Zakaj je upornost talne povezave kompaktnega preobrniska običajno ≤4Ω

Kot ključna oprema za distribucijo električne energije, varnost delovanja kompaktnih transformatornih postaj odvisna je od zanesljivih mer za zazemljenje. Človek se pogosto sprašuje: Zakaj je opornost zazemljenja kompaktnih transformatornih postaj običajno zahtevano, da ne presega 4Ω? Za to vrednost obstajajo strogi tehnični osnovi in omejitve uporabnih situacij. V resnici zahteva ≤4Ω ni vedno obvezna. Predvsem se uporablja v primerih, ko visokonapetostni sistem uporablja metode "nezazemljenega", "rezonančnega zazemljenja" ali "zazemljenja s visoko upornostjo". Ker pri teh metodah zazemljanja, ko pride do enofaznega zazemljenja na strani visoke napetosti, velikost krhkega toka relativno majhna (običajno ne presega 10 A). Če se opornost zazemljenja omeji na 4Ω, se napetost krhkega toka lahko omeji na relativno varno območje (na primer 40 V), kar učinkovito prepreči tveganje električnega udara, ki bi ga lahko povzročil naraštaj potenciala PE vodnika na strani nizke napetosti. Sledi globlja analiza principov in logike, ki stojijo za to tehnično zahtevnost.

Zakaj je opornost zazemljenja kompaktnih transformatornih postaj običajno zahtevano, da ne presega 4 Ω? Dejansko zahteva, da mora biti opornost zazemljenja ≤ 4 Ω, ima pogoje uporabnosti in ne velja za vse situacije. Ta standard se predvsem uporablja v primerih, ko visokonapetostni sistem uporablja metode nezazemljenega, rezonančnega zazemljenja ali zazemljenja s visoko upornostjo, namesto situacij, kjer visokonapetostni sistem uporablja učinkovito zazemljenje.

Pri zgornjih treh metodah zazemljanja (nezazemljenem, rezonančnem zazemljenju in zazemljenju s visoko upornostjo) je enofazni tok krhkega toka visokonapetostnega sistema relativno majhen, običajno ne presega 10 A. Ko takšen tok krhkega toka teče skozi opornost zazemljenja R_b kompaktnih transformatornih postaj, se pojavlja padec napetosti na njej. Če je R_b 4 Ω, je padec napetosti: U=I×R=10A×4Ω=40V

Ker zaščitno zazemljenje visokonapetostnega sistema in zazemljenje sistema za distribucijo nizkonapetostne elektrike pogosto delita isti zazemljivi elektrod, bo tudi potencial PE vodnika na strani nizke napetosti do tla narastel na 40 V. Ta napetost je nižja od mejne vrednosti za varnost pri električnem udaru (mejna vrednost kontaktnega napetosti je običajno smotrana za 50 V), kar bistveno zmanjša tveganje za osebni električni udar na strani nizke napetosti, ko pride do zazemljenja na strani visoke napetosti.

Glede na relevantne standarde (na primer "Pravilnik o projektiranju zazemljenja AC-električnih instalacij" GB/T 50065-2014), člen 6.1.1 določa:
Za visokonapetostno distribucijsko opremo, ki deluje v sistemih brez zazemljenja, s resonančnim zazemljenjem in zazemljenjem s visoko upornostjo ter oskrbuje nizkonapetostno električno opremo napetosti 1 kV ali manj, mora opornost zazemljenja zaščitnega zazemljenja izpolnjevati naslednje zahteve in ne sme presegati 4Ω: R ≤ 50 / I

• R: Upošteva največjo opornost zazemljenja po upoštevanju sezonskih variacij (Ω); 

• I: Enofazni tok krhkega toka za izračun. V sistemu s resonančnim zazemljenjem se za izračun uporablja ostanek toka v krajišču krhkega toka.

V zaključku, omejevanje opornosti zazemljenja kompaktnih transformatornih postaj na 4Ω namenjeno je učinkoviti kontroli kontaktnega napetosti znotraj varnega območja in zagotavljanju osebne varnosti, ko pride do zazemljenja na strani visoke napetosti. Ta zahteva je rezultat varnostnega dizajna glede na specifične sisteme zazemljenja in ravni toka krhkega toka.