İzole nötr ile üç fazlı bir akım ağı nasıl çalışır?

Elektrik şebekeleri, trafo ve jeneratörlerin topraklı veya izole nötrü ile çalışabilir... 6, 10 ve 35 kV şebekeler, trafoların izole nötrü ile çalışır. 660, 380 ve 220 V şebekeler hem izole hem de topraklanmış nötr ile çalışabilir. Gereklilikleri karşılayan en yaygın dört telli ağlar 380/220 elektrik tesisatı kuralları (PUE) topraklanmış bir nötr olmalıdır.

Yalıtılmış bir nötre sahip ağları düşünün... Şekil 1a, böyle bir üç fazlı akım ağının bir diyagramını göstermektedir. Sargı yıldızda bağlı olarak gösterilmiştir, ancak aşağıda söylenen her şey sekonder sargının deltada bağlanması durumu için de geçerlidir.

Pirinç. 1. İzole nötr (a) ile üç fazlı bir akım şebekesinin şeması. İzole nötr (b) ile şebeke topraklaması.

Şebekenin canlı bölümlerinin topraktan genel yalıtımı ne kadar iyi olursa olsun, şebekenin iletkenleri her zaman toprağa bağlıdır. Bu ilişki iki yönlüdür.

1. Gerilim altındaki bölümlerin yalıtımı, toprağa göre genellikle megohm olarak ifade edilen belirli bir dirence (veya iletkenliğe) sahiptir.Bu, tellerin ve toprağın yalıtımından belirli bir miktarda akımın aktığı anlamına gelir. İyi bir yalıtım ile bu akım çok küçüktür.

Örneğin, ağın bir fazının kablosu ile toprak arasındaki voltajın 220 V olduğunu ve bu telin bir megohmmetre ile ölçülen yalıtım direncinin 0,5 MΩ olduğunu varsayalım. Bu, bu fazdan toprağa 220 giden akımın 220 / (0,5 x 1,000,000) = 0,00044 A veya 0,44 mA olduğu anlamına gelir. Bu akıma kaçak akım denir.

Geleneksel olarak, daha fazla netlik için, üç faz r1, r2, r3'ün yalıtım direnci şemasında, her biri telin bir noktasına bağlı dirençler şeklinde gösterilmektedir. Aslında, çalışan bir ağdaki kaçak akımlar, kabloların tüm uzunluğu boyunca eşit olarak dağıtılır, ağın her bölümünde toprağa kapatılırlar ve bunların toplamı (geometrik, yani faz kayması dikkate alınarak) sıfırdır.

2. İkinci tip bir bağlantı, ağ tellerinin toprağa göre kapasitansı ile oluşturulur. Bu ne anlama geliyor?

Her ağ kablosu ve toprak iki olarak kabul edilebilir uzatılmış kapasitör plakaları... Havai hatlarda, iletken ve toprak bir kapasitörün plakaları gibidir ve aralarındaki hava bir dielektriktir. Kablo hatlarında kondansatör plakaları kablo çekirdeği ve toprağa bağlı metal kılıf, izolatör ise izolasyondur.

Alternatif voltaj ile, kapasitörlerdeki yüklerdeki değişiklik, alternatif akımların ortaya çıkmasına ve kapasitörler boyunca akmasına neden olur. Çalışan bir ağdaki bu sözde kapasitif akımlar, tellerin uzunluğu boyunca eşit olarak dağıtılır ve her bir bölümde ayrıca zeminden kapatılır. İncirde.Şekil 1'de ve üç fazın kondansatörlerinin toprağa x1, x2, x3 dirençleri geleneksel olarak her biri bir ızgara noktasına bağlı olarak gösterilmiştir. Ağın uzunluğu arttıkça, kaçak ve kapasitif akımlar da artar.

Şekil 1'de gösterilende ve şebekede ne olacağını görelim, fazlardan birinde (örneğin A) bir toprak arızası meydana gelirse, yani bu fazın iletkeni toprağa nispeten küçük bir şekilde bağlanacaktır. rezistans. Böyle bir durum şekil 1, b'de gösterilmiştir. A teli fazı ile toprak arasındaki direnç küçük olduğu için bu fazın toprağa olan kaçak direnci ve kapasitansı topraklama direnci ile şöntlenir.Artık UB şebekesinin hat voltajının etkisi altında kaçak akımlar ve iki çalışma fazının kapasitif akımları arıza noktasından ve topraklamadan geçecektir. Mevcut yollar şekilde oklarla gösterilmiştir.

Şekil 1, b'de gösterilen kısa devreye tek fazlı toprak arızası, ortaya çıkan arıza akımına da tek fazlı akım denir.

Şimdi, yalıtım hasarı nedeniyle tek fazlı bir kısa devrenin doğrudan toprağa değil, bazı elektrik alıcılarının gövdesine - bir elektrik motoruna, bir elektrik aparatına veya üzerine elektrik tellerinin döşendiği metal bir yapıya meydana geldiğini hayal edin ( İncir. 2). Böyle bir kapanmaya kasa kısa devresi denir. Aynı zamanda elektrik alıcısının gövdesi veya yapısı toprağa bağlı değilse, şebeke fazının veya yakınında potansiyel kazanırlar.

Pirinç. 2. İzole nötr ile ağda çerçeveye kısa devre

Vücuda dokunmak, faza dokunmakla aynıdır.İnsan vücudu, ayakkabılar, zemin, zemin, sızıntı direnci ve kullanılabilir fazların kapasitansı aracılığıyla bir kapalı devre oluşturulur (basit olması için kapasitif dirençler Şekil 2'de gösterilmemiştir).

Bu kısa devredeki akım, direncine bağlıdır ve bir kişiyi ciddi şekilde yaralayabilir veya öldürebilir.

Pirinç. 3. Bir kişi, ağda toprak varlığında izole edilmiş nötrü olan bir ağdaki bir tele dokunur.

Anlatılanlardan, akımın topraktan geçmesi için kapalı bir devrenin olması gerektiği sonucu çıkar (bazen akımın "yere gittiği"nin doğru olmadığı düşünülür). 1000 V'a kadar izole edilmiş nötr gerilime sahip şebekelerde, kaçak ve kapasitif akımlar genellikle küçüktür. İzolasyonun durumuna ve ağın uzunluğuna bağlıdırlar. Kapsamlı bir ağda bile, birkaç amper ve daha az mesafedeler. Bu nedenle, bu akımlar genellikle sigortaları eritmek veya bağlantıyı kesmek için yetersizdir. Devre kesiciler.

1000 V'un üzerindeki voltajlarda, kapasitif akımlar birincil öneme sahiptir; birkaç on ampere ulaşabilirler (telafi edilmezse). Ancak bu şebekelerde tek fazlı arızalarda arızalı bölümlerin açması, beslemede kesintiye yol açmamak için genellikle kullanılmaz.

Bu nedenle, nötrü izole edilmiş bir şebekede, tek fazlı bir kısa devre varlığında (izolasyon kontrol cihazları tarafından sinyal verilir), elektrik alıcıları çalışmaya devam eder. Bu, tek fazlı bir kısa devre durumunda hat voltajının (fazdan faza) değişmemesi ve tüm elektrik alıcılarının kesintisiz olarak güç alması nedeniyle mümkündür.Ancak nötrü izole edilmiş bir şebekede tek fazlı bir arıza olması durumunda, hasarsız fazların toprağa göre gerilimleri lineer yükselir ve bu, başka bir fazda ikinci bir toprak arızasının ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Ortaya çıkan çift topraklama hatası insanlar için ciddi tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle, içinde tek fazlı kısa devre olan herhangi bir ağ, böyle bir ağ durumundaki genel güvenlik koşulları keskin bir şekilde bozulduğu için acil durum olarak kabul edilmelidir.

Yani "toprak" varlığı tehlikeyi artırıyor Elektrik şoku canlı parçalara dokunurken. Bu, örneğin, A fazının akım taşıyan iletkenine ve C fazındaki onarılmamış bir "topraklamaya" yanlışlıkla dokunulduğunda arıza akımının geçişini gösteren şekil 3'ten görülebilir. Bu durumda, kişi etki altındadır. şebekenin hat voltajı. Bu nedenle, tek fazlı toprak veya çerçeve arızaları mümkün olan en kısa sürede giderilmelidir.