Miért van általában a kompakt alátámasztó ellenállása ≤4Ω?

Mint egy kulcsfontosságú villamosenergia-elosztó berendezés, a kompakt alátámasztó biztonságos működése megbízható talajzártási intézkedéseken alapul. Gyakran merül fel a kérdés: Miért van általánosságban 4Ω-nál kisebbnek a kompakt alátámasztó talajzártási ellenállásának? Ez az érték mögött szigorú technikai alapok és alkalmazási helyzetek korlátozásai állnak. Valójában a ≤4Ω követelmény nem minden esetben kötelező. Főként olyan helyzetekre vonatkozik, ahol a magasfeszültségű rendszer "talajzárt nélküli", "rezgésgyorsított talajzárt" vagy "magas ellenállású talajzárt" módszert használ. Mivel ezek a talajzárt-módszerek mellett, ha egyszeres fázisbeli talajzárt hiba történik a magasfeszültségű oldalon, a hibajárás viszonylag kis mértékű (általában 10A-nál kevesebb). Ha a talajzárt-ellenállást 4Ωn belül tartják, a hibafeszültséget relatív biztonságos tartományba (például 40V) lehet befoglalni, így hatékonyan elkerülhető a PE vezeték potenciál emelkedése miatt bekövetkező elektromos sérülés kockázata a nagyfeszültségű oldalon. A következő szöveg mélyen elemzi ezen technikai követelmény mögött rejlő elveket és logikát.

Miért van általánosságban 4Ω-nál kisebbnek a kompakt alátámasztó talajzártási ellenállásának? Valójában a talajzárt-ellenállás ≤ 4Ω követelménye alkalmazási feltételekkel bír, és nem minden helyzetben érvényes. Ez a szabvány főként olyan helyzetekre vonatkozik, ahol a magasfeszültségű rendszer talajzárt nélküli, rezgésgyorsított talajzárt, vagy magas ellenállású talajzárt módszereket alkalmaz, nem pedig effektív talajzárt módszereket használó helyzetekre.

Az említett három talajzárt-módszer (talajzárt nélküli, rezgésgyorsított talajzárt, és magas ellenállású talajzárt) mellett a magasfeszültségű rendszer egyszeres fázisbeli talajzárt hibajárása viszonylag kis mértékű, általában 10A-nál kevesebb. Amikor ilyen hibajárás áthalad a kompakt alátámasztó talajzárt-ellenállásán R_b, rajta feszültség-lejtőt eredményez. Ha R_b 4Ω, akkor a feszültség-lejtő:U=I×R=10A×4Ω=40V

Mivel a magasfeszültségű rendszer védelmi talajzártja és a nagyfeszültségű elosztó rendszer talajzártja gyakran ugyanazon a talajzárt-elektrodán alapszik, a nagyfeszültségű oldali PE vezeték potenciálja a talajhoz képest is 40 V-ra emelkedik. Ez a feszültség alacsonyabb, mint az emberi elektricitással kapcsolatos sérülés biztonsági határa (a kapcsolati feszültség határa általában 50 V), így jelentősen csökken a nagyfeszültségű oldali személyes elektricitással kapcsolatos balesetek kockázata, amikor a magasfeszültségű oldalon talajzárt hiba történik.

A vonatkozó szabványok (pl. "Alternatív áramú villamos telepek talajzártának tervezésére vonatkozó irányelvek" GB/T 50065-2014) 6.1.1. pontja szerint:
A talajzárt nélküli, rezgésgyorsított talajzárt, és magas ellenállású talajzárt rendszerekben működő magasfeszültségű villamosenergia-elosztó berendezések, valamint 1kV és alatti nagyfeszültségű elektronikus eszközökhöz szolgáló ellátás esetén, a védelmi talajzárt ellenállása a következő követelményeknek kell megfelelnie, és 4Ω-nál kisebbnek kell lennie: R ≤ 50 / I

• R: A szezonális változások figyelembevétele után vett legnagyobb talajzárt-ellenállás (Ω); 

• I: Az egyszeres fázisbeli talajzárt hibajárás számításhoz. Rezgésgyorsított talajzárt rendszer esetén a hibahelyen lévő maradék áramot használják a számításhoz.

Összefoglalva, a kompakt alátámasztó talajzárt-ellenállásának 4Ω-n belüli korlátozása célja, hogy a kapcsolati feszültséget biztonságos tartományba hozza, és garantálja a személyi biztonságot, ha a magasfeszültségű oldalon talajzárt hiba történik. Ez a követelmény biztonsági tervezés eredménye, adott talajzárt-rendszerek és hibajárás-szintek alapján.