Phasenfehler. Einphasige Erdschlüsse

Ein Phase-zu-Phase-Kurzschluss ist eine Notbetriebsart elektrisches Netzwerk. Es tritt auf, wenn elektrische Verbindung zwischen gegenüberliegenden Phasen im Falle einer Verschlechterung der Isolierung zwischen ihnen, mechanischer Beschädigung oder Betriebsfehlern.
Zusätzlich zu Phase-Phase-Fehlern gibt es einphasige Fehler, die auftreten, wenn Nullpunkt und Phase miteinander verbunden sind. Die Verbindung eines Phasenleiters mit der Erde wird als Erdschluss bezeichnet.
Kurzschlüsse treten in Elektroinstallationen auf, die sowohl über einen geerdeten Neutralleiter verfügen, wenn der Neutralleiter an die Erdungsschleife angeschlossen ist, als auch über einen isolierten Neutralleiter, wo er durchgehend von der Erde isoliert ist. Sie können zwischen zwei Phasen, drei Phasen mit oder ohne Nullpunkt auftreten.
Kurzschlüsse können überall im Stromnetz auftreten. Sie sind anfällig für:

Stütz- und Durchführungsisolatoren, auf denen leitende Sammelschienen installiert sind;
Wicklungen elektrische Maschinen: Leistungstransformatoren, Elektromotoren und Generatoren;
Stromkabelleitungen;
Freileitungen;
Isolierelemente von Schaltgeräten: Schalter, Trennschalter, Messerschalter, Sicherungsblöcke, ;
Verbraucher elektrische Energie, zum Beispiel Elektroheizungen, Kondensatoreinheiten.

IN verschiedene Situationen Schließungen erfolgen auf unterschiedliche Weise. Es gibt:

"Metall" Kurzschlüsse, bei denen die Verbindung der Leiter zweier Phasen einen geringen Widerstand aufweist, wodurch die Bildung von Lichtbögen und Funken verhindert wird;
Lichtbogenfehler, entsteht, wenn zwischen geschlossenen Leitern ein Luftspalt besteht;
„schwelend“ Kurzschluss, typisch für Kabelleitungen, verunreinigte Isolierflächen, wenn der Strom zwischen den Phasen durch einen Bereich mit geringem Widerstand fließt und ihn erhitzt;
Kurzschluss drin Halbleiter Elemente bei ihrem Zusammenbruch.

Zum Schutz vor Phase-Phase-Fehlern in 380/220-V-Elektroinstallationen werden verwendet:

Leistungsschalter mit elektromagnetischer Auslösung (automatisch);
Sicherungen.

Zum Schutz elektrischer Anlagen mit Spannungen über 1000 V wird eine Reihe von Geräten namens Relaisschutz verwendet. Es umfasst Stromsensoren (Stromwandler), Spannungssensoren (Spannungswandler), Schutzrelais und gesteuerte Leistungsschaltelemente.
Schutzrelais können elektromechanisch, halbleiter- oder mikroprozessorbasiert sein. Die Aufgabe des Schaltelements (Öl-, Vakuum- oder SF6-Leistungsschalter) besteht darin, sicherzustellen, dass der beschädigte Bereich auf Befehl des Schutzgeräts abgeschaltet wird. Gleichzeitig muss es einem Stromausfall standhalten Kurzschluss.

Phase-zu-Phase-Fehlerströme

Wichtig Elektrische Eigenschaften Kurzschluss ist sein Strom. Bei der Planung elektrischer Anlagen muss diese für mehrere Punkte nach einer bestimmten Methode berechnet werden. Dies geschieht, um die Parameter der elektrischen Ausrüstung und Installation richtig auszuwählen Schutzvorrichtungen: Abschaltströme von Leistungsschaltern und Ansprechverhalten des Relaisschutzes.
Die Größe des Kurzschlussstroms (SC) wird von folgenden Faktoren beeinflusst:

Entfernung vom Fehlerpunkt zu Stromquellen. Je näher die Schaltung ist leistungsstarke Transformatoren, Generatoren, desto größer ist der Stromkreis;
Art, Querschnitt und Länge der Verbindungskabel und Freileitungen, die die Stromquelle mit dem Kurzschlusspunkt verbinden. Menge und Eigenschaften Schaltgeräte in dieser Schaltung und deren technischer Zustand. Bei der Berechnung werden alle diese Daten in äquivalente Netzwerkwiderstände umgerechnet. Unter Kenntnis der Leistung der Stromquelle wird der Kurzschlussstrom berechnet;
Sicht Phase-zu-Phase-Fehler: Bei einem Metallfehler ist der Strom am größten und wird bei der Konstruktion berechnet. Bei einem Lichtbogenfehler ist der Strom geringer. Wenn der Lichtbogen jedoch instabil ist und ständig erlischt und wieder aufleuchtet, kommt es zu transienten Vorgängen, die zu einer kurzzeitigen Überschreitung der Nennströme führen.

Bei einem „schwelenden“ Kurzschluss ist der Strom deutlich geringer als der berechnete, so dass Schutzeinrichtungen nicht auf dessen Auftreten reagieren können. Ein schwelender Kurzschluss kann sich plötzlich in einen Lichtbogen oder einen Metallkurzschluss verwandeln, der Schutz funktioniert, aber beim erneuten Einschalten liegt der Strom wieder unter der Empfindlichkeitsschwelle. In diesem Fall ist es schwierig und unmöglich, den Ort des Schadens an elektrischen Geräten zu finden, ohne die Isolierung zu messen oder mit erhöhter Spannung zu prüfen.

Je weiter also der Kurzschluss von der Stromquelle entfernt ist, desto geringer ist die Stromstärke. Dies erklärt sich dadurch, dass jedes Kabel, Verteilerfeld bzw Oberleitung Erhöhen Sie den Ersatzwiderstand des Stromnetzes. Nach dem Ohmschen Gesetz nimmt der Strom im Stromkreis mit zunehmendem Lastwiderstand ab.

Dies ermöglicht eine gezielte Abschaltung beschädigter Abschnitte des Stromnetzes. Automatischer Schalter am Eingang der Wohnung, wenn Nennstrom 16 A und Charakteristik „C“ hat einen Betriebsstrom elektromagnetische Freisetzung 80 – 160 A. Ein Fehlerstrom über 160 A führt garantiert zur Abschaltung. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass der Kurzschlussstrom in der Wohnung ausreicht, um den Schalter auszuschalten Umspannwerk, der das gesamte Haus mit Strom versorgt, schaltet sich bei 500 A ab. Und die Verteidigung wird ihn nicht einmal bemerken Kabelleitung, Speisung des Umspannwerks.

Auswirkungen von Phase-zu-Phase-Fehlern auf elektrische Geräte und Menschen

Wenn Phase-Phase-Fehler auftreten, zerstören sie elektrische Geräte oder stören deren Betrieb. Wenn ein Fehlerstrom durch spannungsführende Teile fließt, erfahren diese gleichzeitig dynamische und thermische Auswirkungen.

Dynamische Auswirkungen treten auf, wenn sehr hohe Ströme Dies ist vor allem in leistungsstarken Umspannwerken, Kraftwerken und Stromübertragungsleitungen des Energiesystems wichtig. Dies liegt daran, dass sich stromdurchflossene Leiter, die in einem bestimmten Abstand zueinander liegen, je nach Richtung dieser Ströme entweder anziehen oder abstoßen. Die Stärke dieser Wechselwirkung ist direkt proportional zur Stärke der Ströme und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen.

Bei schweren Unfällen wirken die Sammelschienen von Schaltanlagen so stark aufeinander ein, dass die Isolatoren, auf denen sie montiert sind, brechen. Die Wicklungen elektrischer Maschinen werden aus ihren Nuten gerissen und die Kabel winden sich wie Schlangen. Ausfälle von Stromleitern können zur Entstehung zusätzlicher geschlossener Abschnitte führen, was zur Folge hat Notfallsituation globaler.

Bei der Auslegung muss sichergestellt werden, dass alle elektrischen Betriebsmittel dem Kurzschlussstrom ohne Zerstörung standhalten. Für jedes Elektrogerät ist im Reisepass des Herstellers ein dynamischer Stabilitätsstrom angegeben, der größer sein muss als der berechnete Kurzschlussstrom.

Der thermische Effekt besteht in der Erwärmung der Leiter beim Durchgang von Kurzschlussströmen. Sie verwandeln sich in Heizelemente, auf dem Wärme erzeugt wird. Die durch einen Kurzschluss in einem Abschnitt des Stromkreises freigesetzte Leistung ist proportional zu seinem Widerstand multipliziert mit dem Quadrat des Stroms.

Zusätzlich zum Nennwert der dynamischen Stabilität weisen alle hergestellten elektrischen Geräte auch eine thermische Stabilität auf. Es muss auch anhand der berechneten Parameter des Kurzschlusses überprüft werden, zu denen zusätzlich die Einwirkzeit gehört.

Wenn in einer Wohnung ein Phase-zu-Phase-Fehler auftritt, werden Haushaltsschutzschalter fast augenblicklich aktiviert. Aber es ist an der Zeit, die Schutzvorrichtungen auszuschalten Verteilungsgeräte kann nicht gleich Null sein. Dann können sie gruppenweise ausgelöst werden, was zu massiven Ausfällen und Schwierigkeiten bei der Suche nach Schadstellen führt. Je näher das Schutzgerät am Verbraucher ist, desto kürzer ist seine Reaktionszeit. Das vorgeschaltete Gerät ist seine Reserve; es funktioniert im Falle eines Kurzschlussstroms, wenn das nachgeschaltete Gerät es nicht abschaltet. Aber seine Arbeitszeit ist etwas länger.

In Bereichen, die durch Zeitverzögerungsgeräte geschützt sind, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Stromschienen oder Drähte bei einem Kurzschluss schmelzen. Aber selbst bei einem sofortigen Herunterfahren hat das Gerät Zeit, sich sehr aufzuwärmen.

Ein weiterer Faktor für die Auswirkungen von Phase-zu-Phase-Fehlern auf elektrische Geräte und Menschen ist der Lichtbogen. Es erhitzt die Oberflächen, mit denen es in Kontakt kommt, auf mehrere tausend Grad. Bei solchen Temperaturen schmelzen alle in der Elektrotechnik verwendeten Metalle. Während die Schutzvorrichtungen aktiviert werden, brennen manchmal mehrere Meter Sammelschienen durch, Kabelleitungen werden in zwei Hälften verbrannt.

Der Lichtbogen gibt Wärme an den umgebenden Raum ab. Wenn sich brennbare Materialien in der Nähe befinden, kann es zu einem Brand kommen. Die Isolierung von Kabeln u Transformatoröl, wird in elektrischen Geräten zum Kühlen oder Löschen des Lichtbogens beim Schalten verwendet.

Wenn sich Personen in der Nähe aufhalten, kann es zu Netzhautverbrennungen aufgrund der Blendwirkung des Lichtbogens oder zu anderen Verbrennungen kommen. Solche Verbrennungen sind schwer zu heilen, da sie mit einer Metallisierung einhergehen: Spritzer geschmolzenen Metalls fliegen in alle Richtungen. Komplikationen entstehen, wenn die Kleidung des Opfers Feuer fängt und sich sofort entzündet.

Daher ist bei Arbeiten in bestehenden Elektroinstallationen Sicherheit gegeben Besondere Aufmerksamkeit. Sie können nur dann einem Lichtbogen ausgesetzt werden, wenn bei der Durchführung von Schaltern, bei der Vorbereitung des Arbeitsplatzes oder bei Verstößen gegen die Arbeitstechnik Fehler auftreten. Es ist in der Praxis unrealistisch, sich an einem Ort zu befinden, an dem aufgrund eines Isolationsfehlers von selbst ein Kurzschluss aufgetreten ist.

Bei einem Kurzschluss wird die Spannung an der Entstehungsstelle deutlich reduziert. Dies geschieht aufgrund des gleichen Ohmschen Gesetzes: Die Spannung an einem Abschnitt des Stromkreises ist proportional zum Strom durch ihn und seinem Widerstand. Da der Widerstand am Kurzschlusspunkt viel geringer ist als im Rest des Stromkreises bis zur Stromquelle, fällt die Spannung unabhängig von der Stromstärke immer noch stark ab. Es führt zu zusätzliche Probleme: In der restlichen Elektroinstallation verschwinden Motorstarter und fallen aus elektronische Geräte, Computersteuerungssysteme. Daher werden in wichtigen Energieanlagen Steuerungs- und Überwachungssysteme für den Betrieb elektrischer Geräte von einer unabhängigen Stromquelle gespeist ( Batterie) und Computersysteme müssen über eine USV verfügen.

Vermeidung von Phasenfehlern

Die Häufigkeit von Kurzschlüssen in elektrischen Anlagen hängt von folgenden Faktoren ab:

Alter der verwendeten Elektrogeräte;
Pünktlichkeit und Qualität der geplanten vorbeugenden Wartung (PPR);
Einhaltung der Betriebsarten elektrischer Geräte;
Qualifikation des Servicepersonals.

Unternehmen führen stets eine statistische Analyse aller Notabschaltungen durch. Darauf aufbauend werden Schlussfolgerungen gezogen, um das Auftreten ähnlicher Vorfälle zu verhindern. Darüber hinaus verfügt jedes Unternehmen über einen eigenen Plan zur Modernisierung elektrischer Geräte, der den physischen und psychischen Ersatz alter Geräte vorsieht veraltete Geräte zu neuen, modernen.

Einphasige Fehler auf den Boden- Dies ist ein Schaden an Stromleitungen, in denen eine der Phasen Dreiphasensystem Kurzschlüsse zur Erde oder zu einem elektrisch mit Erde verbundenen Element. SFOs sind eine sehr häufige Fehlerart; einphasige Erdschlüsse machen 70–90 % der Fehler aus. elektrischer Schaden. .

Die Stromübertragung selbst erfolgt über spezielle Drehstromleitungen Stromkreise Hochspannung. Eines der Merkmale des Stromtransports ist die Verfügbarkeit Neutralleiter im Schema, das ist gemeinsamer Punkt dreiphasige Stromversorgungen elektrisches System, auch Neutral genannt. Die im Netz ablaufenden Vorgänge bei einem solchen Kurzschluss hängen maßgeblich von der Betriebsart des Neutralleiters des jeweiligen Netzes ab.

In Netzwerken mit isoliert neutral Der einphasige Erdschlussstrom wird durch die Kapazitäten der unbeschädigten Phasen geschlossen. Sein Wert ist gering und wird durch die Gesamtkapazität der unbeschädigten Phasen bestimmt. Dies ermöglicht Ihnen, das Netzwerk zu betreiben, ohne dass es zu einer sofortigen Abschaltung dieser Art von Schäden kommt. In diesem Fall altert die Geräteisolierung jedoch viel schneller, was zu einem gefährlicheren Phänomen führen kann – einem Kurzschluss, der eine sofortige Abschaltung des beschädigten Netzwerkabschnitts erfordert.

In Netzwerken mit geerdeter Neutralleiter Ein einphasiger Erdschluss ist ein Kurzschluss. Der Fehlerstrom wird in diesem Fall über die geerdeten Neutralleiter der Primärausrüstung geschlossen und ist erheblich. Ein solcher Schaden erfordert eine sofortige Freischaltung des beschädigten Bereichs. Angesichts Dieses Feature, dann die Wahl optimaler Typ Neutral ist ein komplexes technisches und wirtschaftliches Problem. In Russland diese Aufgabe fand eine Lösung darin, dass Verteilungsnetze auf einer Ebene von 6-35 kV im neutralen Modus von vom Boden isolierten Stromquellen betrieben werden und Netzwerke mehr hohes Level Spannungen werden in einem Modus betrieben, bei dem der Neutralleiter direkt mit der Erde verbunden ist – fest geerdeter und effektiver Neutralleitermodus. Ursachen für einphasige Erdschlüsse Verschleiß oder Schäden an der Isolierung von Geräten sind die Hauptursache für das Auftreten von Kurzschlüssen. Die Isolation kann aus verschiedenen Gründen unterbrochen werden. Dies kann äußerlich bedingt sein mechanischer Schaden, und aufgrund des Alterns.

Folgen von OZZ

1. Lebensgefahr

Der einzige Weg für den Fluss des einphasigen Erdschlussstroms in einem Netzwerk mit isoliertem Neutralleiter ist die kapazitive Kopplung dazwischen Phasendrähte Leitungen und Masse. Abhängig von der Verzweigung des Netzwerks kann der kapazitive Strom zwischen 0,1 und 500 Ampere liegen. Dies reicht aus, um eine Gefahr für Tiere und Menschen in der Nähe des Fehlers darzustellen. Aus diesem Grund müssen diese Fehler identifiziert und abgeschaltet werden, genau wie dies in Netzen mit fest geerdetem Neutralleiter der Fall ist.

2. Gefahr eines doppelten Kurzschlusses

In den meisten Fällen tritt ein Erdlichtbogenfehler auf, der zeitweise auftreten kann. In diesem Fall treten während eines Lichtbogenfehlers Überspannungen zwischen den an die Netzphasen angeschlossenen Elementen und der Erde auf, die das 2- bis 4-fache der Phasennennspannung überschreiten. Geräte in einem Netzwerk mit isoliertem Neutralleiter sind nur für den Langzeitbetrieb von maximal 1000 m ausgelegt Leitungsspannung. Die Isolierung während des Stromkreises hält solchen Überspannungen möglicherweise nicht stand und es kann an jeder anderen Stelle im Netzwerk zu einem Isolationsdurchschlag kommen, und dann entwickelt sich der Stromkreis zu einem doppelten Kurzschluss gegen Erde.

3. Vorzeitiger Verschleiß der Ausrüstung

Bei der Entstehung und Beseitigung von Kurzschlussfehlern kommt es in Spannungswandlern zu einem Ferroresonanzeffekt, der mit hoher Wahrscheinlichkeit zu deren vorzeitigem Ausfall führt.

Unter Berücksichtigung aller oben genannten Faktoren müssen diese Fehler durch den Relaisschutz erkannt und die beschädigte Leitung gezielt abgeschaltet werden.

Schutz vor OZZ

Faktoren, die die Funktion von Schutzmaßnahmen beeinflussen

Verschlussart ( Metallverbindung, Kurzschluss durch Übergangswiderstand, Kurzschluss durch Lichtbogen);
Stromkreisstabilität (stabil und instabil: intermittierender Stromkreis und Stromkreis durch einen intermittierenden Lichtbogen);
Vorhandensein von Ungleichgewichten im Netzwerk;
Transiente Vorgänge ähneln den Vorgängen während der SZ (Einschalten der Leitung, Störungen durch andere Stromleitungen während der SZ usw.).

Arten des Schutzes vor Gesundheitsrisiken

Der Schutz vor Gesundheitsrisiken wird in zwei Arten unterteilt große Klasse- Dies sind individuelle und zentralisierte Schutzmaßnahmen.

Persönlicher Schutz

Diese Art des Schutzes gilt als recht einfach, führt jedoch häufig zu Fehlalarmen.

Unterart persönlicher Schutz:

Nullstromschutz;
Stromgerichteter Nullsystemschutz;
Nullsystem-Wirkleistungsschutz;
Nullsystemschutz bei höheren Oberschwingungsströmen;
Schutz, der auf eingeprägten Strom reagiert.

Zu den Nachteilen des Einzelschutzes zählen unter anderem die Möglichkeit eines Funktionsausfalls bei Kurzschlussfehlern durch Übergangswiderstände, eine Instabilität der Zusammensetzung und des Niveaus höherer Harmonischer im NP-Strom, eine Verringerung der Empfindlichkeit des Relaisschutzes und der Automatisierung usw Betriebsverweigerung bei intermittierenden Lichtbogenkurzschlüssen.

Zentralisierter Schutz

Schutzmaßnahmen, die auf einem zentralisierten Prinzip basieren, haben nicht die Nachteile individueller Schutzmaßnahmen, wie z Fehlalarm, Verwandt Übergangsprozesse auf unbeschädigten Leitungen. Beim zentralen Schutz erfolgt der Vergleich der Amplitude bzw effektive Werte Nullsystemströme. Um den Anwendungsbereich bei Umspannwerken mit einer großen Anzahl von Anschlüssen zu erweitern, besteht die Möglichkeit, einen solchen Schutz einzuführen Weitere Informationen, wodurch Sie die Aktion in einigen komplexen Modi ausblenden können. Beispielsweise kann der Empfang von Informationen über die Nullspannung von einem anderen Abschnitt der Umspannwerksbusse die Empfindlichkeit erhöhen. Vertreter solcher Schutzmaßnahmen sind Schutzmaßnahmen vom Typ Geum, die bei ihrer Arbeit mehrere Algorithmen verwenden: Standardalgorithmus, Gesamtstromalgorithmus, Phasen- und logische Algorithmen.

Unterarten des zentralen Schutzes:

zentraler Schutz mit alternativer Kanalabfrage;
zentraler Schutz mit paralleler Kanalabfrage;
zentraler Schutz mit paralleler synchronisierter Kanalabfrage.

Erdschlüsse und Erdungen

Evgeniy Ivanov, Co-Vorsitzender des Problemausschusses „Elektrische Sicherheit“ der Internationalen Akademie für Ökologie und Lebenssicherheitswissenschaften, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Abteilung für Lebenssicherheit an der SPGETU „LETI“

In früheren Ausgaben unseres Magazins haben wir uns mit dem Thema Grundlagen der elektrischen Sicherheit befasst moderne Anforderungen, wir haben über Aktionsarten geschrieben elektrischer Strom pro Person, Diagramme zum Anschluss einer Person an einen Stromkreis, über den Isolationswiderstand und die Kapazität elektrischer Anlagen gegenüber der Erde. Der Schwerpunkt dieses Materials liegt auf Erdschlüssen und Erdungsgeräten.

Elektrische Verletzungen treten in den meisten Fällen im einphasigen (einpoligen) Modus auf, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer Elektroinstallation oder ein nicht stromführendes Teil berührt Metallkonstruktionen aufgrund einer Beschädigung versehentlich unter Spannung stehen elektrische Isolierung. Brandgefährliche Situationen entstehen in den meisten Fällen auch bei einphasigen (einpoligen) Erdschlussarten stromführender Teile einer Elektroinstallation aufgrund betriebsbedingter Schäden an der Isolierung. In diesen Modi werden die Werte der Ströme in den Stromkreisen „stromführender Teil – Erde“ oder „stromführender Teil – menschlicher Körper – Erde“ durch die Parameter der Stromkreise bestimmt, die stromführende Teile mit der Erde verbinden, nicht nur durch den Ableitwiderstand , wie im vorherigen Artikel angegeben, aber auch durch Kurzschlusswiderstandserdung oder künstliche Erdung stromführender Teile, die im Elektroinstallationsprojekt übernommen wurden.

Erdschlüsse
Gemäß den Elektroinstallationsregeln (Abschnitt 1.7.10) ist ein Erdschluss eine versehentliche Verbindung spannungsführender Teile einer Elektroinstallation mit nicht vom Erdreich isolierten Bauteilen oder direkt mit dem Erdreich.
In der Nähe des Ortes des Erdschlusses bildet sich eine Stromausbreitungszone – ein Raum auf dessen Oberfläche elektrische Potentiale von Null verschieden sind. Das Konzept dieser Zone ist eines der grundlegendsten in der Theorie der elektrischen Sicherheit. Daher werden wir es am Beispiel einer elektrischen Stromübertragungsleitung (PTL) genauer betrachten.
Lassen Sie es aus irgendeinem Grund zu einem Kurzschluss kommen Phasendraht C zu einem Stromleitungsträger (Feuchtigkeit, Verschmutzung von Isolatoren, Vogelflügeln usw.). Der Erdschlussstrom fließt entlang des Stromkreises: Phase C – Stromleitungsträger – Erde – Erdungswiderstand des Neutralleiters R0 des Stromleitungstransformators – Neutralleiter 0 des Transformators (Abb. 1).
In der Nähe der Stromleitungshalterung bildet sich eine Stromausbreitungszone (ihr Radius wird mit 20 m angenommen). In dieser Zone fließt der Strom im Erdreich entlang von Radien in alle Richtungen vom Stützfundament aus. Vereinfacht kann daher der Querschnitt der leitenden Erdschicht als Halbkugel betrachtet werden, deren Fläche
S = 2p x 2,
wobei x der Abstand zum Träger ist. Das heißt, wenn man sich vom Fundament der Stütze entfernt, fließt der Erdschlussstrom wie durch einen Leiter mit variablem Querschnitt und nimmt mit der Entfernung vom Fehlerpunkt zu. Die höchste Stromdichte j Stellvertreter wird in der Nähe der Fehlerstelle beobachtet (hier ist der kleinste Leiterquerschnitt die Erde). Wenn Sie sich von der Fehlerstelle entfernen, nimmt der Querschnitt Leiter - Erde zu und daher nimmt die Stromdichte j Deputy = I Deputy / 2p x 2 allmählich auf einen verschwindend kleinen Wert ab. Die Spannung ändert sich entsprechend elektrisches Feld in der aktuellen Ausbreitungszone E = r j Stellvertreter (hier r - Widerstand Boden) - vom Maximalwert auf Null. Das heißt, die Potentiale des elektrischen Feldes in der Stromausbreitungszone ändern sich vom Maximalwert von j am Ort des Erdschlusses auf einen Wert nahezu Null in einer Entfernung von 20 m vom Ort des Erdschlusses. Dieses Muster ist typisch für jede Art von Erdschluss (ein Fehler an einer Stromleitungshalterung wird nur aus Gründen der Klarheit betrachtet).

Widerstand der aktuellen Ausbreitungszone
Da im Stromausbreitungsgebiet elektrische Potenziale vorhanden sind, kann eine Gefahr für Menschen entstehen. Daher ist es immer notwendig, eine quantitative Bewertung seiner Parameter durchzuführen, insbesondere um den Wert des maximalen Potenzials j des Stellvertreters zu bestimmen. Dieses Potenzial entspricht dem Spannungsabfall über der Stromausbreitungszone im Erdschlussstromkreis: j Deputy = I Deputy R Deputy, wobei R Deputy der Widerstand der Stromausbreitungszone ist. Ebenso wie der Widerstand der elektrischen Isolierung ist der Widerstand der Stromausbreitungszone ein verteilter Parameter, dessen quantitativer Wert nur durch spezielle Messungen ermittelt werden kann.
Machen wir ein Experiment. Wir stecken zwei Elektroden E1 und E2 in den Boden und verbinden sie über das Amperemeter A mit einer Messspannungsquelle Umeas (Abb. 2).
In der Nähe jeder dieser Elektroden erscheinen Zonen der Stromausbreitung I Deputation mit den maximalen Potentialen j Deputation 1 und j Deputation 2 und j Deputation 1 + j Deputation 2 = U meas. Die Werte dieser Potentiale relativ zur Erde können gemessen werden. Zu diesem Zweck wird eine zusätzliche Elektrode verwendet, die außerhalb der Stromausbreitungszone platziert wird, sodass das Potential auf der Erdoberfläche j 0 nahe Null liegt.
Der Messwert des zwischen der Zusatz- und der Hauptelektrode angeschlossenen Voltmeters V beträgt U = j Stellvertreter - j 0 = j Stellvertreter. Wenn wir den Wert des Erdschlussstroms aus der Anzeige des Amperemeters A kennen, erhalten wir die Widerstandswerte der Stromausbreitungszonen R dm1 = j dm1 / I dm und R dm2 = j dm2 / I dm. Üblicherweise wird anstelle von zwei Instrumenten – einem Amperemeter und einem Voltmeter – ein Ratiometer verwendet, mit dem man direkt das Potenzial-Strom-Verhältnis ermitteln kann (Erdungsmessgerät Typ M 416).
Lassen Sie uns einige quantitative Werte des Widerstands der aktuellen Ausbreitungszonen präsentieren. Im Falle eines Drahtbruchs der Stromleitung und eines Kurzschlusses zur Erde hängt der Widerstand der Stromausbreitungszone von der Art des Bodens ab; Es wird grob berechnet, dass bei einem Kurzschluss auf Schotter der Widerstand der Stromausbreitungszone 10 kOhm beträgt, auf Asphalt 1 kOhm und auf feuchter Erde 100 Ohm. Wenn ein Kurzschluss auftritt Wasserrohr, dann kann der Widerstand der Stromausbreitungszone um ihn herum mit 100 Ohm angenommen werden. Wenn eine Person auf dem Boden steht und ein spannungsführendes Teil berührt, entsteht unter ihren Füßen auch eine Stromausbreitungszone mit einem Widerstand von etwa 30 Ohm (nasse Erde), 1000 Ohm (trockene Erde), 10 kOhm (Schotter).

Erdungsgerät
Unter Erdung versteht man die gezielte Verbindung metallischer spannungsführender oder nicht stromführender Teile mit der Erde. Es kann verschiedene Zwecke verfolgen - Schutz vor elektrischem Schlag ( Schutzerdung), Schutz radioelektronischer Geräte vor Störungen, Erdung des Quellenneutralleiters, funktionierende Erdung(in Eindraht-Stromversorgungssystemen und Elektroschweißanlagen), Entfernen der Ladung statischer Elektrizität usw. Dies erfolgt mit einer Erdungsvorrichtung, deren Hauptelement eine Erdungselektrode ist – eine in den Boden eingegrabene Metallstruktur. IN Produktionsbedingungen Entlang der Raumkontur befindet sich eine Erdungsschiene (ein Stahl- oder Kupferband, das mit einer Erdungselektrode verbunden ist). Geerdete Bauwerke werden über Erdungsleiter mit der Erdungsschiene verbunden, deren Querschnitt aus Gründen der mechanischen Festigkeit (z. B. um die Möglichkeit eines unbeabsichtigten Bruchs des Leiters beim Reinigen eines Raumes auszuschließen) oder der thermischen Beständigkeit gegenüber Fehlerströmen ausgewählt wird . Anforderungen an die Gestaltung der Erdungsschiene und Erdungsleiter sind im PUE (Kapitel 1.7) aufgeführt.
Das quantitativ genormte Merkmal einer Erdungseinrichtung ist ihr Widerstand Rз, also der maximal zulässige Wert des Widerstands der Stromausbreitungszone in der Nähe der Erdungselektrode (Tabelle 1).

Bei bewegten Objekten (Flugzeug, Schiff usw.) ist der Erdungsleiter angebracht Metallgehäuse das Objekt selbst. Dabei wird der Widerstand des Erdungsgeräts nicht durch Sicherheitsstandards, sondern durch die Qualität (mechanische Integrität) der Schraubkontaktverbindung des Erdungsleiters mit der Metallstruktur (0,02 - 0,05 Ohm) bestimmt. Regeln für die Überwachung von Erdungsgeräten sind in den Regeln für den Betrieb elektrischer Verbraucheranlagen (Anlage 24) enthalten.

Erdschlussstrom
Die Werte einphasiger Erdschlussströme werden durch die Isolationsimpedanzen der gesunden Phasen (in von der Erde isolierten Netzen) oder den Neutralleiter-Erdungswiderstand (in Netzen mit geerdetem Neutralleiter) begrenzt. Daher reagieren weder die Geräte vor verketteten Kurzschlussströmen (Maximalschutz) noch die Überlastschutzgeräte (Thermoschutz) auf einphasige Fehlerströme. Infolgedessen kann ein einphasiger (einpoliger in Zweileiternetzen) Erdschlussmodus über einen längeren Zeitraum bestehen und zu brandgefährlichen Situationen führen. Im einphasigen Fehlermodus aktiv und kapazitive Ströme Leckagen konzentrieren sich am Ort des Kurzschlusses. Hier – am Stromkreiswiderstand oder am Kontakt zum Erdungswiderstand – entsteht der Wirkleistung, unter deren Einfluss ein Prozess des Erwärmungstemperaturanstiegs auftreten kann. Leckströme zur Erde zwischen gesunden Phasen und Erde werden im gesamten Netzwerk entlang verteilter Leckwiderstände und daher in verschwindend kleine Ströme verteilt Feuergefahr stell es dir nicht vor. Der Fehlerstrom ist genau an der Fehlerstelle gefährlich. Nach Angaben des Allrussischen Forschungsinstituts für Brandschutz (Oberst V. V. Smirnov) gelten Ströme, die an der Stelle des Isolationsschadens eine Wirkleistung von mehr als 17 W erzeugen, als brandgefährlich. In explosionsgefährdeten Bereichen sind Erdschlussströme über 25 mA gefährlich.
Der geschätzte (mögliche) Wert des Fehlerstroms kann mit den Formeln berechnet werden: Dabei werden folgende Notationen übernommen: g a, g b, g c – aktive Leitfähigkeit der Phasenisolierung, gzam – aktive Leitfähigkeit an der Stelle der Isolationsschädigung (Leitfähigkeit von die Stromausbreitungszone), C f – Phasenkapazität relativ zur Erde, U f – Phasenspannung.