Mikä ovat yhteisen maanjohtojärjestelmän etuja sähköjakelussa ja mitä varotoimenpiteitä on otettava?
Mikä on yhteinen maanjäristys?
Yhteinen maanjäristys tarkoittaa käytäntöä, jossa järjestelmän toiminnallinen (työ) maanjäristys, laitteen suojamaanjäristys ja ukkosvaraus maanjäristys jaetaan yhteen maanjäristyselodesjärjestelmään. Vaihtoehtoisesti se voi tarkoittaa, että useiden sähkölaitteiden maanjäristysjohtimet yhdistetään yhteen ja niitä yhdistetään yhteen tai useampaan yhteiseen maanjäristyselodeeseen.
1. Yhteisen maanjäristyksen edut
Yksinkertaisempi järjestelmä vähemmällä maanjäristysjohtimilla, mikä helpottaa huoltoa ja tarkastusta.
Useiden yhdensuuntaisesti yhdistettyjen maanjäristyselodien vastaava maanjäristysvastus on pienempi kuin erillisten riippumattomien maanjäristysjärjestelmien kokonaisvastus. Kun rakennuksen rakenneputki tai armoituksen teräs käytetään yhteisenä maanjäristyselodeena - sen luonteenomaiseen matalaan vastukseen - yhteisen maanjäristyksen edut tulvat vielä enemmän esiin.
Parannettu luotettavuus: jos yksi maanjäristyselode epäonnistuu, muut voivat korvata.
Vähemmän maanjäristyselodeja, mikä alentaa asennus- ja materiaalikustannuksia.
Erityisessä tapauksessa, kun eristys epäonnistuu aiheuttamalla vaihe-kehot lyhytkierroksen, suurempi virhevirta kulkee varmistamassa, että suojalaitteet toimivat nopeasti. Tämä myös vähentää kosketusjännitettä, kun henkilöstö koskettaa viallista laitetta.
Vähentää ukkostuulahdusvaaroja.
Teoreettisesti ukkostuulahdusvaarojen estämiseksi ukkossuojan maanjäristys pitäisi pitää turvallisella etäisyydellä rakennusrakenteista, sähkölaitteista ja niiden maanjäristysjärjestelmistä. Kuitenkin käytännössä tämä on usein ketterää. Rakennuksissa on yleensä monia saapuvia palvelulinjoja (sähkö, data, vesi jne.) laajalle alueelle levitettyinä. Erityisesti, kun armatuksen rakenneputkit käytetään piiloksiin ukkossuojajohtimiin, on lähes mahdotonta eristää ukkossuojajärjestelmä elektrisesti rakennuksen putkistoista, laiterunkoista tai sähköjärjestelmän maanjäristysjärjestelmästä.
Tällaisissa tapauksissa suositellaan yhteistä maanjäristystä - yhdistämällä muuntajan neutraali, kaikki sähkölaitteiden toiminnalliset ja suojamaanjäristykset sekä ukkossuojajärjestelmä samaan maanjäristyselodeverkkoon. Esimerkiksi korkeissa rakennuksissa sähkömaanjäristyksen integrointi ukkossuojajärjestelmään muodostaa tehokkaasti Faradayn kappaleen rakennuksen sisäisestä teräsrakenteesta. Kaikki sisäiset sähkölaitteet ja johtimet, jotka on sidottu tähän kappaleeseen, suojataan näin ukkostuulahduksista ja takaisin tuulahduksista aiheutuvista potentiaalieroista.
Näin ollen, kun rakennuksen metallinen rakenne käytetään maanjäristykseen, useiden järjestelmien yhteinen maanjäristys ei ole vain mahdollista, vaan myös hyödyllistä, kun kokonaismaanjäristysvastus pidetään alle 1 Ω.
2. Yhteisen maanjäristyksen keskeiset harkinnat
Maanjäristysvirrat luonteeltaan:
Maanjäristyspotentiaalin nousun (GPR) riski riippuu maanjäristysvirtojen suuruudesta, kestosta ja taajuudesta. Esimerkiksi ukkovaltaisilla valtaisilla voi kulkea hyvin suuria virtauksia ukkossuojan aikana, mutta nämä tapahtumat ovat lyhyitä ja harvinaisia - joten GPR:n aiheuttama riski on rajallinen.
Kuitenkin yhteisen maanjäristysvastuksen on täytettävä kaikkien yhdistettyihin järjestelmiin liittyvien vaatimusten tiukimpia, parhaiten ≤1 Ω.
Alavirtapiiriryhmässä, jossa neutraali on kiinteästi maanjäristetty, yhteinen maanjäristyselode voi kuljettaa jatkuvia vuotoja kaikista yhdistetyistä kuormista, muodostaen pyöriä maanjäristysvirtoja. Jos maanjäristysvastus siirtyy turvallisten rajojen yläpuolelle, se voi vaarantaa sekä laitteita että henkilöstöä.
Lisäksi tietokoneiden ja herkkien sähkölaiteiden laajamittaista käyttöä varten usein tarvitaan suodatusmaanjäristys. Suuret linja-maajäristys EMI/RFI-suodattimet tuovat merkittäviä kapasitiivisia vuotoja maahan, jotka myös lisäävät kokonaismanjäristysvirran.
Maanjäristyspotentiaalin nousun vaikutus yhdistettyihin laitteisiin:
Harkitse esimerkiksi sisäisen kompaktin alijakaistyön yksikköä. Perinteisesti muuntajan neutraali, metallinen runko ja kuorman laitteen runko on yhdistetty yhteiseen maanjäristykseen. Samalla ukkovaltaiset ovat usein annettu erillinen maanjäristys välttää vaarallista potentiaalin nousua purkautumisen aikana.
Kuitenkin, jos kuorman laite kehittyy eristysvirheen ja vuotovirtauksen, koko virhevirta kulkee yhteisen maanjäristyseloden kautta, nostaa paikallista maanjäristyspotentiaalia - ja siten kytkentävirtasuojan rungoksi. Jos huoltohenkilöstö avaa kytkentävirtasuojan oven näissä olosuhteissa, he ovat vaarassa sähköiskuista. Tällaiset tapahtumat ovat toistuneet useasti.
Näin ollen modernissa käytännössä usein eristetään toiminnallinen maanjäristys (esim. muuntajan neutraali) suojamaanjäristyksestä ja ukkossuojamaanjäristyksestä sisäisissä alijakaistyöissä - vaikka tämä lisää asennuksen monimutkaisuutta.
3. Asiaankuuluvat standardit ja säännökset (Kiina)
Nykyisten kiinalaisten sähköalan standardein mukaan:
Luokan B sähköasetusten osalta, jos toimitusmuuntaja ei sijaitse rakennuksessa, jossa on luokan B laitteita, ja sen korkean jännitteen puoli toimii maanjäristämättömässä, Petersen-kierros (purkujännitekierros)-maanjäristetyssä tai korkean vastuksen maanjäristetyssä järjestelmässä, silloin alavirtajärjestelmän työmaanjäristys voi jakaa saman maanjäristyseloden muuntajan suojamaanjäristyksen kanssa, jos maanjäristysvastus täyttää R ≤ 50/I (Ω) ja R ≤ 4 Ω.
Luokan A sähköasetusten osalta, jotka toimivat tehokkaasti maanjäristetyissä järjestelmissä, muuntajan työmaanjäristys on sijoitettava suojamaanjäristysruudun ulkopuolelle - eli yhteinen maanjäristys ei ole sallittu.
Jos toimitusmuuntaja on asennettu rakennuksen sisälle, jossa on luokan B sähköasetuksia, ja sen korkean jännitteen puoli käyttää matalan vastuksen maanjäristystä, silloin alavirtatyömaanjäristys voi jakaa suojamaanjäristyksen, jos:
Maanjäristysvastus täyttää R ≤ 2000/I (Ω), ja
Rakennuksessa on pääasiallinen tasavirtayhdiste (MEB) -järjestelmä.
Lisäksi yli 1 kV luokiteltujen järjestelmien osalta, jotka luokitellaan suurten maanjäristyslyhytkierroksen sähköjärjestelmiksi, yhteinen maanjäristys on sallittu, jos nopea virhepoisto on varmistettu, mutta maanjäristysvastus on < 1 Ω.
Luokan A asetuksissa toimitusmuuntimen suojamaanjäristys voi jakaa saman maanjäristyseloden kytkettyyn ukkossuojamaanjäristyksen kanssa.
4. Johtopäätös
Praktinen kokemus osoittaa, että julkisissa alavirtajakaumasjärjestelmissä, joissa täydellinen maanjäristysjärjestelmien erottelu on usein toteuttamiskelpoinen, yhteinen maanjäristys - yhdistämällä työ-, suojamaa- ja ukkossuojamaanjäristykset - on turvallisempaa, taloudellisempaa, yksinkertaisempaa asentaa ja ylläpitää.
Yhteisen maanjäristyksen potentiaalisten riskejen vähentämiseksi insinöörit pitäisi:
Hyödyntää täysin rakennuksen rakenneputkia luonnollisena maanjäristyselodeena,
Pidättää kokonaismaanjäristysvastus alle 1 Ω, ja
Toteuttaa kattava tasavirtayhdiste koko tilassa.
Nämä toimenpiteet tehokkaasti vähentävät vaaroja ja varmistavat nykyaikaisen sähköasetusten turvallisen ja luotettavan toiminnan.
