Por Que a Resistência de Aterramento da Subestação Compacta É Geralmente ≤4Ω

Como um equipamento chave de distribuição de energia, a operação segura de uma subestação compacta depende de medidas de aterramento confiáveis. As pessoas frequentemente se perguntam: Por que a resistência de aterramento de uma subestação compacta geralmente é exigida para não ultrapassar 4Ω? Por trás deste valor, existem bases técnicas rigorosas e restrições de cenários de aplicação. Na verdade, o requisito de ≤4Ω não é obrigatório em todos os casos. Ele se aplica principalmente a cenários onde o sistema de alta tensão adota métodos de "não aterrado", "aterrado por ressonância" ou "aterrado de alta resistência". Porque, sob esses métodos de aterramento, quando ocorre uma falha de aterramento monofásico no lado de alta tensão, a corrente de falha é relativamente pequena (geralmente não mais de 10A). Se a resistência de aterramento for controlada dentro de 4Ω, a tensão de falha pode ser limitada a um intervalo relativamente seguro (como 40V), evitando efetivamente o risco de choque elétrico causado pelo aumento de potencial do fio PE no lado de baixa tensão. O texto a seguir analisará profundamente os princípios e lógica por trás deste requisito técnico.

Por que a resistência de aterramento de uma subestação compacta geralmente é exigida para não ser maior que 4Ω? Na verdade, o requisito de que a resistência de aterramento deve ser ≤4Ω tem condições de aplicabilidade e não se aplica a todas as situações. Este padrão se aplica principalmente a cenários onde o sistema de alta tensão adota métodos de não aterrado, aterrado por ressonância ou aterrado de alta resistência, e não a situações onde o sistema de alta tensão usa aterramento efetivo.

Nesses três métodos de aterramento (não aterrado, aterrado por ressonância e aterrado de alta resistência), a corrente de falha monofásica do sistema de alta tensão é relativamente pequena, geralmente não excedendo 10A. Quando essa corrente de falha flui através da resistência de aterramento R_b da subestação compacta, será gerada uma queda de tensão sobre ela. Se R_b for 4Ω, a queda de tensão será:U=I×R=10A×4Ω=40V

Como o aterramento de proteção do sistema de alta tensão e o aterramento do sistema de distribuição de baixa tensão frequentemente compartilham o mesmo eletrodo de aterramento, o potencial do fio PE no lado de baixa tensão em relação ao solo também aumentará para 40V. Essa tensão é inferior ao limite de segurança para choque elétrico (o limite de tensão de contato geralmente é considerado 50V), reduzindo assim significativamente o risco de acidentes de choque elétrico pessoal no lado de baixa tensão quando ocorre uma falha de aterramento no lado de alta tensão.

De acordo com os padrões relevantes (como o "Código de Design de Aterramento de Instalações Elétricas em Corrente Alternada" GB/T 50065-2014), o Artigo 6.1.1 estipula:
Para equipamentos de distribuição de energia de alta tensão que operam em sistemas não aterrados, aterrados por ressonância e aterrados de alta resistência e fornecem energia a dispositivos elétricos de baixa tensão de 1kV e abaixo, a resistência de aterramento do aterramento de proteção deve atender aos seguintes requisitos e não deve exceder 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Considera a resistência de aterramento máxima após considerar variações sazonais (Ω); 

• I: A corrente de falha de aterramento monofásico para cálculo. Em um sistema de aterramento por ressonância, a corrente residual no ponto de falha é usada como base para a tradução.

Em resumo, limitar a resistência de aterramento de uma subestação compacta a 4Ω visa controlar efetivamente a tensão de contato dentro de um intervalo seguro e garantir a segurança pessoal quando ocorre uma falha de aterramento no lado de alta tensão. Este requisito é o resultado de um design de segurança baseado em sistemas de aterramento específicos e níveis de corrente de falha.