Hvorfor er jordfæstet modstand for kompakt understation normalt ≤4Ω

Som et vigtigt distributionsudstyr afhænger den sikre drift af en kompakt understation af pålidelige jordforbindelser. Mange undrer sig ofte over: Hvorfor er jordmodstanden for en kompakt understation generelt krævet til at være højst 4Ω? Bag dette tal ligger der strenge tekniske grundlag og anvendelsesbetingelser. Faktisk er kravet om ≤4Ω ikke obligatorisk i alle tilfælde. Det gælder hovedsageligt scenarier, hvor højspændings-systemet anvender "ujordet", "resonansjordet" eller "højmodstands-jordet" metoder. Eftersom ved disse jordemetoder, når der opstår en en-fase jordfejl på højspændingssiden, er fejlstrømmen relativt lille (normalt ikke mere end 10A). Hvis jordmodstanden holdes inden for 4Ω, kan fejlspændingen begrænses til et relativt sikkert område (som 40V), hvilket effektivt undgår risikoen for elektriske stød som følge af potentialet for PE-ledningen på lavspændingssiden. Den følgende tekst vil dybere analysere principperne og logikken bag dette tekniske krav.

Hvorfor er jordmodstanden for en kompakt understation normalt krævet til ikke at være større end 4 Ω? Faktisk har kravet om, at jordmodstanden skal være ≤ 4 Ω, anvendelsesbetingelser og gælder ikke for alle situationer. Dette standard gælder hovedsageligt scenarier, hvor højspændings-systemet anvender ujordet, resonansjordet eller højmodstands-jordet metoder, snarere end situationer, hvor højspændings-systemet bruger effektiv jordforbindelse.

I de ovennævnte tre jordemetoder (ujordet, resonansjordet og højmodstands-jordet) er en-fase jordfejlstrømmen i højspændings-systemet relativt lille, normalt ikke mere end 10 A. Når denne fejlstrøm passerer igennem jordmodstanden R_b for den kompakte understation, dannes der en spændingsfald på den. Hvis R_b er 4 Ω, bliver spændingsfaldet:U=I×R=10A×4Ω=40V

Da beskyttende jordforbindelse af højspændings-systemet og systemets jordforbindelse i lavspændingsdistributionsystemet ofte deler samme jordelektrod, vil potentielt for PE-ledningen på lavspændingssiden til jorden også stige til 40 V. Dette spænding er lavere end sikkerhedsgrænsen for menneskelige elektriske stød (kontaktspændingsgrænsen anses generelt for at være 50 V), hvilket betydeligt reducerer risikoen for personlige elektriske stødulykker på lavspændingssiden, når der opstår en jordfejl på højspændingssiden.

Ifølge de relevante standarder (som "Kodeks for jordforbindelsesdesign af vekselstrømsanlæg" GB/T 50065-2014), fastsætter artikel 6.1.1:
For højspændingsdistributionsudstyr, der opererer i ujordede, resonansjordede og højmodstands-jordede systemer og leverer strøm til lavspændings-elektriske enheder på 1kV og under, skal beskyttende jordmodstand opfylde følgende krav og ikke overstige 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Betragt den maksimale jordmodstand efter at have taget hensyn til sæsonvariationer (Ω); 

• I: En-fase jordfejlstrømmen til beregning. I et resonansjordet system bruges reststrømmen ved fejlpunktet som grundlag for oversættelsen.

Samlet set er begrænsningen af jordmodstanden for en kompakt understation til inden for 4Ω meningen at effektivt kontrollere kontaktspændingen inden for et sikkert område og sikre personlig sikkerhed, når der opstår en jordfejl på højspændingssiden. Dette krav er resultatet af sikkerhedsdesign baseret på specifikke jordsystemer og fejlstrømniveauer.