Remont instalacji uziemien z wykorzystaniem technologi EASY2

¬¬¬¬
Technologia uziemień EASY powstała na bazie trzydziestoletniego doświadczenia
w budowie (często bardzo trudnych) instalacji uziemiających jako nieortodoksyjne rozwiązanie wyzwań stojących przed inwestorami, projektantami, wykonawcami i użytkownikami tej niezbędnej części każdej infrastruktury elektroenergetycznej.
Niedogodności, trudności i wyzwania podzielić można na naturalne wynikające ze składu i struktury gruntu, lokalizacyjne zależne od miejsca budowy i rozwojowe powstające w miarę zmian otoczenia wokół budowanej lub istniejącej instalacji uziemiającej.
Wszystko to trzeba uwzględnić, a w przynajmniej wystarczającym przybliżeniu często wystarczy wzrokowo oszacować, pomierzyć i wycenić. Istnieje jeszcze wyzwanie największe, a nawet fundamentalne jest nim konflikt interesów pomiędzy ceną a jakością. Decydują ekonomiści, a nie inżynierowie i ignorują jakąkolwiek analizę zagrożeń, nawet efektów długoletnich (choćby tylko 10 letnich) i liczy się tylko tu i teraz. Za pomocą antyjakościowego narzędzia przetargowego osiągają cel. Przegrywa pewność i bezpieczeństwo. Zasypanie ziemią i niskoprądowe metody pomiarowe ułatwiają decyzję.
Instalacja uziemiająca służy bezpiecznemu i skutecznemu odprowadzeniu do ziemi prądów zwarciowych powstałych w czasie zakłóceń w sieci lub w wyniku trafienia wyładowaniem atmosferycznym. Aby instalacja sprostała temu wydaje się prostemu zadaniu musi mieć skuteczną wartość rezystancji i wystarczającą wytrzymałość prądową. „I" oznacza, że oba te wymagania spełnione muszą być jednocześnie. Tanie niskoprądowe metody pomiarowe weryfikują tylko wartość rezystancji instalacji, bo prąd pomiarowy ≈ 200mA nie ma żadnego znaczenia dla oceny jej wytrzymałości prądowej. Chcąc mieć rzeczywisty obraz stanu instalacji, co jest chyba oczywiste to trzeba bardzo drogo mierzyć (konieczność wyłączeń) lub budować z pewnych (nie tylko marketingowo), sprawdzonych materiałów. Wtedy można tanio mierzyć, a taki pomiar będzie wiarygodny w pełnej ocenie stanu sprawności uziemienia.
Technologia EASY SYSTEM oparta jest na miedzi, stali, stali nierdzewnej i kilku zastrzeżonych nowatorskich rozwiązaniach.
U nas koroduje stal, za prądy zwarciowe odpowiada miedź,
a wyładowania przyjmuje stal nierdzewna. Korodująca stal pozwala tanio budować, bo produkty jej stopniowej korozji napędzanej konfliktem elektrochemicznym Cu-Fe poprawiają rezystywność gruntu dostarczając ciągle polepszacza, aż do stanu nasycenia (skorodowana cała obudowa i stal dodana). Korozja obudowy i stali dodanej eliminuje największą wadę innych uziomów aktywnych konieczność dość częstego i uciążliwego dolewania polepszacza. Dodatkową zaletą rdzy jest jej minimalna podatność na wypłukanie. Pewna, niewielka jest atutem, bo zwiększa obszar poprawionego gruntu. Korozja obudowy w miejscu pogrążenia w korzystnym obszarze przewodzenia uziomu powoduje ścisłe (bardzo ścisłe, bo z 1cm3 stali powstaje co najmniej 6cm3 rdzy) powiązanie odprowadzającej prądy miedzi z gruntem, co wyklucza w tej strefie niekontrolowane wyładowania iskrowe do gruntu. Wystąpienie takich wyładowań wytwarza między tymi podmiotami cienką warstwę (≈1μm) szkła, które eliminuje uziom z eksploatacji.

Stosowane obecnie tak naprawdę nie wiadomo czemu uziomy o powłoce katodowej wyposażone są
w mosiężne złączki rozpychające grunt. Mają je chronić przed groźbą galopującej śmierci technicznej przy zarysowaniu powłoki miedzianej (patrz ochrona katodowa). Może czasem. Na pewno zawsze stanowić będą doskonałe narzędzie do inicjacji wyładowań iskrowych,
bo mają właściwy kształt i podręcznikowo luźny kontakt z gruntem. Nasza technologia oparta jest na miedzi i najchętniej stosowalibyśmy ją od końca grota do zacisku ochronnego na obiekcie. Taka instalacja jest praktycznie wieczna, niezniszczalna i mogłaby służyć wielu kolejnym obiektom o tej samej lokalizacji i budować zyski z tylko raz wydanych pieniędzy. Realia w postaci ludzi zagarniających cudze mienie wymuszają kompromis, dlatego proponujemy także przyłącza do stali ocynkowanej lub stalowe przewody odprowadzające.

Nasze wszystkie przyłącza są izolowane, co wynika z innych potrzeb o czym dalej. Izolacja opóźnia, a praktycznie eliminuje korozję przyłączy stalowych ocynkowanych ogniowo, przynajmniej do czasu śmierci technologicznej izolacji (20-40 lat).
Remont jest banalnie prosty i bardzo tani. Ogranicza się do wymiany przyłącza, miejscowego odkopania, trasę wyznaczy izolacja, wymiany i zasypania.
Nasza technologia może być użyta najczęściej jest używana także w klasycznej instalacji wykonanej ze stali ocynkowanej jako uziomy obniżające rezystancję i napięcia rażenia. Dlatego zgodnie z naszą filozofią bezwzględnego bezpieczeństwa połączeń, bo każda instalacja jest tak skuteczna jak jej najsłabszy punkt dostarczamy bezpieczne elektrochemicznie adekwatne przyłącza.
U nas stal ocynkowana odseparowana jest od miedzi i tlenu na bezpieczną odległość zgodną
z prawami rządzącymi w elektrolicie (już tylko wilgotny grunt to elektrolit). My do połączeń nie stosujemy ogniw krzyżowych (patrz ogniwo Volta) rozróżniamy odmienność praw
i zachowań połączeń wielometalicznych w atmosferze i elektrolicie. W technologii EASY korodująca obudowa i stal dodana trwale poprawia rezystywność gruntu. Miedź uziomu właściwego tę korozję przyspiesza.

Znaczący wpływ na postęp korozji ma także rezystywność gruntu i obowiązuje tu prosta zasada, która mówi że im wyższa przewodność tym szybciej postępująca korozja.

Trwała poprawa rezystywności została potwierdzona na ponad 700 obiektach i poligonie prowadzonym przez jedną z politechnik. Poprawność połączeń potwierdziły badania laboratoryjne.
Uziomy pionowe można pogrążać w odległości nie mniejszej niż długość głębiej pogrążonego. Z tej prostej zasady wynika, że poprawiona rezystywność to bardziej zwarta instalacja i że absolutnie nie można dokonać poprawy rezystancji instalacji przez dobicie uziomów pionowych nie znając lokalizacji uziomów instalacji pierwotnej. Zasada na ziemiach rezystywnych prowadzi prosto do znacznego rozbudowania instalacji. Niedoszacowanie projektanta poziomu rezystywności lub przeszacowanie możliwej głębokości pogrążenia prowadzi do znacznych strat wykonawcy.

Na wstępie dokonaliśmy podziału zagrożeń. W przypadku wysokiej rezystywności czynniki naturalne, lokalizacyjne i rozwojowe zaczęły się wzajemnie przenikać. Coraz częściej chociażby z powodu ocieplenia klimatu i wynikających stąd gwałtownych zjawisk atmosferycznych (susza, ulewy, powodzie) mogą wystąpić znaczne okresowe (czasem nawet trwałe) zmiany rezystywności gruntu. Podobnie skutki przynieść mogą zmiany infrastrukturalne np. kanalizacja deszczowa czy rozległa zabudowa powierzchni. Wspomniane zjawiska paradoksalnie są groźniejsze dla instalacji ulokowanych na glebach dobrze przewodzących, gdzie budowane są one głównie na bazie otoku o głębokości ok. 0,6m płytko pogrążonych uziomów pionowych.
Technologia EASY z trwale poprawioną rezystywnością za pomocą higroskopijnej
w warunkach pogrążenia poniżej 2,5m (poniżej granicy przesuszania i przemarzania) nie oddającej wilgoci jest pewnym choć nieortodoksyjnym rozwiązaniem.

Projektantom i wykonawcom proponujemy tanie uziomy testowe z których po próbie wyciąga się ostatni metrowy element, co upraszcza test i nie zostawia przeszkody w postaci wystającego elementu. Sprawdzenie pozwala także oszacować różnice rozległości i kosztów instalacji wykonanej na bazie EASY i tej w układzie klasycznym. Zastane warunki naturalne mogą bardziej niż by się wydawało komplikować budowę instalacji odgromowej, bezpiecznej pod względem napięć rażenia już bardzo, a to może kosztować. Instalacja uziemiająca robocza czy ochronna może być praktycznie bez efektów ubocznych (poza możliwymi zakłóceniami w sieciach telekomunikacyjnych) znacznie rozbudowana, odgromowa niestety nie. Specyfika fali przepięciowej wyładowania atmosferycznego powoduje ograniczenie maksymalnej drogi rozładowania. Czoło fali „nie widzi" wartości rezystancji uzyskanej na drodze dłuższej niż (wg różnych źródeł 9-11m) na pewno 19m liczonej od styku obiektu chronionego z ziemią. Z nierozładowanej fali przepięciowej powstaje fala powrotna i to ona powoduje większość strat.

Dlatego budując instalację uziemiającą uniwersalną trzeba najpierw wybudować skuteczną zwartą instalację odgromową o wymaganej z reguły ≈ 8Ω rezystancji później dopiero rozbudować ją tak by otrzymać znacznie niższą z reguły wartość wymaganą w innych celach.
Kolejnym w wielu warunkach wyzwaniem coraz częściej stojącym przed wykonawcą instalacji uziemiającej jest wymagany niski bezpieczny poziom dotykowego napięcia rażenia (niewiadomo dlaczego tylko dotykowego) bo można nie dojść do obiektu chronionego.
W ten sposób ginie większość zwierząt, a zdarzenia opisane jako porażenia piorunem to także głównie efekt napięć krokowych.
Podczas badań uziomów EASY napięciem 40kV promień bezpieczeństwa wynosił 300m.
Aktywne miedziane uziomy pionowe nie tylko trwale poprawiają przewodność gruntu, ale co niemniej ważne już pojedynczo stosowane obniżają napięcia rażenia dotykowe i krokowe,
co potwierdzone zostało we wspomnianych wcześniej badaniach.

Pomiary przeprowadzono na poligonie i na obiektach jednego z koncernów przez pracowników koncernu i firm wykonawczych zewnętrznych.
Efekt osiągnięto dzięki zastrzeżonej
w Urzędzie Patentowym RP konstrukcji miedzianego uziomu aktywnego pozwalającej poprawić przewodność gruntu tylko w obszarze głębokim, korzystnym dla rozładowania prądów zwarciowych. Taka możliwość wyboru pozwoliła wykonać następny krok. Powstała nowa zastrzeżona konstrukcja wykorzystująca efekt wyładowań iskrowych, które wywołane w też wybranym, lecz innym tu korzystnym obszarze (powyżej strefy przewodzenia) pochłaniają energię fali przepięciowej. Zużyta energia obniża energię fali tym samym napięcie doziemienia. Sterowane wyładowania są wyłapywane przez ekrany ze stali nierdzewnej poza głęboką strefą przewodzenia pracującą na wartość rezystancji uziomu. Miedź i stal nierdzewna, podział na obszary przewodzenia i wyładowań zapewnia praktycznie nieograniczoną powtarzalność zjawiska i stałość parametrów.
Pomiary napięć i rezystancji (powtarzane wielokrotnie w krótkich odstępach czasowych) na słupach WN jednego z koncernów wykazały, że można budować instalacje o bardzo niskich (niższych od wymaganych) napięciach rażenia na bazie uziomów EASY bez otoków dodatkowo wbijając je wewnątrz słupa. Taka zaleta to bezpieczeństwo nie tylko ludzi i zwierząt, ale także samej instalacji, to także minimalizacja ceny samej budowy i bliskie zeru koszty remontów.

Instalacji zbudowanej na bazie EASY słupa WN czy odłącznika SN* zlokalizowanych na terenach rolnych nie zagraża wyoranie czy rozerwanie głęboszem.
Budując w technologii EASY budujesz instalację uziemiającą
o ekstremalnie niskim dotykowym i krokowym napięciu rażenia o niskiej stałej wartości rezystancji i przyjazną dla środowiska to wiadomości dobre, złą jeżeli jesteś wykonawcą jest to że
w tej lokalizacji raz na zawsze. Uziom pionowy EASY jest przyjazny dla środowiska już na etapie produkcji, bo nie używamy żadnych kwasów, cyjanków i dodatkowej energii na cynkowanie czy miedziowanie.