Hvordan fungerer et trefaset strømnet med en isoleret neutral

Elektriske netværk kan arbejde med jordet eller isoleret nulled af transformere og generatorer... 6, 10 og 35 kV netværk fungerer med isoleret neutral af transformere. 660, 380 og 220 V netværk kan arbejde med både isoleret og jordet neutral. De mest almindelige firtrådsnetværk 380/220, der overholder kravene regler for elektrisk installation (PUE) skal have en jordet neutral.

Overvej netværk med en isoleret neutral... Figur 1a viser et diagram over et sådant trefaset strømnet. Vindingen er vist forbundet med stjerne, men alt, der er nævnt nedenfor, gælder også for tilfældet med at forbinde sekundærviklingen i delta.

Ris. 1. Diagram over et trefaset strømnetværk med isoleret nul (a). Netværksjording med isoleret neutral (b).

Uanset hvor god den samlede isolering af strømførende dele af netværket er fra jord, er netværkets ledere altid forbundet til jord. Dette forhold er todelt.

1. Isoleringen af ​​strømførende dele har en vis modstand (eller ledningsevne) i forhold til jord, normalt udtrykt i megohm.Det betyder, at en vis mængde strøm løber gennem isoleringen af ​​ledningerne og jorden. Med god isolering er denne strøm meget lille.

Antag for eksempel, at spændingen mellem ledningen i en fase af netværket og jorden er 220 V, og isolationsmodstanden for denne ledning, målt med et megohmmeter, er 0,5 MΩ. Det betyder, at strømmen til jord 220 fra denne fase er 220 / (0,5 x 1.000.000) = 0,00044 A eller 0,44 mA. Denne strøm kaldes lækstrøm.

Konventionelt, for større klarhed, på diagrammet over isolationsmodstanden af ​​tre faser er r1, r2, r3 afbildet i form af modstande, hver forbundet til et punkt af ledningen. Faktisk er lækstrømmene i et arbejdsnetværk fordelt jævnt langs hele længden af ​​ledningerne, i hver sektion af netværket er de lukket gennem jorden, og deres sum (geometrisk, det vil sige under hensyntagen til faseforskydningen) er nul.

2. En forbindelse af den anden type er dannet af kapacitansen af ​​netværksledningerne i forhold til jorden. Hvad betyder det?

Hver netværksledning og jord kan betragtes som to aflange kondensatorplader… I luftledninger er lederen og jorden som pladerne på en kondensator, og luften mellem dem er et dielektrikum. I kabelledninger er kondensatorpladerne kabelkernen og metalkappen forbundet til jord, og isolatoren er isoleringen.

Med vekselspænding får ændringen i ladningerne på kondensatorerne vekselstrøm til at opstå og strømme gennem kondensatorerne. Disse såkaldte kapacitive strømme i et fungerende netværk er jævnt fordelt langs længden af ​​ledningerne og i hver enkelt sektion lukkes de også gennem jorden. I fig.1, og modstandene af kondensatorerne i de tre faser til jord x1, x2, x3 er konventionelt vist forbundet med hver et gitterpunkt. Jo længere netværkets længde er, jo større er lækage og kapacitive strømme.

Lad os se, hvad der vil ske i den, der er vist i figur 1 og netværket, hvis der opstår en jordfejl i en af ​​faserne (for eksempel A), det vil sige, at lederen af ​​denne fase vil være forbundet med jorden gennem en relativt lille modstand. Et sådant tilfælde er vist i figur 1, b. Da modstanden mellem ledningsfase A og jorden er lille, shuntes lækmodstanden og kapacitansen til jorden af ​​denne fase af jordingsmodstanden. Nu, under påvirkning af netspændingen i netværket UB, vil lækstrømmene og kapacitive strømme af to driftsfaser vil passere gennem fejlpunktet og jord. Aktuelle stier er angivet med pile i figuren.

Kortslutningen vist i figur 1, b kaldes en enfaset jordfejl, og den resulterende fejlstrøm kaldes en enfaset strøm.

Forestil dig nu, at en enfaset kortslutning på grund af isolationsskader ikke er opstået direkte til jorden, men til kroppen af ​​en elektrisk modtager - en elektrisk motor, et elektrisk apparat eller til en metalstruktur, hvorpå elektriske ledninger er lagt ( Fig. 2). En sådan lukning kaldes en sagskortslutning. Hvis huset til den elektriske modtager eller strukturen på samme tid ikke er forbundet med jorden, erhverver de potentialet for netværksfasen eller tæt på den.

Ris. 2. Kort til ramme i netværk med isoleret neutral

At røre ved kroppen er det samme som at røre ved fasen.Et lukket kredsløb dannes gennem menneskekroppen, skoene, gulvet, jorden, lækagemodstanden og kapacitansen af ​​de anvendelige faser (for nemheds skyld er de kapacitive modstande ikke vist i fig. 2).

Strømmen i denne kortslutning afhænger af dens modstand og kan alvorligt skade eller dræbe en person.

Ris. 3. En person rører ved en ledning i et netværk med en isoleret neutral i nærvær af jord i netværket

Af det sagt følger det, at for at strømmen kan passere gennem jorden, er det nødvendigt at have et lukket kredsløb (nogle gange forestiller man sig, at strømmen "går til jorden" ikke er sand). I netværk med isoleret nulspænding op til 1000 V er lækage og kapacitive strømme normalt små. De afhænger af isoleringens tilstand og netværkets længde. Selv i et omfattende netværk er de inden for et par ampere og mindre. Derfor er disse strømme normalt utilstrækkelige til at smelte sikringer eller bryde forbindelsen afbrydere.

Ved spændinger over 1000 V er kapacitive strømme af primær betydning; de kan nå op på flere tiere ampere (hvis deres kompensation ikke er givet). I disse net anvendes dog normalt ikke udløsning af fejlbehæftede sektioner ved enfasede fejl for ikke at skabe afbrydelser i forsyningen.

Derfor, i et netværk med en isoleret neutral, i nærværelse af en enfaset kortslutning (som signaleres af isoleringskontrolenheder), fortsætter de elektriske modtagere med at arbejde. Dette er muligt, fordi i tilfælde af en enfaset kortslutning ændres linjespændingen (fase til fase) ikke, og alle elektriske modtagere modtager strøm uden afbrydelse.Men i tilfælde af en enfaset fejl i et netværk med en isoleret neutral, stiger spændingerne af de ubeskadigede faser i forhold til jorden til lineær, og dette bidrager til fremkomsten af ​​en anden jordfejl i en anden fase. Den resulterende dobbelte jordfejl udgør en alvorlig fare for mennesker. Derfor bør ethvert netværk med en enfaset kortslutning i det betragtes som nødsituation, da de generelle sikkerhedsforhold i en sådan netværkstilstand forværres kraftigt.

Så tilstedeværelsen af ​​"land" øger faren elektrisk stød ved berøring af strømførende dele. Dette kan f.eks. ses af figur 3, som viser fejlstrømmens passage ved utilsigtet berøring af den strømførende leder af fase A og en ikke-repareret "jording" i fase C. I dette tilfælde er man påvirket af netværkets netspænding. Derfor skal enfasede jord- eller stelfejl udbedres hurtigst muligt.