Τι είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός κοινού συστήματος απόγειας στην διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, και ποιες προφυλάξεις πρέπει να ληφθούν;

Τι είναι η κοινή συρρετισμένη γεία;

Η κοινή συρρετισμένη γεία αναφέρεται στην πρακτική όπου ο συρρετισμός λειτουργίας (λειτουργικός) ενός συστήματος, ο συρρετισμός προστασίας εξοπλισμού και ο συρρετισμός προστασίας από τον κεραυνό μοιράζονται ένα μοναδικό σύστημα συρρετισμένων ηλεκτρόδων. Αλλεπάλληλα, μπορεί να σημαίνει ότι οι συρρετισμένοι ηλεκτρόδων από πολλά ηλεκτρικά συσκευές ενώνονται μαζί και συνδέονται με έναν ή περισσότερους κοινούς συρρετισμένους ηλεκτρόδων.

1. Πλεονεκτήματα της κοινής συρρετισμένης γείας

• Απλούστερο σύστημα με λιγότερους συρρετισμένους ηλεκτρόδων, διευκολύνοντας την συντήρηση και επιθεώρηση.

• Η ισοδύναμη αντίσταση συρρετισμού πολλών συνδεδεμένων συρρετισμένων ηλεκτρόδων σε παράλληλη είναι χαμηλότερη από την συνολική αντίσταση ξεχωριστών, ανεξάρτητων συστημάτων συρρετισμού. Όταν χρησιμοποιείται ο σταλακτίτης ή το άνυφαλτο του κτιρίου ως κοινός συρρετισμένος ηλεκτρόδων - λόγω της φυσικά χαμηλής αντίστασής του - τα πλεονεκτήματα της κοινής συρρετισμένης γείας γίνονται ακόμη πιο ορατά.

• Ενισχυμένη αξιοπιστία: αν αποτύχει ένας συρρετισμένος ηλεκτρόδων, οι άλλοι μπορούν να αντισταθμίσουν.

• Μείωση του αριθμού των συρρετισμένων ηλεκτρόδων, μειώνοντας τους κόστους εγκατάστασης και υλικών.

• Σε περίπτωση που μια παραβίαση απομόνωσης προκαλέσει μια σύνδεση φάσης-σκήνης, ρέει μεγαλύτερος ρευστός σφάλματος, εξασφαλίζοντας την ταχεία λειτουργία των συσκευών προστασίας. Αυτό επίσης μειώνει την τάση άγγιγματος όταν το προσωπικό επικοινωνεί με εξοπλισμό που παρουσιάζει σφάλμα.

• Μειώνει τους κινδύνους από υπερτάσεις λόγω κεραυνού.

Θεωρητικά, για να προληφθεί η πίσω αναπήδηση λόγω κεραυνού, ο συρρετισμός προστασίας από τον κεραυνό θα πρέπει να διατηρείται σε ασφαλή απόσταση από τις κατασκευές, τον ηλεκτρικό εξοπλισμό και τα συστήματα συρρετισμού τους. Ωστόσο, στην πραγματική μηχανική, αυτό είναι συχνά απρακτικό. Τα κτίρια έχουν συνήθως πολλά εισερχόμενα γραμμικά (ρεύμα, δεδομένα, νερό, κλπ.) διασκορπισμένα σε μεγάλες επιφάνειες. Ειδικά όταν χρησιμοποιούνται οι σταλακτίτες στερεωτών σε σκυφρωμένους συρρετισμένους ηλεκτρόδων, είναι σχεδόν αδύνατο να ηλεκτρικά απομονωθεί το σύστημα προστασίας από τον κεραυνό από τα αγωγά του κτιρίου, τους φάκελους του εξοπλισμού ή το σύστημα συρρετισμού του ρευματοδοτικού συστήματος.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, συνιστάται η κοινή συρρετισμένη γεία - σύνδεση της ουδέτερης του μετατροπέα, όλων των λειτουργικών και προστατικών συρρετισμών του ηλεκτρικού εξοπλισμού, και του συστήματος προστασίας από τον κεραυνό στο ίδιο δίκτυο συρρετισμένων ηλεκτρόδων. Για παράδειγμα, σε ψηλά κτίρια, η ολοκλήρωση του ηλεκτρικού συρρετισμού με το σύστημα προστασίας από τον κεραυνό δημιουργεί αποτελεσματικά ένα κλειστό πλαίσιο Faraday με το εσωτερικό σταλακτίτη του κτιρίου. Όλος ο εσωτερικός ηλεκτρικός εξοπλισμός και οι ηλεκτροδόχοι που ενώνονται με αυτό το πλαίσιο προστατεύονται από τις διαφορές δυναμικού που προκαλεί ο κεραυνός και την πίσω αναπήδηση.

Επομένως, όταν χρησιμοποιείται η μεταλλική δομή ενός κτιρίου για συρρετισμό, η κοινή συρρετισμένη γεία για πολλά συστήματα δεν είναι μόνο εφικτή, αλλά και ευνοϊκή, εφόσον η συνολική αντίσταση συρρετισμού διατηρείται κάτω από 1 Ω.

2. Κύρια σημεία προσοχής για την κοινή συρρετισμένη γεία

Φύση των ρευστών συρρετισμού:
Ο κίνδυνος που συνδέεται με την αύξηση της δυναμικής γείας (GPR) εξαρτάται από τη μέγεθος, τη διάρκεια και τη συχνότητα των ρευστών συρρετισμού. Για παράδειγμα, οι αντικεραυνικοί αντιστοιχοί ή οι κεραυνοδέκτες μπορεί να μεταφέρουν πολύ μεγάλους ρευστούς κατά τη διάρκεια μιας πλήξης, αλλά αυτές οι εκδηλώσεις είναι σύντομες και σπάνιες - έτσι η αποτέλεσμα GPR παρουσιάζει περιορισμένο κίνδυνο.

Ωστόσο, η κοινή αντίσταση συρρετισμού πρέπει να ικανοποιεί το πιο αυστηρό από τα προδιαγραφές όλων των συνδεδεμένων συστημάτων, ευκαιριακά ≤1 Ω.

Σε συστήματα χαμηλής τάσης με σταθερά συρρετισμένη ουδέτερη, ο κοινός συρρετισμένος ηλεκτρόδων μπορεί να μεταφέρει συνεχείς ρευστούς διαρροής από όλες τις συνδεδεμένες φορτίες, δημιουργώντας κυκλικούς ρευστούς συρρετισμού. Εάν η αντίσταση συρρετισμού αυξηθεί πάνω από τα ασφαλή όρια, μπορεί να θέσει σε κίνδυνο τόσο τον εξοπλισμό όσο και το προσωπικό.

Επιπλέον, με την ευρεία χρήση υπολογιστών και ευαίσθητου ηλεκτρονικού εξοπλισμού, συχνά απαιτείται ο συρρετισμός φίλτρων. Μεγάλα EMI/RFI φίλτρα γραμμής-γείας εισάγουν σημαντικούς ρευστούς διαρροής συμπαγής στη γη, οι οποίοι επίσης συμβάλλουν στον συνολικό ρευστό συρρετισμού.

Επίδραση της αύξησης της δυναμικής γείας στον συνδεδεμένο εξοπλισμό:
Παραδείγματος χάρη, ένας εσωτερικός συμπαγής μετατροπέας. Στην παραδοσιακή πρακτική, η ουδέτερη του μετατροπέα, ο μεταλλικός φάκελος και η σκήνη του εξοπλισμού φορτίου συνδέονταν με μια κοινή γεία. Παράλληλα, οι αντικεραυνικοί αντιστοιχοί συχνά είχαν μια ξεχωριστή γεία για να αποφευχθεί η επικίνδυνη αύξηση δυναμικής κατά την αποστολή.

Ωστόσο, αν ένα συσκευή φορτίου αναπτύξει ένα σφάλμα απομόνωσης και διαρρέει ρεύμα, ο συνολικός ρευστός του σφάλματος διαρροής ρέει μέσω του κοινού συρρετισμένου ηλεκτρόδων, αυξάνοντας την τοπική δυναμική γεία - και συνεπώς, την τάση του φακέλου του σκηνικού. Εάν το προσωπικό ανοίξει την πόρτα του φακέλου υπό αυτές τις συνθήκες, υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροσόκ. Τέτοια περιστατικά έχουν συμβεί επανειλημμένα.

Ως αποτέλεσμα, η σύγχρονη πρακτική συχνά απομονώνει τον λειτουργικό συρρετισμό (π.χ. η ουδέτερη του μετατροπέα) από τον προστατευτικό και τον αντικεραυνικό συρρετισμό σε εσωτερικά υποσταθμία - αν και αυτό αυξάνει την πολυπλοκότητα της εγκατάστασης.

3. Σχετικά πρότυπα και κανονισμοί (Κίνα)

• Σύμφωνα με τα τρέχοντα κινέζικα πρότυπα βιομηχανίας ρεύματος:

• Για τα κατηγορίας B ηλεκτρικά εγκαταστάσεις, αν ο μετατροπέας διανομής δεν βρίσκεται μέσα σε ένα κτίριο που περιέχει εξοπλισμό κατηγορίας B, και η υψηλή τάση του λειτουργεί σε ένα ασυρρετισμένο, Petersen coil (arc-suppression coil)-grounded, ή υψηλή αντίσταση συρρετισμένο σύστημα, τότε ο λειτουργικός συρρετισμός του συστήματος χαμηλής τάσης μπορεί να μοιράζεται τον ίδιο συρρετισμένο ηλεκτρόδων με τον προστατευτικό συρρετισμό του μετατροπέα, εφόσον η αντίσταση συρρετισμού ικανοποιεί το R ≤ 50/I (Ω) και R ≤ 4 Ω.

• Για τα κατηγορίας A ηλεκτρικά εγκαταστάσεις που λειτουργούν σε αποτελεσματικά συρρετισμένα συστήματα, ο λειτουργικός συρρετισμός του μετατροπέα πρέπει να βρίσκεται εκτός του προστατευτικού δικτύου συρρετισμού - δηλαδή, η κοινή συρρετισμένη γεία δεν επιτρέπεται.

• Εάν ο διανεμητικός μετατροπέας είναι εγκατεστημένος μέσα σε κτίριο με εγκαταστάσεις ηλεκτρικής ενέργειας της Κλάσης B, και η πλευρά υψηλής τάσης του χρησιμοποιεί ανύψωση με χαμηλή αντίσταση, τότε η εργασιακή αρδευση μπορεί να μοιράζεται την προστατευτική αρδευση αν:

  • Η αντίσταση αρδευσης είναι R ≤ 2000/I (Ω), και

  • Το κτίριο εφαρμόζει ένα σύστημα κύριας ισοδυναμικής σύνδεσης (MEB).

• Επιπλέον, για συστήματα πάνω από 1 kV που ταξινομούνται ως συστήματα μεγάλου ρεύματος σύνδεσης, η κοινή αρδευση είναι επιτρεπτή αν εξασφαλίζεται γρήγορη εξάλειψη της βλάβης, αλλά η αντίσταση αρδευσης πρέπει να είναι < 1 Ω.

• Η προστατευτική αρδευση διανεμητικών μετατροπέων σε εγκαταστάσεις της Κλάσης A μπορεί να μοιράζεται το ίδιο ηλεκτρόδη αρδευσης με την αρδευση του αντικεραυνικού.

4. Συμπέρασμα

Η πρακτική εμπειρία δείχνει ότι σε δημόσια διανεμητικά συστήματα χαμηλής τάσης, όπου η πλήρης διαίρεση των συστημάτων αρδευσης είναι συχνά αδύνατη, η κοινή αρδευση—που συνδυάζει εργασιακή, προστατευτική και αντικεραυνική αρδευση—είναι ασφαλέστερη, οικονομικότερη, απλούστερη στην εγκατάσταση και ευκολότερη στην διατήρηση.

Για τη μείωση των δυνητικών κινδύνων της κοινής αρδευσης, οι μηχανικοί θα πρέπει:

• Να εκμεταλλευτούν πλήρως το αντικειμενικό χάλυβα του κτιρίου ως φυσικό ηλεκτρόδη αρδευσης,

• Να διατηρούν την συνολική αντίσταση αρδευσης κάτω από 1 Ω, και

• Να εφαρμόζουν ολοκληρωμένη ισοδυναμική σύνδεση σε όλη την εγκατάσταση.

Αυτά τα μέτρα επιτρέπουν την αποτελεσματική μείωση των κινδύνων και εξασφαλίζουν την ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία των σύγχρονων εγκαταστάσεων ηλεκτρικής ενέργειας.