Bakit Karaniwang ≤4Ω ang Resistance ng Grounding ng Compact Substation?

Bilang isang pangunahing kagamitan sa pagdistribute ng kuryente, ang ligtas na operasyon ng isang kompak na substation ay nakasalalay sa mapagkakatiwalaang mga hakbang sa pag-ground. Madalas nagsasabi ang mga tao: Bakit kailangan ang resistance ng grounding ng isang kompak na substation na hindi lumampas sa 4Ω? Sa likod ng halagang ito, mayroong mahigpit na teknikal na basehan at limitasyon sa aplikasyon. Sa katunayan, ang paglalapat ng ≤4Ω ay hindi kinakailangan sa lahat ng kaso. Ito ay pangunahing naglalapat sa mga scenario kung saan ang high-voltage system ay gumagamit ng "ungrounded", "resonant grounding", o "high-resistance grounding" methods. Dahil sa mga paraan ng grounding na ito, kapag nangyari ang single-phase grounding fault sa high-voltage side, ang fault current ay mas maliit (karaniwang hindi lumampas sa 10A). Kung kontrolado ang grounding resistance sa loob ng 4Ω, maaring i-limit ang fault voltage sa isang mas ligtas na range (tulad ng 40V), na epektibong nag-iwas sa panganib ng electric shock dahil sa pagtaas ng potential ng PE wire sa low-voltage side. Ang sumusunod na teksto ay malalim na mag-aanalisa ng mga prinsipyong at logika sa likod ng teknikal na pangangailangan na ito.

Bakit kailangan ang grounding resistance ng isang kompak na substation na hindi hihigit sa 4 Ω? Sa katunayan, ang paglalapat na ang grounding resistance ay dapat ≤ 4 Ω ay may kondisyon at hindi naglalapat sa lahat ng sitwasyon. Ang pamantayan na ito ay pangunahing naglalapat sa mga scenario kung saan ang high-voltage system ay gumagamit ng ungrounded, resonant grounding, o high-resistance grounding methods, at hindi sa mga sitwasyon kung saan ang high-voltage system ay gumagamit ng effective grounding.

Sa mga nabanggit na tatlong paraan ng grounding (ungrounded, resonant grounding, at high-resistance grounding), ang single-phase ground fault current ng high-voltage system ay mas maliit, karaniwang hindi lumampas sa 10 A. Kapag ang ganitong fault current ay dumaan sa grounding resistance R_b ng kompak na substation, magkakaroon ng voltage drop sa dito. Kung R_b ay 4 Ω, ang voltage drop ay:U=I×R=10A×4Ω=40V

Dahil ang protective grounding ng high-voltage system at ang system grounding ng low-voltage distribution system madalas nagsasalo ng parehong grounding electrode, ang potential ng PE wire sa low-voltage side patungo sa lupa ay magiging 40 V. Ang voltaje na ito ay mas mababa sa safety limit para sa electric shock (ang contact voltage limit ay karaniwang inaasahan na 50 V), na epektibong bumabawas sa panganib ng personal na electric shock accidents sa low-voltage side kapag nangyari ang ground fault sa high-voltage side.

Ayon sa mga kaugnay na pamantayan (tulad ng "Code for Grounding Design of AC Electrical Installations" GB/T 50065-2014), Article 6.1.1 nagsasaad: 
Para sa high-voltage power distribution equipment na nag-ooperate sa non-grounded, resonant-grounded, at high-resistance-grounded systems at nagbibigay ng kuryente sa low-voltage electrical devices ng 1kV at ibaba, ang grounding resistance ng protective grounding ay dapat tumutugon sa mga sumusunod na pangangailangan at hindi dapat lumampas sa 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: I-consider ang pinakamataas na grounding resistance pagkatapos i-consider ang seasonal variations (Ω); 

• I: Ang single-phase grounding fault current para sa pagkalkula. Sa isang resonant grounding system, ang residual current sa fault point ang ginagamit bilang batayan para sa pag-translate.

Sa kabuuan, ang pag-limit ng grounding resistance ng isang kompak na substation sa loob ng 4Ω ay may layuning epektibong kontrolin ang contact voltage sa isang ligtas na range at tiyakin ang personal na seguridad kapag nangyari ang ground fault sa high-voltage side. Ang pangangailangan na ito ay ang resulta ng disenyo ng seguridad batay sa partikular na mga grounding system at lebel ng fault current.