Что такое напряжение переноса неисправности и что вызывает его в низковольтных системах

Напряжение передачи неисправности

В низковольтных распределительных системах существует тип аварии с поражением электрическим током, при котором место происшествия и точка неисправности системы находятся в разных местах. Такая авария происходит потому, что после возникновения замыкания на землю в другом месте, возникающее напряжение неисправности передается на металлические корпуса других устройств через провод PE или PEN. Когда напряжение неисправности на металлическом корпусе устройства превышает безопасное напряжение для человека, происходит поражение электрическим током при контакте человека с металлическим корпусом устройства. Это напряжение неисправности передается из другого места, поэтому оно называется напряжением передачи неисправности.

Существует две основные причины, по которым напряжение передачи неисправности вызывает ситуацию, когда точка замыкания на землю и место происшествия находятся в разных местах:

• Замыкание на землю в средневольтной системе вызывает напряжение передачи неисправности в низковольтной системе;

• Корпус устройства в системе TN выходит из строя и становится под напряжением, что вызывает появление напряжения передачи неисправности на корпусах всех остальных электроприборов;

1. Напряжение передачи неисправности от низковольтной системы к низковольтной системе

В системе TN корпуса всех электроприборов соединены вместе. В этом случае, если одно устройство выходит из строя и его корпус становится под напряжением, это также вызывает появление потенциальной разницы с землей на других устройствах, что приводит к возникновению напряжения передачи неисправности.

Тип низковольтной системы заземления — система TN. При возникновении однофазного замыкания на землю в цепи однофазного выхода низковольтной системы, ток замыкания проходит через точку замыкания, землю и сопротивление заземления распределительного трансформатора, возвращаясь к трансформатору, образуя контур. Из-за большого сопротивления в точке замыкания, ток замыкания мал и недостаточен для срабатывания автоматического выключателя. Ток замыкания проходит через сопротивление заземления распределительного трансформатора, и на этом сопротивлении возникает напряжение неисправности. Это напряжение неисправности передается по проводу PE на металлические корпуса оборудования, создавая напряжение передачи неисправности и вызывая место поражения электрическим током;

2. Передача напряжения неисправности от средневольтной системы к низковольтной системе

Распределительный трансформатор 10/0,4 кВ должен иметь два независимых заземляющих устройства: защитное заземление для трансформатора и рабочее заземление для низковольтной системы. Однако, чтобы упростить заземление и снизить затраты на строительство, защитное заземление большинства средневольтных распределительных трансформаторов использует один общий заземляющий электрод с рабочим заземлением низковольтной системы. Это означает, что если произойдет неисправность бака-корпуса в средневольтной части распределительного трансформатора, напряжение передачи неисправности будет индуцировано в линиях низковольтной системы и даже на корпусах всех устройств.

Эта неисправность фактически исходит от однофазного замыкания на землю в средневольтной системе.

При возникновении неисправности бака-корпуса в распределительном трансформаторе генерируется ток замыкания. Если низковольтная система использует метод заземления TN, повторное заземление провода PE вызывает разделение тока замыкания. Часть тока возвращается к земле через рабочее сопротивление заземления низковольтной системы трансформатора, а другая часть возвращается к земле через повторное сопротивление заземления по проводу PE, прежде чем вернуться к средневольтному источнику питания. Ток замыкания проходит через рабочее сопротивление заземления низковольтной системы, создавая падение напряжения на этом сопротивлении. Это вызывает потенциальную разницу между нейтральной точкой источника питания низковольтной системы и землей. Эта потенциальная разница распространяется на низковольтные распределительные линии, вызывая переданное перенапряжение. В системе заземления TN это переданное перенапряжение может даже распространиться на корпуса всех низковольтных устройств через провод PE.

Величина тока замыкания зависит в основном от метода заземления средневольтной системы и распределенной емкостной составляющей тока. Амплитуда напряжения передачи неисправности тесно связана с методами заземления как средневольтной, так и низковольтной систем, где метод заземления средневольтной системы является определяющим.

Ранг амплитуды напряжения передачи неисправности: система с малым сопротивлением заземления > незаземленная система > система заземления с дугогасящей катушкой;
Средневольтная система с нейтральной точкой, заземленной через малое сопротивление, и низковольтная система, использующая метод заземления TN, более склонны к авариям с поражением электрическим током, представляя значительную угрозу для личной безопасности пользователей.

Заключение

• Напряжение передачи неисправности вызывает разобщение точки замыкания на землю и места происшествия в двух основных сценариях: 1) Замыкание на землю в средневольтной системе индуцирует напряжение передачи неисправности в низковольтной системе; 2) Неисправный, заряженный корпус устройства в системе TN вызывает напряжение передачи неисправности на корпусах всех остальных электроприборов;

• Для этих двух типов напряжения передачи неисправности, точка замыкания на землю и место поражения электрическим током не совпадают. Место заземления трудно обнаружить, и коренная причина аварии с напряжением передачи неисправности трудна для анализа. С заряженными корпусами оборудования, риск поражения электрическим током для людей увеличивается до некоторой степени.