Kai galvojame apie elektros sistemas, dažnai pamirštame vieną esminį jų komponentą – įžeminimo sistemas. Tai nėra tik “dar vienas techninis dalykas” – tai saugumo ir sklandaus veikimo garantas. Įžeminimo strypai ir įžeminimo laidai užtikrina, kad bet kokia nutekėjusi elektros srovė būtų saugiai nukreipta į žemę, taip apsaugant žmones ir įrangą. Šiame straipsnyje aptarsime, kaip veikia šios sistemos, kokie yra geriausi sprendimai pagal skirtingas sąlygas ir kodėl tinkamai įrengta įžeminimo sistema yra būtina kiekvienam projektui, nepriklausomai nuo jo dydžio.
Kaip įžeminimo juostos ir strypai padeda apsaugoti nuo elektros smūgių?
Elektros saugos srityje įžeminimo strypas atlieka lemiamą vaidmenį apsaugant žmones ir įrenginius nuo elektros smūgių ir potencialiai mirtinų situacijų. Šie komponentai nėra vien paprasti laidai, nukreipiantys elektros srovę į žemę – jų veikimas susijęs su sudėtingais elektros ir fizikinių procesų aspektais, kurie užtikrina saugumą esant gedimams, perkrovoms ir net žaibams.
Elektros srovės kelias: varža ir įžeminimas
Įžeminimo sistema sudaro žemos varžos kelią elektros srovei. Tačiau jų efektyvumas yra paremtas vienu esminiu fizikos dėsniu: elektra visada teka mažiausios varžos keliu. Kai įvyksta gedimas elektros sistemoje – pavyzdžiui, pažeidžiama izoliacija ar susidaro trumpasis jungimas, – elektros srovė ieško alternatyvaus kelio. Jei įžeminimo sistema yra tinkamai suprojektuota, srovė bus nukreipta į žemę per įžeminimo strypus ir laidus, o ne per žmogų ar įrenginius
Grunto varža: įžeminimo sistemos efektyvumas
Vienas svarbiausių įžeminimo efektyvumą lemiančių veiksnių yra grunto varža. Grunto laidumas priklauso nuo dirvožemio sudėties, drėgmės ir temperatūros. Molio arba drėgnas dirvožemis turi mažesnę varžą, todėl įžeminimo strypai tokiomis sąlygomis veikia efektyviau. Tačiau sausuose, smėlinguose ar akmenuotuose regionuose įžeminimo strypai gali nepakankamai veikti. Tokiais atvejais būtina įdiegti gilumines sistemas arba naudoti chemines priemones, kurios pagerina grunto laidumą.
Įžeminimo juostos medžiagos
Nors varis dažniausiai naudojamas įžeminimo strypams ir juostoms, svarbu atkreipti dėmesį į skirtingų medžiagų savybes. Varis, dėl savo puikaus laidumo ir atsparumo korozijai, užtikrina ilgaamžišką ir efektyvią apsaugą. Cinkuotas plienas ir nerūdijantis plienas yra pigesnės alternatyvos, tačiau ilgainiui jos gali prarasti savo efektyvumą dėl korozijos, ypač druskingose ar pramoninėse aplinkose.
Fiziniai procesai: elektros sklaida į žemę
Vienas iš svarbiausių aspektų yra elektros srovės sklaida į žemę per įžeminimo strypus. Kai per strypą tekanti srovė pasiekia žemę, ji pasiskirsto per žemės sluoksnius. Tai procesas, vadinamas sklaidos srove. Tai reiškia, kad srovė paskirstoma taip, kad mažėja elektros potencialo gradientas, todėl sumažėja pavojus aplinkai ir žmonėms, esantiems šalia elektros įrenginių. Šis procesas leidžia įžeminimo sistemai efektyviai pašalinti pavojingą energiją iš elektros tinklo.
Įžeminimo strypai ypač svarbūs norint apsisaugoti nuo tinklo gedimų
Įžeminimo sistema taip pat leidžia efektyviai aptikti elektros tinklo gedimus. Jei srovė pasiekia įžeminimo sistemą, per mažo varžos kelią ji greitai nukreipiama į žemę. Dėl šios priežasties įmontuoti apsaugos prietaisai, tokie kaip automatiniai jungikliai ar saugikliai, gali greitai reaguoti į gedimą. Jie atjungia elektros tiekimą, taip užkertant kelią rimtesnėms avarijoms.
Statinė elektra ir įžeminimo svarba
Kai kuriuose pramonės sektoriuose ar specifinėse elektros sistemose statinė elektra gali tapti pavojinga. Įžeminimo strypas arba įžeminimo laidas padeda išsklaidyti sukauptą statinę elektros energiją, neleidžiant susidaryti kibirkštims, kurios galėtų sukelti gaisrą ar sprogimą.
Žaibo apsauga ir įžeminimas
Kai žaibas smogia į pastatą ar elektros liniją, jo energija turi būti greitai nukreipta į žemę per įžeminimo strypą, kitaip ji gali padaryti didžiulę žalą, sukeldama gaisrą ar sunaikindama įrangą. Tinkamai įrengtos įžeminimo sistemos, tokios kaip žaibo priėmimo strypai, užtikrina, kad ši galinga energija būtų saugiai nukreipta į žemę.
Skirtumai tarp vertikalios ir horizontalios įžeminimo sistemų
Įžeminimo sistemos yra būtinos tiek pramoniniuose, tiek gyvenamuosiuose projektuose, siekiant užtikrinti elektros saugumą. Pagrindiniai įžeminimo metodai yra vertikalios ir horizontalios įžeminimo sistemos.
Vertikalios įžeminimo sistemos
Vertikalios įžeminimo sistemos naudoja metalinius įžeminimo strypus, kurie kalami giliai į žemę. Šie strypai gali pasiekti 10-100 metrų gylį, priklausomai nuo projekto reikalavimų. Tokios sistemos yra dažniausiai naudojamos miestų aplinkoje arba vietose, kur yra ribotas žemės plotas.
Privalumai:
Mažas žemės plotas: vertikali sistema užima mažai vietos, todėl puikiai tinka tankiai užstatytose urbanistinėse teritorijose ar pramoniniuose objektuose, kur laisvos žemės nėra daug.
Atsparumas temperatūros svyravimams: dėl to, kad strypai kalami giliai, jie pasiekia žemės sluoksnius, kuriuose temperatūra lieka pastovi, o tai padidina įžeminimo efektyvumą net ir atšiauriomis klimato sąlygomis.
Ilgaamžiškumas: šios sistemos mažiau pažeidžiamos nuo išorinių poveikių, todėl jų techninė priežiūra yra paprastesnė ir ilgaamžiškesnė.
Trūkumai:
Aukšta įrengimo kaina: vertikalios įžeminimo sistemos įrengimas yra brangesnis, nes reikia specializuotos gręžimo įrangos. Be to, gilesnės gręžimo operacijos gali susidurti su nežinomais geologiniais sunkumais.
Sudėtingas įrengimas: vertikalios sistemos gali būti sudėtingos dėl gręžimo poreikio ir potencialių problemų, kurios gali kilti dėl kintančių žemės sąlygų.
Horizontalios įžeminimo sistemos
Horizontalios įžeminimo sistemos yra įrengiamos arti paviršiaus, paprastai 1-2 metrų gylyje. Šio tipo sistemos dažnai naudojamos tose vietose, kur yra pakankamai ploto iškasti ilgus griovius.
Privalumai:
Mažesnės įrengimo išlaidos: horizontalios sistemos įrengimas yra pigesnis, nes nereikia naudoti sudėtingos gręžimo įrangos. Vietoj to, naudojamos tranšėjos, kurios iškasti yra paprasčiau ir pigiau.
Geresnis pasirinkimas atokiose vietovėse: horizontalios sistemos puikiai tinka didesnio ploto zonoms, pvz., kaimo vietovėms ar vietoms, kur laisvo žemės ploto yra pakankamai.
Trūkumai:
Reikalauja daug vietos: horizontalios sistemos gali reikalauti daug žemės ploto, nes norint pasiekti pakankamą efektyvumą, reikia kasti ilgas tranšėjas. Tai riboja jų naudojimą urbanizuotose vietose.
Priklausomybė nuo dirvožemio sąlygų: horizontalios sistemos efektyvumas priklauso nuo paviršiaus dirvožemio būklės ir temperatūros. Kadangi jos yra arčiau paviršiaus, sezoniniai temperatūros svyravimai gali sumažinti jų efektyvumą, ypač šaltu klimatu.
Daugiau informacijos – https://elektrospec.lt/elektros-prekes/izeminimo-strypai-juostos/