Bruken av elektriske nettverk med en isolert nøytral

En isolert nøytral er nøytralen til en transformator eller generator som ikke er koblet til en jordingsenhet eller er koblet til den gjennom en høy motstand.

Elektriske nettverk med isolert nøytral brukes i elektriske nettverk med spenninger på 380 — 660 V og 3 — 35 kV.

Anvendelse av nettverk med isolert nøytral ved spenning opp til 1000 V

Tretråds elektriske nettverk med isolert nøytral brukes ved en spenning på 380 - 660 V, når det er nødvendig for å overholde de økte kravene til elektrisk sikkerhet (elektriske nettverk av kullgruver, kaliumgruver, torvgruver, mobile installasjoner). Nettverk av mobile elektriske installasjoner kan implementeres med fire ledninger.

Ved normal drift er spenningene til nettverksfasene til jord symmetriske og numerisk lik fasespenningen til installasjonen, og strømmene i kildefasene er lik fasebelastningsstrømmene.

I nettverk med en spenning på opptil 1 kV (som regel korte lengder), neglisjeres den kapasitive ledningsevnen til fasene i forhold til bakken.

Når en person berører fasen av nettverket, går strømmen gjennom kroppen hans

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

hvor Uf — fasespenning; r3 — motstanden til menneskekroppen (tatt lik 1 kΩ); z — impedans fra isolering av fasen til jord (100 kΩ eller mer per fase).

Siden z >>r3 er strøm I ubetydelig liten. Derfor er det relativt trygt for en person å berøre fasen. Det er denne omstendigheten som bestemmer bruken av en isolert nøytral i de elektriske installasjonene til de gjenstandene hvis lokaler, med tanke på faren for elektrisk støt for mennesker, er klassifisert som spesielt farlig eller økt fare.

I tilfelle av defekt isolasjon, når z << rz, faller en person, som berører fasen, under fasespenningen. I dette tilfellet gjeldende. passasje gjennom menneskekroppen kan overstige den dødelige verdien.

Ved enfasede jordfeil øker spenningen til de forkastede fasene i forhold til bakken lineært, og strømmen som går gjennom menneskekroppen når den berører den intakte fasen i øyeblikket av en kortslutning er alltid farlig, siden den når flere hundre milliampere (her z << rз og i stedet for verdien Uf-verdien til linjespenningen må erstattes i formelen, dvs. √3.

En konsekvens av ovenstående er bruken i slike nettverk som et beskyttende tiltak for beskyttende frakobling eller jording i kombinasjon med isolasjonsnettverk for tilstandsovervåking. Langtidsdrift av nettet med enfase jordfeil er ikke tillatt i disse elektriske installasjonene.

Grunnlaget for bruk av jording i kombinasjon med tverrsnittsisolasjonsovervåking er det faktum at den faste jordfeilstrømmen Ic i nettverk med en isolert nøytral, den avhenger ikke av jordingsmotstanden til husene til elektrisk utstyr, som ikke er normalt energisert (på grunn av det faktum at ledningsevnen til jordingspunktet er betydelig høyere enn summen av ledningsevnen til nøytralen, isolasjon og fasekapasitet i forhold til bakken), og spenningen til den skadede fasen i forhold til bakken Uz er en liten del av fasespenningen til kilden.

Verdier av mengdene AzSand Uz for symmetrisk motstandsisolasjon i forhold til bakken bestemmes som følger:

Azh = 3Uf /z, Uz = Ažs x rz = 3Uφ x (rz/ z)

hvor rz — jordingsmotstand til elektrisk utstyrshus. Siden z >> rz, så Uz << Uf.

Som man kan se fra formlene, i nettverk med en isolert nøytral, forårsaker ikke kortslutningen av en fase til jord kortslutningsstrømmer, strømmen I er flere milliampere. Beskyttende stans sikrer automatisk stans av det elektriske anlegget ved elektrisk støt og i underjordiske nett er basert på automatisk overvåking av isolasjonens tilstand.

Anvendelse av nettverk med isolert nøytral ved spenninger over 1000 V

Tretråds elektriske nettverk med en spenning på mer enn 1 kV med en isolert nøytral (med lave jordingsstrømmer) inkluderer nettverk med en spenning på 3 — 33 kV. Her kan den kapasitive konduktansen til fasene i forhold til jord ikke neglisjeres.

I normal modus bestemmes strømmene i fasene til kilden av den geometriske summen av belastninger og kapasitive strømmer av fasene i forhold til bakken Den geometriske summen av de kapasitive strømmene til de tre fasene er lik null, derfor ingen strøm går gjennom bakken.

I en solid jordfeil blir spenningen til jord for denne feilfasen tilnærmet lik null., og spenningene til jord for de to andre (feilaktige) fasene øker til lineære verdier. Kapasitive strømmer av uskadede faser øker også √3 ganger, siden ikke fase, men linjespenninger påføres nå fasekapasitansene. Som et resultat viser den kapasitive strømmen til en enfaset jordfeil å være 3 ganger den normale kapasitive strømmen per fase.

Den absolutte verdien av disse strømmene er relativt liten. Så, for en luftledning med en spenning på 10 kV og en lengde på 10 km, er den kapasitive strømmen NSomtrent 0,3 A., og for en kabellinje med samme spenning og lengde - 10 A.

Bruken av et treledernettverk med en spenning på 3 — 35 kV med en isolert nøytral skyldes ikke kravene til elektrisk sikkerhet (slike nettverk er alltid farlige for mennesker) og evnen til å sikre normal drift av elektriske mottakere tilkoblet til fasefasespenning i en viss tidsperiode. Faktum er at med enfase jordfeil i nettverk med en isolert fasenøytral, forblir fase-til-fase spenningen uendret i størrelse og fasen forskyves med en vinkel på 120 °.

Spenningsstigningen i uskadede faser til en lineær verdi strekker seg til alt er der, og ved langvarig eksponering er isolasjonsskader og en påfølgende kortslutning mellom fasene mulig.Derfor, i slike nettverk, for raskt å finne jordfeil, bør automatisk isolasjonskontroll utføres, som virker på signalet når isolasjonsmotstanden til en av fasene faller under en forhåndsbestemt verdi.

I nett som forsyner understasjoner til mobile installasjoner, torvgruver, kullgruver og i kaliumgruver, må jordfeilvern fungere for å koble fra.

Når en fase er lukket til bakken av en lysbue, resonansfenomener og farlige overspenninger opp til (2,5 — 3,9) Uph, som med svekket isolasjon fører til svikt og kortslutning. Derfor bestemmes nivået av linjeisolasjon av frekvensen av resonansoverspenninger.

Avbrytende lysbuer oppstår i nettverk med kapasitive jordfeilstrømmer over 10 og 15 A ved spenninger på henholdsvis 35 og 20 kV, over 20 og 30 A ved spenninger på henholdsvis 6 og 10 kV.

For å eliminere muligheten for intermitterende lysbuer og for å eliminere de tilhørende farlige konsekvensene for isolasjon, inkluderer elektrisk utstyr i den nøytrale delen av et tretrådsnettverk en induktiv lysbueundertrykkelsesreaktor… Reaktorens induktans er valgt på en slik måte at den kapasitive strømmen på stedet for jordfeilen er så liten som mulig og samtidig garanterer driften av relévernet som reagerer på en enfaset jordfeil.

M.A. Korotkevich