Ano ang mga benepisyo ng paggamit ng isang karaniwang sistema ng grounding sa power distribution, at ano ang mga dapat na i-consider?

Ano ang Common Grounding?

Ang common grounding ay tumutukoy sa praktis na kung saan ang functional (working) grounding, equipment protective grounding, at lightning protection grounding ng isang sistema ay nagbabahagi ng iisang grounding electrode system. Ito maaari ring nangangahulugan na ang mga grounding conductors mula sa maraming electrical devices ay konektado magkasama at naka-link sa isang o higit pang common grounding electrodes.

1. Mga Advantages ng Common Grounding

• Mas simple ang sistema na may mas kaunti na grounding conductors, nagpapadali ng 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 ginamit ang structural steel o rebar ng gusali bilang common grounding electrode—dahil sa inborn nitong mababang resistance—mas lalo pang naging malinaw ang mga benepisyo ng common grounding.

• Pinataas ang reliabilidad: kung ang isang grounding electrode ay mabibigong gumana, ang iba pa ay maaaring mag-compensate.

• Mas mababa ang bilang ng mga grounding electrodes, bumababa ang installation at material costs.

• Sa pagkakaroon ng insulation failure na nagdudulot ng phase-to-chassis short circuit, mas malaking fault current ang lumalabas, nag-aasikaso ng mabilis ang mga protective devices. Ito rin ay nagbubawas ng touch voltage kapag nakapag-contact ang mga tao sa faulty na equipment.

• Nagbibigay ng solusyon sa mga panganib mula sa lightning overvoltages.

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

Sa ganitong mga kaso, inirerekomenda 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 mabisa na nabubuo ang isang Faraday cage gamit ang internal steel framework ng gusali. Ang lahat ng internal electrical equipment at conductors na konektado sa cage na ito ay protektado mula sa lightning-induced potential differences at back-flashover.

Kaya, kapag ginagamit ang metallic structure ng isang gusali para sa grounding, ang common grounding para sa maraming sistema ay hindi lamang posible kundi mayroon din itong mga benepisyo, basta ang kabuuang grounding resistance ay panatilihin 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 magdala ng napakataas na currents sa panahon ng strike, ngunit ang mga pangyayari na ito ay maikli at bihirang mangyari—kaya ang resulting GPR ay may limitadong risk.

Gayunpaman, ang common grounding resistance ay dapat sumatisfy sa pinakamahigpit 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 magdala ng continuous leakage currents mula sa lahat ng connected loads, na nagpapabuo ng circulating ground currents. Kung ang grounding resistance ay lumampas sa safe limits, ito ay maaaring mapanganib sa equipment at personnel.

Bukod dito, dahil sa malawakang paggamit ng computers at sensitive electronic equipment, karaniwang kinakailangan ang filter grounding. Ang malalaking line-to-ground EMI/RFI filters ay nagpapakilala ng significant capacitive leakage currents sa earth, na nagdaragdag din sa kabuuang ground current.

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

Gayunpaman, kung ang isang load device ay magkaroon ng insulation fault at nag-leak ng current, ang buong fault loop current ay lumalabas sa pamamagitan ng common grounding electrode, nagpapatataas ng lokal na ground potential—at sa katunayan, ang enclosure voltage ng switchgear. Kung ang maintenance personnel ay bubuksan 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 nagsasalamin ng functional grounding (hal. transformer neutral) mula sa protective at lightning grounding sa indoor substations—kahit na ito ay nagpapataas ng complexity ng installation.

3. Relevant Standards and 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 gusali na may Class B equipment, at ang kanyang high-voltage side ay gumagana sa 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 bilang ang transformer’s protective ground, basta ang grounding resistance ay sumatisfy sa R ≤ 50/I (Ω) at R ≤ 4 Ω.

• Para sa Class A electrical installations na gumagana sa effectively grounded systems, ang transformer’s working ground ay dapat nasa labas ng protective grounding grid—iba’t ibang common grounding ay hindi pinapayagan.

• Kung ang distribution transformer ay nainstallyo sa loob ng gusali 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 sumatisfy sa R ≤ 2000/I (Ω), at

• Ang gusali ay may main equipotential bonding (MEB) system.

• Karagdagan, para sa mga sistema na higit sa 1 kV na itinalagang large grounding short-circuit current systems, ang common grounding ay pinapayagan 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 bilang ang associated lightning arrester grounding.

4. Conclusion

Ang praktikal na karanasan ay nagpapakita na sa public low-voltage distribution systems, kung saan kadalasang hindi makakamit ang buong separation ng grounding systems, ang common grounding—na naglalabas ng working, protective, at lightning grounding—ay mas ligtas, mas ekonomiko, mas simple na i-install, at mas madali na i-maintain.

Upang mabawasan ang potensyal na mga panganib ng common grounding, ang mga engineer ay dapat:

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

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

• Ipakilala ang comprehensive equipotential bonding sa buong pasilidad.

Ang mga hakbang na ito ay mabisa na mabawasan ang mga panganib at tiyakin ang ligtas at maasahan ang operasyon ng modernong electrical installations.