Breviar de calcul a rezistentei de dispersie pentru prizele de legare la pamant de 10 si 4 ohmi ce se vor monta la stalpii nr.1 si 4 ai racordului, respectiv la BMPT.

Avand in vedere prevederile legale de legare la pamant a instalatiilor electrice, este necesar sa se realizeze o priza de pamant cu o rezistenta de dispersie mai mica de 4 W, in cazul in care aceasta este montata la blocul de masura, si doua prize de pamant cu o rezistenta de dispersie mai mica de 10 W, pentru stalpii LEA nr.1 si 4.

Coborarile de legare la pamant ale vor fi formate din platbanda OL-Zn 40x4 mm care se vor lega la priza de punere la pamant prin piese de separatie pentru masuratori.

Detaliile geometrice necesare ale prizei de legare la pamant se regasesc in plansa cu priza generala de legare la pamant.

Pentru realizarea unei prize de legare la pamant cu rezistenta de dispersie mai mica de 4 W, se vor utiliza marimile rezultate din prezentul calcul de dimensionare.

Priza de punere la pamant se compune din priza orizontala, formata din platbanda de OL-Zn 40x4 mm si din priza verticala formata din electrozi din teava de otel zincat cu f = 2", in lungime de 2,5 m fiecare, sudati de platbanda orizontala si ingropati in pamant cu partea superioara la cel putin 0,8 m adancime.

Calculul prizei verticale de legare la pamant

Pentru calculul prizei verticale se iau in considerare urmatoarele elemente:

rezistivitatea solului r W.m, pentru teren normal se adopta: r W.m;

lungimea electrodului vertical din teava zincata, se adopta: l = 2,5 m;

diametrul electrodului din teava, f = 0,06 m;

grosimea peretelui tevii de OL-Zn , g = 3,5 mm;

adancimea minima de plantare a partii superioare a electrodului, q = 0,8 m;

pasul dintre electrozi, p = 6,o m;

numarul de electrozi, n = 4 bucati ;

adancimea de la suprafata solului pana la mijlocul electrodului vertical,

h = l/2+q; h = 2,5/2+0,8 = 2,05 m

Rezistenta de dispersie a unui singur electrod se determina cu relatia:

r_pv = 0,366 r/l [lg2l/d+0,5 lg(4h+l)/(4h-l) (1)

Dupa inlocuiri si efectuarea operatiilor necesare se obtine :

r_pv = 0,366 [lg(2 lg W

Considerand distanta intre electrozii verticali a = 3 l; ( a = 6,o m) rezulta numarul lor din formula: n = L/a; deci: n = 30/6 = 5 electrozi verticali

Pentru varianta cu 4 electrozi verticali se pastreaza aceiasi lungime a electrodului orizontal, adica 30 m.

Coeficientul de utilizare al prizei de pamant, conform STAS 12604/4,5, si 1.RE-Ip 30/90 tabel A.1.1., pentru prize singulare cu electrozi verticali dispusi liniar, cu a = 2 l si 4 electrozi verticali, este h_v

Conform prevederilor STAS 12604, si 1.RE-Ip 30/90, pentru instalatii electrice de joasa tensiune, grosimea minima a tevilor zincate pentru electrozii verticali trebuie sa fie: g = 3,5 mm, pentru un teren cu un pH >6 si o durata de functionare a cladirii si instalatiei mai mare de 10 ani.

Rezistenta de dispersie totala a prizei verticale este:    R_v = r_pv/n h_v (2)

din care prin inlocuire pentru 5 electrozi rezulta: R_v = 30/5 W

Calculul prizei orizontale de legare la pamant

Rezistenta unei prize orizontale singulare de legare la pamant, formata din electrodul banda de legatura a electrozilor verticali, se calculeaza cu relatia:

R_po = 0,366 r/L lg(2L²/b t)    (3)

unde:

b = 0,04 m, latimea platbandei;

L = lungimea platbandei orizontale = 20 m. .

t = 0,80 m, distanta de la nivelul solului la mijlocul electrodului orizontal

R_po = 0,366 lg(2 W

Rezistenta echivalenta a prizei generale

Rezistenta echivalenta a celor doua prize calculate anterior este:

R_pt = R_po R_v/( R_v+ R_po)    (4)

Prin inlocuirea datelor se obtine:

Pentru 4 electrozi verticali

R_pt = 6,82 W < 4 W

- pentru 5 electrozi verticali

Valoarea finala a rezistentei de dispersie a prizei generale de legare la pamant satisface conditia normativelor in vigoare fiind mai mica de 4 ohmi, atat pentru varianta cu 4 electrozi verticali.

Aceasta valoare se mai reduce in realitate si prin aportul platbandei, pozate in pamant, de la coborarea legaturii si pana la conturul prizei de 4 W

Tinand cont de valoarea rezistentei prizei de pamant orizontale (R_po<10 W), priza de pamant montata la stalpii 1 si 4 va fi de tip orizontal, nefiind necesara montarea unor electrozi verticali.

Constructorul va prezenta, la punerea in functiune a instalatiei, buletine de verificare a prizelor de pamant, in care se vor indica valorile rezistentei de dispersie si a tensiunilor de atingere si de pas.

In cazul in care, in momentul masuratorilor, valorile rezistentei de dispersie a prizelor de pamant sunt sub limita admisa, respectivele prize vor fi amplificate cu electrozi verticali si orizontali pana la indeplinirea conditiilor impuse.

Intocmit, Verificat,

Ing. Gheorghita Marcel Ing. Rotaru Viorel

Breviar de calcul a sectiunilor cablurilor de alimentare si a caderilor de tensiune

Se vor calcula sectiunile cablurilor de alimentare pentru statia de pompa, si separat pentru grupul de muls si grajd. In cazul statiei de pompe avem urmatorii parametri electrici:

Puterea instalata, Pi totala 3,1 kW;

Puterea totala maxima absorbita simultan, Ptabs = 1,1 kW;

Tensiunea de utilizare, U = 220 V;

Alimentarea consumatorului din stalpul SE4 terminal al retelei existente;

Alimentarea de calcul in lungime de 140 m;

Factorul de putere, cos j

Timpul de intrerupere este cel necesar pentru remedierea avariilor din instalatiile furnizorului de energie electrica.

Se va realiza o retea electrica subterana, cu cablu armat, de tip ACyABy, pozat in teren normal.

I = P/ U > I 220 = 14,09 A

Acestei valori i se modifica valoarea prin coeficientii de corectie c₁ - in functie de mediul de pozare (aer sau pamant) si c₂ - in functie de numarul de cabluri pozate alaturat. In conditiile date, se vor alege: c₁ = 1,0, si c₂ = 0,95 > I = 14,83 A.

Tinand cont de curentul calculat si de faptul ca pornirea este directa, vom alege o sectiune standardizata de 10 mmp pe faza, deci un cablu armat de aluminiu de tip ACyABy 2x10 mmp, iar pentru protectia la scurtcircuit si suprasarcina un intrerupator automat bipolar cu I_n = 25 A.

Pentru alimentarea cu energie electrica a grajdului si grupului de muls, se va realiza o retea aeriana, pe stalpii existenti, cu conductor torsadat tip TYIR.

Puterea instalata, Pi totala 23,89 kW;

Puterea totala maxima absorbita simultan, Ptabs = 14,28 kW;

Tensiunea de utilizare, U = 220/380 V;

Alimentarea consumatorului din stalpul SE4 terminal al retelei existente;

Alimentarea de calcul in lungime de 165 m;

Factorul de putere, cos j

Timpul de intrerupere este cel necesar pentru remedierea avariilor din instalatiile furnizorului de energie electrica.

I = P/1,73 U cosj > I = 23890/1,73 0,92 = 39,5 A.

Acestei valori i se modifica valoarea prin coeficientii de corectie c₁ - in functie de mediul de pozare (aer sau pamant) si c₂ - in functie de numarul de cabluri pozate alaturat. In conditiile date, se vor alege: c₁ = 1,0, si c₂ = 1 > I = 39,5 A.

Tinand cont de curentul calculat si de faptul ca si aici avem pornirea utilajelor de tip direct, vom alege o sectiune standardizata de 35 mmp pe faza, trei faze, deci un cablu torsadat nearmat de aluminiu de tip TYIR 3x35+50 mmp.

Pierderea de tensiune, in %, pentru retelele electrice cu sarcini active si reactive, se determina cu relatia:

DU [%] = 100 P L (r cosj + x sinj )/ U² cosj

sau

DU [%] = 100 r P L (1 + x s tgj r )/ s U²

Termenul 1 + x s tgj r = c reprezinta un coeficient care tine seama de cresterea pierderilor de tensiune, datorita reactantei capacitive. Coeficientul de reactanta c se poate defini ca raportul intre pierderea totala de tensiune si pierderea de tensiune datorita rezistentei ohmice.

Coeficientul c are urmatoarele valori:

pentru retelele electrice in cablu, pozate in pamant

pentru retelele electrice aeriene

Formula de mai sus se poate transforma astfel:

DU [%] = 100 r P L c/ s U²

sau

P L c = s U² DU [%] / 100 r

Produsul P L c reprezinta momentul sarcinii electrice,     si relatia se mai poate scrie:

M = P L c = s U² DU [%] / 100 r

unde P - puterea activa, in kW

L - lungimea retelei electrice , in metri

s - sectiunea retelei electrice, in mmp

U - tensiunea intre faze a retelei electrice, in V

r - rezistivitatea retelei, in Wmm²/m

x - reactanta inductiva a retelei electrice, in W/km

r - rezistenta ohmica, in W/km

cos j - factorul de putere al retelei electrice

Pentru cos j = 0,92, tensiunea de 380 V, curent alternativ si puterea 3,1 kW, curentul nominal I_CM este :

I_CM = 1000 P_CM/ 1,73 U cosj = 14,83 A

Coeficientul de corectie c₁ in functie de temperatura mediului ambiant este:

c₁ = 1,00 pentru torsadat, si 0,95 pentru cablu

Coefcientul de corectie c₂ in functie de numarul cablurilor pozate alaturat este:

c₂ = 1,00 pentru torsadat, si 1,00 pentru cablu

Curentul calculat Ic = I_CM/ c₁ c₂ este 39,5 A pentru torsadat si 14,83 A pentru cablu.

Lungimea L este : 165 m torsadat si 140 m cablu.

Coeficientul c de influenta a reactantei in calculul pierderilor de tensiune este c = 1 in cazul torsadatului, si c = 1,094 in cazul cablului

Momentul sarcinii electrice M este

M = P L c = 3 1,094 = 459,48 kWm pentru cablu

M = P L c = 3 1 = 495 pentru torsadat

Din valoarea momentului sarcinii specifice rezulta pierderea de tensiune: (tab.4.10 - "Calculul conductoarelor si cablurilor cu ajutorul tabelelor si nomogramelor" - Emil Racoti)

DU [%]     < 0,2 % pentru cablu

DU [%] < 0,2 % pentru torsadat

Proiectant,

Pierderea de tensiune, in %, pentru retelele electrice cu sarcini active si reactive, se determina cu relatia:

DU [%] = 100 P L (r cosj + x sinj )/ U² cosj

sau

DU [%] = 100 r P L (1 + x s tgj r )/ s U²

Termenul 1 + x s tgj r = c reprezinta un coeficient care tine seama de cresterea pierderilor de tensiune, datorita reactantei capacitive. Coeficientul de reactanta c se poate defini ca raportul intre pierderea totala de tensiune si pierderea de tensiune datorita rezistentei ohmice.

Coeficientul c are urmatoarele valori:

pentru retelele electrice in cablu, pozate in pamant

pentru retelele electrice aeriene

Formula de mai sus se poate transforma astfel:

DU [%] = 100 r P L c/ s U²

sau

P L c = s U² DU [%] / 100 r

Produsul P L c reprezinta momentul sarcinii electrice,     si relatia se mai poate scrie:

M = P L c = s U² DU [%] / 100 r

unde P - puterea activa, in kW

L - lungimea retelei electrice , in metri

s - sectiunea retelei electrice, in mmp

U - tensiunea intre faze a retelei electrice, in V

r - rezistivitatea retelei, in Wmm²/m

x - reactanta inductiva a retelei electrice, in W/km

r - rezistenta ohmica, in W/km

cos j - factorul de putere al retelei electrice

Pentru cos j = 0,92, tensiunea de 380 V, curent alternativ si puterea 3 kW, curentul nominal I_CM este :

I_CM = 1000 P_CM/ 1,73 U cosj = 5,064 A

Coeficientul de corectie c₁ in functie de temperatura mediului ambiant este:

c₁ = 1,00 pentru torsadat, si 0,95 pentru cablu

Coefcientul de corectie c₂ in functie de numarul cablurilor pozate alaturat este:

c₂ = 1,00 pentru torsadat, si 1,00 pentru cablu

Curentul calculat Ic = I_CM/ c₁ c₂ este 5,33 A pentru torsadat si 5,064 A pentru cablu.

Lungimea L este : 105 m torsadat si 87 m torsadat

Coeficientul c de influenta a reactantei in calculul pierderilor de tensiune este c = 1 in cazul torsadatului, si c = 1,094 in cazul cablului (tab.4.4)

Momentul sarcinii electrice M este

M = P L c = 3 1 = 261 kWm pentru cablu

M = P L c = 3 1,094 = 344,61 pentru torsadat

Din valoarea momentului sarcinii specifice rezulta pierderea de tensiune: (tab.4.10)

DU [%] < 0,2 % pentru cablu

DU [%] < 0,2 % pentru torsadat