Радне и електричне заштитне карактеристике уређаја за уземљење

Главна радна функција уређаја за уземљење је да обезбеде довољну проводљивост за рад кола релејне заштите како би се делови електричне инсталације под напоном затворили на уземљени оквир или уземљење.

Дакле, најважнија електрична карактеристика уређаја за уземљење је проводљивост уземљења Гзи или њена инверзна вредност Рз — отпор уземљивача једнак Рзи = Рс + Рзп, где је Рз отпор струје која се шири од уземљивача до уземљивача. уземљење (отпор уземљене електроде), РЗп — отпор жица за уземљење.

Отпор струје која се простире од уземљивачке електроде у земљу формира цела зона ширења струје — запремина земље, почев од површине уземљене електроде, електрични потенцијал φ који при проласку струје Азс у тло је φ3, а до зоне где је φ практично нула (зона нултог потенцијала).

Сходно Охмов закон отпор уземљења једнак је односу потенцијала чворова у тачки увођења струје у електроду за уземљење према струји Азз која оставља електроду за уземљење у земљи Рс = φсмак /Азс

Имајте на уму да је потенцијал φ таласа нумерички једнак напону електроде за уземљење Уз. Стога се формула обично пише у облику Рс = Уц /Азц

Електрична заштитна функција уређаја за уземљење састоји се у ограничавању напона на дозвољене границе при којима особа може доћи у контакт са уземљеним телом електричне инсталације (са металним конструкцијским деловима електричне инсталације који нису нормално под напоном) током затварање фазе на кућиште или уземљење.

Размотрите случај кратког споја у електричној мрежи изнад 1 кВ са ефективно утемељеном неутралном (са високим струјама земљоспоја, сл. 1). Електрично коло укључује фазу напојног трансформатора, проводник напојне жице, тело испорученог трансформатора, његов уређај за уземљење, уземљење, уређај за уземљење напојног трансформатора.

Расподела потенцијала φ на површини земље у зони ширења струје одговара опште прихваћеном позитивном правцу за струју Азз која улази у земљу из уземљивача напојног трансформатора. Потенцијал земље има највећу позитивну вредност φмак у тачки која се налази изнад једне од централних електрода уземљивача.

Пиринач. 1.Електрична шема кратког споја на кућиште у мрежи напона већег од 1 кВ са ефективним неутралним уземљењем: 1 — енергетски трансформатор; 2 — електрични пријемник; 3 — жица за уземљење; 4 — уземљива електрода; А — Б и А ' — Б' — тренутне зоне распршивања; а, б — тачке могућег истовременог контакта особе са уземљеним кућиштем и земљом; б, б'- тачке у тренутној зони ширења, на које особа може истовремено да крочи

Са растојањем од електроде за уземљење, потенцијал у земљи се релативно брзо смањује, а на растојању приближно једнаком 20 великих дијагонала контуре уређаја за уземљење постаје мањи од 2% потенцијала уземљења φмак. На таквој удаљености од електроде за уземљење, потенцијал се обично сматра нула.

Слично, потенцијал се мења у близини уређаја за уземљење напојног трансформатора. У односу на претпостављени правац струје, њен потенцијал се сматра негативним.

Постоје две главне опасне ситуације у којима особа у области дистрибуције струје може постати под напоном. Прва ситуација — особа стоји на земљи у трафостаницама, разводним таблама и другим уређајима и додирује металне уземљене делове електричне инсталације.

У ствари, апсолутне вредности потенцијала тачака на земљиној површини у тренутној зони ширења, укључујући φмак, увек су мање од уземљених металних делова електричне инсталације, чији потенцијал, ако занемаримо напон пад у хоризонталним електродама сложеног система уземљења, је φ талас.

Дакле, када особа стоји у подручју дистрибуције струје, на пример у тачки б (Сл.1) и не додирује уземљено тело електричне инсталације, затим између тела (тачка а на сл. 1) и тачке б такозвани напон додираУдп, који се може сматрати напоном отвореног кола активног дво- терминална мрежа са познатим унутрашњим отпором (слика 2), нумерички једнака отпору струје која се шири од две људске ноге у земљу Рнп.

Пиринач. 2. По дефиницији Ун: а и б — тачке према слици 1 које особа додирује руком (длан) и стопалом (ђон)

Ако особа стоји у тачки б" Додирујући тачку а, онда она пада под напон додира Уп, једнак производу струје према Омовом закону Азт пролази, али његово тело, на отпор његовог тела РТ: Ун = Азт к РТ.

Струја Азм је једнака односу Удп према збиру отпора Рт и Рнп: Азт = Удп /(Рт +Рнп), Упп = (УдпНС РТ)/(Рт + Рнп)

Значење РТ/(Рт + Рнп) се обично означава словом βп... Тада је Упп = Удп к βп. приметите да је βп увек мањи од један и стога је Уп мањи од Удп.

Друга опасна ситуација је повезана са чињеницом да у области ​​​простирања струје човек обично стоји или хода тако да су му стопала у тачкама са различитим потенцијалима, на пример, у тачкама б и б' на сл. 1. Да бисмо окарактерисали другу опасну ситуацију, уводимо концепте напона корака и напона корака.

Пиринач. 3. Према УНЦ дефиницији: б, б'- тачке према сл. 1., на којој лице стоји.

Напон корака Удсх је разлика потенцијала између две тачке на тлу у области дистрибуције струје, на коју особа може истовремено да крочи.

По аналогији са првом опасном ситуацијом, Удсх вредност се може тумачити као напон отвореног кола активне мреже са два терминала са познатим унутрашњим отпором (слика 3). Када човек крочи на тачке између којих је деловао Удш, отпор људског тела Ртш дуж путање „нога – нога” укључује се у биполарно коло.

У овом случају, унутрашњи отпор активне мреже са два терминала је отпор расипања струје корака Ртсх, који се може поједноставити као збир два идентична отпора струји која се шири на тло са сваке људске ноге.

Напон корака је дефинисан на следећи начин: Ув = Азт к Ртсх.

Концепти додира и стреса корака такође се односе на животиње. У овом случају, напон додира се схвата као разлика потенцијала између носног огледала или врата и ногу, а напон стопала је између предње и задње ноге.

Главне карактеристике по којима је могуће утврдити радне и електричне заштитне квалитете уређаја за уземљење су отпор електроде за уземљење (Рз), напон додира (Уп) и напон корака (Усх) који се налази током израчунате сезоне на израчуната вредност текућег Азз.

Вредности Уп и Усх зависе од коефицијената карактера струјног поља које оставља стопала особе у земљи, и отпора тела особе, која је функција струје која пролази кроз његово тело, и отпора. Рз . Стога, да би се израчунати отпор уређаја за уземљење и напона додира и корака, неопходно је бити у стању да израчунају електрична поља струја које излазе са уземљених електрода у земљи.