למה התנגדות הארת תחנת מיתוג קומפקטית היא בדרך כלל ≤4Ω

כציוד מפזר חשמל מרכזי, פעולתו הבטוחה של תחנת כוח קומפקטית תלויה בצעדי איזור אמינים. לעיתים אנשים שואלים: מדוע בדרך כלל דרישה שההתנגדות לאיזור של תחנת כוח קומפקטית תהיה לא יותר מ-4Ω? מאחורי ערך זה קיימות בסיסים טכנולוגיים קפדניים ותנאי שימוש מסוימים. למעשה, הדרישה ≤4Ω אינה חובה בכל המקרים. היא מתאימה בעיקר למקרי שימוש בהם המערכת בעלת מתח גבוה משתמשת בשיטות "לא מאזור", "איזור תהודה" או "איזור התנגדות גבוהה". מכיוון שבשיטות איזור אלו, כאשר מתרחש תקלה באיזור פאזה אחת בצד המתח הגבוה, זרם התקלה הוא נמוך יחסית (בדרך כלל לא עולה על 10A). אם ההתנגדות לאיזור נשמרת מתחת ל-4Ω, ניתן להגביל את מתח התקלה למגבלות בטיחותיות (כמו 40V), מה שמפחית באופן יעיל את הסיכון לאירועי מגע חשמלי הנגרמים על ידי עלייה הפוטנציאל של החוט PE בצד המתח הנמוך. הטקסט הבא ינתח לעומק את העקרונות והלוגיקה מאחורי דרישה טכנולוגית זו.

מדוע ההתנגדות לאיזור של תחנת כוח קומפקטית בדרך כלל צריכה להיות לא גדולה מ-4 Ω? למעשה, הדרישה שההתנגדות לאיזור צריכה להיות ≤ 4 Ω יש לה תנאי יישום ולא חלה על כל המקרים. תקן זה מתאים בעיקר למקרי שימוש בהם המערכת בעלת מתח גבוה משתמשת בשיטות איזור לא מאזור, איזור תהודה או איזור התנגדות גבוהה, ולא למקרי שימוש בהם המערכת בעלת מתח גבוה משתמשת באיזור יעיל.

בשלוש שיטות האיזור המוזכרות לעיל (לא מאזור, איזור תהודה ואיזור התנגדות גבוהה), זרם התקלה של מערכת בעלת מתח גבוה לפאזה אחת הוא נמוך יחסית, בדרך כלל לא עולה על 10 A. כאשר זרם התקלה עובר דרך ההתנגדות לאיזור R_b של תחנת כוח קומפקטית, מתקבל ירידת מתח על פני ההתנגדות. אם R_b הוא 4 Ω, הירידת מתח היא: U=I×R=10A×4Ω=40V

מאחר ואיזור ההגנה של מערכת בעלת מתח גבוה והאיזור של מערכת הפצה בעלת מתח נמוך משמשים לעתים קרובות את אותו אלקטרודה לאיזור, הפוטנציאל של החוט PE בצד המתח הנמוך כלפי הקרקע גם יעלה ל-40 V. מתח זה נמוך מהגבול הבטיחותי לסיכון מגע חשמלי (גבול מתח מגע מוגדר בדרך כלל כ-50 V), כך שזו מצמצמת באופן משמעותי את הסיכון לאירועי תאונות מגע חשמלי בצד המתח הנמוך בעת מופעי איזור בצד המתח הגבוה.

על פי התקנים הרלוונטיים (כמו "תקנון לתכנון איזור מערכות חשמל חילופין" GB/T 50065-2014), סעיף 6.1.1 קובע:
עבור ציוד מפזר חשמל בעלת מתח גבוה שפועל במערכות לא מאזור, איזור תהודה ואיזור התנגדות גבוהה ומספק חשמל לערכות חשמל בעלות מתח נמוך עד 1kV, ההתנגדות לאיזור של האיזור ההגנה צריכה לעמוד בדרישות הבאות ולא должна לעלות על 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: שיקול להתנגדות מקסימלית לאיזור לאחר שיקול לשינויים עונתיים (Ω); 

• I: זרם התקלה לפאזה אחת לחישוב. במערכת איזור תהודה, השארית של הזרם במקום התקלה משמשת כבסיס לחישוב.

לסיכום, הגבלת ההתנגדות לאיזור של תחנת כוח קומפקטית ל-4Ω מיועדת לשליטה יעילת במתח מגע בתוך גבולות בטיחותיים ולבטיח את הבטיחות האישית בעת מופעי איזור בצד המתח הגבוה. דרישה זו היא תוצאה של תכנון בטיחותי בהתבסס על מערכות איזור ורמת זרמי התקלה ספציפיות.