L'ús de xarxes elèctriques amb un neutre aïllat

Un neutre aïllat és el neutre d'un transformador o generador que no està connectat a un dispositiu de presa de terra o s'hi connecta mitjançant una resistència elevada.

Les xarxes elèctriques amb neutre aïllat s'utilitzen en xarxes elèctriques amb tensions de 380 — 660 V i 3 — 35 kV.

Aplicació de xarxes amb neutre aïllat a tensió fins a 1000 V

Xarxes elèctriques de tres fils amb neutre aïllat s'utilitzen a una tensió de 380 - 660 V, quan cal complir amb els requisits augmentats de seguretat elèctrica (xarxes elèctriques de mines de carbó, mines de potassa, mines de torba, instal·lacions mòbils). Les xarxes d'instal·lacions elèctriques mòbils es poden implementar amb quatre cables.

En funcionament normal, les tensions de les fases de la xarxa a terra són simètriques i numèricament iguals a la tensió de fase de la instal·lació, i els corrents en les fases font són iguals als corrents de càrrega de fase.

En xarxes amb una tensió de fins a 1 kV (per regla general, longituds curtes), es descuida la conductivitat capacitiva de les fases respecte a terra.

Quan una persona toca la fase de la xarxa, el corrent passa pel seu cos

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

on Uf - voltatge de fase; r3 — la resistència del cos humà (presa igual a 1 kΩ); z — impedància des de l'aïllament de la fase fins a terra (100 kΩ o més per fase).

Com que z >>r3, el corrent I és insignificant. Per tant, és relativament segur que una persona toqui la fase. És aquesta circumstància la que determina la utilització d'un neutre aïllat en les instal·lacions elèctriques d'aquells objectes els locals dels quals, des del punt de vista del perill de descàrrega elèctrica per a les persones, estiguin classificats com a especialment perillosos o de perill augmentat.

En el cas d'un aïllament defectuós, quan z << rz, una persona, tocant la fase, cau per sota de la tensió de fase. En aquest cas el corrent. el pas pel cos humà pot superar el valor letal.

A les falles a terra monofàsiques, la tensió de les fases amb falla respecte a terra augmenta linealment, i el corrent que passa pel cos humà quan toca la fase intacta en el moment d'un curtcircuit és sempre perillós, ja que arriba a diversos centenars. mil·liampers (aquí z << rз i en lloc del valor El valor Uf de la tensió de línia s'ha de substituir a la fórmula, és a dir, √3.

Una conseqüència de l'anterior és l'ús en aquestes xarxes com a mesura de protecció de desconnexió o connexió a terra de protecció en combinació amb xarxes d'aïllament de monitorització de condicions. En aquestes instal·lacions elèctriques no es permet el funcionament a llarg termini de la xarxa amb fallades a terra monofàsiques.

La base per a l'ús de la presa de terra en combinació amb la vigilància de l'aïllament de la secció transversal és el fet que el corrent de falla de terra sòlida Ic en xarxes amb un neutre aïllat, no depèn de la resistència de posada a terra de les carcasses dels equips elèctrics, que no són normalment alimentat (a causa del fet que la conductivitat del punt de connexió a terra és significativament superior a la suma de la conductivitat del neutre, l'aïllament i la capacitat de fase en relació a terra), i la tensió de la fase danyada en relació amb el terra Uz és una petita part de la tensió de fase de la font.

Els valors de les quantitats AzSand Uz per a l'aïllament de resistències simètriques respecte del sòl es determinen de la següent manera:

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

on rz — resistència de posada a terra de les carcasses d'equips elèctrics. Com que z >> rz, aleshores Uz << Uf.

Com es pot veure a partir de les fórmules, en xarxes amb un neutre aïllat, el curtcircuit d'una fase a terra no provoca corrents de curtcircuit, el corrent I és de diversos mil·liampers. L'aturada de protecció garanteix l'aturada automàtica de la instal·lació elèctrica en cas de descàrrega elèctrica i en xarxes subterrànies es basa en el seguiment automàtic de l'estat de l'aïllament.

Aplicació de xarxes amb neutre aïllat a tensions superiors a 1000 V

Les xarxes elèctriques de tres fils amb una tensió superior a 1 kV amb un neutre aïllat (amb corrents de terra baixes) inclouen xarxes amb una tensió de 3 a 33 kV. Aquí, no es pot descuidar la conductància capacitiva de les fases respecte a terra.

En mode normal, els corrents en les fases de la font estan determinats per la suma geomètrica de càrregues i corrents capacitius de les fases respecte a terra.La suma geomètrica dels corrents capacitius de les tres fases és igual a zero, per tant no corrent circula pel terra.

En una falla a terra sòlida, la tensió a terra d'aquesta fase amb falla es torna aproximadament igual a zero., i les tensions a terra de les altres dues fases (afectades) augmenten a valors lineals. Els corrents capacitius de les fases no danyades també augmenten √3 vegades, ja que no s'apliquen tensions de fase, sinó de línia a les capacitats de fase. Com a resultat, el corrent capacitiu d'una falla a terra monofàsica resulta ser 3 vegades el corrent capacitiu normal per fase.

El valor absolut d'aquests corrents és relativament petit. Per tant, per a una línia elèctrica aèria amb una tensió de 10 kV i una longitud de 10 km, el corrent capacitiu és d'aproximadament 0,3 A. i per a una línia de cable amb la mateixa tensió i longitud - 10 A.

L'ús d'una xarxa de tres fils amb una tensió de 3 a 35 kV amb un neutre aïllat no es deu als requisits de seguretat elèctrica (aquestes xarxes sempre són perilloses per a les persones) i la capacitat de garantir el funcionament normal dels receptors elèctrics connectats. a la tensió fase-fase durant un període de temps determinat. El fet és que amb fallades a terra monofàsiques en xarxes amb un neutre de fase aïllat, la tensió de fase a fase es manté sense canvis en magnitud i la fase es desplaça en un angle de 120 °.

L'augment de tensió en fases no danyades fins a un valor lineal s'estén fins que tot hi és, i amb una exposició prolongada, es poden danyar l'aïllament i un curtcircuit posterior entre les fases.Per tant, en aquestes xarxes, per trobar ràpidament les fallades a terra, s'ha de dur a terme un control automàtic d'aïllament, actuant sobre el senyal quan la resistència d'aïllament d'una de les fases cau per sota d'un valor predeterminat.

A les xarxes de subministrament de subestacions d'instal·lacions mòbils, mines de torba, mines de carbó i A les mines de potassa, la protecció contra fallades a terra ha d'operar per desconnectar.

Quan una fase es tanca a terra per un arc d'arc, es produeixen fenòmens de ressonància i sobretensions perilloses fins a (2,5 - 3,9) Uph, que, amb un aïllament debilitat, condueixen a la seva fallada i curtcircuit. Per tant, el nivell d'aïllament de la línia està determinat per la freqüència de sobretensions ressonants.

Els arcs d'interrupció es produeixen en xarxes amb corrents de falla a terra capacitives superiors a 10 i 15 A a tensions de 35 i 20 kV, respectivament, superiors a 20 i 30 A a tensions de 6 i 10 kV, respectivament.

Per eliminar la possibilitat d'arcs intermitents i eliminar les conseqüències perilloses associades per a l'aïllament d'equips elèctrics a la part neutra d'una xarxa de tres fils inclou un inductiu. reactor de supressió d'arc… La inductància del reactor s'escull de manera que el corrent capacitiu a la localització de la falla a terra sigui el més petit possible i, al mateix temps, garanteixi el funcionament de la protecció del relé que reacciona a una falla a terra monofàsica.

M.A. Korotkevitx