Maadoituslaitteiden käyttö- ja sähkösuojausominaisuudet

Maadoituslaitteiden pääasiallinen toimintatehtävä on tarjota riittävä johtavuus releen suojapiirin toimintaa varten sulkemaan sähköasennuksen jännitteiset osat maadoitettuun runkoon tai maahan.

Siksi maadoituslaitteen tärkein sähköinen ominaisuus on maadoituksen johtavuus Gzy tai sen käänteinen arvo Rz — maadoituslaitteen resistanssi, joka on yhtä suuri kuin Rzy = Rs + Rzp, missä Rz on maadoituselektrodista maadoituselektrodille leviävän virran vastus. maadoitus (maadoitetun elektrodin resistanssi), RZp — maadoitusjohtojen resistanssi.

Maadoituselektrodista maahan etenevän virran resistanssin muodostaa koko virran etenemisvyöhyke — maan tilavuus, alkaen maadoitetun elektrodin pinnasta, sähköpotentiaali φ, joka virran Азs kulun aikana maa on φ3, ja vyöhykkeelle, jossa φ on käytännössä nolla (nollapotentiaalin vyöhyke).

Mukaisesti Ohmin laki maadoitusvastus on yhtä suuri kuin solmujen potentiaalin suhde virran syöttökohdassa maadoituselektrodille virtaan Azz, joka lähtee maadoituselektrodista maahan Rs = φsmax /Азс

Huomaa, että potentiaalinen φ-aalto on numeerisesti yhtä suuri kuin maadoituselektrodin Uz jännite. Siksi kaava kirjoitetaan yleensä muodossa Rs = Uc /Azc

Maadoituslaitteen sähköinen suojatoiminto koostuu jännitteen rajoittamisesta sallittuihin rajoihin, joissa henkilö voi joutua kosketuksiin sähköasennuksen maadoitettuun runkoon (sähköasennuksen metallisten rakenneosien kanssa, jotka eivät ole normaalisti jännitteisiä) aikana. vaiheen sulkeminen koteloon tai maahan.

Harkitse tapausta oikosulkua sähköverkossa yli 1 kV tehokkaasti maadoitetulla nollalla (suurilla maasulkuvirroilla, kuva 1). Sähköpiiri sisältää syöttömuuntajan vaiheen, syöttöjohdon johtimen, toimitetun muuntajan rungon, sen maadoituslaitteen, maan, syöttömuuntajan maadoituslaitteen.

Potentiaalin φ jakauma maan pinnalla virran leviämisvyöhykkeellä vastaa yleisesti hyväksyttyä positiivista suuntaa syöttömuuntajan maadoituslaitteesta maahan tulevalle Azz-virralle. Maapotentiaalilla on suurin positiivinen arvo φmax pisteessä, joka sijaitsee maadoituselektrodin yhden keskielektrodin yläpuolella.

Riisi. 1.Sähkökaavio oikosulusta koteloon verkossa, jonka jännite on suurempi kuin 1 kV tehollisen nollamaadoituksen kanssa: 1 — tehomuuntaja; 2 — sähköinen vastaanotin; 3 — maadoitusjohto; 4 — maadoituselektrodi; A — B ja A ' — B' — virran leviämisvyöhykkeet; a, b — kohdat, joissa henkilö voi samanaikaisesti koskettaa maadoitettua koteloa ja maata; b, b'- kohdat nykyisellä leviämisvyöhykkeellä, joille henkilö voi samanaikaisesti astua

Etäisyydellä maadoituselektrodista maan potentiaali pienenee suhteellisen nopeasti, ja etäisyydellä, joka on noin 20 suurta maadoituslaitteen ääriviivaa, siitä tulee alle 2 % maadoituspotentiaalista φmax. Tällaisella etäisyydellä maadoituselektrodista potentiaalia pidetään yleensä nollana.

Samoin potentiaali muuttuu lähellä syöttömuuntajan maadoituslaitetta. Suhteessa virran oletettuun suuntaan sen potentiaalia pidetään negatiivisena.

On olemassa kaksi pääasiallista vaaratilannetta, joissa virranjakelun alueella oleva henkilö voi jännittyä. Ensimmäinen tilanne – henkilö seisoo maassa muuntaja-asemilla, kytkintauluissa ja muissa laitteissa ja koskettaa sähköasennuksen metallimaadoitettuja osia.

Itse asiassa maan pinnan pisteiden potentiaalien absoluuttiset arvot virran leviämisvyöhykkeellä, mukaan lukien φmax, ovat aina pienempiä kuin sähköasennuksen maadoitettujen metalliosien, joiden potentiaali, jos jätämme huomioimatta jännitteen. pudotus monimutkaisen maadoitusjärjestelmän vaakasuuntaisissa elektrodeissa on φ-aalto.

Siksi, kun henkilö seisoo virran jakautumisen alueella, esimerkiksi kohdassa b (kuva 1).1) eikä kosketa sähköasennuksen maadoitettua runkoa, sitten rungon (kuvan 1 piste a) ja pisteen b välissä ns. kosketusjänniteUdp, jota voidaan pitää aktiivisen kahden sähköasennuksen avoimena jännitteenä. pääteverkko, jonka sisäinen resistanssi tunnetaan (kuva 2), joka on numeerisesti yhtä suuri kuin kahdesta ihmisen jalasta maahan leviävän virran vastus Rnp.

Riisi. 2. Määritelmän mukaan Un: a ja b — kuvan 1 mukaiset pisteet, joita henkilö koskettaa kädellä (kämmenellä) ja jalallaan (pohjalla)

Jos ihminen seisoo pisteessä b"Kosketuspisteessä a, hän joutuu kosketusjännitteen Up alle, joka on yhtä suuri kuin virran tulo Ohmin lain mukaan Azt ohittaa, mutta hänen ruumiinsa, hänen kehonsa vastuksella RT: Un = Azt x RT.

Nykyinen Azm on yhtä suuri kuin suhde Udp vastusten Rt ja Rnp summaan: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Merkitys RT/(Rt + Rnp) on yleensä merkitty kirjaimella βp... Silloin Upp = Udp x βp. huomaa, että βp on aina pienempi kuin yksi ja siksi Up on pienempi kuin Udp.

Toinen vaaratilanne liittyy siihen, että virran etenemisalueella ihminen yleensä seisoo tai kävelee niin, että hänen jalkansa ovat eri potentiaalisissa pisteissä, esimerkiksi kuvan 2 pisteissä b ja b'. 1. Toisen vaaratilanteen karakterisoimiseksi otamme käyttöön käsitteet askeljännitteet ja askeljännitteet.

Riisi. 3. UNC-määritelmän mukaan: b, b'- pisteet kuvan 1 mukaan. 1., jolla henkilö seisoo.

Askeljännite Udsh on kahden maan pisteen välinen potentiaaliero virran jakautumisalueella, joille henkilö voi samanaikaisesti astua.

Analogisesti ensimmäisen vaaratilanteen kanssa Udsh-arvo voidaan tulkita avoimen piirin jännitteeksi aktiivisessa kaksinapaisessa verkossa, jolla on tunnettu sisäinen vastus (kuva 3). Kun henkilö astuu kohtiin, joiden välillä Udsh toimi, ihmiskehon Rtsh-vastus polulla "jalka - jalka" sisältyy kaksinapaiseen piiriin.

Tässä tapauksessa aktiivisen kaksinapaisen verkon sisäinen resistanssi on askelvirran hajoamisresistanssi Rtsh, joka voidaan yksinkertaistaa kahden identtisen vastuksen summana kummaltakin ihmisen jalalta maahan leviävälle virralle.

Askeljännite määritellään seuraavasti: Uw = Azt x Rtsh.

Kosketuksen ja askelstressin käsitteet pätevät myös eläimiin. Tässä tapauksessa kosketusjännitteellä tarkoitetaan nenäpeilin tai kaulan ja jalkojen välistä potentiaalieroa ja jalkajännitteellä etu- ja takajalkojen välistä.

Tärkeimmät ominaisuudet, joilla maadoituslaitteiden toiminta- ja sähköiset suojaominaisuudet voidaan todeta, ovat maadoituselektrodin resistanssi (Rz), kosketusjännite (Up) ja askeljännite (Ush), jotka löytyvät lasketun kauden aikana klo. nykyisen Azz:n laskettu arvo.

Up:n ja Ushin arvot riippuvat ihmisen jalat maahan jättävän virtakentän luonteen kertoimista sekä henkilön kehon resistanssista, joka on kehon läpi kulkevan virran ja vastuksen funktio. Rz . Siksi, jotta laske maadoituslaitteen resistanssi sekä kosketus- ja askeljännitteet, on osattava laskea maadoituselektrodeista maahan lähtevien virtojen sähkökentät.