Analise van Aardingfoutbeskerming in Lae-Spanningsverdeelsisteme vir Datastroeplaas
Laagspanningsverdeelnette word wyd gebruik in verskeie industrieë, en die verdeelomgewings is kompleks en divers. Hierdie lynne word nie net deur spesialiste betree nie, maar ook gereeld deur nie-spesialiste, wat die risiko van foute beduidend verhoog. Onjuiste ontwerp of installasie kan maklik lei tot elektriese skok (veral indirekte kontak), skade aan draadwerk, of selfs elektriese brande.
Die grondstelsel is 'n kritieke komponent van laagspanningsverdeelnette — 'n tegnies komplekse en veiligheid-kritiese ingenieurs-element. Die tipe grondstelsel is nou verbonden met die effektiwiteit van grondfoutbeskerming.
Tans maak die laagspanningsverdeelsisteme in datacenters regoor China hoofsaaklik gebruik van die TN-S grondkonfigurasie. Hierdie sisteme behels 'n groot aantal laagspanningsverdeeltoerusting en uitgebreide kabelering, wat 'n aansienlike kapitaalinvordering verteenwoordig. Enige fout, as dit nie vinnig aangespreek word nie, kan lei tot ernstige personeelletsel en aansienlike eiendomskaal, wat uitermate hoë betroubaarheid van die verdeelsisteem vereis.
Om 'n meer omvattende en sistematiese verduideliking van grondfoutbeskerming in laagspanningsverdeelsisteme te gee, word in die volgende afdeling 'n vergelykende analise van verskeie grondkonfigurasies en hul ooreenkomstige foutbeskermingsmetodes aangebied.
Algemene Vereistes vir Grondfoutbeskerming
- Die grondfoutbeskermingstelsel moet ontwerp word om indirekte elektriese skok aan personeel effektief te voorkom, sowel as ongelukke soos elektriese brande en skade aan draadwerk.
- Blootgestelde geleidende dele van elektriese toerusting moet betroubaar na die beskermingsgeleider (PE-geleider) gevoeg word volgens die spesifieke toestande van die stelsel. Buite bereik geleidende dele wat gelyktydig aangeraak kan word, moet aan dieselfde grondstelsel gevoeg word om potensiaal-vergelyking te verseker.
- Waar die grondfoutbeskerming van 'n elektriese installasie nie die vereiste vir outomatiese afsluiting van die fout-sirkel binne die gespesifiseerde tyd kan bevredig nie, moet bykomende potensiaal-vergelyking in die plaaslike area geïmplementeer word om raakspanning te verminder en veiligheid te verhoog.
Grondfoutbeskerming in TN-stelsels
In TN-stelsels moet die werkspesifikasies van grondfoutbeskerming vir verdeelsirkels die volgende voorwaarde bevredig:
Zs × Ia ≤ Uo
Waar:
- Zs — Totaal impedansie van die grondfoutlus (Ω);
- Ia — Stroom wat nodig is om die beskermingsapparaat om die fout-sirkel binne die gespesifiseerde tyd outomaties af te sluit (A);
- Uo — Nominale spanning tussen fase en aarde (V).
Soos in die figuur hieronder getoon, wanneer 'n grondfout op fase L3 voorkom, vloei die foutstroom (Id) deur die L3-fasegeleider, die metalliese omhulsel van die toerusting, en die PE-beskermingsgeleider, wat 'n geslote lus vorm. Zs verteenwoordig die totale impedansie van die fase-na-beskermingsgeleider lus, en Uo is 220V.
Afsluitingstydsvereistes vir Grondfoutbeskerming in TN-stelsels
Vir TN-stelsel verdeelsirkels met 'n nominale fase-na-aarde spanning van 220V, moet die tyd wat benodig word vir grondfoutbeskerming om die fout-sirkel af te sluit, die volgende vereistes bevredig:
- Vir verdeelsirkels of eind-sirkels wat vaste elektriese toerusting voorsien, moet die afsluitingstyding nie 5 sekondes oorskry nie;
- Vir sirkels wat handelbare of mobiele toerusting, of stopkontak-sirkels voorsien, moet die afsluitingstyding nie 0,4 sekondes oorskry nie.
Kies van Grondfoutbeskermingsmetodes in TN-stelsels:
a. Wanneer die bovengegee afsluitingstydsvereistes kan bevredig word, kan oorstroombeskerming ook gebruik word as grondfoutbeskerming;
b. Wanneer oorstroombeskerming die vereistes nie kan bevredig nie, maar nulreeksstroombeskerming wel, moet nulreeksstroombeskerming gebruik word. Die beskermingsinstelling moet groter wees as die maksimum ongebalanceerde stroom onder normale werksomstandighede;
c. Wanneer geen van die bogenoemde metodes die vereistes kan bevredig nie, moet residuele stroom-operasionele beskerming (RCD, of "lekstroombeskerming") gebruik word.
Grondfoutbeskerming in TT-stelsels
Die werkspesifikasies van grondfoutbeskerming in TT-stelsel verdeelsirkels moet die volgende voorwaarde bevredig:
RA × Ia ≤ 50 V
Waar:
- RA — Die som van die aarde-elektrode weerstand van blootgestelde geleidende dele en die neutrale (N) geleider aarde weerstand (Ω);
- Ia — Die stroom wat nodig is om die beskermingsapparaat betroubaar die fout-sirkel af te sluit (A).
Soos in die figuur hieronder getoon, wanneer 'n grondfout op fase L3 voorkom, vloei die foutstroom (Id) deur die L3-geleider, die metalliese omhulsel van die toerusting, die toerusting se aarde-elektrode weerstand, die aarde, en terug na die bronne via die neutrale punt aarde weerstand, wat die foutlus vorm. Die waarde van 50 V verteenwoordig die veiligheidslimiet vir raakspanning, wat verseker dat die spanning waaraan 'n persoon tydens 'n fout blootgestel kan word, nie 'n gevaar insluit nie.
Kies van Grondfoutbeskerming vir TT-stelsels:
- Wanneer oorstroombeskermingsapparate gebruik word, moet die stroom Ia die waarde wees wat verseker dat die fout-sirkel binne 5 sekondes afgesluit word;
- Wanneer onmiddellike-trip oorstroombeskermingsapparate gebruik word, Ia moet die minimum stroom wees wat nodig is om onmiddellike operasie te verseker;
- Wanneer residuele stroom-operasionele beskermingsapparate (RCDs, of "lekstroombeskerming") gebruik word, Ia moet as hul gemerkte residuele operasie-stroom In geneem word.
Grondfoutbeskerming in IT-stelsels
Onder normale werking bestaan die lekstroom in elke fase van 'n IT-stelsel uit kapasitiewe stroom na aarde — aangedui as Iac, Ibc, Ica — en die vektorsom van hierdie driefase aardekapasitiewe strome is nul. Daarom kan die neutrale puntspanning as 0V beskou word.
Wanneer die eerste grondfout voorkom, neem die spanning-na-aarde op die gesonde (nie-gedekte) fases toe met 'n faktor van √3. Dit wys dat IT-stelsels hoër isolasievlakvereistes vir elektriese toerusting stel as TN- en TT-stelsels. Echter, omdat die stroom tydens die eerste grondfout baie klein is (primêr kapasitiewe stroom), kan die stelsel voortgaan om te funksioneer. Nietemin, moet 'n isolasie-moniteringstoestel geïnstalleer word om 'n alarm te gee by die deteksie van die eerste fout, wat die bedryfs- en onderhoudspersoneel in staat stel om die fout spoedig te vind en te herstel.
- Wanneer blootgestelde geleidende dele individueel afgelaai word, moet die afsluiting van die fout-sirkel tydens 'n tweede fout op 'n ander fase die grondfoutbeskermingsvereistes van die TT-stelsel bevredig;
- Wanneer blootgestelde geleidende dele aan 'n gemeenskaplike aardstelsel gevoeg word, moet die afsluiting van die fout-sirkel tydens 'n tweede fout op 'n ander fase die grondfoutbeskermingsvereistes van die TN-stelsel bevredig;
- Die IT-stelsel moet nie 'n neutrale geleider (N-lyn) het nie.
In opsomming, verskillende kragvoorsieningsaardingstelsels vertoon unieke grondfoutkenmerke. Slegs deur die foutgedrag van elke stelsel volledig te verstaan, kan 'n passende en verenigbare grondfoutbeskermingskema ontwerp word, wat veilige en betroubare operasie van kragvoorsienings- en -gebruiksisteme verseker.
