1. INSTALAŢII DE PRODUCERE, TRANSPORT, DISTRIBUŢIE ŞI ...
1. INSTALAŢII DE PRODUCERE, TRANSPORT, DISTRIBUŢIE ŞI ... 1. INSTALAŢII DE PRODUCERE, TRANSPORT, DISTRIBUŢIE ŞI ...
INSTALAȚII ELECTRICE – CURS 1 1. INSTALAȚII DE PRODUCERE, TRANSPORT, DISTRIBUȚIE ŞI UTILIZARE A ENERGIEI ELECTRICE – Note de curs pentru uzul studenților – * Materialul prezentat conține unele pasaje sau figuri preluate din referințele bibliografice specificate
- Page 2 and 3: 1.1. PROCESE DE BAZĂ - energia ele
- Page 4 and 5: 1.1. PROCESE DE BAZĂ 1.1.2. Consum
- Page 6 and 7: 1.2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC Sist
- Page 8 and 9: 1.2.1. Structura sistemului - SEE -
- Page 10 and 11: 1.2.1. Structura SEE 1.2. SISTEMUL
- Page 12 and 13: 1.2.2. Instalații de producere a e
- Page 14 and 15: 1.2.2. Instalații de producere a e
- Page 16 and 17: 1.2.2. Instalații de producere a e
- Page 18 and 19: 1.2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC 1.2.
- Page 20 and 21: 1.2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC 1.2.
- Page 22 and 23: 1.3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC U
- Page 24 and 25: 1.3.1. Efectele asupra rețelei alt
- Page 26 and 27: 1.3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC 1
- Page 28 and 29: 1.4.1. Impedanța corpului (cont.)
- Page 30 and 31: 1.4. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC P
- Page 32 and 33: 1.5. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC P
- Page 34 and 35: 1.5. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC P
INSTALAȚII ELECTRICE – CURS 1<br />
<strong>1.</strong> INSTALAȚII <strong>DE</strong> <strong>PRODUCERE</strong>, <strong>TRANSPORT</strong>,<br />
DISTRIBUȚIE <strong>ŞI</strong> UTILIZARE A ENERGIEI<br />
ELECTRICE<br />
– Note de curs pentru uzul studenților –<br />
* Materialul prezentat conține unele pasaje sau figuri preluate din referințele bibliografice specificate
<strong>1.</strong><strong>1.</strong> PROCESE <strong>DE</strong> BAZĂ<br />
- energia electrică este consumată, în cea mai mare parte, în alte zone<br />
decât cele în care se produce<br />
⇒ trei procese de bază care conduc la folosirea energiei electrice în diverse<br />
sectoare ale activității umane:<br />
- producerea;<br />
- transportul (transferul) de la locul de producere la locul de consum;<br />
- utilizarea (consumul propriu-zis).
<strong>1.</strong><strong>1.</strong><strong>1.</strong> Producerea energiei electrice<br />
<strong>1.</strong><strong>1.</strong> PROCESE <strong>DE</strong> BAZĂ<br />
- prin transformarea altor forme de energie primară (termică, hidraulică, nucleară,<br />
chimică, mecanică, solară etc.).<br />
- surse de energie electrică:<br />
- centrale electrice – mari unități producătoare<br />
- alte surse locale, de puteri relativ mici:<br />
– fixe<br />
– deplasabile (în anumite cazuri)<br />
Centralele electrice sunt localizate discret, în funcție de sursele de energie<br />
primară, de posibilitățile de acces, de siguranță în exploatare.
<strong>1.</strong><strong>1.</strong> PROCESE <strong>DE</strong> BAZĂ<br />
<strong>1.</strong><strong>1.</strong>2. Consumul de energie electrică (utilizarea energiei electrice)<br />
- are loc în receptoare electrice – elemente care transformă energia electrică<br />
primită (energia de alimentare) în altă formă de energie (mecanică, termică,<br />
luminoasă etc.) în scop util<br />
Localizarea receptoarelor este determinată de:<br />
- considerente tehnologice (consumatori industriali);<br />
- distribuția teritorială a populației (consumatori casnici).<br />
Receptoarele sunt plasate într-o arie vastă, în diferite direcții şi la distanțe<br />
variind în limite largi față de poziția surselor.
<strong>1.</strong><strong>1.</strong>3. Transportul energiei electrice<br />
<strong>1.</strong><strong>1.</strong> PROCESE <strong>DE</strong> BAZĂ<br />
- se face prin rețele electrice ramificate, care realizează acest transfer în condiții<br />
tehnice, tehnico-economice şi de siguranță<br />
Rețelele electrice constau în:<br />
- elemente conductoare (căi de curent), care asigură canalizarea energiei<br />
electrice;<br />
- echipamente electrice adecvate, prin care se realizează celelalte funcții<br />
ale transferului.
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
Sistemul electroenergetic (SEE) = ansamblul instalațiilor electrice de producere,<br />
transport distribuție şi utilizare a energiei electrice, având un regim concomitent de<br />
producere şi consum de energie electrică, începând cu generatorul din centrala<br />
electrică şi terminând cu ultimul receptor
<strong>1.</strong>2.<strong>1.</strong> Structura sistemului<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
- criterii de analiză a SEE:<br />
- d.p.d.v. tehnic,<br />
- d.p.d.v. al proprietății şi responsabilității asupra anumitor sectoare.<br />
- consumator de energie electrică:<br />
- consumator de energie electrică:<br />
- ansamblul instalațiilor electrice de distribuție şi utilizare aferente unui<br />
agent economic, unei instituții, unei colectivități (inclusiv cele familiale);<br />
- persoana fizică sau juridică având în proprietate şi exploatare instalațiile<br />
menționate.<br />
- furnizor de energie electrică:<br />
- ansamblul instalațiilor electrice de producere, transport şi distribuție a<br />
energiei electrice la consumatori;<br />
- Compania Națională de Electricitate sau mai multe companii specifice,<br />
printr-o unitate subordonată, care are în proprietate şi exploatare<br />
instalațiile menționate.
<strong>1.</strong>2.<strong>1.</strong> Structura sistemului<br />
- SEE - sistem interconectat la nivel național<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
- cuprinde toate centralele electrice şi liniile de interconexiune<br />
- intrarea sau ieşirea din sistemul interconectat se face printr-un nod<br />
al rețelei.<br />
- transferul energiei de la furnizor la consumator are loc printr-un echipament<br />
electric denumit stație de primire.<br />
- punctul de separație (ca proprietate) între furnizor şi consumator este<br />
denumit punct de delimitare. În acest punct se face, de regulă, contorizarea<br />
energiei electrice, în vederea decontării către furnizor a consumului.
<strong>1.</strong>2.<strong>1.</strong> Structura sistemului<br />
- SEE<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
- Consumatorii mici, cu receptoare numai de joasă tensiune sunt alimentați<br />
direct din rețeaua zonală de JT (aeriană sau subterană) a furnizorului, printr-<br />
un branşament care face legătura între linia de alimentare şi contorul de<br />
energie al consumatorului, situat la intrarea în echipamentul de primire<br />
(tabloul general). De regulă, contorul aparține furnizorului.<br />
- Consumatorii de puteri mai mari sunt alimentați din rețeaua de înaltă sau<br />
de medie tensiune a furnizorului, printr-un racord constând în 1 sau 2 linii şi<br />
1 sau 2 stații de transformare, stații de conexiuni sau posturi de<br />
transformare.
<strong>1.</strong>2.<strong>1.</strong> Structura SEE<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
- structura de ansamblu a sistemului electroenergetic<br />
FURNIZOR<br />
Rețea de distribuție a<br />
SEE (rețea de alimentare<br />
a consumatorului)<br />
Punct de delimitare<br />
STAȚIE<br />
<strong>DE</strong><br />
PRIMIRE<br />
Racord<br />
(MT)<br />
Bransament<br />
(JT)<br />
CONSUMATOR<br />
Instalații interne<br />
ale consumatorului)
4<br />
1<br />
2<br />
3<br />
5<br />
Instalatie de<br />
producere<br />
G<br />
6 kV<br />
10 kV<br />
CENTRALE<br />
ELECTRICE<br />
Instalatie de<br />
transport<br />
ST LEA NOD<br />
110 kV<br />
220 kV<br />
400 kV<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
SISTEM ELECTOENERGETIC<br />
FURNIZOR CONSUMATOR<br />
ST<br />
Instalatie de<br />
distributie<br />
20 kV<br />
10 kV<br />
LEA<br />
LES<br />
LES<br />
ST<br />
PA<br />
RETELE ELECTRICE<br />
(Linii, statii, puncte de distributie)<br />
Statia<br />
de<br />
primire<br />
Punct de delimitare<br />
PT<br />
TG TD/BD<br />
0.4 kV<br />
Instalatie de<br />
utilizare (la<br />
consumator)<br />
<strong>DE</strong> <strong>TRANSPORT</strong> <strong>DE</strong> DISTRIBUTIE <strong>DE</strong> UTILIZARE<br />
Linii de<br />
interconexiune<br />
Linii de transport<br />
PA - punct de alimentare (statie de conexiuni)<br />
ST - statie de transformare<br />
PT - post de transformare<br />
TD - tablou de distributie<br />
BD - bare de distributie<br />
U - utilaj<br />
R - receptor individual<br />
LEA/LES - linie electrica aeriana / subterana<br />
TD/BD<br />
CENTRE <strong>DE</strong><br />
<strong>PRODUCERE</strong> TERITORIU ZONE <strong>DE</strong> CONSUM UTILIZATORI<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
Schema explicativa bloc<br />
Schema electrica bloc cu variante de retele<br />
Componente (fizice) ale sistemului electroenergetic<br />
Impartirea SEE d.p.d.v. al apartenentei instalatiilor<br />
Dispunerea topografica a instalatiilor (harta)<br />
G<br />
R<br />
U<br />
U<br />
RECEPTOARE
<strong>1.</strong>2.2. Instalații de producere a energiei electrice<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
Energia electrică este produsă practic în exclusivitate în centralele electrice.<br />
Unii consumatori pot folosi şi surse locale de energie electrică, în absența<br />
unui sistem extern de alimentare sau ca rezervă în cazul indisponibilității sistemului<br />
extern<br />
Procesul de transformare a energiei primare în energie electrică implică un<br />
stadiu intermediar de transformare a energiei primare în energie mecanică, prin<br />
intermediul unui echipament neelectric (turbină, motor cu ardere internă) care<br />
antrenează un generator electric.<br />
În funcție de sursa de energie primară, principalele tipuri de centrale<br />
electrice sunt:<br />
- centralele termoelectrice,<br />
- centralele hidroelectrice,<br />
- centralele folosind nuclear-electrice.
<strong>1.</strong>2.2. Instalații de producere a energiei electrice<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
Centrala termoelectrică - produce energie mecanică prin turbine cu abur,<br />
turbine cu gaz sau motoare cu ardere internă.<br />
În cazul turbinelor cu abur, energia latentă a combustibililor (cărbune, gaz,<br />
petrol) este transformată în energie termică, prin ardere în interiorul unui cazan.<br />
Căldura este cedată unui fluid de lucru (apă - abur) şi este transformată de<br />
echipamentul termic (turbina cu abur) în energie mecanică, transmisă generatorului<br />
electric.<br />
Producerea de lucru mecanic rezultă, conform celui de al doilea principiu al<br />
termodinamicii, din evoluția fluidului de lucru (de regulă, în circuit închis) între o sursă<br />
caldă (în cazan, de unde fluidul iese sub formă de abur supraîncălzit şi la presiune<br />
ridicată) şi o sursă rece (într-un condensator, unde aburul destins în turbină este răcit<br />
şi se transformă în apă distilată)<br />
Unele centralele termoelectrice produc numai energie electrică (centrale de<br />
condensație CTE). Producerea combinată de energie electrică şi energie termică<br />
(sub formă de abur sau apă caldă, pentru alimentarea consumatorilor industriali sau<br />
urbani) se realizează în centralele de termoficare CET.
<strong>1.</strong>2.2. Instalații de producere a energiei electrice<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
Centralele hidroelectrice CHE - folosesc ca sursă primară energia<br />
hidraulică, potențială şi cinetică, a căderilor de apă naturale sau artificiale pentru<br />
acționarea unei turbine hidraulice care, la rândul ei, antrenează generatorul electric.<br />
Puterea mecanică la arborele turbinei fiind direct proporțională cu debitul de<br />
apă prin turbină şi cu diferența de nivel a curentului de apă între amonte şi aval, se<br />
poate recurge, în funcție de situațiile concrete, la:<br />
- un debit mare şi o cădere mică sau<br />
- o cădere mare şi un debit mic.<br />
Aceste centrale necesită amenajări hidrotehnice corespunzătoare, cu durate<br />
de execuție şi costuri relativ mari..
<strong>1.</strong>2.2. Instalații de producere a energiei electrice<br />
Centralele hidroelectrice CHE - tipuri:<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
CHE fără acumulare - amenajate pe firul apei, chiar în albia unui râu cu<br />
debit mare, înălțimea de cădere a apei fiind dată exclusiv de ridicarea modestă de<br />
nivel realizată prin barajul care dirijează apa spre turbine. Centrala se poate amplasa<br />
fie în corpul barajului, fie la piciorul barajului, la una sau la ambele extremități. Un<br />
exemplu îl constituie CHE Porțile de Fier.<br />
CHE cu acumulare - caracterizate prin prezența unui lac de acumulare<br />
(obținut prin captarea debitului unuia sau mai multor râuri). Creşterea înălțimii de<br />
cădere a apei, față de diferența de nivel naturală, se poate realiza fie prin ridicarea<br />
nivelului amonte, printr-un baraj, fie prin coborârea nivelului aval, prin amplasarea<br />
centralei subteran, fie prin combinarea celor două soluții precedente (ca în cazul CHE<br />
Lotru, CHE Argeş)
<strong>1.</strong>2.2. Instalații de producere a energiei electrice<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
Centrale nuclear-electrice CNE - reprezintă o variantă de centrale<br />
termoelectrice în care energia termică este produsă în reacțiile de fisiune nucleară<br />
care au loc în reactoare care conțin combustibil nuclear.<br />
Soluția frecvent aplicată constă în două circuite de fluid separate: un circuit<br />
primar de apă şi un circuit secundar de apă-abur, între care are loc un transfer de<br />
energie prin intermediul unui schimbător de căldură.<br />
Energia termică degajată în reactorul nuclear în urma reacției în lanț<br />
încălzeşte apa care circulă în conturul primar (reactor-schimbător de căldură) până la<br />
temperatura de 255...275 o C; pentru a nu se produce fierberea, circulația în conturul<br />
primar are loc la presiune ridicată (peste 107 N/m 2 ). În schimbătorul de căldură,<br />
căldura este cedată fluidului care circulă în circuitul secundar, obținându-se abur la<br />
temperatura de 250...260 o C şi presiunea de circa 12·10 5 N/m 2 .<br />
Începând cu conturul secundar, procesul de producere a energiei electrice<br />
este similar celui din centralele termoelectrice. De remarcat că în circuitul primar apa<br />
este radioactivă, ceea ce impune măsuri de protecție biologică.<br />
Singura CNE din România este cea de la Cernavoda.
<strong>1.</strong>2.2. Instalații de producere a energiei electrice<br />
Centrale electrice<br />
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
Instalația electrică a unei centrale electrice cuprinde:<br />
- generatorul electric<br />
- echipamentul electric auxiliar necesar<br />
Energia electrică obținută la tensiunea de ieşire a generatorului (6, 10 kV), în<br />
curent alternativ, nu poate fi transferată în mod economic la distanțe mari, fiind<br />
necesar un echipament electric (stație de evacuare a energiei) care să ridice mult<br />
tensiunea de lucru.<br />
Instalațiile de producere a energiei electrice aparțin furnizorului de energie<br />
electrică
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
<strong>1.</strong>2.3. Instalații de transport şi distribuție a energiei electrice<br />
Energia electrică produsă în centralele electrice este transmisă spre<br />
consumatori prin rețele electrice, constituite din linii electrice şi echipamente<br />
specifice (stații de transformare ridicătoare şi coborâtoare de tensiune, stații de<br />
conexiuni).<br />
Transmiterea energiei electrice spre consumatori se face la diferite niveluri<br />
(trepte) de tensiune stabilite pe baza unor criterii tehnico-economice, ținând seama<br />
de pierderile de energie (direct proporționale cu puterea vehiculată şi cu lungimea<br />
liniei şi invers proporționale cu tensiunea, pentru aceeaşi solicitare termică a<br />
conductoarelor) şi de valoarea investițiilor (care, în domeniul tensiunilor înalte, creşte<br />
proporțional cu pătratul tensiunii).
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
<strong>1.</strong>2.3. Instalații de transport şi distribuție a energiei electrice<br />
Tensiunile nominale de linie standardizate pot fi grupate în:<br />
- joasă tensiune JT: < 1000 V;<br />
- medie tensiune MT: 10 sau, recomandabil, 20 kV;<br />
- înaltă tensiune IT: 110, 220 kV;<br />
- foarte înaltă tensiune FIT: 400, 750 kV.
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
<strong>1.</strong>2.3. Instalații de transport şi distribuție a energiei electrice<br />
Liniile de transport sunt destinate să asigure vehicularea unor puteri<br />
electrice importante (zeci sau sute de MW) la distanțe relativ mari (zeci sau sute de<br />
km), fiind folosite ca:<br />
- linii de legătură sau de interconexiune între două noduri ale sistemului<br />
electroenergetic;<br />
- linii de transport al energiei electrice de la un nod al sistemului<br />
electroenergetic până la un centru (o zonă) de consum.<br />
Liniile de distribuție au o configurație mai complexă şi asigură vehicularea<br />
unor puteri relativ reduse, pe distanțe mai scurte şi la un ansamblu limitat de<br />
consumatori din zona de consum.<br />
Din punct de vedere constructiv, liniile electrice se realizează sub formă de<br />
linii electrice aeriene (LEA), montate pe stâlpi, sau linii electrice în cablu (LEC),<br />
pozate subteran.<br />
Instalațiile de transport şi distribuție a energiei electrice aparțin furnizorului<br />
de energie electrică.
<strong>1.</strong>2. SISTEMUL ELECTROENERGETIC<br />
<strong>1.</strong>2.3. Instalații de transport şi distribuție a energiei electrice<br />
Obs.:<br />
- Delimitarea liniilor de transport şi distribuție după valoarea tensiunilor<br />
nominale nu este netă. Astfel, tensiunile liniilor de transport sunt, de regulă, 400 şi<br />
220 kV şi mai rar 110 kV, iar rețelele de distribuție ale furnizorului pot avea tensiunile<br />
nominale 0,4, 10, 20 kV, mergând până la 110 kV sau chiar 220 kV (în cazul marilor<br />
consumatori).<br />
- Noțiunea de distribuție este, de asemenea, relativă. În cazul unui<br />
consumator există totdeauna o rețea de distribuție a energiei electrice până la<br />
punctele destinate alimentării receptoarelor, de unde încep instalațiile de utilizare<br />
propriu-zise. Secțiile de producție sau grupuri de receptoare pot fi privite drept<br />
consumatori în cadrul instalațiilor electrice ale unei întreprinderi.
<strong>1.</strong>3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC<br />
Un curent electric de intensitate I prin elementele rețelei are efecte atât<br />
asupra acestora, cât şi asupra organismelor vii şi a altor elemente care vin în contact<br />
cu rețeaua.<br />
Efectele curentului electric trebuie avute în vedere la proiectarea şi<br />
exploatarea instalațiilor electrice<br />
<strong>1.</strong>3.<strong>1.</strong> Efectele asupra rețelei - constau în: pierderi de putere activă, căderi de<br />
tensiune, solicitări mecanice, fenomene la deconectare, tensiuni induse, perturbații<br />
electromagnetice în funcționarea unor receptoare.<br />
Pierderile de putere activă sunt direct proporționale cu pătratul valorii<br />
efective a intensității curentului şi cu rezistența R a căii de curent parcurse<br />
∆P<br />
= kRI2<br />
(k = 1 în c.a. monofazat, k = 3 în c.a. trifazat), având drept consecință încălzirea<br />
elementelor componente ale căii de curent şi solicitarea termică a izolației acestora;<br />
Căderile (pierderile) de tensiune, în lungul rețelei, sunt direct proporționale<br />
cu valoarea efectivă a intensității curentului şi cu impedanța Z a căii de curent<br />
parcurse<br />
∆U<br />
= ZI<br />
conducând la diminuarea tensiunii la bornele elementelor alimentate;
<strong>1.</strong>3.<strong>1.</strong> Efectele asupra rețelei<br />
<strong>1.</strong>3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC<br />
Solicitările mecanice ale căilor de curent şi ale suporților acestora au loc<br />
datorită câmpului magnetic propriu al conductoarelor parcurse de curent rezultând:<br />
- forțe electrodinamice care se manifestă între două conductoare parcurse<br />
de curent, asupra unei spire sau asupra unei bucle formate de un conductor;<br />
- forțe electromagnetice care se exercită între un conductor parcurs de<br />
curent şi un corp feromagnetic învecinat.<br />
Forțele sunt proporționale cu pătratul intensității curentului. În curent<br />
alternativ, forțele sunt pulsatorii, oscilând, cu dublul frecvenței curentului, între zero şi<br />
valoarea maximă<br />
F 2<br />
max =<br />
CÎ<br />
Solicitările mecanice prezintă importanță în cazul curenților de defect (în particular,<br />
scurtcircuit). În cazul curentului de scurtcircuit asimetric (de intensitate Isc), datorită<br />
componentei aperiodice, valoarea inițială a curentului poate atinge 2,5 Isc (curent de<br />
lovitură)
<strong>1.</strong>3.<strong>1.</strong> Efectele asupra rețelei<br />
alte efecte ...<br />
<strong>1.</strong>3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC<br />
Efecte negative asupra aparatelor de comutație, datorită arcului electric la<br />
deconectare.<br />
Inducerea de tensiuni electromotoare sau elemente rămase încărcate<br />
capacitiv în circuite deconectate pot influența unele receptoare sau pot constitui un<br />
pericol pentru personalul de exploatare.
<strong>1.</strong>3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC<br />
<strong>1.</strong>3.2. Efectele asupra organismului uman şi al altor ființe<br />
- şocuri electrice (care pot deveni periculoase), determinate de potențialele<br />
elementelor conductive cu care organismul vine în contact (de diferența de potențial<br />
aplicată organismului) şi fiind independente de intensitatea curentului prin elementele<br />
rețelei;<br />
- arsuri sau metalizarea pieii, determinate în principal de acțiunea arcului electric<br />
care apare la întreruperea voită sau accidentală a unui circuit.
<strong>1.</strong>3. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC<br />
<strong>1.</strong>3.3. Efectele asupra elementelor combustibile, inflamabile sau explozive<br />
- riscul producerii de incendii sau explozii, datorită următoarelor fenomene:<br />
- supraîncălzirea excesivă a căilor de curent;<br />
- descărcări electrice (scânteie, arc electric)<br />
(atunci când elemente combustibile, inflamabile sau explozive sunt în<br />
contact cu elementele rețelei sau în vecinătatea acestora )
<strong>1.</strong>4. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN<br />
ORGANISMUL UMAN<br />
Organismul uman poate fi expus accidental acțiunii curentului electric<br />
Dacă organismul uman este supus unei diferențe de potențial, se constată<br />
apariția unui curent electric în circuitul astfel format, ceea ce demonstrează<br />
conductibilitatea organismului.<br />
<strong>1.</strong>4.<strong>1.</strong> Impedanța corpului<br />
Corpul omenesc – conductor specific – conductor electrobiologic<br />
Diferitele părți ale corpului – cum sunt pielea, sângele, țesuturile musculare<br />
şi alte țesuturi şi articulații – prezintă pentru curentul electric o anumită impedanță<br />
compusă din elemente rezistive şi capacitive.<br />
Zp – impedanța pieii,<br />
Z i – impedanța țesuturilor interne,<br />
Z t – impedanța totală.<br />
Obs.: Impedanța organismului nu este constantă ci depinde de mai mulți<br />
factori cum sunt : parametrii circuitului electric, starea fizică şi psihică a organismului,<br />
condițiile de contact cu elementele aflate la potențiale diferite.<br />
Impedanța internă (în principal, rezistivă) a elem. conductoare din organism<br />
este relativ redusă (200 ... 500 Ω) şi depinde în principal de traseul curentului.
<strong>1.</strong>4.<strong>1.</strong> Impedanța corpului (cont.)<br />
<strong>1.</strong>4. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN<br />
ORGANISMUL UMAN<br />
Cea mai mare pondere în impedanța corpului revine impedanței țesuturilor<br />
externe (pielea – în special epiderma), adică impedanței de contact la intrarea şi la<br />
ieşirea curentului.<br />
Valoarea acestei impedanțe depinde de tensiunea de contact, de frecvență,<br />
de durata trecerii curentului electric, de suprafața şi de presiunea de contact, de<br />
umiditate şi de temperatură.<br />
Ea poate varia între peste 100000 Ω (pentru piele uscată, curată, fără fisuri<br />
şi o suprafață de contact mică) şi câteva sute de ohmi (în cazul contactului pe o<br />
suprafață mare, cu mâinile umede, cu fisuri sau acoperite cu substanțe conductive).<br />
În analiza şi calculul instalațiilor de protecție a personalului contra acțiunii<br />
curentului electric, se recurge frecvent la un model de calcul simplificat:<br />
- impedanța organismului/corpului uman se consideră o rezistență R h a cărei<br />
valoare se poate considera 1000 Ω (sau, uneori, 3000 Ω).
<strong>1.</strong>4.2. Contactul cu instalația electrică<br />
<strong>1.</strong>4. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN<br />
ORGANISMUL UMAN<br />
Contactul accidental al persoanelor cu instalația electrică poate fi:<br />
- contact direct, cu părțile active ale instalației, aflate sub tensiune în<br />
decursul exploatării instalației;<br />
- contact indirect, cu masele sau alte părți conductive intrate accidental sub<br />
tensiune.<br />
Tensiunea de contact U c este tensiunea care există (sau care apare ca<br />
urmare a unui defect de izolație sau unei influențe electromagnetice) între două<br />
elemente conductive accesibile simultan în instalația electrică.
<strong>1.</strong>4. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN<br />
ORGANISMUL UMAN<br />
<strong>1.</strong>4.3. Efectele trecerii curentului electric prin organism<br />
Efectele curentului electric prin organism (I h = U c/R h) depind în mod esențial<br />
de relația timp-intensitatea curentului, consecințele fiind cu atât mai grave cu cât cele<br />
două mărimi au valori mai ridicate.<br />
Numeroase studii au pus în evidență valori periculoase şi valori admisibile<br />
ale curentului corespunzătoare diverselor durate de acțiune a curentului.<br />
Având în vedere că valorile intensității curentului nu sunt aplicabile direct,<br />
mai ales în cadrul măsurilor preventive de protecție şi că tensiunea aplicată corpului<br />
este determinată de instalația electrică, s-au stabilit anumite valori admisibile pentru<br />
tensiunea de contact în funcție de durata trecerii curentului, care țin seama de relația<br />
neliniară între tensiune şi curent.
<strong>1.</strong>5. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN PĂMÂNT (SOL)<br />
<strong>1.</strong>5.<strong>1.</strong> Conductibilitatea electrică a pământului (solului)<br />
În mod normal, în absența oricărei legături cu o sursă de curent electric,<br />
pământul (solul) este considerat ca având potențialul zero, servind drept referință pe<br />
scara potențialelor.<br />
- apariția unui curent electric de intensitate I p care parcurge porțiunea de sol dintre<br />
cei doi electrozi, semnificând prezența unei rezistențe R Rp = U Up/I /I p, , suplimentară față de<br />
rezistența electrozilor;<br />
- valoarea intensității curentului I p depinde de natura solului, de umiditate şi de<br />
temperatură, este maximă la distanța minimă şi scade pe măsura creşterii distanței<br />
dintre electrozi, până la o anumită distanță (de ordinul 20 m), după care rămâne<br />
aproximativ constantă, chiar dacă distanța este de ordinul kilometrilor;<br />
- potențialul punctelor de pe sol se modifică, variind între o valoare maximă (pe<br />
fiecare electrod) şi zero (la infinit); practic, potențialul se poate considera nul de la o<br />
anumită distanță (de ordinul 20 m).
<strong>1.</strong>5. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN PĂMÂNT (SOL)<br />
<strong>1.</strong>5.<strong>1.</strong> Conductibilitatea electrică a pământului (solului)<br />
Concluzii:<br />
- pământul (solul) este un conductor specific - un conductor spațial, în<br />
general neomogen – care, deşi are o rezistivitate superioară cu 8 ... 9 ordine de<br />
mărime celei corespunzătoare metalelor (apropiată de rezistivitatea izolanților clasici),<br />
prezintă o rezistență a circuitului stabilit prin pământ comparabilă cu cea a metalelor<br />
foarte bune conducătoare de curent la valori apreciabile ale secțiunii acestora;<br />
- rezistența circuitului stabilit prin sol este concentrată în principal în imediata<br />
vecinătate a electrozilor de intrare respectiv ieşire;<br />
- conductibilitatea solului este în principal de natură electrolitică, solurile care<br />
conțin cea mai mare cantitate de electrolit disolvat (de exemplu, teren arabil, teren<br />
argilos, humus, suficient de umede) fiind cele mai conductive, în timp ce terenul<br />
nisipos sau pietros se apropie de izolanți
<strong>1.</strong>5. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN PĂMÂNT (SOL)<br />
<strong>1.</strong>5.<strong>1.</strong> Conductibilitatea electrică a pământului (solului) (cont.)<br />
Consecință:<br />
- în anumite situații, pământul poate fi folosit drept conductor în sistemele de<br />
transfer a energiei electrice;<br />
- contactul simultan al unor persoane sau altor organisme vii cu două puncte<br />
de pe sol aflate la potențiale diferite sau cu elemente conductive din instalațiile<br />
electrice, aflate la un potențial diferit de zero, şi cu pământul poate avea drept rezultat<br />
producerea de accidente prin trecerea curentului electric prin organism .<br />
<strong>1.</strong>5.2. Contactul electric cu solul<br />
Punerea la pământ a unui element conductiv dintr-o instalație electrică = stabilirea<br />
unui contact electric accidental cu pământul, ca urmare a unui defect în instalație<br />
(defect de izolație sau ruperea unui conductor), a unui element conductiv aflat în mod<br />
normal sub tensiune
<strong>1.</strong>5. TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN PĂMÂNT (SOL)<br />
<strong>1.</strong>5.2. Contactul electric cu solul (cont.)<br />
Legarea la pământ a unui element conductiv dintr-o instalație electrică reprezintă<br />
stabilirea intenționată a unui contact electric cu pământul, prin intermediul unor<br />
electrozi special destinați acestui scop, constituind o priză de pământ.<br />
Legarea la pământ de exploatare se referă la elemente conductive care fac parte<br />
din circuitele curenților de lucru şi urmăreşte asigurarea unui anumit mod de<br />
funcționare a instalațiilor.<br />
Legarea la pământ de protecție are drept obiect elementele conductive care nu se<br />
află în mod normal sub tensiune, dar care ar putea intra accidental sub tensiune;<br />
scopul principal constând în dirijarea în pământ, în condiții de siguranță, a curenților<br />
de defect în urma deteriorării sau conturnării izolației.<br />
Instalație de legare la pământ = ansamblul format din electrozi îngropați în pământ,<br />
legați conductiv între ei (prize de pământ), şi conductoare de legare la pământ, care<br />
fac legătura între aceşti electrozi şi echipamentele electrice din instalație.<br />
Contactul electric cu solul al unei persoane poate avea loc direct sau prin<br />
intermediul unor elemente conductive aflate în contact cu pământul (de exemplu,<br />
conducte de apă sau, elemente metalice ale construcției).
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ:<br />
<strong>1.</strong> D. Comşa, ş. a. – Proiectarea instalațiilor electrice industriale, Ed. did. şi ped., Bucureşti, 1983;<br />
2. P. Dinculescu, F. Sisak – Instalații şi echipamente electrice, Ed. did. şi ped., Bucureşti, 1981;<br />
3. P. Dinculescu - Instalații electrice industriale de joasă tensiune, Ed. MatrixRom., Bucureşti, 2003;<br />
4. Jan Ignat – Rețele electrice de joasă tensiune, Ed. Matrix Rom, Bucureşti, 2003;<br />
5. ICEMENERG – Normativ pentru proiectarea şi executarea instalațiilor cu tensiuni până la<br />
1000 V c.a. şi 1500 V c.c., I 7/2002;<br />
6. ICEMENERG – Ghid pentru instalatii electrice cu tensiuni pana la 1000 Vc.a. si 1500 Vc.c,<br />
GP 052-2000;<br />
7. Schneider Electric – Manualul instalațiilor electrice, 2007.