Instalații DE Legări LA Pământ ȘI Paratrăznet

INSTALAȚII DE LEGĂRI LA PĂMÂNT ȘI PARATRĂZNET

Absolvent: MIRCEA GEORGIAN MARIAN

Forma de învățământ: Ingineri zi – promoția 2016

Titlul temei: INSTALAȚII DE LEGĂRI LA PĂMÂNT ȘI PARATRĂZNET

Datele inițiale:

[se menționează datele inițiale care au fost considerate în momentul stabilirii temei proiectului de diplomă și care reprezintă puncte de plecare în realizarea temei propuse]

Conținutul proiectului:

[se menționează principalele capitole ale proiectului și/sau principalele subiecte abordate în proiect]

Data eliberării temei: [data la care a fost eliberată tema proiectului de diplomă de către conducătorul științific]

1. Introducere

1.1 Formarea trăznetului

Anumite conditii atmosferice, ca umiditatea sau căldura, duc la formarea norilor caracteristici condițiilor de trăznet.

Acești nori, de o masă enormă, sunt constituiți din picături de apă în partea lor inferioară și din cristale de gheată în partea lor superioară. Sub efectul curenților de aer interni, ascendenți, se produce o separare a sarcinii electrice, generând o concentrație de sarcini pozitive în partea superioară și o concentrație de sarcini negative la baza acestor nori. Câteodata, la baza norului, într-o zonă cu o concentrație de sarcini negative, este blocată o concentrație de sarcini pozitive. Se formează deasupra solului un larg dipol și datorită sarcinilor negative de la baza norului, câmpul electric la nivelul solului va crește rapid,până atinge valori de la 10 până la 15 kV/m. În aceste condiții o descărcare la sol este iminentă.

1.2 Fenomene premergătoare trăsnetului

Prima fază a loviturii de trăsnet este o predescărcare slab luminoasă, lider descendent, care se formează în mijlocul norului, și care progresează către sol in trepte de câțiva metri.

Simultan, câmpul electric atmosferic la nivelul solului, crește odată cu apropierea liderului descendent.

Odată cu creșterea câmpului electric, toate obiectele înalte de la sol din vecinătatea liderului descendent,vor genera o ionizare naturală sub forma unor descărcări de culoare albastră. Acesta este efectul de vârf, sau efectul Corona.

Atunci când liderul descendent este suficient de aproape de sol, ionizația datorită efectului Corona devine mai intensă, în mod particular la vârful obiectelor ascuțite, până se transformă într-o descărcare ascendentă ( liderul ascendent, care se dezvoltă în direcția norului).

Atunci când unul dintre acești lideri ascendenți întâlnește liderul descendent se creează un canal conductor, care permite scurgerea unui curent de mare intensitate.

Acesta este lovitura de trăsnet, caracterizată de o lumină intensă și un zgomot asurzitor. Descărcarea principală este urmată de descărcări succesive în retur, la intervale de câteva sutimi de secundă, toate în același canal ionizat.

1.3 Clasificarea loviturilor de trăsnet

La clima noastră temperată, marea majoritate (în jur de 90%) a trăsnetelor sunt de tipul negativ descendente, deoarece baza norului, încărcată negativ, se descarcă la sol. Ocazional, mai ales iarna, liderul descendent se dezvoltă din zona încărcată pozitiv de la baza norului, acesta fiind trăsnetul descendent pozitiv. În anumite condiții de câmp electric, de obicei de la obiecte înalte, un lider ascendent se dezvoltă spontan în direcția norului. În acest caz lovitura de trăsnet se numește ascendent pozitivă, sau foarte rar, ascendent negativă, în funcție de încărcarea norului.

1.4 Măsuri de protecție împotriva trăsnetelor și cazurile în care se prevăd

Efectele descărcărilor electrice atmosferice asupra construcțiilor și instalațiilor civile și industriale constituie rezultatul unei acțiuni directe a trăsnetului sau al unei

acțiuni indirecte a acestuia ca urmare a inducerii în elementele metalice ale construcțiilor și instalațiilor a unor potențiale periculoase pe cale electrostatică, electromagnetică sau a propagării undelor de supratensiune prin intermediul racordurilor electrice aeriene.

Efectele descărcărilor atmosferice se pot traduce prin pagube importante materiale și culturale sau prin pierderi de vieți omenești. Pentru evitarea acestor efecte dăunătoare, construcțiile și instalațiile, în anumite condiții de amplasare, formă, dimensiuni și destinație, se protejează:

-contra loviturilor directe de trăsnet, prin instalații de paratrăsnet;

-contra efectelor indirecte ale trăsnetului, prin măsuri suplimentare de evitare a potențialelor induse pe cale electrostatică sau electromagnetică sau de împiedicare a propagării undelor de supratensiune dinspre exterior de-a lungul liniilor aeriene la care se racordează instalațiile electrice interioare din clădiri.

Posibilitatea și frecvența producerii descărcărilor electrice asupra construcțiilor și instalațiilor depinde în principal de zona de amplasare și de forma și de dimensiunile lor, iar importanța eventualelor pagube sau pierderi, de destinația și valoarea construcțiilor cu tot ceea ce se gasește în ele.

2. Proiectarea, executarea și montarea elementelor componente ale instalațiilor de paratrăsnet

2.1 Elementele componente și indicații generale de execuție

Elementele componente ale unei instalații de paratrăsnet sunt urmatoarele:

Elementele de captare;

Elementele de coborâre;

Elementele de legare la pamânt;

Diverse elemente de racord la părțile metalice ale clădirii, suporturi de susținere sau fixare etc.

Materialele utilizate pentru confecționarea elementelor componente ale instalațiilor de paratrăsnet, precum și secțiunile minime și modul lor de protecție contra coroziunii sunt indicate în următorul tabel:

Întreaga instalație de paratrăsnet montată deasupra solului și până la 30 cm sub suprafața solului se va proteja prin vopsire, aplicându-se mai întai un strat de grund de miniu de plumb și apoi un strat de vopsea rezistentă la intemperii (vopsirea nu se aplică conductoarelor îngropate în zid sau confecționate din aluminiu eloxat).

Dacă mediul exterior are un conținut ridicat de agenți agresivi(fabrici din industria chimică), întreaga instalație de paratrăsnet aflată deasupra solului se va acoperi suplimentar anticoroziv ( vopsire cu lac anticoroziv).

Legăturile dintre diferitele elemente ale instalației de paratrăsnet se vor executa de regulă prin sudură. Dacă nu este posibil, se admite ca legăturile accesibile să fie executate prin șuruburi. Suprafața de contact a legăturilor trebuie să fie de minim 10 cm2, iar șuruburile vor fi protejate contra coroziunii prin zincare la cald. Legăturile de deasupra solului vor fi protejate prin vopsire, ca și restul instalației, iar cele din pământ, prin aplicarea unui strat de bitum.

Mai jos este un exemplu de detalii constructive ale elementelor de fixare pe un acoperiș terasă :

Parapetul acoperișului

Conductor flexibil

Racorduri

Racorduri in T

Elemente de fixare a conductorului de captare

IPT traversează un sistem de etanșare împotriva apei

Grindă de oțel

Racord

Distanțele admisibile dintre conductoarele instalațiilor de paratrăsnet și diversele elemente ale construcțiilor protejate și ale altor categorii de instalații electrice sunt următoarele:

a) Între punctele de apropiere ale conductoarelor instalațiilor de paratrăsnet,

distanța minimă admisibil D în metri se calcuează cu relația: D ≥ 0.1 ∙ L,

unde L este lungimea buclei conductorului, in metri, dacă între punctele de apropiere există o separație izolantă (zidărie, beton nearmat), distanța calculată poate fi de trei ori mai mică.

b) Între conductoarele instalației de paratrăsnet și elementele metalice ale construcției (conducte de apă, glisiere de ascensoare, scări metalice, etc.) legate sau nelegate la pământ, distanța minimă admisibilă D, în metri, va fi cea mai mică valoare rezultată din relațiile:

D ≥ 0.2 ∙ RP sau D ≥ 0.1 ∙ L, unde:

RP este rezistența prizei de pământ a instalației de paratrăsnet, în Ω;

L este lungimea conductorului instalației de paratrăsnet de la locul de apropiere până la pătrunderea în pământ, în metri.

Excepții:

Dacă înălțimea până la coama acoperișului este sub 30 m sau dacă clădirea are schelet de oțel sau beton armat, distanța D poate fi jumătate din valoarea dată de prima din cele două relații de mai sus.

Dacă există o separație izolantă între punctele de apropiere, distanța D calculată poate fi de trei ori mai mică.

Dacă nu pot fi respectate distanțele minime admisibile, toate elementele metalice din zona de apropiere inadmisibilă, neutilizate ca elemente de captare sau coborâre, legate sau nu la pământ, vor fi legate la instalația de paratrăsnet, direct sau prin intermediul unor descărcătoare.

2.2 Elemente de captare

Elementele de captare care pot fi utilizate în instalațiile de paratrăsnet pot fi, dupa caz:

Dispozitive de captare tip rețea de conductoare sau tip tijă verticală, montată pe construcții;

Elemente metalice ale acoperișurilor;

Elemente de captare montate independent de construcția protejată.

Conductoarele de captare de tip rețea se dispun astfel încât să nu fie mai departe de 10 m față de nici unul din punctele acoperișului.

Acoperișurile din tablă sau elementele metalice de pe acoperiș cu continuitatea electrică asigurată pot fi utilizate ca elemente de captare. Ele pot fi totuși legate la conductoarele de captare ale acoperișului, fără a fi însă luate în considerare la calculul instalației.

Părțile construcției ieșite din planul acoperișului ( coșuri de fum sau de ventilație) dacă nu sunt metalice pentru a face parte din instalația de captare, vor fi prevăzute cu elemente de captare.

Elementele de captare independente, montate pe stâlpi speciali, separați de construcțiile protejate, se utilizează pentru protecția unor construcții izolate sau a unor ansambluri de construcții, când această soluție este avantajoasă tehnico-economic.

Înălțimea și numărul elementelor de captare independente se vor stabili pe bază de calcul, astfel încât întreaga clădire să intre în zona de protecție a instalației de paratrăsnet.