Por que a resistencia de aterramento da subestación compacta é xeralmente ≤4Ω

Como un equipamento clave de distribución de enerxía, a operación segura dunha subestación compacta depende de medidas de aterramento fiables. As persoas adoitan preguntarse: Por que se require xeralmente que a resistencia de aterramento dunha subestación compacta non supere os 4Ω? Detrás deste valor hai bases técnicas rigorosas e restricións de escenarios de aplicación. De feito, o requisito de ≤4Ω non é obrigatorio en todos os casos. Aplica principalmente a escenarios onde o sistema de alta tensión adopta métodos de "aterramento desligado", "aterramento resonante" ou "aterramento de alta resistencia". Debido a estes métodos de aterramento, cando ocorre un fallo de aterramento monofásico no lado de alta tensión, a corrente de fallo é relativamente pequena (xeralmente non superior a 10A). Se a resistencia de aterramento está controlada dentro dos 4Ω, a tensión de fallo pode limitarse a un rango relativamente seguro (como 40V), evitando eficazmente o risco de choque eléctrico provocado polo aumento do potencial do cable PE no lado de baixa tensión. O texto seguinte analizará en profundidade os principios e lóxica detrás deste requisito técnico.

Por que se require xeralmente que a resistencia de aterramento dunha subestación compacta non sexa superior a 4 Ω? De feito, o requisito de que a resistencia de aterramento debe ser ≤ 4 Ω ten condicións de aplicación e non se aplica a todas as situacións. Este estándar aplica principalmente a escenarios onde o sistema de alta tensión adopta métodos de aterramento desligado, aterramento resonante ou aterramento de alta resistencia, en lugar de situacións onde o sistema de alta tensión usa aterramento efectivo.

Nestes tres métodos de aterramento (desligado, resonante e de alta resistencia), a corrente de fallo monofásico do sistema de alta tensión é relativamente pequena, xeralmente non superior a 10 A. Cando esta corrente de fallo fluye a través da resistencia de aterramento R_b da subestación compacta, xérase unha caída de tensión a través dela. Se R_b é 4 Ω, a caída de tensión é:U=I×R=10A×4Ω=40V

xa que o aterramento protexido do sistema de alta tensión e o aterramento do sistema de distribución de baixa tensión comparten frecuentemente o mesmo electrodo de aterramento, o potencial do cable PE no lado de baixa tensión ao terra tamén aumentará a 40 V. Esta tensión é inferior ao límite de seguridade para choques eléctricos humanos (o límite de tensión de contacto xeralmente considerase 50 V), reducindo así significativamente o risco de accidentes de choque eléctrico persoal no lado de baixa tensión cando ocorre un fallo de aterramento no lado de alta tensión.

Segundo os estándares relevantes (como o "Código de deseño de aterramentos de instalacións eléctricas de corrente alternada" GB/T 50065-2014), o artigo 6.1.1 establece: 
Para equipos de distribución de enerxía de alta tensión que operan en sistemas non aterrados, aterrados resonantes e aterrados de alta resistencia e que fornecen enerxía a dispositivos eléctricos de baixa tensión de 1kV ou menos, a resistencia de aterramento do aterramento protexido debe cumprir os seguintes requisitos e non debe superar 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Considera a máxima resistencia de aterramento após considerar as variacións sazonais (Ω); 

• I: A corrente de fallo monofásico para o cálculo. No sistema de aterramento resonante, utiliza-se a corrente residual no punto de fallo como base para a tradución.

En resumo, limitar a resistencia de aterramento dunha subestación compacta a 4Ω ten como obxectivo controlar eficazmente a tensión de contacto dentro dun rango seguro e asegurar a seguridade persoal cando ocorre un fallo de aterramento no lado de alta tensión. Este requisito é o resultado dun deseño de seguridade baseado en sistemas de aterramento específicos e niveis de corrente de fallo.