خصائص الحماية التشغيلية والكهربائية لأجهزة التأريض

تتمثل وظيفة التشغيل الرئيسية لأجهزة التأريض في توفير موصلية كافية لتشغيل دائرة حماية الترحيل لإغلاق الأجزاء الحية للتركيبات الكهربائية بالإطار المؤرض أو الأرض.

لذلك ، فإن أهم خاصية كهربائية لجهاز التأريض هي التوصيل الأرضي Gzy أو قيمته العكسية Rz - مقاومة جهاز التأريض تساوي Rzy = Rs + Rzp ، حيث Rz هي مقاومة التيار الذي ينتشر من قطب التأريض إلى القطب. الأرض (مقاومة القطب المؤرض) ، RZp - مقاومة أسلاك التأريض.

تتشكل مقاومة التيار الذي ينتشر من قطب التأريض إلى الأرض من خلال منطقة انتشار التيار بأكملها - حجم الأرض ، بدءًا من سطح القطب المؤرض ، والجهد الكهربائي φ الذي يحدث أثناء مرور التيار في الأرض هي 3 ، وإلى المنطقة التي تكون فيها صفرًا عمليًا (منطقة احتمالية صفرية).

وفقا لل قانون أوم مقاومة التأريض تساوي نسبة إمكانات العقد عند نقطة الإدخال الحالي لقطب التأريض إلى تيار Azz الذي يترك قطب التأريض في الأرض Rs = φsmax / Азс

لاحظ أن الجهد الموجة يساوي عدديًا جهد قطب التأريض Uz. لذلك ، عادة ما تتم كتابة الصيغة في الشكل Rs = Uc / Azc

تتمثل وظيفة الحماية الكهربائية لجهاز التأريض في تقييد الجهد إلى الحدود المسموح بها والتي يمكن عندها لأي شخص أن يتلامس مع الجسم المؤرض للتركيبات الكهربائية (مع الأجزاء الهيكلية المعدنية للتركيبات الكهربائية التي لا يتم تنشيطها عادة) أثناء إغلاق المرحلة للمرفق أو الأرض.

ضع في اعتبارك حالة دائرة قصر في شبكة كهربائية أعلى من 1 كيلو فولت مع محايدة مؤرضة بشكل فعال (مع التيارات عالية الصدع الأرضي ، الشكل 1). تشتمل الدائرة الكهربائية على مرحلة محول الإمداد ، وموصل سلك الإمداد ، وجسم المحول المزود ، وجهاز التأريض الخاص به ، والأرض ، وجهاز التأريض لمحول الإمداد.

يتوافق توزيع الإمكانات φ على سطح الأرض في منطقة الانتشار الحالية مع الاتجاه الإيجابي المقبول عمومًا لدخول Azz الحالي إلى الأرض من جهاز التأريض لمحول الإمداد. يحتوي جهد الأرض على أكبر قيمة موجبة φmax عند نقطة تقع فوق أحد الأقطاب الكهربائية المركزية لقطب التأريض.

أرز. 1.رسم تخطيطي كهربائي لدائرة كهربائية قصيرة للإسكان في شبكة بجهد أعلى من 1 كيلو فولت مع تأريض محايد فعال: 1 - محول طاقة ؛ 2 - جهاز استقبال كهربائي ؛ 3 - سلك التأريض 4 - قطب أرضي ؛ A - B و A '- B' - مناطق التشتت الحالية ؛ أ ، ب - نقاط الاتصال المتزامن المحتمل للشخص مع السكن الأرضي والأرض ؛ ب ، ب- نقاط في منطقة الانتشار الحالية ، والتي يمكن لأي شخص أن يخطو عليها في وقت واحد

مع المسافة من قطب التأريض ، تقل الإمكانات في الأرض بسرعة نسبيًا ، وعلى مسافة تساوي تقريبًا 20 قطريًا كبيرًا من كفاف جهاز التأريض ، تصبح أقل من 2٪ من إمكانية التأريض φmax. في مثل هذه المسافة من قطب التأريض ، تُعتبر الإمكانات عادةً صفراً.

وبالمثل ، فإن التغييرات المحتملة بالقرب من جهاز التأريض لمحول الإمداد. فيما يتعلق بالاتجاه المفترض للتيار ، تعتبر إمكاناته سلبية.

هناك حالتان خطيرتان رئيسيتان يمكن فيهما تنشيط الشخص في منطقة التوزيع الحالي. الحالة الأولى - شخص يقف على الأرض في المحولات الفرعية ولوحات المفاتيح والأجهزة الأخرى ويلامس الأجزاء المعدنية المؤرضة للتركيبات الكهربائية.

في الواقع ، فإن القيم المطلقة لإمكانيات النقاط الموجودة على سطح الأرض في منطقة الانتشار الحالية ، بما في ذلك max ، هي دائمًا أقل من تلك الخاصة بالأجزاء المعدنية المؤرضة للتركيبات الكهربائية ، والتي يمكن أن تكون ، إذا تجاهلنا الجهد الكهربي. انخفاض في الأقطاب الأفقية لنظام التأريض المعقد ، هو موجة φ.

لذلك ، عندما يقف شخص في منطقة التوزيع الحالي ، على سبيل المثال عند النقطة ب (الشكل.1) ولا يلمس الجسم المؤرض للتركيبات الكهربائية ، ثم بين الجسم (النقطة أ في الشكل 1) والنقطة ب ما يسمى بجهد اللمس Udp ، والذي يمكن اعتباره جهد دائرة مفتوحة من اثنين- شبكة طرفية ذات مقاومة داخلية معروفة (الشكل 2) ، تساوي عدديًا مقاومة تيار ينتشر من قدمين بشريين إلى الأرض Rnp.

أرز. 2. بحكم التعريف Un: a and b - يشير وفقًا للشكل 1 إلى أن الشخص يلامس يده (راحة اليد) والقدم (النعل)

إذا كان الشخص يقف عند النقطة ب "نقطة اللمس أ ، فإنه يقع تحت جهد اللمس لأعلى ، يساوي ناتج التيار وفقًا لقانون أوم ، يمر أزت ، لكن جسده ، على مقاومة جسده RT: Un = Azt x RT.

Azm الحالي يساوي نسبة Udp إلى مجموع المقاومة Rt و Rnp: Azt = Udp / (Rt + Rnp) ، Upp = (UdpNS RT) / (Rt + Rnp)

عادة ما يتم الإشارة إلى المعنى RT / (Rt + Rnp) بالحرف βp ... ثم Upp = Udp x βp. لاحظ أن βp دائمًا أقل من واحد ، وبالتالي فإن Up أقل من Udp.

يتعلق الموقف الخطير الثاني بحقيقة أنه في منطقة التكاثر الحالية ، عادة ما يقف الشخص أو يمشي بحيث تكون قدميه في نقاط ذات إمكانات مختلفة ، على سبيل المثال ، عند النقطتين b و b 'في الشكل. 1. لتوصيف الحالة الخطيرة الثانية ، نقدم مفاهيم الفولتية الخطوة والجهد الكهربي.

أرز. 3. وفقًا لتعريف UNC: b ، b'- نقاط وفقًا للتين. 1. التي يقف عليها الشخص.

خطوة الجهد Udsh هو فرق الجهد بين نقطتين على الأرض في منطقة توزيع التيار ، والتي يمكن لأي شخص أن يخطو عليها في وقت واحد.

بالقياس مع الموقف الخطير الأول ، يمكن تفسير قيمة Udsh على أنها جهد الدائرة المفتوحة لشبكة نشطة ثنائية الأطراف ذات مقاومة داخلية معروفة (الشكل 3). عندما يخطو شخص على النقاط التي تصرف Udsh بينها ، فإن مقاومة جسم الإنسان Rtsh على طول مسار "قدم - قدم" يتم تضمينها في الدائرة ثنائية القطب.

في هذه الحالة ، المقاومة الداخلية لشبكة نشطة ثنائية الطرف هي مقاومة تبديد التيار التدريجي Rtsh ، والتي يمكن تبسيطها كمجموع مقاومين متطابقتين للانتشار الحالي إلى الأرض من كل ساق بشرية.

يتم تحديد جهد الخطوة على النحو التالي: Uw = Azt x Rtsh.

تنطبق مفاهيم اللمس والإجهاد التدريجي أيضًا على الحيوانات. في هذه الحالة ، يُفهم جهد اللمس على أنه فرق الجهد بين مرآة الأنف أو الرقبة والساقين ، ويكون جهد القدم بين الأرجل الأمامية والخلفية.

الخصائص الرئيسية التي يمكن من خلالها تحديد الصفات الوقائية التشغيلية والكهربائية لأجهزة التأريض هي مقاومة قطب التأريض (Rz) ، والجهد اللمسي (Up) والجهد التدريجي (Ush) الموجودان خلال الموسم المحسوب في القيمة المحسوبة لـ Azz الحالي.

تعتمد قيم Up و Ush على معاملات طبيعة المجال الحالي التي تترك قدم الشخص في الأرض ، ومقاومة جسم الشخص ، وهي دالة للتيار المار عبر جسده ، والمقاومة Rz. لذلك ، من أجل احسب مقاومة جهاز التأريض والجهد اللمسي والخطوي ، من الضروري أن تكون قادرًا على حساب المجالات الكهربائية للتيارات التي تترك الأقطاب الكهربائية الأرضية في الأرض.