I. Selezione dei metodi di messa a terra neutrale del trasformatore: analisi di sicurezza e applicabilità
La scelta del metodo di messa a terra richiede una valutazione completa della continuità dell'alimentazione dell'alimentazione, dei rischi per la sicurezza del personale, dei livelli di isolamento delle attrezzature, delle capacità di soppressione della sovratensione e delle esigenze di rilevamento dei guasti. Vengono impiegati tre sistemi primari:
Sistema TN-S (sistema di messa a terra protettivo)
Caratteristiche core: il trasformatore neutro è direttamente a terra. Il conduttore di messa a terra protettivo (PE) e il conduttore neutro (N) sono instradati in modo indipendente dalla fonte di alimentazione al terminale. Le custodie in metallo dell'attrezzatura sono collegate al conduttore PE.
Meccanismo di sicurezza: in caso di un guasto a contenitore monofase, si forma un anello di cortocircuito metallico, generando una corrente di cortocircuito elevata (ID) che innesca l'interruzione dell'interruttore istantaneo per tagliare l'alimentazione. Il conduttore PE rimane de-energizzato durante il normale funzionamento, garantendo un potenziale stabile e una compatibilità elettromagnetica superiore.
Applicazioni tipiche: edifici civili (residenziali, commerciali, uffici), ospedali, data center e altri spazi che richiedono un'elevata protezione da scosse elettriche [citazione: documento utente]. È la soluzione di messa a terra tradizionale per le strutture moderne.
Sistema IT (sistema di messa a terra isolato)
Meccanismo di sicurezza: durante il primo guasto a terra monofase, la corrente di guasto è limitata alla corrente capacitiva distribuita del sistema sulla Terra (in genere<10 A). Line-to-line voltages remain balanced, allowing continued equipment operation. An Insulation Monitoring Device (IMD) must provide real-time alarms to prevent secondary faults causing phase-to-phase short circuits.
Valore chiave: garantisce la continuità di potenza nelle aree ad alto rischio e riduce in modo significativo i rischi di esplosione\/incendio dalle scintille elettriche.
Applicazioni tipiche: miniere sotterranee (prevenzione di esplosioni di metano), sale operative dell'ospedale\/ICU (mantenimento di attrezzature di supporto vitale) e zone a prova di esplosione petrolchimica [citazione: documento dell'utente].
Sistema TN-CS (sistema di messa a terra composito)
Caratteristiche core: l'ingresso dell'alimentatore utilizza TN-C (conduttore a penna combinato), che si divide in conduttori PE e N indipendenti dopo essere entrati nell'edificio. Il sistema successivo è equivalente a TN-S.
Confronto delle caratteristiche del sistema:
TN-S: garantisce la sicurezza del personale attraverso una rapida autorizzazione di guasti ma rischia le interruzioni di potenza.
IT: massimizza la continuità dell'offerta con corrente di guasto minima ma richiede un rigoroso monitoraggio dell'isolamento.
TN-CS: bilancia l'efficienza dei costi e la sicurezza a valle; I rischi di rottura del conduttore di penna richiedono la mitigazione.
Ii. Design di messa a terra di protezione da fulmini: parametri chiave e misure di rinforzo
La sovratensione dei fulmini rappresenta una grave minaccia per le attrezzature di alimentazione. Gli obiettivi fondamentali dei sistemi di messa a terra di protezione da fulmini sono la dissipazione della corrente di fulmini a bassa impedenza e la potenziale equalizzazione.
Standard di resistenza a terra del nucleo
La resistenza alla messa a terra degli impulsi per i fulmini indipendenti (terminali dell'aria), i fili di terra sopraelevati e le reti di terminazione dell'aria montata sul tetto devono essere inferiori o uguali a 10 Ω (per codice GB 50057 per la progettazione della protezione dei fulmini degli edifici), prevenendo i pericoli "backflashlover".
Requisito migliorato (inferiore o uguale a 4 Ω): applicabile a:
High/strong lightning activity areas (annual thunderstorm days >90);
Strutture critiche (data center, hub di comunicazione, sale di controllo);
High soil resistivity zones (ρ >500 Ω·m);
Sistema di alimentazione Punti di messa a terra neutra (codici specifici possono richiedere meno o uguali a 4 Ω).
Clausola 6 di GB 50057 per quanto riguarda le reti di messa a terra dell'anello, sottolineando la loro necessità nelle zone ad alto rischio.
Misure di rinforzo per le aree ad alto rischio
Ring Grounding Network: A closed-loop horizontal grounding conductor (galvanized flat steel ≥40mm×4mm or copper strand ≥95mm²) buried >0. 5m di profondità attorno alle strutture critiche. Le funzioni includono:
Ridurre la resistenza a terra (area di dissipazione in espansione);
Equalizzazione del potenziale della Terra (minimizzazione delle tensioni di gradini\/touch);
Integrazione di fondazioni per l'edilizia Grounding in una rete composita.
Tecniche complete di riduzione della resistenza:
Grounding in profondità: perforazione di falde acquifere sotterranee (profondità di 20-100 m) per installare elettrodi verticali;
Composti che riducono la resistività: bentonite o agenti chimici di riempimento intorno agli elettrodi per migliorare la conduttività del suolo;
Grounding esteso: espandere la rete in aree a bassa resistività (ad es. Stagni, terreno umido);
Meno o uguale a reti di messa a terra dell'anello da 4 Ω + nelle zone ad alto rischio. Aderenza rigorosa a GB 50057, GB\/T 50065 e altri standard combinati con indagini sul suolo e barriere di sicurezza elettrica affidabili.