Capitolul 8 Final [604472]

ha hhx1 14.2 
mCapitolul 8
Dimensionarea instalațiilor de legare la pămant și a instalațiilor
de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet ale stației
8.1. Considerații preliminar e
În acest capitol se va dimensiona instalația de legare la pământ și instalația de protecție
împotriva loviturilor directe de trăsnet ale stației, și se vor scrie câteva noțiuni teoretice.
Calculele necesare dimensionării au fost facute în mediul de lucru MathCAD, iar schemele
necesare au fost ansamblate în AutoCAD.

8.2. Dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor directe
de trăsnet ale stației
Instalațiile de conexiuni exterioare se protejează împotriva loviturilor directe de trăsnet de pe
teritoriul stației cu ajutorul paratrăsnetelor verticale, acestea sunt compuse d in:
 Captatorul loviturilor de trăsnet, confecționat din material conductor ;
 Conductorul de legătură între captator și priza de pămant, care permite trecerea
curentului de trăsnet în pămant;
 Priza de pămant a paratrăsnetului;
Un paratrăsnet vertical se cara cterizează prin zona sa de protecție, care reprezintă volumul din
spațiul protejat de paratrăsnetul respectiv împotriva loviturilor directe de trăsnet, volum delimitat de
o suprafată de rotație, a cărei generatoare poate fi determinată cu relatii empirice.
Numărul și poziția paratrăsnetelor verticale dintr -o stație electrică exterioară se stabilește
astfel încat cea mai înaltă parte a instalațiilor stației să intre în zona de protecție a paratrăsnetelor, în
cazul în care se montează mai multe paratrăsnete, zona de protecție rezultă prin interferența zonelor
de protecție ale paratrăsnetelor.

Zona de protecție va fi un dreptunghi cu dimensiunile a1= 44 m și a2= 46 m, în colțurile
acestuia va fi amplasat câte un paratrăsnet.
Înalțimea paratrăsnetului este: h= 25 m.
Înalțimea obiectului protejat: hx1= 11.8 m ; hx2= 8 m ; hx3= 0 m.
Înalțimea activă a paratrăsnetului:

1. Înalțimea obiectului protejat hx1= 11.8 m
Înalțimea activă a paratrăsnetului:
Raza zonei de protecție a unui paratrăsnet:

Pentru a deter mina lațimea minimă a zonei de protecție (bx) trebuie să aflăm in ce zonă se
încadrează curba raportului hx/h

Rezultă ca raportul a/ha aparține intervalului (0÷7)
rx11.6ha1
1hx1
h15.6275 
a1
ha13.0986

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 115

Valoarea raportu lui bx/ha se obține din figura 8 .1.

Fig. 8 .1. Re prezentarea grafică a valorilor lațimii minime bx a zonei de protecție a două
paratrăsnete verticale cu înalțimea h≤ 30 m, pentru a/ha= (0÷7)

Fig. 8.2. Zona de protecție a paratrăsnetelor la înalțimea hx= 1 1.8 m
2. Înalțimea obiectului protejat hx= 8 m

a2
ha13.2394
hx1
h0.4538
bx11 / ha = 0.81 bx12 / ha = 0.8
bx12 0.8ha1 11.36 

bx11 0.81 ha1 11.502 

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 116

Fig. 8.3. Zona de protecție a paratrăsnetelor la înalțimea hx= 8 m

3. Înalțimea obiectului protejat hx= 0 m

Fig. 7 .4. Zona de protecție a paratrăsnetelor la înalțim ea hx= 0 m

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 117
8.3. Dimensionarea instalației de legare la pămant în stația de primire
8.3.1. Date generale
Instalația de legare la pământ este un ansamblu format din conductoarele de legare la pământ
și priza de pământ prin care se realizează legături cu pământul. (Fig.8.6).
În funcție de rolul lor, instalațiile de legare la pământ sunt de următoarele categorii :
 Instalații de legare la pământ de protecție împotriva electrocutărilor. La priza de pământ se
leagă toate elementele conductoare ale unei instalaț ii electrice care nu fac parte din circuitele
curenților de lucru și care în funcționarea normală nu sunt sub tensiune, dar care pot ajunge
accidental sub tensiune;
 Instalații de legare la pământ de exploatare sunt destinate legării la pământ a unor elemen te
care fac parte din circuitele curenților normali de lucru( de exemplu legarea la pământ a nulului
transformatorului de forță);
 Instalații de legare la pământ de protecție împotriva supratensiunilor atmosferice și de
comutație. La priza de pământ se raco rdează elementele de protecție împotriva supratensiunilor
atmosferice și de comutație (paratrăsnete, descărcătoare, electoare, fire de gardă ale liniilor
electrice);
 Instalații de legare la pământ pentru asigurarea condițiilor de funcționare a protecțiilor prin
relee împotriva defectelor cu punere la pământ respectiv de masă;
 Instalații de legare la pământ folosite în comun, realizează simultan funcțiile de protecție și de
exploatare. Folosirea în comun a unei prize de pământ pentru legări la pământ împotriva
electrocutărilor și pentru legări la pământ ale paratrăsnetelor este admisă numai dacă rezistența
ei de dispersie este mai mică decât 1 Ω.

Prin atingerea directă, se înțelege atingerea de către om nemijlocită sau prin intermediul unui
element conductor a părților active a unei instalații electrice.
Prin atingerea indirectă , se înțelege atingerea de catre om a unor părți intrate accidental sub
tensiune datorită unui defect electric.
Prin punerea la pământ se întelege atingerea accidentală între o parte activă și pământ sau o
parte conductoare în contact cu pământul.

Fig.8 .5 Definirea tensiunii prizei U p ,a tensiunii de atingereU a și a tensiunii de pas U pas

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 118
m
Zona de potențial nul, este zona în care tensiunea între două puncte ale suprafeței solului este
mai mică de 0,3% pe metru din tensiunea totală a pr izei, la trecerea curentului de defect prin
aceasta.
Tensiunea de atingere U a , este tensiunea la care este supus omul aflat la o distanță de 0,8 m
de obiectul atins, când obiectul atins este legat la priza de pământ iar prin priză trece curentul I p
precum în Fig 7.5.
Tensiunea de pas U pas este tensiunea care apare la tălpile unui om, când distanța între ele este
0,8 m, iar prin priza de pământ trece curentul I p precum în Fig 7.5.

8.3.2. Calcul numeri c
Lungimea și lațimea stației: L= 75 m ; l= 55 m
Carac teristicile electrozilor verticali:

unde:
Lv este lungimea electrozilor verticali ;
a este distanța dintre electrozi ;
qv reprezintă distanța de la partea superioară a electrodului vertical pâna la suprafața solului ;
dv este diametr ul electrodului vertical;
nv este numărul de electrozi verticali;

Caracteristicile electrozilor orizontali:

Rezistivitatea solului:

Rezistența de dispersie a unui electrod vertical (Rpt)

Unde:
t reprezintă adâncimea l a care este îngropată țeava;
rpt = rezistența de dispersie a prizelor simple verticale;
uv = coeficient de utilizare;

lv 3
dv 0.06
a 2lv 6

nv2L3 l 3 ( ) 
a41.3333 
qv 0.8

nv 42
m
m
m

m

lo 2lv 6

m
qo 1
 0.004

no nv 42
S 150

b1S
3.75 104

b 0.0375

m
 100

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 119
Rezistența de dispersie a unui electrod orizontal

Rezistența de dispersie a prizelor de pământ (Rp)

unde:
Rpa este priza de pământ artificială
Spnd – suprafața (m2)
Rpnd este priza de pământ naturală, priza pentru dirijarea distribuției potențialelor

Curentul de punere la pământ și tensiunea prizei:

Coeficientul de atingere și de pas (ka, kp) pe teritoriul priz ei de dirijare a distribuției
potențialelor

unde:
n – numărul de electrozi paraleli;
rpq 0.366
lolog2lo2
bqo



 20.0281 
uo 0.29

Rpqrpq
nouo1.6443 

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 120
l1 – lungimea unu singur electrod(m) ( lungimea mare a dreptunghiului în care se înscrie
rețeaua);
L1 – lungimea însumată a electrozilor paraleli care a lcătuiesc priza orizontală (m);
a1 – distanța între doi electrozi paraleli (m);
t1 – adâncimea de îngropare a electrozilor paraleli (m);
d – diametrul unui electrod, unde b este lățimea benzii (m);
A – suprafața prizei;
t2 – adâncimea de îngropare a electr ozilor orizontali de pe conturul extrem al prizei de pământ
artificiale;

Tensiunea de atingere si de pas pe teritoriul prizei de dirijare a distribuției potențialelor ,
aceasta trebuie sa fie mai mică decât 250 V

Coeficientul de pas între priz a artificială și cea de dirijare a distribuției potențialelor

Tensiunea de pas la periferia prizei artificiale

Tensiunea de pas în exteriorul stației

Ua kaUp 0.0266
Upas kpas Up 0.0266 

Upas 103 26.6465

V
Upas1 kpas1 Up 0.000992 

Upas1 103 0.9924

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 121



Verificarea condițiilor de stabilitate termică a prizelor de pământ

pentru t = 1

pentru t = 0.2

unde:
– căldura specifică medie a pământului;
– creșterea de temperatură ;
So – suma suprafețelor laterale ale electrozilor verticali;
S0 – suma suprafețelor laterale ale el ectrozilor orizontali;
S – suprafața în contact cu solul, pe care trebuie să o prezinte electrozii prizei de pământ
pentru trecerea curentului de punere la pământ (m2);

Conductoarele utilizate pentru executarea instalațiilor de legare la pământ

Alegem conductor din oțel cu secțiunea de 70 mm2

Ip103t
 1.6851
Ip103t
 1.1111

Ip103t
 0.4969

Ip 1.1222

A
SIm103
j

mm2
70 16.031

Cap. 8 . Instalația de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet și priza de pământ 122

Fig.8.6. Planul instalației de legare la pământ