Kaj je napetost prenosa napaka in kaj jo povzroča v nizkonapetostnih sistemih

Napetost pri prenosu napaka

V nizkonapetostnih distribucijskih sistemih obstaja vrsta električnih šokov, kjer točka nastanka nesreče in točka napake v sistemu nista na istem mestu. Takšne nesreče se zgodijo, ker po nastanku zemeljske napake drugje generirana napaketna napetost preteče na kovinske okrožja druge opreme skozi žico PE ali PEN. Ko je napaketna napetost na kovinskem okrožju opreme višja od varne napetosti za človekovo teleso, se zgodi električni šok, ko se človek dotakne kovinskega okrožja opreme. Ta napaketna napetost je prenesena iz drugih mest, zato se imenuje prenesena napaketna napetost.

Obstajata predvsem dva razloga, zakaj prenesena napaketna napetost povzroči, da točka zemeljske napake in točka nesreče nista na istem mestu:

• Zemeljska napaka v srednjonapetostnem sistemu povzroči preneseno napaketno napetost v nizkonapetostnem sistemu;

• Okrožje naprave v sistemu TN odpade in postane podnapeto, kar povzroči, da ima kovinsko okrožje vseh drugih električnih naprav preneseno napaketno napetost;

1. Prenos napaketne napetosti iz nizkonapetostnega sistema v nizkonapetostni sistem

V sistemu TN so kovinska okrožja vseh električnih naprav povezana skupaj. V tem primeru, če ena naprava odpade in njeno okrožje postane podnapeto, bo to tudi povzročilo potencialno razliko do zemlje na drugih napravah, kar bo povzročilo preneseno napaketno napetost.

Tip nizkonapetostnega zemeljskega sistema je sistem TN. Ko se pojavi enofazna zemeljska napaka v nizkonapetostni enofazni odhodni vezavi, preteče zemeljski tok skozi točko zemeljske napake, zemljo in upornost zemljenja distribucijskega transformatorja in se vrača v transformator, da oblikuje zaprt krug. Zaradi velike upornosti v točki zemeljske napake je zemeljski tok majhen in nezadosten, da bi delovala njegova preklopnica. Zemeljski tok preteče skozi upornost zemljenja distribucijskega transformatorja, in na tej upornosti se ustvari napaketna napetost. Ta napaketna napetost se prenese na kovinska okrožja opreme skozi žico PE, kar bo povzročilo preneseno napaketno napetost in nastanek točke električnega šoka;

2. Prenos napaketne napetosti iz srednjonapetostnega sistema v nizkonapetostni sistem

Distribucijski transformator 10/0,4 kV bi moral imeti dve samostojni zemljenjski napravi: zaščitno zemljenje za transformator in delovno zemljenje za nizkonapetostni sistem. Vendar pa, da bi se poenostavilo zemljenje in zmanjšali stroški gradnje, zaščitno zemljenje večine srednjonapetostnih distribucijskih transformatorjev deli eno zemljenjsko elektrodo s delovnim zemljenjem nizkonapetostnega sistema. To pomeni, da, če se pojavi napaka na omariju v srednjonapetostnem delu distribucijskega transformatorja, bo v nizkonapetostnih vezavah in celo na kovinskih okrožjih vseh naprav inducirana prenesena napaketna napetost.

Ta napaka v bistvu izvira iz enofazne zemeljske napake v srednjonapetostnem sistemu.

Ko se pojavi napaka na omariju distribucijskega transformatorja, se ustvari zemeljski tok. Če nizkonapetostni sistem uporablja metodo zemljenja TN, ponavljajoče zemljenje žice PE povzroči, da se zemeljski tok razdeli. Del preteče nazaj v zemljo preko delovne upornosti zemljenja nizkonapetostnega sistema transformatorja, medtem ko drug del preteče nazaj v zemljo skozi ponavljajočo upornost po žici PE preden se vrne k srednjonapetostnemu viru. Zemeljski tok preteče skozi delovno upornost zemljenja nizkonapetostnega sistema, kar povzroči padec napetosti na tej upornosti. To povzroči potencialno razliko med neutralno točko nizkonapetostnega sistema oskrbe in zemljo. Ta potencialna razlika se širi na nizkonapetostne distribucijske vezave, kar povzroči preneseno prekomerno napetost. V sistemu TN se ta prenesena prekomerna napetost lahko širi celo na kovinska okrožja vseh nizkonapetostnih naprav skozi žico PE.

Velikost zemeljskega toka glavnoma odvisna je od metode zemljenja srednjonapetostnega sistema in porazdeljene kapacitivne strme. Amplituda prenesene napaketne napetosti je tesno povezana z metodami zemljenja obeh, srednjonapetostnega in nizkonapetostnega sistema, pri čemer je odločilna metoda zemljenja srednjonapetostnega sistema.

Rangiranje amplitud prenesene napaketne napetosti: Sistem z majhno uporno zemljenjem > Nezemljeni sistem > Sistem z zemljenjem preko dugega črka;
Srednjonapetostni sistem z zemljenjem neutralne točke preko majhne upornosti in nizkonapetostni sistem, ki uporablja metodo zemljenja TN, sta bolj nagnjeni k električnim šokom, kar predstavlja veliko grožnjo za osebno varnost uporabnikov.

Sklep

• Prenesena napaketna napetost povzroči, da točka zemeljske napake in točka nesreče nista združeni v dveh glavnih scenarijih: 1) Zemeljska napaka v srednjonapetostnem sistemu inducira preneseno napaketno napetost v nizkonapetostnem sistemu; 2) Odpadla, podnapeta omara naprave v sistemu TN povzroči preneseno napaketno napetost na vseh drugih kovinskih okrožjih električnih naprav;

• Za te dve vrsti prenesene napaketne napetosti točka zemeljske napake in točka električnega šoka ne sovpadata. Točka zemljenja je težko zaznana, in vzrok nesreče zaradi prenesene napaketne napetosti je težko analizirati. Z napaketno napetostjo, ki jo prenese na kovinska okrožja opreme, se tveganje električnega šoka za ljudi poveča do določene mere.