Uporaba električnih omrežij z izolirano nevtralnostjo

Izolirana nevtralnost je nevtralnost transformatorja ali generatorja, ki ni povezana z ozemljitveno napravo ali je z njo povezana preko visokega upora.

Električna omrežja z izolirano nevtralnostjo se uporabljajo v električnih omrežjih z napetostjo 380-660 V in 3-35 kV.

Uporaba omrežij z izoliranim nevtralnim napetostjo do 1000 V

Trižična električna omrežja z izoliranim nevtralnim Uporabljajo se pri napetosti 380-660 V, ko je potrebno izpolnjevati povečane zahteve glede električne varnosti (električna omrežja premogovnikov, rudnikov pepelike, rudnikov šote, mobilne naprave). Omrežja mobilnih električnih inštalacij se lahko izvedejo s štirimi žicami.

V normalnem obratovanju so napetosti faz omrežja na tla simetrične in številčno enake fazni napetosti inštalacije, tokovi v fazah vira pa so enaki faznim obremenitvenim tokovom.

V omrežjih z napetostjo do 1 kV (praviloma kratke dolžine) je kapacitivna prevodnost faz glede na tla zanemarjena.

Ko se oseba dotakne faze omrežja, tok prehaja skozi njegovo telo

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

kjer je Uf - fazna napetost; r3 - odpornost človeškega telesa (enaka 1 kΩ); z — impedanca med izolacijo faze in zemljo (100 kΩ ali več na fazo).

Ker je z >>r3, je tok I zanemarljivo majhen. Zato je razmeroma varno, da se oseba dotakne faze. Ta okoliščina določa uporabo izoliranega nevtralnega v električnih napeljavah tistih objektov, katerih prostori so z vidika nevarnosti električnega udara za ljudi razvrščeni kot posebej nevarni ali povečani nevarnosti.

V primeru okvarjene izolacije, ko z << rz, oseba, ki se dotakne faze, pade pod fazno napetost. V tem primeru tok. prehod skozi človeško telo lahko preseže letalno vrednost.

Pri enofaznih zemeljskih napakah napetost okvarjenih faz glede na tla linearno narašča, tok, ki teče skozi človeško telo, ko se v trenutku kratkega stika dotakne nepoškodovane faze, je vedno nevaren, saj doseže nekaj sto miliamperov (tukaj z << rз in namesto vrednosti V formulo je treba nadomestiti vrednost Uf omrežne napetosti, tj. √3.

Posledica navedenega je uporaba v tovrstnih omrežjih kot zaščitnega ukrepa zaščitnega odklopa ali ozemljitve v kombinaciji z izolacijskimi omrežji za nadzor stanja. V teh električnih napeljavah ni dovoljeno dolgotrajno delovanje omrežja z enofaznimi zemeljskimi stiki.

Osnova za uporabo ozemljitve v kombinaciji s presečnim nadzorom izolacije je dejstvo, da tok zemeljske napake Ic v omrežjih z izolirano nevtralnostjo ni odvisen od ozemljitvenega upora ohišij električne opreme, ki niso normalno pod napetostjo (zaradi dejstva, da je prevodnost ozemljitvene točke bistveno višja od vsote prevodnosti nevtralne, izolacijske in fazne zmogljivosti glede na tla), napetost poškodovane faze glede na tla Uz majhen del fazne napetosti vira.

Vrednosti količin AzSand Uz za simetrične upornosti izolacije glede na tla se določijo na naslednji način:

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

kjer je rz - upor ozemljitve ohišij električne opreme. Ker z >> rz, potem Uz << Uf.

Kot je razvidno iz formul, v omrežjih z izolirano nevtralnostjo kratek stik ene faze na tla ne povzroča tokov kratkega stika, tok I je več miliamperov. Zaščitni izklop zagotavlja samodejni izklop električne napeljave v primeru električnega udara in v podzemnih omrežjih temelji na avtomatskem nadzoru stanja izolacije.

Uporaba omrežij z izolirano nevtralnostjo pri napetostih nad 1000 V

Trižična električna omrežja z napetostjo nad 1 kV z izoliranim nevtralnim (z nizkimi ozemljitvenimi tokovi) vključujejo omrežja z napetostjo 3-33 kV. Tukaj ne moremo zanemariti kapacitivne prevodnosti faz glede na tla.

V normalnem načinu so tokovi v fazah vira določeni z geometrijsko vsoto obremenitev in kapacitivnih tokov faz glede na tla. Geometrična vsota kapacitivnih tokov treh faz je enaka nič, zato ni tok teče skozi zemljo.

Pri trdni zemeljski napaki postane napetost na zemljo te okvarjene faze približno enaka nič, napetosti na zemljo drugih dveh (okvarjenih) faz pa se povečata na linearne vrednosti. Kapacitivni tokovi nepoškodovanih faz se prav tako povečajo √3-krat, saj se na fazne kapacitivnosti zdaj ne napajajo fazne, ampak linijske napetosti. Kot rezultat se izkaže, da je kapacitivni tok enofazne zemeljske napake 3-krat večji od normalnega kapacitivnega toka na fazo.

Absolutna vrednost teh tokov je relativno majhna. Torej, za nadzemni daljnovod z napetostjo 10 kV in dolžino 10 km je kapacitivni tok Nsa približno 0,3 A., za kabelski vod z enako napetostjo in dolžino pa 10 A.

Uporaba trižilnega omrežja z napetostjo 3-35 kV z izoliranim nevtralnim izhodom ni posledica zahtev za električno varnost (takšna omrežja so vedno nevarna za ljudi) in zmožnosti zagotavljanja normalnega delovanja priključenih električnih sprejemnikov. na fazno fazno napetost za določeno časovno obdobje. Dejstvo je, da pri enofaznih zemeljskih napakah v omrežjih z izolirano fazno nevtralnostjo medfazna napetost ostane nespremenjena po velikosti in faza se premakne za kot 120 °.

Dvig napetosti v nepoškodovanih fazah na linearno vrednost se razteza, dokler ni vse tam, pri daljši izpostavljenosti pa so možne poškodbe izolacije in kasnejši kratek stik med fazami.Zato je treba v takšnih omrežjih, da bi hitro odkrili zemeljske napake, izvesti avtomatski nadzor izolacije, ki deluje na signal, ko izolacijska upornost ene od faz pade pod vnaprej določeno vrednost.

V omrežjih, ki napajajo razdelilne postaje mobilnih naprav, rudnikov šote, premogovnikov in rudnikov pepelike, mora delovati zaščita pred zemeljskim stikom, da se odklopi.

Ko je faza zaprta z zemljo z obločnim oblokom, pride do resonančnih pojavov in nevarnih prenapetosti do (2,5 — 3,9) Uph, ki ob oslabljeni izolaciji povzročijo njeno odpoved in kratek stik. Zato je stopnja izolacije voda določena s frekvenco resonančnih prenapetosti.

Prekinitveni obloki se pojavljajo v omrežjih s kapacitivnimi tokovi zemeljske napake nad 10 in 15 A pri napetostih 35 oziroma 20 kV, nad 20 in 30 A pri napetostih 6 oziroma 10 kV.

Da bi odpravili možnost prekinitvenih oblokov in s tem povezane nevarne posledice za izolacijo, električna oprema v nevtralnem delu trižilnega omrežja vključuje induktivno reaktor za dušenje obloka… Induktivnost reaktorja je izbrana tako, da je kapacitivni tok na mestu zemeljskega stika čim manjši in hkrati zagotavlja delovanje relejne zaščite, ki reagira na enofazni zemeljski stik.

M. A. Korotkevič