Característiques de funcionament i protecció elèctrica dels dispositius de presa de terra

La funció de funcionament principal dels dispositius de posada a terra és proporcionar una conductivitat suficient per al funcionament del circuit de protecció del relé per tancar les parts actives de la instal·lació elèctrica al marc o terra posada a terra.

Per tant, la característica elèctrica més important del dispositiu de posada a terra és la conductivitat de connexió a terra Gzy o el seu valor invers Rz — resistència del dispositiu de connexió a terra igual a Rzy = Rs + Rzp, on Rz és la resistència del corrent que s'estén des de l'elèctrode de terra fins al terra (resistència de l'elèctrode posat a terra), RZp - resistència dels cables de terra.

La resistència d'un corrent que es propaga des de l'elèctrode de posada a terra a terra està formada per tota la zona de propagació del corrent: el volum del sòl, a partir de la superfície de l'elèctrode posat a terra, el potencial elèctric φ que durant el pas del corrent Азs en el sòl és φ3, i a la zona on φ és pràcticament zero (zona de potencial zero).

D'acord amb Llei d'Ohm la resistència de posada a terra és igual a la relació entre el potencial dels nodes en el punt d'introducció de corrent a l'elèctrode de terra i el corrent Azz que deixa l'elèctrode de terra a terra Rs = φsmax /Азс

Tingueu en compte que l'ona de potencial φ és numèricament igual a la tensió de l'elèctrode de terra Uz. Per tant, la fórmula s'acostuma a escriure en la forma Rs = Uc /Azc

La funció de protecció elèctrica del dispositiu de presa de terra consisteix a limitar la tensió als límits permesos als quals una persona pot entrar en contacte amb el cos posat a terra de la instal·lació elèctrica (amb les parts estructurals metàl·liques de la instal·lació elèctrica que normalment no estan alimentades) durant el tancament de la fase al tancament o terra.

Considereu un cas de curtcircuit en una xarxa elèctrica per sobre d'1 kV amb un neutre efectivament connectat a terra (amb alts corrents de falla a terra, fig. 1). El circuit elèctric inclou la fase del transformador d'alimentació, el conductor del cable d'alimentació, el cos del transformador subministrat, el seu dispositiu de connexió a terra, la terra, el dispositiu de posada a terra del transformador d'alimentació.

Una distribució del potencial φ a la superfície de terra a la zona de propagació del corrent correspon a la direcció positiva generalment acceptada per al corrent Azz que entra a terra des del dispositiu de connexió a terra del transformador d'alimentació. El potencial de terra té el valor positiu més gran φmax en un punt situat per sobre d'un dels elèctrodes centrals de l'elèctrode de terra.

Arròs. 1.Esquema elèctric d'un curtcircuit a l'habitatge en una xarxa amb una tensió superior a 1 kV amb connexió a terra efectiva del neutre: 1 — transformador de potència; 2 — receptor elèctric; 3 - cable de terra; 4 — elèctrode de terra; A — B i A ' — B' — zones de dispersió actuals; a, b — punts de possible contacte simultani de la persona amb l'habitatge posat a terra i el terra; b, b'- punts de la zona de propagació actual, sobre els quals una persona pot trepitjar simultàniament

Amb la distància des de l'elèctrode de terra, el potencial a terra disminueix relativament ràpidament, i a una distància aproximadament igual a 20 grans diagonals del contorn del dispositiu de terra, es converteix en menys del 2% del potencial de terra φmax. A aquesta distància de l'elèctrode de terra, el potencial es considera normalment zero.

De la mateixa manera, el potencial canvia prop del dispositiu de presa de terra del transformador d'alimentació. En relació a la direcció assumida del corrent, el seu potencial es considera negatiu.

Hi ha dues situacions perilloses principals en les quals una persona a l'àrea de distribució de corrent pot obtenir energia. La primera situació: una persona es troba a terra en subestacions transformadores, quadres de distribució i altres dispositius i toca les parts metàl·liques de la instal·lació elèctrica.

De fet, els valors absoluts dels potencials dels punts de la superfície terrestre a la zona de propagació del corrent, inclòs φmax, sempre són inferiors als de les parts metàl·liques posades a terra de la instal·lació elèctrica, el potencial de les quals, si ignorem la tensió. la caiguda dels elèctrodes horitzontals d'un sistema complex de connexió a terra és una ona φ.

Per tant, quan una persona es troba a l'àrea de distribució actual, per exemple, al punt b (Fig.1) i no toca el cos posat a terra de la instal·lació elèctrica, després entre el cos (punt a de la fig. 1) i el punt b l'anomenada tensió tàctil Udp, que es pot considerar com la tensió de circuit obert d'un dos-actiu actiu. xarxa terminal amb una resistència interna coneguda (Fig. 2), numèricament igual a la resistència d'un corrent que es propaga des de dos peus humans al terra Rnp.

Arròs. 2. Per definició Un: a i b — punts segons la figura 1 que una persona toca amb la mà (palm) i el peu (planta)

Si una persona està parada al punt b"Tocant el punt a, aleshores cau sota una tensió de tacte Up, igual al producte del corrent segons la llei d'Ohm Azt passa, però el seu cos, sobre la resistència del seu cos RT: Un = Azt x RT.

Azm actual és igual a la relació Udp a la suma de les resistències Rt i Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

El significat RT/(Rt + Rnp) s'acostuma a indicar amb la lletra βp... Aleshores Upp = Udp x βp. observeu que βp sempre és menor que un i, per tant, Up és menor que Udp.

La segona situació perillosa està relacionada amb el fet que a l'àrea de propagació del corrent, una persona normalment es para o camina de manera que els seus peus es troben en punts amb diferents potencials, per exemple, als punts b i b' de la fig. 1. Per caracteritzar la segona situació de perill, introduïm els conceptes de voltatges de pas i tensions de pas.

Arròs. 3. Segons definició UNC: b, b'- punts segons la fig. 1., sobre el qual es troba la persona.

La tensió de pas Udsh és la diferència de potencial entre dos punts del terra a l'àrea de distribució de corrent, sobre els quals una persona pot trepitjar simultàniament.

Per analogia amb la primera situació perillosa, el valor Udsh es pot interpretar com la tensió de circuit obert d'una xarxa activa de dos terminals amb una resistència interna coneguda (Fig. 3). Quan una persona trepitja els punts entre els quals va actuar Udsh, la resistència del cos humà Rtsh al llarg del camí "peu - peu" s'inclou en el circuit bipolar.

En aquest cas, la resistència interna d'una xarxa activa de dos terminals és la resistència de dissipació del corrent de pas Rtsh, que es pot simplificar com la suma de dues resistències idèntiques al corrent que s'estén a terra des de cada cama humana.

La tensió de pas es defineix de la següent manera: Uw = Azt x Rtsh.

Els conceptes de tacte i estrès del pas també s'apliquen als animals. En aquest cas, la tensió tàctil s'entén com la diferència de potencial entre el mirall del nas o el coll i les cames, i la tensió del peu es troba entre les cames davantera i posterior.

Les característiques principals per les quals és possible establir les qualitats de protecció elèctriques i operatives dels dispositius de posada a terra són la resistència de l'elèctrode de posada a terra (Rz), la tensió de tacte (Up) i la tensió de pas (Ush) trobada durant la temporada calculada a el valor calculat de l'Azz actual.

Els valors de Up i Ush depenen dels coeficients del caràcter del camp de corrent que deixa els peus de la persona a terra, i de la resistència del cos de la persona, que és funció del corrent que passa pel seu cos, i de la resistència. Rz. Per tant, per tal de calcular la resistència del dispositiu de connexió a terra i les tensions de tacte i pas, cal poder calcular els camps elèctrics dels corrents que surten dels elèctrodes de terra a terra.