Elemente de Calcul și Dimensionare a Instalațiilor Electrice

Scheme de tratare a neutrului

1 Legarea la pământ

Definiţii

Standardele naţionale şi internaţionale (CEI 60364) definesc clar diferitele elemente ale legăturilor la pământ. Următorii termeni sunt utilizaţi în mod curent în industrie sau în literatura de specialitate. Numerele din paranteză se referă la Figura E1:

- Priza de pământ (1) este un conductor sau un grup de conductoare în contact direct şi asigurând o conexiune electrică cu pământul;

- Pământul este masa conductoare a pământului al cărui potenţial electric, în orice punct, este considerat prin convenţie egal cu zero;

- Priza de pământ separată este prize de pământ localizate la o astfel de distanţă una faţă de cealaltă încât curentul maxim care circulă printr-una dintre ele nu afectează semnificativ potenţialul celeilalte;

- Rezistenţa de dispersie a prizei de pământ este rezistenţa de contact dintre electrodul prizei de pământ şi pământ;

Fig. E1: Exemplul unui bloc de locuinţe in care piesa de distribuţie echipotenţială (6) furnizează conexiunile echipotenţiale principale, iar eclisa de separaţie (7) permite măsurarea prizei de pământ.

- Conductoarele de legare la pământ (2) este un conductor de protecţie care leagă conductorul principal (centura) de împământare (6) a instalaţiei la priza de pământ (1) sau alt mijloc de punere la pământ (de exemplu sisteme TN);

- Părţile expuse conductoare sunt părţi conductoare a echipamentului care pot fi atinse şi care, în mod normal nu sunt sub tensiune, dar care pot ajunge sub tensiune în mod accidental;

- Conductorul de protecţie (3) este un conductor folosit pentru anumite măsuri de protecţie contra şocurilor electrice şi care este destinat a asigura legarea următoarelor elemente:

- părţi expuse conductoare,

- părţi conductoare neimportante,

- conductorul principal de legare la pământ,

- priză de pământ,

- punctul de legare la pământ al sursei, sau un punct de neutru artificial;

Părţi conductoare neimportante sunt părţi conductoare susceptibile de a prezenta un potenţial propriu, în general potenţialul pământului şi care nu fac parte din instalaţia electrică (4). De exemplu:

- podele şi pereţi neizolaţi, cadrul de metal al clădirii,

- conducte de metal pentru apă, gaz, încălzire, aer comprimat, etc. şi materialele metalice asociate cu acestea;

- Conductorul pentru egalizarea potenţialelor (5) este un conductor de protecţie care asigură legătura între diversele elemente, creând o reţea de echipotenţialitate;

- Centurile interioare pentru egalizarea potenţialelor (6) sunt borne sau bare prevăzute pentru legarea conductoarelor de protecţie, incluzând conductoarele de legătură de echipotenţialitate şi orice conductoare de legătură cu elementele de împământare.

Legături

Legătura principală de egalizare a potenţialelor

Legătura echipotenţială (prin conductoare de protecţie) se realizează cu scopul de a se asigura protecţia în cazul în care o parte intermediară (de exemplu o conductă de gaz) este adusă în mod accidental la un potenţial periculos, dintr-o cauză externă, pentru ca să nu apară nici o diferenţă de potenţial între părţile conductoare externe ale instalaţiei. Legătura trebuie efectuată cât se poate de aproape de punctul de intrare în clădire, şi anume la centura de egalizare a potenţialelor (6). Uneori, legarea la pământ a cămăşii metalice (armăturii) a cablurilor de comunicaţii, cere autorizarea din partea proprietarului cablurilor.

Legături echipotenţiale suplimentare

Aceste conexiuni sunt menite să lege toate părţile intermediare şi toate masele externe accesibile simultan. Aceasta este necesar atunci când nu se îndeplinesc condiţiile corecte de protecţie, adică conductoarele pentru egalizarea potenţialelor prezintă o rezistenţă inacceptabil de mare.

Legarea părţilor conductoare expuse la priza de pământ

Legarea este făcută prin conductoare de protecţie cu scopul de a asigura o cale de rezistenţă mică pentru curenţii de defect care circulă spre pământ.

Componente

Legarea eficientă la pământ a tuturor pieselor de metal accesibile şi maselor utilajelor şi echipamentelor electrice sunt esenţiale pentru protecţia împotriva şocurilor electrice.

1.2 Definirea schemelor standardizate de tratare a neutrului

Alegerea acestor scheme determină măsurile necesare pentru protecţia împotriva contactelor accidentale.

Există trei opţiuni principale pentru proiectantul unei instalaţii de distribuţie electrică:

- tipul conexiunilor sistemului electric (în general a conductorului neutru) şi a părţilor expuse la priza de pământ;

- utilizarea unui conductor de protecţie separat (PE) sau a unui conductor de protecţie comun cu conductorul neutru (PEN);

- utilizarea pentru protecţia la punere la pământ a protecţiei maximale de curent a întreruptoarelor automate de JT, care vor sesiza şi elimina doar curenţii relativ mari, sau utilizarea unor relee adiţionale capabile să detecteze şi să elimine curenţii mult mai mici de defect al izolaţiei către pământ.

În practică aceste opţiuni au fost grupate şi standardizate aşa cum se explică în cele ce urmează.

Fiecare din aceste opţiuni conduce la un sistem de tratare a neutrului cu avantaje şi dezavantaje:

- legarea împreună a părţilor conductoare expuse ale echipamentelor şi a conductorului neutru la conductorul de protecţie PE duce la echipotenţialitate şi la reducerea supratensiunilor dar măreşte curenţii de defect la pământ;

- un conductor de protecţie separat este mai costisitor, chiar dacă are secţiune mică, dar este mult mai puţin probabil să fie poluat cu armonici sau goluri de tensiune decât conductorul neutru. Se evită apariţia curenţilor de scurgere la pământ în părţile conductoare neesenţiale;

- instalarea releelor diferenţiale reziduale sau a dispozitivelor de monitorizare a izolaţiei înseamnă o protecţie mult mai sensibilă care permite în multe cazuri eliminarea defectelor înainte de apariţia daunelor importante (arderea motoarelor, incendii, electrocutări). Protecţia oferită este, în plus, independentă şi trebuie avută în vedere la schimbările dintr-o instalaţie existentă.