Dlaczego opór uziemienia zwartej podstacji zazwyczaj ≤4Ω

Jako kluczowe urządzenie dystrybucji energii, bezpieczna eksploatacja zwartej stacji transformatorowej zależy od niezawodnych środków uziemienia. Często zastanawia się, dlaczego opór uziemienia zwartej stacji transformatorowej zwykle powinien wynosić nie więcej niż 4Ω? Za tą wartością kryją się rygorystyczne podstawy techniczne i ograniczenia dotyczące scenariuszy zastosowania. W rzeczywistości wymóg ≤4Ω nie jest obowiązkowy we wszystkich przypadkach. Głównie dotyczy on scenariuszy, w których wysokonapięciowy system stosuje metody "bez uziemienia", "rezonansowego uziemienia" lub "używa dużego oporu do uziemienia". Ponieważ w tych metodach uziemienia, gdy wystąpi awaria jednofazowego uziemienia po stronie wysokiego napięcia, prąd uszkodzeniowy jest stosunkowo mały (zwykle nie przekracza 10A). Jeśli opór uziemienia zostanie kontrolowany w granicach 4Ω, napięcie uszkodzeniowe może być ograniczone do stosunkowo bezpiecznego zakresu (np. 40V), co skutecznie eliminuje ryzyko porażenia elektrycznego spowodowane przez podniesienie potencjału przewodu PE po stronie niskiego napięcia. Poniższy tekst głęboko przeanalizuje zasady i logikę stojące za tym wymogiem technicznym.

Dlaczego opór uziemienia zwartej stacji transformatorowej zwykle powinien wynosić nie więcej niż 4 Ω? W rzeczywistości wymóg, że opór uziemienia powinien być ≤ 4 Ω, ma warunki zastosowania i nie obejmuje wszystkich sytuacji. Ten standard głównie dotyczy scenariuszy, w których wysokonapięciowy system stosuje metody bez uziemienia, rezonansowego uziemienia lub uziemienia z dużym oporem, a nie sytuacje, w których wysokonapięciowy system używa skutecznego uziemienia.

W powyższych trzech metodach uziemienia (bez uziemienia, rezonansowego uziemienia i uziemienia z dużym oporem) prąd uszkodzeniowy jednofazowy systemu wysokiego napięcia jest stosunkowo mały, zazwyczaj nie przekraczający 10 A. Gdy taki prąd uszkodzeniowy przepływa przez opór uziemienia R_b zwartej stacji transformatorowej, powstaje spadek napięcia na nim. Jeśli R_b wynosi 4 Ω, spadek napięcia wynosi:U=I×R=10A×4Ω=40V

Ponieważ ochronne uziemienie systemu wysokiego napięcia i uziemienie systemowe systemu dystrybucji niskiego napięcia często dzielą ten sam elektrod uziemiający, potencjał przewodu PE po stronie niskiego napięcia względem ziemi również wzrośnie do 40 V. To napięcie jest niższe niż granica bezpieczeństwa dla porażenia elektrycznego człowieka (ograniczenie napięcia kontaktowego jest ogólnie uważane za 50 V), co znacznie zmniejsza ryzyko wypadków spowodowanych porażeniem elektrycznym po stronie niskiego napięcia, gdy wystąpi awaria uziemienia po stronie wysokiego napięcia.

Zgodnie z odpowiednimi normami (takimi jak "Norma projektowania uziemień instalacji elektrycznych napędu przemiennego" GB/T 50065-2014), artykuł 6.1.1 określa:
Dla urządzeń dystrybucji energii wysokiego napięcia działających w systemach bez uziemienia, z rezonansowym uziemieniem i uziemieniem z dużym oporem, które zasilają urządzenia elektryczne niskiego napięcia o napięciu 1kV i poniżej, opór uziemienia ochronnego powinien spełniać następujące wymagania i nie powinien przekraczać 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Rozważ maksymalny opór uziemienia po uwzględnieniu sezonowych zmian (Ω);

• I: Prąd uszkodzeniowy jednofazowego uziemienia do obliczeń. W systemie z rezonansowym uziemieniem jako podstawę do tłumaczenia służy resztowy prąd w punkcie uszkodzenia.

Podsumowując, ograniczenie oporu uziemienia zwartej stacji transformatorowej do 4Ω ma na celu efektywne kontrolowanie napięcia kontaktowego w bezpiecznym zakresie i zapewnienie bezpieczeństwa osobistego, gdy wystąpi awaria uziemienia po stronie wysokiego napięcia. Ten wymóg jest wynikiem projektowania bezpieczeństwa opartego na określonych systemach uziemienia i poziomach prądów uszkodzeniowych.