Kuidas töötab isoleeritud neutraaliga kolmefaasiline vooluvõrk

Elektrivõrgud võivad töötada trafode ja generaatorite maandatud või isoleeritud nulliga... 6, 10 ja 35 kV võrgud töötavad isoleeritud trafode nulliga. 660, 380 ja 220 V võrgud võivad töötada nii isoleeritud kui ka maandatud nulliga. Levinumad nõuetele vastavad neljajuhtmelised võrgud 380/220 elektripaigaldise reeglid (PUE) peab olema maandatud neutraalne.

Vaatleme isoleeritud nulliga võrke... Joonisel 1a on kujutatud sellise kolmefaasilise vooluvõrgu skeem. Mähis on näidatud ühendatuna tärniga, kuid kõik allpool öeldu kehtib ka sekundaarmähise delta ühendamise kohta.

Riis. 1. Eraldatud neutraaliga kolmefaasilise vooluvõrgu skeem (a). Võrgu maandus isoleeritud nulliga (b).

Ükskõik kui hea on võrgu pingestatud osade üldine isolatsioon maandusest, on võrgu juhid alati maandusega ühendatud. See suhe on kahekordne.

1. Pinge all olevate osade isolatsioonil on maapinna suhtes teatud takistus (või juhtivus), mida tavaliselt väljendatakse megaoomides.See tähendab, et läbi juhtmete ja maanduse isolatsiooni liigub teatud hulk voolu. Hea isolatsiooni korral on see vool väga väike.

Oletame näiteks, et võrgu ühe faasi juhtme ja maanduse vaheline pinge on 220 V ja selle juhtme isolatsioonitakistus megoommeetriga mõõdetuna on 0,5 MΩ. See tähendab, et vool maandusse 220 sellest faasist on 220 / (0,5 x 1 000 000) = 0,00044 A või 0,44 mA. Seda voolu nimetatakse lekkevooluks.

Tavaliselt on suurema selguse huvides isolatsioonitakistuse diagrammil kolm faasi r1, r2, r3 kujutatud takistuste kujul, millest igaüks on ühendatud traadi ühe punktiga. Tegelikult jaotuvad lekkevoolud töötavas võrgus ühtlaselt kogu juhtmete pikkuses, võrgu igas osas suletakse need läbi maapinna ja nende summa (geomeetriline, st võttes arvesse faasinihet) on null.

2. Teist tüüpi ühenduse moodustab võrgujuhtmete mahtuvus maapinna suhtes. Mida see tähendab?

Iga võrgujuhet ja maandust võib pidada kaheks piklikud kondensaatoriplaadid… Õhuliinides on juht ja maandus nagu kondensaatori plaadid ja nende vahel olev õhk on dielektrik. Kaabliliinides on kondensaatoriplaadid maandusega ühendatud kaabli südamik ja metallkest ning isolaator on isolatsioon.

Vahelduvpinge korral põhjustab kondensaatorite laengute muutumine vahelduvvoolude tekkimist ja kondensaatorite läbimist. Need nn mahtuvuslikud voolud töötavas võrgus jaotuvad ühtlaselt juhtmete pikkuses ja igas üksikus sektsioonis on need ka maapinna kaudu suletud. Joonisel fig.1 ja kolme faasi kondensaatorite takistused maandusele x1, x2, x3 on tinglikult näidatud ühendatuna ühe võrgupunktiga. Mida suurem on võrgu pikkus, seda suurem on lekke- ja mahtuvusvoolud.

Vaatame, mis juhtub joonisel 1 kujutatuga ja võrguga, kui ühes faasis (näiteks A) tekib maandusrike, st selle faasi juht ühendatakse maaga läbi suhteliselt väikese vastupanu. Selline juhtum on näidatud joonisel 1, b. Kuna traadi faasi A ja maanduse vaheline takistus on väike, siis selle faasi lekketakistus ja maandusmahtuvus šunteeritakse maandustakistusega Nüüd võrgu UB liinipinge mõjul lekkevoolud ja kahe tööfaasi mahtuvuslikud voolud läbivad rikkepunkti ja maandust. Praegused teed on joonisel näidatud nooltega.

Joonisel 1, b kujutatud lühist nimetatakse ühefaasiliseks maandusrikkeks ja sellest tulenevat rikkevoolu nimetatakse ühefaasiliseks vooluks.

Kujutage nüüd ette, et isolatsioonikahjustusest tingitud ühefaasiline lühis on tekkinud mitte otse maapinnale, vaid mõne elektrivastuvõtja korpusele — elektrimootorile, elektriaparaadile või metallkonstruktsioonile, millele on paigaldatud elektrijuhtmed ( joonis 2). Sellist sulgemist nimetatakse korpuse lühiseks. Kui samal ajal pole elektrivastuvõtja korpust või konstruktsiooni maandusega ühendatud, omandavad need võrgufaasi potentsiaali või selle lähedale.

Riis. 2. Lühis raamiga võrgus isoleeritud neutraaliga

Keha puudutamine on sama, mis faasi puudutamine.Inimkeha, jalanõude, põranda, maapinna, lekketakistuse ja kasutatavate faaside mahtuvuse kaudu moodustub suletud vooluahel (lihtsuse huvides ei ole joonisel 2 näidatud mahtuvustakistusi).

Selle lühise vool sõltub selle takistusest ja võib inimest tõsiselt vigastada või tappa.

Riis. 3. Inimene puudutab isoleeritud nulliga võrgus olevat traati maanduse olemasolul võrgus

Öeldust järeldub, et selleks, et vool maast läbi läheks, on vaja suletud vooluringi (mõnikord kujutatakse ette, et vool "läheb maasse" ei vasta tõele). Võrkudes, mille neutraalne pinge on kuni 1000 V, on lekke- ja mahtuvusvoolud tavaliselt väikesed. Need sõltuvad isolatsiooni seisukorrast ja võrgu pikkusest. Isegi ulatuslikus võrgus on need mõne ampriga ja vähem. Seetõttu on need voolud kaitsmete sulatamiseks või ühenduse katkestamiseks tavaliselt ebapiisavad kaitselülitid.

Pingetel üle 1000 V on mahtuvuslikud voolud esmatähtsad; need võivad ulatuda mitmekümne amprini (kui nende kompenseerimist pole ette nähtud). Kuid nendes võrkudes ei kasutata tavaliselt rikkega sektsioonide väljalülitamist ühefaasiliste rikete ajal, et mitte tekitada toitekatkestusi.

Seetõttu jätkavad elektrilised vastuvõtjad isoleeritud nulliga võrgus ühefaasilise lühise olemasolul (millest annavad märku isolatsiooni juhtimisseadmed). See on võimalik, kuna ühefaasilise lühise korral liini pinge (faasist faasini) ei muutu ja kõik elektrilised vastuvõtjad saavad voolu katkestusteta.Kuid isoleeritud nulliga võrgu ühefaasilise rikke korral tõusevad kahjustamata faaside pinged maapinna suhtes lineaarseks ja see aitab kaasa teise maandusrike ilmnemisele teises faasis. Sellest tulenev kahekordne maandusrike kujutab endast tõsist ohtu inimestele. Seetõttu tuleks iga võrku, milles on ühefaasiline lühis, pidada hädaolukorraks, kuna üldised turvatingimused sellises võrguseisundis halvenevad järsult.

Nii et "maa" olemasolu suurendab ohtu elektri-šokk pingestatud osade puudutamisel. Seda on näha näiteks jooniselt 3, mis näitab rikkevoolu läbimist faasi A voolu kandva juhi kogemata puudutamisel ja parandamata "maandust" faasis C. Sel juhul on inimene mõju all võrgu liinipingest. Seetõttu tuleb ühefaasilised maandus- või raamirikked võimalikult kiiresti kõrvaldada.