Földelőberendezések működési és elektromos védelmi jellemzői

A földelőberendezések fő működési funkciója, hogy elegendő vezetőképességet biztosítsanak a relé védőáramkör működéséhez, hogy az elektromos berendezés feszültség alatt álló részeit a földelt kerethez vagy földeléshez zárják.

Ezért a földelő berendezés legfontosabb elektromos jellemzője a Gzy földelési vezetőképesség vagy annak fordított értéke Rz — a földelő eszköz ellenállása egyenlő Rzy = Rs + Rzp, ahol Rz a földelő elektródától a földelő elektródáig terjedő áram ellenállása. test (földelt elektróda ellenállása), RZp - a földelő vezetékek ellenállása.

A földelő elektródáról a földbe terjedő áram ellenállását a teljes áramterjedési zóna alkotja - a föld térfogata, a földelt elektróda felületétől kezdve az elektromos potenciál φ, amely az Азs áram áthaladása során a föld φ3, és arra a zónára, ahol φ gyakorlatilag nulla (nullapotenciálzóna).

Vminek megfelelően Ohm törvénye a földelési ellenállás megegyezik a csomópontok potenciáljának a földelő elektródára való áram bevezetésének pontjában a földelő elektródát a földben elhagyó Azz áramhoz viszonyított arányával Rs = φsmax /Азс

Vegye figyelembe, hogy a φ potenciál hullám számszerűen megegyezik az Uz földelőelektróda feszültségével. Ezért a képletet általában Rs = Uc /Azc formában írják fel

A földelőberendezés elektromos védelmi funkciója abban áll, hogy a feszültséget arra a megengedett határértékre korlátozza, amelynél a személy érintkezésbe kerülhet az elektromos berendezés földelt testével (a villamos berendezés fém szerkezeti részeivel, amelyek normál körülmények között nincsenek feszültség alatt). a fázis zárása a burkolathoz vagy a földhöz.

Vegyünk egy rövidzárlatot egy elektromos hálózatban 1 kV felett hatékonyan földelt nullával (nagy földzárlati áramokkal, 1. ábra). Az elektromos áramkör tartalmazza a táptranszformátor fázisát, a tápvezeték vezetőjét, a betáplált transzformátor testét, annak földelőjét, a földet, a táptranszformátor földelőjét.

A φ potenciál eloszlása ​​a földfelszínen az áramszórási zónában megfelel a táptranszformátor földelőkészülékéből a földbe belépő Azz áram általánosan elfogadott pozitív irányának. A földpotenciálnak a legnagyobb pozitív értéke φmax a földelő elektróda egyik központi elektródája feletti pontban van.

Rizs. 1.Az 1 kV-nál nagyobb feszültségű hálózatban, hatékony semleges földeléssel a ház rövidzárlatának elektromos rajza: 1 — teljesítménytranszformátor; 2 — elektromos vevő; 3 — földelő vezeték; 4 — földelő elektróda; A — B és A ' — B' – árameloszlási zónák; a, b — a személy lehetséges egyidejű érintkezési pontjai a földelt házzal és a talajjal; b, b'- pontok az aktuális terjedési zónában, amelyekre az ember egyszerre léphet

A földelő elektródától való távolsággal a földben lévő potenciál viszonylag gyorsan csökken, és a földelőeszköz körvonalának körülbelül 20 nagy átlójával egyenlő távolságban a φmax földelési potenciál 2% -ánál kisebb lesz. A földelő elektródától ilyen távolságban a potenciált általában nullának tekintik.

Hasonlóképpen változik a potenciál a táptranszformátor földelőkészüléke közelében. Az áram feltételezett irányához viszonyítva annak potenciálja negatívnak tekinthető.

Két fő veszélyes helyzet van, amikor az áramelosztás területén lévő személy feszültség alá kerülhet. Az első helyzet - egy személy a földön áll a transzformátor alállomásokban, kapcsolótáblákban és más eszközökben, és megérinti az elektromos berendezés fém földelt részeit.

Valójában a földfelszíni pontok potenciáljainak abszolút értéke az áram terjedési zónában, beleértve a φmax-ot is, mindig kisebb, mint az elektromos berendezés földelt fémrészeinek potenciálja, amelyek potenciálja, ha figyelmen kívül hagyjuk a feszültséget. Egy komplex földelési rendszer vízszintes elektródáinak esése φ hullám.

Ezért, ha egy személy az árameloszlás területén áll, például a b pontban (ábra).1) és nem érinti az elektromos berendezés földelt testét, majd a test (1. ábra a pontja) és a b pont között az úgynevezett érintési feszültség Udp, amely egy aktív két- ismert belső ellenállású terminálhálózat (2. ábra), amely számszerűen egyenlő a két emberi lábról a földbe terjedő áram ellenállásával Rnp.

Rizs. 2. Un definíció szerint: a és b – az 1. ábra szerinti pontok, amelyeket egy személy kézzel (tenyérrel) és lábával (talppal) megérint.

Ha az ember a b pontban áll"A pont érintése, akkor az Ohm-törvény szerinti áram szorzatával megegyező Up érintési feszültség alá esik Azt, de a teste a testének ellenállásán RT: Un = Azt x RT.

A jelenlegi Azm egyenlő az Udp és az Rt és Rnp ellenállások összegének arányával: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Az RT/(Rt + Rnp) jelentését általában βp betűvel jelöljük... Ekkor Upp = Udp x βp. vegyük észre, hogy βp mindig kisebb egynél, és ezért Up kisebb, mint Udp.

A második veszélyes helyzet azzal a ténnyel kapcsolatos, hogy az áramterjedés területén az ember általában úgy áll vagy jár, hogy a lába különböző potenciállal rendelkező pontokon legyen, például a b és b' pontokban az 1. ábrán. 1. A második veszélyes helyzet jellemzésére bevezetjük a lépésfeszültség és a lépésfeszültség fogalmát.

Rizs. 3. UNC definíció szerint: b, b'- pontok az ábra szerint. 1., amelyen az illető áll.

Az Udsh lépésfeszültség a föld két pontja közötti potenciálkülönbség az árameloszlás területén, amelyekre egy személy egyszerre léphet.

Az első veszélyes helyzethez hasonlóan az Udsh-érték egy ismert belső ellenállású, aktív kétterminális hálózat nyitott áramköri feszültségeként értelmezhető (3. ábra). Amikor egy személy rálép azokra a pontokra, amelyek között Udsh hatott, az emberi test Rtsh ellenállása a „láb-láb” út mentén a bipoláris áramkörbe kerül.

Ebben az esetben egy aktív kétvégű hálózat belső ellenállása az Rtsh léptetőáram disszipációs ellenállás, amely leegyszerűsíthető az egyes emberi lábakról a talajra terjedő áram két azonos ellenállásának összegeként.

A lépésfeszültséget a következőképpen határozzuk meg: Uw = Azt x Rtsh.

Az érintés és a lépésstressz fogalma az állatokra is vonatkozik. Ebben az esetben az érintési feszültség alatt az orrtükör vagy a nyak és a lábak közötti potenciálkülönbséget, a lábfeszültség pedig az első és a hátsó lábak közötti potenciálkülönbséget értjük.

A fő jellemzők, amelyekkel a földelőberendezések működési és elektromos védelmi tulajdonságai megállapíthatók, a földelő elektróda ellenállása (Rz), az érintési feszültség (Up) és a lépésfeszültség (Ush) a számított szezonban az aktuális Azz számított értéke.

Az Up és Ush értékei függenek az ember lábát a talajban hagyó árammező karakterének, valamint a személy testének ellenállásától, ami a testén áthaladó áram és az ellenállás függvénye. Rz . Ezért annak érdekében számítsa ki a földelő berendezés ellenállását valamint érintési és léptetési feszültségek esetén szükséges tudni a földelőelektródákat a talajban elhagyó áramok elektromos mezőit.