Användningen av elektriska nätverk med en isolerad noll

En isolerad nolla är nollan till en transformator eller generator som inte är ansluten till en jordningsanordning eller är ansluten till den genom ett högt motstånd.

Elektriska nät med isolerad noll används i elnät med spänningar på 380 — 660 V och 3 — 35 kV.

Tillämpning av nätverk med isolerad noll vid spänning upp till 1000 V

Tretrådiga elektriska nätverk med isolerad neutral används vid en spänning på 380 — 660 V, när det är nödvändigt för att uppfylla de ökade kraven på elsäkerhet (elektriska nät av kolgruvor, kaliumgruvor, torvgruvor, mobila installationer). Nätverk av mobila elinstallationer kan implementeras med fyra ledningar.

Vid normal drift är nätverksfasernas spänningar till jord symmetriska och numeriskt lika med fasspänningen för installationen, och strömmarna i källfaserna är lika med fasbelastningsströmmarna.

I nätverk med en spänning på upp till 1 kV (som regel korta längder) försummas den kapacitiva konduktiviteten hos faserna i förhållande till marken.

När en person rör vid nätverkets fas passerar strömmen genom hans kropp

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

där Uf — fasspänning; r3 — människokroppens motstånd (tas lika med 1 kΩ); z — impedans från isolering av fasen till jord (100 kΩ eller mer per fas).

Eftersom z >>r3 är ström I försumbart liten. Därför är det relativt säkert för en person att röra vid fasen. Det är denna omständighet som avgör användningen av en isolerad neutral i de elektriska installationerna av de föremål vars lokaler, ur synvinkeln av risken för elektriska stötar för människor, klassificeras som särskilt farliga eller av ökad fara.

I fallet med defekt isolering, när z << rz, en person, som rör fasen, faller under fasspänningen. I detta fall strömmen. passage genom människokroppen kan överstiga det dödliga värdet.

I enfas jordfel ökar spänningen för de felaktiga faserna i förhållande till marken linjärt, och strömmen som passerar genom människokroppen när den vidrör den intakta fasen vid kortslutningsögonblicket är alltid farlig, eftersom den når flera hundra milliampere (här z << rз och istället för värdet Uf-värdet för linjespänningen måste ersättas i formeln, dvs √3.

En konsekvens av ovanstående är användningen i sådana nätverk som en skyddsåtgärd för skyddande frånkoppling eller jordning i kombination med tillståndsövervakningsisoleringsnätverk. Långtidsdrift av nätet med enfas jordfel är inte tillåten i dessa elinstallationer.

Grunden för användningen av jordning i kombination med tvärsnittsisoleringsövervakning är det faktum att den fasta jordfelsströmmen Ic i nätverk med en isolerad noll, det beror inte på jordningsresistansen hos höljena till elektrisk utrustning, som inte är normalt strömsatt (beroende på det faktum att jordningspunktens ledningsförmåga är betydligt högre än summan av ledningsförmågan hos nollan, isolerings- och faskapaciteten i förhållande till marken), och spänningen för den skadade fasen i förhållande till jorden Uz är en liten del av källans fasspänning.

Värden för kvantiteterna AzSand Uz för symmetriska motståndsisolering i förhållande till marken bestäms enligt följande:

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

där rz — jordningsmotstånd hos elektriska utrustningshöljen. Sedan z >> rz, då Uz << Uf.

Som kan ses från formlerna, i nätverk med en isolerad noll, orsakar kortslutningen av en fas till jord inte kortslutningsströmmar, strömmen I är flera milliampere. Skyddsavstängning säkerställer automatisk avstängning av elinstallationen i händelse av en elektrisk stöt och i underjordiska nät bygger på automatisk övervakning av isoleringens tillstånd.

Tillämpning av nätverk med isolerad noll vid spänningar över 1000 V

Tretrådiga elektriska nätverk med en spänning på mer än 1 kV med en isolerad noll (med låga jordströmmar) inkluderar nätverk med en spänning på 3 — 33 kV. Här kan den kapacitiva konduktansen för faserna med avseende på jord inte försummas.

I normalt läge bestäms strömmarna i källans faser av den geometriska summan av belastningar och kapacitiva strömmar av faserna med avseende på marken. Den geometriska summan av de kapacitiva strömmarna för de tre faserna är lika med noll, därför ingen ström flyter genom marken.

I ett fast jordfel blir spänningen till jord för denna felaktiga fas ungefär lika med noll, och spänningarna till jord för de andra två (felaktiga) faserna ökar till linjära värden. Kapacitiva strömmar av oskadade faser ökar också √3 gånger, eftersom inte fas, utan linjespänningar nu appliceras på faskapacitanserna. Som ett resultat visar sig den kapacitiva strömmen för ett enfas jordfel vara 3 gånger den normala kapacitiva strömmen per fas.

Det absoluta värdet av dessa strömmar är relativt litet. Så för en luftledning med en spänning på 10 kV och en längd på 10 km är den kapacitiva strömmen NScirka 0,3 A., och för en kabelledning med samma spänning och längd - 10 A.

Användningen av ett tretrådsnätverk med en spänning på 3 — 35 kV med en isolerad nolla beror inte på kraven på elektrisk säkerhet (sådana nätverk är alltid farliga för människor) och förmågan att säkerställa normal drift av anslutna elektriska mottagare till fas-fasspänning under en viss tidsperiod. Faktum är att med enfas jordfel i nätverk med en isolerad fasneutral, förblir fas-till-fas-spänningen oförändrad i storlek och fasen skiftas med en vinkel på 120 °.

Spänningsökningen i oskadade faser till ett linjärt värde sträcker sig tills allt är där, och vid långvarig exponering är isolationsskador och en efterföljande kortslutning mellan faserna möjliga.Därför, i sådana nätverk, för att snabbt hitta jordfel, bör automatisk isoleringskontroll utföras, som verkar på signalen när isolationsresistansen för en av faserna faller under ett förutbestämt värde.

I nätverk som försörjer transformatorstationer för mobila installationer, torvgruvor, kolgruvor och i kaliumgruvor måste jordfelsskyddet fungera för att kopplas bort.

När en fas stängs mot marken av en ljusbåge, resonansfenomen och farliga överspänningar upp till (2,5 — 3,9) Uph, vilket med försvagad isolering leder till dess brott och kortslutning. Därför bestäms nivån av linjeisolering av frekvensen av resonansöverspänningar.

Avbrytande ljusbågar förekommer i nät med kapacitiva jordfelsströmmar över 10 och 15 A vid spänningar på 35 respektive 20 kV över 20 respektive 30 A vid spänningar på 6 respektive 10 kV.

För att eliminera möjligheten till intermittenta bågar och för att eliminera de tillhörande farliga konsekvenserna för isolering elektrisk utrustning i den neutrala delen av ett tretrådsnätverk inkluderar en induktiv ljusbågsdämpningsreaktor… Reaktorns induktans väljs så att den kapacitiva strömmen vid platsen för jordfelet är så liten som möjligt och samtidigt garanterar funktionen av reläskyddet som reagerar på ett enfas jordfel.

M.A. Korotkevich