SADRŽAJ
UVOD
......................................................................................................................................... 1
1. VRSTE UZEMLJENJA
........................................................................................................... 2
1.1
Opšte o uzemljenju ...........................................................................................................2
1.2
Vrste uzemljenja prema nameni .......................................................................................5
2. TEMELJNI UZEMLJIVAČI
.................................................................................................. 8
2.1
Primena temeljnih uzemljivača kao združenih uzemljivača .............................................8
2.2. Armirani temelji kao temeljni uzemljivači gromobranske instalacije...............................10
2.3. Doprinos armirano-betonskih temelja smanjenju otpornosti uzemljivača stubova
dalekovoda........................................................................................................................ 14
2.4. Promene otpornosti uzemljenja temeljnog uzemljivača tokom eksploatacije ..................15
2.5. Ugroženost temeljnog uzemljivača .................................................................................. 17
2.6. Proračun otpora uzemljenja temeljnog uzemljivača posmatranog objekta .................... 18
2.7. Merenje vrednosti otpornosti uzemljenja temeljnog uzemljivača posmatranog objekta....18
3. ZAKLJUČAK
............................................................................................................................ 21
LITERATURA
........................................................................................................................... 22
1
UVOD
Tema ovog seminarskog rada je proračun otpora uzemljenja temeljnog uzemljivača, i
doprinos armiranobetonskih temelja pri kontrukciji uzemljenja određenog objekta. Kroz ovaj rad
objašnjavaju se i osnovni pojmovi uzemljivačkih sistema odnosno pojmova koji su od izuzetne
važnosti za razumevanje same teme i samih uzemljivača. Naime, temeljni uzemljivači su
uzemljivači koji se ugrađuju u temelje, po čemu su i dobili svoj naziv. Temeljni uzemljivači mogu
imati svrhu zaštitnog uzemljivača ili kao gromobranskog uzemljenja. U praksi su se počeli koristiti
nakon što su se uvidele njihove velike prednosti kao što je njihovo vreme trajanja ( koje je
neograničeno ), kao i mali otpor rasprostiranja. Temeljni uzemljivači su u primeni od
60-ih godina prošlog veka, međutim u gromobransku zaštitu objekata nakon usklađivanja propisa
formalno se uvode od 1972. godine.
3
Za razumevanje uzemljivača i sistema uzemljenja, moraju se definisati sledeći pojmovi:
1) Pod otporom rasprostiranja
R
r
podrazumeva se otpor koji prolasku struje pruža onaj deo
zemlje koji se nalazi između uzemljivača i zone u kojoj se struja širi kroz toliki presek tla da
njena gustina postaje vrlo mala. Slojevi zemlje izvan te granice, u električnom se smislu
nazivaju neutralna zemlja, daleka zemlja ili referentna zemlja. Možemo pojednostavljeno
reći da je otpornost rasprostiranja
R
r
uzemljivača otpornost između uzemljivača i neutralne
zemlje.
2) Otpornost uzemljenja
R
z
čini otpor rasprostiranja
R
r
i otpor zemljovoda
R
zv
, pa je
R
z
=
R
r
+
R
zv
. Kako je otpornost zemljovoda zanemarivo male vrednosti u odnosu na
otpornost uzemljenja, to se za praktična razmatranja može zanemariti i poistovetiti
otpornost uzemljenja s otpornošću rasprostiranja, dakle
R
z
=
R
r
. To ima višestruko
značenje, jer se propisima i normama definiše vrednost otpornosti uzemljenja
R
z
, a ne
otpornosti rasprostiranja
R
r
. S druge strane, otpornost uzemljivača definiše se kao
otpornost rasprostiranja. Upoređujući specifični otpor zemlje relativno dobre vodljivosti
z
100
m
sa specifičnom otpornošću gvožđa
φ
Fe
(od kojeg se prave trakasti, pločasti i
štapni uzemljivači) dobijamo proračun:
❑
z
φ
Fe
=
100
10
∙
10
−
8
=
100
∙
10
9
što znači daje specifičnu otpornost zemlje milijardu puta veću od specifične otpornosti
čelika, pa se otpornost zemljovoda može uvek zanemariti i poistovetiti
R
z
sa
R
r
. Za bakarne
uzemljivače taj je odnos još povoljniji. Ispitivanjem uzemljivača i sistema uzemljenja meri
se otpornost uzemljenja, a ne otpornost rasprostiranja. S druge strane, proračunom
otpornosti uzemljenja utvrđuje se otpornost rasprostiranja
R
r
, a ne otpornost uzemljenja
R
z
Dakle, iz praktičnih razloga pravi se greška, pa se otpornost rasprostiranja
R
r
poistovjećuje
s otpornošću uzemljenja
R
z
. Otpornost uzemljenja može se izraziti kao odnos napona
U
z
između uzemljivača i neutralne zemlje i struje
I
z
koja struji kroz uzemljivač u zemlju, pa je:
4
R
z
=
U
z
I
z
3) Struja uzemljenja
I
z
protiče u zemlju preko jednosmernog ili naizmeničnog uzemljivača,
tehničke frekvencije 50 Hz ili 60 Hz ili pak viših frekvencija, i to obično u slučaju kvara.
Katkad je uzemljivač obvezni deo strujnog kruga. To je u slučaju kada je uzemljena
neutralna tačka transformatora ili generatora u elektroenergetskom sistemu, pa takve
uzemljivače nazivamo pogonskim ili radnim uzemljivačima, jer su stalno deo strujnog
kruga.
4) Udarna ili impulsna otpornost uzemljenja
R
i
merodavna je za odvođenje struje munje koja
ima oblik kratkog impulsa. Pri provođenju takvih impulsnih struja, impulsna otpornost
uzemljenja
R
i
nema istu vrednost kao pri provođenju naizmenične struje tehničke
frekvencije ili jednosmerne struje, a imaće veću ili manju vrednost u zavisnosti od dužine
uzemljivača, oblika i trajanja prenaponskog talasa i specifične otpornosti tla.
5) Otpornost tla
φ
z
, najvažniji je ulazni podatak pri proračunu otpornosti uzemljenja.
Procenjuje se na osnovu ispitivanja i analize strukture tla ili u najboljem slučaju merenjem
otpornosti tla na površini i dubini u kojoj se polaže uzemljivač. Otpornost tla
φ
z
, treba
razumevati kao specifičnu električnu otpornost tla i ima dimenziju
Ω
m
. Pri tom ispitivanju
potrebno je utvrditi vlažnost i temperaturu tla na dubini ispitivanja tla. To je potrebno kako
bi se što točnije utvrdila vrednost otpornosti tla kao najvažniji podatak u proračunu
otpornosti uzemljenja i raspodele potencijala oko uzemljivača. Slojevi tla bliže
uzemljivaču pružaju veću otpornost struji od onih udaljenih zbog manjeg preseka za istu
debljinu sloja. Zbog toga prvi slojevi troše veći deo ukupnog napona uzemljivača od onih
koji su udaljeniji od uzemljivača. Otpornost uzemljenja ne zavisi samo od oblika,
dimenzije i broja uzemljivača, nego i od otpornosti tla i dubine ukopa uzemljivača.
6) Dodirni napon
U
d
razlika je potencijala između napona uzemljivača
U
z
, kroz koji teče struja
zemljospoja
I
z
, i napona na kojem je osoba koja je dodirnula uzemljenu strukturu.
Razumljivo je da je ta razlika potencijala u funkciji udaljenosti od uzemljivača pa se dodirni
napon definiše na udaljenosti od 1 m. Dodirni napon
U
d
kroz osobu koja je dodirnula
uzemljenu strukturu generiše određenu struju.
6
neposredno uzemljenje zvezdišta, uzemljenje zvezdišta preko otpora, reaktanse ili
impedanse, uzemljenje nultog vodiča NN mreže) spada u pogonsko uzemljenje.
2)
Zaštitno uzemljenje
karakteristično je time što je sa zemljom spojena tačka postrojenja koja
ne pripada strujnom kolu i koja ne sme doći u galvansku vezu sa strujnim kolom, ali ne može
se izbeći da do takve veze dođe zbog kvara na izolaciji. Na slici
1.3.
prikazano je uzemljenje
konstrukcijskih delova postrojenja (npr. nosači izolatora) kao tipičan primer takvog
uzemljenja.
3)
Gromobransko uzemljenje
(slika 1.4.)
, služi za odvod u zemlju struje munje, tj. struje
prouzrokovane atmosferskim pražnjenjima, spajajući gromobransku instalaciju s
gromobranskim uzemljivačem. Gromobransko uzemljenje može biti odvojeno ili zajedničko
sa zaštitnim i pogonskim uzemljenjem. Gromobransko uzemljenje treba dimenzionisati za
uslove impulsne struje munje, pa se zbog toga naziva i impulsni uzemljivač. Prema tome,
pogonsko uzemljenje stalno obavlja svoju funkciju za vreme rada elektroenergetskog
sistema, gromobransko uzemljenje samo za vreme trajanja prenapona, a zaštitno uzemljenje
samo za vreme trajanja kvara na izolaciji. Pojedina uzemljenja imaju dvojaku funkciju, npr.
uzemljenje gvozdenog ili betonskog stuba dalekovoda sa zaštitnim užetom ima funkciju
zaštitnog uzemljivača i gromobranskog uzemljivača, pa se za te uslove rada mora i
projektovati
(slika 1.5.).
4)
Združeno uzemljenje
(slika 1.6.),
spajanje je dve ili više različitih vrsta uzemljenja na jedan
uzemljivač, na primer pogonskog i zaštitnog uzemljenja ili pogonskog, zaštitnog i
gromobranskog uzemljenja, pa zbog toga združeno uzemljenje mora zadovoljiti uslove svih
vrsta uzemljenja koja se spajaju zajedno.
Slika 1.2. Pogonsko uzemljenje zvezdišta
Slika 1.3. Zaštitno uzemljenje konstrukcijskih delova
transformatora
