Karakteristik pengoperasian dan perlindungan listrik dari perangkat pembumian

Fungsi operasi utama perangkat pembumian adalah untuk menyediakan konduktivitas yang cukup untuk pengoperasian rangkaian proteksi relai untuk menutup bagian aktif dari instalasi listrik ke kerangka atau pentanahan yang dibumikan.

Oleh karena itu, karakteristik kelistrikan terpenting dari perangkat pentanahan adalah konduktivitas pentanahan Gzy atau nilai kebalikannya Rz - resistansi perangkat pentanahan sama dengan Rzy = Rs + Rzp, di mana Rz adalah hambatan arus yang menyebar dari elektroda pentanahan ke elektroda pentanahan. arde (resistansi elektroda arde), RZp - resistansi kabel arde.

Resistansi arus yang merambat dari elektroda pentanahan ke tanah dibentuk oleh seluruh zona perambatan arus - volume tanah, mulai dari permukaan elektroda pentanahan, potensi listrik φ yang selama aliran arus Азs masuk tanah adalah φ3, dan ke zona di mana φ praktis nol (zona potensial nol).

Menurut Hukum Ohm resistansi pentanahan sama dengan rasio potensi simpul pada titik pengantar arus ke elektroda pentanahan dengan arus Azz meninggalkan elektroda pentanahan di pentanahan Rs = φsmax /Азс

Perhatikan bahwa potensi gelombang φ secara numerik sama dengan tegangan elektroda pentanahan Uz. Oleh karena itu, rumusnya biasanya ditulis dalam bentuk Rs = Uc /Azc

Fungsi perlindungan listrik dari perangkat pembumian terdiri dari membatasi voltase ke batas yang diizinkan di mana seseorang dapat bersentuhan dengan badan instalasi listrik yang diarde (dengan bagian struktural logam dari instalasi listrik yang biasanya tidak diberi energi) selama penutupan fase ke kandang atau tanah.

Pertimbangkan kasus korsleting dalam jaringan listrik di atas 1 kV dengan ground netral yang efektif (dengan arus gangguan tanah yang tinggi, Gbr. 1). Rangkaian listrik meliputi fase transformator suplai, konduktor kabel suplai, badan transformator suplai, perangkat pembumiannya, pembumian, perangkat pembumian transformator suplai.

Distribusi potensi φ pada permukaan bumi di zona penyebaran arus sesuai dengan arah positif yang diterima secara umum untuk arus Azz yang memasuki bumi dari perangkat pembumian transformator suplai. Potensi bumi memiliki nilai positif terbesar φmax pada titik yang terletak di atas salah satu elektroda pusat elektroda pembumian.

Beras. 1.Diagram kelistrikan dari korsleting ke rumahan di jaringan dengan tegangan lebih tinggi dari 1 kV dengan pentanahan netral yang efektif: 1 — transformator daya; 2 — penerima listrik; 3 — kawat pentanahan; 4 - elektroda pembumian; A — B dan A ' — B' — zona penyebaran saat ini; a, b — titik-titik kemungkinan kontak simultan antara orang tersebut dengan rumah yang dibumikan dan tanah; b, b'- poin di zona penyebaran saat ini, di mana seseorang dapat melangkah secara bersamaan

Dengan jarak dari elektroda pembumian, potensi di dalam tanah berkurang relatif cepat, dan pada jarak yang kira-kira sama dengan 20 diagonal besar dari kontur perangkat pembumian, menjadi kurang dari 2% dari potensi pembumian φmax. Pada jarak seperti itu dari elektroda pentanahan, potensi biasanya dianggap nol.

Demikian pula, perubahan potensial di dekat perangkat pembumian transformator suplai. Sehubungan dengan arah arus yang diasumsikan, potensinya dianggap negatif.

Ada dua situasi berbahaya utama di mana seseorang di area distribusi saat ini dapat menjadi bersemangat. Situasi pertama — seseorang berdiri di tanah di gardu trafo, switchboards dan perangkat lain dan menyentuh bagian logam yang diarde dari instalasi listrik.

Faktanya, nilai absolut dari potensi titik-titik di permukaan bumi di zona sebaran arus, termasuk φmax, selalu lebih kecil dari pada bagian logam yang diarde dari instalasi listrik, yang potensinya, jika kita mengabaikan tegangan penurunan elektroda horizontal dari sistem pentanahan yang kompleks , adalah gelombang φ.

Oleh karena itu, ketika seseorang berdiri di area distribusi arus, misalnya di titik b (Gbr.1) dan tidak menyentuh badan instalasi listrik yang diarde, kemudian antara badan (titik a pada Gambar 1) dan titik b disebut tegangan sentuhUdp, yang dapat dianggap sebagai tegangan rangkaian terbuka dari dua aktif jaringan terminal dengan resistansi internal yang diketahui (Gbr. 2), secara numerik sama dengan resistansi arus yang menyebar dari dua kaki manusia ke tanah Rnp.

Beras. 2. Menurut definisi Un: a dan b — poin menurut gambar 1 yang disentuh seseorang dengan tangan (telapak tangan) dan kaki (sol)

Jika seseorang berdiri di titik b"Menyentuh titik a, maka dia jatuh di bawah tegangan sentuh Naik, sama dengan produk arus menurut hukum Ohm Azt lewat, tetapi tubuhnya, pada resistansi tubuhnya RT: Un = Azt x RT.

Azm saat ini sama dengan rasio Udp terhadap jumlah resistansi Rt dan Rnp: Azt = Udp /(Rt +Rnp), Upp = (UdpNS RT)/(Rt + Rnp)

Artinya RT/(Rt + Rnp) biasanya dilambangkan dengan huruf βp... Maka Upp = Udp x βp. perhatikan bahwa βp selalu kurang dari satu dan karena itu Up kurang dari Udp.

Keadaan berbahaya kedua terkait dengan fakta bahwa di daerah perambatan arus, seseorang biasanya berdiri atau berjalan sehingga kakinya berada di titik-titik dengan potensial yang berbeda, misalnya di titik b dan b' pada gambar. 1. Untuk mengkarakterisasi situasi berbahaya kedua, kami memperkenalkan konsep tegangan langkah dan tegangan langkah.

Beras. 3. Menurut definisi UNC: b, b'- poin menurut gbr. 1., di mana orang itu berdiri.

Tegangan langkah Udsh adalah perbedaan potensial antara dua titik di tanah di area distribusi arus, di mana seseorang dapat melangkah secara bersamaan.

Dengan analogi dengan situasi berbahaya pertama, nilai Udsh dapat diartikan sebagai tegangan rangkaian terbuka dari jaringan dua terminal aktif dengan resistansi internal yang diketahui (Gbr. 3). Ketika seseorang menginjak titik-titik di mana Udsh bertindak, resistensi Rtsh tubuh manusia di sepanjang jalur "kaki - kaki" termasuk dalam sirkuit bipolar.

Dalam hal ini, resistansi internal dari jaringan dua terminal aktif adalah resistansi disipasi arus step Rtsh, yang dapat disederhanakan sebagai jumlah dari dua resistansi identik terhadap arus yang menyebar ke tanah dari setiap kaki manusia.

Tegangan langkah didefinisikan sebagai berikut: Uw = Azt x Rtsh.

Konsep stres sentuhan dan langkah juga berlaku untuk hewan. Dalam hal ini tegangan sentuh dipahami sebagai beda potensial antara cermin hidung atau leher dan kaki, dan tegangan kaki adalah antara kaki depan dan belakang.

Karakteristik utama yang memungkinkan untuk menetapkan kualitas operasional dan pelindung listrik dari perangkat pentanahan adalah resistansi elektroda pentanahan (Rz), tegangan sentuh (Atas) dan tegangan langkah (Ush) yang ditemukan selama musim yang dihitung pada nilai yang dihitung dari Azz saat ini.

Nilai Up dan Ush bergantung pada koefisien karakter medan arus yang meninggalkan kaki orang tersebut di tanah, dan hambatan tubuh orang tersebut, yang merupakan fungsi dari arus yang melewati tubuhnya, dan hambatan Rz. Oleh karena itu, untuk hitung resistansi perangkat pentanahan dan tegangan sentuh dan langkah, perlu untuk dapat menghitung medan listrik dari arus yang meninggalkan elektroda pembumian di dalam tanah.