Ciri-ciri operasi dan perlindungan elektrik peranti pembumian

Fungsi pengendalian utama peranti pembumian adalah untuk menyediakan kekonduksian yang mencukupi untuk operasi litar perlindungan geganti untuk menutup bahagian hidup pemasangan elektrik ke bingkai atau pembumian.

Oleh itu, ciri elektrik yang paling penting bagi peranti pembumian ialah kekonduksian pembumian Gzy atau nilai songsangnya Rz — rintangan peranti pembumian sama dengan Rzy = Rs + Rzp, di mana Rz ialah rintangan arus yang merebak dari elektrod pembumian ke tanah (rintangan elektrod dibumikan), RZp — rintangan wayar pembumian.

Rintangan arus yang merambat dari elektrod pembumian ke dalam tanah dibentuk oleh keseluruhan zon perambatan semasa — isipadu tanah, bermula dari permukaan elektrod pembumian, potensi elektrik φ yang semasa laluan arus Аз dalam tanah ialah φ3, dan ke zon di mana φ boleh dikatakan sifar (zon potensi sifar).

Sesuai dengan Hukum Ohm rintangan pembumian adalah sama dengan nisbah potensi nod pada titik pengenalan arus ke elektrod pembumian kepada arus Azz meninggalkan elektrod pembumian di dalam tanah Rs = φsmax /Азс

Ambil perhatian bahawa potensi gelombang φ secara berangka sama dengan voltan elektrod pembumian Uz. Oleh itu, formula biasanya ditulis dalam bentuk Rs = Uc /Azc

Fungsi perlindungan elektrik peranti pembumian terdiri daripada mengehadkan voltan kepada had yang dibenarkan di mana seseorang boleh bersentuhan dengan badan pemasangan elektrik yang dibumikan (dengan bahagian struktur logam pemasangan elektrik yang tidak biasanya bertenaga) semasa penutupan fasa ke kepungan atau tanah.

Pertimbangkan litar pintas kes dalam rangkaian elektrik melebihi 1 kV dengan neutral berasaskan berkesan (dengan arus kerosakan tanah tinggi, Rajah 1). Litar elektrik termasuk fasa pengubah bekalan, konduktor wayar bekalan, badan pengubah yang dibekalkan, peranti pembumiannya, bumi, peranti pembumian pengubah bekalan.

Taburan potensi φ pada permukaan bumi dalam zon penyebaran semasa sepadan dengan arah positif yang diterima umum untuk Azz semasa memasuki bumi dari peranti pembumian pengubah bekalan. Potensi bumi mempunyai nilai positif terbesar φmax pada titik yang terletak di atas salah satu elektrod pusat elektrod pembumian.

nasi. 1.Gambar rajah elektrik litar pintas ke perumah dalam rangkaian dengan voltan lebih tinggi daripada 1 kV dengan pembumian neutral yang berkesan: 1 — pengubah kuasa; 2 - penerima elektrik; 3 - wayar pembumian; 4 - elektrod tanah; A — B dan A ' — B' — zon penyebaran semasa; a, b - titik kemungkinan sentuhan serentak orang dengan perumahan yang dibumikan dan tanah; b, b'- mata dalam zon penyebaran semasa, di mana seseorang boleh melangkah secara serentak

Dengan jarak dari elektrod pembumian, potensi dalam tanah berkurangan dengan cepat, dan pada jarak yang lebih kurang sama dengan 20 pepenjuru besar kontur peranti pembumian, ia menjadi kurang daripada 2% daripada potensi pembumian φmax. Pada jarak sedemikian dari elektrod pembumian, potensi biasanya dianggap sifar.

Begitu juga, potensi perubahan berhampiran peranti pembumian pengubah bekalan. Berhubung dengan arah arus yang diandaikan, potensinya dianggap negatif.

Terdapat dua situasi berbahaya utama di mana seseorang dalam bidang pengedaran semasa boleh menjadi bertenaga. Situasi pertama — seseorang berdiri di atas tanah di pencawang pengubah, papan suis dan peranti lain dan menyentuh bahagian logam yang dibumikan pada pemasangan elektrik.

Malah, nilai mutlak potensi titik di permukaan bumi dalam zon penyebaran semasa, termasuk φmax, sentiasa kurang daripada bahagian logam asas pemasangan elektrik, yang potensinya, jika kita mengabaikan voltan. penurunan dalam elektrod mendatar sistem pembumian kompleks, ialah gelombang φ.

Oleh itu, apabila seseorang berdiri di kawasan pengedaran semasa, contohnya di titik b (Rajah 1).1) dan tidak menyentuh badan pemasangan elektrik yang dibumikan, kemudian antara badan (titik a dalam Rajah 1) dan titik b yang dipanggil voltan sentuhUdp, yang boleh dianggap sebagai voltan litar terbuka bagi dua- aktif. rangkaian terminal dengan rintangan dalaman yang diketahui (Rajah 2), secara berangka sama dengan rintangan arus yang merebak dari dua kaki manusia ke dalam tanah Rnp.

nasi. 2. Mengikut takrifan Un: a dan b — titik mengikut rajah 1 yang disentuh seseorang dengan tangan (tapak tangan) dan kaki (tapak)

Jika seseorang berdiri di titik b"Titik sentuh a, maka dia jatuh di bawah voltan sentuhan Naik, sama dengan hasil darab arus mengikut hukum Ohm Azt melepasi, tetapi badannya, pada rintangan badannya RT: Un = Azt x RT.

Azm semasa adalah sama dengan nisbah Udp kepada jumlah rintangan Rt dan Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Bermaksud RT/(Rt + Rnp) biasanya dilambangkan dengan huruf βp... Kemudian Upp = Udp x βp. perhatikan bahawa βp sentiasa kurang daripada satu dan oleh itu Naik adalah kurang daripada Udp.

Situasi berbahaya kedua adalah berkaitan dengan fakta bahawa dalam kawasan penyebaran semasa, seseorang biasanya berdiri atau berjalan supaya kakinya berada pada titik dengan potensi yang berbeza, contohnya, pada titik b dan b' dalam rajah. 1. Untuk mencirikan keadaan berbahaya kedua, kami memperkenalkan konsep voltan langkah dan voltan langkah.

nasi. 3. Menurut definisi UNC: b, b'- mata mengikut rajah. 1., di mana orang itu berdiri.

Voltan langkah Udsh ialah perbezaan potensi antara dua titik di atas tanah di kawasan taburan semasa, di mana seseorang boleh melangkah secara serentak.

Dengan analogi dengan situasi berbahaya pertama, nilai Udsh boleh ditafsirkan sebagai voltan litar terbuka rangkaian dua terminal aktif dengan rintangan dalaman yang diketahui (Rajah 3). Apabila seseorang memijak titik di antaranya Udsh bertindak, rintangan tubuh manusia Rtsh di sepanjang laluan "kaki - kaki" termasuk dalam litar bipolar.

Dalam kes ini, rintangan dalaman rangkaian dua terminal aktif ialah rintangan pelesapan arus langkah Rtsh, yang boleh dipermudahkan sebagai jumlah dua rintangan yang sama kepada arus yang merebak ke tanah dari setiap kaki manusia.

Voltan langkah ditakrifkan seperti berikut: Uw = Azt x Rtsh.

Konsep sentuhan dan tekanan langkah juga terpakai kepada haiwan. Dalam kes ini, voltan sentuhan difahami sebagai perbezaan potensi antara cermin hidung atau leher dan kaki, dan voltan kaki adalah antara kaki depan dan belakang.

Ciri-ciri utama yang memungkinkan untuk mewujudkan kualiti perlindungan operasi dan elektrik peranti pembumian ialah rintangan elektrod pembumian (Rz), voltan sentuh (Naik) dan voltan langkah (Ush) yang ditemui semasa musim yang dikira pada nilai terkira Azz semasa.

Nilai Up dan Ush bergantung pada pekali watak medan semasa meninggalkan kaki seseorang di dalam tanah, dan rintangan badan seseorang, yang merupakan fungsi arus yang melalui badannya, dan rintangan Rz . Oleh itu, untuk kira rintangan peranti pembumian dan voltan sentuh dan langkah, adalah perlu untuk dapat mengira medan elektrik arus yang meninggalkan elektrod tanah di dalam tanah.