Įžeminimo įrenginių eksploatacinės ir apsauginės elektros charakteristikos

Pagrindinė įžeminimo įrenginių eksploatacinė funkcija – užtikrinti pakankamą laidumą, kad veiktų relės apsaugos grandinė, kad būtų uždarytos įtampančios elektros instaliacijos dalys prie įžeminto rėmo arba įžeminimo.

Todėl svarbiausia įžeminimo įrenginio elektrinė charakteristika yra įžeminimo laidumas Gzy arba jo atvirkštinė reikšmė Rz — įžeminimo įrenginio varža, lygi Rzy = Rs + Rzp, kur Rz yra srovės, plintančios iš įžeminimo elektrodo į įžeminimo elektrodą, varža. įžeminimas (įžeminto elektrodo varža), RZp — įžeminimo laidų varža.

Srovės, sklindančios iš įžeminimo elektrodo į žemę varžą sudaro visa srovės sklidimo zona - žemės tūris, pradedant nuo įžeminto elektrodo paviršiaus, elektrinis potencialas φ, kuris praeinant srovei Азs žemė yra φ3, o į zoną, kurioje φ praktiškai lygus nuliui (nulinio potencialo zona).

Pagal Omo dėsnis įžeminimo varža yra lygi mazgų potencialo santykiui srovės įvedimo į įžeminimo elektrodą taške ir srovės Azz, paliekančios įžeminimo elektrodą žemėje, santykiu Rs = φsmax /Азс

Atkreipkite dėmesį, kad potencialo φ banga skaitine prasme yra lygi įžeminimo elektrodo Uz įtampai. Todėl formulė dažniausiai rašoma forma Rs = Uc /Azc

Apsauginė įžeminimo įrenginio elektrinė funkcija yra apriboti įtampą iki leistinų ribų, kurioms esant asmuo gali liestis su įžemintu elektros instaliacijos korpusu (su metalinėmis elektros instaliacijos konstrukcinėmis dalimis, kurioms paprastai neteikiama įtampa) fazės uždarymas į gaubtą arba įžeminimą.

Apsvarstykite trumpąjį jungimą elektros tinkle, kurio įtampa viršija 1 kV su efektyviai įžeminta neutrale (su didelėmis įžeminimo srovėmis, 1 pav.). Elektros grandinė apima maitinimo transformatoriaus fazę, maitinimo laido laidininką, tiekiamo transformatoriaus korpusą, jo įžeminimo įrenginį, žemę, maitinimo transformatoriaus įžeminimo įrenginį.

Potencialo φ pasiskirstymas žemės paviršiuje srovės plitimo zonoje atitinka visuotinai priimtą teigiamą srovės Azz, patenkančios į žemę iš maitinimo transformatoriaus įžeminimo įrenginio, kryptį. Įžeminimo potencialas turi didžiausią teigiamą vertę φmax taške, esančiame virš vieno iš centrinių įžeminimo elektrodo elektrodų.

Ryžiai. 1.Elektros trumpojo jungimo su korpusu schema aukštesnės nei 1 kV įtampos tinkle su efektyviu neutraliu įžeminimu: 1 — galios transformatorius; 2 — elektrinis imtuvas; 3 — įžeminimo laidas; 4 — įžeminimo elektrodas; A — B ir A ' — B' — srovės sklaidos zonos; a, b — galimo vienalaikio asmens sąlyčio su įžemintu korpusu ir žeme taškai; b, b'- taškai srovės plitimo zonoje, ant kurių žmogus gali vienu metu žengti

Esant atstumui nuo įžeminimo elektrodo, potencialas žemėje santykinai greitai mažėja, o maždaug 20 didelių įžeminimo įrenginio kontūro įstrižainių atstumu jis tampa mažesnis nei 2% įžeminimo potencialo φmax. Esant tokiam atstumui nuo įžeminimo elektrodo, potencialas paprastai laikomas nuliu.

Panašiai keičiasi potencialas šalia maitinimo transformatoriaus įžeminimo įrenginio. Numatomos srovės krypties atžvilgiu jos potencialas laikomas neigiamu.

Yra dvi pagrindinės pavojingos situacijos, kai žmogus, esantis srovės paskirstymo zonoje, gali gauti energijos. Pirmoji situacija – žmogus atsistoja ant žemės transformatorinėse, skirstomuosiuose skyduose ir kituose įrenginiuose ir liečia metalines įžemintas elektros instaliacijos dalis.

Tiesą sakant, absoliučios žemės paviršiaus taškų potencialų vertės srovės plitimo zonoje, įskaitant φmax, visada yra mažesnės nei įžemintų metalinių elektros instaliacijos dalių, kurių potencialas, jei nekreipiame dėmesio į įtampą Sudėtingos įžeminimo sistemos horizontalių elektrodų kritimas yra φ banga.

Todėl, kai žmogus stovi srovės pasiskirstymo zonoje, pavyzdžiui, taške b (1 pav.).1) ir neliečia įžeminto elektros instaliacijos korpuso, tada tarp korpuso (taškas a 1 pav.) ir taško b atsiranda vadinamoji prisilietimo įtampa Udp, kurią galima laikyti atviros grandinės įtampa aktyviosios dviejų- gnybtų tinklas, kurio vidinė varža žinoma (2 pav.), skaitiniu požiūriu lygi srovės, plintančios iš dviejų žmogaus pėdų į žemę varžai Rnp.

Ryžiai. 2. Pagal apibrėžimą Un: a ir b – taškai pagal 1 paveikslą, kuriuos žmogus liečia ranka (delnu) ir koja (padu)

Jei žmogus stovi taške b "Lietimo taškas a, tada jis patenka į prisilietimo įtampą Up, lygią srovės sandaugai pagal Ohmo dėsnį Azt praeina, bet jo kūnas, jo kūno varža RT: Un = Azt x RT.

Srovės Azm lygis Udp santykiui su varžų Rt ir Rnp suma: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Reikšmė RT/(Rt + Rnp) dažniausiai žymima raide βp... Tada Upp = Udp x βp. atkreipkite dėmesį, kad βp visada yra mažesnis už vieną, todėl Up yra mažesnis nei Udp.

Antroji pavojinga situacija yra susijusi su tuo, kad srovės sklidimo zonoje žmogus dažniausiai stovi arba vaikšto taip, kad jo pėdos būtų skirtingo potencialo taškuose, pavyzdžiui, taškuose b ir b' pav. 1. Antrajai pavojingai situacijai apibūdinti pristatome žingsninių įtampų ir žingsninių įtampų sąvokas.

Ryžiai. 3. Pagal UNC apibrėžimą: b, b'- taškai pagal pav. 1., ant kurio stovi asmuo.

Žingsnio įtampa Udsh yra potencialų skirtumas tarp dviejų žemės taškų srovės pasiskirstymo srityje, ant kurios žmogus gali vienu metu žengti.

Analogiškai su pirmąja pavojinga situacija, Udsh reikšmė gali būti interpretuojama kaip aktyvaus dviejų gnybtų tinklo atviros grandinės įtampa su žinoma vidine varža (3 pav.). Kai žmogus žingsniuoja ant taškų, tarp kurių veikė Udsh, žmogaus kūno pasipriešinimas Rtsh kelyje „pėda – pėda“ įtraukiamas į bipolinę grandinę.

Šiuo atveju aktyvaus dviejų gnybtų tinklo vidinė varža yra laipsniška srovės išsklaidymo varža Rtsh, kurią galima supaprastinti kaip dviejų identiškų pasipriešinimų srovei, plintančiai į žemę iš kiekvienos žmogaus kojos, suma.

Pakopinė įtampa apibrėžiama taip: Uw = Azt x Rtsh.

Prisilietimo ir žingsnio streso sąvokos taip pat taikomos gyvūnams. Šiuo atveju lietimo įtampa suprantama kaip potencialų skirtumas tarp nosies veidrodėlio arba kaklo ir kojų, o pėdos įtampa yra tarp priekinės ir užpakalinės kojos.

Pagrindinės charakteristikos, pagal kurias galima nustatyti įžeminimo įrenginių eksploatacines ir elektrines apsaugines savybes, yra įžeminimo elektrodo varža (Rz), prisilietimo įtampa (Up) ir žingsninė įtampa (Ush), nustatyta per skaičiuojamą sezoną apskaičiuota srovės Azz vertė.

Up ir Ush reikšmės priklauso nuo srovės lauko, paliekančio žmogaus kojas žemėje, charakterio koeficientų ir nuo žmogaus kūno pasipriešinimo, kuris yra per jo kūną einančios srovės funkcija, ir nuo pasipriešinimo. Rz . Todėl, norint apskaičiuokite įžeminimo įrenginio varžą bei lietimo ir žingsnio įtampas, reikia mokėti apskaičiuoti srovių, paliekančių įžeminimo elektrodus žemėje, elektrinius laukus.