อะไรคือข้อดีของการใช้ระบบกราวด์ร่วมในระบบจำหน่ายไฟฟ้า และควรระมัดระวังอย่างไร

การเชื่อมต่อพื้นดินร่วมคืออะไร?

การเชื่อมต่อพื้นดินร่วมหมายถึงการที่ระบบการทำงาน (working) การเชื่อมต่อพื้นดินเพื่อป้องกันอุปกรณ์ และการเชื่อมต่อพื้นดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่าใช้อิเล็กโทรดพื้นดินเดียวกัน หรืออาจหมายถึงการที่สายพื้นดินจากอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายเครื่องเชื่อมต่อกันและเชื่อมโยงไปยังอิเล็กโทรดพื้นดินร่วมหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่ง

1. ข้อดีของการเชื่อมต่อพื้นดินร่วม

• ระบบที่เรียบง่ายพร้อมสายพื้นดินน้อยลง ทำให้ง่ายต่อการบำรุงรักษาและการตรวจสอบ

• ความต้านทานพื้นดินเทียบเท่าของอิเล็กโทรดพื้นดินหลายตัวที่เชื่อมต่อกันแบบขนานนั้นต่ำกว่าความต้านทานรวมของระบบพื้นดินแยกต่างหาก เมื่อใช้เหล็กโครงสร้างอาคารหรือเหล็กรีบาร์เป็นอิเล็กโทรดพื้นดินร่วมเนื่องจากมีความต้านทานต่ำโดยธรรมชาติ ประโยชน์ของการเชื่อมต่อพื้นดินร่วมจะชัดเจนมากขึ้น

• ความน่าเชื่อถือสูงขึ้น: หากอิเล็กโทรดพื้นดินตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย อิเล็กโทรดอื่น ๆ สามารถทดแทนได้

• ลดจำนวนอิเล็กโทรดพื้นดิน ลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและวัสดุ

• ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวของฉนวนทำให้เกิดวงจรลัดระหว่างเฟสกับแชสซี กระแสไฟฟ้าที่ผิดพลาดจะไหลมากขึ้น ทำให้อุปกรณ์ป้องกันทำงานอย่างรวดเร็ว ซึ่งยังลดแรงดันสัมผัสเมื่อคนงานสัมผัสอุปกรณ์ที่ชำรุด

• ลดอันตรายจากแรงดันสูงจากฟ้าผ่า

ตามทฤษฎี เพื่อป้องกันการสะท้อนกลับของฟ้าผ่า การเชื่อมต่อพื้นดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่าควรอยู่ห่างจากโครงสร้างอาคาร อุปกรณ์ไฟฟ้า และระบบพื้นดินของพวกเขา แต่ในทางปฏิบัติวิศวกรรมนี้มักไม่สามารถทำได้ อาคารมักมีสายสาธารณูปโภคมากมาย (ไฟฟ้า ข้อมูล น้ำ ฯลฯ) กระจายอยู่ทั่วบริเวณ โดยเฉพาะเมื่อใช้เหล็กรีบาร์โครงสร้างคอนกรีตเสริมเป็นสายป้องกันฟ้าผ่าที่ซ่อนอยู่ จะกลายเป็นเรื่องยากที่จะแยกระบบป้องกันฟ้าผ่าออกจากท่ออาคาร ช่องใส่อุปกรณ์ หรือระบบพื้นดินของระบบไฟฟ้า

ในกรณีเช่นนี้ แนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อพื้นดินร่วม เชื่อมโยงกลางหม้อแปลง พื้นดินการทำงานและป้องกันทั้งหมดของอุปกรณ์ไฟฟ้า และระบบป้องกันฟ้าผ่าไปยังเครือข่ายอิเล็กโทรดพื้นดินเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ในอาคารสูง การรวมพื้นดินไฟฟ้ากับระบบป้องกันฟ้าผ่าจะสร้างกรอบ Faraday โดยใช้โครงสร้างเหล็กภายในอาคาร ทั้งหมดของอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในและสายไฟที่เชื่อมโยงกับกรอบนี้จะได้รับการป้องกันจากความแตกต่างของศักยภาพและการสะท้อนกลับของฟ้าผ่า

ดังนั้น เมื่อใช้โครงสร้างโลหะของอาคารสำหรับพื้นดิน การเชื่อมต่อพื้นดินร่วมสำหรับระบบหลายระบบไม่เพียงแต่เป็นไปได้ แต่ยังเป็นประโยชน์ ตราบใดที่ความต้านทานพื้นดินรวมต่ำกว่า 1 Ω

2. ประเด็นสำคัญของการเชื่อมต่อพื้นดินร่วม

ลักษณะของกระแสพื้นดิน:
ความเสี่ยงจากการเพิ่มขึ้นของศักยภาพพื้นดิน (GPR) ขึ้นอยู่กับขนาด ระยะเวลา และความถี่ของกระแสพื้นดิน ตัวอย่างเช่น สายฟ้าหรือแท่งฟ้าผ่าอาจนำกระแสสูงมากในระหว่างการฟ้าผ่า แต่เหตุการณ์เหล่านี้สั้นและไม่บ่อยครั้ง ดังนั้น GPR ที่เกิดขึ้นจะมีความเสี่ยงน้อย

อย่างไรก็ตาม ความต้านทานพื้นดินร่วมต้องตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดที่สุดในบรรดาทุกระบบที่เชื่อมต่อ ดีที่สุดคือ ≤1 Ω

ในระบบการกระจายไฟฟ้าแรงดันต่ำที่มีกลางหม้อแปลงเชื่อมต่ออย่างมั่นคง อิเล็กโทรดพื้นดินร่วมอาจนำกระแสรั่วไหลจากโหลดที่เชื่อมต่อทั้งหมด สร้างกระแสพื้นดินวน หากความต้านทานพื้นดินเพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดที่ปลอดภัย อาจเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์และคนงาน

นอกจากนี้ ด้วยการใช้งานคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนอย่างแพร่หลาย การเชื่อมต่อพื้นดินแบบฟิลเตอร์มักจำเป็น ฟิลเตอร์ EMI/RFI จากสายส่งที่มีขนาดใหญ่จะนำกระแสรั่วไหลแบบแคปซิตีไปยังพื้นดิน ซึ่งยังมีส่วนร่วมในการกระทำของกระแสพื้นดินรวม

ผลกระทบจากการเพิ่มขึ้นของศักยภาพพื้นดินต่ออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ:
พิจารณาตัวอย่างของยูนิตสถานีไฟฟ้าภายในอาคาร ตามปกติ กลางหม้อแปลง โครงสร้างโลหะ และแชสซีอุปกรณ์โหลดจะเชื่อมต่อไปยังพื้นดินร่วม ในขณะที่สายฟ้ามักได้รับพื้นดินแยกต่างหากเพื่อหลีกเลี่ยงศักยภาพสูงในระหว่างการปล่อยประจุ

อย่างไรก็ตาม ถ้าอุปกรณ์โหลดเกิดความล้มเหลวของฉนวนและรั่วไหลกระแสไฟฟ้า กระแสวงจรลัดทั้งหมดจะไหลผ่านอิเล็กโทรดพื้นดินร่วม ทำให้ศักยภาพพื้นดินท้องถิ่นเพิ่มขึ้น และผลิตภัณฑ์แรงดันไฟฟ้าของสวิตช์เกียร์ หากคนงานเปิดประตูตู้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ พวกเขาอาจเสี่ยงต่อการช็อตไฟฟ้า เหตุการณ์เช่นนี้ได้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า

ดังนั้น การปฏิบัติสมัยใหม่มักแยกพื้นดินการทำงาน (เช่น กลางหม้อแปลง) จากพื้นดินป้องกันและพื้นดินป้องกันฟ้าผ่าในสถานีไฟฟ้าภายในแม้ว่าจะเพิ่มความซับซ้อนในการติดตั้ง

3. มาตรฐานและระเบียบที่เกี่ยวข้อง (ประเทศจีน)

• ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมไฟฟ้าปัจจุบันของจีน:

• สำหรับ ระบบไฟฟ้าประเภท B ถ้าหม้อแปลงจำหน่ายไม่ตั้งอยู่ภายในอาคารที่มีอุปกรณ์ประเภท B และด้านแรงดันสูงทำงานในระบบไม่เชื่อมต่อพื้นดิน ระบบเชื่อมต่อพื้นดินแบบ Peterson coil (arc-suppression coil) หรือระบบเชื่อมต่อพื้นดินแบบต้านทานสูง แล้วระบบแรงดันต่ำที่ทำงานอาจใช้อิเล็กโทรดพื้นดินเดียวกับพื้นดินป้องกันของหม้อแปลง ตราบใดที่ความต้านทานพื้นดินตอบสนอง R ≤ 50/I (Ω) และ R ≤ 4 Ω.

• สำหรับ ระบบไฟฟ้าประเภท A ที่ทำงานในระบบเชื่อมต่อพื้นดินอย่างมีประสิทธิภาพ พื้นดินทำงานของหม้อแปลงต้องตั้งอยู่นอกตาข่ายพื้นดินป้องกัน—นั่นคือ&nbs;ไม่สามารถใช้พื้นดินร่วมได้

• ถ้าหม้อแปลงจำหน่ายติดตั้งภายในอาคารที่มีระบบไฟฟ้าประเภท B และด้านแรงดันสูงใช้ระบบเชื่อมต่อพื้นดินแบบต้านทานต่ำ แล้วพื้นดินทำงานแรงดันต่ำอาจใช้พื้นดินป้องกันร่วมถ้า:

• ความต้านทานพื้นดินตอบสนอง R ≤ 2000/I (Ω), และ

• อาคารดำเนินการระบบเชื่อมโยงศักยภาพหลัก (MEB).

• นอกจากนี้ สำหรับระบบที่มากกว่า 1 kV ที่จัดเป็นระบบกระแสไฟฟ้าลัดวงจรพื้นดินขนาดใหญ่ การเชื่อมต่อพื้นดินร่วมเป็นที่ยอมรับถ้าการกำจัดความผิดพลาดอย่างรวดเร็วได้รับการยืนยัน แต่ความต้านทานพื้นดินต้อง < 1 Ω

• พื้นดินป้องกันของหม้อแปลงจำหน่ายในระบบไฟฟ้าประเภท A อาจใช้อิเล็กโทรดพื้นดินเดียวกับพื้นดินป้องกันฟ้าผ่าที่เกี่ยวข้อง

4. สรุป

ประสบการณ์ภาคปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าในระบบการกระจายไฟฟ้าแรงดันต่ำสาธารณะ ที่การแยกระบบพื้นดินอย่างสมบูรณ์มักไม่สามารถทำได้ การเชื่อมต่อพื้นดินร่วม—รวมพื้นดินทำงาน พื้นดินป้องกัน และพื้นดินป้องกันฟ้าผ่า—นั้นปลอดภัย ประหยัด ง่ายต่อการติดตั้ง และบำรุงรักษา

เพื่อลดความเสี่ยงที่อาจเกิดจากการเชื่อมต่อพื้นดินร่วม วิศวกรควร:

• ใช้โครงสร้างเหล็กของอาคารอย่างเต็มที่เป็นอิเล็กโทรดพื้นดินธรรมชาติ,

• รักษาความต้านทานพื้นดินรวมต่ำกว่า 1 Ω, และ

• ดำเนินการเชื่อมโยงศักยภาพอย่างครอบคลุมทั่วทั้งสถานที่

มาตรการเหล่านี้สามารถลดอันตรายและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้าสมัยใหม่