Uzemljenje-proracun

7/22/2019 Uzemljenje-proracun

1/7

5. Uzemljenje u postrojenju, napon dodira i koraka

5.1. HORIZONTALNO UKOPANI UZEMLJIVAI (Trakasti uzemljivai)

ZADATAK 1.Izraunajte otpor uzemljenja trakastog uzemljivaa kojemu je duljina trake l=20 m, a irina joj

je 28 mm. Uzemljivaje ukopan 0,8 m duboko, specifini otpor tla iznosi =100 m.

RJEENJE

Otpor uzemljenja trakastog uzemljivaa rauna se prema relaciji:

=

+

=

+

= 51,12

8,02

20ln

014,0

202ln

202

1005,1

2ln

2ln

2

h

l

d

l

l

KR ,

faktor K, u gornjem izrazu uzima u obzir sezonsko poveanje specifinog otpora zemljita,zimi zbog zaleivanja, ljeti zbog suenja. Vrijednost koeficijenta K, najee se uzima 1,5.

Veliine l, di hsu redom: duljina uzemljivaa, promjer uzemljivaa u metrima (ekvivalentni

promjer trake = irine trake) te dubina ukopavanja uzemljivaa.

5.2. VERTIKALNO UKOPANI UZEMLJIVAI (tapni uzemljivai)

ZADATAK 2.Izraunajte otpor uzemljenja tapnog uzemljivaa kojemu je duljina l=2 m, a promjer cijevi

40 mm. Uzemljivaje ukopan tlo specifinog otpora =80 m.

RJEENJE

Otpor uzemljenja tapnog uzemljivaa rauna se prema relaciji:

=

=

= 32,2902,0

2ln

22

80ln

2

r

l

lR

Iz rezultat je vidljivo da ak i u tlu relativno dobre vodljivosti, jednim tapnim uzemljivaem

ne postiemo otpor uzemljenja reda veliine nekoliko pa je stoga, gdje se zahtijeva niski

otpor uzemljenja, pogodno ukopati vie tapnih uzemljivaa te ih meusobno paralelnospojiti.


2/7

5.3.TEMELJNI UZEMLJIVAI

ZADATAK 3.Potrebno je izraunati otpor uzemljenja eline trake duljine l = 20 m koja se nalazi u

betonskom temelju kvadratina presjeka stranice a= 1m. Specifini otpor zemlje u okoliu

betonskog temelja =100 m.

RJEENJE

Najprije izraunamo promjer ekvivalentne polukugle kojom nadomjetamo betonski temelj:

malVd 26,412057,157,157,1 3 23 23 ====

Otpor uzemljenja temeljnog uzemljivaa iznosi:

=

=

= 5,726,4

100

d

R ,

to je relativno niska vrijednost za otpor uzemljenja. Betonski su uzemljivai vrlo raireni u

praksi te se praktiki ugrauju u temelj svakog novog objekta. Zbog svoje izvedbe, odnosno

zbog toga to su zaliveni betonom, a spojevi uzemljivaa jo i bitumenom, takvi su

uzemljivai vrlo postojani i otporni na koroziju, a s druge strane jeftini i laki za izvoenje.

5.4. KOMBINIRANI UZEMLJIVAI

Paralelno spojeni trakasti uzemljivai

ZADATAK 4.Izraunajte otpor uzemljenja uzemljivaa u obliku kria koji je sastavlje od etiri trake duljine

l= 25 m i irine 0,036 m. Specifini otpor zemlje u okoliu uzemljivaa =200 m.

RJEENJE

=

=

= 1,7

009,0

2525ln

254

20025ln

4

r

l

lR

gdje je:

r irine trake

Usporedbe radi, trakasti uzemljivaukupne duljine 100 m dakle, kao i etiri kraka od 25 m,

ukopan na dubinu od 0,5 m imao bi otpor uzemljenja:

=

+

= 65,4

5,02

200ln

018,0

1002ln

1002

2000,1

R

Iz usporedbe slijedi da je otpor uzemljenja zrakastog uzemljivaa skoro dvostruko loija od

trakastog iste ukupne duljine krakova. Meutim, ponekad je iz tehnikih razloga nemogue

poloiti traku potrebne duljine te se pribjegava zrakastom uzemljivau koji zauzima manjupovrinu.


3/7

Paralelno spojeni tapni uzemljivai

ZADATAK 5.Izraunajte otpor uzemljenja za dva paralelno povezana tapna uzemljivaa u obliku eline

pocinane cijevi promjera 4 cm, duljine 2 m, koji su ukopani u zemlji specifinog otporaokoliu uzemljivaa =100 m. Potrebno je takoer izraunati ukupni otpor rasprostiranja 10

takvih paralelno u krugu povezanih uzemljivaa udaljenih jedan od drugoga prosjeno 3 m.

RJEENJE

U sluaju paralelno povezanih tapnih uzemljivaa i kad su oni udaljeni jedan od drugoga

barem za dvostruku duljinu jednoga od njih, moe se priblino raunati da je ukupni otpor

rasprostiranja paralelno vezanih uzemljivaa jednak otporu rasprostiranja jednoga od njih

podijeljenog s brojem paralelno vezanih uzemljivaa. Meutim, navedeno vrijedi dok takvih

uzemljivaa nema previe. Naime, kad je mnogo uzemljivaa povezanih paralelno, onda je

njihov meusobni utjecaj mnogo vei pa im se ukupni otpor uzemljenja ne moe raunati kaospoj obinih paralelnih otpora, nego se on dobiva prema izrazu:

rK

RR

1= ,

gdje je:

R1 otpor rasprostiranja jednog tapnog uzemljivaa,

Kr redukcijski faktor koji se oitava iz dijagrama, a ovisan je o omjeru srednje

udaljenosti izmeu tapnih uzemljivaa a i srednje duljine upotrijebljenih

uzemljivaa l,

n ukupan broj paralelno spojenih tapnih uzemljivaa.

Sl. 5.1 Redukcijski faktor [M. Padelin, Zatita od groma, str. 64]

Proraun ukupnog otpora rasprostiranja vrijedi ako su uzemljivai priblino kruno

rasporeeni i ako imaju priblino jednaku duljinu.


4/7

Otpor uzemljivaa pojedinanog tapnog uzemljivaa raunamo po formuli:

=

=

= 65,3602,0

2ln

22

100ln

21

r

l

lR ,

za dva uzemljivaa (n=2) omjer a/liznosi:

5,12

3==

l

a, iz ega slijedi vrijednost redukcijskog faktora Kr= 1,75.

Ukupan otpor dva paralelno spojena tapna uzemljivaa iznosi:

=== 94,2075,1

65,3612

rK

RR

Za deset takvih paralelno spojenih uzemljivaa izlazi:

( ) 4105,12

3====

rKn

l

a

=== 16,94

65,36110

rK

RR

5.5. PRSTENASTI UZEMLJIVAI

Kod prstenastih uzemljivaa kruna oblika kojima je promjer Dvei od 30 m, njihov se otpor

rasprostiranja R izraunava po priblinom izrazu:d

l

lR

=

2ln

, koji vrijedi i za trakaste

uzemljivae. Pri tome se za duljinu uzemljivaa u taj izraz umjesto luvrsti Dpa e biti:

d

D

DR

=

2ln

2,

gdje je:

D promjer prstenastog uzemljivaa u (m),d promjer okruglog vodia od kojeg je izveden prstenasti uzemljivau (m).

Za prstenaste uzemljivae koji nisu kruna oblika otpor rasprostiranja Rmoe se raunati tako

da se nae promjer Dkruga koji ima istu povrinu kao i promatrani prstenasti uzemljiva,

prema izrazu:

DR

=

3

2 , pri tome je

AD

=

4, u (m).

A je povrina koju zatvara uzemljiva bilo kakva oblika. Gornja formula vrijedi zauzemljivae kojima je promjer D>30m.


5/7

5.6. NAPON DODIRA I KORAKA

ZADATAK 6.Kolika je struja kroz ovjeka u sluaju dodira i koraka u postrojenju prema slici, koje jeuzemljeno uzemljivaem oblika polukugle polumjera r1= 2m. Struja zemljospoja Iz= 100 A,

a otpornost tla z= 80 m.

RJEENJE

Otpor uzemljenja uzemljivaa oblika polukugle iznosi:

=

=

= 366,622

80

2

l

z

zr

R

Pri zemljospoju, potencijal na uzemljivau iznosi:

VRIVzzz

6,636366,6100 ===

Dodirni je napon razlika potencijala na udaljenosti 1 m od dodira elektrinog ureaja i iznosi:

1+

=zzd

VVU

Vr

IV

l

zz

z4,424

)12(2

80100

)1(21 =

+

=

+

=+

VUd

2,2124,4246,636 ==

Vz1 je potencijal na razmaku 1m od dodira, tj. u toki na kojoj je ovjek pri dodiru. Struja

kroz ljudsko tijelo Idu sluaju dodira iznosi:

AR

URR

UI

z

d

rsd

d

d190,0

10001202,212

5,1=

+=

+=

+=


6/7

Struja kroz ljudsko tijelo Ik u sluaju koraka na istom mjestu, tj. na udaljenosti od 1m od

postrojenja (uzemljivaa) rauna se prema:

AR

U

RR

UI

z

k

rsk

k

k 143,01000480

2,212

6 =+=+=+=

OPASKA 1.U primjeru je uzeto da je dodirni napon jednak naponu koraka da se vidi razlika struje i

opasnost po ovjeka od dodirnog napona i napona koraka.

Ako bi za otpor ljudskog tijela Ruzeli 2000 , onda je:

AR

U

RR

UI

z

k

rsk

k

k086,0

2000480

2,212

6=

+=

+=

+=

Vidljivo je da struja kroz ljudsko tijelo u sluaju dodira (pri dodirnom naponu) i koraka (pri

naponu koraka) vea je od granine trajne smrtno opasne struje od 50 mA. Ako bismo

povrinu zemlje iznad uzemljivaa nasuli slojem ljunka debljine nekoliko centimetara

(preporua se debljina sloja ne manja od 10cm), otpornosti = 2000 m, struja kroz ovjeka

u sluaju napona dodira i koraka iznosila bi:

AR

U

RR

UI

z

d

rsd

d

d053,0

100020005,1

2,212

5,1=

+=

+=

+=

AR

U

RR

UI

z

k

rsk

k

k016,0

1000200062,212

6=

+=

+=

+=

OPASKA 2.

Nasipavanjem ljunka nije promijenjen otpor uzemljenja jer se nasipavanjem ljunka

neznatno mijenja otpornost tla zu koje je ukopan uzemljiva. Naime, radi se o dubinskom

uzemljivau, tj. uzemljivau poloenom na odreenu dubinu ispod povrine zemlje. To ne

vrijedi za povrinski uzemljiva.

ZADATAK 7.

Izraunati struju koja prolazi kroz ovjeka iz prethodnog zadatka u sluaju dodira i koraka

prema tonijoj metodi, dakle uz uvaavanje uzajamnog otpora meu stopalima.

RJEENJE

Podaci iz rjeenja prethodnog zadatka:

- napon na uzemljivau Uz= 636,6 V,- dodirni napon i napon koraka Ud= Uk= 212,2 V,- otpor rasprostiranja stopala Rrs= 3z= 380 = 240 m


7/7

Uzajamni otpor izmeu stopala u sluaju koraka pri udaljenosti stopala od 1m iznosi:

Uzajamni otpor izmeu stopala u sluaju dodira, pri udaljenosti stopala od 0,1m iznosi:

Struja koja prolazi kroz tijelo ovjeka u sluaju koraka iznosi:

ARRR

UI

msrs

k

k146,0

)7,12240(21000

2,212

)(2=

+=

+=

Struja koja prolazi kroz tijelo ovjeka u sluaju dodirnog napona iznosi:

ARRR

UI

msrs

d

d201,0

)3,127240(5,01000

2,212

)(5,0=

+=

+=

OPASKA 1.

Struja koja prolazi kroz tijelo ovjeka u sluaju koraka pri tonijem izraunu samo je

neznatno vea od priblinog prorauna. Razlog tome je u malom utjecaju otpora izmeu

stopala na ukupni otpor strujnog kruga.

Struja koja prolazi kroz tijelo ovjeka u sluaju dodira pri tonijem izraunu vea je od

vrijednosti dobivene priblinim.

Utjecaj otpora izmeu ljudskih stopala na struju koja prolazi kroz tijelo ovjeka, u oba sluaja

je nepovoljan jer smanjuje ukupni otpor strujnog kruga i nepovoljniji je za sluaj dodira nego

za sluaj koraka.

OPASKA 2.

Preporua se izraun struje kroz tijelo u sluaju koraka i dodira raunati po tonijim

formulama ako su rezultati blizu granine vrijednosti struje od 0,05 A. Ako se ipak

primjenjuju manje tone formule, potrebno je zbog sigurnosti rezultate poveati za oko 10%.

=

== 3,1271,02

80

2

ms

z

msd

R

=

== 7,1212

80

2

ms

z

msd

R

Documents

Uzemljenje-proracun