Hvordan fungerer et trefaset strømnett med en isolert nøytral

Elektriske nettverk kan fungere med jordet eller isolert nøytral av transformatorer og generatorer... 6, 10 og 35 kV nettverk fungerer med isolert nøytral av transformatorer. 660, 380 og 220 V-nettverk kan fungere med både isolert og jordet nøytral. De vanligste firtrådsnettverkene 380/220 som oppfyller kravene regler for elektrisk installasjon (PUE) må ha en jordet nøytral.

Tenk på nettverk med en isolert nøytral... Figur 1a viser et diagram over et slikt trefaset strømnett. Viklingen er vist koblet i stjerne, men alt som er nevnt nedenfor gjelder også for tilfellet med å koble sekundærviklingen i delta.

Ris. 1. Diagram over et trefaset strømnett med isolert nøytral (a). Nettverksjording med isolert nøytral (b).

Uansett hvor god den totale isolasjonen av strømførende deler av nettverket fra jord, er lederne til nettverket alltid koblet til jord. Dette forholdet er todelt.

1. Isolasjonen til strømførende deler har en viss motstand (eller ledningsevne) i forhold til jord, vanligvis uttrykt i megohm.Dette betyr at en viss mengde strøm flyter gjennom isolasjonen til ledningene og bakken. Med god isolasjon er denne strømmen svært liten.

Anta for eksempel at spenningen mellom ledningen til en fase av nettverket og bakken er 220 V, og isolasjonsmotstanden til denne ledningen, målt med et megohmmeter, er 0,5 MΩ. Dette betyr at strømmen til jord 220 fra denne fasen er 220 / (0,5 x 1 000 000) = 0,00044 A eller 0,44 mA. Denne strømmen kalles lekkasjestrøm.

Konvensjonelt, for større klarhet, på diagrammet over isolasjonsmotstanden til tre faser er r1, r2, r3 avbildet i form av motstander, hver koblet til ett punkt på ledningen. Faktisk er lekkasjestrømmene i et arbeidsnettverk fordelt jevnt langs hele lengden av ledningene, i hver seksjon av nettverket er de lukket gjennom bakken, og summen deres (geometrisk, det vil si å ta hensyn til faseforskyvningen) er null.

2. En forbindelse av den andre typen er dannet av kapasitansen til nettverksledningene i forhold til bakken. Hva betyr det?

Hver nettverksledning og jording kan betraktes som to langstrakte kondensatorplater… I luftledninger er lederen og bakken som platene til en kondensator, og luften mellom dem er et dielektrikum. I kabellinjer er kondensatorplatene kabelkjernen og metallkappen koblet til jord, og isolatoren er isolasjonen.

Med vekselspenning fører endringen i ladningene på kondensatorene til at vekselstrøm oppstår og flyter gjennom kondensatorene. Disse såkalte kapasitive strømmene i et fungerende nettverk er jevnt fordelt langs lengden av ledningene og i hver enkelt seksjon er de også lukket gjennom bakken. I fig.1, og motstandene til kondensatorene til de tre fasene til jord x1, x2, x3 er konvensjonelt vist koblet hver til ett gitterpunkt. Jo større lengde på nettverket er, jo større lekkasje og kapasitive strømmer.

La oss se hva som vil skje i den som er vist i figur 1 og nettverket, hvis det oppstår en jordfeil i en av fasene (for eksempel A), det vil si at lederen til denne fasen vil være koblet til jorden gjennom en relativt liten motstand. Et slikt tilfelle er vist i figur 1, b. Siden motstanden mellom ledningsfase A og bakken er liten, shuntes lekkasjemotstanden og kapasitansen til bakken av denne fasen av jordingsmotstanden. Nå, under påvirkning av linjespenningen til nettverket UB, vil lekkasjestrømmene og kapasitive strømmer av to driftsfaser vil passere gjennom feilpunktet og jord. Gjeldende baner er angitt med piler i figuren.

Kortslutningen vist i figur 1, b kalles en enfaset jordfeil, og den resulterende feilstrømmen kalles en enfaset strøm.

Tenk deg nå at en enfase kortslutning på grunn av isolasjonsskade ikke har oppstått direkte til bakken, men til kroppen til en elektrisk mottaker - en elektrisk motor, et elektrisk apparat eller til en metallkonstruksjon som elektriske ledninger er lagt på ( Fig. 2). En slik lukking kalles en kortslutning. Hvis huset til den elektriske mottakeren eller strukturen samtidig ikke er koblet til bakken, får de potensialet til nettverksfasen eller nær den.

Ris. 2. Kort til ramme i nettverk med isolert nøytral

Å berøre kroppen er det samme som å berøre fasen.En lukket krets dannes gjennom menneskekroppen, skoene, gulvet, bakken, lekkasjemotstanden og kapasitansen til de brukbare fasene (for enkelhets skyld er de kapasitive motstandene ikke vist i fig. 2).

Strømmen i denne kortslutningen avhenger av motstanden og kan skade eller drepe en person alvorlig.

Ris. 3. En person berører en ledning i et nettverk med en isolert nøytral i nærvær av jord i nettverket

Av det som er sagt, følger det at for at strømmen skal gå gjennom bakken, er det nødvendig å ha en lukket krets (noen ganger er det innbilt at strømmen "går til bakken" ikke stemmer). I nettverk med isolert nøytral spenning opp til 1000 V er lekkasje og kapasitive strømmer vanligvis små. De avhenger av tilstanden til isolasjonen og lengden på nettverket. Selv i et omfattende nettverk er de innenfor noen få ampere og mindre. Derfor er disse strømmene vanligvis utilstrekkelige til å smelte sikringer eller bryte forbindelsen effektbrytere.

Ved spenninger over 1000 V er kapasitive strømmer av primær betydning; de kan nå flere titalls ampere (hvis deres kompensasjon ikke er gitt). Men i disse nettene benyttes vanligvis ikke utløsning av feilseksjoner ved enfasefeil for ikke å skape avbrudd i forsyningen.

Derfor, i et nettverk med en isolert nøytral, i nærvær av en enfase kortslutning (som signaliseres av isolasjonskontrollenheter), fortsetter de elektriske mottakerne å fungere. Dette er mulig fordi i tilfelle av en enfase kortslutning, endres ikke linjespenningen (fase til fase) og alle elektriske mottakere får strøm uten avbrudd.Men i tilfelle en enfasefeil i et nettverk med en isolert nøytral, øker spenningene til de uskadede fasene i forhold til bakken til lineær, og dette bidrar til utseendet til en andre jordfeil i en annen fase. Den resulterende doble jordfeilen utgjør en alvorlig fare for mennesker. Derfor bør ethvert nettverk med en enfase kortslutning i det betraktes som nødsituasjon, siden de generelle sikkerhetsforholdene i en slik nettverkstilstand forverres kraftig.

Så tilstedeværelsen av "land" øker faren elektrisk støt ved berøring av strømførende deler. Dette kan for eksempel ses av figur 3, som viser passasjen av feilstrømmen ved utilsiktet berøring av den strømførende lederen i fase A og en ureparert "jording" i fase C. I dette tilfellet er man påvirket av linjespenningen til nettverket. Derfor må enfase jord- eller rammefeil utbedres så raskt som mulig.