Messa A Terra In Una Casa Privata: Calcolo, Dispositivo, Installazione

Sommario:

Messa A Terra In Una Casa Privata: Calcolo, Dispositivo, Installazione
Messa A Terra In Una Casa Privata: Calcolo, Dispositivo, Installazione

Video: Messa A Terra In Una Casa Privata: Calcolo, Dispositivo, Installazione

Video: Messa A Terra In Una Casa Privata: Calcolo, Dispositivo, Installazione
Video: Messa a terra 2024, Marzo
Anonim
  • Fondamenti di messa a terra protettiva
  • Calcolo del dispositivo di messa a terra
  • Installazione con messa a terra

    • Materiali e strumenti per il dispositivo di messa a terra
    • Raccogliamo il dispositivo di messa a terra
Messa a terra in una casa privata
Messa a terra in una casa privata

Circa 20-25 anni fa stavamo costruendo edifici privati e pubblici, senza nemmeno pensare alla protezione efficace di una persona dalle scosse elettriche. Di recente, tutto è diventato diverso: le nostre schede di distribuzione degli ingressi stanno diventando più grandi, ora ospitano dozzine di interruttori automatici, diversi RCD e quasi sempre c'è un bus di messa a terra separato. Cosa è cambiato? L'elettricità ora è letteralmente intorno a noi, un numero enorme di accessori per il cablaggio è apparso nelle case, una massa di elettrodomestici e unità di alimentazione, che sono potenziali fonti di pericolo, inoltre, forse, abbiamo iniziato a valutare di più la vita umana.

I regolamenti edilizi moderni (in particolare, PUE) richiedono l'applicazione di almeno una delle seguenti misure per proteggere una persona in locali residenziali:

  • caduta di tensione;
  • potenziale equalizzazione;
  • uso del doppio isolamento dei fili;
  • utilizzo di trasformatori di isolamento;
  • installazione di dispositivi di corrente residua;
  • disposizione di messa a terra, messa a terra.

Naturalmente, la questione della sicurezza dovrebbe essere affrontata in modo completo e utilizzata in tutti i modi possibili, ma la messa a terra in casa deve essere obbligatoria.

La messa a terra degli impianti elettrici è il metodo di protezione più affidabile ed efficace che, insieme ad altre misure, rende l'elettricità domestica assolutamente sicura. In effetti, la messa a terra è un collegamento deliberato degli involucri degli impianti elettrici (elementi che non sono alimentati) con la terra. Per molti proprietari di case, l'organizzazione della messa a terra sembra essere troppo costosa e tecnologicamente avanzata, o troppo semplice, il che non è del tutto vero.

Messa a terra in una casa privata
Messa a terra in una casa privata

In una casa privata, tecnicamente non è affatto difficile realizzare una messa a terra affidabile, poiché la distanza dal suolo è molto ridotta e puoi sempre trovare aree libere nel cortile. I residenti dei vecchi condomini sono molto meno fortunati, dove i circuiti di messa a terra non funzionano più, e quindi alcuni compatrioti riescono a radicarsi individualmente dai piani superiori, posando un conduttore dal loro appartamento lungo le pareti dell'edificio fino al suolo. Nel frattempo, sarebbe un errore credere che qualsiasi perno di ferro conficcato nel terreno, o qualsiasi tubo dell'acqua, diventerà un normale anello di terra di lavoro. La messa a terra è un sistema costituito da diversi elementi importanti con parametri nominali specifici, che funziona secondo determinati principi, interagisce strettamente con altri sistemi.

Fondamenti di messa a terra protettiva

In un dispositivo elettrico difettoso (ad esempio, se l'isolamento del cavo di alimentazione è danneggiato), la tensione potrebbe apparire sulla sua custodia. Quando una persona tocca il dispositivo, la corrente si riversa nel terreno, passando attraverso il suo corpo e spesso causando danni irreparabili, non tutti i dispositivi di protezione possono reagire o avere il tempo di interrompere rapidamente il circuito. Perché la corrente va a terra? Perché accetta facilmente una scarica, poiché ha una capacità elettrica molto elevata. Se la corrente di dispersione (attraverso la corrente di conduzione che scorre tra due o più elettrodi) viene offerta in un altro modo più semplice, ad esempio, un conduttore con una resistenza inferiore - per la messa a terra non deve superare i 4 ohm, quindi andrà a terra lungo di esso e non attraverso una persona con resistenza del corpo 1 kOhm. C'è una corrente di dispersione nel circuito,e un dispositivo a corrente residua (RCD) disconnette l'area danneggiata in una frazione di secondo.

Questo è il motivo per cui tutti i moderni attuatori elettrici e le unità sono progettati in modo tale che un conduttore di messa a terra possa essere collegato a loro e per il cablaggio vengono utilizzati fili a tre conduttori. Questo vale anche per tutti i moderni elettrodomestici, in cui sono collegati il corpo e uno dei contatti della spina di alimentazione: utilizzano prese con un contatto PE (antenne) per alimentarli. Tutte le lampade, i lampadari, le applique hanno terminali per il collegamento del cablaggio "giallo" e le scatole metalliche dei quadri di distribuzione e le strutture metalliche su cui si trova l'apparecchiatura di alimentazione sono messe a terra. Tutti i consumatori di reti con una tensione di corrente alternata superiore a 42 V sono messi a terra senza errori, per corrente continua - oltre 110 V. Si noti che la messa a terra fornisce non solo la sicurezza elettrica delle persone, ma anche:

  • stabilizza il funzionamento degli impianti elettrici;
  • protegge i dispositivi da sovratensioni;
  • riduce la quantità di interferenza di rete e l'intensità della radiazione elettromagnetica ad alta frequenza.

Il dispositivo di messa a terra è costituito dai seguenti elementi:

  • sezionatore di terra
  • conduttori di messa a terra
Messa a terra in una casa privata
Messa a terra in una casa privata

Il conduttore di terra sarà qualsiasi parte del dispositivo di messa a terra che collega le installazioni elettriche all'elettrodo di terra, si tratta di conduttori di fili separati (generalmente accettati - in isolamento giallo), elementi dei circuiti esterno e interno, un bus speciale situato nello schermo.

Un conduttore di messa a terra è un elettrodo, la parte di un circuito di messa a terra che entra in contatto diretto con la terra. Questo elemento garantisce il flusso delle correnti nel terreno e la loro dispersione. A seconda che vengano utilizzati elementi sepolti di strutture edilizie per questo o un conduttore appositamente creato, si distinguono conduttori di messa a terra naturali e artificiali. Secondo il PUE, la preferenza dovrebbe essere sempre data all'uso di conduttori di messa a terra naturali (paragrafo 1.7.35), in una casa privata può essere:

  • bene involucro metallico;
  • eventuali condutture in acciaio, compresi i tubi per la posa di cavi elettrici;
  • armatura di piombo del cavo di alimentazione;
  • vari pali e supporti metallici sulla strada, ad esempio elementi di recinzione;
  • elementi interrati in cemento armato ed elementi metallici dell'edificio (colonne, capriate, miniere, fondazioni).

Gli elettrodi artificiali possono essere utilizzati se la resistenza degli elettrodi di terra naturali non corrisponde alla norma, quindi li considereremo in modo più dettagliato.

Calcolo del dispositivo di messa a terra

Il parametro principale da calcolare è la conducibilità dell'elettrodo di terra. In altre parole, dobbiamo scegliere un elettrodo di tale configurazione in modo che la resistenza del dispositivo di messa a terra non superi lo standard. Le disposizioni del PUE indicano i seguenti numeri, che sono il massimo consentito:

  • 2 Ohm - per tensione di linea monofase 380 volt;
  • 4 ohm - per 220 volt;
  • 8 ohm - per 127 volt.

Con una corrente trifase, le resistenze massime saranno le stesse 2, 4 e 8 ohm, ma solo per tensioni di 660, 380 e 127 volt, rispettivamente.

Cosa determina la conduttività del sistema di elettrodi di terra (leggi, la resistenza del dispositivo di messa a terra)? Semplificato: dall'area di contatto dell'elettrodo con il terreno e la resistività del suolo. Più grande è l'elettrodo di terra, minore è la resistenza, più corrente assume il terreno. Tutte le formule di calcolo suggeriscono di tenere in considerazione la superficie dell'elettrodo e la profondità della sua immersione. Ad esempio, per calcolare un singolo dispositivo di messa a terra a sezione circolare, abbiamo la seguente formula:

La formula per calcolare la resistenza del dispositivo di messa a terra
La formula per calcolare la resistenza del dispositivo di messa a terra

dove: d è il diametro del perno, L è la lunghezza dell'elettrodo, T è la distanza dalla superficie al centro dell'elettrodo di massa, ln è il logaritmo, π è la costante (3.14), ρ è la resistività del suolo (Ohm m).

Si noti che la resistività del suolo è il principale parametro di calcolo. Più bassa è questa resistenza, più conduttiva sarà la nostra messa a terra e più efficace sarà la protezione. Le principali cifre di base per un certo tipo di suolo possono essere trovate in tabelle e grafici disponibili al pubblico, ma molto dipende dal suo stato effettivo: densità, bilancio idrico, temperatura, profondità di congelamento stagionale, presenza e concentrazione di sostanze chimiche "elettroattive" in esso - alcali, acidi, sali … Inoltre, a diverse profondità la situazione può cambiare in modo significativo, le proprietà fisiche della fondazione continentale diventano diverse, compaiono falde acquifere che riducono la resistenza, la temperatura aumenta … Di regola, con l'aumentare della profondità, il suolo diventa più assorbente.

Grafico della dipendenza della resistenza del circuito di messa a terra dalla profondità
Grafico della dipendenza della resistenza del circuito di messa a terra dalla profondità
Grafico della dipendenza della resistenza del circuito di messa a terra dall'umidità del suolo
Grafico della dipendenza della resistenza del circuito di messa a terra dall'umidità del suolo

A temperature inferiori allo zero, la resistenza dei suoli aumenta notevolmente a causa del congelamento dell'acqua. Pertanto, sorgono alcune difficoltà con la messa a terra in aree con suoli permafrost. Per lo stesso motivo, la lunghezza degli elettrodi di massa dovrebbe essere un ordine di grandezza maggiore della profondità di congelamento stagionale alle latitudini normali.

Grafico della dipendenza della resistenza del circuito di messa a terra dalla temperatura del suolo
Grafico della dipendenza della resistenza del circuito di messa a terra dalla temperatura del suolo

Idealmente, la resistenza del terreno e del dispositivo di messa a terra nel suo insieme dovrebbe essere studiata praticamente, mentre le formule ci aiuteranno a fare i calcoli di base. Spesso l'analisi avviene direttamente nella fase di assemblaggio dei circuiti: gli elettrodi vengono immersi e le misurazioni della conduttività di messa a terra vengono effettuate in tempo reale: se la resistenza è troppo elevata, aumenta il numero di elettrodi di terra o il grado di interramento.

Si noti che la messa a terra deve funzionare in qualsiasi periodo dell'anno, quindi si consiglia di controllarla nelle condizioni più sfavorevoli (siccità, gelo). Se ciò non è possibile, ai risultati vengono applicati coefficienti speciali, tenendo conto delle variazioni stagionali della resistenza del suolo in una particolare area.

Se per equipaggiare il sistema di elettrodi di terra vengono utilizzati più elettrodi, la procedura di calcolo sarà leggermente diversa:

  1. La resistenza viene calcolata per ciascuno di essi (si può applicare la formula sopra).
  2. Gli indicatori sono riassunti.
  3. È necessario tenere conto del "fattore di utilizzo".
  4. La formula è simile a questa:
La formula per calcolare la resistenza di un elettrodo di terra da più elettrodi
La formula per calcolare la resistenza di un elettrodo di terra da più elettrodi

dove: N è il numero di elettrodi di massa, K ed è il fattore di utilizzo, R 1 è la resistenza di ciascun elettrodo separatamente.

Come puoi vedere, la conduttività degli elementi orizzontali che collegano gli elettrodi in un unico circuito non viene presa in considerazione.

Il fattore di utilizzo può causare qualche difficoltà: riflette il fenomeno in cui gli elettrodi adiacenti nel circuito si influenzano a vicenda, poiché le zone di dissipazione delle correnti nel terreno iniziano a intersecarsi quando sono troppo vicine. Quanto più vicini sono i singoli elettrodi di terra, tanto maggiore è la resistenza totale del dispositivo di messa a terra. Una sfera di lavoro con un raggio uguale alla sua lunghezza è formata attorno a ciascun elettrodo nel terreno, il che significa che la distanza ideale tra gli elettrodi di terra sarà la loro lunghezza nel terreno (L) moltiplicata per 2.

Posizione degli elettrodi di messa a terra
Posizione degli elettrodi di messa a terra
Il rapporto tra la distanza tra gli elettrodi e la loro lunghezza Numero di elettrodi Coef. uso 1 cinque 0.7 1 dieci 0.6 1 quindici 0,53 1 20 0,5 2 cinque 0.81 2 dieci 0.75 2 quindici 0.7 2 20 0.67 Posizionamento a circuito chiuso Il rapporto tra la distanza tra gli elettrodi e la loro lunghezza Numero di elettrodi Coef. uso 1 cinque 0.65 1 dieci 0,55 1 quindici 0,51 1 20 0.45 2 cinque 0.75 2 dieci 0.69 2 quindici 0.66 2 20 0.63

Per calcolare quanti elettrodi di terra devono essere interrati, utilizzare la seguente formula:

La formula per calcolare la profondità di messa a terra
La formula per calcolare la profondità di messa a terra

dove: R è la resistenza di progetto del dispositivo di messa a terra, R 1 è la resistenza di un elettrodo, K ed è il fattore di utilizzo.

Per quanto riguarda la disposizione degli elettrodi di messa a terra, non devono formare un triangolo, sebbene questa sia la configurazione più comune del circuito. Gli elettrodi possono essere posizionati in una fila con una connessione in serie. Questa opzione è conveniente se una stretta striscia di terra è assegnata per organizzare la messa a terra.

Installazione con messa a terra

In linea di principio, si possono distinguere due tipi di dispositivi di messa a terra, che differiscono tra loro in termini di tecnica di installazione e caratteristiche del materiale. Il primo è un design modulare a pin (fabbricato in fabbrica) con uno o più elettrodi, il secondo è una versione fatta in casa con diversi elettrodi di terra in metallo laminato. Le loro differenze principali sono solo nell'organizzazione della parte sepolta: la parte conduttiva, "superiore", è identica.

I kit di messa a terra in fabbrica sono tecnologicamente avanzati e presentano numerosi vantaggi:

  • sono forniti in set, gli elementi sono appositamente progettati per la disposizione della protezione e sono prodotti su apparecchiature industriali;
  • quasi non richiedono scavi, non sono necessari lavori di saldatura;
  • consentono di andare più in profondità fino a diverse decine di metri e ottenere una resistenza molto bassa e stabile dell'intero dispositivo.
Installazione del loop di terra
Installazione del loop di terra

L'unico inconveniente di tali sistemi è il loro costo elevato.

Materiali e strumenti per il dispositivo di messa a terra

I conduttori di messa a terra artificiali devono essere realizzati in metallo laminato in acciaio. Adatto a questi scopi:

  • angolo;
  • tubo tondo o rettangolare;
  • asta.

Per proteggere il metallo dalla corrosione, vengono utilizzati elettrodi zincati. È inoltre consentito utilizzare calcestruzzo elettricamente conduttivo come elettrodo di terra.

Nei set di fabbrica, questi sono perni placcati in rame trafilati dal pieno da un metro e mezzo con filettature alle estremità. Il primo elemento è dotato di punta conica acuminata, i singoli perni sono collegati tramite giunti filettati in ottone. Gli elettrodi vengono immersi nel terreno utilizzando strumenti a percussione portatili (cartuccia SDS-Max, forza d'impatto circa 20 J). Un adattatore e una testa di guida vengono utilizzati per trasferire l'energia dalla perforatrice da roccia. Il collegamento tra il conduttore di terra e l'elettrodo avviene tramite una fascetta in acciaio inossidabile. Per proteggere i giunti dalla corrosione e ridurre la resistenza ai giunti, viene utilizzata una pasta speciale.

Attenzione! Gli interruttori di terra non devono essere verniciati, lubrificati o conservati in alcun altro modo che ne riduca la conduttività.

L'effetto della corrosione (la parte in acciaio si assottiglia gradualmente) deve essere preso in considerazione quando si sceglie la sezione trasversale dell'elettrodo, viene selezionata con un certo margine, che garantisce una durata sufficiente del circuito. Le sezioni trasversali minime consentite degli elettrodi di terra situati nel suolo sono limitate dai documenti normativi:

  • asta zincata - 6 mm;
  • asta di metallo ferroso - 10 mm;
  • sezione rettangolare laminata - 48 mm 2.

Attenzione! Lo spessore dei ripiani in acciaio rettangolare o lo spessore della parete dei tubi deve essere di almeno 4 mm.

Una striscia viene spesso utilizzata come conduttore che collega diversi elettrodi nel terreno, ma è possibile utilizzare un filo, un angolo, un tubo. Con questi materiali, è possibile portare la messa a terra al quadro elettrico stesso (la sezione trasversale dei materiali ha meno restrizioni: un'asta - 5 mm, acciaio rettangolare - 24 mm 2, spessore della parete e del ripiano - 2,5 mm).

Il conduttore di terra all'interno dell'edificio deve avere una sezione trasversale uguale a quella del conduttore di fase utilizzato nel cablaggio domestico.

Ci sono anche requisiti minimi:

  • alluminio non isolato - 6 mm;
  • rame non isolato - 4 mm;
  • alluminio nell'isolamento - 2,5 mm;
  • rame nell'isolamento - 1,5 mm.

Per la commutazione di tutti i conduttori di terra è necessario utilizzare barre di messa a terra in bronzo elettrotecnico. Nell'impianto di terra TT, questi elementi del quadro sono fissati direttamente alla parete della scatola metallica.

Autobus di terra
Autobus di terra

L'elettrodo di terra autocostruito viene approfondito utilizzando una mazza, i kit di fabbrica vengono martellati con martelli pneumatici. In entrambi i casi, consigliamo di preparare una piattaforma o una scala. Per lavorare con prodotti laminati neri, sarà necessario utilizzare la saldatura ad arco manuale.

Raccogliamo il dispositivo di messa a terra

Consideriamo l'ordine delle azioni. Nei punti iniziali indicheremo le operazioni tipiche per l'installazione di entrambi i tipi di elettrodi di terra.

Disposizione e lavori di sterro. Si consiglia di montare interruttori di terra a terra ad una distanza di circa un metro dalla fondazione. In conformità con il progetto, la marcatura del contorno viene eseguita - come abbiamo detto, può essere un triangolo equilatero, una linea, un cerchio, più file … La distanza tra gli elettrodi è di 1,2 metri, quindi più del doppio della lunghezza del sistema di elettrodi di terra è priva di significato. Come opzione di base, adatta alla maggior parte delle nostre condizioni, puoi prendere un triangolo con un lato di 1,5–3 metri e una lunghezza degli elettrodi di 2–3 metri.

Installazione di messa a terra in una casa privata
Installazione di messa a terra in una casa privata

Successivamente, è necessario scavare una trincea con una profondità di circa 70-80 cm, la profondità minima consentita è di 50 cm. La larghezza della trincea nei punti di sepoltura dovrebbe fornire comodità per i conduttori di saldatura, di solito sono scavati con pendenze larghe circa 0,5-0,7 metri.

Per pilotare una messa a terra modulare ad elettrodo singolo è necessaria solo una fossa di dimensioni 50x50x50 cm.

Preparazione dell'elettrodo. Per facilitare l'immersione dell'elettrodo di terra nel terreno, il metallo laminato viene affilato con l'aiuto di una smerigliatrice, ad esempio, i ripiani vengono tagliati ad angolo ad angolo, il tubo viene tagliato obliquamente, l'asta viene affilata. Se viene utilizzato il metallo usato, se necessario, dovrebbe essere completamente pulito dai rivestimenti protettivi.

Una testa appuntita è avvitata sul perno di terra modulare di fabbrica, la connessione è rivestita di pasta.

Gli angoli (il più delle volte sono angoli di 50x50x5 mm) vengono martellati nel terreno a colpi di mazza. È più conveniente iniziare a lavorare dall'impalcatura. Se il metallo è morbido, è meglio colpire i pezzi attraverso distanziali in legno. La testa dell'elettrodo di terra deve salire 150-200 mm sopra il fondo della trincea in modo da poter collegare gli elettrodi in un circuito.

Installazione di messa a terra in una casa privata
Installazione di messa a terra in una casa privata

I perni di fabbrica vengono interrati utilizzando un martello demolitore con un mandrino a codolo SDS-Max e una capacità di impatto di 20-25 joule. Dopo l'immersione di ogni pin (1,5 metri), su di esso vengono avvitati un manicotto e il successivo elemento di messa a terra, questo ciclo viene ripetuto fino a quando l'elettrodo raggiunge la profondità di progetto o si verifica un guasto (impossibilità di ulteriore approfondimento). In caso di guasto, i pin di messa a terra aggiuntivi sono ostruiti e il sistema diventa multielettrodo.

Gli interruttori di messa a terra sono collegati con un conduttore orizzontale, di regola è più conveniente lavorare con una striscia 40x4 mm. Per il metallo ferroso, è necessario utilizzare la saldatura qui, poiché i giunti bullonati si ossideranno rapidamente e la resistenza del dispositivo aumenterà. L'aderenza non funzionerà: è necessario un cordone di saldatura lungo di alta qualità.

Installazione di messa a terra in una casa privata
Installazione di messa a terra in una casa privata

Dal contorno risultante, portiamo la striscia verso la casa, la pieghiamo e la fissiamo sulla base. Alla fine della striscia, saldiamo un bullone M8, attraverso il quale verrà collegato il conduttore di protezione di terra proveniente dallo schermo.

Installazione di messa a terra in una casa privata
Installazione di messa a terra in una casa privata

Un morsetto è installato sull'ultimo pin modulare e il conduttore è fissato. Il morsetto è avvolto con uno speciale nastro impermeabilizzante.

La trincea è ricoperta di terra. Si consiglia di utilizzare composizioni a grana fine dense e omogenee per questi scopi.

I set di fabbrica con un elettrodo possono essere completati con un pozzetto di revisione in plastica.

Installazione di messa a terra in una casa privata
Installazione di messa a terra in una casa privata

Il conduttore di terra è condotto nel quadro. Può essere fissato direttamente alle strutture degli edifici, ad eccezione delle aree con elevata umidità: è meglio usare isolanti lì. Attraverso le pareti il passaggio del conduttore avviene mediante tubi-manicotti metallici o plastici, infatti le regole di posa valgono le stesse del cablaggio "principale" (questo sarà uno dei seguenti articoli).

Nel quadro il conduttore, dopo essere stato crimpato con una connessione a bullone, viene collegato al bus di terra, che è installato sul corpo della scatola (sistema TT).

La resistenza del dispositivo di messa a terra viene controllata con un multimetro, se, tenendo conto dei coefficienti stagionali (determinati dal Servizio di supervisione energetica statale per diverse latitudini, ci sono tabelle già pronte), supera i 4 ohm, quindi è necessario aumentare il numero di elettrodi.

Durante la commutazione del quadro, anche i fili dei fili in isolamento giallo (provengono dalle utenze di corrente) vengono serrati nei connettori del bus.

Quando si collegano prese, dispositivi, lampade, i conduttori di messa a terra gialli vengono commutati nei punti appropriati (di solito sono contrassegnati con un segno speciale - tre strisce orizzontali di diverse dimensioni), ad esempio, nelle prese questa è la vite centrale.

Installazione di una presa con messa a terra
Installazione di una presa con messa a terra

Un sistema in cui il loop di terra non è collegato in alcun modo con il conduttore neutro di lavoro N è chiamato TT. È consigliato quando le opzioni TN (c'è una connessione tra il neutro e il conduttore di terra) non possono essere utilizzate, ad esempio, con una condizione insoddisfacente delle linee di alimentazione aeree. Naturalmente, per questo motivo comune, è diventato molto popolare. Tuttavia, va notato che il sistema TT con un neutrale indipendente e solidamente fondato sui consumatori deve essere assicurato con l'aiuto di un RCD. Parleremo di dispositivi a corrente residua nel prossimo articolo.

Raccomandato: