Salah satu alasan paling penting untuk menghitung pentanahan dan pemasangan adalah untuk melindungi orang, peralatan di rumah dari tegangan berlebih. Jika tiba-tiba petir menyambar sebuah rumah atau karena alasan tertentu ada lonjakan listrik di jaringan, tetapi pada saat yang sama sistem kelistrikan di-ground, semua kelebihan listrik ini akan masuk ke dalam tanah, jika tidak maka akan terjadi ledakan yang dapat menghancurkan segalanya. di jalannya.
Peralatan proteksi listrik
Pertumbuhan konsumsi listrik di semua bidang kehidupan, di rumah dan di tempat kerja, membutuhkan aturan keselamatan yang jelas bagi kehidupan manusia. Berbagai standar nasional dan internasional mengatur persyaratan konstruksi sistem kelistrikan untuk memastikan keselamatan manusia, hewan peliharaan, dan properti saat menggunakan peralatan listrik.
Peralatan perlindungan listrik yang dipasang selama konstruksi bangunan tempat tinggal dan umum harus diperiksa secara teratur untuk memastikan pengoperasian yang andal selama bertahun-tahun. Pelanggaran aturan keselamatan dalam sistem kelistrikan dapat memiliki konsekuensi negatif: ancaman terhadap kehidupan manusia, perusakan properti ataukerusakan kabel.
Peraturan keselamatan menetapkan batas atas berikut untuk kontak manusia yang aman dengan permukaan aktif: 36 VAC di gedung kering dan 12 VAC di area basah.
Sistem pentanahan
Sistem pembumian merupakan peralatan teknis yang mutlak diperlukan untuk setiap bangunan, sehingga merupakan komponen instalasi listrik pertama yang dipasang di fasilitas baru. Istilah pentanahan digunakan dalam teknik elektro untuk menghubungkan komponen listrik ke bumi dengan sengaja.
Pembumian pelindung melindungi orang dari sengatan listrik saat menyentuh peralatan listrik jika terjadi kegagalan fungsi. Tiang, pagar, utilitas seperti pipa air atau pipa gas harus dihubungkan dengan kabel pelindung dengan menghubungkan ke terminal atau batang pentanahan.
Masalah perlindungan fungsional
Pembumian fungsional tidak memberikan keamanan seperti namanya, melainkan menciptakan pengoperasian sistem dan peralatan listrik tanpa gangguan. Pengardean fungsional menghilangkan arus dan sumber kebisingan ke adaptor uji pembumian, antena, dan perangkat lain yang menerima gelombang radio.
Mereka menentukan potensi referensi umum antara peralatan dan perangkat listrik dan dengan demikian mencegah berbagai malfungsi di rumah pribadi, seperti TV atau kedipan lampu. Pengardean fungsional tidak pernah dapat melakukan tugas perlindungan.
Semua persyaratan untuk perlindungan terhadap sengatan listrik dapat ditemukan dalam standar nasional. Membangun bumi pelindung sangat penting dan karena itu selalu diutamakan daripada fungsional.
Resistensi tertinggi dari perangkat pelindung
Dalam sistem yang aman bagi manusia, perangkat pelindung harus beroperasi segera setelah tegangan gangguan dalam sistem mencapai nilai yang dapat membahayakan mereka. Untuk menghitung parameter ini, Anda dapat menggunakan data batas tegangan di atas, pilih nilai rata-rata U=25 VAC.
Pemutus arus sisa yang dipasang di daerah pemukiman biasanya tidak akan tersandung ke bumi sampai arus hubung singkat mencapai 500 mA. Oleh karena itu, menurut hukum Ohm, dengan U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohm. Oleh karena itu, untuk melindungi keselamatan orang dan properti secara memadai, bumi harus memiliki resistansi kurang dari 50 ohm, atau R earth<50.
Faktor keandalan elektroda
Menurut standar negara, elemen berikut dapat dianggap sebagai elektroda:
- tiang atau pipa baja yang dimasukkan secara vertikal;
- strip atau kabel baja yang diletakkan secara horizontal;
- pelat logam tersembunyi;
- cincin logam ditempatkan di sekitar fondasi atau tertanam di fondasi.
Pipa air dan jaringan rekayasa baja bawah tanah lainnya (jika ada kesepakatan dengan pemilik).
Pembumian yang andal dengan resistansi kurang dari 50 ohm tergantung pada tiga faktor:
- Pemandangan tanah.
- Jenis dan ketahanan tanah.
- Ground line resistance.
Perhitungan perangkat pentanahan harus dimulai dengan penentuan resistivitas tanah. Itu tergantung pada bentuk elektroda. Resistivitas bumi r (huruf Yunani Rho) dinyatakan dalam ohm meter. Ini sesuai dengan hambatan teoretis dari silinder pembumian 1 m2, yang penampang dan tingginya 1 m semakin tinggi). Contoh resistivitas tanah dalam Ohm-m:
- tanah berawa dari 1 sampai 30;
- tanah lepas dari 20 sampai 100;
- humus dari 10 hingga 150;
- pasir kuarsa dari 200 hingga 3000;
- batu kapur lunak dari 1500 hingga 3000;
- tanah berumput dari 100 hingga 300;
- tanah berbatu tanpa vegetasi - 5.
Pemasangan perangkat pembumian
Ground loop dipasang dari struktur yang terdiri dari elektroda baja dan strip penghubung. Setelah direndam di tanah, perangkat terhubung ke panel listrik rumah dengan kabel atau strip logam serupa. Kelembaban tanah mempengaruhi tingkat penempatan struktur.
Ada hubungan terbalik antara panjang tulangan dan tinggi muka air tanah. Jarak maksimum dari lokasi konstruksi berkisar antara 1 m sampai 10 m. Elektroda untuk perhitungan pembumian harus masuk ke tanah di bawah garis pembekuan tanah. Untuk cottage, sirkuit dipasang menggunakan produk logam: pipa, tulangan halus, sudut baja, balok-I.
Bentuknya harus disesuaikan untuk masuk ke dalam tanah, luas penampang tulangan lebih dari 1,5 cm2. Penguatan ditempatkan dalam barisan atau dalam bentuk berbagai bentuk, yang secara langsung tergantung pada lokasi sebenarnya dari situs dan kemungkinan memasang perangkat pelindung. Skema di sekeliling objek sering digunakan, namun model pentanahan segitiga masih yang paling umum.
Terlepas dari kenyataan bahwa sistem pelindung dapat dibuat secara mandiri menggunakan bahan yang tersedia, banyak pembuat rumah membeli perlengkapan pabrik. Meskipun tidak murah, mereka mudah dipasang dan tahan lama digunakan. Biasanya, kit semacam itu terdiri dari elektroda berlapis tembaga sepanjang 1 m, dilengkapi dengan sambungan berulir untuk pemasangan.
Total perhitungan coretan
Tidak ada aturan umum untuk menghitung jumlah lubang dan dimensi strip tanah yang tepat, tetapi pelepasan arus bocor pasti tergantung pada luas penampang material, jadi untuk peralatan apa pun, ukuran ground strip dihitung dari arus yang akan dibawa oleh strip ini.
Untuk menghitung loop tanah, arus bocor terlebih dahulu dihitung dan ukuran strip ditentukan.
Untuk sebagian besar peralatan listrik seperti transformator,generator diesel, dll., ukuran jalur arde netral harus sedemikian rupa sehingga dapat menangani arus netral peralatan ini.
Misalnya, untuk transformator 100kVA, arus beban total sekitar 140A.
Strip yang terhubung harus mampu mengalirkan setidaknya 70A (arus netral), yang berarti strip berukuran 25x3mm cukup untuk mengalirkan arus.
Strip yang lebih kecil digunakan untuk membumikan kasing, yang dapat mengalirkan arus sebesar 35 A, asalkan 2 lubang pembumian digunakan untuk setiap objek sebagai perlindungan cadangan. Jika satu strip menjadi tidak dapat digunakan karena korosi, yang merusak integritas sirkuit, arus bocor mengalir melalui sistem lainnya, memberikan perlindungan.
Perhitungan jumlah pipa pelindung
Resistensi pentanahan dari batang atau tabung elektroda tunggal dihitung berdasarkan:
R=/ 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Di mana:
ρ=Tahanan arde (ohmmeter), L=Panjang elektroda (meter), D=Diameter elektroda (meter).
Perhitungan tanah (contoh):
Hitung hambatan batang isolasi tanah. Memiliki panjang 4 meter dan diameter 12,2 mm, berat jenis 500 ohm.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19.
Resistensi pentanahan dari elektroda batang atau tabung tunggal dihitung sebagai berikut:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Di mana:
ρ=Tahanan arde (ohmmeter), L=Panjang elektroda (cm), D=Diameter elektroda (cm).
Definisistruktur pentanahan
Perhitungan pentanahan suatu instalasi listrik dimulai dengan menentukan jumlah pipa pentanahan dengan diameter 100 mm, panjang 3 meter. Sistem memiliki arus gangguan 50 KA selama 1 detik dan resistivitas tanah 72,44 ohm.
Kerapatan arus di permukaan elektroda bumi:
Poppy. rapat arus yang diijinkan I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Poppy. rapat arus yang diijinkan=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Luas permukaan satu diameter adalah 100 mm. Pipa 3m=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Poppy. arus yang dihamburkan oleh satu pipa tanah=Kerapatan arus x Luas permukaan elektroda.
Maks. arus yang dihamburkan oleh satu pipa pembumian=889,419x 0,942=838A, Jumlah pipa pembumian yang dibutuhkan=Arus gangguan / Maks.
Jumlah pipa tanah yang dibutuhkan=50000/838=60 buah.
Resistansi pipa tanah (terisolasi) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Resistensi pipa tanah (terisolasi) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 / Pipa
Total hambatan 60 buah tanah=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Resistensi jalur tanah
Ground strip resistance (R):
R=/ 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / berat))
Contoh perhitungan loop grounding diberikan di bawah ini.
Hitung strip lebar 12 mm, panjang 2200 meter,terkubur di dalam tanah pada kedalaman 200 mm, resistivitas tanah adalah 72,44 ohm.
Resistensi jalur tanah (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050
Dari hambatan total di atas 60 buah pipa grounding (Rp)=0,133 ohm. Dan ini karena strip tanah yang kasar. Disini tahanan tanah bersih=(RpxRe) / (Rp + Re)
Resistensi bersih=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Impedansi pembumian dan jumlah elektroda per grup (koneksi paralel). Dalam kasus di mana satu elektroda tidak cukup untuk memberikan resistansi pembumian yang diperlukan, lebih dari satu elektroda harus digunakan. Pemisahan elektroda harus sekitar 4 m Resistansi gabungan dari elektroda paralel adalah fungsi kompleks dari beberapa faktor seperti jumlah dan konfigurasi elektroda. Resistansi total sekelompok elektroda dalam berbagai konfigurasi sesuai dengan:
Ra=R (1 + a / n), dimana a=/ 2X3.14xRxS
Di mana: S=Jarak antara batang pengatur (meter).
λ=Faktor yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
n=Jumlah elektroda.
ρ=Tahanan tanah (Ohmmeter).
R=Resistansi batang tunggal dalam isolasi (Ω).
| Faktor untuk elektroda paralel yang sejajar | |
| Jumlah elektroda (n) | Faktor (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3.15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Untuk menghitung pembumian elektroda yang ditempatkan secara merata di sekitar kotak berlubang, seperti keliling bangunan, persamaan di atas digunakan dengan nilai yang diambil dari tabel berikut. Untuk tiga batang yang terletak pada segitiga sama sisi atau pada formasi L, nilai=1, 66
| Faktor untuk elektroda persegi berongga | |
| Jumlah elektroda (n) | Faktor (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Perhitungan pembumian pelindung loop untuk kotak berlubang dilakukan sesuai dengan rumus jumlah total elektroda (N)=(4n-1). Aturan praktisnya adalah bahwa batang paralel harus diberi jarak setidaknya dua kali lebih panjang untuk memanfaatkan elektroda tambahan sepenuhnya.
Jika pemisahan elektroda jauh lebih besar dari panjangnya, dan hanya beberapa elektroda yang paralel, maka resistansi pembumian yang dihasilkan dapat dihitung menggunakan persamaan resistansi biasa. Dalam prakteknya, tahanan pembumian efektif biasanya akan lebih tinggi dari yang dihitung.
Biasanya, array 4-elektroda dapat memberikan peningkatan 2,5-3 kali lipat.
Array 8 elektroda biasanya memberikan peningkatan mungkin 5-6 kali. Tahanan dari ground rod asli akan berkurang 40% untuk baris kedua, 60% untuk baris ketiga, 66% untuk baris keempat.
Contoh perhitungan elektroda
Menghitung hambatan total sebuah batang arde 200 unit secara paralel, masing-masing dengan interval 4m, dan jika mereka dihubungkan dalam bujur sangkar. Batang tanah adalah 4meter dan diameter 12,2 mm, hambatan permukaan 500 ohm. Pertama, resistansi satu batang arde dihitung: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohm.
Selanjutnya, hambatan total batang pentanahan sejumlah 200 satuan secara paralel: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (garis sejajar)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Jika batang arde dihubungkan ke area berongga 200=(4N-1), Ra (pada kotak kosong)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Kalkulator Tanah
Seperti yang Anda lihat, perhitungan pentanahan adalah proses yang sangat kompleks, menggunakan banyak faktor dan rumus empiris kompleks yang hanya tersedia untuk insinyur terlatih dengan sistem perangkat lunak yang kompleks.
Pengguna hanya dapat melakukan perhitungan kasar menggunakan layanan online, misalnya Allcalc. Untuk perhitungan yang lebih akurat, Anda masih perlu menghubungi organisasi desain.
Kalkulator online Allcalc akan membantu Anda dengan cepat dan akurat menghitung arde pelindung di tanah dua lapis yang terdiri dari arde vertikal.
Perhitungan parameter sistem:
- Lapisan atas tanah adalah pasir yang sangat lembab.
- Koefisien iklim- 1.
- Lapisan bawah tanah adalah pasir yang sangat lembab.
- Jumlah pentanahan vertikal - 1.
- Kedalaman tanah atas H (m) - 1.
- Panjang bagian vertikal, L1 (m) - 5.
- Kedalaman penampang horizontal h2 (m)- 0.7.
- Panjang jalur sambungan, L3 (m) - 1.
- Diameter bagian vertikal, D (m) - 0,025.
- Lebar rak bagian horizontal, b (m) - 0,04.
- Tahanan tanah listrik (ohm/m) - 61.755.
- Perlawanan satu bagian vertikal (Ohm) - 12.589.
- Panjang bagian horizontal (m) - 1.0000.
Resistensi pentanahan horizontal (Ohm) - 202.07.
Perhitungan resistansi arde pelindung selesai. Resistansi total terhadap rambatan arus listrik (Ohm) - 11.850.
Ground menyediakan titik referensi umum untuk banyak sumber tegangan dalam sistem kelistrikan. Salah satu alasan mengapa pembumian membantu menjaga seseorang tetap aman adalah bahwa bumi adalah konduktor terbesar di dunia, dan kelebihan listrik selalu mengambil jalur yang paling sedikit hambatannya. Dengan membumikan sistem kelistrikan di rumah, seseorang membiarkan arus masuk ke tanah, yang menyelamatkan nyawanya dan nyawa orang lain.
Tanpa sistem kelistrikan yang diarde dengan benar di rumah, pengguna tidak hanya mempertaruhkan peralatan rumah tangga, tetapi juga nyawa mereka. Itu sebabnya di setiap rumah perlu tidak hanya membuat jaringan pentanahan, tetapi juga memantau kinerjanya setiap tahun menggunakan alat ukur khusus.
