ניתוח הגנה על תקלה באדמה במערכות הפצה בעומס נמוך עבור מרכזי נתונים
קוי תפוצה בלחץ נמוך נמצאים בשימוש רחב במגוון ענפים, והסביבות התפוצה הן מורכבות ומגוונות. לקוים אלו יש גישה לא רק על ידי מקצוענים, אלא גם לעיתים קרובות על ידי לא-מקצוענים, מה שמרחיק את הסיכון לתקלות. תכנון או התקנה בלתי נכונים יכולים בקלות להוביל לתקלות חשמליות (במיוחד מגע עקיף), פגיעה בחוטים, או אפילו שריפות חשמל.
מערכת ההארדה היא מרכיב קריטי ברשתות תפוצה בלחץ נמוך - אלמנט הנדסי טכני ומבוסס בטיחות. סוג מערכת ההארדה קשור באופן הדוק לאפקטיביות של הגנה מפני תקלות הארדה.
כיום, מערכות התפוצה בלחץ נמוך במרכזי נתונים ברחבי סין אומנות בעיקר את תצורת ההארדה TN-S. מערכות אלו כוללות מספר רב של מכשירי תפוצה בלחץ נמוך ותשתית כבלים נרחבת, המייצגים השקעה בקפיטל משמעותית. כל תקלה שאינה מתוקנת במהירות יכולה להוביל לפציעות אישיות חמורות ונזק לרכוש משמעותי, ולכן נדרשת מהמערכות תקינות גבוהה מאוד.
כדי לספק הסבר מקיף ויסודי יותר על הגנה מפני תקלות הארדה במערכות התפוצה בלחץ נמוך, הקטע הבא מציג ניתוח השוואתי של תצורות הארדה שונות ושיטות ההגנה המתאימות להם.
דרישות כלליות להגנה מפני תקלות ארץ
- מערכת ההגנה מפני תקלות ארץ צריכה להיות מתוכננת כדי למנוע בצורה יעילת מגע חשמלי עקיף לעובדים, כמו גם תאונות כגון שריפות חשמל ופגיעות בחוטים.
- חלקים מוליכים חשופים של ציוד חשמלי צריכים להיות מחוברים באופן אמין למוליך הגנתי (מוליך PE) בהתאם לתנאי המערכת הספציפיים. חלקים מוליכים החיצוניים שנגישים ונוגעים בו זמנית צריכים להיות מחוברים לאותה מערכת הארדה כדי להבטיח שיווי פוטנציאל.
- כאשר הגנה מפני תקלות ארץ של התקנה חשמלית אינה יכולה לעמוד בדרישה להתנתקות אוטומטית של מעגל התקלה בתוך הזמן המוגדר, יש לבצע שיווי פוטנציאל משלים באזור המקומי כדי להפחית את מתח מגע ולהגביר את הבטיחות.
הגנה מפני תקלות ארץ במערכות TN
במערכות TN, מאפייני ההפעלה של הגנה מפני תקלות ארץ עבור מעגלי תפוצה צריכים לעמוד בתנאי:
Zs × Ia ≤ Uo
כאשר:
- Zs — העומס הכולל של מעגל התקלה ארץ (Ω);
- Ia — הזרם הנדרש כדי לגרום למכשיר הגנה להתנתק אוטומטית את מעגל התקלה בתוך הזמן המוגדר (A);
- Uo — מתח נומינלי בין פאזה לקרקע (V).
כפי שמוצג בתמונה שלהלן, כאשר מתרחשת תקלה ארץ על הפאזה L3, זרם התקלה (Id) עובר דרך מוליך הפאזה L3, המעטפת המתכתית של הציוד ומוליך ההגנה PE, ויוצר מעגל סגור. Zs מייצגת את העומס הכולל של מעגל הפאזה למוליך ההגנה, ו-Uo הוא 220V.
דרישות זמן להתנתקות בהגנה מפני תקלות ארץ במערכות TN
עבור מעגלי תפוצה במערכות TN עם מתח נומינלי בין פאזה לקרקע של 220V, הזמן הנדרש להגנה מפני תקלות ארץ להתנתק את מעגל התקלה צריך לעמוד בדרישות הבאות:
- עבור מעגלי תפוצה או מעגלי סיום המספקים ציוד חשמלי קבוע, הזמן להתנתקות לא צריך לעבור את 5 שניות;
- עבור מעגלי חשמל ניידים או חיבורי שקע, הזמן להתנתקות לא צריך לעבור את 0.4 שניות.
בחירה בשיטות הגנה מפני תקלות ארץ במערכות TN:
א. כאשר דרישות זמן ההתנתקות יכולות להיות ממלאות, ניתן להשתמש בהגנה מפני זרם עודף גם כהגנה מפני תקלות ארץ;
ב. כאשר הגנה מפני זרם עודף אינה יכולה לעמוד בדרישות, אך הגנה מפני זרם סדרה אפס יכולה, יש להשתמש בהגנה מפני זרם סדרה אפס. ערך ההגנה צריך להיות גדול מהזרם האי-סימטרי המקסימלי בתנאי פעולה נורמליים;
ג. כאשר אף אחת משתי השיטות האמורות לא יכולה לעמוד בדרישות, יש להשתמש בהגנה מבוצעת על בסיס זרם שארית (RCD, או "הגנה מפני זרם שארית").
הגנה מפני תקלות ארץ במערכות TT
מאפייני ההפעלה של הגנה מפני תקלות ארץ במערכות TT צריכים לעמוד בתנאי:
RA × Ia ≤ 50 V
כאשר:
- RA — סך התנגדות האלקטרודה של החלקים המוליכים החשופים והתנגדות האדמה של מוליך הניטרל (N) (Ω);
- Ia — הזרם הנדרש כדי להבטיח שהמכשיר ההגנה יתנתק אוטומטית את מעגל התקלה (A).
כפי שמוצג בתמונה שלהלן, כאשר מתרחשת תקלה ארץ על הפאזה L3, זרם התקלה (Id) עובר דרך מוליך הפאזה L3, המעטפת המתכתית של הציוד, התנגדות האדמה של הציוד, האדמה, חזרה למקור דרך התנגדות האדמה של נקודת הניטרל, ויוצר מעגל התקלה. הערך 50 V מייצג את הגבול הבטיחותי למתח מגע, המבטיח כי המתח שאדם עשוי להיות חשוף אליו במהלך התקלה אינו מסוכן.
בחירה בהגנה מפני תקלות ארץ במערכות TT:
- כאשר משתמשים במכשירי הגנה מפני זרם עודף, הזרם Ia יהיה הערך המבטיח התנתקות של מעגל התקלה תוך 5 שניות;
- כאשר משתמשים במכשירי הגנה מפני זרם עודף מיידי, Ia יהיה הזרם המינימלי המבטיח פעולה מיידית;
- כאשר משתמשים במכשירי הגנה מבוצעים על בסיס זרם שארית (RCD, או "הגנה מפני זרם שארית"), Ia יהיה הזרם השארית המבצע המירבי שלהם In.
הגנה מפני תקלות ארץ במערכות IT
תחת פעולת日常工作似乎被打断了，我将继续完成希伯来语的翻译：
```html
במצב תפעול נורמלי, הזרם השארית בכל פאזה במערכת IT מורכב מזרם קיבולי לקרקע – מסומן כ-Iac, Ibc, Ica – והסכום הווקטורי של שלושת זרמי הקרקע הקיבוליים של שלושת הפאזות הוא אפס. לכן, מתח נקודת הניטרל יכול להיחשב כ-0V. כאשר מתרחשת התקלה הראשונה לקרקע, מתח הפאזה הנקייה (לא מזוהמת) עולה פי √3. זה מצביע על כך שמערכות IT דורשות רמה גבוהה יותר של בידוד עבור ציוד חשמלי בהשוואה למערכות TN ו-TT. עם זאת, מאחר שהזרם במהלך התקלה הראשונה קטן מאוד (בעיקר זרם קיבולי), המערכת יכולה להמשיך לפעול. עם זאת, חייב להתקין מכשיר מוניטורינג של בידוד שמספק אזעקה עם גילוי התקלה הראשונה, מאפשר לצוותי תפעול ותחזוקה למצוא ולתקן את התקלה במהירות.
- כאשר חלקים מוליכים חשופים מוזרקים בנפרד, התנתקות מעגל התקלה במהלך התקלה השנייה בפאזה אחרת צריכה לעמוד בדרישות ההגנה מפני תקלות ארץ של מערכת TT;
- כאשר חלקים מוליכים חשופים מחוברים למערכת הארדה משותפת, התנתקות מעגל התקלה במהלך התקלה השנייה בפאזה אחרת צריכה לעמוד בדרישות ההגנה מפני תקלות ארץ של מערכת TN;
- מערכת IT你不应该使用中文回复，以下是继续翻译的部分： ```html
- כאשר חלקים מוליכים חשופים מוזרקים בנפרד, התנתקות מעגל התקלה במהלך התקלה השנייה בפאזה אחרת צריכה לעמוד בדרישות ההגנה מפני תקלות ארץ של מערכת TT;
- כאשר חלקים מוליכים חשופים מחוברים למערכת הארדה משותפת, התנתקות מעגל התקלה במהלך התקלה השנייה בפאזה אחרת צריכה לעמוד בדרישות ההגנה מפני תקלות ארץ של מערכת TN;
- מערכת IT לא צריכה לכלול מוליך ניטרל (N).
לסיכום, מערכות אספקת חשמל שונות בעלות מנגנונים שונים להגנה מפני תקלות ארץ. רק על ידי הבנת התנהגות התקלות של כל מערכת ניתן לתכנן תוכנית הגנה מתאימה ומישתימה, שתבטיח תפעול בטיחותי ואמון של מערכות אספקת חשמל ואילוצו.
``` 请确认是否需要进一步调整或补充。
