Utilizarea rețelelor electrice cu un neutru izolat

Un neutru izolat este neutrul unui transformator sau generator care nu este conectat la un dispozitiv de împământare sau este conectat la acesta printr-o rezistență ridicată.

Rețelele electrice cu neutru izolat sunt utilizate în rețelele electrice cu tensiuni de 380 — 660 V și 3 — 35 kV.

Aplicarea rețelelor cu neutru izolat la tensiune de până la 1000 V

Rețele electrice cu trei fire cu neutru izolat sunt utilizate la o tensiune de 380 — 660 V, atunci când este necesar să se respecte cerințele sporite de siguranță electrică (rețele electrice ale minelor de cărbune, minelor de potasiu, minelor de turbă, instalațiilor mobile). Rețelele de instalații electrice mobile pot fi implementate cu patru fire.

În funcționare normală, tensiunile fazelor rețelei la masă sunt simetrice și numeric egale cu tensiunea de fază a instalației, iar curenții din fazele sursei sunt egali cu curenții de sarcină de fază.

În rețelele cu o tensiune de până la 1 kV (de regulă, lungimi scurte), conductivitatea capacitivă a fazelor față de pământ este neglijată.

Când o persoană atinge faza rețelei, curentul trece prin corpul său

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

unde Uf — tensiunea de fază; r3 — rezistența corpului uman (luată egală cu 1 kΩ); z — impedanța de la Izolarea fazei la masă (100 kΩ sau mai mult pe fază).

Deoarece z >>r3, curentul I este neglijabil de mic. Prin urmare, este relativ sigur ca o persoană să atingă faza. Tocmai această împrejurare determină utilizarea unui neutru izolat în instalațiile electrice ale acelor obiecte ale căror spații, din punct de vedere al pericolului de electrocutare pentru oameni, sunt clasificate ca fiind deosebit de periculoase sau de pericol sporit.

În cazul izolației defectuoase, când z << rz, o persoană, atingând faza, cade sub tensiunea de fază. În acest caz curentul. trecerea prin corpul uman poate depăși valoarea letală.

În defecțiunile la pământ monofazate, tensiunea fazelor defectate față de pământ crește liniar, iar curentul care trece prin corpul uman atunci când atinge faza intactă în momentul unui scurtcircuit este întotdeauna periculos, deoarece atinge câteva sute. miliamperi (aici z << rз și în loc de valoare Valoarea Uf a tensiunii de linie trebuie înlocuită în formulă, adică √3.

O consecință a celor de mai sus este utilizarea în astfel de rețele ca măsură de protecție a deconectarii de protecție sau a legăturii la pământ în combinație cu rețelele de izolare de monitorizare a stării. Funcționarea pe termen lung a rețelei cu defecțiuni la pământ monofazate nu este permisă în aceste instalații electrice.

Baza pentru utilizarea legăturii la pământ în combinație cu monitorizarea izolației în secțiune transversală este faptul că curentul de defect de pământ solid Ic în rețelele cu un neutru izolat nu depinde de rezistența de împământare a carcaselor echipamentelor electrice, care nu sunt alimentat în mod normal (datorită faptului că conductivitatea punctului de împământare este semnificativ mai mare decât suma conductibilității neutrului, a izolației și a capacității de fază față de pământ), iar tensiunea fazei deteriorate în raport cu pământul Uz este o mică parte din tensiunea de fază a sursei.

Valorile cantităților AzSand Uz pentru rezistențe simetrice de izolare față de sol se determină după cum urmează:

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

unde rz — rezistența de împământare a carcaselor echipamentelor electrice. Din moment ce z >> rz, atunci Uz << Uf.

După cum se poate observa din formule, în rețelele cu neutru izolat, scurtcircuitul unei faze la masă nu provoacă curenți de scurtcircuit, curentul I este de câțiva miliamperi. Oprirea de protecție asigură oprirea automată a instalației electrice în caz de șoc electric iar în rețelele subterane se bazează pe monitorizarea automată a stării izolației.

Aplicarea rețelelor cu neutru izolat la tensiuni peste 1000 V

Rețelele electrice cu trei fire cu o tensiune mai mare de 1 kV cu un neutru izolat (cu curenți mici de împământare) includ rețele cu o tensiune de 3 - 33 kV. Aici, conductanța capacitivă a fazelor față de masă nu poate fi neglijată.

În modul normal, curenții în fazele sursei sunt determinați de suma geometrică a sarcinilor și a curenților capacitivi ai fazelor față de pământ.Suma geometrică a curenților capacitivi ai celor trei faze este egală cu zero, deci nu curentul curge prin pământ.

Într-o defecțiune solidă la pământ, tensiunea la pământ a acestei faze defectate devine aproximativ egală cu zero, iar tensiunile la pământ ale celorlalte două faze (defectate) cresc la valori liniare. Curenții capacitivi ai fazelor nedeteriorate cresc, de asemenea, de √3 ori, deoarece nu sunt faze, ci tensiunile de linie sunt acum aplicate capacităților de fază. Ca rezultat, curentul capacitiv al unei defecțiuni la pământ monofazate se dovedește a fi de 3 ori curentul capacitiv normal pe fază.

Valoarea absolută a acestor curenți este relativ mică. Deci, pentru o linie electrică aeriană cu o tensiune de 10 kV și o lungime de 10 km, curentul capacitiv este NSaproximativ 0,3 A., iar pentru o linie de cablu cu aceeași tensiune și lungime - 10 A.

Utilizarea unei rețele cu trei fire cu o tensiune de 3 — 35 kV cu un neutru izolat nu se datorează cerințelor de siguranță electrică (astfel de rețele sunt întotdeauna periculoase pentru oameni) și capacității de a asigura funcționarea normală a receptoarelor electrice conectate. la tensiunea fază-fază pentru o anumită perioadă de timp. Faptul este că, în cazul defecțiunilor la pământ monofazate în rețelele cu un neutru de fază izolat, tensiunea fază la fază rămâne neschimbată în magnitudine și faza este deplasată cu un unghi de 120 °.

Creșterea tensiunii în fazele nedeteriorate până la o valoare liniară se extinde până când totul este acolo și, cu expunere prelungită, sunt posibile deteriorarea izolației și un scurtcircuit ulterior între faze.Prin urmare, în astfel de rețele, pentru a găsi rapid defecțiunile la pământ, trebuie efectuat un control automat al izolației, acționând asupra semnalului atunci când rezistența de izolație a uneia dintre faze scade sub o valoare predeterminată.

În rețelele de alimentare substații ale instalațiilor mobile, minele de turbă, minele de cărbuneT și în minele de potasiu, protecția defectelor de pământ trebuie să funcționeze pentru a deconecta.

Când o fază este închisă la pământ printr-un arc de arc, fenomene de rezonanță și supratensiuni periculoase până la (2,5 — 3,9) Uph, care, cu izolația slăbită, duc la defecțiunea și scurtcircuitul acesteia. Prin urmare, nivelul de izolare a liniei este determinat de frecvența supratensiunilor rezonante.

Arcurile de întrerupere apar în rețelele cu curenți capacitivi de defect de pământ peste 10 și 15 A la tensiuni de 35, respectiv 20 kV, peste 20 și respectiv 30 A la tensiuni de 6 și respectiv 10 kV.

Pentru a elimina posibilitatea arcurilor intermitente și pentru a elimina consecințele periculoase asociate pentru echipamentele electrice de izolație din partea neutră a unei rețele cu trei fire include un inductiv reactor de suprimare a arcului electric… Inductanța reactorului este aleasă în așa fel încât curentul capacitiv la locul defectului la pământ să fie cât mai mic posibil și să garanteze în același timp funcționarea protecției releului care reacționează la o defecțiune la pământ monofazată.

M.A. Korotkevici