Producent pomiedziowanych systemów uziemieńStrona poglądowa wykonana przez Łukasza Piera
CBM Technology

Wpisz nazwę produktu, numer katalogowy, nazwę dokumentu albo temat. Wielkość liter i polskie znaki nie mają znaczenia.

Szukamy w

  • Produkty
  • Numery katalogowe
  • Dokumenty
  • Kalkulatory
  • Wiedza techniczna

Na przykład

Kontakt z CBM
WIEDZA TECHNICZNA

Projektowanie układów uziemiających

Dla kogo:ProjektantInwestor

Zasady projektowania i obowiązujące przepisy dla układów uziemiających zawarte w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury i przywołanych przez niego normach dla wszystkich obiektów, w których występują instalacje elektryczne lub odgromowe

„…Niezbędnym i ważnym elementem wszystkich elektroenergetycznych urządzeń wysokiego napięcia oraz wielu urządzeń niskiego napięcia jest uziemienie. Bezpieczeństwo personelu obsługującego urządzenia elektryczne oraz osób stykających się z tymi urządzeniami w zakładach przemysłowych, instytucjach użyteczności publicznej, domach mieszkalnych itd. może być zapewnione w wielu przypadkach tylko w razie istnienia prawidłowo wykonanych i utrzymywanych urządzeń uziemiających. Prawidłowa praca urządzeń elektrycznych jest niemożliwa bez istnienia odpowiednio wykonanych uziemień. Zabezpieczenie urządzeń elektrycznych oraz wielu ważnych obiektów gospodarki narodowej od skutków bezpośrednich wyładowań atmosferycznych (piorunów) wymaga również uziemienia. ….”
Doc. dr inż. KONSTANTY WOŁKOWIŃSKI

Poniższe założenia (kroki) pozwolą poprawnie zaprojektować system uziemiający zgodny z aktami prawno-normatywnymi. Projektując uziemienia dla obiektów na terenie Polski jesteśmy zobowiązani kierować się zapisami umieszczonymi w ROZPORZĄDZENIU MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002 roku Dziennik Ustaw Nr 75 Poz. 690 i 2022 poz. 1225 w poniższych normach przywołanych w tym rozporządzeniu jako obowiązujące:
– PN-EN 62305-3 „Ochrona odgromowa — Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów budowlanych i zagrożenie życia”;
– PN-HD 60364-5-54 „Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego — Układy uziemiające i przewody ochronne”.

Osiem kroków do poprawnego zaprojektowania układu uziemiającego
Krok 1 – Rozporządzenie Ministra Infrastruktury
Krok 2 – Dobór rodzaju materiału na uziomy zgodnie z obowiązującymi normami przywołanymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury
Krok 3 – Uzyskanie informacji o wartości rezystywności gruntu
Krok 4 – Obliczenia wartości rezystancji i konfiguracja układu uziemiającego
Krok 5 – Dobór przekroju przewodów uziemiających w zależności od obiektu
Krok 6 – Plan układu uziemiającego i zestawienie materiałowe
Krok 7 – Kosztorys
Krok 8 – Opis techniczny

Krok 1
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury
Podczas projektowania uziemień należy stosować się do poniższych paragrafów z rozporządzenia i stosować materiały, z których wykonane są uziemienia zgodnie z wytycznymi zawartymi w normach, przywołanych jako obowiązkowe.
W normach szczególną uwagę zwraca się na rodzaj materiału jaki powinien być zastosowany dla uziemień otokowych.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002 r.

§ 53.
1. Budynek, odpowiednio do potrzeb wynikających z jego przeznaczenia, powinien być wyposażony w wewnętrzną instalację elektryczną.
2. Budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych. Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych.

Wizualizacja: stacja transformatorowa na betonowym fundamencie, wokół niej w gruncie bednarka uziomu otokowego
Uziemienie stacji transformatorowej
Wizualizacja: bednarka biegnie po ścianie budynku do skrzynki złącza kontrolnego i dalej w gruncie wzdłuż fundamentu
Uziemienie budynku
Wizualizacja: stopa fundamentowa słupa kratowego ze zbrojeniem połączonym bednarką z uziomem w gruncie
Uziemienie fundamentu słupa kratowego

§ 184.
1. Jako uziomy instalacji elektrycznej należy wykorzystywać metalowe konstrukcje budynków, zbrojenia fundamentów oraz inne metalowe elementy umieszczone w niezbrojonych fundamentach stanowiące sztuczny uziom fundamentowy.
2. Dopuszcza się wykorzystywanie jako uziomy instalacji elektrycznej metalowych przewodów sieci wodociągowej, pod warunkiem zachowania wymagań Polskiej Normy dotyczącej uziemień i przewodów ochronnych oraz uzyskania zgody jednostki eksploatującej tę sieć.
3. Instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53 ust. 2, powinna być wykonana zgodnie z Polską Normą dotyczącą ochrony odgromowej obiektów budowlanych.

Krok 2
Dobór rodzaju materiału na uziomy zgodnie z obowiązującymi normami przywołanymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury

Poniżej znajdują się fragmenty norm, które przedstawiają zjawiska korozyjne zachodzące podczas eksploatacji uziemień i określają, jakie materiały można stosować, a jakich nie wolno wykorzystywać do budowy układu uziemiającego.

PN-EN 62305-3
Ochrona odgromowa — Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów budowlanych i zagrożenie życia
E.5.4.3.2 Uziomy fundamentowe
„( …) Dalszy problem wiąże się z korozją elektrochemiczną pod wpływem prądów galwanicznych. Stal w betonie ma w przybliżeniu taki sam potencjał galwaniczny szeregu elektrochemicznego, co miedź w gruncie. A zatem gdy stal w betonie jest połączona ze stalą w ziemi, to czynne napięcie galwaniczne, równe w przybliżeniu 1 V, powoduje przepływ prądu korozji w gruncie oraz mokrym betonie i rozpuszcza stal w gruncie. Gdy umieszczone w gruncie uziomy mają połączenie ze stalą w betonie, to powinny być wykonane z miedzi, stali pomiedziowanej lub ze stali nierdzewnej.

PN-HD 60364-5-54
C.4 Możliwe problemy korozji dla innych instalacji uziemiających poza naturalnym uziomem fundamentowym
„( …) Jakakolwiek stalowa elektroda uziomowa nie może być instalowana bezpośrednio w połączeniu ze zbrojonym fundamentem w ziemi z wyjątkiem elektrody wykonanej ze stali nierdzewnej lub innej dobrze zabezpieczonej przy pomocy odpowiednich prefabrykowanych powłok chroniących przed wilgocią. Powłoka cynku nakładana poprzez zanurzenie w ciekłym cynku lub powłoka malarska lub inna z materiałów podobnych nie jest wystarczająca do tych celów. Dodatkowe systemy uziemiające naokoło lub przy budynku powinny być wykonane z innych metali niż stal ocynkowana ogniowo tak, aby zapewnić wystarczającą żywotność tych części uziemienia.

Poniższy rysunek przedstawia zjawisko różnicy potencjałów pomiędzy stalą zanurzoną w fundamencie, a bednarką ocynkowaną i prętem ocynkowanym.

Schemat: uziom fundamentowy ze stali w betonie (polaryzacja katodowa) połączony bednarką ocynkowaną z dodatkowym uziomem ocynkowanym w gruncie (polaryzacja anodowa), kierunek prądu i schemat zastępczy ogniwa galwanicznego
Różnica potencjałów między stalą w betonie a stalą ocynkowaną w gruncie

Krok 3
Uzyskanie informacji o wartości rezystywności gruntu

Kolejnym krokiem do poprawnego zaprojektowania systemu uziemienia jest określenie rezystywności gruntu na różnych głębokościach i w różnych miejscach terenu budowy. Informację o wartości rezystywności gruntów można uzyskać trzema metodami.
Pierwsza metoda to określenie rodzaju gruntu na podstawie badań geologicznych które są wykonywane w fazie projektowania obiektu (np. linie wysokiego napięcia). Po określeniu rodzaju gruntu można skorzystać z tabeli rezystywności gruntów która jest przedstawiona poniżej. Podstawową wadą tej metody jest, jak widać w tabeli, duży zakres wartości rezystywność dla jednego rodzaju gruntu co może spowodować znaczne różnice w wartości rezystancji obliczonej, a faktycznie uzyskanej po zainstalowaniu układu uziemiającego.

Wartości rezystywności różnych gruntów

Rodzaj gruntu

Rezystywność gruntu [Ωm]

grunt bagienny

5 – 40

ił, glina, czarnoziem

20 – 200

piasek

200 – 2 500

żwir

2 000 – 3 000

zwietrzałe skały

poniżej 1 000

piaskowiec

2 000 – 3 000

granit

powyżej 50 000

morena

powyżej 30 000

Ze względu na dużą różnorodność gruntów, wyniki w tabeli obok są szacunkowe, dlatego zaleca się dokonywania pomiarów rezystywności gruntu przed zaprojektowaniem uziemienia.
Druga metoda polega na zmierzeniu rezystywności próbek gruntu, pobranych podczas badań geologiczny na różnych głębokościach, w pudełku do pomiaru rezystywności zwanej „Soil Box” przedstawionej na poniższym zdjęciu. Metoda ta pozwala w bardzo dużym stopniu obliczyć rezystancję bliską faktycznie uzyskanej po zainstalowaniu układu.

Dwa przezroczyste pojemniki Soil Box z elektrodami do pomiaru rezystywności próbek gruntu
Pudełko do pomiaru rezystywności gruntu (Soil Box)

Trzecia metoda najbardziej popularna i najbardziej dokładna to opisana poniżej metoda Wennera.

Badanie rezystywności gruntu
Czteroelektrodowa metoda Wennera w układzie jak na rysunku poniżej. Układ ten składa się z umieszczonych w jednej linii czterech elektrod: dwóch elektrod prądowych P1 i P2 oraz dwóch elektrod napięciowych N1 i N2. Za pomocą generatora G wywołuje się przepływ przez elektrody prądowe w gruncie prądu I P1P2.
Elektrody napięciowe służą do pomiaru spadku napięcia U N1N2.

Układ do pomiaru rezystywności gruntu metodą czteroelektrodową Wennera

Schemat metody Wennera: cztery elektrody w jednej linii w odstępach a, generator G i amperomierz między elektrodami prądowymi P1 i P2, woltomierz między elektrodami napięciowymi N1 i N2
Metoda Wennera: elektrody prądowe P1, P2 i napięciowe N1, N2

Wartość rezystywności gruntu (dla l << α) wyznacza się z zależności
ρa = 2πaR
α – odległość między elektrodami [m]
R – zmierzona wartość rezystancji [Ω]  R = U N1N2 / I P1P2

Pomiary rezystywności gruntu wykonuje się za pomocą generatora G, co w praktyce najczęściej oznacza miernik z czterema elektrodami.
Po dokonaniu pomiarów rezystywności gruntu, a przed zaprojektowaniem systemu uziemiającego należy ocenić, jaki wpływ na rezystancję uziemienia będzie miała pora roku, w jakiej dokonano pomiarów rezystywności gruntu.
Dlatego należy zastosować wzór:
ρobl = kz · ρzp
gdzie:
ρzp– zastępcza rezystywność gruntu wyznaczona w dowolnym okresie roku
kz– wskaźnik poprawkowy, którego wartość odczytujemy z poniższej tabeli. Wartości wskaźnika Kz dobiera się na podstawie poniższej tabeli:

Wskaźniki sezonowych zmian zastępczej rezystywności gruntu

Uziom

 Wartości wskaźnika 

kz

  jeżeli grunt w czasie pomiarów był

suchy a)

wilgotny c)

mokry b)

poziomy ułożony na głębokości 0,6 ÷ 1 m

1,4

2,2

3,0

pionowy o 1 = 2,5 ÷ 5 m

1,2

1,6

2,0

pionowy o 1 > 5 m

1,1

1,2

1,3

układ uziomowy mieszany (złożony z elementów poziomych i pionowych)

ustala się odpowiednio do wpływu rezystancji uziomów poziomych i pionowych na rezystancję uziemienia układu

a) Można przyjmować w okresie od czerwca do września (włącznie) z wyjątkiem trzydniowych okresów po długotrwałych obfitych opadach.
b) Można przyjmować, że stan taki występuje poza okresem scharakteryzowanym w a.)
c) Wartości tej kolumny można stosować, jeżeli warunki nie dadzą się zakwalifikować do przypadku a) ani b).

Powyższą tabelę i wzór pobrano z publikacji doc. dr inż. Konstantego Wołkowińskiego „Uziemienia urządzeń elektroenergetycznych”.

Krok 4
Obliczenia wartości rezystancji i konfiguracja układu uziemiającego

Po uzyskaniu informacji jaka jest rezystywność gruntu można obliczyć rezystancje i skonfigurować układ uziemiający wykorzystując kalkulator zamieszczony na naszej stronie. Kalkulator został stworzony na podstawie normy BS 7430:2011 a 30-letnie doświadczenie naszej firmy w projektowaniu i instalowaniu układów uziemiających potwierdza, że wzory i współczynniki zamieszczone w normie pozwalają obliczyć rezystancję, która jest najbliższa rzeczywistej wartości rezystancji uzyskanej po zainstalowaniu układu uziemiającego. Ponadto uziomy poziome w instalacjach mieszanych pionowych i poziomych mają niewielki wpływ na obniżenie rezystancji układu uziemiającego. Kalkulator nie jest przeznaczony do projektowania układów uziemiających stacji elektroenergetyczny powyżej 110 kV.
Poniżej przedstawione są normy i wzory które również pozwalają zaprojektować układ uziemiający. Są to obiekty energetyczne, budowlane i telekomunikacyjne.

LINIE ELEKTROENERGETYCZNE WYSOKICH I ŚREDNICH NAPIĘĆ
Norma: PN-EN 50522

Wizualizacja słupa kratowego linii wysokiego napięcia; w powiększeniu stopa fundamentowa ze zbrojeniem i bednarka uziomu w gruncie
Uziemienie słupa kratowego linii wysokiego napięcia
Wizualizacja betonowego słupa linii średniego napięcia; w powiększeniu bednarka ułożona w okręgu wokół podstawy słupa i wprowadzona do jego wnętrza
Uziemienie słupa betonowego linii średniego napięcia

Rezystancja otoku:

R1 = ρE / (π² · D) · ln(2πD / d)

D = L/π- średnica otoku w m
L – długość bednarki otoku w m
d – średnica uziomowego przewodu okrągłego lub połowa szerokości bednarki uziomu w m
ρE – rezystywność gruntu w Ωm

Rezystancja uziomu pionowego pogrążonego w gruncie na głębokość h:
R2 = ρE / (2πL) · ln(L² / (d · h))
L – długość uziomu pionowego w m
d – średnica uziomu pionowego w m
ρE – rezystywność gruntu w Ωm

Rezystancja uziemienia złożonego:
1/R = 1/R1 + 1/R2

Ponieważ bednarki i pręty pionowe zewnętrznego układu uziomów są połączone ze stalą zanurzoną w betonie stóp fundamentowych wieży i słupa, muszą być wykonane z materiałów szlachetnych takich jak stal pomiedziowana, stal nierdzewna lub lita miedź. W przedstawionych instalacjach zostały zastosowane materiały stalowe pomiedziowane, co pozwoliło obniżyć koszty uziemiania o 45% w stosunku do stali nierdzewnej lub litej miedzi.

Zastosowane produkty:
C0000175, C1000112, C1000122, C1030428N, C1030430N, C1030432N, C1030433N, C1030355, C1040302, C1040303, C1060302, C1060303, C1080302, C1080303, C1100274, C1100275, C1130301

STACJE ELEKTROENERGETYCZNE WYSOKICH I ŚREDNICH NAPIĘĆ
Norma: IEEE Std 80-2000

Wizualizacja: kontenerowa stacja transformatorowa na fundamencie, wokół niej w gruncie bednarka uziomu otokowego
Uziemienie stacji transformatorowej
Wizualizacja stacji elektroenergetycznej: siatka bednarek pod całym terenem stacji, połączona z budynkiem i słupami; trzy powiększenia połączeń
Siatka uziemiająca stacji elektroenergetycznej

Na terenie stacji WN/SN i SN/SN należy zaprojektować jeden wspólny układ uziemiający spełniający wszystkie stawiane wobec niego zadania jak poniżej:
– zapewnienie poprawnej pracy instalacji elektroenergetycznej,
– spełnienie wymagań bezpieczeństwa w zakresie ochrony przed porażeniem,
– skuteczne wyrównanie potencjałów instalacji obiektu,
– odprowadzenie energii przepięć,
– zapewnienie poprawnego działania zabezpieczeń,
– bezpieczne rozproszenie w gruncie prądu pioruna odprowadzonego z instalacji odgromowej ( LPS).

Poprawnie zaprojektowany uziom powinien spełniać trzy funkcje:
ochronną, funkcjonalną (roboczą), odgromową.

Rezystancję uziemienia siatkowego z uziomami pionowymi wyznacza się ze wzoru:
Rg = (R1 · R2 − Rm²) / (R1 + R2 − 2Rm)

R1 – rezystancja uziomu siatki uziemiającej w Ω
R2 – rezystancja wszystkich uziomów pionowych w Ω
Rm – rezystancja wzajemna pomiędzy R1 i R2 w Ω

R1 = ρE / (π · Lc) · [ln(2Lc / a′) + k1 · Lc / √S − k2]

ρE – rezystywność gruntu w Ωm
Lc – całkowita długość wszystkich połączonych przewodów siatki uziemiającej w m
α ’- dla przewodów zakopanych na głębokości h w m
2α – średnica przewodów w m
S – powierzchnia, na której rozłożona jest siatka uziemień w m2
k1, k2 – współczynniki odczytywane z wykresów 1 i 2

R2 = ρE / (2π · nR · LR) · [ln(4LR / b) − 1 + 2k1 · Lr / √S · (√nR − 1)²]

Lr – długość każdego z uziomów w m
2b – średnica pręta w m
nR – ilość uziomów pionowych na powierzchni S

Rm = ρE / (π · Lc) · [ln(2Lc / Lr) + k1 · Lc / √S − k2 + 1]

Współczynniki k1, k2 we wzorach (A/B – stosunek długości boków siatki uziemiającej;
h – głębokość pogrążenia siatki)

Wykres współczynnika k1 w funkcji stosunku A/B od 1 do 8: trzy proste, krzywe 1, 2 i 3 dla różnych głębokości pogrążenia siatki h
Współczynnik k1 w zależności od stosunku boków siatki A/B

krzywa 1 dla głębokości h = 0
y1 = – 0,04x + 1,41
krzywa 2 dla głębokości h = 1/10 · √S
y2 = – 0,05x + 1,20
krzywa 3 dla głębokości h = 1/6 · √S
y3 = – 0,05x + 1,13

Wykres współczynnika k2 w funkcji stosunku A/B od 1 do 8: trzy proste, krzywe 1, 2 i 3 dla różnych głębokości pogrążenia siatki h
Współczynnik k2 w zależności od stosunku boków siatki A/B

krzywa 1 dla głębokości h = 0
y1 = 0,15x + 5,50

krzywa 2 dla głębokości h = 1/10 · √S
y2 = 0,10x + 4,68

krzywa 3 dla głębokości h = 1/6 · √S
y3 = – 0,05x + 4,40

Ponieważ bednarki i pręty pionowe zewnętrznego układu uziomów są połączone ze stalą zanurzoną w betonie stóp fundamentowych wieży i słupa, muszą być wykonane z materiałów szlachetnych takich jak stal pomiedziowana, stal nierdzewna lub lita miedźŸ. W przedstawionych instalacjach zostały zastosowane materiały stalowe pomiedziowane, co pozwoliło obniżyć koszty uziemiania o 45% w stosunku do stali nierdzewnej lub litej miedzi.

Zastosowane produkty:
C0000175, C1000112, C1000122, C1030428N, C1030429N, C1030430N, C1030432N, C1030433N, C1030355, C1040302, C1040303, C1060302, C1060303, C1080302, C1080303, C1100274, C1100275, C1110249, C1110250, C1130301, C1140302, C1140304

LINIE ELEKTROENERGETYCZNE NISKICH NAPIĘĆ
Norma: PN-HD 60364-5-54

Rezystancja otoku:
R = 2 · ρE / L
L – długość bednarki otoku w m
ρE – rezystywność gruntu w Ωm

Rezystancja uziomu pionowego pogrążonego w gruncie na głębokość h:
R = ρE / L

L – długość bednarki otoku w m
ρE – rezystywność gruntu w Ωm

Rezystancja uziemienia złożonego:
1/R = 1/R1 + 1/R2

Wizualizacja słupa linii niskiego napięcia przy ogrodzeniu: bednarka ułożona w okręgu wokół podstawy słupa i doprowadzona do szafki elektrycznej obok
Uziemienie słupa linii niskiego napięcia

Ponieważ bednarki i pręty pionowe zewnętrznego układu uziomów są połączone ze stalą zanurzoną w betonie słupa energetycznego, którego podstawa znajduje się w gruncie, muszą być wykonane z materiałów szlachetnych takich jak stal pomiedziowana, stal nierdzewna lub lita miedź. W przedstawionej instalacji zostały zastosowane materiały stalowe pomiedziowane, co pozwoliło obniżyć koszty uziemiania o 45% w stosunku do stali nierdzewnej lub litej miedzi.

Zastosowane produkty:
C0000175, C1000112, C1030428N, C1030429N, C1030430N, C1030432N, C1030433N, C1030355, C1040302, C1060302, C1080302, C1100274, C1100275, C1110249, C1110250, C1130301

ELEKTROWNIA WIATROWA
Normy: PN-EN 61400-24, PN-EN 62305-3

Wizualizacja elektrowni wiatrowej; w powiększeniu stopa fundamentowa wieży ze zbrojeniem i bednarka uziomu ułożona w gruncie wokół niej
Uziemienie elektrowni wiatrowej

Procedura postępowania przy projektowaniu uziemień elektrowni wiatrowych jest analogiczna jak dla obiektu budowlanego.

Ponieważ bednarki i pręty pionowe zewnętrznego układu uziomów są połączone ze stalą zanurzoną w betonie stopy fundamentowej wieży wiatrowej, muszą być wykonane z materiałów szlachetnych takich jak stal pomiedziowana, stal nierdzewna lub lita miedŸź. W przedstawionej instalacji zostały zastosowane materiały stalowe pomiedziowane, co pozwoliło obniżyć koszty uziemiania o 45% w stosunku do stali nierdzewnej lub litej miedzi

Zastosowane produkty:
C0000175, C1000112, C1000122, C1030428N, C1030429N, C1030430N, C1030432N, C1030433N, C1030355, C1040302, C1040303, C1060302, C1060303, C1080302, C1080303, C1110249, C1110250, C1130301, C1140302, C1140304

OBIEKTY BUDOWLANE
Norma: PN-EN 62305-3

Wizualizacja budynku z wbudowaną stacją transformatorową: bednarka ułożona w gruncie wzdłuż fundamentu
Uziemienie budynku połączone z uziomem fundamentowym stacji transformatorowej
Wizualizacja: bednarka biegnie po ścianie budynku do skrzynki złącza kontrolnego i dalej w gruncie wzdłuż fundamentu
Uziom pionowy w gruncie połączony z uziomem fundamentowym budynku

Uziemienia obiektów budowlanych zgodnie z PN-EN 62305-3 dzielimy na uziomy typu A i typu B:

Typ A
Ten typ instalacji stanowią poziome lub pionowe elektrody instalowane na zewnątrz chronionego obiektu, podłączone do przewodów odprowadzających lub uziomu fundamentowego i nie stanowiące zamkniętego obwodu. Całkowita ilość uziomów nie może być mniejsza niż 2.

Typ B
Ten typ stanowią albo uziomy otokowe instalowane na zewnątrz obiektu stanowiące zamknięty obwód wokół obiektu lub uziom fundamentowy stanowiący zamknięty obwód. Te uziomy mogą również tworzyć siatkę. Zrealizowany system uziemiający musi mieć rezystancję poniżej 10 Ω i mieć minimalną długość 2,5 m – dla uziomu pionowego i 5 m – dla uziomu poziomego.

Ponieważ bednarki i pręty pionowe zewnętrznego układu uziomów są połączone ze stalą zanurzoną w betonie fundamentów budynku i stacji transformatorowej, muszą być wykonane z materiałów szlachetnych takich jak stal pomiedziowana, stal nierdzewna lub lita miedŸź. W przedstawionych instalacjach zostały zastosowane materiały stalowe pomiedziowane, co pozwoliło obniżyć koszty uziemiania o 45% w stosunku do stali nierdzewnej lub litej miedzi.

Zastosowane produkty:
C0000175, C1000112, C1030428N, C1030429N, C1030430N, C1030432N, C1030433N, C1030355, C1040302, C1060302, C1080302, C1100274, C1100275, C1130301, C1140302, C1140304

OBIEKTY TELEKOMUNIKACYJNE
Wypadkowa rezystancja uziemienia obiektów telekomunikacyjnych została określona w normie PN-T-45000-3

Wartości dopuszczalne wypadkowej rezystancji uziemienia dla różnych obiektów

Rodzaj obiektu

Wypadkowa rezystancja uziemienia [Ω]

stacje nadawcze

2 (5)

stacje linii radiowych (przelotowe)

5 (10)

stacje linii radiowych (końcowe)

2 (5)

stacje retransmisyjne nadawcze, odbiorcze i nadawczo-odbiorcze

 10

Wizualizacja wieży antenowej; w powiększeniu stopy fundamentowe wieży i kontener urządzeń połączone bednarką uziomu w gruncie
Uziemienie wieży telekomunikacyjnej

W nawiasach podano wartości dopuszczalne przy rezystywności gruntu przekraczającej 100 Ωm

W celu zaprojektowania systemu uziemiającego obiektu telekomunikacyjnego można skorzystać z poniższych wzorów.

Rezystancja otoku:
R1 = ρE / (π² · D) · ln(2πD / d)

D = L/π- średnica otoku w m
L – długość bednarki otoku w m
d – średnica uziomowego przewodu okrągłego lub połowa szerokości bednarki uziomu w m
ρE – rezystywność gruntu w Ωm

Rezystancja uziomu pionowego pogrążonego w gruncie na głębokość h:
R2 = ρE / (2πL) · ln(L² / (d · h))

L – długość uziomu pionowego w m
d – średnica uziomu pionowego w m
ρE – rezystywność gruntu w Ωm

Rezystancja uziemienia złożonego:
1/R = 1/R1 + 1/R2

Ponieważ bednarki i pręty pionowe zewnętrznego układu uziomów są połączone ze stalą zanurzoną w betonie stóp fundamentowych wieży antenowej, muszą być wykonane z materiałów szlachetnych takich jak stal pomiedziowana, stal nierdzewna lub lita miedź. W przedstawionej instalacji zostały zastosowane materiały stalowe pomiedziowane, co pozwoliło obniżyć koszty uziemiania o 45% w stosunku do stali nierdzewnej lub litej miedzi.

Zastosowane produkty:
C0000175, C1000112, C1030428N, C1030429N, C1030430N, C1030432N, C1030433N, C1030355, C1040302, C1060302, C1080302, C1100274, C1100275, C1110249, C1110250, C1130301

Krok 5
Dobór przekroju przewodów uziemiających w zależności od obiektu
Dobór przekroju przewodu i rodzaj materiału na układy uziemiające uwarunkowany jest rodzajem obiektu dla którego będzie instalowany układ uziemiający. Obiekty można podzielić na dwa rodzaje.

Pierwszy to obiekty, w których występują prądy zwarciowe doziemne (stacje elektroenergetyczne). Aby obliczyć właściwy przekrój przewodu uziemiającego dla występującej wartości pądu zwarciowego i czasu jego wyłączenia można skorzystać z Kalkulatora umieszczonego na naszej stronie. W opisie Kalkulatora są zawarte wszystkie informacje wyjaśniające założenia obliczeniowe.

Dwie wizualizacje: kontenerowa stacja transformatorowa z uziomem otokowym oraz słup betonowy z bednarką wokół podstawy
Stacje elektroenergetyczne: obiekty z prądami zwarciowymi doziemnymi

W drugim rodzaju obiektów do doboru przekroju przewodów uziemiających można skorzystać z tablicy nr 7 str. 30 normy PN EN 62 305-3 oraz tabeli 54.1 str. 11 normy PN-HD 60364-5-54. Obie tabele i przykłady obiektów są zamieszczone poniżej.

Wizualizacja uziemienia słupa kratowego linii wysokiego napięcia
Słup kratowy linii wysokiego napięcia
Wizualizacja uziemienia słupa linii niskiego napięcia
Słup linii niskiego napięcia
Wizualizacja uziemienia elektrowni wiatrowej
Elektrownia wiatrowa
Wizualizacja uziemienia wieży telekomunikacyjnej
Wieża telekomunikacyjna

Dobór rodzaju materiału na układy uziemiające dla wszystkich obiektów jest zdeterminowany obowiązkiem projektowania układu uziemiającego zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury i normą 62305-3:2011. Pomimo, że normy prezentują również bednarkę i uziomy pionowe ocynkowane ogniowo to w tym przypadku można zastosować tylko bednarkę i uziomy pionowe wykonane ze stali pomiedziowanej, z litej miedzi lub ze stali nierdzewnej. Stosowanie ocynkowanych ogniowo elementów uziemiających jest niedozwolone, ponieważ w przedstawionych obiektach występuje zjawisko różnicy potencjałów opisane w normie 62305-3:2011. Poniżej przykłady obiektów opisanych w normie

Wizualizacja uziemienia elektrowni wiatrowej
Elektrownia wiatrowa
Wizualizacja uziemienia betonowego słupa linii średniego napięcia
Słup betonowy linii średniego napięcia
Wizualizacja uziemienia stacji transformatorowej
Stacja transformatorowa
Wizualizacja siatki uziemiającej stacji elektroenergetycznej
Stacja elektroenergetyczna
Wizualizacja uziemienia słupa kratowego linii wysokiego napięcia
Słup kratowy linii wysokiego napięcia
Wizualizacja uziemienia słupa linii niskiego napięcia
Słup linii niskiego napięcia
Wizualizacja uziemienia budynku
Budynek
Wizualizacja uziemienia wieży telekomunikacyjnej
Wieża telekomunikacyjna

Materiał, kształt i minimalne wymiary uziomów

Materiał

Ukształtowanie

Wymiary

Średnica pręta
mm

Przekrój przewodu
mm2

Powierzchnia płyty
mm

miedź
miedź cynowana

linka

 50

lita okrągła

 15

 50

lita taśma

 50

rura

 20

lita płyta

500 x 500

płyta kratowa c)

600 x 600

stal ocynkowana
na gorąco

lita okrągła

 14

 78

rura

 25

lita taśma

 90

lita płyta

 500 x 500

płyta kratowa c)

 600 x 600

profilowana

 d)

  stal goła b)

linka

70

lita okrągła

78

lita taśma

75

 stal pokryta miedzią

lita okrągła

14

50

lita taśma

90

  stal nierdzewna

lita okrągła

 15

78

lita taśma

100

a) Właściwości mechaniczne i elektryczne, a także właściwości odporności na korozję powinny spełniać wymagania przyszłej serii norm EN 50164.
b) Powinna być osadzona w betonie do głębokości minimum 50 mm.
c) Płyta kratowa wykonana z przewodu o minimalnej długości całkowitej 4,8 m.
d) Dozwolone są różne profile o przekroju 290 mm² i minimalnej grubości 3 mm, np. profil krzyżowy.
e) W przypadku uziomu fundamentowego, stanowiącego układ typu B, uziom ten należy prawidłowo połączyć ze stalą zbrojeniową w odstępach nie większych niż 5 m.

Minimalne wymiary powszechnie stosowanych uziomów wbijanych w ziemię lub beton, używanych celem zapobieżenia korozji i zapewnienia wytrzymałości mechaniczne

Materiał
i powierzchnia

Kształt

Średnica
mm

Przekrój poprzeczny
mm²

Grubość
mm

Ciężar powłoki
g/m²

Grubość powłoki ochronnej
mikrometr

 stal umieszczona
w betonie (czysta,
galwanizowana na gorąco lub nierdzewna)

drut okrągły

 10

taśma lita lub pleciona

 75

3

 stal ocynkowana na gorąco c)

taśma pleciona b) lub płaskownik/ płyta lita – kratownica

 90

3

500

63

pręt okrągły wbity pionowo

 16

350

45

drut okrągły położony poziomo

 10

350

45

rura

 25

2

350

45

linka skręcana (umieszczona w betonie)

 70

profil krzyżowy wbity pionowo

 (290)

 3

 stal platerowana

 pręt okrągły wbity pionowo

 (15)

2 000

 stal z powłoką miedzi nałożoną elektrolitycznie

 pręt okrągły wbity pionowo

 14

250 e)

 drut okrągły położony poziomo

 (8)

 70

 taśma położona poziomo

 90

3

 70

 stal nierdzewna a)

taśma lub w kształcie taśmy/płytka

 90

3

 pręt okrągły wbity pionowo

 16

 drut okrągły położony poziomo

 10

 rura

 25

2

 miedź

 taśma

 50

2

 drut okrągły położony poziomo

 (25) d) 50

 lity pręt okrągły wbity pionowo

 (12) 15

linka skręcana

1,7 dla poszcz. drutu linki

(25) d) 50

rura

20

2

lita płyta

(1,5) 2

kratownica

2

UWAGA: wartości w nawiasach mają zastosowanie tylko do ochrony przed wstrząsami elektrycznymi, podczas gdy pozostałe wartości mają zastosowanie do ochrony odgromowej i ochrony przed wstrząsami elektrycznymi.
a) Chrom ≥ 6%, nikiel ≥ 5%, molibden ≥ 2%, węgiel ≤ 0,08%.
b) Taśma w krążku lub pocięta taśma z zaokrąglonymi krawędziami.
c) Powłoka będzie gładka, rozciągliwa i wolna od plam po wycieku.
d) Gdzie doświadczenie pokazuje, że ryzyko korozji uszkodzenia mechanicznego jest wyjątkowo małe, można zastosować 16 mm².
e) Grubość ta jest podana, celem zapobieżenia uszkodzenia powłoki miedzi podczas procesu montażu. Może być zmniejszona do nie mniej niż 100 ľm, jeśli zgodnie z instrukcjami producenta podejmowane są specjalne środki ostrożności, celem uniknięcia uszkodzenia mechanicznego miedzi podczas procesu montażu (np. wiercone otwory lub specjalne końcówki ochronne.

Krok 6
Plan układu uziemiającego i zestawienia materiałowego
Kalkulator obliczania rezystancji układu uziemiającego zamieszczony na naszej stronie po obliczaniu rezystancji pozwala wygenerować graficzny plan układu uziemiającego i zestawienie materiałowe produktów potrzebnych do zbudowania układu uziemiającego. Wydruk można załączyć do dokumentacji projektowej jako instrukcję dla wykonawcy.

Krok 7
Kosztorys
Kalkulator obliczania rezystancji pozwala również wygenerować koszt materiałów oraz koszt robocizny zainstalowania uziomów poziomych i pionowych. Wydruk tych informacji może być wykorzystany jako załącznik do dokumentacji projektowej.

Krok 8
Opis techniczny
Opis techniczny powinien zawierać:
– opis obiektu dla którego jest projektowany układ uziemiający,
– Informacje o wartościach prądów zwarciowych i czasu ich wyłączenia, jeżeli występują,
– informację o wartości rezystywności gruntu w miejscu budowy układu uziemiającego,
– opis metody na podstawie której uzyskano informację o wartości rezystywności gruntu,
– wyliczenie rezystancji uziemienia wraz z informacją o metodzie obliczenia rezystancji,
– plan układu uziemiającego,
– zestawienie materiałowe,
– koszt materiału i koszt wykonania układu uziemiającego,
– instrukcje pogrążania uziomów pionowych i układania uziomów pionowych wraz z informacją jak powinien postępować elektroinstalator w przypadku nie uzyskania wymaganej rezystancji po wykorzystaniu całego materiału zgodnie z planem układu uziemiającego.

Literatura:
1. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002 roku Dziennik Ustaw Nr 75 Poz. 690 i Dz. U. 2022 poz. 1225
2. PN-EN 62305-3 – Ochrona odgromowa — Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów budowlanych i zagrożenie życia”;
3. PN-HD 60364-5-54 – Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego — Układy uziemiające i przewody ochronne.
4. BS 7430 Earthing
5. PN-EN 50522 – Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego — Układy uziemiające i przewody ochronne
6. PN-HD 60364-5-54 – Instalacje elektryczne niskiego napięcia — Część 5-54: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego — Układy uziemiające i przewody ochronne
7. Uziemienia urządzeń elektroenergetycznych doc. dr inż. Konstantego Wołkowińskiego 1967 rok