Zemējuma ierīču darbības un elektriskās aizsardzības raksturlielumi

Zemējuma ierīču galvenā darbības funkcija ir nodrošināt pietiekamu vadītspēju releja aizsardzības ķēdes darbībai, lai aizvērtu elektroinstalācijas strāvu daļas pie iezemētā rāmja vai zemējuma.

Tāpēc vissvarīgākais zemējuma ierīces elektriskais raksturlielums ir zemējuma vadītspēja Gzy vai tās apgrieztā vērtība Rz — zemējuma ierīces pretestība, kas vienāda ar Rzy = Rs + Rzp, kur Rz ir strāvas pretestība, kas izplatās no zemējuma elektroda uz zemējums (iezemētā elektroda pretestība), RZp — zemējuma vadu pretestība.

Strāvas pretestību, kas izplatās no zemējuma elektroda zemē, veido visa strāvas izplatīšanās zona — zemes tilpums, sākot no iezemētā elektroda virsmas, elektriskais potenciāls φ, kas, pārejot strāvai Азs zeme ir φ3, un uz zonu, kur φ praktiski ir nulle (nulles potenciāla zona).

Saskaņā ar Oma likums zemējuma pretestība ir vienāda ar mezglu potenciāla attiecību strāvas ievadīšanas punktā zemējuma elektrodā pret strāvu Azz, kas atstāj zemējuma elektrodu zemē Rs = φsmax /Азс

Ņemiet vērā, ka potenciālais φ vilnis skaitliski vienāds ar zemējuma elektroda Uz spriegumu. Tāpēc formulu parasti raksta formā Rs = Uc /Azc

Zemējuma ierīces elektriskā aizsargfunkcija sastāv no sprieguma ierobežošanas līdz pieļaujamajām robežām, pie kurām cilvēks var saskarties ar elektroietaises iezemēto korpusu (ar elektroietaises metāla konstrukcijas daļām, kuras parasti netiek barotas). fāzes slēgšana korpusam vai zemei.

Apsveriet gadījumu īssavienojumu elektrotīklā virs 1 kV ar efektīvi iezemētu neitrālu (ar lielām zemējuma defekta strāvām, 1. att.). Elektriskā ķēde ietver barošanas transformatora fāzi, barošanas vada vadītāju, piegādātā transformatora korpusu, tā zemējuma ierīci, zemējumu, barošanas transformatora zemējuma ierīci.

Potenciāla φ sadalījums uz zemes virsmas strāvas izplatīšanās zonā atbilst vispārpieņemtajam pozitīvajam virzienam strāvai Azz, kas nonāk zemē no barošanas transformatora zemējuma ierīces. Zemes potenciālam ir lielākā pozitīvā vērtība φmax punktā, kas atrodas virs viena no zemējuma elektroda centrālajiem elektrodiem.

Rīsi. 1.Korpusa īssavienojuma elektriskā shēma tīklā ar spriegumu, kas lielāks par 1 kV ar efektīvu neitrālu zemējumu: 1 — jaudas transformators; 2 — elektriskais uztvērējs; 3 — zemējuma vads; 4 — zemējuma elektrods; A — B un A ' — B' — strāvas izkliedes zonas; a, b — personas iespējamās vienlaicīgas saskares vietas ar iezemēto korpusu un zemi; b, b'- punkti straumes izplatīšanās zonā, uz kuriem cilvēks var vienlaicīgi uzkāpt

Ar attālumu no zemējuma elektroda potenciāls zemē samazinās salīdzinoši ātri, un attālumā, kas ir aptuveni vienāds ar 20 lielām zemējuma ierīces kontūras diagonālēm, tas kļūst mazāks par 2% no zemējuma potenciāla φmax. Šādā attālumā no zemējuma elektroda potenciālu parasti uzskata par nulli.

Tāpat potenciāls mainās pie barošanas transformatora zemējuma ierīces. Saistībā ar pieņemto strāvas virzienu tās potenciāls tiek uzskatīts par negatīvu.

Pastāv divas galvenās bīstamās situācijas, kurās cilvēks strāvas sadales zonā var tikt pakļauts spriegumam. Pirmā situācija — transformatoru apakšstacijās, sadales skapjos un citās ierīcēs cilvēks stāv uz zemes un pieskaras elektroinstalācijas metāla iezemētajām daļām.

Faktiski zemes virsmas punktu potenciālu absolūtās vērtības strāvas izplatīšanās zonā, ieskaitot φmax, vienmēr ir mazākas nekā elektroinstalācijas iezemētajām metāla daļām, kuru potenciāls, ja mēs ignorējam spriegumu. kritums sarežģītas zemējuma sistēmas horizontālajos elektrodos ir φ vilnis.

Tāpēc, kad cilvēks stāv strāvas sadalījuma zonā, piemēram, punktā b (Zīm.1) un nepieskaras elektroinstalācijas iezemētajam korpusam, tad starp korpusu (punkts a 1. att.) un punktu b tā sauktais pieskāriena spriegums Udp, ko var uzskatīt par atvērtas ķēdes spriegumu aktīvai divu- termināla tīkls ar zināmu iekšējo pretestību (2. att.), kas skaitliski vienāds ar strāvas pretestību, kas izplatās no divām cilvēka pēdām zemē Rnp.

Rīsi. 2. Pēc definīcijas Un: a un b — punkti saskaņā ar 1. attēlu, kuriem cilvēks pieskaras ar roku (plaukstu) un kāju (zoli)

Ja cilvēks stāv punktā b"Pieskaroties punktam a, tad viņš nokrīt zem pieskāriena sprieguma Up, kas vienāds ar strāvas reizinājumu saskaņā ar Oma likumu Azt iet garām, bet viņa ķermenis uz viņa ķermeņa pretestību RT: Un = Azt x RT.

Pašreizējais Azm ir vienāds ar attiecību Udp pret pretestību Rt un Rnp summu: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Nozīme RT/(Rt + Rnp) parasti tiek apzīmēta ar burtu βp... Tad Upp = Udp x βp. ievērojiet, ka βp vienmēr ir mazāks par vienu un tāpēc Up ir mazāks par Udp.

Otra bīstamā situācija ir saistīta ar to, ka straumes izplatīšanās zonā cilvēks parasti stāv vai iet tā, lai viņa pēdas atrastos punktos ar dažādu potenciālu, piemēram, punktos b un b' attēlā. 1. Lai raksturotu otro bīstamo situāciju, mēs ieviešam jēdzienus pakāpiena spriegums un pakāpiena spriegums.

Rīsi. 3. Saskaņā ar UNC definīciju: b, b'- punkti saskaņā ar att. 1., uz kura stāv cilvēks.

Pakāpiena spriegums Udsh ir potenciālā starpība starp diviem zemes punktiem strāvas sadalījuma zonā, uz kuriem cilvēks var vienlaicīgi uzkāpt.

Pēc analoģijas ar pirmo bīstamo situāciju, Udsh vērtību var interpretēt kā atvērtas ķēdes spriegumu aktīvam divu terminālu tīklam ar zināmu iekšējo pretestību (3. att.). Kad cilvēks uzkāpj uz punktiem, starp kuriem darbojās Udsh, cilvēka ķermeņa pretestība Rtsh pa ceļu "pēda - pēda" tiek iekļauta bipolārajā ķēdē.

Šajā gadījumā aktīvā divu terminālu tīkla iekšējā pretestība ir pakāpeniskā strāvas izkliedes pretestība Rtsh, ko var vienkāršot kā divu identisku pretestību summu strāvai, kas izplatās uz zemi no katras cilvēka kājas.

Pakāpju spriegumu definē šādi: Uw = Azt x Rtsh.

Pieskāriena un soļu stresa jēdzieni attiecas arī uz dzīvniekiem. Šajā gadījumā ar pieskāriena spriegumu saprot potenciālu starpību starp deguna spoguli vai kaklu un kājām, bet pēdas spriegums ir starp priekšējo un aizmugurējo kāju.

Galvenie raksturlielumi, pēc kuriem iespējams noteikt zemējuma ierīču darbības un elektriskās aizsardzības īpašības, ir zemējuma elektroda pretestība (Rz), pieskāriena spriegums (Up) un soļu spriegums (Ush), kas konstatēts aprēķinātajā sezonā plkst. pašreizējā Azz aprēķinātā vērtība.

Up un Ush vērtības ir atkarīgas no strāvas lauka rakstura koeficientiem, kas atstāj cilvēka pēdas zemē, un cilvēka ķermeņa pretestības, kas ir funkcija no strāvas, kas iet caur viņa ķermeni, un pretestības. Rz . Tāpēc, lai aprēķināt zemējuma ierīces pretestību un pieskāriena un soļu spriegumiem, ir jāprot aprēķināt elektriskos laukus strāvām, kas atstāj zemējuma elektrodus zemē.