Що таке напруга перенесення відмови та що її спричиняє в низьковольтових системах

Напруга перенесення відмови

У низьковольтових системах розподілу існує тип електричного удару, при якому місце виникнення аварії та місце відмови системи не співпадають. Такий випадок відбувається через те, що після земельної відмови в іншому місці, утворена напруга відмови передається на металеві корпуси іншого обладнання через провід PE або PEN. Коли напруга відмови на металевому корпусі обладнання вища за безпечну для людини, відбувається електричний удар, коли людина дотикається до металевого корпусу обладнання. Ця напруга відмови переноситься з інших місць, тому вона називається напругою перенесення відмови.

Основні причини, чому напруга перенесення відмови призводить до того, що місце земельної відмови та місце аварії не співпадають:

• Земельна відмова в середньовольтовій системі призводить до появи напруги перенесення відмови в низьковольтовій системі;

• Порушення корпусу пристрою в системі TN, яке робить його живим, призводить до появи напруги перенесення відмови на корпусах всіх інших електроприладів;

1. Перенесення напруги відмови з низьковольтової системи до низьковольтової системи

В системі TN, корпуси всіх електроприладів з'єднані разом. Якщо один пристрій виходить з ладу і його корпус стає живим, це також призведе до появи потенціалу відносно землі на інших пристроях, що призводить до появи напруги перенесення відмови.

Тип низьковольтової системи заземлення — система TN. При виникненні однофазної земельної відмови в однофазному виходному лінійному контурі низьковольтової системи, струм відмови проходить через точку земельної відмови, землю та опір заземлення розподільного трансформатора, повертаючись до трансформатора, формуючи замкнений контур. Через великий опір в точці земельної відмови, струм відмови невеликий і недостатній для запуску автоматичного вимикача. Струм відмови проходить через опір заземлення розподільного трансформатора, і на цьому опорі генерується напруга відмови. Ця напруга відмови передається на металеві корпуси обладнання по проводу PE, що призводить до появи напруги перенесення відмови та виникнення точки електричного удару;

2. Перенесення напруги відмови з середньовольтової системи до низьковольтової системи

Розподільний трансформатор 10/0.4 кВ повинен мати два незалежні заземлювальні пристрої: захисне заземлення для трансформатора та робоче заземлення для низьковольтової системи. Однак, для спрощення заземлення та зменшення витрат на будівництво, захисне заземлення більшості середньовольтових розподільних трансформаторів має загальний заземлювальний електрод з робочим заземленням низьковольтової системи. Це означає, що при виникненні відмови в корпусі трансформатора в середньовольтовій частині, напруга перенесення відмови буде індукована в лініях низьковольтової системи, а також на корпусах всіх пристроїв.

Ця відмова фактично виникає через однофазну земельну відмову в середньовольтовій системі.

При виникненні відмови в корпусі трансформатора, генерується струм відмови. Якщо низьковольтова система використовує метод заземлення TN, повторне заземлення проводу PE призводить до поділу струму відмови. Одна частина струму повертається до землі через опір робочого заземлення низьковольтової системи трансформатора, а інша частина повертається до землі через опір повторного заземлення по проводу PE, а потім до джерела середньовольтового живлення. Струм відмови проходить через опір робочого заземлення низьковольтової системи, створюючи спад напруги на цьому опорі. Це призводить до появи потенціалу між нейтральною точкою живлення низьковольтової системи та землею. Цей потенціал поширюється на лінії низьковольтового розподілу, що призводить до появи перенесеної наднапруги. У системі заземлення TN, ця перенесена наднапруга може поширюватися на корпуси всіх низьковольтових пристроїв через провід PE.

Розмір струму відмови залежить в основному від методу заземлення середньовольтової системи та розподіленого ємностного струму. Амплітуда напруги перенесення відмови тісно пов'язана з методами заземлення середньовольтової та низьковольтової систем, причому метод заземлення середньовольтової системи є вирішальним.

Ранжування амплітуди напруги перенесення відмови: система з малим опором заземлення > незаземлена система > система заземлення з допомогою дугогасного катушки;
Середньовольтова система з нейтральною точкою, заземленою через малий опір, та низьковольтова система, яка використовує метод заземлення TN, більш схильні до випадків електричного удару, що становить значну загрозу особистій безпеці користувачів.

Висновок

• Напруга перенесення відмови призводить до розриву між місцем земельної відмови та місцем аварії в двох основних сценаріях: 1) Земельна відмова в середньовольтовій системі індукує напругу перенесення відмови в низьковольтовій системі; 2) Виходяще з ладу, живе оболонки пристрою в системі TN призводить до появи напруги перенесення відмови на корпусах всіх інших електроприладів;

• Для цих двох типів напруги перенесення відмови, місце земельної відмови та місце електричного удару не співпадають. Точка заземлення важко виявляється, а аналіз кореневої причини аварії через напругу перенесення відмови складний. Коли металеві корпуси обладнання заряджені напругою перенесення відмови, ризик електричного удару для людей збільшується на певну міру.