Miért nem szabad spórolni a földelésen és miért ellenőriztessük a megfelelőségét?
A villamos hálózatunk normál esetben a falban helyezkedik el. Nem tudjuk mutogatni a szomszédnak, nem tudunk büszkélkedni egy szép szerelés eredményével. Nincs látványosság, nincs márkajelzés, nincs esztétikai szerep. Ezen belül is a földelés, a villamos hálózatunk legkevésbé látványos, ugyanakkor legkritikusabb eleme. Amíg a rendszer hibamentesen működik, könnyen feleslegesnek tűnő ráfordításnak látszik. Amolyan bajszos, minden lében két kanál nagynéni szerep az övé.
A helyzet azonban egy PEN-vezető szakadásakor, villámcsapáskor vagy érintésvédelmi hiba esetén azonnal megváltozik. Ilyenkor derül ki, hogy a teljes rendszer biztonsága néhány méter földelőszondán és néhány ohmnyi ellenálláson múlik. Az alábbi áttekintés a gyakorlati tapasztalatok alapján foglalja össze, mire szolgál valójában a szakszerűen kivitelezett földelés.
Életvédelem: a földelés szerepe a hiba lekapcsolásában
Érintésvédelem
A földelés elsődleges funkciója, hogy testzárlat esetén az érintési feszültség alá szorítsa a hibaáram útját, és kellően nagy áramértéket biztosítson ahhoz, hogy a védelmi készülék garantáltan, időben lekapcsoljon, mielőtt személyi sérülés következne be.
Nullázás – TN-C-S és TT rendszerek
A PEN-vezető szétválasztása (TN-C-S rendszer) és a helyi földelőszonda szorosan összetartoznak. Egy esetleges PEN-vezető szakadás az egyik legveszélyesebb hálózati hiba. Ilyenkor a csatlakoztatott elektromos készülékek belső ellenállásán keresztül a fázisfeszültség kikerül a hálózat nullavezetőjére, és ezen keresztül a ház összes földelt készülékének (mikrohullámú sütő, hűtőgép, mosógép) fém burkolatára.
Ha a hálózaton PEN-szakadás történik, a ház saját földelőszondája az egyetlen, ami megpróbálja ezt a veszélyes feszültséget a föld felé levezetni és csökkenteni. Minél kisebb a földelőszonda ellenállása, annál alacsonyabb (biztonságosabb) szinten tudja tartani a fém burkolatokra kijutó feszültséget. Ha a földelésünk kiváló minőségű (pár Ohm), a burkolatok feszültsége a biztonságos 50 Volt alatt maradhat. Ha viszont a földelésünk gyenge (pl. magas az ellenállása), vagy teljesen hiányzik, a fémvázakon életveszélyes, akár a 230 Voltot is megközelítő feszültség jelenhet meg. Fontos tudni, hogy az FI-relé a mérőhelyi PEN-szakadás okozta feszültségemelkedést önmagában nem képes észlelni és lekapcsolni, ezért a jó minőségű helyi földelés az első védelmi vonalunk.
Az RCD / RCBO működése
A hibaáram-védőkapcsoló nem önmagában működő biztonsági eszköz. A kioldásához zárt hibaáramkörre van szükség. Megfelelő földelés nélkül a védelem számos hibaesetben nem érzékel semmit, és nem old ki.
Villám- és túlfeszültségvédelem földelés nélkül nem működik
Villámvédelem (LPS)
A villámvédelmi rendszer egyetlen célja, hogy a villámáramot a földbe vezesse le úgy, hogy az ne az épületszerkezeten vagy a villamos hálózaton keresztül keressen utat magának.
Túlfeszültség-levezetők (SPD)
A koordinált SPD-védelem hatékony működéséhez alacsony földelési ellenállás szükséges – a gyakorlatban jellemzően 10 ohm alatti érték az elvárt szint, az MSZ HD 60364-4-443 és az MSZ HD 60364-5-534 szabványok szerint. E szabványokat a Magyar Szabványügyi Testület (MSZT) adja ki.
Magas földelési ellenállás esetén a levezető nem tudja elvezetni az energiát, csupán megemeli a rendszer potenciálját – vagyis a védelem látszólag jelen van, a valóságban azonban nem fejti ki hatását.
Biztosítói elvárások (MABISZ)
Villám és túlfeszültségkárok esetén a biztosítók egyre következetesebben vizsgálják, hogy a villámvédelem és a földelés szakszerűen került-e kiépítésre. Egy hiányos vagy nem megfelelő földelés a kárrendezés során is hátrányosan érintheti a károsultat és igazi, migrénes fejfájást okozhat az ügyintézés folyamán.
Mérőhelyi földelés és szolgáltatói előírások
Mérőhely földelése
A mérőhely földelése ma már nem opcionális elem. Az MVM feltételként kezeli a mérőhely szabványosítási eljárása során. Megfelelő földelés hiányában a mérőhely nem vehető át, és a hálózati csatlakozás nem engedélyezhető.
Fő földelőkapocs (FFK)
Az FFK a rendszer központi csatlakozási pontja. Itt találkozik a PEN-vezető, a földelővezető és a potenciálkiegyenlítő vezető. Ha az FFK kialakítása rendezetlen, az egész rendszer földelési állapota visszakövethetetlenné válik.
MSZ 447:2019
A közcélú elosztóhálózatra történő csatlakozás esetén a PEN-vezető potenciálrögzítő földelése kötelező előírás, nem ajánlás.
Alapozási földelő (tervköteles megoldás)
Új épület esetén az alaptestbe épített alapozási földelő a legjobb műszaki megoldás: stabil, tartós, jellemzően 1–2 ohm körüli, kiváló ellenállásértéket biztosít. Utólagos kivitelezése gyakorlatilag nem lehetséges, ezért ezt a tervezés fázisában kell figyelembe venni.
Speciális környezetek, ahol a földelés nem kompromisszum kérdése
Robbanásbiztos (Ex) berendezések
Ex-környezetben a földelés egyszerre tölt be szikra és érintésvédelmi szerepet. A felhalmozódó sztatikus töltés levezetése önmagában is közvetlen életveszélyt hárít el.
Orvosi helyiségek (MSZ HD 60364-7-710)
Orvosi helyiségekben a potenciálkiegyenlítésre 0,2 ohm alatti követelmény vonatkozik, mivel a betegen közvetlenül alkalmazott eszközöknél már néhány mikroamperes eltérés is klinikai jelentőséggel bírhat.
Távközlési és informatikai rendszerek
Szerverszekrények, hálózati aktív eszközök és gyengeáramú rendszerek esetében a földelés nemcsak villámvédelmi, hanem elektromágneses zavarvédelmi (EMC) szempontból is alapkövetelmény.
A modern eszközök „áramszennyezése” – kevéssé ismert probléma
Ez a jelenség az elmúlt években vált igazán aktuálissá. Az inverteres klímaberendezések, a napelemes rendszerek (HMKE), a kapcsolóüzemű tápegységek és a LED-driverek egyaránt tranziens zavarokat és DC-komponenseket táplálnak vissza a hálózatba. Ezek azonnali meghibásodást jellemzően nem okoznak, ugyanakkor:
- rontják a hálózat villamos minőségét,
- zavarják az elektronikus berendezések működését,
- bizonyos RCD-típusokat működésképtelenné tehetnek,
- csökkentik a csatlakoztatott eszközök élettartamát.
Ezeknek a zavaroknak is a földelésen keresztül kell eltávozniuk a rendszerből. A jól kiépített földelés így már nem kizárólag életvédelmi, hanem természetszerűen üzembiztonsági és vagyonvédelmi kérdés is.
Szabványi háttér
A fenti követelmények nem szubjektív szakmai vélemények, hanem kötelező érvényű szabványi és jogszabályi előírások:
- MSZ HD 60364-4-41:2018 – előírja, hogy a PE(N) vezetőt minél több ponton kell földelni, éppen a szakadás kockázatának csökkentése érdekében.
- MSZ HD 60364-5-54:2012 – a földelőberendezések és a védővezetők méretezési és kivitelezési követelményeit rögzíti.
- 40/2017. (XII. 4.) NGM rendelet és MSZ HD 60364-6:2017 – meghatározza a villamos biztonsági felülvizsgálat kötelező tartalmát és a mérések módszertanát.
- IEC 62561 szabványról sem szabad megfeledkeznünk, ami többek között leírja, hogy magának a földelő szondánknak, milyen kritériumoknak kell megfelelnie.
A felülvizsgálat éppen ezért nem csupán formalitás, vagy valami furcsa hóbort. A földelési ellenállás, a hurokimpedancia és a szigetelési ellenállás mért értékei mutatják meg, hogy a rendszer valóban véd-e, vagy csupán látszólag felel meg a követelményeknek.
Gyakorlati tapasztalat: a földelési ellenállás nem állandó érték
Fontos szakmai szempont, hogy a földelési ellenállás nem tekinthető állandó, egyszer mért és véglegesnek tekinthető paraméternek. Hosszú, aszályos időszakokban a talaj kiszárad, fajlagos ellenállása többszörösére is nőhet. Egy tavasszal még megfelelő mért érték nyárra akár meg is duplázódhat. Ezért javasolt:
- a földelőt a tartósan nedves talajrétegbe kivitelezni,
- több földelőelemből álló, nagyobb kiterjedésű földelőrendszert kialakítani,
- a mérési eredményeket nem a legkedvezőbb, hanem a legkedvezőtlenebb időszakra vetítve értékelni.
- A földelőnk megfelelőségét évente felülvizsgáltatni.
Az a rendszer, amely egy tavaszi méréssel épphogy megfelelt, nyári, száraz talajviszonyok mellett nagy valószínűséggel már nem teljesíti a követelményeket. Sajnos a klímaváltozás következménye a talaj kiszáradása, melyből arányosan következik, hogy az évekkel ezelőtt megfelelő eredményekkel telepített földelőszondák, ma már nem töltik be védelmi szerepüket. Sajnos saját tapasztalatunkból elmondható, hogy öt különböző ügyfélnél vizsgált szonda ellenállási értéke három esetben egészen biztosan nem felel meg az elvárt 10 ohm alatti értéknek. Gyakori a kétszeres háromszoros, de sajnos találkozunk hatvan-hetven ohmos értékekkel is. Sajnos a villanyszerelőink sok esetben nem szabványok, hanem szokványok alapján szerelnek és telepítenek földelőszondákat. Ami jó volt 30 éve, az jó ma is alapon. Sajnos a gyakorlat egészen mást mutat.
A földelés mérési módszerei
A földelés állapota kizárólag méréssel ítélhető meg megbízhatóan, szemrevételezéssel nem. Esztétikus, gondosan szerelt földelőszonda mögött is állhat akár 60 ohmos érték, míg egy rozsdásnak tűnő földelőszondán akár 3 ohmot is mérhetünk.
Földelési ellenállás mérése
Segédszondás módszerrel, VBF műszerrel végezhető. A mérés csak akkor tekinthető hitelesnek, ha a segédszondák kellő távolságra helyezhetőek el a vizsgált földelőtől. Ez egy szűk telekméret esetén gyakran komoly kihívást jelent a mérővezeték hossza miatt, pláne ha rossz viszonyt ápolunk a szomszéddal, vagy a harapós kutyájával. Mérhetjük ezen mérésre dedikált lakatfogóval is, de a segédszondás mérés a gyakoribb eljárás.
Hurokimpedancia mérése
Megmutatja, hogy zárlat esetén mekkora áram alakulhat ki, azaz a védelmi készülék ténylegesen, időben lekapcsol-e. Ez az érték köti össze a földelést az érintésvédelmi rendszer egészével.
Szigetelési ellenállás mérése
A vezetékek állapotáról ad képet. Alacsony szigetelési ellenállás esetén a kialakuló hiba előbb-utóbb a védővezetőn keresztül jelenik meg, ami közvetlenül terheli a földelést.
A három mérés együttesen adja a valós képet a rendszer állapotáról. Önmagában egyetlen mérési érték is félrevezető lehet. Kiváló földelési ellenállás sem ér semmit nem megfelelő hurokimpedancia mellett, és ez fordítva is igaz.
Összegzés
A földelés nem olyan tétel, amely szűkös anyagi lehetőségeink esetén elhagyható. Ez az a réteg, amelyre minden további védelmi rendszer épül. Ha ez az alapréteg gyenge, a rá épülő rendszerek is csak annyit érnek, mint a lánc leggyengébb szeme. Az anyagiakon való spórolás ezen a téren hamis megtakarítás, hiszen egyetlen hálózati hiba nagyságrendekkel nagyobb anyagi kárt, vagy ami még rosszabb, helyrehozhatatlan tragédiát okozhat, mint a szakszerű kivitelezés és a rendszeres felülvizsgálat díja. Ne bízzuk a véletlenre! Vizsgáltassuk felül elektromos hálózatunkat szakemberrel, mert a biztonság az alapoknál kezdődik. A földben.
Tóth Ferenc
Villanyszerelő
Villamos biztonsági felülvizsgáló