Legarea la pământ a instalațiilor electrice - Studiul influenței neutrului asupra calității energiei electrice

Introducere

Instalația de legare la pământ este ansamblul de conductoare și electrozi prin care se realizează legătura unor elemente dintr-o instalație cu solul.

Instalațiile de legare la pământ sunt elemente componente importante ale instalațiilor electrice, de buna lor funcționare depinzând siguranța în exploatare a instalației pe care o deservește. Luând în considerare acest fapt, este necesară o bună cunoaștere a modului de dimensionare, aspectele constructive și funcțiile instalațiilor de legare la pământ. Formele tipice de prize de pământ sunt: - Priza de suprafață, sub formă de bandă plasată orizontal, sau în cerc; - Priză verticală, cu electrozi de lungime suficientă pentru a traversa straturi de sol cu diferite rezistivități; - Priză sub formă de rețea, realizată în mod uzual ca o rețea plasată orizontal, la o adâncime redusă față de suprafața solului; - Cablu cu efect de priză de pământ - cablu a cărei manta metalică, ecran sau armătură asigură o conectare la pământ, cu o rezistență electrică similară unei prize de pământ cu benzi metalice; - Priză de pamânt de fundație - cuprinde părți metalice incluse în beton, care este în contact cu pământul pe suprafețe mari; Principalele subiecte luate în considerare aici sunt calculul rezistenței prizei de pământ, repartiția potențialului pe suprafața solului, pentru diferite tipuri de prize de pământ și problememe determinate de curenții armonici ce duc la supraîncărcarea conductorului de nul de lucru. Curenții de armonică multiplu de trei se adună aritmetic în conductorul neutru spre deosebire de armonica fundamentală și a celorlalte armonici care, într-un regim simetric, se adună geometric și se anulează. Se obține astfel un curent electric în conductorul neutru de multe ori semnificativ de mare, putând ajunge până la 170% din curentul pe fază.

1. Instalații de legare la pământ

1.1. Funcțiile unui sistem de legare la pământ

Funcțiile unui sistem de legare la pământ sunt de a asigura:

- Pământul de protecție;

- Pământul funcțional în rețelele electrice;

- Protecția la trăsnete;

Sistemul de pământul de protecție asigură interconectarea sau legarea la pământ a

tuturor părților metalice pe care o persoană ar putea să o atingă. În condiții normale de funcționare,

fără defecte, nu apar tensiuni periculoase între aceste părți. Dar în situația apariției

unui defect între aceste părți va apărea tensiuni periculoase pentru om, datorită curenților de

defect. Funcția sistemului de legare la pământ este de a proteja viața contra șocurilor electrice,

cerința fundamentală fiind ca potențialul VE al pământului în cazul unui probabil curent de

scurtcircuit IE să nu depășescă valoarea admisă a potențialului de atingere VF.

VE ≤ VF (1.1)

În acest fel, rezistența maximă admisă R a prizei de pământ este:

E

F

I

V

R  (1.2)

În care IE este curentul de scurtcircuit monofazat, în cele mai nefavorabile condiții.

Pământul funcțional se referă la necesitatea ca un număr de puncte al rețelei electrice

să fie conectate la sistemul de legare la pământ pentru a asigura funcționarea corectă. Un

exemplu este conectarea la pământ a punctului neutru al unui transformator.

Pământul pentru protecția la trăznete trebuie să conducă curentul de trăznet la

pământ. Curenții de trăznet pot atinge valori de vârf foarte mari și pot să determine valori

ridicate ale potențialului VE al prizei de pământ.

În funcție de curentul de trăznet și de caracteristicile prizei de pământ, potențialul VE poate

atinge valori foarte mari, până la sute sau chiar mii de kV. Deoarece aceste valori sunt mult

mai mari decât tensiunile de serviciu ale rețelei electrice, trăsnetul determină de multe ori

descărcări inverse sau supratensiuni induse în rețeaua electrică.. Astfel, o protecție completă a

instalațiilor contra trăsnetelor necesită prevederea unui sistem de descărcătoare sau eclatoare de protecție.