چرا مقاومت زمین‌گذاری سوباستانسیون فشرده معمولاً ≤4Ω است

به عنوان تجهیز کلیدی در توزیع برق، عملکرد ایمن یک زیرстанسیون فشرده به معیارهای قابل اعتماد زمین‌گیری وابسته است. اغلب مردم می‌پرسند: چرا مقاومت زمین‌گیری یک زیرستانسیون فشرده معمولاً نباید بیش از ۴Ω باشد؟ پشت این عدد، پایه‌های فنی دقیق و محدودیت‌های سناریوهای کاربرد وجود دارد. در واقع، الزامیت ≤۴Ω در تمام شرایط لازم نیست. این الزام عمدتاً در مواردی که سیستم فشار بالا از روش‌های "بی‌زمینی"، "زمین‌گیری هماهنگ" یا "زمین‌گیری با مقاومت بالا" استفاده می‌کند، اعمال می‌شود. زیرا در این روش‌های زمین‌گیری، وقتی خطا تک‌فازی در طرف فشار بالا رخ می‌دهد، جریان خطا نسبتاً کوچک (معمولاً حداکثر ۱۰A) است. اگر مقاومت زمین‌گیری در ۴Ω کنترل شود، ولتاژ خطا می‌تواند به محدوده‌ای نسبتاً ایمن (مانند ۴۰V) محدود شود، که این امر موجب جلوگیری موثر از خطر شوک الکتریکی ناشی از افزایش پتانسیل سیم PE در طرف فشار پایین می‌شود. متن بعدی به تحلیل عمیق اصول و منطق پشت این الزام فنی می‌پردازد.

چرا مقاومت زمین‌گیری یک زیرستانسیون فشرده معمولاً نباید بیش از ۴Ω باشد؟ در واقع، الزامیت که مقاومت زمین‌گیری ≤۴Ω باشد شرایط کاربردی خاصی دارد و به تمام شرایط اعمال نمی‌شود. این استاندارد عمدتاً در مواردی که سیستم فشار بالا از روش‌های بی‌زمینی، زمین‌گیری هماهنگ یا زمین‌گیری با مقاومت بالا استفاده می‌کند، و نه در مواقعی که سیستم فشار بالا از زمین‌گیری مؤثر استفاده می‌کند، اعمال می‌شود.

در سه روش زمین‌گیری فوق (بی‌زمینی، زمین‌گیری هماهنگ و زمین‌گیری با مقاومت بالا)، جریان خطا تک‌فازی سیستم فشار بالا نسبتاً کوچک است، معمولاً حداکثر ۱۰ A. وقتی این جریان خطا از مقاومت زمین‌گیری R_b زیرستانسیون فشرده عبور می‌کند، یک کاهش ولتاژ در آن ایجاد می‌شود. اگر R_b ۴Ω باشد، کاهش ولتاژ به صورت زیر محاسبه می‌شود: U=I×R=10A×4Ω=40V

از آنجا که زمین‌گیری محافظ سیستم فشار بالا و زمین‌گیری سیستم توزیع فشار پایین معمولاً از همان الکترود زمین‌گیری مشترک استفاده می‌کنند، پتانسیل سیم PE در طرف فشار پایین نسبت به زمین نیز به ۴۰ V افزایش می‌یابد. این ولتاژ کمتر از حد ایمن برای شوک الکتریکی انسان (حداکثر ولتاژ تماس معمولاً ۵۰ V در نظر گرفته می‌شود) است، بنابراین خطر تصادفات شوک الکتریکی شخصی در طرف فشار پایین در صورت رخ دادن خطا در طرف فشار بالا به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.

بر اساس استانداردهای مربوطه (مانند "کد طراحی زمین‌گیری سیستم‌های الکتریکی متناوب" GB/T 50065-2014)، بند ۶.۱.۱ تعیین می‌کند:
برای تجهیزات توزیع برق فشار بالا که در سیستم‌های بی‌زمینی، زمین‌گیری هماهنگ و زمین‌گیری با مقاومت بالا کار می‌کنند و به دستگاه‌های الکتریکی فشار پایین ۱kV و پایین‌تر تغذیه می‌دهند، مقاومت زمین‌گیری زمین‌گیری محافظ باید مطابق با الزامات زیر باشد و نباید بیش از ۴Ω باشد: R ≤ ۵۰ / I

• R: مقاومت زمین‌گیری ماکسیمم را بعد از در نظر گرفتن تغییرات فصلی (Ω) در نظر بگیرید؛ 

• I: جریان خطا تک‌فازی برای محاسبه. در سیستم‌های زمین‌گیری هماهنگ، جریان باقی‌مانده در نقطه خطا به عنوان پایه محاسبه استفاده می‌شود.

به طور خلاصه، محدود کردن مقاومت زمین‌گیری یک زیرستانسیون فشرده به ۴Ω به منظور کنترل موثر ولتاژ تماس در محدوده ای ایمن و تضمین ایمنی شخصی در صورت رخ دادن خطا در طرف فشار بالا است. این الزام نتیجه طراحی ایمنی بر اساس سیستم‌های زمین‌گیری خاص و سطح جریان خطا است.