Drifts- og elektriske beskyttelsesegenskaper til jordingsenheter

Hoveddriftsfunksjonen til jordingsenheter er å gi tilstrekkelig ledningsevne for driften av relébeskyttelseskretsen for å lukke strømførende deler av den elektriske installasjonen til den jordede rammen eller jord.

Derfor er den viktigste elektriske egenskapen til jordingsenheten jordledningsevnen Gzy eller dens inverse verdi Rz — motstanden til jordingsenheten lik Rzy = Rs + Rzp, der Rz er motstanden til strømmen som sprer seg fra jordingselektroden til jordingsenheten. jord (motstand til jordet elektrode), RZp — motstanden til jordingsledningene.

Motstanden til en strøm som forplanter seg fra jordingselektroden til bakken, dannes av hele strømutbredelsessonen - volumet av bakken, starter fra overflaten av den jordede elektroden, det elektriske potensialet φ som under passering av strømmen Азs i bakken er φ3, og til sonen der φ praktisk talt er null (sone med nullpotensial).

I samsvar med Ohms lov jordingsmotstanden er lik forholdet mellom potensialet til nodene ved punktet for strøminnføring til jordingselektroden og strømmen Azz som forlater jordingselektroden i jorden Rs = φsmax /Азс

Merk at den potensielle φ-bølgen numerisk er lik spenningen til jordingselektroden Uz. Derfor skrives formelen vanligvis på formen Rs = Uc /Azc

Den elektriske beskyttelsesfunksjonen til jordingsanordningen består i å begrense spenningen til de tillatte grensene der en person kan komme i kontakt med den jordede kroppen til den elektriske installasjonen (med metallkonstruksjonsdelene til den elektriske installasjonen som normalt ikke er strømførende) under lukkingen av fasen til innkapslingen eller bakken.

Vurder en tilfelle kortslutning i et elektrisk nettverk over 1 kV med en effektivt jordet nøytral (med høye jordfeilstrømmer, fig. 1). Den elektriske kretsen inkluderer fasen til forsyningstransformatoren, lederen til forsyningsledningen, kroppen til den medfølgende transformatoren, dens jordingsenhet, jorden, jordingsenheten til forsyningstransformatoren.

En fordeling av potensialet φ på jordoverflaten i strømspredningssonen tilsvarer den generelt aksepterte positive retningen for strømmen Azz som kommer inn i jorden fra jordingsanordningen til forsyningstransformatoren. Jordpotensialet har den største positive verdien φmax på et punkt som ligger over en av de sentrale elektrodene til jordingselektroden.

Ris. 1.Elektrisk diagram av en kortslutning til huset i et nettverk med en spenning høyere enn 1 kV med effektiv nøytral jording: 1 — krafttransformator; 2 — elektrisk mottaker; 3 - jordingsledning; 4 - jordelektrode; A — B og A ' — B' — strømspredningssoner; a, b — punkter for mulig samtidig kontakt mellom personen og det jordede huset og bakken; b, b'- punkter i gjeldende spredningssone, som en person samtidig kan tråkke på

Med avstanden fra jordingselektroden avtar potensialet i bakken relativt raskt, og i en avstand omtrent lik 20 store diagonaler av konturen til jordingsanordningen, blir det mindre enn 2 % av jordingspotensialet φmax. I en slik avstand fra jordingselektroden anses potensialet vanligvis som null.

På samme måte endres potensialet i nærheten av jordingsenheten til forsyningstransformatoren. I forhold til den antatte retningen til strømmen anses potensialet som negativt.

Det er to hovedfarlige situasjoner der en person i området med strømfordeling kan bli energisk. Den første situasjonen — en person står på bakken i transformatorstasjoner, sentralbord og andre enheter og berører metalljordede deler av den elektriske installasjonen.

Faktisk er de absolutte verdiene av potensialene til punktene på jordoverflaten i den gjeldende spredningssonen, inkludert φmax, alltid mindre enn for de jordede metalldelene til den elektriske installasjonen, hvis potensial, hvis vi ignorerer spenningen fall i de horisontale elektrodene til et komplekst jordingssystem, er en φ-bølge.

Derfor, når en person står i området med gjeldende distribusjon, for eksempel ved punkt b (fig.1) og ikke berører den jordede kroppen til den elektriske installasjonen, deretter mellom kroppen (punkt a i fig. 1) og punkt b den såkalte berøringsspenningenUdp, som kan betraktes som åpen kretsspenning til en aktiv to- terminalnettverk med kjent intern motstand (fig. 2), numerisk lik motstanden til en strøm som sprer seg fra to menneskeføtter ned i bakken Rnp.

Ris. 2. Per definisjon Un: a og b — punkter i henhold til figur 1 som en person berører med en hånd (håndflate) og fot (såle)

Hvis en person står ved punkt b"Berøring av punkt a, så faller han under en berøringsspenning Opp, lik produktet av strømmen i henhold til Ohms lov Azt passerer, men kroppen hans, på motstanden til kroppen hans RT: Un = Azt x RT.

Gjeldende Azm er lik forholdet Udp til summen av motstandene Rt og Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Betydning RT/(Rt + Rnp) er vanligvis betegnet med bokstaven βp... Da er Upp = Udp x βp. Legg merke til at βp alltid er mindre enn én og derfor er Up mindre enn Udp.

Den andre farlige situasjonen er relatert til det faktum at i området for strømutbredelse, står eller går en person vanligvis slik at føttene er på punkter med forskjellige potensialer, for eksempel ved punktene b og b' i fig. 1. For å karakterisere den andre farlige situasjonen introduserer vi begrepene trinnspenninger og trinnspenninger.

Ris. 3. I henhold til UNC-definisjon: b, b'-punkter i henhold til fig. 1., som personen står på.

Trinnspenning Udsh er potensialforskjellen mellom to punkter på bakken i området med strømfordeling, som en person kan tråkke på samtidig.

I analogi med den første farlige situasjonen kan Udsh-verdien tolkes som åpen kretsspenning til et aktivt to-terminalnettverk med kjent intern motstand (fig. 3). Når en person tråkker på punktene som Udsh handlet mellom, er motstanden til menneskekroppen Rtsh langs banen "fot - fot" inkludert i den bipolare kretsen.

I dette tilfellet er den interne motstanden til et aktivt to-terminalnettverk trinnstrømdissipasjonsmotstanden Rtsh, som kan forenkles som summen av to identiske motstander til strømmen som sprer seg til bakken fra hvert menneskelig ben.

Trinnspenningen er definert som følger: Uw = Azt x Rtsh.

Begrepene berørings- og trinnstress gjelder også for dyr. I dette tilfellet forstås berøringsspenningen som potensialforskjellen mellom nesespeilet eller nakken og bena, og fotspenningen er mellom fremre og bakre ben.

Hovedkarakteristikkene som gjør det mulig å etablere de operative og elektriske beskyttelsesegenskapene til jordingsenhetene er motstanden til jordingselektroden (Rz), berøringsspenningen (Up) og trinnspenningen (Ush) funnet i løpet av den beregnede sesongen kl. den beregnede verdien av gjeldende Azz.

Verdiene til Up og Ush avhenger av koeffisientene til karakteren til det gjeldende feltet som etterlater personens føtter i bakken, og motstanden til personens kropp, som er en funksjon av strømmen som går gjennom kroppen hans, og motstanden Rz. Derfor, for å beregne motstanden til jordingsenheten og berørings- og trinnspenninger, er det nødvendig for å kunne beregne de elektriske feltene til strømmer som forlater jordelektrodene i bakken.