Използването на електрически мрежи с изолирана неутрала

Изолирана неутрала е неутралата на трансформатор или генератор, който не е свързан към заземяващо устройство или е свързан към него чрез голямо съпротивление.

Електрическите мрежи с изолирана неутрала се използват в електрически мрежи с напрежения 380 — 660 V и 3 — 35 kV.

Приложение на мрежи с изолирана неутрала при напрежение до 1000 V

Трипроводни електрически мрежи с изолиран неутрален се използват при напрежение 380 — 660 V, когато е необходимо да се спазват повишените изисквания за електрическа безопасност (електрически мрежи на въглищни мини, калиеви мини, торфени мини, мобилни инсталации). Мрежи от мобилни електрически инсталации могат да се изпълняват с четири проводника.

При нормална работа напреженията на мрежовите фази спрямо земята са симетрични и числено равни на фазовото напрежение на инсталацията, а токовете във фазите на източника са равни на токовете на фазовото натоварване.

В мрежи с напрежение до 1 kV (като правило, къси дължини), капацитивната проводимост на фазите спрямо земята се пренебрегва.

Когато човек докосне фазата на мрежата, токът преминава през тялото му

Азh = 3Uf / (3rз+ z)

където Uf — фазово напрежение; rз — съпротивлението на човешкото тяло (взето равно на 1 kOм); z — импеданс отИзолация на фазата към земята (100 kΩ или повече на фаза).

Тъй като z >>rз, ток I е пренебрежимо малък. Следователно е относително безопасно човек да докосне фазата. Именно това обстоятелство определя използването на изолирана неутрала в електрическите инсталации на тези обекти, чиито помещения, от гледна точка на опасността от токов удар за хората, са класифицирани като особено опасни или с повишена опасност.

В случай на дефектна изолация, когато z << rз, човек, докосвайки фазата, попада под фазовото напрежение. В този случай токът. преминаването през човешкото тяло може да надвиши смъртоносната стойност.

При еднофазни земни повреди напрежението на изправните фази спрямо земята се увеличава до линейно и токът, преминаващ през човешкото тяло, когато докосне непокътнатата фаза в момента на късо съединение, винаги е опасен, тъй като достига няколкостотин милиампери (тук z << rз и вместо стойността Uf стойността на линейното напрежение трябва да бъде заместена във формулата, т. от. √3.

Последица от горното е използването в такива мрежи като защитна мярка за защитно изключване или заземяване в комбинация с мониторинг на състоянието исолтиони мрежи. Не се допуска продължителна експлоатация на мрежата с еднофазни земни повреди в тези електрически инсталации.

Основата за използването на заземяване в комбинация с мониторинг изолация напречното сечение е фактът, че токът на твърда земна повреда Iс в мрежи с изолирана неутрала, тя не зависи от заземяващото съпротивление на корпусите на електрическо оборудване, които обикновено не се захранват (поради факта, че проводимостта на мястото на заземяване е значително надвишава сумата от проводимостта на неутрален, изолационен и фазов капацитет спрямоситоземя), а напрежението на повредената фаза спрямо земята Uz е малка част от фазовото напрежение на източника.

Стойности на количествата Азпясък Uz за симетричен съпротивления изолацията спрямо земята се определя, както следва:

Азh = 3Uf /z, Uz = Азs x rz = 3Uφ x (rz/ z)

където rz — заземяващо съпротивление на корпусите на електрическото оборудване. Тъй като z >> rz, след това Uz << Uf.

Как вижда се от формулите, в мрежи с изолирана неутрала, късото съединение на една фаза към маса не предизвиква токове на късо съединение, токът I е няколко милиампера. Защитното изключване осигурява автоматично изключване на електрическата инсталация в случай на токов удар и в подземни мрежи се основава на автоматично наблюдение на състоянието на изолацията.

Приложение на мрежи с изолирана неутрала при напрежения над 1000 V

Трипроводните електрически мрежи с напрежение над 1 kV с изолирана неутрала (с ниски токове на заземяване) включват мрежи с напрежение 3 — 33 kV. Тук капацитивната проводимост на фазите спрямо земята не може да бъде пренебрегната.

В нормален режим токовете във фазите на източника се определят от геометричната сумаth натоварвания и капацитивни токове на фазите спрямо земята Геометричната сума на капацитивните токове на трите фази е равна на нула, поради което през земята не протича ток.

При твърда земна повреда напрежението спрямо земята на тази повредена фаза става приблизително равно на нула., и напреженията спрямо земята на другите две (повредени) фази се увеличават до линейни стойности. Капацитивните токове на неповредени фази също се увеличават √3 пъти, тъй като не фазови, а линейни напрежения вече са приложени към фазовите капацитети. В резултат на това капацитивният ток на еднофазна земна повреда се оказва 3 пъти над нормалния капацитивен ток на фаза.

Абсолютната стойност на тези токове е относително малка. Така че, за въздушен електропровод с напрежение 10 kV и 10 км дълъг, капацитивният ток е NSоколо 0,3 А., и за кабелна линия със същото напрежение и дължина — 10 А.

Използването на трипроводна мрежа с напрежение 3 — 35 kV с изолирана неутрала не се дължи на изискванията за електрическа безопасност (такива мрежи винаги опасни за хората) и способността да се осигури нормалната работа на електрическите приемници, свързани към фазово-фазово напрежение за определен период от време. Факт е, че при еднофазни земни повреди в мрежи с изолирана неутрала фазовото фазово напрежение остава непроменено по величина и фаза изместена под ъгъл 120 °.

Повишаването на напрежението в неповредени фази до линейна стойност се простира доа всичко е там и при продължително излагане са възможни повреди на изолацията и последващо късо съединение между фазите. Следователно, в такива мрежи, за бързо намиране на земни повреди, трябва да се извърши автоматичен контрол на изолацията, действащ по сигнала, когато изолационното съпротивление на една от фазите спадне под предварително определена стойност.

В мрежи, доставящи подстанции на мобилни инсталации, торфени мини, въглищни миниT и В калиевите мини защитата от земни повреди трябва да действа, за да се изключи.

Когато фаза е затворена към земята чрез прекъсваща дъга, резонансни явления и опасни пренапрежения до (2,5 — 3.9) Uph, които при отслабена изолация водят до нейната повреда и късо съединение. Следователно нивото на линейна изолация се определя от честотата на резонансните пренапрежения.

Прекъсващи дъги възникват в мрежи с капацитивни токове на земна повреда над 10 и 15 А при напрежение съответно 35 и 20 kV, над 20 и 30 A при напрежения съответно 6 и 10 kV.

За да се елиминира възможността за възникване на прекъсващи се дъги и елиминиране на свързаните с тях опасни последици за изолация електрическо оборудване в неутралната част на трипроводна мрежа включва индуктивно реактор за потискане на дъгата… Индуктивността на реактора се избира по такъв начинсома, така че капацитивният ток на мястото на повреда на земята да е възможно най-малък и в същото време да гарантира работата на релейната защита, която реагира на еднофазна повреда на земята.

М. А. Короткевич