Pagsusi sa Proteksyon sa Kasayuan sa Yuta sa mga Low-Voltage Distribution Systems para sa Data Centers
Ang mga linya sa pagdistribute sa baba nga kuryente adunay gamit sa daghang industriya, ug ang mga kalibutan sa pagdistribute kay komplikado ug diverse. Ang mga linya mao kini mahimong makatakos dili lang sa mga espesyalista apan usab sa mga tawo nga walay espesyalidad, nang makapadako sa panganak sa mga sayop. Ang dili maayo nga disenyo o pag-install mao kini mahimong magresulta sa electric shock (espesyalmente indirect contact), pagkasira sa wiring, o pati na electrical fire.
Ang sistema sa grounding usa ka importante nga bahin sa mga network sa low-voltage distribution—usa ka teknikal nga komplikado ug safety-critical engineering element. Ang klase sa sistema sa grounding malapitan sa efektividad sa grounding fault protection.
Karon, ang mga sistema sa low-voltage distribution sa data centers sa China nagpakita sa primary nga pag-adopt sa TN-S grounding configuration. Ang mga sistema kasinabi ngadto sa daghang low-voltage distribution devices ug extensive cabling, representante sa substantial capital investment. Bisan unsang sayop, kon wala mapabilis nga atiman, mao kini mahimong resulta sa severe personnel injuries ug significant property damage, tungod niining demand sa extremely high reliability gikan sa sistema sa distribution.
Arigatong ibutang ang mas comprehensive ug systematic explanation sa grounding fault protection sa low-voltage distribution systems, ang sumusunod nga seksyon naghatag og comparative analysis sa daghang grounding configurations ug ang ilang corresponding fault protection methods.
General Requirements for Earth Fault Protection
- Ang sistema sa earth fault protection kinahanglan idisenyo aron epektibo nga maprevent ang indirect electric shock sa mga tawo, sama sa mga accident sama sa electrical fires ug pagkasira sa wiring.
- Ang mga exposed conductive parts sa electrical equipment kinahanglan ma-reliable nga iconnect sa protective conductor (PE conductor) sumala sa specific conditions sa sistema. Ang mga externally accessible conductive parts nga mahimong matouch sa parehas nga panahon kinahanglan iconnect sa parehas nga grounding system aron masiguro ang potential equalization.
- Kon ang earth fault protection sa electrical installation dili makapamato sa requirement para sa automatic disconnection sa fault circuit sa specified time, ang supplementary equipotential bonding kinahanglan i-implement sa local area aron makabawas sa touch voltage ug makapalubog sa safety.
Earth Fault Protection in TN Systems
Sa TN systems, ang operating characteristics sa earth fault protection para sa distribution circuits kinahanglan mogamit sa sumusunod nga condition:
Zs × Ia ≤ Uo
Tag-iya:
- Zs — Total impedance sa earth fault loop (Ω);
- Ia — Current required to cause the protective device to automatically disconnect the fault circuit within the specified time (A);
- Uo — Nominal voltage between phase and earth (V).
As illustrated in the figure below, when a ground fault occurs on phase L3, the fault current (Id) flows through the L3 phase conductor, the metallic enclosure of the equipment, and the PE protective conductor, forming a closed loop. Zs represents the total impedance of the phase-to-protective conductor loop, and Uo is 220V.
Disconnection Time Requirements for Earth Fault Protection in TN Systems
Para sa TN system distribution circuits nga may nominal phase-to-earth voltage nga 220V, ang oras nga gikinahanglan aron ang earth fault protection moadto sa fault circuit kinahanglan molihok sumala sa sumusunod nga requirements:
- Para sa distribution circuits o final circuits nga nag-supply sa fixed electrical equipment, ang disconnection time dili dapat mohuman sa 5 seconds;
- Para sa circuits nga nag-supply sa hand-held o mobile equipment, o socket-outlet circuits, ang disconnection time dili dapat mohuman sa 0.4 seconds.
Selection of Earth Fault Protection Methods in TN Systems:
a. Kon ang above disconnection time requirements mohuman, ang overcurrent protection mahimong gamiton aron mohimo usab sa earth fault protection;
b. Kon ang overcurrent protection dili mohuman sa requirements, apan ang zero-sequence current protection mohuman, ang zero-sequence current protection kinahanglan gamiton. Ang setting value sa protection dili dapat mas sayo sa maximum unbalanced current sa normal operating conditions;
c. Kon wala sa duha nga metodos mohuman sa requirements, ang residual current operated protection (RCD, o "leakage current protection") kinahanglan gamiton.
Earth Fault Protection in TT Systems
Ang operating characteristic sa earth fault protection sa TT system distribution circuits kinahanglan mogamit sa sumusunod nga condition:
RA × Ia ≤ 50 V
Tag-iya:
- RA — The sum of the earth electrode resistance of exposed conductive parts and the neutral (N) conductor earth resistance (Ω);
- Ia — The current required to ensure the protective device reliably disconnects the fault circuit (A).
As shown in the figure below, when a ground fault occurs on phase L3, the fault current (Id) flows through the L3 conductor, the metallic enclosure of the equipment, the equipment's grounding electrode resistance, the earth, and back to the source via the neutral point grounding resistance, forming the fault loop. The value of 50 V represents the safety limit for touch voltage, ensuring that the voltage to which a person may be exposed during a fault does not pose a danger.
Selection of Earth Fault Protection for TT Systems:
- Kon ang overcurrent protective devices gamiton, ang current Ia kinahanglan ang value nga sigurado nga moadto sa fault circuit sa 5 seconds;
- Kon ang instantaneous-trip overcurrent protective devices gamiton, Ia kinahanglan ang minimum current nga sigurado nga moadto sa instantaneous operation;
- Kon ang residual current operated protective devices (RCDs, o "leakage current protection") gamiton, Ia kinahanglan ang rated residual operating current In.
Earth Fault Protection in IT Systems
Sa normal operation, ang leakage current sa tanang phase sa IT system consist sa capacitive current to earth—denoted as Iac, Ibc, Ica—ug ang vector sum sa tri-phase earth capacitance currents zero. Tungod niini, ang neutral point voltage mohimong consider as 0V.
Kon ang unang earth fault mohitabo, ang voltage-to-earth sa healthy (non-faulted) phases madako sa factor sa √3. Kini nagpakita nga ang IT systems mas taas nga insulation level requirements sa electrical equipment compared sa TN ug TT systems. Apan, tungod sa ang current sa unang earth fault kaayo gamay (primarily capacitive current), ang sistema mohimong continue sa pag-operate. Apan, ang insulation monitoring device kinahanglan i-install aron mobilin sa alarm kon nakita ang unang fault, enabling operation and maintenance personnel to locate and rectify the fault promptly.
- Kon ang exposed conductive parts individual nga geearth, ang disconnection sa fault circuit sa second fault sa different phase kinahanglan molihok sumala sa earth fault protection requirements sa TT system;
- Kon ang exposed conductive parts connected sa common earthing system, ang disconnection sa fault circuit sa second fault sa different phase kinahanglan molihok sumala sa earth fault protection requirements sa TN system;
- Ang IT system dili dapat adunay neutral conductor (N line) derived.
Sa summary, ang different power supply earthing systems adunay distinct earth fault characteristics. Bisan sa full understanding sa fault behavior sa tanang sistema mohimo og appropriate ug compatible earth fault protection scheme, ensuring safe ug reliable operation sa power supply ug utilization systems.
