¿Por qué la resistencia de tierra de la subestación compacta suele ser ≤4Ω?

Como un equipo clave de distribución de energía, la operación segura de una subestación compacta depende de medidas de tierra confiables. A menudo, las personas se preguntan: ¿Por qué el valor de resistencia de tierra de una subestación compacta generalmente se requiere que no supere los 4Ω? Detrás de este valor, hay bases técnicas rigurosas y restricciones de escenarios de aplicación. De hecho, el requisito de ≤4Ω no es obligatorio en todos los casos. Se aplica principalmente a escenarios donde el sistema de alta tensión adopta métodos de "tierra abierta", "tierra resonante" o "tierra de alta resistencia". Debido a estos métodos de tierra, cuando ocurre un fallo de tierra monofásico en el lado de alta tensión, la corriente de falla es relativamente pequeña (generalmente no más de 10A). Si la resistencia de tierra se controla dentro de 4Ω, el voltaje de falla puede limitarse a un rango relativamente seguro (como 40V), evitando eficazmente el riesgo de descarga eléctrica causado por el aumento de potencial del cable PE en el lado de baja tensión. El siguiente texto analizará profundamente los principios y la lógica detrás de este requisito técnico.

¿Por qué la resistencia de tierra de una subestación compacta generalmente se requiere que no sea mayor de 4 Ω? En realidad, el requisito de que la resistencia de tierra debe ser ≤ 4 Ω tiene condiciones de aplicación y no se aplica a todas las situaciones. Este estándar se aplica principalmente a escenarios donde el sistema de alta tensión adopta métodos de tierra abierta, tierra resonante o tierra de alta resistencia, en lugar de situaciones donde el sistema de alta tensión utiliza tierra efectiva.

En los tres métodos de tierra mencionados anteriormente (tierra abierta, tierra resonante y tierra de alta resistencia), la corriente de falla monofásica del sistema de alta tensión es relativamente pequeña, generalmente no supera los 10 A. Cuando esta corriente de falla fluye a través de la resistencia de tierra R_b de la subestación compacta, se generará una caída de tensión a través de ella. Si R_b es 4 Ω, la caída de tensión es:U=I×R=10A×4Ω=40V

Dado que la tierra de protección del sistema de alta tensión y la tierra del sistema de distribución de baja tensión a menudo comparten el mismo electrodo de tierra, el potencial del cable PE en el lado de baja tensión con respecto a tierra también aumentará a 40 V. Este voltaje es inferior al límite de seguridad para descargas eléctricas en humanos (el límite de voltaje de contacto generalmente se considera 50 V), reduciendo así considerablemente el riesgo de accidentes de descarga eléctrica personal en el lado de baja tensión cuando ocurre un fallo de tierra en el lado de alta tensión.

Según los estándares relevantes (como "Código de Diseño de Tierras para Instalaciones Eléctricas en Corriente Alterna" GB/T 50065-2014), el Artículo 6.1.1 establece: 
Para equipos de distribución de energía de alta tensión que operan en sistemas no conectados a tierra, conectados a tierra resonante y conectados a tierra de alta resistencia y suministran energía a dispositivos eléctricos de baja tensión de 1kV y menos, la resistencia de tierra de la tierra de protección debe cumplir con los siguientes requisitos y no debe exceder 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Considere la máxima resistencia de tierra después de considerar las variaciones estacionales (Ω); 

• I: La corriente de falla de tierra monofásica para cálculo. En un sistema de tierra resonante, se utiliza la corriente residual en el punto de falla como base para la traducción.

En resumen, limitar la resistencia de tierra de una subestación compacta a 4Ω o menos tiene como objetivo controlar eficazmente el voltaje de contacto dentro de un rango seguro y garantizar la seguridad personal cuando ocurre un fallo de tierra en el lado de alta tensión. Este requisito es el resultado de un diseño de seguridad basado en sistemas de tierra específicos y niveles de corriente de falla.