Erdschluss in einem TT-Netz: Stromschleife oder Ladungen, die von einer Erdung zur anderen fließen?

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Es gibt einige Dinge, die ich (noch) nicht verstehe über das TT-Erdungssystem. Das Wichtigste ist, dass ich nicht verstehe, welchen Weg der Strom nimmt, falls einer der Leiter (z. B. L1) das Gehäuse des Geräts berührt.

Da fallen mir zwei Möglichkeiten ein:

a) Bei der ersten Erdung fließt Ladung aus der Erde, durch den Widerstand RB, durch die Spulen des Transformators, durch L1, durch das Chassis (an der Fehlerstelle), durch RA, in die Erde am Ort der Geräteerdung.

Es gibt keine geschlossene Stromschleife. Stattdessen funktioniert die Erde einfach wie ein wirklich großer Kondensator (mit einer sehr großen Kapazität), sodass das Ablassen von Ladungen aus der Erde oder das Einbringen von Ladungen das Potential der Erde überhaupt nicht ändert.

b) Tatsächlich gibt es bei einer fehlerhaften Verbindung zwischen L1 und dem Chassis des Geräts eine Stromschleife, beginnend bei RB, durch die Spule des Transformators, durch L1, durch das Chassis, durch RA und zurück zu RB.

Dies würde bedeuten, dass tatsächlich Strom durch die Erde fließt (was ich kaum glauben kann, da es Teile der Erde gibt, die einen sehr hohen spezifischen Widerstand haben.

Welche der beiden von mir vorgeschlagenen Optionen ist richtig? Oder spielt es tatsächlich keine Rolle, wie man dies modelliert, weil die Werte von RA und RB die unterschiedlichen Arten der Modellierung erklären können?

Bearbeiten: Ich komme aus einem anderen Bereich (Physik) und habe zwar ein gutes Verständnis für elektrisches Potential und Elektrodynamik, bin aber weder mit den in der Elektrotechnik verwendeten Konzepten noch mit der Terminologie vertraut. Daraus ergibt sich diese Frage.

Die Masse ist eher ein Widerstand als ein Kondensator.
@Jasen Ein Widerstand zwischen was? Zwischen dem Chassis und dem Sternpunkt des Transformators?
Die Erdung des Gitters ist niedrig R // groß C, also versuchen Sie nicht, es aufgrund des ESR von großem C mit dem Chassis kurzzuschließen. Das C ist Wasser und die tatsächliche Impedanz für eine Stufenlast deckt ein breiteres Spektrum ab als eine Sinuswelle
zwischen irgendwelchen Masseverbindungen. wie dieses theoretische unendliche Widerstandsarray.

Antworten (3)

Es ist im Wesentlichen Option (b). Der Fehlerstrom fließt zwischen den beiden Erdungsstangen durch die Erde.

Teile der Erde mögen einen hohen spezifischen Widerstand haben, aber gleichzeitig ist sie ein wirklich dicker Leiter – etwa 12000 km an ihrer breitesten Stelle!

Aber die Widerstände dort, wo die Erdstäbe auf den Boden treffen, modelliert als RA und RB, können ziemlich beträchtlich sein. Das bedeutet, dass der Fehlerstrom ziemlich niedrig sein kann, oft nicht einmal genug, um eine Sicherung durchbrennen zu lassen oder einen Leistungsschalter auszulösen. Aus diesem Grund sollte eine TT-Installation einen RCD (oder GFCI) haben.

Antwort: b) Es gibt tatsächlich eine Stromschleife durch Masse.

Die Forderungen nach niedrigem R erfordern eine Tiefe mit Bodenfeuchtigkeit, so dass das Feuchtigkeitsdielektrikum eine relativ niedrige Impedanz ergibt, begrenzt durch die ESR der leitfähigen Salze in der Erde und die dielektrische Feuchtigkeit. Dies wird oft durch den effektiven Serienwiderstand in Ohm-m gemessen.

Hier sind einige Statistiken für den dynamischen Fehlerstrom des Hochspannungsnetzes im Vergleich zur erforderlichen Erkennungszeit und zum spezifischen Widerstand für unterschiedliche Bodenfeuchtigkeitsgehalte.

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Beachten Sie, dass meine RC-Schätzungen unten zufällig einer RC-Zeitkonstante entsprechen, die etwas kürzer ist als die maximale Reaktionszeit, um Fehlerschäden am Sekundär- und Erdverbindungsnetzwerk für einen entfernten Fehler zu reduzieren. Je näher der Fehler der Quelle kommt, desto kürzer werden diese Zeiten.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Darüber hinaus können thermische und mechanische Belastungen des Erdungsnetzes und der Erdungsnetzanschlüsse des Kunden den Widerstand des Netzes gegen Erde und gleichzeitig Fehlerpotentiale erhöhen. Um dem Auftreten dieser Probleme vorzubeugen, sollte regelmäßig eine Bewertung des Erdungsnetzes unter Verwendung aktualisierter Feld- und Versorgungsdaten durchgeführt werden. In diesem Dokument wird ein Ansatz des Europäischen Komitees für elektrotechnische Normung (CENELEC) für den Entwurf von Erdungsgittern veranschaulicht, der darauf abzielt, die elektrische Sicherheit bei Erdschlüssen zu maximieren. Darüber hinaus werden Fallbeispiele enthalten sein, die zeigen, wie hohe Fehlerströme Erdgitter beschädigt haben und welche Reparaturen möglich sind.

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Es werden Fehlerströme durch die Erde fließen, aus diesem Grund werden RCDs fast immer verwendet, um Benutzer in TT-Stromkreisen zu schützen.

Es tut mir leid, aber diese Antwort könnte für eine der Optionen (a) und b) gelten, nach denen ich gefragt habe. Kannst du genauer sein?
Erdschluss in einem TT-Netz: Stromschleife oder Ladungen, die von einer Erdung zur anderen fließen?
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