Ce rol are conductorul de protecție PE
Conductorul de protecție PE este piesa care leagă părțile conductoare expuse ale instalației de împământare și asigură că un defect devine curent sesizabil de aparatul de protecție, nu o situație de atingere sub tensiune. Nu lucrează în regim normal; el așteaptă un defect, însă tocmai în acel moment trebuie să ducă integral curentul de scurtcircuit până la declanșarea protecției.
O secțiune prea mică se încălzește și se topește chiar în timpul defectului, încetinind sau împiedicând declanșarea. O secțiune prea mare costă inutil. Dimensionarea corectă pornește de la secțiunea conductorului de fază și se confirmă cu verificarea termică la scurtcircuit.
Referința este IEC 60364-5-54, capitolul privind conductoarele de protecție și egalizarea potențialelor, aplicabil prin armonizarea SR EN.
Regula de bază: secțiunea PE față de secțiunea fazei
Pentru conductorul de protecție principal, standardul dă o regulă simplă, valabilă pentru conductoare din același material:
| Secțiunea fazei S (mm²) | Secțiunea minimă a PE (mm²) |
|---|---|
| S ≤ 16 | S |
| 16 < S ≤ 35 | 16 |
| S > 35 | S / 2 |
Exemple: la un conductor de fază de 2,5 mm², PE-ul are 2,5 mm²; la 25 mm², PE-ul are 16 mm²; la 70 mm², PE-ul are 35 mm². Regula se aplică conductorului de protecție din circuitul respectiv, nu barei de împământare a tabloului.
Pentru aluminiu, secțiunea PE nu coboară sub 16 mm². Separat, standardul impune o secțiune minimă de siguranță pentru orice conductor de protecție fix: 2,5 mm² în cupru, crescând la 4 mm² acolo unde nu este protejat mecanic sau nu este încorporat într-un cablu.
Regula se aplică pe circuit: dacă un tablou alimentă mai multe circuite cu secțiuni diferite, fiecare circuit primește propriul conductor de protecție dimensionat după faza sa. În tablu, aceste conductoare se strâng pe bara de împământare, iar bara și legătura ei cu priza de împământare se dimensionează separat, pornind de la curentul de scurtcircuit total care poate trece prin ele.
Merită reținut că regula din tabel pornește de la ipoteza că defectul se elimină în timp util. Dacă protecția intervine târziu sau dacă bucla de defect este mare, încălzirea crește, iar verificarea termică devine cea care decide secțiunea finală.
Verificarea termică la scurtcircuit
Regula din tabel nu ține loc de verificare. În timpul defectului, căldura se degajă înainte ca protecția să apuce să elimine curentul, iar PE-ul trebuie să reziste acestei încălziri. Secțiunea minimă rezultă din relația:
Smin = Ik · √t / k
unde Ik este curentul de scurtcircuit simetric la locul defectului, t timpul real de eliminare, iar k depinde de material și de izolație:
| Material și izolație | k |
|---|---|
| Cupru cu PVC | 143 |
| Cupru cu PE sau XLPE | 176 |
| Aluminiu cu PVC | 94 |
| Aluminiu cu PE sau XLPE | 113 |
Rezultatul se compară cu secțiunea dată de regula din tabel și se alege valoarea mai mare dintre cele două. La circuite cu protecție instantanee, t este foarte mic și verificarea trece ușor; la siguranțe sau la protecții cu întârziere, t crește și verificarea devine cea care decide.
Exemplu rezolvat: circuit de 63 A
Să luăm un circuit trifazat de 400 V cu conductor de cupru 4 × 25 mm² cu PVC, protejat de un întreruptor de 63 A, lungime 30 m, cu un curent de scurtcircuit de 6 kA la capătul liniei și timp de eliminare de 0,05 s.
- Regula din tabel: faza are 25 mm², deci intervalul 16 < S ≤ 35, iar PE-ul minim este 16 mm².
- Verificarea termică: Smin = 6000 × √0,05 / 143 = 6000 × 0,224 / 143 ≈ 9,4 mm², sub cei 16 mm² ai PE-ului.
- Rezultatul: se folosește conductorul de 16 mm², care trece ambele verificări.
Dacă timpul de eliminare ar fi fost, de exemplu, 0,3 s, Smin urca la aproximativ 23 mm² și secțiunea din tabel nu mai era suficientă; în acel caz s-ar alege un PE de 25 mm², egal cu faza. Același raționament se aplică circuitelor monofazate, unde PE-ul însoțește perechea fază-neutru.
Conductoare de protecție suplimentare și egalizarea potențialelor
Pe lângă PE-ul din fiecare circuit, standardul cere legăturile de egalizare a potențialelor: conductorul principal leagă bariera de împământare a tabloului de rețeaua de împământare, iar conductoarele suplimentare leagă între ele părțile conductoare expuse dintr-o zonă: țevi de apă, calorifere, armături, carcase metalice.
Secțiunea acestora pornește de la aceeași regulă a tabelului, cu limita minimă de 2,5 mm² în cupru (4 mm² fără protecție mecanică). În spațiile cu umiditate, legăturile suplimentare sunt obligatorii, pentru că atingerea simultană a două piese metalice este acolo scenariul cel mai frecvent.
Pentru conductorul combinat PEN, cerințele sunt altele: secțiune minimă 10 mm² în cupru sau 16 mm² în aluminiu, iar PEN nu trebuie să fie mai subțire decât conductorul neutru din același circuit.
În instalațiile cu împământare TT, conductorul de protecție leagă părțile conductoare expuse doar de împământarea locală, nu de sursă; aici contează nu numai secțiunea, ci și rezistența de împământare, care împreună cu curentul aparatului diferențial decide căderea de tensiune pe atingere. În instalațiile TN-S, PE-ul însoțește fază și neutrul pe tot traseul, iar continuitatea lui nu trebuie întreruptă nicăieri, nici măcar prin comutatoare sau fuzibile.
Greșeli frecvente și verificări finale
În proiecte și în revizii, aceleași greșeli apar des:
- Folosirea tabelului fără verificarea termică la scurtcircuit, care decide în cele mai multe cazuri.
- PE de aluminiu sub 16 mm², ales după analogia cu faza.
- Ignorarea timpului de eliminare: o protecție lentă încălzește PE-ul mult mai mult decât una instantanee.
- PE comun pentru circuite cu curente foarte diferite, dimensionat după cel mai mic circuit.
- Legături de egalizare făcute doar la parțial, nu la toate părțile conductoare din zonă.
Înainte de închiderea proiectului, notează în documentație secțiunea PE aleasă, curentul de scurtcircuit și timpul de eliminare folosite la verificare. Aceste trei date fac verificarea replicabilă de oricine citește proiectul.
În GorkyCAD, circuitele, schemele uniliniare și jurnalul de cabluri se generează din același model, iar secțiunile, curenții de scurtcircuit și verificările se refac după fiecare modificare a proiectului.
Deschide GorkyCAD gratuit, fără card, și verifică circuitele →
Calculează împământarea online →
Întrebări frecvente
Cum se alege secțiunea conductorului PE?
Regula IEC 60364-5-54: dacă faza are până la 16 mm², PE-ul este egal cu fază; între 16 și 35 mm², PE-ul are 16 mm²; peste 35 mm², PE-ul are jumătate din secțiunea fazei. Rezultatul se confirmă cu verificarea termică la scurtcircuit.
Care este secțiunea minimă a unui conductor de protecție?
2,5 mm² în cupru pentru conductoarele fixe, crescând la 4 mm² unde nu sunt protejate mecanic sau nu fac parte dintr-un cablu. Pentru aluminiu, secțiunea PE nu coboară sub 16 mm².
Ce este verificarea termică Smin = Ik · √t / k?
Compară căldura degajată de scurtcircuit cu capacitatea conductorului de a o rezista până la eliminarea defectului. k depinde de material și izolație: 143 pentru cupru cu PVC, 176 pentru cupru cu XLPE.
Ce secțiune are conductorul PEN?
Cel puțin 10 mm² în cupru sau 16 mm² în aluminiu, iar PEN-ul nu trebuie să fie mai subțire decât conductorul neutru din același circuit. În rest, verificările termice se fac ca la orice conductor de protecție.
Pentru ce se folosesc conductoarele de egalizare suplimentare?
Pentru legarea între ele a părților conductoare expuse dintr-o zonă: țevi, calorifere, armături, carcase. Secțiunea pornește de la aceeași regulă a tabelului, cu minimum 2,5 mm² în cupru.