnji prečnik cevi

(d << L)d

L4ln

L2R

π

ρ=

( )ba2

d +π

=b

a

dH

Lln

LR

⋅⋅π

ρ=


Najmanji dopušteni presek za trakaste uzemljivače

-35UžeBakar

250TrakaBakar

4100TrakaToplo pocinkovan čelik

3100Traka

Pocinkovano gvožñe sa

najmanjim slojem cinka od

70 µm

Najmanja

debljina

Najmanji presek

[mm2]

Vrsta

uzemljivačaMaterijal


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


S - površina uzemljivača zgrade (m2)

D - prečnik ploče (m) iste površine kao površina (S) uzemljivača

zgrade

S

44,0

D2R

ρ⋅=

⋅

ρ≈

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

Otpornost rasprostiranja temeljnog uzemljivača


IZVOðENJE TEMELJNOG UZEMLJIVAČA


GROMOBRANSKA

ZAŠTITA


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.


Nastanak groma

Karakteristične faze udara groma:

(a) silazni traser

(b) formiranje povezujućih trasera

(c) glavni udar


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: Faradejev kavez,

Frenklinov šiljak,

radioaktivni gromobrani (izbačeni su iz upotrebe).


Zaštita objekata

1 - naelektrisana atmosfera,

2 - Frenklinov šiljak,3 - objekti

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


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.


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.


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.


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 uze-mljenja 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.


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:

gromobranska instalacija je potrebna, a nivo zaštite se odreñuje

prema tabeli:

d

cr

N

NE −≥1


Td - broj grmljavinskih dana u toku godine uzet sa

izokerauničke karte prema standardu JUS.N.B4.803:1996

gde je :

C1 - koeficijent konstrukcije objekta,

C2 - koeficijent sadržaja objekta,

C3 - koeficijent namene objekta,

C4 - koeficijent posledice udara groma u objekat.

Računska efikasnost gromobranske instalacije

i izbor nivoa zaštite

Računska efikasnost Odgovarajući nivo zaštite

Er > 0,98 Nivo I sa dodatnim merama

0,98≥ Er ≥0,95 Nivo I

0,95≥ Er ≥0,90 Nivo II

0,90≥ Er ≥0,80 Nivo III

0,80≥ Er ≥0 Nivo IV

)/(04,0 225,1

godkmudaraTN dg ⋅=

)/(3103

godudarabrojC

N C

−⋅≈

4321 CCCCC ⋅⋅⋅=

mesto Td

Novi Sad 31

Beograd 32

Kruševac,

Sm. Palanka

34

Niš, Kraljevo,

Vršac

36

Valjevo, Požega 37

Tabela rastojanja

spusn.vodova

Nivo zaštite Rastojanje

[m]

I 10

II 15

III 20

IV 25


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 štete, vrlo zapaljiv ili eksplozivan

3


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

uticaja (posledica) na okolinu1

Obaveza neprekidnosti pogona ali bez uticaja

(posledica) na okolinu5

Uticaj (posledice) na okolinu 10


Odreñivanje učestanosti direktnog udara groma u objekat

Srednja godišnja vrijednost Nd može se izračunati iz izraza:gde je:

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 :

gde su:

a - dužina jedne osnovice objekta (m),

b - dužina druge osnovice objekta (m),

h - visina objekta.

]/[10 6 godudarabrojANN egd−⋅⋅=

29)(6 hbahbaAe ⋅⋅++⋅⋅+⋅= π



Gromobranska zaštitna instalacija na manjem objektu sa krovom na dve vode: 1-gromobranske hvataljke na krovnim potporama (6 i 7), 2-odvodi na zidnim potporama (8), 3-cevni uzemljivač (nije obavezan), 4-trakasti uzemljivač kao prsten oko objekta, 5-merni spoj,

9-horizontalni metalni oluk povezan sa hvataljkama i odvodom, 10-vertikalni metalni oluk koji je iskorišćen za pomoćni odvod, 11-metalna opšivka koja se povezuje sa hvataljkom i olukom, 12-elektroprovodne veze

Documents

Uzemljenje 9_10(2)