Het gebruik van elektrische netwerken met een geïsoleerde nulleider

Een geïsoleerde nulleider is de nulleider van een transformator of generator die niet is aangesloten op een aardingsapparaat of er via een hoge weerstand mee is verbonden.

Elektrische netwerken met geïsoleerde nulleider worden gebruikt in elektrische netwerken met spanningen van 380 - 660 V en 3 - 35 kV.

Toepassing van netwerken met geïsoleerde nulleider bij spanningen tot 1000 V

Driedraads elektrische netwerken met geïsoleerde neutraal worden gebruikt bij een spanning van 380 - 660 V, wanneer het nodig is om te voldoen aan de verhoogde eisen voor elektrische veiligheid (elektrische netwerken van kolenmijnen, kalimijnen, turfmijnen, mobiele installaties). Met vier draden kunnen netwerken van mobiele elektrische installaties worden gerealiseerd.

Bij normaal bedrijf zijn de spanningen van de netwerkfasen naar aarde symmetrisch en numeriek gelijk aan de fasespanning van de installatie, en de stromen in de bronfasen zijn gelijk aan de fasebelastingsstromen.

In netwerken met een spanning tot 1 kV (in de regel korte lengtes), wordt de capacitieve geleidbaarheid van de fasen ten opzichte van de grond verwaarloosd.

Wanneer een persoon de fase van het netwerk aanraakt, gaat de stroom door zijn lichaam

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

waarin Uf — fasespanning; r3 — de weerstand van het menselijk lichaam (gelijk aan 1 kΩ); z - impedantie van isolatie van de fase naar aarde (100 kΩ of meer per fase).

Sinds z >>r3 is stroom I verwaarloosbaar klein. Daarom is het voor een persoon relatief veilig om de fase aan te raken. Het is deze omstandigheid die het gebruik van een geïsoleerde nulleider bepaalt in de elektrische installaties van die objecten waarvan de gebouwen, vanuit het oogpunt van het gevaar van elektrische schokken voor mensen, zijn geclassificeerd als bijzonder gevaarlijk of verhoogd gevaar.

In het geval van defecte isolatie, wanneer z << rz, valt een persoon die de fase aanraakt onder de fasespanning. In dit geval de stroom. passage door het menselijk lichaam kan de dodelijke waarde overschrijden.

Bij enkelfasige aardfouten neemt de spanning van de defecte fasen ten opzichte van de grond lineair toe, en de stroom die door het menselijk lichaam gaat wanneer het de intacte fase raakt op het moment van kortsluiting is altijd gevaarlijk, aangezien het enkele honderden bereikt milliampère (hier z << rз en in plaats van de waarde De Uf-waarde van de netspanning moet in de formule worden vervangen, d.w.z. √3.

Een gevolg van het bovenstaande is het gebruik in dergelijke netwerken als een beschermende maatregel van beschermende ontkoppeling of aarding in combinatie met condition monitoring isoltion-netwerken. Langdurig gebruik van het netwerk met enkelfasige aardfouten is in deze elektrische installaties niet toegestaan.

De basis voor het gebruik van aarding in combinatie met dwarsdoorsnede-isolatiebewaking is het feit dat de vaste aardlekstroom Ic in netwerken met een geïsoleerde nulleider niet afhankelijk is van de aardingsweerstand van de behuizingen van elektrische apparatuur, die niet zijn normaal bekrachtigd (vanwege het feit dat de geleidbaarheid van het aardingspunt aanzienlijk hoger is dan de som van de geleidbaarheid van de neutrale, isolatie- en fasecapaciteit ten opzichte van de grond), en de spanning van de beschadigde fase ten opzichte van de grond Uz is een klein deel van de fasespanning van de bron.

Waarden van de hoeveelheden AzSand Uz voor symmetrische isolatieweerstanden ten opzichte van de grond worden als volgt bepaald:

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

waarbij rz — aardingsweerstand van behuizingen van elektrische apparatuur. Aangezien z >> rz, dan Uz << Uf.

Zoals uit de formules blijkt, veroorzaakt in netwerken met een geïsoleerde nulleider de kortsluiting van één fase naar aarde geen kortsluitstromen, de stroom I is enkele milliampère. Beschermende uitschakeling zorgt voor automatische uitschakeling van de elektrische installatie in geval van een elektrische schok en is in ondergrondse netwerken gebaseerd op automatische bewaking van de staat van de isolatie.

Toepassing van netwerken met geïsoleerde nulleider bij spanningen boven 1000 V

Driedraads elektrische netwerken met een spanning van meer dan 1 kV met een geïsoleerde nulleider (met lage aardstromen) omvatten netwerken met een spanning van 3 - 33 kV. Hier kan de capacitieve geleiding van de fasen ten opzichte van aarde niet worden verwaarloosd.

In de normale modus worden de stromen in de fasen van de bron bepaald door de geometrische som van belastingen en capacitieve stromen van de fasen ten opzichte van de aarde.De geometrische som van de capacitieve stromen van de drie fasen is gelijk aan nul, dus geen stroom vloeit door de grond.

Bij een solide aardfout wordt de spanning naar aarde van deze foutieve fase ongeveer gelijk aan nul., en de spanningen naar aarde van de andere twee (foute) fasen nemen toe tot lineaire waarden. Capacitieve stromen van onbeschadigde fasen nemen ook √3 keer toe, aangezien nu geen fase-, maar lijnspanningen worden toegepast op de fasecapaciteiten. Als gevolg hiervan blijkt de capacitieve stroom van een enkelfasige aardfout 3 keer de normale capacitieve stroom per fase te zijn.

De absolute waarde van deze stromen is relatief klein. Dus voor een bovengrondse hoogspanningslijn met een spanning van 10 kV en een lengte van 10 km is de capacitieve stroom NSongeveer 0,3 A., en voor een kabellijn met dezelfde spanning en lengte - 10 A.

Het gebruik van een driedraads netwerk met een spanning van 3 - 35 kV met een geïsoleerde nulleider is niet te wijten aan de vereisten voor elektrische veiligheid (dergelijke netwerken zijn altijd gevaarlijk voor mensen) en de mogelijkheid om de normale werking van aangesloten elektrische ontvangers te garanderen naar fase-fasespanning gedurende een bepaalde tijd. Feit is dat bij enkelfasige aardfouten in netwerken met een geïsoleerde fase-nulleider de fase-naar-fase spanning ongewijzigd blijft in grootte en de fase wordt verschoven met een hoek van 120 °.

De spanningsstijging in onbeschadigde fasen tot een lineaire waarde strekt zich uit totdat alles aanwezig is, en bij langdurige blootstelling is isolatieschade en een daaropvolgende kortsluiting tussen de fasen mogelijk.Daarom moet in dergelijke netwerken, om snel aardfouten te vinden, automatische isolatiecontrole worden uitgevoerd, die op het signaal inwerkt wanneer de isolatieweerstand van een van de fasen onder een vooraf bepaalde waarde daalt.

In netwerken die substations van mobiele installaties voeden, turfmijnen, kolenmijnen en in potasmijnen, moet aardfoutbeveiliging werken om los te koppelen.

Wanneer een fase wordt afgesloten met de grond door een boogboog, resonantieverschijnselen en gevaarlijke overspanningen tot (2,5 - 3,9) Uph, die, met verzwakte isolatie, leiden tot uitval en kortsluiting. Daarom wordt het niveau van lijnisolatie bepaald door de frequentie van resonante overspanningen.

Onderbrekende lichtbogen komen voor in netwerken met capacitieve aardfoutstromen boven 10 en 15 A bij spanningen van respectievelijk 35 en 20 kV, boven 20 en 30 A bij spanningen van respectievelijk 6 en 10 kV.

Om de mogelijkheid van intermitterende lichtbogen te elimineren en om de daarmee gepaard gaande gevaarlijke gevolgen voor isolatie te elimineren, bevat elektrische apparatuur in het neutrale deel van een driedraads netwerk een inductieve vlamboogonderdrukkingsreactor… De inductantie van de reactor is zo gekozen dat de capacitieve stroom ter plaatse van de aardfout zo klein mogelijk is en tegelijkertijd de werking van de relaisbeveiliging garandeert die reageert op een enkelfasige aardfout.

MA Korotkevich