631ebook PL

download 631ebook PL

of 12

  • date post

    07-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    2.836
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of 631ebook PL

Uziemienia i EMCUziemienia Podstawy oblicze i projektowania6.3.1

Uziemienia i EMC

Uziemienia i EMCUziemienia Podstawy oblicze i projektowaniaProf. Henryk Markiewicz i Dr Antoni Klajn Politechnika Wrocawska Czerwiec 2003

Niniejszy Poradnik zosta opracowany jako cz europejskiego programu edukacyjnego i szkoleniowego Jako Zasilania Inicjatywa Leonardo (LPQI), wspieranego przez Komisj Europejsk (w ramach Programu Leonardo da Vinci) i Midzynarodowe Stowarzyszenie Miedzi. Dla uzyskania bliszych informacji odwied stron LPQI www.lpqi.org.

Polskie Centrum Promocji Miedzi Sp. z o.o. (PCPM Sp. z o.o.)Polskie Centrum Promocji Miedzi Sp. z o.o. jest organizacj non-prot, nansowan przez dostawcw miedzi oraz producentw pragncych zachci odbiorcw do stosowania miedzi i jej stopw oraz promujcych ich prawidowe i efektywne zastosowanie. Dziaalno Centrum obejmuje zapewnienie technicznego doradztwa i informacji tym, ktrzy s zainteresowani wykorzystaniem miedzi w jej wszystkich aspektach. Centrum rwnie zapewnia czno midzy jednostkami badawczymi a przemysem wykorzystujcym mied w produkcji oraz utrzymuje blisk czno z innymi organizacjami zajmujcymi si rozwojem miedzi na caym wiecie.

Europejski Instytut Miedzi (ECI)Europejski Instytut Miedzi jest spk joint venture Midzynarodowego Stowarzyszenia na Rzecz Miedzi (ICA) i IWCC. ECI, dziki swoim czonkom, zajmuje si w imieniu najwikszych producentw miedzi na wiecie i czoowych europejskich producentw - promocj miedzi w Europie. Powstay w styczniu 1996 roku Europejski Instytut Miedzi jest wspierany dziki sieci dziesiciu Towarzystw Rozwoju Miedzi (CDA) w krajach Beneluksu, we Francji, w Niemczech, Grecji, na Wgrzech, we Woszech, w Polsce, Skandynawii, Hiszpanii i Wielkiej Brytanii. Towarzystwo rozwija swoj dziaalno podjt przez CDA powsta w 1959 roku oraz dziki INCRA (Midzynarodowemu Towarzystwu Bada Miedzi) powstaemu w 1961 roku.

Zrzeczenie si odpowiedzialnociNiniejszy projekt nie musi odzwierciedla stanowiska Komisji Europejskiej ani nie nakada na Komisj Europejsk adnej odpowiedzialnoci. Europejski Instytut Miedzi, Deutsches Kupferinstitut i Polskie Centrum Promocji Miedzi zrzekaj si wszelkiej odpowiedzialnoci za wszelkie bezporednie lub porednie skutki jak rwnie nie przewidziane szkody, ktre mog by poniesione w wyniku uycia informacji lub nieumiejtnego uycia informacji lub danych zawartych w niniejszej publikacji. Copyright European Copper Institute, Deutsches Kupferinstitut and Polskie Centrum Promocji Miedzi. Reprodukcja materiau zawartego w niniejszej publikacji jest legalna pod warunkiem reprodukcji w caoci i po dania jej rda.

Promocja LPQI w Polsce prowadzona jest w ramach Polskiego Partnerstwa Jakoci Zasilania:

Politechnika Wrocawska

Akademia Grniczo-Hutnicza

Instytut Szkoleniowy Schneider Electric Polska

Medcom Sp. z o.o.

Uziemienia i EMCUziemienia Podstawy oblicze i projektowaniaWstpDzia 6.1 niniejszego Poradnika zawiera przegld wymaga dotyczcych ukadw uziemie oraz omawia potrzeb systematycznego podejcia do ich projektowania, w odniesieniu do uziemienia instalacji w budynku. Zeszyt ten jest powicony podstawowym informacjom z zakresu projektowania ukadw uziomowych, natomiast zeszyt 6.5.1 zawiera praktyczne informacje dotyczce projektowania i oblicze uziomw. Przez ukad uziomowy, zwany czsto krtko uziemieniem, rozumie si zesp rodkw sucych do poczenia metalowej czci przewodzcej z ziemi. Ukad uziomowy jest zasadnicz czci instalacji, tak po stronie wysokiego jak i niskiego napicia. Dobre uziemienie jest konieczne dla zapewnienia: ! ! ! ! ochrony budynkw i instalacji przed skutkami wyadowa atmosferycznych, bezpieczestwa ludzi i zwierzt przez ograniczenie napi dotykowych i krokowych do bezpiecznych wartoci, odpowiedniego poziomu kompatybilnoci elektromagnetycznej (EMC), t.j. ograniczenia wpywu zakce elektromagnetycznych, poprawnej pracy ukadu elektroenergetycznego i podanej jakoci energii elektrycznej.

Wszystkie te funkcje s realizowane zwykle przez jeden ukad uziomowy, ktry powinien spenia odpowiednie wymagania odnonie kadego wymienionego zadania. Wybrane elementy ukadu uziomowego mog by przystosowane do spenienia okrelonego zadania, lecz nie mog one stanowi odrbnej czci ukadu uziomowego. Zgodnie z wymaganiami norm wszystkie elementy uziemienia powinny by poczone ze sob galwanicznie razem tak, aby stworzy jeden ukad uziomowy.

Podstawowe denicje [1,2]Uziemienie lub ukad uziomowy to og rodkw i przedsiwzi wykonanych w celu uziemienia, czyli poczenia z ziemi czci elektrycznie przewodzcych przez instalacj uziemiajc. Instalacja uziemiajca, to lokalnie ograniczony ukad poczonych elektrycznie uziomw lub metalowych czci wykorzystywanych dla celw uziemienia (np. fundamentw supw, zbroje lub metalowych powok kabli), przewodw uziemiajcych i przewodw wyrwnawczych. Uziemiane czci elektrycznie przewodzce to zwykle okrelone czci ukadu elektrycznego, dostpne czci przewodzce urzdze elektrycznych, bd dostpne zewntrzne elementy przewodzce. Uziom, to przewodzcy element metalowy, bd zestaw wzajemnie poczonych elementw metalowych, lub innych obiektw metalowych speniajcych podobn funkcj, pogronych w gruncie i majcych dobr styczno z ziemi, bd pogronych w betonie majcym styczno z ziemi na duej powierzchni (np. fundament budynku). Przewd uziemiajcy, to przewd czcy z uziomem cz nalec do instalacji, ktra powinna by uziemiona, lub przewd czcy uziomy i ktry jest ukadany nad ziemi lub pogrony w gruncie ale od niego izolowany. Ziemia odniesienia, to obszar ziemi znajdujcy si poza stref wpywu uziomu lub ukadu uziemiajcego, tj. obszar, w ktrym rnica potencjaw dwch dowolnych punktw nie zmienia si pod wpywem prdu uziomowego. Generalnie przyjto tak traktowa powierzchni ziemi. Potencja ziemi odniesienia jest przyjmowany jako rwny zeru. Napicie uziomowe (potencja uziomowy) UE to napicie pomidzy ukadem uziomowym a ziemi odniesienia, wystpujce podczas przepywu prdu uziomowego IE. Prd uziomowy IE jest prdem pyncym do ziemi przez impedancj ukadu uziomowego. Rezystywno gruntu , to rezystancja waciwa gruntu, czyli rezystancja wycinka gruntu o ksztacie szecianu, o boku 1 m, mierzona pomidzy jego dwoma przeciwlegymi bokami (rys. 1). Jednostk rezystywnoci jest m. Potencja na powierzchni gruntu x, to potencja punktu x na powierzchni gruntu wzgldem potencjau ziemi odniesienia.

Rys. 1. Szkic ilustrujcy sens zyczny rezystywnoci gruntu .

1

Uziemienia Podstawy oblicze i projektowaniaWaciwoci elektryczne gruntuWaciwoci elektryczne gruntu s okrelone jego rezystywnoci . Podana tu denicja rezystywnoci jest wprawdzie stosunkowo prosta, lecz jej praktyczne wyznaczenie jest czsto zadaniem nieatwym z dwch zasadniczych powodw: ! ! grunt nie posiada jednorodnej struktury, lecz ma zwykle budow warstwow, rezystywno danego rodzaju gruntu zmienia si w szerokich granicach (tabela 1) i w znacznym stopniu zaley od jego wilgotnoci.

Obliczenie rezystancji uziomu wymaga dobrej znajomoci waciwoci gruntu, w szczeglnoci jego rezystywnoci . Znaczny rozrzut wartoci utrudnia to zadanie. Zwykle w obliczeniach zakada si jednorodn struktur gruntu, przyjmujc urednion warto , wynikajc z oszacowania na podstawie znajomoci waciwoci gruntu, bd z pomiaru. Istnieje kilka sposobw pomiaru rezystywnoci gruntu. Warunkiem wiarygodnoci wynikw pomiaru jest zapewnienie takiej drogi przepywu prdu pomiarowego w gruncie, aby obejmowaa ona te jego warstwy, poprzez ktre bdzie si zamyka prd uziomowy planowanego uziomu. Niezalenie od tego wyniki pomiarw naley interpretowa z pewn doz ostronoci. W obliczeniach praktycznych, przy braku danych odnonie rezystywnoci gruntu, przyjmuje si zwykle urednion warto =100 m. Jednak jak wynika z danych zawartych w tabeli 1, rzeczywista rezystywno moe znacznie rni si od zaoonej. Dlatego ostateczna warto rezystancji uziemienia powinna by potwierdzona na drodze pomiarowej, z uwzgldnieniem przewidywanych zmian powodowanych czynnikami klimatycznymi. Innym problemem w okreleniu rezystywnoci gruntu jest jego wilgotno, ktra moe si zmienia w szerokich granicach zalenie od pooenia geogracznego i od warunkw pogodowych. Zakres tych zmian jest znaczcy i zawiera si od kilku procent dla terenw pustynnych do okoo 80% dla terenw podmokych. Przykadow zaleno zmian rezystywnoci gliny od jej wilgotnoci przedstawia rysunek 2. Dla wilgotnoci powyej 30 % zmiany mona uzna za nieznaczne, natomiast spadkowi wilgotnoci poniej 20% towarzyszy gwatowny wzrost rezystywnoci.

Rodzaj gruntu grunt bagnisty glina i, ziemia piaszczysto-gliniasta, humus, prchnica, czarnoziem piasek i grunt piaszczysty torf wir (wilgotny) grunt kamienisty i skalisty beton: 1 cz cementu + 3 czci piasku beton:1 cz cementu + 5 czci wiru

Rezystywno gruntu [m] Zakres rednia warto 2 - 50 30 2 - 200 40 20 - 260 100 50 - 3000 200 50 - 3000 100 - 8000 50 - 300 100 8000 200 (wilgotny) 200 1000 (wilgotny) 2000 150 400

Tabela 1 Rezystywno rnych rodzajw gruntu i betonu [2, 3] W klimacie umiarkowanym, przykadowo w krajach europejskich, rezystancja uziemienia zmienia si wraz z porami roku, zalenie od wilgotnoci gruntu i jego temperatury. W Europie zmiany te maj w przyblieniu przebieg sinusoidalny, przy czym najwiksza rezystancja przypada na miesic luty, a najmniejsza jest w sierpniu. Warto rednia pomidzy tymi dwiema ekstremalnymi jest w maju i w listopadzie, przy czym rezystancja w lutym jest wiksza o ok. 30% od redniej, natomiast w sierpniu jest od niej o ok. 30% mniejsza [4]. Naley podkreli, e zamroenie gruntu ma podobny skutek jak jego wysychanie i powoduje znaczcy wzrost rezystywnoci.

Rys. 2. Rezystywno gruntu gliniastego w funkcji jego wilgotnoci h.

2

Uziemienia Podstawy oblicze i projektowaniaOmwione uwarunkowania sprawiaj, e zarwno obliczanie rezystancji ukadu uziomowego jak i planowanie konstrukcji uziomu moe by przeprowadzane przy ograniczonym poziomie dokadnoci.

Waciwoci elektryczne ukadu uziomowegoWaciwoci el