Proč je odpor zazemlení kompaktní transformační stanice obvykle ≤4Ω

Jako klíčové distribuční zařízení závisí bezpečná operace kompaktní transformační stanice na spolehlivých zemnících opatřeních. Lidé se často ptají: Proč je odpor zemně kompaktní transformační stanice obecně požadován nejvýše 4Ω? Za touto hodnotou stojí přísné technické základy a omezení využití. Ve skutečnosti není požadavek ≤4Ω vždy povinný. Hlavně se týká scénářů, kde vysokovoltový systém používá metody "nezemněné", "rezonanční zemně" nebo "vysokoodporové zemně". Protože při těchto metodách zemně, když dojde k jednofázové zemní chybě na straně vysokého napětí, je chybový proud relativně malý (obvykle nejvýše 10A). Pokud je odpor zemně kontrolován do 4Ω, lze chybové napětí omezit na relativně bezpečnou úroveň (např. 40V), což efektivně minimalizuje riziko elektrického šoku způsobeného nárůstem potenciálu PE vodiče na straně nízkého napětí. Následující text hluboce analyzuje principy a logiku tohoto technického požadavku.

Proč je odpor zemně kompaktní transformační stanice obvykle požadován nejvýše 4Ω? Vlastně, požadavek, aby byl odpor zemně ≤ 4Ω, má své podmínky a neplatí pro všechny situace. Tento standard se hlavně týká scénářů, kde vysokovoltový systém používá metody nezemněné, rezonanční zemně nebo vysokoodporové zemně, nikoli situacím, kde vysokovoltový systém používá efektivní zemně.

V těchto třech metodách zemně (nezemněné, rezonanční zemně a vysokoodporové zemně) je jednofázový zemní chybový proud vysokovoltového systému relativně malý, obvykle nepřekračuje 10 A. Když tento chybový proud průchází odpor zemně R_b kompaktní transformační stanice, vytvoří se na něm napěťový pokles. Pokud je R_b 4Ω, pak napěťový pokles je:U=I×R=10A×4Ω=40V

Protože ochranné zemně vysokovoltového systému a systémové zemně nízkovoltové distribuční soustavy často sdílejí stejný elektrod zemně, potenciál PE vodiče na straně nízkého napětí k zemi také stoupne na 40 V. To je nižší než bezpečnostní limit pro elektrický šok u lidí (kontaktní napětí se obvykle považuje za 50 V), což velmi snižuje riziko osobních nehod s elektrickým šokem na straně nízkého napětí, když dojde k zemní chybě na straně vysokého napětí.

Podle relevantních standardů (např. "Norma pro návrh zemně AC elektrických instalací" GB/T 50065-2014), článek 6.1.1 stanoví: 
Pro vysokovoltová distribuční zařízení, která pracují v systémech nezemněné, rezonanční zemně a vysokoodporové zemně a dodávají energii nízkovoltovým elektrickým zařízením do 1kV, by měl odpor zemně ochranné zemně splňovat následující požadavky a nesmí přesahovat 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Uvažujte maximální odpor zemně po zohlednění sezónních změn (Ω); 

• I: Jednofázový zemní chybový proud pro výpočet. V rezonančním zemněním systému se jako základ pro převod použije reziduální proud v místě chyby.

Zkrátka, omezení odporu zemně kompaktní transformační stanice na 4Ω má za cíl efektivně omezit kontaktní napětí na bezpečnou úroveň a zajistit osobní bezpečnost, když dojde k zemní chybě na straně vysokého napětí. Tento požadavek je výsledkem bezpečnostního návrhu založeného na specifických systémech zemně a úrovni chybového proudu.