Застосування електричних мереж з ізольованою нейтраллю
Електричні мережі з ізольованою нейтраллю застосовуються в електричних мережах на напрузі 380 - 660 В і 3 - 35 кВ.
Застосування мереж з ізольованою нейтраллю при напрузі до 1000 В
Трипровідні електричні мережі з ізольованою нейтраллю застосовуються на напрузі 380 - 660 В при необхідності дотримання підвищених вимог електробезпеки (електричні мережі вугільних шахт, калійних рудників, торф'яних розробок, пересувних установок). Мережі пересувних електроустановок можуть виконуватися чотирипровідними.
У нормальному режимі роботи напруги фаз мережі щодо землі симетричні і чисельно рівні фазній напрузі установки, а струми в фазах джерела - фазним струмам навантаження.
У мережах напругою до 1 кВ (як правило, невеликої довжини) нехтують ємнісний провідністю фаз щодо землі.
При торканні людиною фази мережі проходить через його тіло струм
I ч = 3 U ф / (3 r ч + z)
де U ф - фазна напруга; r ч - опір тіла людини (приймається рівним 1 кО м); z - повний опір з оляціі фази щодо землі (становить 100 кОм і більше на фазу).
Оскільки z >> r ч. Ток I, незначний. Отже, дотик людини до фази відносно безпечно. Саме ця обставина обумовлює застосування ізольованої нейтрали в електроустановках зазначених об'єктів, приміщення яких з точки зору небезпеки ураження людей електричним струмом відносяться до приміщень особливо небезпечним або з підвищеною небезпекою.
При несправної ізоляції, коли z < При однофазних замиканнях на землю напруга справних фаз щодо землі зростає до лінійного і струм, що проходить через тіло людини при його дотику до неушкодженої фазі в момент замикання, завжди небезпечний, так як досягає декількох сотень міліампер (тут z < Наслідком сказаного є застосування в таких мережах як захисний засіб захисного відключення або заземлення в поєднанні з контролем стану і золю ції мережі. Тривала робота мережі при однофазних замиканнях на землю в зазначених електроустановках не допускається. Підставою для застосування заземлення в поєднанні з контролем ізоляції січі є та обставина, що струм глухого замикання на землю I з в мережах з ізольованою нейтраллю не залежить від опору заземлення корпусів електроустаткування, нормально не знаходяться під напругою (у зв'язку з тим, що провідність в місці замикання на землю значно перевершує суму провідностей нейтрали, ізоляції та ємності фаз відно сит Єльне землі), і напруга пошкодженої фази щодо землі Uz становить невелику частину фазного напруги джерела. Значення величин I з і Uz при симетричних опорах ізоляції щодо землі визначаються так: I з = 3 U ф / z. Uz = I з х rz = 3 U ф х (rz / z) де rz - опір заземлення корпусів електроустаткування. Так як z >> rz. то Uz < Як видно з формул, в мережах з ізольованою нейтраллю замикання однієї фази на землю не викликає струмів короткого замикання, струм I, становить кілька міліампер. Захисне відключення забезпечує автоматичне відключення електроустановки при виникненні в ній небезпеки ураження електричним струмом і в підземних мережах будується на основі автоматичного контролю за станом ізоляції. Застосування мереж з ізольованою нейтраллю при напрузі вище 1000 В До трьохдротяним електричних мереж напругою вище 1 кВ з ізольованою нейтраллю (з малими струмами замикання на землю) відносяться мережі напругою 3 - 33 кВ. Тут ємнісний провідністю фаз щодо землі знехтувати не можна. У нормальному режимі струми в фазах джерела визначаються геометричній сумі й навантажень і ємнісних струмів фаз щодо землі Геометрична сума ємнісних струмів трьох фаз дорівнює нулю, тому струм в землі не проходить. При глухому замиканні на землю напруга щодо землі цієї пошкодженої фази стає приблизно рівним нулю. а напруги щодо землі двох інших (пошкоджених) фаз збільшуються до лінійних значень. Ємнісні струми непошкоджених фаз також збільшуються в √3 раз, оскільки до ємностей фаз вже додані не фазні, а лінійні напруги. В результаті ємнісний струм однофазного замикання на землю виявляється в 3 рази більшим нормального ємнісного струму фази. Абсолютне значення зазначених струмів відносно невелике. Так, для повітряної лінії електропередачі напругою 10 кВ і довжиною 10 км ємнісний струм дорівнює п рімерно 0,3 А. а для кабельної лінії такого ж напруги і протяжності - 10 А. Застосування трехпроводной мережі напругою 3 - 35 кВ з ізольованою нейтраллю обумовлено не вимогами електробезпеки (такі мережі завжди небезпечні для людини), а можливістю забезпечення нормальної роботи електроприймачів, включених на міжфазова напруга, протягом певного проміжку часу. Справа в тому, що при однофазних замиканнях на землю в мережах з ізольованою нейтраллю міжфазова напруги залишаються незмінними за величиною і зсунутими по фазі на кут 120 °. Підвищення напруги в непошкоджених фазах до лінійного значення поширюється н а всю є, і при тривалому впливі може призвести до пошкодження ізоляції і подальше коротке замикання між фазами. Тому в таких мережах для швидкого відшукання замикань на землю повинен виконуватися автоматичний контроль ізоляції, діючий на сигнал при зменшенні опору ізоляції однієї з фаз нижче заданого значення. У мережах, що живлять підстанції пересувних установок, торф'яних розробок, вугільних шах т і калійних рудників захист від замикань на землю повинна діяти на відключення. При замиканні фази на землю через переміжну дугу можуть виникнути резонансні явища і небезпечні перенапруження до (2. 5 - 3,9) Uф, які при ослабленій ізоляції призводять до її пробою і короткого замикання. Тому рівень лінійної ізоляції визначається кратністю резонансних перенапруг. Перемежовуються дуги виникають в мережах при ємнісних струмах замикання на землю понад 10 і 15 А при напрузі відповідно 35 і 20 кВ, понад 20 і 30 А при напрузі відповідно 6 і 10 кВ. Для виключення можливості виникнення перемежовуються дуг і усунення пов'язаних з цим небезпечних наслідків для ізоляції електрообладнання в нейтраль трехпроводной мережі включають індуктивний дугогасящий реактор. Індуктивність реактора підбирають таким обра з ом, щоб ємнісний струм в місці замикання на землю був якомога меншою і в той же час забезпечував роботу релейного захисту, що реагує на однофазне замикання на землю.
