Употреба електричних мрежа са изолованим неутралом

Изоловани нул је неутрални нул трансформатора или генератора који није повезан са уређајем за уземљење или је на њега повезан преко великог отпора.

Електричне мреже са изолованим неутралом користе се у електричним мрежама напона од 380 — 660 В и 3 — 35 кВ.

Примена мрежа са изолованим неутралним напоном до 1000 В

Трожичне електричне мреже са изолованим неутралним користе се на напону од 380 — 660 В, када је потребно испунити повећане захтеве за електричну безбедност (електричне мреже рудника угља, рудника поташе, рудника тресета, мобилних инсталација). Мреже мобилних електричних инсталација могу се реализовати са четири жице.

У нормалном раду напони фаза мреже према земљи су симетрични и нумерички једнаки фазном напону инсталације, а струје у фазама извора једнаке су струјама фазног оптерећења.

У мрежама са напоном до 1 кВ (по правилу, кратке дужине), капацитивна проводљивост фаза у односу на тло се занемарује.

Када особа додирне фазу мреже, струја пролази кроз његово тело

Азх = 3Уф / (3р3+ з)

где Уф — фазни напон; р3 — отпор људског тела (узет једнак 1 кΩ); з — импеданса од изолације фазе од земље (100 кΩ или више по фази).

Пошто је з >>р3, струја И је занемарљиво мала. Стога је релативно безбедно да особа додирне фазу. Управо ова околност опредељује употребу изолованог неутралног елемента у електричним инсталацијама оних објеката чије су просторије, са становишта опасности од струјног удара за људе, класификоване као посебно опасне или повећане опасности.

У случају неисправне изолације, када з << рз, особа, додирујући фазу, пада под фазни напон. У овом случају струја. пролаз кроз људско тело може премашити смртоносну вредност.

Код једнофазних земљоспоја, напон кварених фаза у односу на земљу расте линеарно, а струја која пролази кроз људско тело када додирне неоштећену фазу у тренутку кратког споја увек је опасна, јер достиже неколико стотина. милиампера (овде з << рз и уместо вредности Уф вредност линијског напона се мора заменити у формули, тј. √3.

Последица наведеног је употреба у таквим мрежама као заштитна мера заштитног искључења или уземљења у комбинацији са изолационим мрежама за праћење стања. У овим електричним инсталацијама није дозвољен дуготрајан рад мреже са једнофазним земљоспојем.

Основа за коришћење уземљења у комбинацији са надзором изолације попречног пресека је чињеница да чврста струја земљоспоја Иц у мрежама са изолованим неутралним елементом не зависи од отпора уземљења кућишта електричне опреме која нису нормално под напоном (због чињенице да је проводљивост тачке уземљења знатно већа од збира проводљивости неутралног, изолационог и фазног капацитета у односу на уземљење), а напон оштећене фазе у односу на уземљење Уз је мали део фазног напона извора.

Вредности величина АзСанд Уз за симетричне отпоре изолације у односу на тло одређују се на следећи начин:

Азх = 3Уф /з, Уз = Ажс к рз = 3Уφ к (рз/з)

где је рз — отпор уземљења кућишта електричне опреме. Пошто је з >> рз, онда је Уз << Уф.

Као што се види из формула, у мрежама са изолованом неутралном, кратки спој једне фазе на масу не изазива струје кратког споја, струја И је неколико милиампера. Заштитно искључивање обезбеђује аутоматско искључивање електричне инсталације у случају струјног удара иу подземним мрежама засновано је на аутоматском праћењу стања изолације.

Примена мрежа са изолованим неутралним напонима изнад 1000 В

Трожичне електричне мреже напона већег од 1 кВ са изолованим неутралним (са малим струјама уземљења) обухватају мреже напона од 3 — 33 кВ. Овде се не може занемарити капацитивна проводљивост фаза у односу на уземљење.

У нормалном режиму, струје у фазама извора су одређене геометријским збиром оптерећења и капацитивних струја фаза у односу на уземљење.Геометријски збир капацитивних струја три фазе једнак је нули, стога не. струја тече кроз земљу.

У чврстом земљоспоју, напон према земљи ове кварене фазе постаје приближно једнак нули, а напони према земљи друге две (искварене) фазе се повећавају на линеарне вредности. Капацитивне струје неоштећених фаза такође се повећавају √3 пута, пошто се сада на фазне капацитете примењују не фазни, већ линијски напони. Као резултат, капацитивна струја једнофазног земљоспоја испада 3 пута већа од нормалне капацитивне струје по фази.

Апсолутна вредност ових струја је релативно мала. Дакле, за надземни далековод напона 10 кВ и дужине 10 км, капацитивна струја је НСаоко 0,3 А., а за кабловски вод истог напона и дужине — 10 А.

Употреба трожилне мреже напона од 3-35 кВ са изолованим неутралним елементом није због захтева за електричну безбедност (такве мреже су увек опасне за људе) и могућности да се обезбеди нормалан рад прикључених електричних пријемника. на фазно-фазни напон за одређени временски период. Чињеница је да код једнофазних земљоспоја у мрежама са изолованом фазном неутралношћу, напон фаза-фаза остаје непромењен у величини и фаза се помера за угао од 120 °.

Пораст напона у неоштећеним фазама до линеарне вредности се протеже док све не буде ту, а при дужем излагању могуће је оштећење изолације и накнадни кратки спој између фаза.Стога, у таквим мрежама, у циљу брзог проналажења земљоспоја, треба извршити аутоматску контролу изолације, делујући на сигнал када отпор изолације једне од фаза падне испод унапред одређене вредности.

У мрежама које напајају подстанице мобилних инсталација, рудницима тресета, рудницима угљаТ и У рудницима калијума, земљоспојна заштита мора да ради да би се искључила.

Када је фаза затворена са земљом лучним луком, појављују се резонантне појаве и опасни пренапони до (2,5 — 3,9) Уп, који са ослабљеном изолацијом доводе до њеног квара и кратког споја. Стога је ниво изолације линије одређен учесталошћу резонантних пренапона.

Прекидни лукови се јављају у мрежама са капацитивним струјама земљоспоја изнад 10 и 15 А при напонима од 35 и 20 кВ, респективно, изнад 20 и 30 А при напонима од 6 и 10 кВ, респективно.

Да би се елиминисала могућност испрекиданог лука и елиминисале повезане опасне последице по изолацију електричне опреме у неутралном делу трожилне мреже укључује индуктивну реактор за сузбијање лука… Индуктивност реактора је изабрана тако да је капацитивна струја на месту земљоспоја што мања и да истовремено гарантује рад релејне заштите која реагује на једнофазни земљоспој.

М.А.Короткевич