Ano ang mga abala ng paggamit ng isang karaniwang sistema ng grounding sa pamamahagi ng kuryente at ano ang mga babala na dapat tandaan?

Ano ang Common Grounding?

Ang common grounding ay tumutukoy sa praktika kung saan ang functional (working) grounding, equipment protective grounding, at lightning protection grounding ng isang sistema ay nagbabahagi ng iisang grounding electrode system. Maaari ring ibig sabihin nito na ang mga grounding conductor mula sa maraming electrical device ay konektado magkasama at naka-link sa isa o higit pang common grounding electrodes.

1. Mga Advantages ng Common Grounding

• Mas simple ang sistema na may mas kaunti na grounding conductors, kaya mas madali ang maintenance at inspection.

• Ang equivalent grounding resistance ng maraming grounding electrodes na konektado sa parallel ay mas mababa kaysa sa kabuuang resistance ng hiwalay at independent na grounding systems. Kapag ang structural steel o rebar ng gusali ang ginamit bilang common grounding electrode—dahil sa natural na mababang resistance nito—naging mas malinaw pa ang mga benepisyo ng common grounding.

• Pinahusay na reliabilidad: kung ang isang grounding electrode ay sumira, ang iba pa ay maaaring bumawi.

• Mas kaunting grounding electrodes, kaya mas mababa ang installation at material costs.

• Sa pagkakataon ng insulation failure na nagdudulot ng phase-to-chassis short circuit, nagbabago ang mas malaking fault current, kaya siguradong mabilis ang operasyon ng protective devices. Ito rin ang nagbabawas ng touch voltage kapag nakapagsalamin ang mga tao sa faulty equipment.

• Nagbawas ng mga panganib mula sa lightning overvoltages.

Teoretikal na, upang maiwasan ang lightning-induced back-flashover, dapat na ang lightning protection grounding ay itinayo sa ligtas na layo mula sa mga building structures, electrical equipment, at kanilang mga grounding systems. Gayunpaman, sa totoong mundo ng engineering, madalas itong hindi praktikal. Ang mga gusali ay may maraming incoming utility lines (power, data, water, etc.) na nakalat sa malawak na lugar. Lalo na kapag ang reinforced concrete structural rebars ang ginamit bilang concealed lightning protection conductors, mahirap na talaga ang elektrikal na isolation ng lightning protection system mula sa mga building piping, equipment enclosures, o power system grounding.

Sa mga kaso gaya nito, inirerekumenda ang common grounding—na konektado ang transformer neutral, lahat ng functional at protective grounds ng electrical equipment, at ang lightning protection system sa iisang grounding electrode network. Halimbawa, sa high-rise buildings, ang pag-integrate ng electrical grounding sa lightning protection system ay maaaring bumuo ng Faraday cage gamit ang internal steel framework ng gusali. Ang lahat ng internal electrical equipment at conductors na bonded sa cage na ito ay protektado mula sa lightning-induced potential differences at back-flashover.

Kaya, kapag ginamit ang metallic structure ng isang gusali para sa grounding, ang common grounding para sa maraming sistema ay hindi lamang feasible kundi may benepisyo, basta ang kabuuang grounding resistance ay nai-maintain sa ilalim ng 1 Ω.

2. Mga Key Considerations para sa Common Grounding

Nature ng grounding currents:
Ang risk na kaugnay ng ground potential rise (GPR) ay depende sa magnitude, duration, at frequency ng grounding currents. Halimbawa, ang lightning arresters o rods ay maaaring dalhin ang napakataas na currents sa panahon ng strike, ngunit ang mga pangyayari na ito ay maikli at infrequent—kaya ang resulting GPR ay may limitadong risk.

Gayunpaman, ang common grounding resistance ay dapat na sumasapat sa pinakamatigas na requirement sa lahat ng connected systems, ideal na ≤1 Ω.

Sa low-voltage distribution systems na may solidly grounded neutrals, ang common grounding electrode maaaring dalhin ang continuous leakage currents mula sa lahat ng connected loads, na bumubuo ng circulating ground currents. Kung ang grounding resistance ay lumampas sa safe limits, maaari itong mapanganib sa mga equipment at personnel.

Bukod dito, dahil sa malawak na paggamit ng mga computer at sensitive electronic equipment, kadalasang kinakailangan ang filter grounding. Ang mga malalaking line-to-ground EMI/RFI filters ay nagdaragdag ng significant capacitive leakage currents sa earth, na kasama rin sa kabuuang ground current.

Impact ng ground potential rise sa connected equipment:
Tingnan natin ang indoor compact substation unit bilang halimbawa. Tradisyonal na, ang transformer neutral, metal enclosure, at load equipment chassis ay lahat konektado sa common ground. Samantala, ang lightning arresters ay madalas binibigyan ng separate ground upang maiwasan ang dangerous potential rise sa panahon ng discharge.

Gayunpaman, kung ang isang load device ay may insulation fault at nagle-leak ng current, ang buong fault loop current ay nagbabago sa pamamaraan ng common grounding electrode, na nagdudulot ng pagtaas ng local ground potential—at kaya, ang enclosure voltage ng switchgear. Kung ang maintenance personnel ay binuksan ang cabinet door sa ganitong kondisyon, sila ay nasa panganib ng electric shock. Ang mga insidente na ito ay nangyayari paulit-ulit.

Dahil dito, ang modern practice ay madalas na naghihiwalay ng functional grounding (hal. transformer neutral) mula sa protective at lightning grounding sa indoor substations—kahit na ito ay nagdudulot ng mas komplikadong installation.

3. Mga Relevant na Standards at Regulations (China)

• Ayon sa kasalukuyang Chinese power industry standards:

• Para sa Class B electrical installations, kung ang supplying distribution transformer ay hindi nasa loob ng building na may Class B equipment, at ang kanyang high-voltage side ay nasa ungrounded, Petersen coil (arc-suppression coil)-grounded, o high-resistance grounded system, ang low-voltage system’s working ground maaaring magbahagi ng parehong grounding electrode ng transformer’s protective ground, basta ang grounding resistance ay sumasapat sa R ≤ 50/I (Ω) at R ≤ 4 Ω.

• Para sa Class A electrical installations na nasa effectively grounded systems, ang transformer’s working ground ay dapat nasa labas ng protective grounding grid—ibig sabihin, hindi pinapayagan ang common grounding.

• Kung ang distribution transformer ay naka-install sa loob ng building na may Class B electrical installations, at ang kanyang high-voltage side ay gumagamit ng low-resistance grounding, ang low-voltage working ground maaaring magbahagi ng protective ground kung:

• Ang grounding resistance ay sumasapat sa R ≤ 2000/I (Ω), at

• Ang building ay nag-implement ng main equipotential bonding (MEB) system.

• Karagdagan pa, para sa mga sistema na nasa itaas ng 1 kV na classified bilang large grounding short-circuit current systems, pinapayagan ang common grounding kung matiyak ang mabilis na fault clearance, ngunit ang grounding resistance ay dapat < 1 Ω.

• Ang protective grounding ng distribution transformers sa Class A installations maaaring magbahagi ng parehong grounding electrode ng associated lightning arrester grounding.

4. Conclusion

Ang practical experience ay nagpapakita na sa public low-voltage distribution systems, kung saan hindi maaaring makamit ang complete separation ng grounding systems, mas ligtas, mas ekonomiko, mas simple ang installation, at mas madali ang maintenance ang common grounding—na naglalakip ng working, protective, at lightning grounding.

Upang bawasan ang potensyal na risks ng common grounding, ang mga engineer ay dapat:

• Gamitin ang buong building’s structural steel bilang natural grounding electrode,

• Panatilihin ang kabuuang grounding resistance sa ilalim ng 1 Ω, at

• Implement comprehensive equipotential bonding sa buong facility.

Ang mga hakbang na ito ay maaaring mabawasan ang mga panganib at matiyak ang ligtas at maaswang operasyon ng modern electrical installations.