1η Εργασία στις Βιομηχανικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις
Γειώσεις - αλεξικέραυνα
Ονοματεπώνυμο : Αλέξανδρος Γιαβρόγλου Α.Μ : 5684 Η11
ΕΙΔΗ ΓΕΙΩΣΕΩΝ
Γείωση είναι η αγώγιμος σύνδεση ενός σημείου κάποιου κυκλώματος ή ενός μεταλλικού αντικειμένου με το έδαφος, προκειμένου να αποκτήσουν το ίδιο δυναμικό με τη γη, πού ως γνωστό κατά σύμβαση, το δυναμικό της γης θεωρείται μηδέν Ανάλογα με την χρήση της γείωσης διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις : 1) Γείωση λειτουργίας: Είναι η γείωση ενός σημείου ενός ενεργού κυκλώματος.Η γραμμή γείωσης μπορεί γενικά να έχει αυτεπαγωγές ή αντιστάσεις στο δίκτυο ή να είναι ένας συνεχής αγωγός . Τέτοιες γειώσεις είναι:i.
Η γείωση του ουδετέρου κόμβου ενός μετασχηματιστή υποβιβασμού τάσης Δ/Υ. ii. Η γείωση των σιδηροτροχιών ηλεκτρικου σιδηρόδρομου iii. Η γείωση του ουδέτερου αγωγού ενός δικτύου σε συγκεκριμένα διαστήματα. 2) Γείωση προστασίας: Γείωση προστασίας είναι η γείωση ενός μεταλλικού μέρους που δεν είναι στοιχείο ενεργού κυκλώματος και χρησιμεύει για την σύνδεση προς αυτήν των εκτεθειμένων αγώγιμων μερών, με σκοπό την προστασία από την ηλεκτροπληξία. Η γείωση ενός αγώγιμου τμήματος της εγκατάστασης που δεν ανήκει στο κύκλωμα λειτουργίας για την προστασία ατόμων και ζώων έναντι υψηλών τάσεων επαφής, χωρίς παρεμβολή άλλων αντιστάσεων (πλην της αντίστασης γείωσης και της αντίστασης του αγωγού γείωσης). Η γείωση προστασίας είναι πάντα συνεχής, δεν παρεμβάλλονται αντιστάσεις ή διάκενα. Η γείωση προστασίας μειώνει τις τάσεις επαφής. Παράδειγμα η γείωση του μεταλλικού κελύφους μιας συσκευής3)
Γείωση του συστήματος της αντικεραυνικής προστασίας ή γείωση ασφαλείας: Είναι η ανοιχτή ή η συνεχής γείωση,εκτεθειμένων μεταλλικών κατασκευών,πυλώνων στήριξης γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας για τη διοχέτευση ρευμάτων προς τη γη που προέρχονται απο κεραυνούς. Η ανοιχτή γείωση συνιστάται σε εγκαταστάσεις αλεξικεραύνων καθώς μειώνει την ηλεκτροχημική διάβρωση. Άμεση και έμμεση γείωση Άμεση γείωση:Ονομάζεται η κατ’ευθείαν αγώγιμη σύνδεση των μεταλλικών μερών συσκευής με το ηλεκτρόδιο (καλώδιο) γείωσης που βρίσκεται μέσα στο έδαφος.Έμμεση γείωση:Ονομάζεται η σύνδεση της συσκευής που πρόκειται να γειωθεί με τον ουδέτερο ο οποίος είναι γειωμένος. Στην πράξη συνήθως τα τρία είδη γειώσεων συνυπάρχουν στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Η εγκατάσταση γείωσης για να είναι αποδεκτή πρέπει να έχει συνολική τιμή μικτρότερη του ενός Ω.
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΙ ΓΕΙΩΣΕΩΝ
Πολυγωνική διάταξη ή γειωτής ράβδου : Κατασκευάζεται από ραβδοειδής γειωτές οι οποίοι τοποθετούνται στις κορυφές ισόπλευρου πολυγώνου συνήθως δε τριγώνου (τριγωνική γείωση). Η απόσταση μεταξύ των ράβδων πρέπει να είναι τουλάχιστον 1,5 φορά του βάθους έμπηξης.
Γείωση με πλάκες: Κατασκευάζεται από πλάκες οι οποίες τοποθετούνται σε τυχαία διάταξη αρκεί η απόσταση μεταξύ των να είναι τουλάχιστον 3 m. Οι πλάκες συνδέονται μεταξύ τους με αγωγό γείωσης αναλόγου διατομής με τις απαιτήσεις της εγκατάστασης(συνήθως 50 mm² Cu).
Περιμετρική γείωση ή γειωτής ταινίας: Κατασκευάζεται από γειωτή ταινίας ο οποίος τοποθετείται σε όρυγμα βάθους 50cm έως 70cm συνήθως για να υπάρχει υγρό έδαφος περιμετρικά του κτιρίου, και σε απόσταση από το κτίριο περίπου 2m διότι τα χώματα κοντά στο κτίριο συνήθως δεν είναι αγώγιμα (μπάζα).
Γειωτής πλέγματος:Είναι ένα πλέγμα από ταινίες με τετραγωνικά ανοίγματα πλάτους α=0,7-2,0m τοποθετείται οριζόντια σε βάθος 0,5-1,0m. Τα ελάχιστα πάχη είναι όπως στους γειωτές ταινίας. Στα σημεία των διασταυρώσεων πρέπει να συγκολλούνται αρκετά καλά. Το πλεονέκτημα των γειωτών πλέγματος είναι ότι οι βηματικές τάσεις, επάνω από το πλέγμα, είναι αμελητέες.
Γείωση με γειωτή τύπου "Ε": Κατασκευάζεται από ένα στοιχείο "Π" και ένα ή παραπάνω στοιχεία "Γ" και τοποθετείται εντός σκάμματος βάθους τουλάχιστον 1m, πλάτους τουλάχιστον 75cm και μήκος αναλόγως του αριθμού των στοιχειών "Γ" που θα τοποθετηθούν.
Ακτινικός γειωτής:Κατασκευάζεται από ταινίες ή ράβδους που συναρμολογούνται, έτσι ώστε από ψηλά να μοιάζει σε αστέρα με πολλές ακτίνες. Ο ακτινικός γειωτής βρίσκεται σε οριζόντια θέση, τοποθετημένος σε βάθος τουλάχιστον 0,8m. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι όμοια, όπως στον γειωτή ταινίας.
Θεμελιακή γείωση:Η Θεμελιακή γείωση, Κατασκευάζεται από γειωτή ταινίας και σπανιότερα αγωγού κυκλικής διατομής, που τοποθετείται εντός των συνδετήριων δοκαριών των πεδίλων ή στα περιμετρικά στοιχεία των θεμελίων του κτιρίου, σε μορφή κλειστού δακτυλίου. Για κτίρια μεγάλης περιμέτρου συνιστάται η τοποθέτηση εγκαρσίων ή διαμηκών τμημάτων ταινίας (πάντα εντός σκυροδέματος θεμελίων), έτσι ώστε κανένα σημείο του υπογείου να μην απέχει περισσότερο από 10 m από το γειωτή. Η τιμή της αντίστασης της γείωσης πρέπει να είναι μικρότερη του 1,0 ΟΗΜ καιμειώνεται όσο μεγαλώνει το μήκος της ταινίας, όπως ακριβώς συμβαίνει και στην περίπτωση της περιμετρικής γείωσης με ταινία. Σύμφωνα με το άρθρο 27 των ΚΕΗΕ η διατομή της ταινίας πρέπει να είναι τουλάχιστον 100mm² με ελάχιστο πάχος 3mm. Συνιστάται η τοποθέτηση χαλύβδινης θερμά επιψευδαργυρωμένης ταινίας και όχι χάλκινης, για την αποφυγή ηλεκτροχημικών διαβρώσεων με τον υπάρχοντα οπλισμό.
Συνδυασμός γειώσεων: H τιμή της αντίστασης εξαρτάται από το μήκος και την επιφάνεια του ηλεκτροδίου που έρχεται σε επαφή με το υπέδαφος. Πολλές φορές λόγω μεγάλης ειδικής αντίστασης του υπεδάφους (βραχώδες, ξηρή άμμος κ.λ.π.) αλλά και περιορισμένου διαθέσιμου για γείωση χώρου, απαιτείται να γίνει κάποιος συνδυασμός από τα παραπάνω είδη γείωσης τέτοιος ώστε να πετυχαίνουμε ''αύξηση'' του μήκος του γειωτή χωρίς να απαιτείται επί πλέον χώρος. Το συνηθέστερο παράδειγμα είναι της περιμετρικής γείωσης η οποία συντάσσεται με ράβδους γείωσης κατά μήκους αυτής. Προσοχή πρέπει να δίδεται ώστε τα χρησιμοποιούμενα υλικά πρέπει να είναι του ιδίου ή συγγενών μετάλλων έτσι ώστε να μην παρουσιάζονται φαινόμενα ηλεκτροχημικής διάβρωσης.Θεμελιακή Γείωση
Τί είναι η Θεμελιακή Γείωση Η θεμελιακή γείωση θεωρείται ως η βασική γείωση λειτουργίας και προστασίας στις νέες οικοδομές. Ονομάζεται θεμελιακή επειδή κατασκευάζεται στα θεμέλια της κάθε οικοδομής περιμετρικά στους πεδιλοδοκούς. Η μελέτη της θεμελιακής γείωσης πρέπει να γίνεται πριν από την έναρξη των οικοδομικών εργασιών. Η κατασκευή της πρέπει να πραγματοποιείται από ειδικευμένο τεχνικό προσωπικό, ταυτόχρονα με τις εργασίες σκυροδέτησης στους πεδιλοδοκούς. Πλεονεκτήματα Θεμελιακής Γείωσης έναντι άλλων γειώσεων Τα πλεονεκτήματα της θεμελιακής γείωσης έναντι άλλων τύπων γειώσεων, συνοψίζονται στα εξής:•
Εγκιβωτίζεται μέσα στο σκυρόδεμα και συνδέεται ηλεκτρικά με τον οπλισμό της οικοδομής. Έτσι επιτυγχάνεται η ιδανικότερη γείωση με την μικρότερη τιμή αντίστασης σε σχέση με άλλα είδη γείωσης.•
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα και για γείωση αντικεραυνικής προστασίας, μειώνοντας έτσι το συνολικό κόστος αφού δεν είναι απαραίτητη η εγκατάσταση καινούργιου συστήματος γείωσης σε μελλοντική τοποθέτηση αντικεραυνικής προστασίας.•
Εξάλειψη βηματικών τάσεων•
Ισοδυναμικές συνδέσεις•
Αντοχή στη διάβρωση Πως κατασκευάζεται η Θεμελιακή Γείωση Τοποθετείτε περιμετρικά της θεμελίωσης ταινία χαλύβδινη ή χάλκινη, η οποία συγκρατείται πάνω στον οπλισμό του μπετού με σφικτήρες.Συνδέσεις μεταξύ χαλύβδινων και χάλκινων εξαρτημάτων γίνονται μόνο μέσα στο σκυρόδεμα. Συνδέσεις ίδιου τύπου εκτός σκυροδέματος γίνονται μόνο με ανοξείδωτα εξαρτήματα. Όπως αναφέρεται και στη διεθνή βιβλιογραφία αλλά και στα σχετικά Πρότυπα IEC, δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος εφόσον ο χαλκός τοποθετηθεί εντός της θεμελίωσης, όπως εξάλλου ισχύει και για το χάλυβα. Ο λόγος είναι ότι το ηλεκτροχημικό δυναμικό κάθε υλικού εξαρτάται από το ίδιο το υλικό αλλά και από το υλικό που το περιβάλλει. Στο σκυρόδεμα ο χάλυβας αποκτά το ίδιο ηλεκτροχημικό δυναμικό με το χαλκό και ως εκ τούτου δεν υπάρχει κίνδυνος διάβρωσης. Σε χώρους όπως λεβητοστάσια, μηχανοστάσια ασανσέρ, μηχανοστάσια πισίνας, λουτρά, wc, κουζίνες, ηλεκτρικούς πίνακες και μετρητές ΔΕΗ τοποθετούνται ακροδέκτες γείωσης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση εγκιβωτισμένων αγωγών με εξωτερικούς αγωγούς. Για τη σύνδεση της θεμελιακής γείωσης με αλεξικέραυνο, τοποθετείται αγωγός μέσα στις κολόνες πριν την σκυροδέτηση με κατάληξη την ταράτσα του κτιρίου. Περιμετρικά της ταράτσας, πάνω σε στηρίγματα, τοποθετείται αγωγός αλουμινίου ή χαλκού σε σημεία καμινάδων, ηλιακών θερμοσίφωνων κ.α. Στη συνέχεια τοποθετούνται ακίδες και έτσι ολοκληρώνεται η κατασκευή του αλεξικέραυνου. Πότε δεν μπορεί να κατασκευαστεί Η θεμελιακή γείωση δεν μπορεί να κατασκευαστεί σε μία νεοαναγειρόμενη κατασκευή εφ' όσον και μόνο κάτω από τη θεμελίωση του κτιρίου πρόκειται να τοποθετηθεί μονωτική μεμβράνη για την κατασκευή στεγανολεκάνης. Στην περίπτωση αυτή είναι προφανές ότι δεν υπάρχει αγωγιμότητα μεταξύ της ταινίας και του εδάφους.
Αντικεραυνική προστασία
Οι κίνδυνοι των κτιρίων συνίστανται κατά κύριο λόγο, στην πρόκληση πυρκαγιών αλλά και σε εκρηκτικά φαινόμενα που οφείλονται σε απότομη ατμοποίηση ποσοτήτων νερού. Τέτοιο κίνδυνο διατρέχουν οι στέγες, οι εξώστες και οι κεφαλές των καπνοδόχων. Πυρκαγιές από κεραυνούς σημειώνονται σε αγροτικά σπίτια με ελαφρές στέγες. Στον κίνδυνο της απότομης ατμοποιήσεως νερού είναι εκτεθειμένα τα αρχαιολογικά μνημεία. Η πιο σίγουρη μα ταυτόχρονα και οικονομική λύση είναι η εγκατάσταση αλεξικέραυνου! Η ισχύς ενός κεραυνού είναι τόσο μεγάλη (ενδέχεται να ξεπερνάει τα 3 δισεκατομμύρια kW) που θα μπορούσε να τροφοδοτήσει με ηλεκτρική ενέργεια ένα πολύ μεγάλο κομμάτι του πληθυσμού παγκοσμίως! Ο βασικός σκοπός του αλεξικέραυνου είναι να οδηγήσει τον κεραυνό στην γη προκειμένου να αποφευχθεί η διοδός του από οποιδήποτε άλλο αγώγιμο μέσο, για παράδειγμα το σπίτι μας! Στην πραγματικότητα είναι ένας αγωγός του οποίου η μία ακρη βρίσκεται ψηλά και η άλλη είναι γειωμένη, ώστε ο κεραυνός να καταλήξει κατευθείαν στη γη. Δηλαδή ένα αντικεραυνικό σύστημα αποτελείται από 2 μέρη: την απαγωγή και την γείωση. Και όταν μιλάμε για απαγωγή αναφερόμαστε φυσικά στους αγωγούς καθόδου οι οποίοι αποτελούν τη δίοδο διοχέτευσης του κεραυνού στην γη. Ανάλογα με τις διαστάσεις του κτιρίου που θέλουμε να προστατέψουμε, επιλέγουμε και τον κατάλληλο αριθμό αγωγών καθόδου και τους τοποθετούμε κατακόρυφα στους τοίχους. Τώρα όσον αφορά το σύστημα γείωσης, αυτό αποτελείται από ηλεκτρόδια γείωσης και μεταλλικές ταινίες. Το βασικότερο που θα πρέπει να προσέξουμε σε ένα σύστημα γείωσης είναι η αντίσταση να μην ξεπερνάει τα 2Ω Υπάρχουν τρείς διαφορετικοί τύποι αλεξικέραυνου: Τύπου ακίδας, τύπου ιονισμού ή τύπου κλωβού Faraday για μεγάλα κτήρια (με πλέγμα αγωγών στην οροφή).Τύπου ακίδας:Τα αλεξικέραυνα πρώιμου οχετού είναι μια τεχνολογική εξέλιξη του κλασικής αντικεραυνικής προστασίας ενός κτίσματος, που βασίζεται στο φαινόμενο της εκτόνωσης του κεραυνού σε μία ακίδα Franklin που υψώνεται πάνω από το κτίσμα, φτιάχνοντας ένα κώνο προστασίας του κτίσματος. Θεωρητικά όσο πιο ψηλά υψώσουμε μία ακίδα τόσο μεγαλύτερη η ακτίνα προστασίας. Προφανώς για πρακτικούς λόγους δεν μπορεί η ακίδα να υπερβαίνει κάποια μέτρα μήκους. Η τεχνολογία των αλεξικεραύνων πρώιμου οχετού υπόσχεται να ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα, ιονίζοντας την περιοχή γύρω από την άκρη της ακίδας, ώστε ο κεραυνός να "έλκεται" από αυτήν. Έτσι έχουμε αισθητά αυξημένη ακτίνα προστασίας χωρίς τους πρακτικούς περιορισμούς της κλασικής ακίδας. Τύπου ιονισμού: Όσον αφορά τα αλεξικέραυνα ιονισμού, αυτά στηρίζονται στην ιδιότητα να διοχετεύουν ιόντα στο χαμηλότερο στρώμα της ατμόσφαιρας. Με αυτόν τον τρόπο καταφέρνουν να δημιουργήσουν μικρότερη ηλεκτρική αντίσταση σε εκείνη την περιοχή. Η ακτίνα δράσης τους κυμαίνεται από μερικές δεκάδες σε μερικές εκατοντάδες μέτρα. Τύπου κλωβού Faraday:Τέλος όταν η επιφάνεια του κτηρίου είναι αρκετά μεγάλη συνήθως επιλέγουμε τους κλωβούς Faraday. Σε αττήν περίπτωση, γύρω από το κτίσμα τυλίγεται ένα χάλκινο αγώγιμο μεταλλικό πλέγμα, δημιουργώντας έτσι μια περιμετρική αντικεραυνική ασπίδα που διοχετεύει τον κεραυνό στο έδαφος!
ΔΙΑΦΟΡΑ ΟΥΔΕΤΕΡΟΥ
– ΓΕΙΩΣΗΣ
Γείωση ονομάζεται η αγώγιμη σύνδεση ενός ακροδέκτη ηλεκτρικού κυκλώματος με το έδαφος ή άλλο αντικείμενο μηδενικού δυναμικού. Η σύνδεση ενός σημείου με τη γείωση συμβολίζεται με τρεις παράλληλες γραμμές μία μεγαλύτερη και δύο μικρότερες ανισες με τη μεσαία στη μέση ή σπανιότερα ισομηκείς. Οποιοδήποτε σημείο είναι συνδεδεμένο με τη γείωση έχει δυναμικό ίσο με το μηδέν, δηλαδή Vγειωμένο=0. Ο ουδέτερος στη ΔΕΗ είναι το κοινό σημείο "αναφοράς" των φάσεων. Με απλά λόγια ο ουδετερος συνδέεται μαζί με την φάση στο εσωτερικό της ηλεκτρικής συσκευής για να κλείσει το κύκλωμα ενώ η γείωση συνδέεται στο εξωτερικό περίβλημα της συσκευής ώστε η τυχών διαρροή ρεύματος πρός το περίβλημα να πάει στην γη και να μην προκαλέσει ηλεκτροπληξία (ρίχνοντας την ασφάλεια).Πως μετράμε και πως υπολογίζουμε την γείωση
Μέτρηση: Για την μέτρηση του βρόγχου σφάλματος υπάρχουν σύγχρονα όργανα μέτρησης με γρήγορα και αξιόπιστα αποτελέσματα. Πολλά από τα σύγχρονα πολυόργανα μετρήσεων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων αλλά και σύγχρονα γειωσόμετρα έχουν τη δυνατότητα μέτρησης της αντίστασης γείωσης με αμπεροτσιμπίδες. Η μέτρηση αυτή δεν απαιτεί βοηθητικά ηλεκτρόδια, αλλά δεν είναι αποδεκτή από το πρότυπο όπως είναι σήμερα ακόμα και όταν είναι εφικτή.Το πρότυπο στην παράγραφο 612.6.2 αναφέρει ότι στις περιπτώσεις δικτύων ΤΤ όπου η θέση της εγκατάστασης( πχ, μέσα σε πόλη) καθιστά πρακτικά αδύνατη τη μέτρηση της αντίστασης γείωσης με βοηθητικά ηλεκτρόδια, τότε κάνει αποδεκτή τη μέτρηση σύνθετης αντίστασης του βρόχου σφάλματος. Για τη μέτρηση της σύνθετης αντίστασης του βρόχου σφάλματος υπάρχουν διάφορες τεχνικές μέτρησης αλλά στην πράξη το αποδεκτό σφάλμα μέτρησης σε μερικές από αυτές φθάνει και στο 30% Υπολογισμός: Μεταξύ του προς μέτρηση ηλεκτροδίου γείωσης Τ και ενός βοηθητικού ηλεκτροδίου γείωσης Τ1 τοποθετημένου σε τέτοια απόσταση από το Τ, ώστε να μην αλληλεπικαλύπτονται οι περιοχές επιρροής τους, διοχετεύεται εναλλασσόμενο ρεύμα σταθερής τιμής Ι. Ένα δεύτερο βοηθητικό ηλεκτρόδιο γείωσης Τ2, που μπορεί να είναι ένας μεταλλικός πάσσαλος που εμπηγνύεται στο έδαφος, τοποθετείται στο μέσο του διαστήματος μεταξύ Τ και Τ1 και μετριέται η τάση U μεταξύ Τ και Τ2. Η αντίσταση γείωσης RΓ της Τ είναι: RΓ= U / Ι Δεχόμαστε ως παραδεκτή τιμή αντίσταση γείωσης την τιμή των 2Ω για τις εσωτερικές εγκαταστάσεις φωτισμού. Αντίθετα στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις όπου τα φορτία είναι μεγάλα είναι φανερο ότι πρέπει να πετύχουμε πολύ μικρές αντιστάσεις γείωσης. S=εμβαδόν επιφάνειας κάτοψης σε m2 D=ισοδύναμο πάχος αγωγού γείωσης σε m (ισοδύναμη διάμετρος) R=αντίσταση γειώσεως σε Ω ρ=ειδική αντίσταση γειώσεως περιβάλλοντος γειωτή σε Ω.m
Πηγή: Ντοκόπουλος Π. Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Καταναλωτών, εκδ.Ζήτη, 2005.
