Kādas ir izmantojot kopīgu uz zemi piekārtošanas sistēmu elektroenerģijas sadalīšanā priekšrocības un kādas jāņem vērā drošības pasākumi

Kas ir kopīga uzlāde?

Kopīga uzlāde attiecas uz praksi, kad sistēmas funkcionalā (darbības) uzlāde, iekārtu aizsardzības uzlāde un vaļrakstiem aizsargājošā uzlāde izmanto vienu un to pašu uzlādes elektrodu sistēmu. Alternatīvi, tas var nozīmēt, ka daudzu elektrisku ierīču uzlādes vadi tiek savienoti kopā un saistīti ar vienu vai vairākiem kopīgiem uzlādes elektrodiem.

1. Kopīgas uzlādes priekšrocības

• Simplāka sistēma ar mazāk uzlādes vadu, kas padara uzturēšanu un pārbaudes vieglākas.

• Vairāku paralēli savienoto uzlādes elektrodu ekvivalentais uzlādes pretestība ir zemāka nekā atsevišķu, neatkarīgu uzlādes sistēmu kopējā pretestība. Ja ēkas strukturālo stāvru vai armaturu izmanto kā kopīgo uzlādes elektrodu — tās dabiski zemā pretestība —, tad kopīgas uzlādes priekšrocības kļūst vēl vairāk izsauktojas.

• Palielināta uzticamība: ja viens uzlādes elektrods izrada trūkumu, citi var kompensēt.

• Samazināts uzlādes elektrodu skaits, samazinot instalācijas un materiālu izmaksas.

• Ja notiek izolācijas trūkums, izraisojot fāzes ar korpusa īsu slēgumu, plūst lielāks defektā currens, nodrošinot, ka aizsardzības ierīces darbojas ātri. Tas arī samazina pieskāriena spriegumu, kad personāls pieskaras defektā ierīcei.

• Samazina briesmas no vaļrakstu pārsprieguma.

Teorētiski, lai novērstu vaļrakstu izraisītu atgriezenisko slēgumu, vaļrakstu aizsardzības uzlādi jāatrod drošā attālumā no ēku struktūras, elektriskām ierīcēm un to uzlādes sistēmām. Tomēr, praktiskajā inženierzinātnē, tas bieži ir nereāli. Ēkām parasti ir daudz ievedošu piegādes līniju (elektroenerģija, datus, ūdens utt.), kas izklāstītas plašā teritorijā. Vai nu, kad tiek izmantota armatūra kā slēptie vaļrakstu aizsardzības vadu, tas kļūst gandrīz neiespējami elektriski atdalīt vaļrakstu aizsardzības sistēmu no ēkas cauruļvadu, iekārtu korpusiem vai elektrosistēmas uzlādes.

Šādos gadījumos, ieteicams izmantot kopīgu uzlādi — savienojot transformatora neutrālo, visu elektriskās iekārtas funkcionalo un aizsardzības uzlādi, un vaļrakstu aizsardzības sistēmu ar vienu un to pašu uzlādes elektrodu tīklu. Piemēram, augstās ēkās, integrējot elektrisko uzlādi ar vaļrakstu aizsardzības sistēmu, efektīvi veido Faradeja kāpu, izmantojot ēkas iekšējo metāla struktūru. Visi iekšējie elektriskie iekārtas un vadu, kas savienoti ar šo kāpu, tādējādi tiek aizsargāti no vaļrakstu izraisītajiem potenciāla atšķirībām un atgriezenisko slēgumu.

Tādējādi, izmantojot ēkas metāla struktūru uzlādei, vairāku sistēmu kopīga uzlāde nav tikai iespējama, bet arī izdevīga, ja kopējā uzlādes pretestība tiek uzturēta zemāk par 1 Ω.

2. Galvenie aspekti kopīgai uzlādei

Uzlādes strāves raksturs:
Grundpotenciāla pieauguma (GPR) risku nosaka uzlādes strāves lielums, ilgums un frekvence. Piemēram, vaļrakstu aizsargātāji vai stabi var nesēt ļoti lielas strāves laikā vaļraksta, taču šie notikumi ir īsi un reti — tādējādi rezultējošais GPR rada ierobežotas riskus.

Tomēr, kopīgā uzlādes pretestība jāievēro visstingrākā prasība starp visām savienotajām sistēmām, ideāli ≤1 Ω.

Zemsprieguma sadalīšanas sistēmās ar stipri uzsēdinātu neutrālo, kopīgais uzlādes elektrods var nesēt nemainīgas noplūsmas no visām savienotajām ielādēm, veidojot cirkulārās uzlādes strāves. Ja uzlādes pretestība pārsniedz drošos robežas, tas var būt bīstami gan iekārtām, gan personālam.

Turklāt, ar datoru un jūtīgu elektronisko iekārtu plašu izmantošanu, bieži nepieciešama filtrēšanas uzlāde. Lielos līnijas-ar-grunta EMI/RFI filtri ievieš nozīmīgas kapacitīvās noplūsmas uz zemi, kas arī iedeva kopējā uzlādes strāvē.

Grundpotenciāla pieauguma ietekme uz savienotajām iekārtām:
Piemēram, apskatīsim iekšējo kompakto apgabalu. Parasti, transformatora neutrālo, metāla korpusu un ielādes iekārtas korpusu savienoja ar kopīgu uzlādi. Tāpat, vaļrakstu aizsargātāji bieži saņēma atsevišķu uzlādi, lai izvairītos no bīstama potenciāla pieauguma laikā izplūdes.

Tomēr, ja ielādes iekārte izveido izolācijas trūkumu un nesēt strāvu, visu defektā currens plūst caur kopīgo uzlādes elektrodu, paaugstinot vietējo grundpotenciālu — un tādējādi, pārslēdzēju korpusa spriegumu. Ja uzturēšanas personāls atver šķīvnīcu šādos apstākļos, viņš riskē ar strāvas triecienu. Šādi notikumi ir atkārtoti notikuši.

Tādēļ, modernā prakse bieži izolē funkcionālo uzlādi (piemēram, transformatora neutrālo) no aizsardzības un vaļrakstu uzlādes iekšējos apgabalos — pat ja tas palielina instalācijas sarežģītību.

3. Atbilstošie standarti un regulējumi (Ķīna)

• Pēc pašreizējiem Ķīnas enerģētikas industrijas standartiem:

• B klases elektriskām iestatījumiem, ja sniedzošais distribūcijas transformators nav atrasts ēkā ar B klases iekārtām, un tā augstsprieguma puse darbojas neuzlādētā, Petersena spirāles (slēguma apspiešanas spirāle) uzlādētā vai augstpretestības uzlādētā sistēmā, tad zemsprieguma sistēmas darbības uzlāde var dalīties ar to pašu uzlādes elektrodu, ko izmanto transformatora aizsardzības uzlādei, ja uzlādes pretestība atbilst R ≤ 50/I (Ω) un R ≤ 4 Ω.

• A klases elektriskajiem iestatījumiem, kas darbojas efektīvi uzlādētajās sistēmās, transformatora darbības uzlādei jāatrodas ārpus aizsardzības uzlādes tīkla — t.i., kopīga uzlāde nav atļauta.

• Ja distribūcijas transformators ir instalēts ēkā ar B klases elektriskajiem iestatījumiem, un tā augstsprieguma puse izmanto zemas pretestības uzlādi, tad zemsprieguma darbības uzlāde var dalīties ar aizsardzības uzlādi, ja:

• Uzlādes pretestība atbilst R ≤ 2000/I (Ω), un

• Ēkā ir ieviesta galvenā ekvivalentās potenciāla savienojuma (MEB) sistēma.

• Turklāt, sistēmām virs 1 kV, kas klasificētas kā lieli uzlādes īsa slēguma strāves sistēmas, kopīga uzlāde ir atļauta, ja tiek nodrošināts ātrs defektu izbeigšana, bet uzlādes pretestība jāuztur zemāk par 1 Ω.

• A klases iestatījumu distribūcijas transformatoru aizsardzības uzlāde var dalīties ar to pašu uzlādes elektrodu, ko izmanto saistītajai vaļrakstu aizsargātāju uzlādei.

4. Secinājums

Praktiska pieredze liecina, ka sabiedriskajās zemsprieguma sadalīšanas sistēmās, kur pilnīga uzlādes sistēmu atdalīšana bieži ir nereāla, kopīga uzlāde, kombinējot darbības, aizsardzības un vaļrakstu uzlādi, ir drošāka, ekonomiskāka, vienkāršāka instalācijā un vieglāka uzturēšanā.

Lai samazinātu kopīgas uzlādes potenciālos riskus, inženieri jā:

• Pilnībā izmanto ēkas strukturālo stāvru kā dabisku uzlādes elektrodu,

• Uzturēt kopējo uzlādes pretestību zemāk par 1 Ω, un

• Ieviest visaptverošu ekvivalentās potenciāla savienojumu visā objektā.

Šie pasākumi efektīvi samazina briesmas un nodrošina moderno elektrisko iestatījumu drošu un uzticamu darbību.