Korištenje električnih mreža s izoliranom neutralnom nulom

Izolirana nula je nula transformatora ili generatora koja nije spojena na uređaj za uzemljenje ili je na njega spojena preko velikog otpora.

Električne mreže s izoliranom neutralnom nulom koriste se u električnim mrežama napona 380-660 V i 3-35 kV.

Primjena mreža s izoliranom nultom na naponu do 1000 V

Trožilne električne mreže s izoliranim neutralnim koriste se na naponu od 380 — 660 V, kada je potrebno udovoljiti povećanim zahtjevima za električnu sigurnost (električne mreže rudnika ugljena, rudnika potaše, rudnika treseta, mobilnih instalacija). Mreže pokretnih električnih instalacija mogu se izvesti s četiri žice.

U normalnom pogonu naponi faza mreže prema zemlji su simetrični i brojčano jednaki faznom naponu instalacije, a struje u fazama izvora jednake su strujama faznog opterećenja.

U mrežama s naponom do 1 kV (u pravilu, kratke duljine), zanemaruje se kapacitivna vodljivost faza u odnosu na zemlju.

Kada osoba dotakne fazu mreže, struja prolazi kroz njegovo tijelo

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

gdje je Uf - fazni napon; r3 - otpor ljudskog tijela (uzet jednak 1 kΩ); z — impedancija od izolacije faze do zemlje (100 kΩ ili više po fazi).

Kako je z >>r3, struja I je zanemarivo mala. Stoga je relativno sigurno da osoba dotakne fazu. Upravo ta okolnost određuje upotrebu izoliranog neutralnog elementa u električnim instalacijama onih objekata čiji su prostori, s gledišta opasnosti od strujnog udara za ljude, klasificirani kao posebno opasni ili povećane opasnosti.

U slučaju neispravne izolacije, kada je z << rz, osoba, dodirujući fazu, pada pod fazni napon. U ovom slučaju struja. prolaz kroz ljudsko tijelo može premašiti smrtonosnu vrijednost.

Kod jednofaznih zemljospojeva napon pokvarenih faza u odnosu na uzemljenje linearno raste, a struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo kada dotakne neoštećenu fazu u trenutku kratkog spoja uvijek je opasna, jer doseže nekoliko stotina miliampera (ovdje z << rz i umjesto vrijednosti Uf vrijednost mrežnog napona mora se zamijeniti u formuli, tj. √3.

Posljedica navedenog je korištenje u takvim mrežama kao zaštitne mjere zaštitnog odvajanja ili uzemljenja u kombinaciji s izolacijskim mrežama za praćenje stanja. U ovim električnim instalacijama nije dopušten dugotrajan rad mreže s jednofaznim zemljospojem.

Osnova za korištenje uzemljenja u kombinaciji s nadzorom izolacije poprečnog presjeka je činjenica da puna struja zemljospoja Ic u mrežama s izoliranom neutralnom nulom ne ovisi o otporu uzemljenja kućišta električne opreme, koja nisu normalno pod naponom (zbog činjenice da je vodljivost točke uzemljenja znatno veća od zbroja vodljivosti neutralnog, izolacijskog i faznog kapaciteta u odnosu na zemlju), a napon oštećene faze u odnosu na zemlju Uz je mali dio faznog napona izvora.

Vrijednosti veličina AzSand Uz za simetrične otpore izolacije u odnosu na tlo određuju se na sljedeći način:

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

gdje je rz — otpor uzemljenja kućišta električne opreme. Kako je z >> rz, onda Uz << Uf.

Kao što se može vidjeti iz formula, u mrežama s izoliranom nultom, kratki spoj jedne faze na zemlju ne uzrokuje struje kratkog spoja, struja I je nekoliko miliampera. Zaštitno isključivanje osigurava automatsko isključivanje električne instalacije u slučaju strujnog udara, au podzemnim mrežama temelji se na automatskom nadzoru stanja izolacije.

Primjena mreža s izoliranom neutralnom nulom na naponima iznad 1000 V

Trožilne električne mreže s naponom većim od 1 kV s izoliranom neutralnom nulom (s niskim strujama uzemljenja) uključuju mreže s naponom od 3 do 33 kV. Ovdje se ne može zanemariti kapacitivna vodljivost faza u odnosu na masu.

U normalnom načinu rada, struje u fazama izvora određene su geometrijskim zbrojem opterećenja i kapacitivnih struja faza u odnosu na uzemljenje. Geometrijski zbroj kapacitivnih struja tri faze jednak je nuli, stoga nema struja teče kroz zemlju.

U čvrstom zemljospoju, napon prema zemlji ove neispravne faze postaje približno jednak nuli, a naponi prema zemlji druge dvije (neispravne) faze rastu na linearne vrijednosti. Kapacitivne struje neoštećenih faza također se povećavaju √3 puta, budući da se na fazne kapacitete sada ne primjenjuju fazni, već linijski naponi. Kao rezultat toga, kapacitivna struja jednofaznog zemljospoja ispada da je 3 puta veća od normalne kapacitivne struje po fazi.

Apsolutna vrijednost ovih struja je relativno mala. Dakle, za nadzemni dalekovod s naponom od 10 kV i duljinom od 10 km, kapacitivna struja je N oko 0,3 A., a za kabelski vod s istim naponom i duljinom - 10 A.

Upotreba trožilne mreže s naponom od 3 do 35 kV s izoliranom neutralnom nulom nije uvjetovana zahtjevima za električnu sigurnost (takve mreže su uvijek opasne za ljude) i sposobnost da se osigura normalan rad priključenih električnih prijemnika. na fazni napon kroz određeno vrijeme. Činjenica je da kod jednofaznih zemljospoja u mrežama s izoliranom fazno-neutralom, međufazni napon ostaje nepromijenjen u veličini, a faza se pomiče za kut od 120 °.

Porast napona u neoštećenim fazama do linearne vrijednosti traje dok sve ne bude tu, a kod duljeg izlaganja moguće je oštećenje izolacije i kasniji kratki spoj između faza.Stoga u takvim mrežama, kako bi se brzo pronašli zemljospojevi, treba provesti automatsku kontrolu izolacije, djelujući na signal kada otpor izolacije jedne od faza padne ispod unaprijed određene vrijednosti.

U mrežama koje opskrbljuju trafostanice mobilnih instalacija, rudnike treseta, rudnike ugljena i u rudnicima potaše, zaštita od zemljospoja mora raditi za isključivanje.

Kada je faza zatvorena s uzemljenjem lučnim lukom, pojave rezonancije i opasni prenaponi do (2,5 — 3,9) Uph, koji uz oslabljenu izolaciju dovode do njenog kvara i kratkog spoja. Stoga je razina izolacije voda određena frekvencijom rezonantnih prenapona.

Prekidni luk se javlja u mrežama s kapacitivnim strujama zemljospoja iznad 10 i 15 A pri naponima od 35 odnosno 20 kV, iznad 20 i 30 A pri naponima od 6 odnosno 10 kV.

Kako bi se uklonila mogućnost povremenih lukova i kako bi se uklonile povezane opasne posljedice za izolaciju, električna oprema u neutralnom dijelu trožilne mreže uključuje induktivnu reaktor za gašenje luka… Induktivitet reaktora je tako odabran da kapacitivna struja na mjestu zemljospoja bude što manja i da ujedno jamči rad relejne zaštite koja reagira na jednofazni zemljospoj.

M. A. Korotkevich