Magyar Mérnöki Kamara ELEKTROTECHNIKAI TAGOZAT Villámvédelmi vizsgára felkészítő tanf Földelőrendszerek

Átírás

1 Magyar Mérnöki Kamara ELEKTROTECHNIKAI TAGOZAT Villámvédelmi vizsgára felkészítő tanf Földelőrendszerek A típus, vízszintes- / függőleges B típus, keret- / betonalapföldelő Földelőrendszerek Általános MSZ EN :2011, fej. A földelőrendszer alakja és mérete határozza meg a villámáram földben való eloszlását (nagyfrekvenciás viselkedés), miközben a potenciálisan veszélyes túlfeszültségeket csökkenti. Általában kis értékű földelési ellenállás ajánlott (ha lehet, kisfrekvencián mérve 10 Ω-nál legyen kisebb). Villámvédelmi szempontból az egyetlen, minden célra alkalmas összefüggő földelőrendszer az előnyös (azaz villámvédelemhez, energetikai és távközlési rendszerekhez). A földelőrendszereket a 6.2. szakasz szerint össze kell kötni egymással / S2659_a 1

2 Földelőrendszerek MSZ EN : Vízszintes (sugaras) földelő levezetőnként Függőleges (mély) földelő levezetőnként A típus min. 0,5 m ca. 1 m 0,5 m min. 5 m min. 2,5 m Keretföldelő (min. 80% földben) Betonalap földelő (DIN 18014) B típus Csatlakozózászló Csatlakozózászló / 6691 Külső villámvédelem Földelőrendszer MSZ EN : A típusú elrendezés Az A típusú elrendezés az egyes levezetőkhöz csatlakozó, a védendő építményen kívül elhelyezkedő vízszintes vagy függőleges földelőkből áll. Az A típusú elrendezés esetén a földelők száma nem lehet kettőnél kevesebb. Az egyes földelők legkisebb hossza minden egyes levezetőnél: l 1 vízszintes levezetőknél vagy 0,5 l 1 függőleges vagy (ferde) földelők esetén. ahol l 1 a vízszintes földelőknek a 2. ábrán látható legkisebb hossza. Vegyes (függőleges és vízszintes) földelők esetén a teljes hosszat kell figyelembe venni. A 2. ábrán látható legkisebb hosszakat figyelmen kívül lehet hagyni, ha a földelőrendszer földelési ellenállása 10 Ω-nál kisebb (a zavarok elkerülése miatt a hálózati frekvenciától és annak egész számú többszörösétől eltérő frekvencián mérve). 4 2

3 Az egyes földelők legkisebb hossza a villámvédelmi fokozat függvényében A III. és IV. védelmi fokozat független a talaj fajlagos ellenállásától, 80 l 1 (m) 70 I védelmi fokozat II védelmi fokozat III + IV védelmi fokozat ( m) 5 Talajtípusok tipikus fajlagos ellenállása Talaj típusa Fajl. talajellenállás ( m) Talaj típusa Fajl. talajellenállás ( m) Láp, mocsár, humuszos nedves talaj 30 agyagos talaj, agyag termőföld 100 Homokos agyag 150 Homokos talaj nedves 200 Homokos talaj száraz 1000 Kavics nedves 500 Kavics száraz 1000 Köves, sziklás talaj 3000 Beton (C20/30) 1 Cement / 3 homok 150 Beton 1 Cement / 5 sóder 400 Beton 1 Cement / 7 sóder / S281 3

4 A típus, vízszintes földelő Felfogó Az előírt legkisebb hosszakat figyelmen kívül lehet hagyni, ha a földelőrendszer földelési ellenállása 10 Ω-nál kisebb. Levezetőnként egy, min. 5 m hosszú vízszintes földelő min. 0,5 m mélységben, amely a többi vízszintes földelővel keretföldelővel össze van kötve. Vizsgálóösszekötő min. 0,5 m 5 m Vízszintes földelő / S1193 A típus, függőleges földelő (mélyföldelő) Felfogó Vizsgálóösszekötő Ajánlatos a függőleges földelő felső, a talaj fagyhatára feletti részének (első méterének) figyelmen kívül hagyása. MSZ EN : , E m hosszú földelőhosszak előnyösnek bizonyultak. VDE Beiblatt 1: , ca. 1m Függőleges földelő 0,5m 0,5m 1m min. 2,5m, Javasolt hossz: 9m / S1192 4

5 Függőeleges földelő (mélyföldelő) beütése vibrációs kalapáccsal 9 Függőleges földelő (mélyföldelő) Csatlakozáskészen földbe leverve 10 5

6 Függőeleges földelő (mélyföldelő) Távolság az épülettől kb. 1 m távolság az épülettől 11 Csatlakozás a függőleges földelőhöz (mélyföldelőhöz) 12 6

7 Csatlakozás a függőleges földelőhöz (mélyföldelőhöz) Csatlakozóvezeték, köracél 10 mm Ø PVC-köpennyel 13 A csatlakozási hely korrózióvédelme Munka előkészítése Korrózióvédő szalag Szélesség: 100 mm 14 7

8 A csatlakozási hely korrózióvédelme A korrózióvédő szalag felvitele 15 A csatlakozási hely korrózióvédelme a talajban 16 8

9 Szerelési példa A típusú földelő Függőleges földelő (mélyföldelő) és csatlakozások MSZ EN :2011, E Fémek a talajban és a levegőben A villámvédelmi rendszer korróziójának csökkentése érdekében:.- a nedvesség kizárására a vezetők nem hegesztett csatlakozásait megfelelő kitöltővagy szigetelőanyaggal kezeljük; Korrózióvédő szalag Csatlakozókapocs / S3370 Földelőrendszerek B típusú földelő, Keret vagy betonalap-földelő A B típusú elrendezés vagy a védendő építményt körülvevő keretföldelő, amely a teljes hosszának legalább a 80%-ában érintkezik a talajjal, vagy betonalapföldelő. Az ilyen földelőket hurkoltan (hálószerűen) is ki lehet alakítani. 1 m FFK=fő földelőkapcs Föelosztótér A földelő teljes hosszának min. 80%-a közvetlen kapcsolatban kell legyen a földdel. 18 9

10 Földelőrendszerek B típus elrendezés, keret vagy betonalapföldelő MSZ EN :2011, fej. Keretföldelő (vagy betonalapföldelő) esetén annak a területnek a közepes r e sugara, amelyet a keretföldelő (vagy betonalapföldelő) körülzár nem lehet az l 1 értéknél kisebb: r e l 1 ahol l 1 az I, II, III ill. IV villámvédelmi fokozatnak megfelelő, a 2. ábrán szereplő érték szeptember 23. A tűzvédelem villamos kérdései 19 B típusú földelő A közepes r e sugár meghatározása Figyelembe veendő terület: A 1 A = A 1 = A 2 A r e = r e l 1 r Kör területe: A 2 közepes sugár: r e 20 10

11 12 m B típusú földelő A közepes r e sugár meghatározása 12 m Figyelembe veendő terület: A 1 5 m r 7 m 7 m 5 m A = A 1 = A 2 A r e = r e l 1 Kör területe: A2 közepes sugár: r e Példa: lakóépület, III. villámvéd. fok., I 1 = 5 m A 1 = 109 m ² 109 m² r e = 3,14 r e = 5,89 m Nincs szükség kiegészítő földelés telepítésére! 21 Földelőrendszerek B típusú elrendezés, Keret- vagy betonalap földelő Ha a szükséges l 1 érték nagyobb, mint az r e számított értéke kiegészítő sugaras vagy függőleges (vagy ferde) földelőt kell kialakítani, amelynek hossza l r (vízszintes) és l v (függőleges) irányban l r = l 1 - r e képlettel l 1 r l e v = számítható. 2 A kiegészítő földelők száma nem lehet kevesebb, mint a levezetők száma, de legalább kettőnek kell lennie. Betonalap földelő Függőleges földelő l 1 = földelőhossz a 2. ábra alapján r e = a betonalapföldelő vagy felületi földelő közepes sugara l r = a vízszintes földelő hossza l v = a függőleges földelő hossza 22 11

12 Betonalap földelő a DIN szerint, csatlakozással a külső villámvédelemhez, B típusú földelő MEGJEGYZÉS: Integrált transzformátorállomást tartalmazó épületeknél nagyobb földelőkeresztmetszetekre lehet szükség! Csatlakozó zászló Villámvédelem céljára min. 1,5 m, hosszú, feltűnően megjelölve Köracél 10 mm, tűzihorganyzott PVC-köpennyel Acélszalag 30 x 3,5 mm tűzihorganyzott PVC-köpennyel NIRO köracél 10 mm anyag-nr (V4A) Földelési fix pont Betonalap földelő Zárt gyűrű 2 m-enként a betonvasalással összekötve (hegesztés, préselés, szorítókapocs) min. 5 cm betonréteg Acélszalagot függőlegesen kell fektetni Betonalap földelő Köracél 10 mm Acélszalag 30 x 3, / S1579_b 10 mm-es köracél összekötésea betonalap földeléssel 24 12

13 ca. 10 m Betonalap földelő az MSZ EN :2009 szerint, Hálóosztás max. 10 x 10 m Javaslat: Több csatlakozózászló Pl. minden műszaki központba Kiegészítő összekötő vezető 10 x 10 m-es háló kialakításához Csatlakozó zászló a külső villámvédelemhez ca. 20 m 25 A betonalap földelő hálószerű fektetése 26 13

14 Példa a földelési fix pontok és betonalap földelők betonacélhoz csatlakoztatásához Külső zsalu Összekötő kapocs Földelési fix pont Összekötő kapocs Keresztkapocs 27 Földelési fix pont M10 és M12 menettel A csatlakozó csavarok minimális hossza M12 x 15 mm M10 x 35 mm M10 menet M10 Csatlakozó tengely 195 mm M12 M12 menet 28 14

15 Földelési fix pont, K típus Szerelési példa: Tágulási hézagok áthidalása 29 Tágulási szalag betonalap földeléshez Betonalap-földelő átvezetéséhez kiterjedt betonalapokhoz (több szakasz) tágulási fúgákkal, abban az esetben ha a betonalap-földelőt nem kell kivezetni a betonalapból. Szalag anyaga Szalag méretei Keresztmetszet Blokk anyag Blokk méretei NIRO (V2A) ca.700x30x(4x1) mm 120 mm² Sztiropor 180x85x45 mm 30 15

16 Tágulási szalag betonalap földeléshez Csatlakozások Csatlakozás lapos vezetőhöz összekötő kapoccsal befűzés nélkül Csatlakozás körvezetőhöz összekötő kapoccsal befűzés nélkül 31 Alkalmazás Tágulási szalag betonalap földeléshez Tágulási fúga Alaplemez Alaplemez / 5054_c 16

17 Külső fal hőszigetelése / 2472_k Betonalap földelés kialakítása a DIN (MSZ EN :2009 E ) szerint zárt padlólemez esetén (pince fala szigetelt) Csatlakozó zászló Beton Talaj MV-kapocs Földelési fix pont az EPH-hoz Külső- / Lábazati szigetelés Tömítőszalag Összekötő Keresztkapocs kapocs Fólia Alaplemez Vasalás Földnedvesség elleni szig. Hőszigetelés Pince padlója Tisztasági réteg vízelvezető Betonalap földelő Összekötés a vasalással 2 m-enként / S2472_e 17

18 Keretföldelő kialakítása a DIN (MSZ EN :2009 E ) szerint zárt kád - teljes kerületi szigetelés kivitel Csatlakozó zászló pl. NIRO V4A Anyag kód Beton MV-kapocs A keretföldelés hálóosztása max. 10 x 10 m Földelési fix pont HES-hez Talaj Külső- / Lábazati szigetelés Keresztkapocs Fő földelő sín (HES) Potenciálkiegyenlítő háló Összekötő kapocs Alaplemez Vasalás Földnedv. elleni szig. Hőszigetelés Pince padlója Tisztasági réteg esetleg misung (ágyazóhabarcs) Korrózióálló keretföldelő pl. NIRO V4A (anyagkód ) / S2472_f Keretföldelő teljes kerületi szigetelés esetén Telepítés a tisztasági rétegben Keretföldelő anyag NIRO (V4A) hálóosztás 10x10 m Villámvédelmi rendszerek esetén / 5523_a 18

19 Keretföldelő teljes kerületi szigetelés Telepítés a tisztasági rétegben Keretföldelő anyag NIRO (V4A) hálóosztás 10x10 m Villámvédelmi rendszerek esetén / 5523_b Földelés kialakítása a DIN (MSZ EN :2009 E ) szerint fehér kád - vízzáró beton Talaj Keresztkapocs Villámvédelmi csatlakozó zászló Legmagasabb talajvíz-állás Tömítőszalag vízzáró-beton Keretföldelő hálóosztása max. 10 x 10 m Nyomásálló vízzáró fali átvezetés Fólia Összekötő kapocs 2 m-enként Alaplemez Vasalás Fő földelő sín Földnedv. elleni szig. (HES) Szigetelés Potenciálkiegyenlitő háló Pince padlója Tisztasági réteg Korrózióálló keretföldelő z.b. NIRO (V4A) (anyagkód ) / 2472_l 19

20 ca. 20 m Földelés kialakítása a DIN (MSZ EN :2009 E ) szerint fekete kád Csatlakozó zászló pl. NIRO V4A (anyagkód ) Talaj Beton Tető-, fali- és földelő átvezetés Keretföldelő hálóosztása max. 10 x 10 m Legmagasabb talajvíz-állás Keresztkapocs Kádszigetelés Fő földelő sín (HES) Potenciálkiegyenlítő háló Összekötő kapocs Kádszigetelés Alaplemez Tisztasági réteg Korrózióálló keretföldelő z.b. NIRO (V4A) (anyagkód ) / S2472_j Földelőrendszer a DIN és MSZ EN szerint Hálóosztás max. 10x10 m zárt-fehér-fekete kád kialakítás esetén Javaslat: Több csatlakozó zászló Pl. minden műszaki központban Potenciálkiegyenlítő háló az alaplemezben Javaslat: hálóosztás 20 x 20m Keretföldelő, Szerelés az alaplemez alatt a talajban vagy a tisztasági rétegben Csatlakozó zászló külső villámvédelemhez ca. 40 m / S1579_e 20

21 Földelőrendszerek anyaga, alakja és minimális méretkövetelményei a,e Anyag Réz, ónozott réz Alak Sodrony Rúdföldelő Ø mm Minimális méretek Földelő vezető 50 mm² Körszelvény mm² Szalag Cső mm² Lemezföldelő mm Lemez Rács c 500x x600 Lit.: MSZ EN : , Tab szeptember 23. Villámvédelem 41 Földelőrendszerek anyaga, alakja és minimális méretkövetelményei Anyag Horganyzott acél Alak Rúdföldelő Ø mm Minimális méretek Földelővezető Körszelvény mm 2 Cső 25 Szalag 90 mm² Lemezföldelő mm Régi érték: 16 Lemez Rács c 500x x600 Idomacél Lit.: MSZ EN : , Tab. 7 d szeptember 23. Villámvédelem 42 21

22 Földelőrendszerek anyaga, alakja és minimális méretkövetelményei Anyag Csupasz acél b Alak Sodrony Körszelvény Szalag Rúdföldelő Ø mm Minimális méretek Földelővezető 70 mm² 78 mm² 75 mm² Lemezföldelő mm Lit.: MSZ EN : , Tab szeptember 23. Villámvédelem 43 Földelőrendszerek anyaga, alakja és minimális méretkövetelményei Anyag Acél galvanizált réz bevonattal Alak Rúdföldelő Ø mm Minimális méretek Földelővezető Körszelvény 14 f 50 mm² Szalag 90 mm² Lemezföldelő mm új Lit.: MSZ EN : , Tab szeptember 23. Villámvédelem 44 22

23 Földelőrendszerek anyaga, alakja és minimális méretkövetelményei Anyag Rozsdamentes acél Alak Ródföldelő Ø mm Minimális méret Földelővezető Körszelvény 15 f 78 mm 2 Szalag 100 mm² Lemezföldelő mm szeptember 23. Villámvédelem 45 Földelőrendszerek anyaga, alakja és minimális méretkövetelményei a) A mechanikai és villamos továbbá a korróziós ellenállási tulajdonságoknak meg kell felelni a jövőbeni IEC előírásainak. b) Csak akkor alkalmazandó, ha min. 50 mm mélyen van betonba ágyazva. c) A rácsszerkezet hossza legalább 4,8 m. d) Különböző idomacél profilok alkalmazhatók 290 mm 2 keresztmetszettel és min. 3 mm-es profilvastagsággal. e) B típusú földelési elrendezés esetén, a földelőelektródát min. 5 m-enként megbízhatóan össze kell kötni a betonvasalással. f) Néhány országban az átmérő csökkenthető 12,7 mm-re. Lit.: MSZ EN : , Tab. 7 új szeptember 23. Villámvédelem 46 23

24 Hálószerű egymással összekötött földelőrendszer egy ipari üzem területén Célépület Gyártócsarnok Raktár Teherporta Irodaépület / 1483_b Hálószerű egymással összekötött földelőrendszer egy ipari üzem területén MEGJEGYZÉS: Ez a rendszer kis impedanciát eredményez az épületek között, és EMC szempontból jelentősek az előnyei. A hálóosztás az épületek és más objektumok közelében 20 m 20 m nagyságrendű lehet. 30 m-nél messzebb ezt 40 m 40 m nagyságrendre lehet növelni

25 Külső villámvédelem és földelés egy ipari üzem területén Földelőrendszer Pince /