Sistemul sau instalaţia de legare la pământreprezintătotalitatea mijloacelor şi măsurilor prin care părţi ale unui circuit electric, părţi conductoare care pot fi accesibileale unui echipament electric (părţi conductoare expuse) sau părţile conductoare din vecinătatea unei instalaţii electrice (părţi conductoare externe) sunt conectate la pământ.
Priza de pământeste un conductor metalic sau un ansamblu de conductoare metalice interconectate sau alte părţi metalice acţionând în aceeaşi manieră, îngropate în pământ şi conectate electric la acesta sau introduse în beton care are o suprafaţămare în contact cu pământul (de exemplu, fundaţia unei clădiri).
Conductorul de legare la pământ este un conductor care asigurăconectarea la priza de pământ a unei părţi a unei instalaţii electrice, a elementelor conductoare expuse sau părţi conductoare externe sau interconectează electrozi ai prizei de pământ. Conductorul de legare la pământ este montat în aer sau, dacăeste îngropat în sol, se izoleazăfaţăde acesta.
Pământul de referinţă(zona de potenţial nul)este o parte a solului, în particular la suprafaţa acestuia, localizatăîn afara sferei de influenţăa prizei de pământ considerate, adică zona în care între douăpuncte arbitrare nu existăo diferenţăde potenţial perceptibilă, rezultatăîn urma trecerii prin prizăa unui curent de punere la pământ. Potenţialul pământului de referinţăeste întotdeauna presupus a fi egal cu zero.
Potenţialul prizei de pământ VE este diferenţa de potenţial care apare între priza de pământ şi zona de potenţial nul la o valoare datăa curentului de trecere prin acea instalaţie de legare la pământ.
Rezistivitatea solului (rezistenţa specificăa solului ) ρeste rezistenţa, măsuratăîntre douăfeţe opuse ale unui metru cub de pământ (fig. 1). Rezistenţa specificăeste datăîn Ωm.
Potenţialul suprafeţei solului Vxeste diferenţa de potenţial dintre un punct xde pe suprafaţa solului şi pământul de referinţă.
Proprietăţile electrice ale solului
Proprietăţile electrice ale solului sunt caracterizate prin rezistivitatea ρa acestuia. În ciuda definiţiei relativ simple a rezistivităţii ρ, prezentatăanterior, determinarea valorii acesteia este adesea dificilădin douămotive:
♦solul nu are o structurăomogenăci este format din straturi de materiale diferite
♦rezistivitatea unui anumit sol variazăîn limite largi (tabelul 1) şi este puternic dependentăde gradul de umiditate.
Proprietăţile electrice ale instalaţiei de legare la pământ
Proprietăţile electrice ale instalaţiei de legare la pământ depind în mod esenţial de doi parametri:
♦rezistenţa prizei de pământ;
♦configuraţia prizei de pământ.
Rezistenţa prizei de pământ determinărelaţia dintre potenţialul prizei VE şi valoarea curentului de punere la pământ. Configuraţia prizei de pământ determinărepartiţia potenţialului la suprafaţa solului, urmare a trecerii curentului spre pământ. Repartiţia potenţialului la suprafaţa solului reprezintăun element important în evaluarea gradului de protecţie împotriva şocurilor electrice, întrucât ea determinătensiunile de atingere şi de pas. Aceste probleme vor fi discutate pe scurt în continuare.
Rezistenţa prizei de pământ are douăcomponente:
♦rezistenţa de dispersie RD, care este rezistenţa solului între priza de pământ şi zona de potenţial nul
♦rezistenţa RLa părţilor metalice ale prizei de pământ şi ale conductorului de nul de protecţie.
Rezistenţa RLeste, în mod uzual, mult mai micădecăt rezistenţa de dispersie RD. Ca urmare, rezistenţa prizei de pământ este consideratăa fi egalăcu rezistenţa de dispersie RD. În literatura de specialitate, rezistenţa prizei de pământ este denumităfrecvent rezistenţăde dispersie.
Rezistenţa prizei de pământ şi distribuţia potenţialelor
În circuitele de tensiune alternativătrebuie consideratăîn principal impedanţa de legare la pământ ZE, care este impedanţa dintre instalaţia de legare la pământ şi pământul de referinţăla frecvenţa de lucru dată. Reactanţa
instalaţiei de legare la pământ este datăde reactanţa conductorului de legare la pământ şi a părţilor metalice ale prizei de pământ. La frecvenţe mici – frecvenţa reţelei şi armonicile asociate – reactanţa este, de obicei, neglijabilăîn comparaţie cu rezistenţa prizei de pământ, dar ea trebuie luatăîn considerare la frecvenţe ridicate, aşa cum este cazul regimului tranzitoriu determinat de o loviturăde trăsnet. Astfel, pentru frecvenţe mici, se considerăcăimpedanţa de legare la pământ ZEeste egalăcu rezistenţa de dispersie RDcare, la rândul ei, este presupusăa fi egalăcu rezistenţa prizei de pământ, R:
Se pot deosebi mai multe tipuri de prize de pământ, printre care:
♦prize simple de suprafaţă(prize simple orizontale) realizate din benzi sau conductoare plasate orizontal sub formăde fâşii sau inel;
♦ prizăorizontală realizatăca o plasăamplasatăla micăadâncime;
♦ cabluri cu manta metalicăneprotejatăsau armături care se comportăca o prizăsimplăorizontală;
♦ prize naturaleformate din părţile de structurăconductoare conţinute în betonul fundaţiei şi care asigură suprafaţămare de contact cu solul;
♦ prize tijăconstând din ţevi, bare etc. şi care sunt instalate sau îngropate la o adâncime mai mare de metru, uzual între 3 şi 30 metri sau chiar mai mult.
