elektro.info

news Skuter elektryczny od Seata

Skuter elektryczny od Seata

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej...

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej mobilności.

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

news 100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych...

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych instalacji PV przez 100 dni. Wychodząc naprzeciw ogromnemu zainteresowaniu fotowoltaiką prosumencką Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej zapowiada drugi konkurs. Do wykorzystania jest jeszcze ponad 90% z miliardowego budżetu programu.

Konstrukcje żelbetowe i betonowe

Modele uziomów fundamentowych do badania wpływu czynników atmosferycznych na rezystancję uziemienia, gdzie: 1 – pręt stalowy Ř10, 2 – blok betonowy o wymiarach 20×40×50 cm, 3 – linka miedziana w izolacji polwinitowej

Konstrukcje żelbetowe znajdujące się w gruncie i zawierające pręty zbrojeniowe, których podstawowym zadaniem jest przenoszenie obciążeń mechanicznych, oraz konstrukcje betonowe, w których mogą być umieszczane metalowe pręty lub płaskowniki, spełniają definicję uziomu jako przedmiotu metalowego pogrążonego w gruncie i wykorzystywanego lub przeznaczonego do celów uziemienia. Konstrukcje te z racji ich podstawowego zadania i wykorzystania w obiekcie budowlanym przyjęto nazywać uziomami fundamentowymi – naturalnymi (w konstrukcjach żelbetowych) lub – sztucznymi (w konstrukcjach betonowych).

Charakterystyka konstrukcji betonowych i żelbetowych stosowanych w budownictwie

Konstrukcje betonowe są to konstrukcje z betonu bez zbrojenia lub ze zbrojeniem mniejszym niż minimalne. W technice uziemieniowej konstrukcje betonowe mogą pracować jako sztuczne uziomy fundamentowe, jeżeli w takiej konstrukcji będzie umieszczony pręt/płaskownik służący tylko do celów uziemień. Jeżeli w konstrukcji betonowej będzie umieszczone zbrojenie mniejsze niż minimalne (określone w technice budowlanej), to element ten jako uziom będzie uziomem fundamentowym naturalnym, jeżeli znajdujące się w nim zbrojenie (mniejsze niż minimalne) spełnia wymagania w zakresie obciążalności prądowej i w zakresie wytrzymałości mechanicznej konstrukcji. Jeżeli nie spełnia ono wymagań w zakresie obciążalności prądowej, to dodatkowe pręty/płaskowniki umieszczone w konstrukcji betonowej kwalifikują taką konstrukcję jako sztuczny uziom fundamentowy.

Konstrukcje żelbetowe – konstrukcje z betonu, zbrojone wiotkimi prętami stalowymi w taki sposób, że sztywność i nośność konstrukcji uwarunkowana jest współpracą betonu i stali. W tych konstrukcjach stopień nasycenia zbrojeniem jest z reguły taki, że nie ma potrzeby uzupełniania konstrukcji żelbetowej prętami zbrojeniowymi lub płaskownikami stalowymi, aby mogła ona pracować w instalacji uziemiającej. Nie zwalnia to jednak projektanta z konieczności wykonania projektu naturalnego uziomu fundamentowego, zgodnie z zasadami sztuki inżynierskiej.

Konstrukcje sprężone to konstrukcje z betonu, zbrojone cięgnami, których wstępny naciąg wywołuje trwałe naprężenie w betonie. W tej grupie są również konstrukcje strunobetonowe i kablobetonowe. Tych konstrukcji nie wolno wykorzystywać jako uziomy fundamentowe, przewody uziemiające oraz przewody doprowadzające w instalacji odgromowej. Pręty zbrojenia to pręty proste lub odcinki walcówki dostarczanej w kręgach oraz druty, przycięte i ukształtowane odpowiednio do wymagań projektu. Pręty te spełniają również wymagania projektu układu uziomowego, jednakże projekt ten powinien być uzupełniony o sposób wykonania elektrycznych połączeń tych prętów poprzez spajanie (zgrzewanie, spawanie) lub stosowanie połączeń śrubowych. Każde połączenie musi mieć wystarczającą obciążalność prądową. W budownictwie stosuje się również siatki zbrojeniowe. Są to elementy zbrojenia złożone z prętów podłużnych i poprzecznych, połączonych za pomocą zgrzewania. Element żelbetowy z siatką zbrojeniową może stanowić uziom fundamentowy kratowy lub uziom fundamentowy płytowy w przypadku bardzo gęstej siatki zbrojeniowej.

 

 

 

W technice budowlanej jest również określenie trwałość konstrukcji. Konstrukcję należy tak zaprojektować, aby przez cały przewidywany okres użytkowania w zadanych warunkach środowiska i przy zadanej konserwacji odpowiadała założonemu przeznaczeniu. Definicja ta w pełni odpowiada wymaganiom dotyczącym uziomu fundamentowego. Trwałość uziomu powinna być równa trwałości obiektu budowlanego. Uwzględnia się również zagadnienie korozji betonu i korozji stali w otulinie betonowej oraz korozyjnego działania prądu stałego na metal. Elektrokorozji konstrukcji żelbetowych przy przepływie prądu przemiennego nie potwierdziły ani badania laboratoryjne, ani obserwacja słupów i fundamentów linii elektroenergetycznych.

Norma [8] podaje definicję grubości otulenia prętów zbrojenia. Jest to odległość od zewnętrznej powierzchni zbrojenia (włączając w to pręty rozdzielcze i strzemiona) do najbliższej powierzchni betonu. Przy wyznaczaniu grubości otulenia stosowane są różne kryteria. Między innymi grubość otulenia w celu ochrony stali przed korozją – uwzględnia się przyczynę korozji, rodzaj stali, klasy betonu, maksymalny stosunek wody do cementu oraz minimalną zawartość cementu. Minimalna grubość otulenia prętów ze względu na korozję zawiera się w przedziale 10÷50 mm. Jeżeli beton układany jest wprost na podłożu gruntowym (uziomy fundamentowe), to grubość otulenia powinna być nie mniejsza niż 75 mm, a jeżeli na podłożu betonowym – nie mniejsza niż 40 mm. Należy zwrócić uwagę, że nie podaje się grubości podłoża betonowego.

Rezystancja uziemienia uziomów fundamentowych i jej zmiany sezonowe

Badania uziomów fundamentowych wykazały, że fundamenty różnego rodzaju obiektów budowlanych stosowane we współczesnym budownictwie mają stosunkowo niskie wartości rezystancji uziemienia. Pomiary rezystancji uziemienia 139 uziomów fundamentowych różnych obiektów budowlanych na terenie Polski, Austrii, Niemiec, Nowej Zelandii, Węgier i Rosji wykazały, że wartość średnia rezystancji uziemienia wynosi 11,71 Ω, mediana 3,5 Ω, moda 0,5 Ω, minimum 0,2 Ω i maksimum 73,0 Ω. Zmiany rezystancji uziemienia na skutek wpływu czynników atmosferycznych zależą między innymi od konfiguracji uziomu fundamentowego i głębokości jego posadowienia. Wykonane badania [2] wykazały, że zmiany warunków atmosferycznych (od marca do października) nieznacznie wpływają na wartość rezystancji uziemienia. Badaniami objęto 11 fundamentów budynków mieszkalnych.

Powierzchnia obrysu tych fundamentów zawierała się w granicach 165÷1254 m2, a głębokość ich posadowienia to 290÷430 cm. Uziomy fundamentowe małych obiektów (np. budownictwo jednorodzinne, rolnicze) są posadowione na niewielkiej głębokości, a ich rozmiary są małe. Wykonano badania terenowe modeli uziomów o niewielkich wymiarach obrysowych (rys. 1.). Uziomów o takich wymiarach nie spotyka się w praktyce. Jednakże wyniki badań takiego uziomu (rys. 2.) pozwalają stwierdzić, że zmiany rezystancji uziemienia rzeczywistych uziomów fundamentowych będą zdecydowanie mniejsze od podanych na rysunku 2. Nawet przy tak niewielkich rozmiarach uziomu zmiany rezystancji uziemienia są niewielkie. Nie przekraczają one kilkunastu procent.

Należy zwrócić uwagę na to, że dla tradycyjnego uziomu poziomego (bez otuliny betonowej), pogrążonego na głębokości 0,6 m, zmiany te mogą osiągnąć 300%. W obliczeniach rezystancji uziemienia uwzględnia się to poprzez wprowadzenie wskaźnika sezonowych zmian rezystywności gruntu. Na nieznaczne zmiany rezystancji uziemienia uziomu fundamentowego ma wpływ otulina betonowa, głównie duża stabilność jej wilgotności, kiedy uziom jest pogrążony w wilgotnym gruncie. Beton będzie bardziej wilgotny niż otaczający go grunt, gdyż ma więcej kapilar o mniejszej średnicy.

Przewodnictwo elektryczne betonów

Beton jest ciałem porowatym o bardzo zróżnicowanych porach w kamieniu cementowym i kruszywie oraz porach na styku kamienia cementowego i stalowego zbrojenia. Kamień cementowy i kruszywo stanowią fazę stałą betonu. Pory w betonie wypełnione są fazą ciekłą, podobnie jak grunt, który również zawiera fazę ciekłą. Obecność fazy ciekłej w betonie umożliwia wykorzystanie go jako elementu uziomu fundamentowego, tym bardziej że pory zajmują prawie 1/3 objętości kamienia cementowego. Analiza przewodnictwa elektrycznego betonu wykorzystywanego do celów uziemienia jest celowa wówczas, gdy pory w betonie wypełnione są fazą ciekłą. Na rezystywność betonu ma wpływ głównie ilość zawartej w betonie wody. Wodorotlenek wapniowy, który powstaje w wyniku hydratacji składników cementu ma wpływ na rezystywność betonu.

W czasie eksploatacji uziomu fundamentowego może wystąpić wysuszenie betonu na skutek przekroczenia jego dopuszczalnej obciążalności prądowej (niewłaściwie zaprojektowany uziom fundamentowy – ale nie fundament). Przeprowadzone badanie rezystywności betonu po kilku cyklach jego wysuszenia (w temperaturze 105°C) i nasyceniu wodą wodociągową wykazały, że rezystywność betonu nie ulega zmianie, a w porach nasyconego betonu pojawia się ponownie roztwór zawierający wodorotlenek wapniowy. Przewodność betonu ma charakter elektrolityczny, ponieważ w przewodzeniu prądu elektrycznego przez beton bierze udział głównie faza ciekła betonu. Beton wykazuje dużą zależność rezystywności od wilgotności (rys. 3.). Zależność rezystywności betonu od zawartości fazy ciekłej w jego porach ma postać zbliżoną do hiperboli. Podane na tym rysunku przedziały (a, b, c) należy traktować jako umowne.

Badania wykazały również, że nasycenie betonu wodą wodociągową o rezystywności 23 Ω·m, a następnie (po całkowitym wysuszeniu) nasycenie wodą morską o rezystywności 0,8 Ω·m, nie wpływa w praktyce na wartość rezystywności betonu – uzyskano zmniejszenie rezystywności betonu o kilka procent.

W zakresie temperatury 20÷100°C rezystywność betonu całkowicie nasyconego maleje wraz ze wzrostem temperatury. W temperaturze 100°C rezystywność betonu jest równa około 40% rezystywności betonu w temperaturze 20°C. Rodzaj cementu w tym przypadku nie odgrywa istotnej roli w przebiegu zmian rezystywności betonu w funkcji temperatury.

Wraz z obniżeniem się temperatury poniżej 0°C następuje krzepnięcie fazy ciekłej. Proces ten następuje stopniowo. Przechodzenie wody w lód oznacza stopniową zmianę porowatości betonu. Na pierwotną fazę stałą betonu nakłada się dodatkowo faza stała w postaci lodu. Charakter zmian zależy od wilgotności betonu. Dla betonu całkowicie nasyconego wodą obniżenie temperatury w przedziale 10°C÷–10oC może spowodować zwiększenie jego rezystywności nawet kilkanaście razy.

Podstawa prawna wykorzystania fundamentów obiektów budowlanych do celów uziemień

Ukazanie się w dokumentach prawnych zagadnienia stosowania żelbetu i betonu jako uziomów poprzedzone było szerokimi badaniami dotyczącymi tego zagadnienia, prowadzonymi przez wiele lat przez prof. K. Wołkowińskiego [5, 6] oraz w Instytucie Energetyki w Warszawie.

W większości aktów prawnych wykorzystanie żelbetu i betonu w układzie elektroenergetycznym ograniczone zostało do stwierdzenia, że „należy wykorzystać”, bez szerszej, niezbędnej informacji, przybliżającej bezpośrednie zastosowanie konstrukcji obiektu budowlanego w obwodach prądowych.

W Zarządzeniu z 1968 r. [16] (opublikowanym również w PBUE – Przepisach Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych) podano, w części dotyczącej budowy urządzeń, że do uziemienia należy wykorzystywać dostępne uziomy naturalne, a w szczególności (m.in.) metalowe i żelbetowe fundamenty budowli i urządzeń technologicznych oraz metalowe i żelbetowe fundamenty i ustoje linii elektroenergetycznych. W tej części przedmiotowego dokumentu podano również, że uziomy sztuczne należy wykonywać wówczas, gdy nie można wykorzystać uziomów naturalnych. Podaje się również, że uziomy sztuczne należy wykonywać ze stali pospolitej lub zwykłej, nieocynkowanej lub ocynkowanej. Biorąc pod uwagę obecne doświadczenia w wykorzystaniu fundamentów obiektu budowlanego do celów uziemień i zakres ich stosowania do tego celu, uziomem sztucznym jest również sztuczny uziom fundamentowy, w którym metalowy element pogrążony jest w betonowym fundamencie i jest on wykorzystywany tylko w technice uziemieniowej (nie jest częścią konstrukcji obiektu). Bardzo cenne w omawianym dokumencie jest zwrócenie uwagi na wykorzystanie fundamentów linii elektroenergetycznych średniego, wysokiego i najwyższego napięcia jako uziomów. Fundament taki wykorzystywany jest również w ochronie odgromowej linii wysokiego napięcia oraz jako element wykorzystywany w sterowaniu rozkładem potencjałów na powierzchni gruntu.

W dokumencie tym, w części dotyczącej sposobu zmniejszania zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym, podano wymagania dotyczące powierzchni zewnętrznej uziomów w układzie o dużym prądzie zwarć doziemnych. Powierzchnia ta może być obliczona ze wzoru:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 1
(1)

gdzie:

I – prąd uziomowy, w [A],

ρ – największa w okresie letnim rezystywność gruntu w miejscu ułożenia uziomu, w [Ω·m],

t – czas przepływu prądu uziomowego, równy czasowi trwania zwarcia doziemnego, w [s].

Wzór ten został wyprowadzony przy założeniu, że temperatura początkowa gruntu wynosi 15°C, a jego temperatura końcowa 100°C. Kolejnym założeniem jest przyjęcie współczynnika nierównomierności gęstości prądu spływającego z uziomu, równego 1,7 – jak dla uziomów kratowych.

Przyjęcie temperatury początkowej gruntu równej 20°C (w miesiącach czerwiec – wrzesień) praktycznie nie ma wpływu na ostateczną postać zależności (1). W przypadku uziomów fundamentowych wzór (nie występuje on w Zarządzeniu [16]) na obliczenie powierzchni zewnętrznej uziomu przyjmuje postać:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 2
(2)

gdzie:

ρb – rezystywność betonu uziomu fundamentowego.

Z porównania zależności (1) i (2) wynika, że w przypadku uziomów fundamentowych można przyjąć mniejszą wartość minimalną powierzchni uziomu (dla ρ=ρb). Wynika to z przyjęcia w analizie większej wartości ciepła właściwego betonu. Temperatura początkowa i końcowa oraz współczynnik nierównomierności gęstości prądu spływającego z uziomu – przyjęte jak dla uziomu pogrążonego bezpośrednio w gruncie.

W analizie wyznaczenia powierzchni zewnętrznej uziomu przyjmuje się, że najsilniejsze nagrzewanie się gruntu (lub betonu – w przypadku uziomu fundamentowego) występuje bezpośrednio przy uziomie, gdyż w tym miejscu gęstość prądu spływającego z uziomu jest największa. Można więc założyć, że dla uziomów pogrążonych bezpośrednio w gruncie analizuje się obciążalność prądową gruntu. Natomiast dla uziomów fundamentowych – obciążalność prądową betonu. Jest to uzasadnione, gdyż przy założeniu grubości otuliny betonowej co najmniej 5 cm, gęstość prądu na styku beton grunt jest ponad 10 razy mniejsza niż gęstość prądu bezpośrednio przy uziomie. Nie ma więc obawy o niewłaściwy dobór parametrów uziomu fundamentowego, niezależnie od parametrów cieplnych i elektrycznych gruntu i betonu.

W przytoczonym Zarządzeniu [16] podano również wymagania dotyczące przewodów uziemiających. W §80 podano „Przewody uziemiające stalowe powinny być ponadto tak dobrane, aby ich temperatura przy przepływie prądu zwarcia doziemnego nie przekraczała 400°C w układach o dużym prądzie zwarcia doziemnego, jeżeli nie stykają się bezpośrednio z materiałami łatwopalnymi”. Tak podana informacja jest niepełna. Jeżeli przedmiotowe Zarządzenie dopuszcza wykorzystanie fundamentów żelbetowych do celów uziemień, to przewody uziemiające mogą być również prowadzone w betonie. Wówczas przyjęcie temperatury 400°C w końcu trwania zwarcia jest niedopuszczalne. Spadek wytrzymałości betonu w temperaturze około 200°C jest niewielki. W przedziale między 200°C a 500°C spadek wytrzymałości jest znacznie szybszy i w temperaturze 500°C podstawowa wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie może zmniejszyć się o 50%. Stal jest bardziej wrażliwa na wysoką temperaturę. Wraz ze wzrostem temperatury stal zaczyna wydłużać się. Wskutek tego dochodzi do odspojenia otuliny betonowej. Obniża się również granica plastyczności stali.

Konstrukcja żelbetowa nie jest zdolna do przenoszenia zadanych obciążeń [4]. Badania wpływu wysokiej temperatury na skład i parametry mechaniczne betonu [1] wykazały, że w temperaturze 300°C w strukturze betonu pojawiają się nieliczne mikropory, a przyczepność zaczynu do kruszywa określana jest jako dobra. W temperaturze 500°C pojawiają się rysy na granicy kruszywo grube – zaczyn, a przyczepność zaczynu do kruszywa jest dostateczna, a miejscami słaba. W temperaturze 400°C granica płynności zwykłej stali spada do połowy.

Już z powyższych rozważań wynika, że nie ma merytorycznego uzasadnienia przyjęcia temperatury 400°C dla przewodu uziemiającego w otulinie betonowej. Uzasadnionym jest przyjęcie temperatury 100°C w końcu trwania zwarcia. W tej temperaturze nie występują defekty w strukturze betonu, a przyczepność zaczynu do kruszywa jest bardzo dobra [1]. Również wydłużalność liniowa w tej temperaturze nie ma istotnego wpływu na pracę konstrukcji, gdyż wartości współczynników liniowej rozszerzalności cieplnej stali i betonu mają taką samą lub zbliżoną wartość: dla stali αs=0,000012°C–1, dla betonu αb=0,000010 – 0,000012°C–1.

Przekrój przewodu uziemiającego na warunki zwarciowe powinien spełniać warunek:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 3
(3)

gdzie:

Sth1 – gęstość prądu jednosekundowego wytrzymywanego, w [A/mm2],

t1 – czas przepływu prądu równy 1 s.

Dla stalowych przewodów uziemiających bez otuliny betonowej (dla temperatury początkowej 40°C i końcowej 400°C) gęstość prądu Sth1 = 75 A/mm2. Dla przewodów stalowych w otulinie betonowej (dla temperatury początkowej 40°C i końcowej 100°C) gęstość prądu Sth1 = 37 A/mm2. Wartość 40°C wynika z temperatury obliczeniowej otoczenia w otwartej przestrzeni w miejscach nieosłoniętych przed promieniami słonecznymi. Dla przewodów stalowych w otulinie betonowej (uziemiających i uziomowych) w części podziemnej, przy przyjęciu temperatury początkowej równej 20°C i końcowej równej 100°C, gęstość prądu Sth1 = 43 A/mm2. Powyższe wartości obliczono z zależności:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 4
(4)

gdzie:

t1 – jak w zależności (3),

Qc – pojemność cieplna właściwa materiału przewodu, w [J/°C·mm3],

B – odwrotność współczynnika temperaturowego rezystywności przewodu w temperaturze 0°C, w [°C],

ρ20 – rezystywność materiału przewodu w temperaturze 20°C, w [Ω·mm],

νi – temperatura w momencie wystąpienia zwarcia,

νf – temperatura w końcu trwania zwarcia.

Dla przewodów stalowych przyjęto B=202°C, Qc=3,8·10–3 J/°C·mm3, ρ=138·10–6 Ω·mm [9].

W rozporządzeniu z 1990 r. [13], w załącznikach 1 i 2 podano również, że „jako uziomy naturalne należy wykorzystywać ułożone w ziemi metalowe konstrukcje i elementy urządzeń technologicznych i elektroenergetycznych oraz przewodzące fundamenty i ustoje tych urządzeń i budowli”. W §11 załącznika 2 tego rozporządzenia podano również wzór (1) na obliczenie powierzchni zewnętrznej uziomu i dotyczyon „powierzchni zewnętrznej elementów uziomów sztucznych i naturalnych, ze względu na zapobieżenie wysychaniu gruntu lub betonu wokół tych elementów”. Jest również uwaga, że wzór ten można stosować „w sieci elektroenergetycznej z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym”.

Należy zwrócić uwagę, że w tym rozporządzeniu, w wyjaśnieniach do wzoru (1) podano, że ? jest rezystywnością gruntu. W przypadku uziomów fundamentowych jest to oczywisty błąd, gdyż powinno się uwzględnić rezystywność betonu, bo jak wcześniej podano, w obliczeniach powierzchni zewnętrznej uziomu, rozważa się gęstość prądu spływającego z powierzchni uziomu (do otuliny betonowej).

Przedmiotowe rozporządzenie podaje również „średnią powierzchniową gęstość prądu uziomowego uziomów w sieciach elektroenergetycznych z kompensacją prądu zwarcia doziemnego oraz z izolowanym lub uziemionym przez rezystor punktem neutralnym”. Zakłada się więc obciążalność prądową długotrwałą uziomu. Gęstość ta nie powinna być większa od:

  • 3 A/m2 przy ρ=50 Ω·m,
  • 2 A/m2 przy ρ=100 Ω·m,
  • 0,8 A/m2 przy ρ=500 Ω·m,
  • 0,5 A/m2 przy ρ ≥ 1000 Ω·m.

 

Zwraca się więc uwagę tylko na rezystywność gruntu. Dla uziomów fundamentowych powinna być uwzględniona rezystywność betonu (całkowicie nasyconego, bo pogrążonego w gruncie). W rozważaniach można przyjąć rezystywność betonu równą 150 Ω·m, nie uwzględniając rezystywności gruntu, ponieważ po przepływie prądu przez otulinę betonową, gęstość prądu w gruncie jest kilkakrotnie mniejsza niż w betonie.W rozporządzeniu (załącznik 2) podaje się również wymagania dotyczące przewodów uziemiających. Dopuszcza się wykorzystanie jako przewodów uziemiających lub ich części „stalowe konstrukcje, rurociągi i zbrojenie konstrukcji żelbetowych”. W dalszej części podano, że „przewody uziemiające powinny być tak dobrane do przewidywanego obciążenia prądem elektrycznym, aby ich temperatury nie przekraczały określonych wartości”. Dla stali zbrojeniowej konstrukcji z betonu zbrojonego należy przyjąć temperaturę νf=80°C przy długotrwałym (dłuższym niż 10 s) przepływie prądu oraz νf=100°C przy krótkotrwałym przepływie prądu.

W rozporządzeniu [14], w §184 podano, że „jako uziomy instalacji elektrycznej należy wykorzystywać metalowe konstrukcje budynków, zbrojenia fundamentów oraz inne metalowe elementy umieszczone w nieuzbrojonych fundamentach, stanowiące sztuczny uziom fundamentowy”. W dokumencie tym powinno być również podane, że wykorzystane do celów uziemień zbrojenie fundamentów stanowi naturalny uziom fundamentowy. W normie [9] podano definicję uziomu jako „część przewodząca, która może być otoczona specyficznym ośrodkiem przewodzącym, np. betonem, w styku elektrycznym z ziemią (pkt 541.3.3). Jako uziomy stosuje się m.in. podziemne metalowe elementy umieszczone w fundamentach oraz spawane zbrojenie betonu (poza zbrojeniem naprężanym) pogrążonego w gruncie.

Należy zwrócić uwagę, że w Belgii, zgodnie z Regułami Oprzewodowania, w instalacjach domowych nie jest dozwolone stosowanie uziomów w otulinie betonowej. W domowych instalacjach spawane, metalowe zbrojenie betonu pogrążonego w gruncie nie jest dopuszczone jako rodzaj uziomu (załącznik ZD [9]). W załączniku ZA omawianej normy, w części dotyczącej uziomów złożonych, podano sposób wyznaczania rezystancji uziemienia uziomu wykonanego z metalowych słupów pogrążonych w gruncie. Podano również, że zestaw połączonych ze sobą słupów usytuowanych wokół obiektu budowlanego ma rezystancję uziemienia tego samego rzędu jak uziom fundamentowy. Taka informacja nic nie wnosi do techniki projektowej, ponieważ stosuje się tutaj bardzo ogólne określenia „zestaw słupów” i „tego samego rzędu” bez podania ich definicji.

Nic również nie wnoszą do techniki projektowania uziomów fundamentowych informacje podane w załączniku ZB przedmiotowej normy: „zaleca się wzajemne łączenie uziomu fundamentowego i stalowego zbrojenia żelbetowych konstrukcji z wyjątkiem betonu sprężonego. Połączenia te pozwalają z jednej strony obniżyć całkowitą rezystancję uziemienia części przewodzących obcych, a z drugiej – zapewniają wyrównanie potencjału wszystkich dostępnych części przewodzących i części przewodzących jednocześnie dostępnych”.

Nie wyróżnia się tutaj sztucznego i naturalnego uziomu fundamentowego, możliwości stosowania tylko sztucznego uziomu fundamentowego lub tylko naturalnego uziomu fundamentowego lub wzajemnej współpracy tych uziomów. Nie zostały również zamieszczone informacje na temat budowy uziomów fundamentowych, mimo że tytuł załącznika do tego obliguje, czy tez na temat sposobów obliczania rezystancji uziemienia uziomów fundamentowych. W wytycznych projektowania i budowy uziomów fundamentowych [17] podano, że fundamenty z betonu zbrojonego wykorzystywane jako uziomy powinny spełniać wymagania w zakresie:

  • wartości rezystancji uziemienia określanych w przepisach szczegółowych dotyczących ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach elektroenergetycznych oraz ochrony obiektów budowlanych przed wyładowaniami atmosferycznymi,
  • wymiarów poprzecznych prętów, ze względu na nagrzewanie się stali zbrojeniowej,
  • gęstości prądów zwarciowych w ławach fundamentowych, ze względu na nagrzewanie się betonu, 
  • prądów przepływających przez fundament długotrwale, dopuszczalnych ze względu na nagrzewanie się betonu.

Według tych wytycznych przy projektowaniu rezystancję uziemienia uziomu fundamentowego można obliczać ze wzoru:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 5
(5)

gdzie:

ρ – jak we wzorze (1),

Sf – powierzchnia terenu zajętego przez uziom fundamentowy,

L – suma długości wszystkich ław fundamentowych.

W literaturze spotyka się również następującą zależność na obliczenie rezystancji uziemienia uziomu fundamentowego:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 6
(6)

Wartość współczynnika k według różnych autorów zawiera się w przedziale 0,44÷0,59. W literaturze podaje się wzór na obliczenie rezystancji uziemienia stopy fundamentowej:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 7
(7)

gdzie:

V – objętość stopy fundamentowej.

W literaturze występują również inne zależności na obliczenie rezystancji uziemienia uziomów fundamentowych. U różnych autorów różnią się one wartością współczynnika występującego w pierwszym członie zależności (5) lub zależność ma dodatkowy człon (tak jak zależność (5)), uwzględniający w sposób przybliżony, odmienny niż płytowy, kształt fundamentów. Może to być spowodowane:

a) niedokładnością wyznaczania rezystywności gruntu,

b) wpływem rezystywności betonu oraz grubości otuliny betonowej,

c) wpływem powłok przeciwwilgociowych, którymi mogą być pokryte fundamenty budowli [3],

d) różną głębokością pogrążenia fundamentu,

e) różnym stopniem zbrojenia fundamentu,

f) różnym sposobem połączenia fundamentu ze ścianami pionowymi budowli,

g) różnorodnością konfiguracji fundamentu.

W przypadku wyznaczania rezystywności gruntu należy również zwrócić uwagę na trudności w interpretacji geoelektrycznej gruntu z uwagi na częste przemieszczanie gruntu na placu budowy oraz zniszczenie pierwotnej struktury gruntu w pobliżu wykopów budowlanych. Analizowane wytyczne podają, że pomiary rezystywności gruntu należy przeprowadzić metodą czterouziomową Wennera. Odległości między sąsiednimi sondami powinny być równe i wynosić od 5 do 6 m.

Wytyczne podają również, że największą gęstość prądu zwarciowego, dopuszczalną ze względu na nagrzewanie się stali zbrojeniowej, przyjmować należy według wzorów:- w części podziemnej fundamentu:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 8
(8)

- w części nadziemnej fundamentu

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 9
(9)

gdzie:

Sth w [A/mm2], t – w [s].

Przyjmując we wzorach (8) i (9) t=1 s otrzymujemy gęstości jednosekundowe Sth1p w części podziemnej fundamentu oraz Sth1n w części nadziemnej fundamentu. Są to wartości prawie identyczne do wcześniej podanych.

Wytyczne podają również największą gęstość prądu zwarciowego, dopuszczalną ze względu na nagrzewanie się betonu, którą należy przyjmować według wzoru:

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 10
(10)

Z zależności (2) otrzymuje się wyrażenie na gęstość prądu w betonie

ei 11 2011 konstrukcje zelbetowe i betonowe wzor 11
(11)

Należy jednak zwrócić uwagę, że zależność (11) dotyczy gęstości prądu w betonie tuż przy powierzchni prętu zbrojeniowego. Zależność (10) przedstawia średnią wartość prądu w betonie, np. przy spływaniu prądu elektrycznego z więcej niż jednego pręta (wykorzystanie większej liczby prętów zbrojeniowych ławy fundamentowej do celów uziemień). Jest oczywistym, że kryterium (11) jest ostrzejsze niż (10).

Wytyczne podają również, że nie wymaga się obliczeń dotyczących największej dopuszczalnej gęstości prądu zwarciowego w prętach zbrojeniowych i w betonie, jeżeli spełnione są jednocześnie następujące warunki:

  • w budynek nie jest wbudowana stacja transformatorowa,
  • prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej mającej przerwać przepływ prądu zwarciowego nie przekracza 200 A,
  • fundament budynku ma zbrojenie z prętów stalowych o średnicy nie mniejszej niż 10 mm w części podziemnej fundamentu oraz 12 mm w części nadziemnej fundamentu.

 

Z powyższego wynika, że w warunkach praktycznych wszystkie budynki jednorodzinne, a także zdecydowana większość wielorodzinnych i duża część innych obiektów budowlanych nie wymaga jakichkolwiek obliczeń z zakresu elektryki, dotyczących uziomów fundamentowych. Fundament obiektu budowlanego odpowiadający kryteriom obiektu budowlanego spełnia wymagania w zakresie wykorzystania fundamentu obiektu budowlanego do celów uziemień. Dotyczy to uziomów fundamentowych w urządzeniach elektrycznych do 1 kV. Projekt instalacji elektrycznej obiektu powinien posiadać odpowiednią obciążalność prądową połączeń prętów zbrojenia oraz prętów zbrojenia z przewodami uziemiającymi (połączenia spawane, zgrzewane, śrubowe).

Przed zabetonowaniem ław fundamentowych należy sprawdzić zgodność wykonania uziomu fundamentowego z projektem technicznym, a wyniki sprawdzenia wpisać do dziennika budowy. Pomiary rezystancji uziemienia (w ramach sprawdzania odbiorczego) powinny być wykonane po upływie co najmniej 100 dni od czasu zasypania fundamentu, lecz przed oddaniem obiektu budowlanego do użytkowania.

Okres 100 dni można traktować jako umowny. Chodzi tutaj o stabilizację fizycznej struktury gruntu bezpośrednio przylegającego do uziomu fundamentowego (powierzchnie boczne ławy) i biorącego udział, łącznie z otuliną betonową, w odprowadzaniu prądu elektrycznego do gruntu. W warunkach praktycznych pomiar ten można wykonać po okresie wiązania betonu w fundamencie. Pomiar rezystancji uziemienia uziomu, gdy jego połączenie elektryczne z ziemią jest tylko poprzez powierzchnię podstawy fundamentu (ławy fundamentowej) jest miarodajny. W większości przypadków już styk podstawy fundamentu z gruntem zapewnia rezystancję uziemienia, taką jak po zasypaniu fundamentu. Przy wykonywaniu pomiarów rezystancji uziemienia uziomu fundamentowego, jeżeli nie jest on jeszcze zasypany gruntem, należy zwrócić uwagę na wilgotność betonu, która ma duży wpływ na jego rezystywność (podobnie jak wilgotność gruntu, która ma duży wpływ na jego rezystywność).

W przypadku, gdy zmierzona wypadkowa rezystancja uziemienia uziomu fundamentowego i innych połączonych z nim uziomów jest większa od wartości wymaganej przepisami ochrony przeciwporażeniowej i ochrony obiektów budowlanych od wyładowań atmosferycznych, należy połączyć elektrycznie uziom z uziomami sąsiednich budynków tworząc uziom wspólny lub wykonać dodatkowe uziomy sztuczne. Należy dodać, że powinno się rozważyć budowę sztucznych uziomów fundamentowych. Trzeba zwrócić uwagę na sposób wykonania takiego połączenia. Połączenie łączące uziomy fundamentowe, jeżeli jest wykonane w gruncie, również powinno być traktowane jako uziom fundamentowy (metalowy pręt, płaskownik w otulinie betonowej). Chodzi tutaj o trwałość całego układu uziomów fundamentowych. Uziom fundamentowy ma trwałość równą trwałości budowli. W budowie innych uziomów (lub połączeń uziomów) należy wziąć pod uwagę korozję ziemną metali, z których wykonany jest uziom. Uziom fundamentowy będzie tak trwały, jak trwały jest najsłabszy jego element.

W normie dotyczącej instalacji elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1 kV [10], w części dotyczącej instalacji uziemiających podano, że projektowane instalacje uziemiające powinny spełniać, między innymi, następujące wymagania:

a) mieć odpowiednią wytrzymałość mechaniczną i korozyjną,

b) mieć odpowiednią wytrzymałość na cieplne działanie największych prądów doziemnych (zwykle jest to zapewnione w wyniku obliczeń).

Punkt a) jest przedmiotem prac projektowych specjalisty z zakresu budownictwa (fundament obiektu budowlanego). Za punkt b) odpowiedzialny jest specjalista z zakresu projektowania układów uziomowych. Projektant układów uziomowych dostaje projekt fundamentu, który ma pracować jako uziom fundamentowy. Powinien mieć świadomość, że niewłaściwe dobranie fundamentu na cieplne działanie prądu doziemnego może skutkować tym, że po przepływie takiego prądu fundament może mieć konsystencję lawy wulkanicznej (w urządzeniach o napięciu ponad 1 kV). Wytrzymałość mechaniczna takiej „konstrukcji żelbetowej” jest wówczas równa zero. W całym procesie przepływu prądu doziemnego mogą w konstrukcji wystąpić stany pośrednie. Najistotniejsze jest tutaj zapewnienie odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej konstrukcji żelbetowej. Parametrami, na podstawie których wymiaruje się uziom fundamentowy są:

  • wartość prądu doziemnego,
  • czas trwania doziemienia,
  • charakterystyka betonu oraz geoelektryczna gruntu.

Wartość prądu doziemnego i czas jego przepływu zależą od sposobu uziemienia punktu neutralnego sieci wysokiego napięcia. W pkt 9.2.2. przedmiotowej normy podano, że „dopuszcza się wykorzystywanie jako elementów instalacji uziemiającej stali zbrojeniowej umieszczonej w betonie, metalowych rurociągów oraz innych uziomów naturalnych”. Uziom fundamentowy jest częścią instalacji uziemiającej.

Częścią instalacji uziemiającej są również przewody uziemiające. Minimalny przekrój stalowych przewodów uziemiających ze względu na ich wytrzymałość mechaniczną i korozyjną powinien wynosić 50 mm2.

W pkt 9.2.3.1 normy stwierdzono, że „w niniejszej normie nie podano dopuszczalnego wzrostu temperatury gruntu otaczającego uziomy, gdyż doświadczenia pokazały, że wzrost temperatury gruntu jest zwykle nieznaczący”. Tak nieprawdopodobne zapisy nie powinny pojawić się w normie (opracowanej na podstawie HD 63751:1999, IDT). Nasuwają się w tym miejscu pytania: jakie doświadczenia to pokazały oraz co rozumiemy pod sformułowaniem: „wzrost temperatury gruntu jest zwykle nieznaczący”? Jaka jest definicja określenia „zwykle nieznaczący”? Autorzy normy nie analizowali chyba zagadnienia dopuszczalnej gęstości prądu na powierzchni uziomu i skutków przekroczenia dopuszczalnej gęstości tego prądu. Przekroczenie dopuszczalnej gęstości prądu na powierzchni uziomu może doprowadzić do zeszklenia gruntu w najbliższym otoczeniu uziomu, a tym samym odizolowania części elektrycznej lub całego uziomu od gruntu. Podobne zjawiska mogą również wystąpić w przypadku uziomów fundamentowych.

W tym miejscu normy pomija się otulinę betonową uziomu. W załączniku A przedmiotowej normy ponownie pomija się uziomy fundamentowe, gdyż nie podaje się wymiarów uziomów i ich trwałości korozyjnej. Dotyczy to prętów zbrojeniowych lub płaskowników ze stali czarnej i grubości otuliny betonowej (załącznik ten dotyczy przecież trwałości korozyjnej uziomów). Jeżeli w tym załączniku podano, że stali z powłoką ołowiu nie stosuje się w przypadku bezpośredniego umieszczenia w betonie (uwaga w formie odsyłacza w tabeli) to oznacza, że inne elementy z powłoką mogą być stosowane. Jakie jest więc uzasadnienie stosowania np. elementów stalowych ocynkowanych na gorąco – w uziomach fundamentowych? W normie tej pozostawia się projektanta z tymi i innymi zagadnieniami, gdyż dokument jest niedopracowany.

Kuriozalny dla projektowania uziomów fundamentowych jest załącznik B omawianej normy. W załączniku tym podano, że „w zwykłych warunkach, w których przewód uziemiający znajduje się w powietrzu, a uziom zagłębiony jest w gruncie, można posługiwać się gęstością prądu zwarciowego […] odczytaną z rysunku […] dla temperatury początkowej 20°C i temperatury końcowej 300°C”. Czy ten zapis dotyczy również uziomów fundamentowych? Jeżeli tak, to na podstawie jakiego dokumentu przyjęto temperaturę końcową równą 300°C? Czy wykazały to „jakieś” badania? Jaką temperaturę końcową z tablicy B2 ma przyjąć projektant uziomu fundamentowego i przewodów uziemiających w otulinie betonowej? Tym bardziej że podano: „przykładowo zaleca się (sic!), aby niższe temperatury końcowe były przyjmowane dla przewodów izolowanych i przewodów umieszczonych w betonie”. Należy zwrócić uwagę, że podstawowym zadaniem konstrukcji żelbetowej jest przenoszenie obciążeń i nic tutaj nie można „zalecać”. Chyba że na wstępie normy poda się definicję określenia „zaleca się”.

Na podstawie treści załącznika B można wyznaczyć obciążalność prądową krótkotrwałą i długotrwałą przewodów uziemiających oraz obciążalność prądową krótkotrwałą uziomów, lecz nie uziomów fundamentowych. Załącznik ten nie podaje również (co jest ewidentnym błędem) dopuszczalnej gęstości prądu na powierzchni uziomu (również fundamentowego) przy długotrwałym i krótkotrwałym przepływie prądu od uziomu do gruntu lub od uziomu, poprzez otulinę betonową, do gruntu. Jak więc, na podstawie przedmiotowej normy, projektowane są uziemienia urządzeń elektroenergetycznych w urządzeniach wysokiego napięcia?

W załączniku K dotyczącym podstaw projektowania układów uziomowych podano na temat uziomów fundamentowych jedno zdanie: „Uziomy fundamentowe mogą być traktowane jako uziomy umieszczone w otaczającym gruncie”. Treść całego załącznika nic nie wnosi do zagadnień projektowania układów uziomowych. Podane wartości rezystywności gruntu są nieprzydatne w technice projektowej. Jak ma skorzystać z tego materiału projektant układów uziomowych w sieciach wysokiego napięcia? Całość przedmiotowego załącznika to 4 strony, w tym 3 strony praktycznie nieprzydatnych wykresów, dotyczących wyznaczania rezystancji uziemienia uziomów.

W załączniku L, który dotyczy wykonania uziomów i przewodów uziemiających już w pierwszym zdaniu podano, że uziomy poziome układane są zazwyczaj (sic!) na dnie rowu lub wykopów pod fundament. Jak można, zgodnie z normą, dopuszczać ułożenie uziomu pod fundamentem? Jak wygląda wówczas ocena trwałości takiego uziomu, z uwzględnieniem korozji ziemnej? Oczywiście, konsekwentnie, nie ma żadnej informacji na temat uziomów fundamentowych. Na temat przewodów uziemiających podano w tym załączniku między innymi, że jedną z metod instalowania przewodów uziemiających jest taka, w której przewody uziemiające umieszczone są w betonie; powinien być przy tym zapewniony łatwy dostęp do obu końców zacisków łączących. Treść całego załącznika L jest mniej niż skromna, mimo że jego tytuł zobowiązuje. Na załącznik ten przeznaczono jedną stronę.

Uziomy fundamentowe w instalacji odgromowej

Zupełnie inne podejście do zagadnienia projektowania i budowy uziomów fundamentowych jest w normie dotyczącej ochrony odgromowej [11, 12]. Podane tutaj informacje mogą być również wykorzystane w pracach projektowych dotyczących uziomów fundamentowych w układzie elektroenergetycznym.

Już we wprowadzeniu do normy [11] podano, że „dostęp do ziemi i prawidłowe wykorzystanie zbrojenia stalowego fundamentu w celu uformowania skutecznego uziemienia może być całkiem niemożliwe na miejscu, po rozpoczęciu prac budowlanych. Zatem rezystywność i charakter gruntu powinny być rozpatrywane w możliwie najwcześniejszej fazie projektu. Informacja ta ma fundamentalne znaczenie dla projektu uziomów i może mieć wpływ na pracę nad projektem fundamentu obiektu”. Norma podaje definicję uziomu fundamentowego: zbrojenie stalowe fundamentu lub dodatkowy przewód, umieszczone w betonowym fundamencie obiektu i wykorzystane jako uziom.

W części dotyczącej ciągłości konstrukcji stalowej w obiektach żelbetowych (pkt 4.3 [11]) podano, że konstrukcja stalowa w obiektach żelbetowych jest uznawana za galwanicznie ciągłą, jeżeli wzajemne połączenia pionowych i poziomych prętów są w przeważającej części spawane lub w inny sposób solidnie łączone. Połączenia prętów pionowych powinny być spawane, zaciskane lub wiązane na zakładkę o długości równej co najmniej 20-krotnej ich średnicy lub inaczej pewnie wykonane. W obiektach, w których wykorzystuje się żelbet (włącznie z elementami prefabrykowanymi i sprężonymi), należy potwierdzić za pomocą prób elektrycznych, ciągłość galwaniczną połączeń prętów zbrojenia od części najwyższej do poziomu ziemi. Całkowita rezystancja elektryczna mierzona przy użyciu właściwego tu urządzenia probierczego, nie powinna być większa niż 0,2 ?. Jeżeli wartość ta nie jest osiągnięta lub nie ma możliwości przeprowadzenia takich prób, to stal zbrojenia nie powinna być wykorzystywana jako naturalny przewód odprowadzający, dyskutowany w pkt 5.3.5 [11]. Zaleca się w takim przypadku zainstalowanie zewnętrznego przewodu odprowadzającego.

W przypadku obiektów z prefabrykowanych elementów żelbetowych, ciągłość galwaniczna połączeń stali zbrojeniowej powinna być określona pomiędzy poszczególnymi, przylegającymi do siebie elementami prefabrykowanymi. W punkcie tym jest również uwaga 2 – w niektórych krajach nie jest dozwolone wykorzystywanie zbrojenia betonu jako części LPS (lightning protection system – urządzenie piorunochronne). Pojawia się natychmiast pytanie: jak rozwiązano to zagadnienie w milionach słupów linii elektroeneregetycznych, pracujących kilkadziesiąt lat i narażonych na przepływ prądów wyładowań atmosferycznych?

W zakresie wykorzystania elementów naturalnych podano, że elementy te, wykonane z materiałów przewodzących, które zawsze występują w/na obiekcie i nie będą modyfikowane (np. wzajemnie połączona stal zbrojeniowa, metalowy szkielet obiektu itp.) mogą być użyte jako części LPS. Uziom fundamentowy jest zaliczany do układu uziomów typu B. W uziomach naturalnych (pkt 5.4.4. [11]) wzajemnie połączona stal zbrojeniowa w fundamentach betonowych odpowiadająca wymaganiom 5.6 [11] lub inne odpowiednie metalowe struktury podziemne powinny być wykorzystane jako uziomy. Jeżeli jako uziom jest wykorzystywane metalowe zbrojenie w  betonie, to szczególnie należy zadbać o wzajemne połączenia, aby zapobiec mechanicznemu rozłupywaniu betonu.

W uwagach podano, że w przypadku betonu sprężonego należy rozważyć skutki przepływu prądu pioruna, który może wytworzyć niedopuszczalne naprężenia mechaniczne. Jeżeli wykorzystuje się uziom fundamentowy, to możliwy jest wzrost jego rezystancji uziemienia z upływem czasu.

W tablicy 5 dotyczącej materiałów LPS i warunków ich stosowania nie wymieniono jako materiału stali zbrojeniowej konstrukcji żelbetowych. W uwagach natomiast podano bardzo istotną informację, że stal ocynkowana stykająca się ze stalą zbrojenia w betonie może w pewnych okolicznościach powodować jego uszkodzenie. Jest to bardzo istotna uwaga, której brak w innych normach, w których opisuje się wykorzystanie żelbetu jako uziomu. W literaturze [7] podano, że w wydaniu z 1984 r. dyrektyw dotyczących uziomów fundamentowych w budynku rezygnuje się z ocynkowanego płaskownika, bądź pręta stalowego. Uzasadnieniem jest zachowanie się stali ocynkowanej ogniowo będącej w kontakcie ze stalą zbrojeniową. Ocynkowany element stykając się w wielu punktach ze stalą zbrojeniową powoduje wystąpienie korozji elektrochemicznej warstwy cynku, która w krótkim czasie przestaje istnieć. Z badań wynika, że korozja elektrochemiczna może wystąpić w temperaturze wyższej od 40°C. W części dotyczącej materiału oraz wymiarów elementów urządzenia piorunochronnego podano wymagania dla uziomów. Dopuszcza się (tablica 7 [11]) w otulinie betonowej stalowe lite pręty o średnicy 10 mm lub taśmy lite o przekroju 75 mm2 i minimalnej grubości 3 mm. W załączniku D dotyczącym LPS w przypadku obiektów zagrożonych wybuchem podano, że dla tych obiektów preferowany jest jako uziom układ typu B, czyli uziom fundamentowy lub otokowy.

Bardzo cenne informacje zawiera załącznik E [11] przedstawiający wytyczne projektowania, wykonania, konserwacji i sprawdzania urządzeń piorunochronnych. Przedstawione zagadnienia dotyczące charakterystyki obiektów żelbetowych, projektowania uziomów fundamentowych oraz współpracy z konstruktorem budowlanym i architektem, powinny również znaleźć się w innych normach dotyczących tego typu uziomów, gdyż podstawowym zadaniem fundamentu i innych elementów żelbetowych jest ich praca w całej konstrukcji obiektu budowlanego, a w drugiej kolejności mogą być one wykorzystywane w różnych instalacjach tego obiektu. Ogólnie można stwierdzić, że w zakresie uziomów fundamentowych załącznik ten może stanowić poprawny informator w obszarze elektroenergetyki i ochrony odgromowej. Również w części czwartej tej normy [12] znajduje się wiele informacji dotyczących wykorzystania konstrukcji żelbetowych w technice uziemieniowej.

Literatura

1) Bednarek Z., Krzywobłocka – Laurów R., Drzymała T.: Wpływ wysokiej temperatury na strukturę, skład fazowy i wytrzymałość betonu. Zeszyty Naukowe SGSP Nr 38.

2) Lejdy B.: Kryteria oceny przydatności konstrukcji żelbetowych do celów uziemieniowych. Rozprawy Naukowe nr 27. Politechnika Białostocka. Białystok 1994.

3) Lejdy B., Lenartowicz R.: Wpływ hydroizolacji na rezystancję uziemienia uziomów fundamentowych. Elektro.info 6/2011.

4) Ruffert G.: Odporność ogniowa konstrukcji nośnej (tłum. Wiesław Słowik). www.solidnydom.pl (19.07.2011).

5) Wołkowiński K.: Uziomy elektroenergetyczne. Niektóre zagadnienia podstawowe. Zeszyty Naukowe Politechniki Wrocławskiej nr 96. Elektryka XXII. Wrocław 1964.

6) Wołkowiński K.: Uziemienia urządzeń elektroenergetycznych. WNT.Warszawa 1967.

7) Voght D.: Potentialausgleich, Fundamenterder, Korrosions-gefährdung DINVDE 0100, DIN 18014 und viele mehr. VDE-VERLAG. GMBH Berlin. Offenbach. 1993.

8) PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statystyczne i projektowanie.

9) PN-HD 60364-5-54:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych.

10) PN-E-05115:2002 Instalacje elektroenergetyczne prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1kV.

11) PN-EN 62305-3:2009 Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia.

12) PN-EN 62305-4: 2009 Ochrona odgromowa – Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach.

13) Rozporządzenie Ministra Przemysłu z 8.10.1990r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać urządzenia elektroenergetyczne w zakresie ochrony przeciwporażeniowej. Dz. U. RP nr 81 z 26.11.1990r.

14) Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12.04.2002r. – w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. nr 75, poz. 690.

15) Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki oraz Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z 5.10.1966r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinna odpowiadać ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu wyższym niż 1kV. Dz.B. z 1966r nr 17.

16) Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki oraz Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z 31.12.1968r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinna odpowiadać ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu do 1kV. Dz. B. z 1966r nr 4.

17) Zarządzenie Ministrów: Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych oraz Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska z 4.01.1983r. w sprawie wytycznych projektowania i wykonywania fundamentów z betonu zbrojonego, wykorzystywanych jako uziomy. Dz. Urz. MB i PMB z 1983r,nr 1, poz.1). Zamieszczone również w PBUE. Zeszyt 20, 1987r.

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Poprawa bezpieczeństwa eksploatacji w sieciach TT

Poprawa bezpieczeństwa eksploatacji w sieciach TT

Stała poprawa bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrycznych niskiego napięcia jest jednym z powodów procesu normalizacyjnego w zakresie wymagań dotyczących ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach...

Stała poprawa bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrycznych niskiego napięcia jest jednym z powodów procesu normalizacyjnego w zakresie wymagań dotyczących ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach elektrycznych. Szczególne wymagania w zakresie ochrony przeciwporażeniowej stawiane są instalacjom elektrycznym eksploatowanym w warunkach środowiskowych niekorzystnie wpływających na niezawodność ich pracy. Do instalacji tych można zaliczyć te eksploatowane w warunkach przemysłowych, w których...

Uziomy fundamentowe kontenerowych stacji transformatorowych w obudowie betonowej

Uziomy fundamentowe kontenerowych stacji transformatorowych w obudowie betonowej

Stacje transformatorowe stanowiące węzły sieci elektroenergetycznej stanowią bardzo ważny element tej sieci. Intensywne prace nad unowocześnieniem rozwiązań stacji w zakresie układów połączeń oraz konstrukcji...

Stacje transformatorowe stanowiące węzły sieci elektroenergetycznej stanowią bardzo ważny element tej sieci. Intensywne prace nad unowocześnieniem rozwiązań stacji w zakresie układów połączeń oraz konstrukcji stanowią istotny krok w kierunku zwiększenia pewności zasilania odbiorców energii elektrycznej.

Dobór urządzeń elektrycznych na pracę długotrwałą i zwarciową elementem procesu eksploatacji układu elektroenergetycznego

Dobór urządzeń elektrycznych na pracę długotrwałą i zwarciową elementem procesu eksploatacji układu elektroenergetycznego

Dobór urządzeń elektrycznych jest częścią prac projektowych, które dotyczą przyszłej inwestycji oraz elementem niezbędnym do zapewnienia właściwej pracy (nawet przez kilkadziesiąt lat) układu elektroenergetycznego....

Dobór urządzeń elektrycznych jest częścią prac projektowych, które dotyczą przyszłej inwestycji oraz elementem niezbędnym do zapewnienia właściwej pracy (nawet przez kilkadziesiąt lat) układu elektroenergetycznego. Konfiguracja układu elektroenergetycznego w okresie jego eksploatacji może ulegać zmianom, dostosowując go do bieżących potrzeb użytkowników.

Komentarze

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.