Hogyan működik egy háromfázisú áramhálózat szigetelt nullával

Az elektromos hálózatok földelt vagy leválasztott transzformátorok és generátorok nullával működhetnek... A 6, 10 és 35 kV-os hálózatok leválasztott transzformátor nullával működnek. A 660, 380 és 220 V-os hálózatok szigetelt és földelt semlegességgel is működhetnek. A legelterjedtebb négyvezetékes hálózatok 380/220, amelyek megfelelnek a követelményeknek villanyszerelési szabályok (PUE) földelt nullával kell rendelkeznie.

Tekintsünk olyan hálózatokat, amelyekben leválasztott nulla van... Az 1a ábra egy ilyen háromfázisú áramhálózat diagramját mutatja. A tekercselés csillaggal van bekötve, de az alábbiakban leírtak a szekunder tekercs deltában történő csatlakoztatására is érvényesek.

Rizs. 1. Háromfázisú áramhálózat rajza leválasztott nullával (a). Hálózati földelés leválasztott nullával (b).

Nem számít, milyen jó a hálózat feszültség alatt álló részeinek általános szigetelése a földtől, a hálózat vezetői mindig a földhöz vannak kötve. Ez a kapcsolat kettős.

1. A feszültség alatt álló részek szigetelésének van egy bizonyos ellenállása (vagy vezetőképessége) a földhöz képest, általában megohmban kifejezve.Ez azt jelenti, hogy bizonyos mennyiségű áram folyik át a vezetékek szigetelésén és a földön. Jó szigetelés mellett ez az áram nagyon kicsi.

Tegyük fel például, hogy a hálózat egyik fázisának vezetéke és a föld között a feszültség 220 V, és ennek a vezetéknek a szigetelési ellenállása megohmméterrel mérve 0,5 MΩ. Ez azt jelenti, hogy ebből a fázisból a 220-as test árama 220 / (0,5 x 1 000 000) = 0,00044 A vagy 0,44 mA. Ezt az áramot szivárgási áramnak nevezzük.

Hagyományosan a nagyobb áttekinthetőség érdekében a három fázis szigetelési ellenállásának diagramján az r1, r2, r3 ellenállások formájában vannak ábrázolva, amelyek mindegyike a vezeték egy pontjához kapcsolódik. Valójában a szivárgási áramok egy működő hálózatban egyenletesen oszlanak el a vezetékek teljes hosszában, a hálózat minden szakaszában a földön keresztül záródnak, és összegük (geometrikus, azaz figyelembe véve a fáziseltolódást) nulla.

2. A második típusú csatlakozást a hálózati vezetékek földhöz viszonyított kapacitása képezi. Mit jelent?

Minden hálózati vezeték és földelés kettőnek tekinthető hosszúkás kondenzátorlemezek… A légvezetékekben a vezető és a föld olyan, mint a kondenzátor lemezei, és a köztük lévő levegő dielektrikum. Kábelvezetékekben a kondenzátorlapok a kábelmag és a földhöz csatlakoztatott fémköpeny, a szigetelő pedig a szigetelés.

Váltakozó feszültség esetén a kondenzátorok töltéseinek változása váltakozó áramok megjelenését és átfolyását idézi elő a kondenzátorokon. Ezek az úgynevezett kapacitív áramok egy működő hálózatban egyenletesen oszlanak el a vezetékek hosszában, és minden egyes szakaszon a földön keresztül is záródnak. ábrán.Az 1. ábrán a három fázis kondenzátorainak x1, x2, x3 földhöz viszonyított ellenállását hagyományosan egy-egy rácsponthoz csatlakoztatva ábrázoljuk. Minél nagyobb a hálózat hossza, annál nagyobb a szivárgás és a kapacitív áram.

Nézzük meg, mi fog történni az 1. ábrán láthatóban és a hálózatban, ha valamelyik fázisban földzárlat lép fel (például A), vagyis ennek a fázisnak a vezetéke egy viszonylag kis vezetéken keresztül kapcsolódik a földhöz. ellenállás. Ilyen eset látható az 1. ábrán, b. Mivel a vezeték A fázisa és a föld között kicsi az ellenállás, ennek a fázisnak a szivárgási ellenállását és a földelési kapacitását a földelési ellenállás söntöli, így az UB hálózat hálózati feszültségének hatására a szivárgási áramok és két üzemi fázis kapacitív árama halad át a meghibásodási ponton és a testen. Az ábrán az aktuális útvonalakat nyilak jelzik.

Az 1. b ábrán látható rövidzárlatot egyfázisú földzárlatnak, a keletkező hibaáramot pedig egyfázisú áramnak nevezzük.

Most képzelje el, hogy a szigetelés károsodása miatti egyfázisú rövidzárlat nem közvetlenül a földön, hanem valamilyen elektromos vevőkészülék testén - egy villanymotoron, egy elektromos készüléken vagy egy fémszerkezeten, amelyen elektromos vezetékek vannak elhelyezve ( 2. ábra). Az ilyen zárást rövidzárlatnak nevezik. Ha egyidejűleg az elektromos vevő háza vagy a szerkezet nincs földelve, akkor a hálózati fázis potenciálját, vagy annak közelében kapják meg.

Rizs. 2. Zárlat a kerethez a hálózatban, elszigetelt nullával

A test érintése ugyanaz, mint a fázis érintése.Zárt áramkör jön létre az emberi testen, a cipőkön, a padlón, a talajon, a szivárgási ellenálláson és a használható fázisok kapacitásán keresztül (az egyszerűség kedvéért a kapacitív ellenállásokat nem tüntettük fel a 2. ábrán).

Ebben a rövidzárlatban az áram az ellenállásától függ, és súlyosan megsérülhet vagy megölhet egy személyt.

Rizs. 3. Egy személy megérint egy vezetéket egy izolált semleges vezetékkel rendelkező hálózatban földelés jelenlétében a hálózatban

Az elmondottakból az következik, hogy ahhoz, hogy az áram áthaladjon a földön, zárt áramkörre van szükség (néha úgy képzelik, hogy az áram "földre megy" nem igaz). Az 1000 V-ig szigetelt semleges feszültségű hálózatokban a szivárgási és kapacitív áramok általában kicsik. A szigetelés állapotától és a hálózat hosszától függenek. Még egy kiterjedt hálózatban is néhány amperen belül vannak, vagy kevesebben. Ezért ezek az áramok általában nem elegendőek a biztosítékok megolvadásához vagy a csatlakozás megszakításához megszakítók.

1000 V feletti feszültségeknél a kapacitív áramok elsődleges fontosságúak; több tíz ampert is elérhetnek (ha a kompenzációjuk nincs biztosítva). Ezekben a hálózatokban azonban általában nem alkalmazzák a hibás szakaszok egyfázisú hiba esetén történő kioldását, hogy ne keletkezzenek fennakadások az ellátásban.

Ezért egy elszigetelt nullával rendelkező hálózatban egyfázisú rövidzárlat jelenlétében (amelyet a szigetelésvezérlő eszközök jeleznek) az elektromos vevők tovább működnek. Ez azért lehetséges, mert egyfázisú zárlat esetén a hálózati feszültség (fázistól fázisig) nem változik, és minden elektromos vevő megszakítás nélkül kap áramot.De egyfázisú hiba esetén egy leválasztott nullával rendelkező hálózatban a sértetlen fázisok feszültsége a földhöz képest lineárisra nő, és ez hozzájárul a második földzárlat megjelenéséhez egy másik fázisban. Az így létrejövő kettős földzárlat komoly veszélyt jelent az emberekre. Ezért minden olyan hálózatot, amelyben egyfázisú rövidzárlat van, vészhelyzetnek kell tekinteni, mivel az általános biztonsági feltételek ilyen hálózati állapotban meredeken romlanak.

Tehát a "föld" jelenléte növeli a veszélyt Áramütés feszültség alatt álló részek érintésekor. Ez látható például a 3. ábrán, amely a hibaáram áthaladását mutatja, amikor véletlenül megérinti az A fázis áramvezető vezetékét, és a C fázisban a javítatlan "földelést". Ebben az esetben az ember befolyás alatt van. a hálózat hálózati feszültségétől. Ezért az egyfázisú földelési vagy kerethibákat a lehető leghamarabb el kell hárítani.