Защо съпротивлението на заземяване на компактна трансформаторна станция обикновено е ≤4Ω

Като ключово оборудване за разпределение на електроенергията, безопасната работа на компактна трансформаторна станция зависи от надеждни мерки за заземяване. Често се питат: Защо съпротивлението при заземяване на компактна трансформаторна станция обикновено трябва да не надхвърля 4Ω? Зад тази стойност има строги технически основания и ограничения в приложението. Всъщност, изискването ≤4Ω не е задължително във всички случаи. То се прилага главно в ситуации, когато високоволтовата система използва методи за „не-заземяване“, „резонансно заземяване“ или „високо-омично заземяване“. При тези методи, когато се появи дефект на един фазен проводник във високоволтовата част, токът при дефекта е относително малък (обикновено не надхвърля 10A). Ако съпротивлението при заземяване се контролира под 4Ω, напрежението при дефекта може да бъде ограничено до относително безопасен диапазон (например 40V), като се избегне риска от удар с електрически ток, причинен от повишаване на потенциала на PE жицата в нисковолтовата част. Следващият текст ще анализира дълбоко принципите и логиката зад това техническо изискване.

Защо съпротивлението при заземяване на компактна трансформаторна станция обикновено трябва да не надхвърля 4Ω? Всъщност, изискването, че съпротивлението при заземяване трябва да е ≤ 4Ω, има условия за приложение и не се прилага във всички случаи. Този стандарт се прилага главно в ситуации, когато високоволтовата система използва не-заземяване, резонансно заземяване или високо-омично заземяване, а не в случаите, когато високоволтовата система използва ефективно заземяване.

В гореспоменатите три метода за заземяване (не-заземяване, резонансно заземяване и високо-омично заземяване) токът при дефект на един фазен проводник във високоволтовата система е относително малък, обикновено не надхвърля 10 A. Когато такъв дефектен ток преминава през съпротивлението при заземяване R_b на компактната трансформаторна станция, се генерира падане на напрежението по него. Ако R_b е 4Ω, падането на напрежението е:U=I×R=10A×4Ω=40V

Тъй като защитното заземяване на високоволтовата система и системното заземяване на нисковолтовата дистрибутивна система често споделят едно и също заземляващо тяло, потенциалът на PE жицата в нисковолтовата част към земята също ще се увеличи до 40 V. Това напрежение е по-ниско от границата за безопасност при удар с електрически ток (граничното напрежение за контакт обикновено се приема за 50 V), което значително намалява риска от лични инциденти при удар с електрически ток в нисковолтовата част, когато се появи дефект на заземяване във високоволтовата част.

Според съответните стандарти (например „Правила за проектиране на заземяване на установки с алтернативен ток“ GB/T 50065-2014), член 6.1.1 постановява: 
За високоволтово дистрибутивно оборудване, работещо в системи без заземяване, с резонансно заземяване и с високо-омично заземяване, и доставящо електроенергия на нисковолтови електрически устройства до 1kV, съпротивлението при защитното заземяване трябва да отговаря на следните изисквания и да не надхвърля 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Се взима предвид максималното съпротивление при заземяване, след като са взети предвид сезонните вариации (Ω); 

• I: Единофазният ток при дефект, използван за изчисления. В системи с резонансно заземяване, остатъчният ток в точката на дефект се използва като основа за превода.

Резюмирайки, ограничаването на съпротивлението при заземяване на компактна трансформаторна станция до 4Ω е предназначено да контролира ефективно контактното напрежение в безопасен диапазон и да гарантира личната безопасност, когато се появи дефект на заземяване във високоволтовата част. Това изискване е резултат от безопасен дизайн, базиран на специфични системи за заземяване и нива на тока при дефект.