Per què la resistència de terra d'una subestació compacta és normalment ≤4Ω

Com a clau equipament de distribució elèctrica, la operació segura d'una subestació compacta depèn de mesures de terra fiables. Sovint es pregunta: Per què es sol requerir que la resistència de terra d'una subestació compacta no superi els 4Ω? Darrere d'aquest valor hi ha bases tècniques rigoroses i restriccions d'escenaris d'aplicació. De fet, el requisit de ≤4Ω no és obligatori en tots els casos. Es pot aplicar principalment en escenaris on el sistema d'alta tensió adopta mètodes de "sense terra", "terra resonant" o "terra d'alta resistència". Ja que, amb aquests mètodes de terra, quan es produeix un defecte de terra en una fase al costat d'alta tensió, la corrent del defecte és relativament petita (normalment no supera els 10A). Si la resistència de terra s'atura a 4Ω, la tensió del defecte es pot limitar a un rang relativament segur (com ara 40V), evitant eficientment el risc d'electrocussió causat per l'augment de potencial del fil PE al costat de baixa tensió. El text següent analitzarà en profunditat els principis i la lògica darrere aquest requisit tècnic.

Per què es sol requerir que la resistència de terra d'una subestació compacta no superi els 4 Ω? En realitat, el requisit que la resistència de terra hagi de ser ≤ 4 Ω té condicions d'aplicació i no es pot aplicar a totes les situacions. Aquest estàndard s'aplica principalment a escenaris on el sistema d'alta tensió adopta mètodes sense terra, terra resonant o terra d'alta resistència, i no a situacions on el sistema d'alta tensió utilitza terra efectiva.

En aquests tres mètodes de terra (sense terra, terra resonant i terra d'alta resistència), la corrent de defecte de terra en una fase del sistema d'alta tensió és relativament petita, normalment no supera els 10 A. Quan aquesta corrent de defecte flueix a través de la resistència de terra R_b de la subestació compacta, es genera un descens de tensió a través d'ella. Si R_b és 4 Ω, el descens de tensió és:U=I×R=10A×4Ω=40V

Com que la protecció de terra del sistema d'alta tensió i la terra del sistema de distribució de baixa tensió sovint comparteixen el mateix electrod de terra, el potencial del fil PE al costat de baixa tensió respecte a terra també augmentarà a 40 V. Aquesta tensió és inferior al límit de seguretat per a l'electrocussió humana (el límit de tensió de contacte generalment es considera 50 V), reduint així considerablement el risc d'accidents d'electrocussió personal al costat de baixa tensió quan es produeix un defecte de terra al costat d'alta tensió.

Segons els estàndards rellevants (com ara el "Codi de Disseny de Terra per a Instal·lacions Elèctriques d'AC" GB/T 50065-2014), l'article 6.1.1 estableix: 
Per a l'equipament de distribució d'alta tensió que opera en sistemes sense terra, terra resonant i terra d'alta resistència i subministra energia a dispositius elèctrics de baixa tensió de 1kV i menys, la resistència de terra de la protecció de terra hauria de complir els següents requisits i no hauria de superar els 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Considerar la màxima resistència de terra després de considerar les variacions estacionals (Ω); 

• I: La corrent de defecte de terra en una fase per al càlcul. En un sistema de terra resonant, es pren com a base la corrent residual al punt de defecte per a la traducció.

En resum, limitar la resistència de terra d'una subestació compacta a 4Ω té com objectiu controlar eficientment la tensió de contacte dins d'un rang segur i assegurar la seguretat personal quan es produeix un defecte de terra al costat d'alta tensió. Aquest requisit és el resultat d'un disseny de seguretat basat en sistemes de terra específics i nivells de corrent de defecte.