Considerații cu privire la echipotențializări în instalațiile electrice ale consumatorilor

1. Precizări
De regulă, în documentațiile tehnice elaborate de proiectanți se fac afirmații de genul: se vor echipotențializa carcasele și elementele metalice din clădire, fără să se justifice aceste măsuri, cu pondere în deviz.
Ca urmare, în continuare se vor aduce argumente, conform reglementărilor tehnice specifice în vigoare, pentru realizarea legăturilor electrice de echipotențializare.
2. Echipotențializarea – măsură tehnică de protecție
Echipotențializarea este o măsură tehnică de protecție practicată în instalațiile electrice cu care se reduce până la valori nepericuloase diferența de potențial dintre două elemente metalice care pot avea potențiale diferite.
Elementele metalice care pot avea în mod accidental un potențial electric în raport cu o referință pot fi:
a) Carcasele echipamentelor electrice
Echipamentul electric are componente care în mod normal sunt sub tensiune și care sunt izolate de carcasă prin izolație electrică.
Carcasa echipamentului electric este componenta acestuia cu care persoane instruite sau nu pot fi în mod normal în contact direct.
Dacă izolația echipamentului electric se deteriorează, carcasa capătă tensiunea elementului cu izolație deteriorată.
Protejarea persoanelor la aceste tensiuni se asigură cu măsuri și mijloace de protecție specifice tipului de rețea de la care este alimentat echipamentul electric.
În majoritatea cazurilor, protecția se asigură prin deconectarea aparatelor de protecție ca urmare a acțiunii protecției automate la curent de defect – PACD.
Există însă o situație în care protecția automată la curent de defect nu acționează, deși există riscul producerii șocului electric. Este cazul atingerii simultane, de o aceeași persoană, a două carcase care sunt la tensiuni de fază diferite, ca urmare a deteriorării izolației (fig. 1).
Prin circuitele de alimentare a celor două echipamente există un curent de defect, monofazat, determinat de valoarea rezistenței remanente a izolației deteriorate, valoare care poate să nu determine acționarea PACD aferentă circuitelor.
Dacă o persoană atinge simultan cele două carcase, se expune la tensiunea de linie, șocul electric fiind letal – electrocutare.
Singura măsură de protecție în această situație, indiferent de tipul de rețea (TT, TN, IT) este echipotențializarea (fig. 2), care determină un regim de scurtcircuit bifazat, deconectat de PACD în timpul impus de NP I7/2011.
Tensiunea UC la care se expune persoana care atinge cele două carcase este:
UC =rC IK(2)
fiind direct proporțională cu valoarea rezistenței electrice rC a legăturii de echipotențializare.
Ca urmare, proiectantul, în situația în care:
– are echipamente electrice/receptoare alimentate de la sistem electric de tensiuni trifazat și
– există posibilitatea fizică ca o persoană să atingă simultan, în mod firesc, două carcase, va aplica drept măsură de protecție echipotențializarea respectivelor carcase prin legături electrice cu conductoare de echipotențializare între fiecare carcasă și cea mai apropiată BPE, conform NP I7/2011, subcap. 4.1. și 5.5.

b) Carcase și elemente metalice care au contact electric cu pământul și sunt amplasate în interiorul unei clădiri pe exteriorul căreia sunt amplasate dispozitivul de captare și conductoarele de coborâre ale instalației exterioare de protecție la lovituri directe de trăsnet – IPTE.
Între carcase și elemente metalice, pe de o parte, și componentele IPTE (dispozitivul de captare și conductoarele de coborâre), pe de altă parte, se poate produce arc electric.
Conform NP I7/2011, dacă mediul din interiorul clădirii este cu risc mare de incendiu sau explozie, IPTE NU se amplasează pe clădire, dispozitivulde cap tare și conductoarele de coborâre fiind independente de clădire și ca urmare în interiorul clădirii NU se realizează instalație interioară de protecție la efectele loviturilor directe de trăsnet – IPTI.
Conform aceluiași NP I7/2011, se impune evitarea producerii descărcării în arc între dispozitivul de captare și conductoarele de coborâre ale IPTE, pe de o parte, și carcase și elemente metalice care au contact electric cu pământul amplasate în interiorul clădirii, prin realizarea instalației interioare de protecție la lovituri directe de trăsnet – IPTI.
Acesta este motivul pentru care în NP I7/2011, fig. 5.1, SR HD 60364-5-54:2007 (Sisteme de legare la pământ, conductoare de protecţie şi conductoare de echipotenţializare) și GEx 012/2015 fig. 7.3 sunt reprezentate dispozitivul de captare și conductoarele de coborâre ale IPTE, deși nu sunt componente ale sistemului de legare la pământ.
Echipotenţializarea se realizează pentru carcase și elemente metalice care au contact electric cu pământul pentru care nu se poate asigura distanța de separare conform Anexei 6.8.1. și constă în realizarea de legături de echipotențializare conform NP I7/2011, fig. 5.1, și GEx 012/2015 fig. 7.3, pentru a diminua diferența de potențial față de dispozitivul de captare și conductoarele de coborâre ale IPTE.
c) Conform NP I7/2011 cap. 6, ca urmare a:
– S3: căderii trăsnetului pe un serviciu și
– S4: căderii trăsnetului lângă un serviciu,
în acestea se induc supratensiuni atmosferice (cca 40000kV) care se vor propaga în interiorul clădirii.
Limitarea efectelor acestor supratensiuni asupra clădirii se realizează prin LMPS – sistem de protecție împotriva efectelor trăsnetului.
LMPS are următoarele componente:
– SPD – dispozitiv de protecție la supratensiuni și supracurenți care se montează pe căi de curent ce acced în clădire, aflate sub tensiune, conform NP I7/2011, fig. 4.7;
– legături de echipotențializare prin care se leagă la borna principală de protecție și echipotențializare componente metalice ale unui serviciu (rețea de utilități) care accede în clădire;
– ecrane de protecție.
3. Concluzii
A. În instalațiile electrice ale consumatorului se pot realiza, conform GEx 012/2015, trei rețele de echipotențializare, respectiv:
1. Pentru protecția la șoc electric, în cazul unui defect monofazat simultan la două receptoare alimentate de la sistem trifazat de tensiuni;
2. Pentru evitarea descărcării în arc între dispozitivul de captare și conductoarele de coborâre ale IPTE, pe de o parte, și carcase și elemente metalice care au contact electric cu pământul, amplasate în clădire, pentru care nu se poate asigura distanța de separare, conform NP I7 nexa 6.8.1;
3. Pentru componente metalice ale serviciilor/rețele de utilități care acced în clădire unde prin calcul (de risc, care determină necesitatea prevederii IPTE) rezultă necesitatea prevederii LMPS – sistem de protecție împotriva efectelor trăsnetului.
B. Ca urmare, proiectanții, în documentațiile tehnice, trebuie să justifice necesitatea prevederii fiecăruia dintre cele trei tipuri de legături de echipotențializare.
C. Conform GEx 012/2015, în cazul în care pentru un consumator rezultă că este necesar să se realizeze fiecare din cele trei tipuri de legături de echipotențializare, se va realiza câte o legătură de echipotențializare cu secțiunea maximă impusă de una dintre ele.

autor: dr. ing. Jan Ignat
|