Så fungerar ett trefasströmnät med isolerad nolla

Elektriska nät kan fungera med jordad eller isolerad noll för transformatorer och generatorer... 6, 10 och 35 kV-nätverk fungerar med isolerad noll av transformatorer. 660, 380 och 220 V-nätverk kan fungera med både isolerad och jordad neutral. De vanligaste fyrtrådsnäten 380/220 som uppfyller kraven regler för elektrisk installation (PUE) måste ha en jordad neutral.

Betrakta nät med en isolerad nolla... Figur 1a visar ett diagram över ett sådant trefasströmnät. Lindningen visas ansluten i stjärna, men allt som sägs nedan gäller även för fallet att ansluta sekundärlindningen i delta.

Ris. 1. Diagram över ett trefasströmnät med isolerad noll (a). Nätverksjordning med isolerad noll (b).

Oavsett hur bra den totala isoleringen av spänningsförande delar av nätverket från jord är, är nätverkets ledare alltid anslutna till jord. Detta förhållande är dubbelt.

1. Isoleringen av spänningsförande delar har ett visst motstånd (eller konduktivitet) med avseende på jord, vanligtvis uttryckt i megohm.Detta innebär att en viss mängd ström flyter genom isoleringen av ledningarna och marken. Med bra isolering är denna ström mycket liten.

Antag till exempel att spänningen mellan tråden i en fas av nätverket och marken är 220 V, och isolationsresistansen för denna tråd, mätt med en megohmmeter, är 0,5 MΩ. Detta betyder att strömmen till jord 220 från denna fas är 220 / (0,5 x 1 000 000) = 0,00044 A eller 0,44 mA. Denna ström kallas läckström.

Konventionellt, för större tydlighet, på diagrammet över isolationsresistansen för tre faser är r1, r2, r3 avbildade i form av motstånd, var och en ansluten till en punkt på tråden. Faktum är att läckströmmarna i ett fungerande nätverk är jämnt fördelade längs ledarnas hela längd, i varje sektion av nätverket är de stängda genom marken och deras summa (geometrisk, det vill säga med hänsyn till fasförskjutningen) är noll.

2. En anslutning av den andra typen bildas av kapacitansen hos nätverksledningarna i förhållande till marken. Vad betyder det?

Varje nätverksledning och jord kan betraktas som två långsträckta kondensatorplattor… I luftledningar är ledaren och jord som plattorna i en kondensator, och luften mellan dem är en dielektrikum. I kabelledningar är kondensatorplattorna kabelkärnan och metallmanteln ansluten till jord, och isolatorn är isoleringen.

Med växelspänning gör förändringen i laddningarna på kondensatorerna att växelströmmar uppstår och flyter genom kondensatorerna. Dessa så kallade kapacitiva strömmar i ett fungerande nätverk är jämnt fördelade längs ledarnas längd och i varje enskild sektion är de också slutna genom marken. I fig.1, och resistanserna hos kondensatorerna för de tre faserna till jord x1, x2, x3 visas konventionellt kopplade till var och en av en rutnätspunkt. Ju längre nätverket är, desto större blir läckaget och kapacitiva strömmar.

Låt oss se vad som kommer att hända i den som visas i figur 1 och nätverket, om ett jordfel inträffar i en av faserna (till exempel A), det vill säga att ledaren för denna fas kommer att anslutas till jorden genom en relativt liten motstånd. Ett sådant fall visas i figur 1, b. Eftersom motståndet mellan trådfas A och jord är litet, shuntas läckmotståndet och kapacitansen till jord av denna fas av jordresistansen. Nu, under påverkan av nätspänningen i nätverket UB, strömmar läckströmmarna och kapacitiva strömmar av två driftsfaser kommer att passera genom felpunkten och jord. Aktuella vägar indikeras med pilar i figuren.

Kortslutningen som visas i figur 1, b kallas ett enfas jordfel, och den resulterande felströmmen kallas enfasström.

Föreställ dig nu att en enfas kortslutning på grund av isolationsskada inte har inträffat direkt till marken, utan till kroppen på någon elektrisk mottagare - en elmotor, en elektrisk apparat eller till en metallstruktur på vilken elektriska ledningar läggs ( Fig. 2). En sådan stängning kallas en kortslutning av höljet. Om samtidigt huset för den elektriska mottagaren eller strukturen inte är ansluten till marken, förvärvar de potentialen för nätverksfasen eller nära den.

Ris. 2. Kort till ram i nätverk med isolerad neutral

Att röra vid kroppen är detsamma som att röra vid fasen.En sluten krets bildas genom människokroppen, skorna, golvet, marken, läckmotståndet och kapacitansen för de användbara faserna (för enkelhetens skull visas inte de kapacitiva resistanserna i fig. 2).

Strömmen i denna kortslutning beror på dess motstånd och kan allvarligt skada eller döda en person.

Ris. 3. En person vidrör en tråd i ett nätverk med en isolerad noll i närvaro av jord i nätverket

Av det sagda följer att för att strömmen ska passera genom marken krävs en sluten krets (ibland inbillar man sig att strömmen "går till marken" inte är sann). I nätverk med isolerad nollspänning upp till 1000 V är läckage och kapacitiva strömmar vanligtvis små. De beror på isoleringens tillstånd och nätverkets längd. Även i ett omfattande nätverk är de inom några ampere och mindre. Därför är dessa strömmar vanligtvis otillräckliga för att smälta säkringar eller bryta anslutningen brytare.

Vid spänningar över 1000 V är kapacitiva strömmar av primär betydelse; de kan nå flera tiotals ampere (om deras kompensation inte tillhandahålls). I dessa nät används dock vanligtvis inte utlösning av felade sektioner vid enfasfel för att inte skapa avbrott i matningen.

Därför, i ett nätverk med en isolerad noll, i närvaro av en enfas kortslutning (som signaleras av isoleringsstyrenheter), fortsätter de elektriska mottagarna att fungera. Detta är möjligt eftersom i fallet med en enfas kortslutning ändras inte nätspänningen (fas till fas) och alla elektriska mottagare får ström utan avbrott.Men i fallet med ett enfasfel i ett nätverk med en isolerad nolla ökar spänningarna för de oskadade faserna med avseende på marken till linjära och detta bidrar till uppkomsten av ett andra jordfel i en annan fas. Det resulterande dubbla jordfelet utgör en allvarlig fara för människor. Därför bör alla nätverk med en enfas kortslutning i det betraktas som nödsituation, eftersom de allmänna säkerhetsförhållandena i ett sådant nätverkstillstånd försämras kraftigt.

Så närvaron av "land" ökar faran elchock vid beröring av spänningsförande delar. Detta kan till exempel ses av figur 3, som visar felströmmens passage vid oavsiktlig beröring av den strömförande ledaren i fas A och en oreparerad "jordning" i fas C. I detta fall är man påverkad av nätets nätspänning. Därför måste enfas jord- eller ramfel åtgärdas så snart som möjligt.