Pogonske i električne zaštitne karakteristike uzemljivača

Glavna radna funkcija uređaja za uzemljenje je osigurati dovoljnu vodljivost za rad kruga relejne zaštite za zatvaranje dijelova električne instalacije pod naponom na uzemljeni okvir ili uzemljenje.

Stoga je najvažnija električna karakteristika uzemljivača vodljivost uzemljivača Gzy ili njena inverzna vrijednost Rz — otpor uzemljivača jednak Rzy = Rs + Rzp, gdje je Rz otpor struje koja se širi od uzemljivača do uzemljivača. uzemljenje (otpor uzemljene elektrode), RZp — otpor žica za uzemljenje.

Otpor struje koja se širi od uzemljivača u tlo tvori cijela zona prostiranja struje — volumen uzemljenja, počevši od površine uzemljene elektrode, električni potencijal φ koji tijekom prolaska struje Azs u uzemljenje je φ3, te u zonu gdje je φ praktički nula (zona nultog potencijala).

U skladu s Ohmov zakon otpor uzemljenja jednak je omjeru potencijala čvorova na mjestu uvoda struje u uzemljivač prema struji Azz koja napušta uzemljivač u zemlji Rs = φsmax /Azs

Imajte na umu da je val potencijala φ numerički jednak naponu uzemljivača Uz. Stoga se formula obično piše u obliku Rs = Uc /Azc

Elektrozaštitna funkcija uzemljivača sastoji se u ograničavanju napona na dopuštene granice pri kojima osoba može doći u dodir s uzemljenim tijelom električne instalacije (s metalnim konstrukcijskim dijelovima električne instalacije koji inače nisu pod naponom) tijekom zatvaranje faze na kućište ili uzemljenje.

Razmotrimo slučaj kratkog spoja u električnoj mreži iznad 1 kV s učinkovito uzemljenom neutralnom spojnicom (s visokim strujama zemljospoja, sl. 1). Električni krug uključuje fazu napojnog transformatora, vodič napojne žice, tijelo napajanog transformatora, njegov uređaj za uzemljenje, zemlju, uređaj za uzemljenje napojnog transformatora.

Raspodjela potencijala φ na površini zemlje u zoni širenja struje odgovara općeprihvaćenom pozitivnom smjeru struje Azz koja ulazi u zemlju iz uzemljivača napojnog transformatora. Potencijal zemlje ima najveću pozitivnu vrijednost φmax u točki koja se nalazi iznad jedne od središnjih elektroda uzemljivača.

Riža. 1.Električni dijagram kratkog spoja s kućištem u mreži s naponom većim od 1 kV s efektivnim neutralnim uzemljenjem: 1 — energetski transformator; 2 — električni prijemnik; 3 — žica za uzemljenje; 4 — elektroda za uzemljenje; A — B i A ' — B' — zone disperzije struje; a, b — točke mogućeg istovremenog kontakta osobe s uzemljenim kućištem i tlom; b, b'- točke u trenutnoj zoni širenja, na koje osoba može istovremeno stati

S udaljenošću od uzemljivača potencijal u zemlji relativno brzo opada, te na udaljenosti približno jednakoj 20 velikih dijagonala konture uzemljivača postaje manji od 2% potencijala uzemljivača φmax. Na takvoj udaljenosti od elektrode za uzemljenje potencijal se obično smatra nulom.

Slično, potencijal se mijenja u blizini uzemljivača napojnog transformatora. U odnosu na pretpostavljeni smjer struje, njezin se potencijal smatra negativnim.

Postoje dvije glavne opasne situacije u kojima osoba u području distribucije struje može postati pod naponom. Prva situacija — osoba stoji na tlu u trafostanicama, razvodnim pločama i drugim uređajima i dodiruje metalne uzemljene dijelove električne instalacije.

Zapravo, apsolutne vrijednosti potencijala točaka na zemljinoj površini u zoni širenja struje, uključujući φmax, uvijek su manje od potencijala uzemljenih metalnih dijelova električne instalacije, čiji potencijal, ako zanemarimo napon pad na horizontalnim elektrodama složenog sustava uzemljenja je φ val.

Stoga, kada osoba stoji u području distribucije struje, na primjer u točki b (Sl.1) i ne dodiruje uzemljeno tijelo električne instalacije, tada između tijela (točka a na slici 1) i točke b postoji takozvani napon dodira Udp, koji se može smatrati naponom otvorenog kruga aktivnog dvostrukog terminalna mreža s poznatim unutarnjim otporom (slika 2), brojčano jednakim otporu struje koja se širi od dva ljudska stopala u zemlju Rnp.

Riža. 2. Prema definiciji Un: a i b — točke prema slici 1 koje osoba dodiruje rukom (dlan) i nogom (taban)

Ako osoba stoji u točki b"Dodirne točku a, tada pada pod napon dodira Up, jednak umnošku struje prema Ohmovom zakonu Azt prolazi, ali njegovo tijelo, na otpor njegovog tijela RT: Un = Azt x RT.

Struja Azm jednaka je omjeru Udp prema zbroju otpora Rt i Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Značenje RT/(Rt + Rnp) obično se označava slovom βp... Tada je Upp = Udp x βp. primijetite da je βp uvijek manji od jedan i stoga je Up manji od Udp.

Druga opasna situacija povezana je s činjenicom da u području prostiranja struje čovjek obično stoji ili hoda tako da su mu stopala na točkama s različitim potencijalima, na primjer, u točkama b i b' na sl. 1. Kako bismo okarakterizirali drugu opasnu situaciju, uvodimo koncepte napona koraka i napona koraka.

Riža. 3. Prema UNC definiciji: b, b'- točke prema sl. 1., na kojoj osoba stoji.

Napon koraka Udsh je potencijalna razlika između dvije točke na tlu u području raspodjele struje, na koje osoba može istovremeno stati.

Po analogiji s prvom opasnom situacijom, vrijednost Udsh može se protumačiti kao napon otvorenog kruga aktivne mreže s dva priključka s poznatim unutarnjim otporom (slika 3). Kada osoba stane na točke između kojih je djelovao Udsh, otpor ljudskog tijela Rtsh na putu "noga - noga" uključuje se u bipolarni krug.

U ovom slučaju, unutarnji otpor aktivne mreže s dva priključka je otpor rasipanja struje koraka Rtsh, koji se može pojednostaviti kao zbroj dvaju identičnih otpora struji koja se širi prema zemlji sa svake ljudske noge.

Koračni napon definiran je na sljedeći način: Uw = Azt x Rtsh.

Koncepti dodira i koraka također se odnose na životinje. U ovom slučaju, pod naponom dodira podrazumijeva se razlika potencijala između zrcala nosa ili vrata i nogu, a napon stopala je između prednjih i stražnjih nogu.

Glavne karakteristike pomoću kojih je moguće utvrditi pogonske i električne zaštitne kvalitete uzemljivača su otpor elektrode za uzemljenje (Rz), napon dodira (Up) i napon koraka (Ush) koji se nalaze tijekom izračunate sezone na izračunata vrijednost struje Azz.

Vrijednosti Up i Ush ovise o koeficijentima karaktera strujnog polja koje ostavlja stopala osobe u tlu, i otporu tijela osobe, koji je funkcija struje koja prolazi kroz njegovo tijelo, i otporu Rz. Stoga, kako bi se izračunati otpor uzemljivača te napona dodira i koraka, potrebno je moći izračunati električna polja struja koje napuštaju uzemljivače u zemlji.