Elektromos hálózatok használata szigetelt nullával

Az izolált nulla olyan transzformátor vagy generátor nullapontja, amely nincs csatlakoztatva földelő berendezéshez, vagy nagy ellenálláson keresztül csatlakozik hozzá.

A szigetelt nullával ellátott elektromos hálózatokat 380–660 V és 3–35 kV feszültségű elektromos hálózatokban használják.

Leválasztott nullával ellátott hálózatok alkalmazása 1000 V feszültségig

Háromvezetékes elektromos hálózatok elszigetelt semleges 380-660 V feszültségen használják, ha meg kell felelni a fokozott elektromos biztonsági követelményeknek (szénbányák, hamuzsírbányák, tőzegbányák, mobil berendezések elektromos hálózatai). A mobil elektromos berendezések hálózatai négy vezetékkel valósíthatók meg.

Normál üzemben a hálózati fázisok földhöz viszonyított feszültségei szimmetrikusak és számszerűen megegyeznek a berendezés fázisfeszültségével, a forrásfázisok áramai pedig megegyeznek a fázisterhelési áramokkal.

Az 1 kV-ig terjedő feszültségű hálózatokban (általában rövid hosszúságúak) a fázisok kapacitív vezetőképességét a földhöz képest figyelmen kívül hagyják.

Amikor egy személy megérinti a hálózat fázisát, az áram áthalad a testén

Azh = 3Uf / (3r3+z)

ahol Uf – fázisfeszültség; r3 – az emberi test ellenállása (1 kΩ-nak számítva); z — impedancia a fázis leválasztásától a földig (fázisonként legalább 100 kΩ).

z >>r3 óta az I áram elhanyagolhatóan kicsi. Ezért viszonylag biztonságos, ha valaki megérinti a fázist. Ez a körülmény határozza meg az izolált nullapont használatát azon tárgyak elektromos berendezéseiben, amelyek helyiségei az áramütés veszélye szempontjából különösen veszélyesnek vagy fokozottan veszélyesnek minősülnek.

Hibás szigetelés esetén, amikor z << rz, egy személy a fázist megérintve a fázisfeszültség alá esik. Ebben az esetben az áram. az emberi testen való áthaladás meghaladhatja a halálos értéket.

Egyfázisú földzárlatoknál a meghibásodott fázisok földhöz viszonyított feszültsége lineárisan növekszik, és az emberi testen áthaladó áram, amikor rövidzárlat pillanatában az ép fázist érinti, mindig veszélyes, mert eléri a több százat. milliamper (itt z << rз és az érték helyett A képletben a vonali feszültség Uf értékét kell behelyettesíteni, azaz √3.

A fentiek következménye, hogy az ilyen hálózatokban védőintézkedésként védelmi leválasztást vagy földelést alkalmaznak állapotfigyelő szigetelő hálózatokkal kombinálva. A hálózat hosszú távú üzemeltetése egyfázisú földzárlattal ezekben az elektromos berendezésekben nem megengedett.

A keresztmetszeti szigetelés felügyelettel kombinált földelés alkalmazásának alapja az a tény, hogy a szilárd földzárlati áram Ic a leválasztott nullával rendelkező hálózatokban nem függ az elektromos berendezések házainak földelési ellenállásától, amelyek nem normál feszültségű (ami miatt a földelési pont vezetőképessége lényegesen nagyobb, mint a nulla, a szigetelés és a fáziskapacitás talajhoz viszonyított vezetőképességének összege), és a sérült fázis feszültsége a földhöz viszonyítva Uz a forrás fázisfeszültségének kis része.

Az AzSand Uz mennyiségek értéke a szimmetrikus ellenállású szigeteléshez a talajhoz képest a következőképpen kerül meghatározásra:

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

ahol rz — elektromos berendezések házainak földelési ellenállása. Mivel z >> rz, akkor Uz << Uf.

A képletekből látható, hogy a szigetelt nullával rendelkező hálózatokban az egyik fázis testzárlata nem okoz rövidzárlati áramokat, az I áram több milliamper. A védőleállás biztosítja az elektromos berendezés automatikus leállítását áramütés esetén és a földalatti hálózatokban a szigetelés állapotának automatikus ellenőrzésén alapul.

Leválasztott nullával ellátott hálózatok alkalmazása 1000 V feletti feszültségnél

Az 1 kV-nál nagyobb feszültségű, szigetelt nullával (alacsony földelési árammal) rendelkező háromvezetékes elektromos hálózatok közé tartoznak a 3–33 kV feszültségű hálózatok. Itt nem elhanyagolható a fázisok kapacitív vezetőképessége a földhöz képest.

Normál üzemmódban a forrás fázisainak áramait a terhelések és a fázisok kapacitív áramainak földhöz viszonyított geometriai összege határozza meg A három fázis kapacitív áramainak geometriai összege nulla, ezért nem áram folyik át a talajon.

Szilárd földzárlat esetén ennek a hibás fázisnak a föld feszültsége megközelítőleg nulla lesz, a másik két (hibás) fázis földfeszültsége pedig lineáris értékre nő. A sértetlen fázisok kapacitív árama is √3-szorosára nő, mivel a fáziskapacitásokra most nem fázis, hanem vonali feszültség kerül. Ennek eredményeként az egyfázisú földzárlat kapacitív árama fázisonként a normál kapacitív áram háromszorosa.

Ezen áramok abszolút értéke viszonylag kicsi. Tehát egy 10 kV feszültségű és 10 km hosszúságú légvezetéknél a kapacitív áram NS körülbelül 0,3 A, és egy ugyanolyan feszültségű és hosszúságú kábelvezeték esetében - 10 A.

A 3–35 kV feszültségű, szigetelt nullával rendelkező háromvezetékes hálózat használata nem az elektromos biztonság követelményeinek (az ilyen hálózatok mindig veszélyesek az emberekre), és a csatlakoztatott elektromos vevőkészülékek normál működésének biztosítására való képességnek köszönhető. fázis-fázis feszültségre egy bizonyos ideig. Az a tény, hogy egyfázisú földzárlatok esetén az izolált fázissemleges hálózatokban a fázisok közötti feszültség nagysága változatlan marad, és a fázis 120 ° -os szögben eltolódik.

A sértetlen fázisok feszültségemelkedése lineáris értékre addig tart, amíg minden megvan, és hosszan tartó expozíció esetén a szigetelés károsodása és az azt követő rövidzárlat lehetséges a fázisok között.Ezért az ilyen hálózatokban a földzárlatok gyors megtalálása érdekében automatikus szigetelésvezérlést kell végrehajtani, amely a jelre hat, ha az egyik fázis szigetelési ellenállása egy előre meghatározott érték alá esik.

A mobil berendezések alállomásait ellátó hálózatokban, tőzegbányákban, szénbányákban és hamuzsírbányákban a lekapcsoláshoz a földzárlat-védelemnek működnie kell.

Ha egy fázist ívív zár a talajhoz, akkor rezonanciajelenségek és veszélyes túlfeszültségek lépnek fel (2,5 - 3,9) Uph-ig, amelyek meggyengült szigetelés mellett annak meghibásodásához és rövidzárlatához vezetnek. Ezért a vezeték leválasztásának szintjét a rezonáns túlfeszültségek frekvenciája határozza meg.

Megszakító ívek lépnek fel a 10 és 15 A feletti kapacitív földzárlati áramokkal rendelkező hálózatokban 35, illetve 20 kV feszültségen, 20, illetve 30 A felett 6, illetve 10 kV feszültségen.

A szakaszos ívek lehetőségének kiküszöbölésére és az ezzel járó veszélyes következmények kiküszöbölésére az elektromos berendezések szigetelésére a háromvezetékes hálózat semleges részében induktív ívelnyomó reaktor… A reaktor induktivitását úgy választjuk meg, hogy a földzárlat helyén a kapacitív áram a lehető legkisebb legyen, és egyben garantálja az egyfázisú földzárlatra reagáló relévédelem működését.

M. A. Korotkevics