Drifts- og elektriske beskyttelsesegenskaber for jordingsanordninger

Den primære funktion af jordingsanordninger er at give tilstrækkelig ledningsevne til driften af ​​relæbeskyttelseskredsløbet for at lukke strømførende dele af den elektriske installation til den jordede ramme eller jord.

Derfor er den vigtigste elektriske karakteristik af jordingsanordningen jordledningsevne Gzy eller dens omvendte værdi Rz — modstand af jordingsanordningen lig med Rzy = Rs + Rzp, hvor Rz er modstanden af ​​strømmen, der spredes fra jordingselektroden til jord (modstand af jordet elektrode), RZp — modstand af jordet ledninger.

Modstanden af ​​en strøm, der forplanter sig fra jordingselektroden ind i jorden, dannes af hele strømudbredelseszonen - jordens volumen, startende fra overfladen af ​​den jordede elektrode, det elektriske potentiale φ, som under passagen af ​​strømmen Азs i jorden er φ3, og til den zone, hvor φ praktisk talt er nul (zone med nulpotentiale).

I overensstemmelse med Ohms lov jordingsmodstand er lig med forholdet mellem nodernes potentiale ved punktet for strømintroduktion til jordingselektroden og strømmen Azz, der efterlader jordingselektroden i jorden Rs = φsmax /Азс

Bemærk, at den potentielle φ-bølge numerisk er lig med spændingen af ​​jordingselektroden Uz. Derfor skrives formlen normalt på formen Rs = Uc /Azc

Jordingsanordningens elektriske beskyttelsesfunktion består i at begrænse spændingen til de tilladte grænser, ved hvilke en person kan komme i kontakt med den elektriske installations jordede krop (med de metalkonstruktionsdele af den elektriske installation, der normalt ikke er strømførende) under lukningen af ​​fasen til indkapslingen eller jorden.

Overvej en kortslutning i et elektrisk netværk over 1 kV med en effektivt jordet neutral (med høje jordfejlsstrømme, fig. 1). Det elektriske kredsløb omfatter forsyningstransformatorens fase, forsyningsledningens leder, den medfølgende transformers krop, dens jordingsanordning, jorden, forsyningstransformatorens jordingsanordning.

En fordeling af potentialet φ på jordoverfladen i strømspredningszonen svarer til den generelt accepterede positive retning for strømmen Azz, der kommer ind i jorden fra forsyningstransformatorens jordingsanordning. Jordpotentialet har den største positive værdi φmax i et punkt placeret over en af ​​jordelektrodens centrale elektroder.

Ris. 1.Elektrisk diagram af en kortslutning til huset i et netværk med en spænding højere end 1 kV med effektiv neutral jording: 1 — strømtransformer; 2 — elektrisk modtager; 3 - jordledning; 4 - jordelektrode; A — B og A ' — B' — strømspredningszoner; a, b — punkter med mulig samtidig kontakt mellem personen og det jordforbundne hus og jorden; b, b'- punkter i den aktuelle spredningszone, hvorpå en person samtidigt kan træde

Med afstanden fra jordingselektroden falder potentialet i jorden relativt hurtigt, og i en afstand omtrent lig med 20 store diagonaler af jordingsanordningens kontur bliver det mindre end 2% af jordingspotentialet φmax. I en sådan afstand fra jordingselektroden betragtes potentialet normalt som nul.

På samme måde ændres potentialet i nærheden af ​​forsyningstransformatorens jordingsanordning. I forhold til den antagne retning af strømmen anses dens potentiale for at være negativ.

Der er to hovedfarlige situationer, hvor en person i området med strømfordeling kan blive energisk. Den første situation — en person står på jorden i transformerstationer, tavler og andre enheder og rører ved de metaljordede dele af den elektriske installation.

Faktisk er de absolutte værdier af potentialerne for punkterne på jordens overflade i den aktuelle spredningszone, inklusive φmax, altid mindre end for de jordede metaldele af den elektriske installation, hvis potentiale, hvis vi ignorerer spændingen fald i de vandrette elektroder i et komplekst jordingssystem, er en φ-bølge.

Derfor, når en person står i området med den nuværende fordeling, for eksempel ved punkt b (fig.1) og ikke rører den elektriske installations jordede krop, så mellem kroppen (punkt a i fig. 1) og punkt b den såkaldte berøringsspændingUdp, der kan betragtes som tomgangsspændingen af ​​en aktiv to- terminalnetværk med en kendt intern modstand (fig. 2), numerisk lig med modstanden af ​​en strøm, der spredes fra to menneskefødder ned i jorden Rnp.

Ris. 2. Per definition Un: a og b — punkter i henhold til figur 1, som en person rører ved med en hånd (håndflade) og fod (sål)

Hvis en person står ved punkt b"Berører punkt a, så falder han under en berøringsspænding Op, svarende til produktet af strømmen ifølge Ohms lov Azt passerer, men hans krop, på kroppens modstand RT: Un = Azt x RT.

Nuværende Azm er lig med forholdet Udp til summen af ​​modstandene Rt og Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Betydning RT/(Rt + Rnp) er normalt betegnet med bogstavet βp... Så Upp = Udp x βp. Bemærk, at βp altid er mindre end én, og derfor er Up mindre end Udp.

Den anden farlige situation er relateret til det faktum, at en person i området for strømudbredelse normalt står eller går, så hans fødder er på punkter med forskellige potentialer, for eksempel ved punkt b og b' i fig. 1. For at karakterisere den anden farlige situation introducerer vi begreberne trinspændinger og trinspændinger.

Ris. 3. Ifølge UNC definition: b, b'-punkter ifølge fig. 1., hvorpå personen står.

Trinspænding Udsh er potentialforskellen mellem to punkter på jorden i området for strømfordeling, som en person kan træde på samtidigt.

Analogt med den første farlige situation kan Udsh-værdien fortolkes som tomgangsspændingen i et aktivt to-terminalt netværk med en kendt intern modstand (fig. 3). Når en person træder på de punkter, mellem hvilke Udsh handlede, er modstanden af ​​den menneskelige krop Rtsh langs stien "fod - fod" inkluderet i det bipolære kredsløb.

I dette tilfælde er den interne modstand i et aktivt to-terminal netværk trinstrømdissipationsmodstanden Rtsh, som kan forenkles som summen af ​​to identiske modstande til strømmen, der spredes til jorden fra hvert menneskeligt ben.

Trinspændingen er defineret som følger: Uw = Azt x Rtsh.

Begreberne berørings- og trinstress gælder også for dyr. I dette tilfælde forstås berøringsspændingen som potentialforskellen mellem næsespejlet eller halsen og benene, og fodspændingen er mellem for- og bagben.

De vigtigste egenskaber, hvormed det er muligt at fastslå jordingsanordningernes driftsmæssige og elektriske beskyttelsesegenskaber, er modstanden af ​​jordingselektroden (Rz), berøringsspændingen (Up) og trinspændingen (Ush) fundet i den beregnede sæson kl. den beregnede værdi af den aktuelle Azz.

Værdierne for Up og Ush afhænger af koefficienterne for karakteren af ​​det aktuelle felt, der efterlader personens fødder i jorden, og modstanden af ​​personens krop, som er en funktion af strømmen, der passerer gennem hans krop, og modstanden Rz. Derfor for at beregne modstanden af ​​jordforbindelsen og berørings- og trinspændinger, er det nødvendigt at kunne beregne de elektriske felter af strømme, der forlader jordelektroderne i jorden.