لماذا تكون مقاومة التأريض في المحطة الفرعية المدمجة عادة ≤4Ω

كما هو الحال مع المعدات الرئيسية لتوزيع الطاقة، يعتمد التشغيل الآمن للمحطة الفرعية المدمجة على تدابير التأريض الموثوقة. غالبًا ما يتساءل الناس: لماذا يتم عادةً طلب أن يكون مقاومة التأريض للمحطة الفرعية المدمجة أقل من أو تساوي 4Ω؟ وراء هذا القيمة، هناك أسس تقنية دقيقة وقيود على سيناريوهات التطبيق. في الواقع، لا يُفرض شرط ≤4Ω في جميع الحالات. فهو ينطبق بشكل أساسي على السيناريوهات التي تستخدم فيها الأنظمة ذات الجهد العالي طرق "غير متأرضة" أو "متأرضة بالرنين" أو "متأرضة بمقاومة عالية". لأن تحت هذه الطرق للتأريض، عندما يحدث خلل في التأريض أحادي الطور على الجانب ذو الجهد العالي، يكون تيار الخلل نسبيًا صغيرًا (عادةً لا يتجاوز 10 أمبير). إذا تم التحكم في مقاومة التأريض بحيث تكون أقل من أو تساوي 4Ω، يمكن تقييد جهد الخلل إلى نطاق آمن نسبيًا (مثل 40 فولت)، مما يقلل بشكل فعال من خطر الصعق الكهربائي الناجم عن ارتفاع الجهد في الأسلاك PE على الجانب ذو الجهد المنخفض. سيحلل النص التالي بعمق المبادئ والمنطق وراء هذا الشرط التقني.

لماذا يتم عادةً طلب أن يكون مقاومة التأريض للمحطة الفرعية المدمجة أقل من أو تساوي 4 Ω؟ في الواقع، الشرط الذي يجب أن تكون فيه مقاومة التأريض ≤ 4 Ω له شروط قابلية التطبيق ولا ينطبق على جميع الحالات. هذا المعيار ينطبق بشكل أساسي على السيناريوهات التي تستخدم فيها الأنظمة ذات الجهد العالي طرق التأريض غير المتأرضة أو المتأرضة بالرنين أو المتأرضة بمقاومة عالية، وليس على الحالات التي تستخدم فيها الأنظمة ذات الجهد العالي طرق التأريض الفعالة.

في الثلاث طرق للتأريض السابقة (غير متأرضة، متأرضة بالرنين، ومتأرضة بمقاومة عالية)، يكون تيار الخلل أحادي الطور في النظام ذو الجهد العالي نسبيًا صغيرًا، عادةً لا يتجاوز 10 أمبير. عندما يمر هذا تيار الخلل عبر مقاومة التأريض R_b للمحطة الفرعية المدمجة، يتم إنتاج هبوط جهد عبرها. إذا كانت R_b 4 Ω، فإن الهبوط الجهد هو:U=I×R=10A×4Ω=40V

نظرًا لأن التأريض الوقائي لنظام الجهد العالي وتأريض نظام التوزيع ذو الجهد المنخفض غالباً ما يستخدمان نفس كهربائي التأريض، سيتم رفع الجهد الكهربائي للأسلاك PE على الجانب ذو الجهد المنخفض إلى 40 فولت. هذا الجهد أقل من الحد الأمثل لخطر الصعق الكهربائي (غالبًا ما يعتبر الحد الأقصى لجهد الاتصال 50 فولت)، مما يقلل بشكل كبير من خطر حوادث الصعق الكهربائي الشخصية على الجانب ذو الجهد المنخفض عند حدوث خلل في التأريض على الجانب ذو الجهد العالي.

وفقًا للمعايير ذات الصلة (مثل "الكود الخاص بتصميم التأريض للتركيبات الكهربائية البديلة" GB/T 50065-2014)، المادة 6.1.1 تنص على: 
بالنسبة للمعدات الكهربائية ذات الجهد العالي التي تعمل في أنظمة غير متأرضة أو متأرضة بالرنين أو متأرضة بمقاومة عالية وتزود الأجهزة الكهربائية ذات الجهد المنخفض حتى 1 كيلوفولت، يجب أن تستوفي مقاومة التأريض للأرض التالية وأن لا تتجاوز 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: تعتبر أكبر مقاومة تأريض بعد مراعاة التغيرات الموسمية (Ω); 

• I: تيار الخلل أحادي الطور للحساب. في نظام التأريض بالرنين، يتم استخدام التيار المتبقي في نقطة الخلل كأساس للترجمة.

باختصار، فإن تحديد مقاومة التأريض للمحطة الفرعية المدمجة ضمن 4Ω يهدف إلى السيطرة بشكل فعال على جهد الاتصال ضمن نطاق آمن وضمان السلامة الشخصية عند حدوث خلل في التأريض على الجانب ذو الجهد العالي. هذا الشرط هو نتيجة تصميم الأمان بناءً على أنظمة التأريض المحددة ومستويات تيار الخلل.