Σύστημα TT σε αντλιοστάσιο: κριτήριο γείωσης και επιλογή μέσου προστασίας
Αγροτικό αντλιοστάσιο τροφοδοτείται με σύστημα TT από παροχή 100 A, 400/230 V. Η εγκατάσταση διαθέτει ηλεκτρόδιο γείωσης τριών ράβδων με μετρημένη αντίσταση 96 Ω κατά την ξηρή περίοδο. Στην αρχή της εγκατάστασης υπάρχει RCD 300 mA τύπου S και τοπικά, στα κυκλώματα ρευματοδοτών, RCD 30 mA. Η αντλία προστατεύεται από MCB 63 A καμπύλης C. Μετά από πτώση κεραυνού, μετράται αντίσταση βρόχου Zs = 98 Ω στο άκρο της αναχώρησης της αντλίας. Ο ηλεκτρολόγος προτείνει αντικατάσταση του MCB με B32 «για να πέσει το Zs», ενώ ο ιδιοκτήτης ζητά να αφαιρεθεί ο RCD 300 mA επειδή «πέφτει συχνά». Σε δοκιμή σφάλματος φάσης προς περίβλημα της αντλίας, ο MCB δεν αποσυνδέει.
1. Υπολογίστε το ρεύμα σφάλματος και εξηγήστε γιατί η αλλαγή του MCB δεν λύνει το πρόβλημα. Ποιο είναι το ορθό μέσο προστασίας και ποιο κριτήριο ισχύει;
Read the worked answer
Ρεύμα σφάλματος I_f = U_0/(R_A + R_B) = 230/(96 + 2) ≈ 2,35 A
Απαιτήσεις MCB
- C63: μαγνητική απόζευξη στα 10 × I_n = 630 A → Z_s,max = 230/630 = 0,37 Ω
- B32: 5 × 32 = 160 A → Z_s,max = 230/160 = 1,44 Ω
Με Z_s = 98 Ω καμία επιλογή MCB δεν μπορεί να αποσυνδέσει. Ο MCB θα λειτουργήσει μόνο για υπερφόρτιση και για σφάλμα φάσης-φάσης.
Ορθό μέσο προστασίας Σε σύστημα TT η προστασία έναντι έμμεσης επαφής γίνεται αποκλειστικά με RCD, με κριτήριο:
R_A ≤ 50 V / I_Δn
Για I_Δn = 300 mA: R_A ≤ 167 Ω → τα 96 Ω ικανοποιούν το κριτήριο (με περιθώριο).
Συμπέρασμα Ο RCD 300 mA τύπου S δεν πρέπει να αφαιρεθεί - είναι το μόνο μέσο απόζευξης σφάλματος γης. Η συχνή πτώση του πρέπει να διερευνηθεί (υγρασία, διαρροές, αρμονικές, λανθασμένη επιλογή τύπου) και όχι να αντιμετωπιστεί με αφαίρεση.
2. Ποια τάση επαφής εμφανίζεται κατά το σφάλμα και γιατί απαιτείται κύρια ισοδυναμική σύνδεση; Πώς μετράτε ορθά την αντίσταση του ηλεκτροδίου;
Read the worked answer
Τάση επαφής U_f = I_f × R_A = 2,35 × 96 ≈ 226 V
Η τιμή εμφανίζεται στο μεταλλικό περίβλημα της αντλίας από τη στιγμή του σφάλματος μέχρι την απόζευξη από τον RCD τύπου S (καθυστέρηση έως ~0,5-1 s). Είναι θανατηφόρα αν δεν υπάρχει ισοδυναμική σύνδεση.
Γιατί κύρια ισοδυναμική σύνδεση Η κύρια ισοδυναμική σύνδεση (μεταλλικά περιβλήματα, σωλήνες νερού, μεταλλικές κατασκευές, αγωγός γείωσης) εξασφαλίζει ότι όλα τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη ανεβαίνουν στο ίδιο δυναμικό, ώστε η τάση επαφής να μην εμφανίζεται μεταξύ τους. Στο αντλιοστάσιο απαιτείται επιπλέον τοπική ισοδυναμική σύνδεση και εξέταση τοπικού RCD 30 mA για τα κυκλώματα χειρισμού.
Μέτρηση ηλεκτροδίου
- Μέθοδος fall-of-potential με τρεις ακίδες (ή 61,8 %), όχι με όργανο βρόχου.
- Το όργανο βρόχου σε TT μετρά ουσιαστικά R_A + R_B και συχνά εμφανίζει «> όριο» ή σφάλμα· η ένδειξη 98 Ω δεν συγκρίνεται με τους πίνακες Z_s των MCB.
- Καταγραφή μέτρησης και επανάληψη σε διαφορετική εποχή (ξηρή/υγρή περίοδος).
3. Τον Αύγουστο η αντίσταση του ηλεκτροδίου ανέβηκε στα 180 Ω. Τι σημαίνει αυτό και τι προτείνετε;
Read the worked answer
Έλεγχος κριτηρίου R_A × I_Δn = 180 × 0,3 = 54 V > 50 V → η εγκατάσταση παύει να είναι συμμορφούμενη με το κριτήριο της τάσης επαφής, αν και ο RCD εξακολουθεί να αποσυνδέει (I_f = 230/180 = 1,28 A > 0,3 A).
Γιατί είναι κρίσιμο Η αύξηση οφείλεται σε ξήρανση του εδάφους· η τιμή δεν είναι σταθερή και ο σχεδιασμός δεν πρέπει να στηρίζεται σε μέτρηση της «καλής» εποχής.
Λύσεις (κατά σειρά αποτελεσματικότητας)
- Βελτίωση ηλεκτροδίου: περισσότερες/βαθύτερες ράβδοι, δακτύλιος (ring electrode), μπεντονίτης, σύνδεση με γειτονικά ηλεκτρόδια.
- Μείωση I_Δn: RCD 100 mA → R_A ≤ 500 Ω, με έλεγχο επιλεκτικότητας ως προς τον 30 mA (λόγος ≥ 3) και επιβεβαίωση ότι δεν προκαλεί άσκοπες διαρροές.
- Τοπικό RCD 30 mA στα κυκλώματα της αντλίας (R_A ≤ 1667 Ω), με χρήση τύπου κατάλληλου για τον κινητήρα.
Πρόσθετοι έλεγχοι Διατομή αγωγού γείωσης (≥ 16 mm² Cu για την παροχή), κατάσταση συνδέσεων, τεκμηρίωση στο σχέδιο και στο πρωτόκολλο δοκιμών, και πρόγραμμα επαναμέτρησης πριν από κάθε περίοδο άρδευσης.