Yalıtılmış bir nötr ile elektrik şebekelerinin kullanımı

Yalıtılmış bir nötr, bir topraklama cihazına bağlı olmayan veya ona yüksek bir dirençle bağlı olan bir transformatörün veya jeneratörün nötrüdür.

İzole nötrlü elektrik şebekeleri, 380 - 660 V ve 3 - 35 kV gerilimli elektrik şebekelerinde kullanılır.

1000 V'a kadar gerilimde izole nötrlü şebekelerin uygulanması

Üç telli elektrik şebekeleri izole nötr ile elektrik güvenliği için artan gereksinimlere (kömür madenleri, potas madenleri, turba madenleri, mobil tesisler elektrik şebekeleri) uymak gerektiğinde 380 - 660 V'luk bir voltajda kullanılır. Mobil elektrik tesisatı ağları dört kablo ile uygulanabilir.

Normal çalışmada şebeke fazlarının toprağa olan gerilimleri simetriktir ve sayısal olarak tesisatın faz gerilimine, kaynak fazlarındaki akımlar ise faz yük akımlarına eşittir.

1 kV'a kadar gerilime sahip şebekelerde (kural olarak kısa uzunluklar), fazların toprağa göre kapasitif iletkenliği ihmal edilir.

Bir kişi ağın fazına dokunduğunda, akım vücudundan geçer.

Azh = 3Uf / (3r3+z)

nerede Uf - faz voltajı; r3 - insan vücudunun direnci (1 kΩ'a eşit alınır); z — fazın izolasyonundan toprağa empedans (faz başına 100 kΩ veya daha fazla).

z >>r3 olduğundan, I akımı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle, bir kişinin faza dokunması nispeten güvenlidir. Binaları insanlara elektrik çarpması tehlikesi açısından özellikle tehlikeli veya yüksek tehlike olarak sınıflandırılan nesnelerin elektrik tesisatlarında izole bir nötr kullanımını belirleyen bu durumdur.

Yalıtımın hatalı olması durumunda, z << rz olduğunda, faza dokunan kişi faz gerilimi altına düşer. Bu durumda akım. insan vücudundan geçiş öldürücü değeri aşabilir.

Tek fazlı toprak arızalarında arızalı fazların toprağa göre gerilimi lineer olarak artar ve kısa devre anında sağlam faza temas ettiğinde insan vücudundan geçen akım birkaç yüze ulaştığı için her zaman tehlikelidir. miliamper (burada z << rз ve değer yerine Hat voltajının Uf değeri formülde değiştirilmelidir, yani √3.

Yukarıdakilerin bir sonucu, bu tür ağlarda, durum izleme izolasyon ağları ile birlikte koruyucu bağlantı kesme veya topraklamanın koruyucu bir önlemi olarak kullanılmasıdır. Bu elektrik tesisatlarında tek fazlı toprak arızaları ile şebekenin uzun süre çalışmasına izin verilmez.

Kesitsel yalıtım izleme ile birlikte topraklamanın kullanılmasının temeli, yalıtılmış bir nötre sahip şebekelerde katı toprak arıza akımının (Ic) elektrikli ekipmanın mahfazalarının topraklama direncine bağlı olmamasıdır. normalde enerji verilir (topraklama noktasının iletkenliğinin, toprağa göre nötr iletkenlik, yalıtım ve faz kapasitesinin toplamından önemli ölçüde daha yüksek olması nedeniyle) ve hasarlı fazın toprağa göre voltajı Uz kaynağın faz voltajının küçük bir kısmı.

İzolasyonun zemine göre simetrik dirençleri için AzSand Uz miktarlarının değerleri aşağıdaki gibi belirlenir:

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

nerede rz - elektrikli ekipman mahfazalarının topraklama direnci. z >> rz olduğundan, Uz << Uf.

Formüllerden de görülebileceği gibi, nötrü izole edilmiş şebekelerde, bir fazın toprağa kısa devre yapması kısa devre akımlarına neden olmaz, I akımı birkaç miliamperdir. Koruyucu kapatma, elektrik çarpması durumunda ve yer altı şebekelerinde elektrik tesisatının otomatik olarak kapatılmasını sağlar, yalıtım durumunun otomatik olarak izlenmesine dayanır.

1000 V'un üzerindeki gerilimlerde izole nötrlü ağların uygulanması

İzole nötr (düşük topraklama akımları ile) ile 1 kV'tan daha yüksek gerilime sahip üç telli elektrik şebekeleri, 3 - 33 kV gerilime sahip şebekeleri içerir. Burada fazların toprağa göre kapasitif iletkenliği ihmal edilemez.

Normal modda, kaynağın fazlarındaki akımlar, yüklerin ve fazların toprağa göre kapasitif akımlarının geometrik toplamı ile belirlenir.Üç fazın kapasitif akımlarının geometrik toplamı sıfıra eşittir, bu nedenle hayır akım topraktan akar.

Kesintisiz bir toprak arızasında, bu arızalı fazın toprağa gerilimi yaklaşık olarak sıfıra eşit olur ve diğer iki (hatalı) fazın toprağa gerilimi doğrusal değerlere yükselir. Hasarsız fazların kapasitif akımları da √3 kat artar, çünkü artık faz kapasitanslarına faz değil hat gerilimleri uygulanmaktadır. Sonuç olarak, tek fazlı bir toprak arızasının kapasitif akımı, faz başına normal kapasitif akımın 3 katı olarak çıkıyor.

Bu akımların mutlak değeri nispeten küçüktür. Bu nedenle, 10 kV gerilime ve 10 km uzunluğa sahip bir havai enerji hattı için kapasitif akım NSyaklaşık 0,3 A. ve aynı gerilim ve uzunluğa sahip bir kablo hattı için - 10 A.

İzole nötr ile 3 - 35 kV gerilime sahip üç telli bir ağın kullanılması, elektrik güvenliği gerekliliklerinden (bu tür ağlar her zaman insanlar için tehlikelidir) ve bağlı elektrik alıcılarının normal çalışmasını sağlama yeteneğinden kaynaklanmaz. belirli bir süre için faz-faz gerilimine geçer. Gerçek şu ki, izole edilmiş faz-nötrlü ağlardaki tek fazlı toprak arızalarında, faz-faz voltajının büyüklüğü değişmeden kalır ve faz 120 ° 'lik bir açıyla kaydırılır.

Hasarsız fazlardaki gerilim artışı, her şey mevcut olana kadar doğrusal bir değere yükselir ve uzun süreli maruz kalma durumunda, yalıtım hasarı ve ardından fazlar arasında bir kısa devre mümkündür.Bu nedenle, bu tür şebekelerde toprak arızalarını hızlı bir şekilde bulmak için, fazlardan birinin yalıtım direnci önceden belirlenmiş bir değerin altına düştüğünde sinyale göre otomatik yalıtım kontrolü yapılmalıdır.

Mobil tesislerin, turba madenlerinin, kömür madenlerinin ve potas madenlerinin trafo merkezlerini besleyen şebekelerde, bağlantıyı kesmek için toprak arıza koruması çalışmalıdır.

Bir faz bir ark yayı ile toprağa kapatıldığında, rezonans olayları ve (2.5 - 3.9) Uph'a kadar tehlikeli aşırı gerilimler, zayıflamış yalıtımla arızasına ve kısa devreye yol açar. Bu nedenle, hat izolasyon seviyesi, rezonans aşırı gerilimlerinin frekansı ile belirlenir.

Kesme arkları, sırasıyla 35 ve 20 kV gerilimlerde 10 ve 15 A'nın üzerinde, sırasıyla 6 ve 10 kV gerilimlerde 20 ve 30 A'nın üzerinde kapasitif toprak arıza akımlarına sahip şebekelerde meydana gelir.

Aralıklı ark olasılığını ortadan kaldırmak ve üç telli bir ağın nötr kısmındaki elektrikli ekipmanın yalıtımı için ilgili tehlikeli sonuçları ortadan kaldırmak için bir endüktif içerir ark söndürme reaktörü… Reaktörün endüktansı, toprak arızasının bulunduğu yerdeki kapasitif akımın mümkün olduğunca küçük olacağı ve aynı zamanda tek fazlı toprak arızasına tepki veren röle korumasının çalışmasını garanti edecek şekilde seçilir.

MA Korotkevich