Электротехнический журнал. Сеть с изолированной нейтральюКак работает сеть трехфазного тока с изолированной нейтральюМесто для Вашей рекламы. Около 30 000 просмотров в месяц! О Вашем предложении узнают! Акция! 3000р./мес! 8(908)910-21-20 Электрические сети могут работать с заземленной или изолированной нейтралью трансформаторов и генераторов. Сети 6, 10 и 35 кВ работают с изолированной нейтралью трансформаторов. Сети 660, 380 и 220 В могут работать как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Наиболее распространены четырехпроводные сети 380/220, которые в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок (ПУЭ) должны иметь заземленную нейтраль. Рассмотрим сети с изолированной нейтралью. На рисунке 1,а изображена схема такой сети трехфазного тока. Обмотка изображена соединенной в звезду, однако все сказанное ниже относится также и к случаю соединения вторичной обмотки в треугольник.
Как бы хороша ни была в целом изоляция токоведущих частей сети от земли, все же проводники сети имеют всегда связь с землей. Связь эта двоякого рода. 1. Изоляция токоведущих частей имеет определенное сопротивление (или проводимость) по отношению к земле, обычно выражаемое в мегомах. Это означает, что через изоляцию проводников и землю проходит ток не которой величины. При хорошей изоляции этот ток весьма мал. Допустим, например, что между проводником одной фазы сети и землей напряжение равно 220 В, а измеренное мегомметром сопротивление изоляции этого провода равно 0,5 МОм. Это значит, что ток на землю 220 этой фазы равен 220 / (0,5 х 1000000) = 0,00044 А или 0,44 мА. Этот ток называется током утечки. Условно для наглядности на схеме сопротивления изоляции трех фаз r1, r2, r3 изображаются в виде сопротивлений, присоединенных каждое к одной точке провода. На самом деле токи утечки в исправной сети распределяются равномерно по всей длине проводов, в каждом участке сети они замыкаются через землю и их сумма (геометрическая, т. е. с учетом сдвига фаз) равна нулю. 2. Связь второго рода образуется емкостью про водников сети по отношению к земле. Как это понимать? Каждый проводник сети и землю можно представить себе как две обкладки протяженного конденсатора. В воздушных линиях проводник и земля — это как бы обкладки конденсатора, а воздух между ними — диэлектрик. В кабельных линиях обкладками конденсатора являются жила кабеля и металлическая оболочка, соединенная с землей, а диэлектриком — изоляция. При переменном напряжении изменение зарядов конденсаторов вызывает возникновение и прохождение через конденсаторы переменных токов. Эти так называемые емкостные токи в исправной сети равномерно распределены по длине проводов и в каждом отдельном участке также замыкаются через землю. На рис. 1,а сопротивления емкостей трех фаз на землю х1, х2, х3 условно показаны присоединенными каждое к одной точке сети. Чем больше длина сети, тем большую величину имеют токи утечки и емкостные токи. Посмотрим, что же произойдет в изображенной на рисунке 1,а сети, если в одной из фаз (например, А) произойдет замыкание на землю, т. е. провод этой фазы будет соединен с землей через относительно малое сопротивление. Такой случай изображен на рисунке 1,б. Поскольку сопротивление между проводом фазы А и землей мало, сопротивления утечки и емкости на землю этой фазы шунтируются сопротивлением замыкания на землю. Теперь под воздействием линейного напряжения сети UB через место замыкания и землю будут проходить токи утечки и емкостные токи двух исправных фаз. Пути прохождения тока показаны стрелками на рисунке. Замыкание, показанное на рисунке 1,б, называется однофазным замыканием на землю, а возникающий при этом аварийный ток — током однофазного замыкания. Представим себе теперь, что однофазное замыкание вследствие повреждения изоляции произошло не непосредственно на землю, а на корпус какого-нибудь электроприемника — электродвигателя, электрического аппарата, либо на металлическую конструкцию, по которой проложены электрические провода (рис. 2). Такое замыкание называется замыканием на корпус. Если при этом корпус электроприемника или конструкция не имеют связи с землей, тогда они приобретают потенциал фазы сети или близкий к нему.
Прикосновение к корпусу равносильно прикосновению к фазе. Через тело человека, его обувь, пол, землю, сопротивления утечки и емкостные сопротивления исправных фаз образуется замкнутая цепь (для простоты на рис. 2 емкостные сопротивления не показаны). Ток в этой цепи замыкания зависит от ее сопротивления и может нанести человеку тяжелое поражение или оказаться для него смертельным.
Из сказанного следует, что для прохождения тока через землю необходимо наличие замкнутой цепи (иногда представляют себе, что ток «уходит в землю» — это неверно). В сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В токи утечки и емкостные токи обычно невелики. Они зависят от состояния изоляции и длины сети. Даже в разветвленной сети они находятся в пределах нескольких ампер и ниже. Поэтому эти токи, как правило, недостаточны для расплавления плавких вставок или отключения автоматических выключателей. При напряжениях выше 1000 В основное значение имеют емкостные токи, они могут достигать нескольких десятков ампер (если не предусмотрена их компенсация). Однако в этих сетях отключение поврежденных участков при однофазных замыканиях обычно не применяется, чтобы не создавать перерывов в электроснабжении. Таким образом, в сети с изолированной нейтралью при наличии однофазного замыкания (о чем сигнализируют приборы контроля изоляции) продолжают работать электроприемники. Это возможно, так как при однофазных замыканиях линейное (междуфазное) напряжение не изменяется и все электроприемники получают энергию бесперебойно. Но при всяком однофазном замыкании в сети с изолированной нейтралью напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле возрастают до линейных, а это способствует возникновению второго замыкания на землю в другой фазе. Образовавшееся двойное замыкание на землю создает серьезную опасность для людей. Следовательно, любая сеть с наличием в ней однофазного замыкания должна рассматриваться как находящаяся в аварийном состоянии, так как общие условия безопасности при таком состоянии сети резко ухудшаются. Так, наличие «земли» увеличивает опасность поражения электрическим током при прикосновении к частям, находящимся под напряжением. Это видно, например, из рисунка 3, где показано прохождение тока поражения при случайном прикосновении к токоведущему проводу фазы А и неустраненной «земле» в фазе С. Человек при этом оказывается под воздействием линейного напряжения сети. Поэтому однофазные замыкания на землю или на корпус должны устраняться в кратчайший срок. Сегодня, в 11:19 18 2 августа в 13:34 184 1 августа в 14:03 159 12 июля 2011 в 08:56 5689 14 ноября 2012 в 10:00 4580 27 февраля 2013 в 10:00 2741 21 июля 2011 в 10:00 2699 29 февраля 2012 в 10:00 2417 16 августа 2012 в 16:00 2075 24 мая 2017 в 10:00 2048 28 ноября 2011 в 10:00 1879 31 января 2012 в 10:00 1673 31 августа 2012 в 10:00 1314 energoboard.ru С изолированной нейтралью
В сети с изолированной нейтралью нулевая точка трансформатора "О" не присоединена к заземляющему устройству или присоединена через приборы, имеющие большое сопротивление. Если человек прикоснется к двум фазам (рисунок 3.1,а), то напряжение прикосновения будет равно линейному напряжению сети. Если же человек прикоснется к одной фазе (рисунок 3.1,б) или к корпусу электроустановки в случае замыкания фазы на корпус (рисунок 3.4,в), то через человека потечет ток
Сопротивление изоляции Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) [1] при линейном напряжении Например:
Рисунок 3.1 - Схемы возможного поражения человека электрическим током в сети с изолированной нейтралью: г - сопротивление изоляции воздушной линии электропередачи; д - сопротивление изоляции кабельной линии Задача 3.1.1 Для откачивания воды из карьера используется насос. Электродвигатель насоса подключен на три фазы к сети через предохранители. Сеть с изолированной нейтралью, линейное напряжение 380 В. Защитное заземление отсутствует. Фаза “А” сети оборвана и касается земли. Сопротивление фазы “А” относительно земли (сопротивление изоляции) Rиз = 200 Ом. Сопротивление прохождению тока каждой из фазных проводов (A, B и C) Ra = Rb = Rc = 2 Ом. Фаза “С” двигателя касается корпуса двигателя насоса, т.е. на корпусе насоса появилось напряжение. Человек стоит на земле и одной рукой касается насоса. Сопротивление тела человека прохождению тока Rчел = 1 кОм, сопротивление обуви Rобуви = 4 кОм, сопротивление пола Rпол = 0. Нарисовать электрическую схему, показать путь тока, рассчитать ток, проходящий через предохранитель Iпред и ток, протекающий через тело человека Iчел. Сделать вывод об опасности поражения человека током. Решение
Рисунок 3.2 – Электрическая схема воздействия тока на человека
Ток, протекающий через предохранитель и через тело человека, проходит по цепи: трансформатор (фаза “C”), фазный провод, предохранитель фазы “C”, тело человека, обувь, земля, оборванный провод фазы “A”, трансформатор (фаза “A”):
Iпредохр = Iчел = Uл / (Rпров.C+ Rчел+ Rобуви + Rпола + Rиз + Rпров.A) ,
где Iпредохр– ток, проходящий через предохранитель фазы “C”, A; Iчел– ток, проходящий через человека, A; Uл – линейное напряжение в сети, В; Rпров.C – сопротивление провода фазы “C”, Ом; Rчел – сопротивление тела человека, Ом; Rобуви – сопротивление обуви, Ом; Rпола – сопротивление пола, Ом; Rиз – сопротивление изоляции фазы “A” относительно земли, Ом; Rпров.A – сопротивление провода фазы “A”, Ом Iпредохр = Iчел = 380 / (2+1000+4000+0+200+2) = 0,073 А = 73 мА.
При токе 73 мА предохранитель не сгорит, у человека будут судороги рук и через несколько секунд может возникнуть фибриляция сердца и наступить клиническая смерть.
Похожие статьи:poznayka.org Некоторые особенности сетей с изолированной нейтральюИз курса общей электротехники мы знаем, что использование изолированной нейтрали обосновано экономически. Во-первых, отсутствие токов короткого замыкания на землю, что позволяет при замыкании одной из фаз на землю продолжать электроснабжение потребителя до выявления и устранения неисправности на линии, во-торых, использование меньшего количества измерительных трансформаторов. Изолированная нейтраль является стандартом для сетей 3-35 кВ. В этой статье я хочу поговорить о некоторых особенностях этих сетей. Бытует мнение, что отностительно земли напряжение такой сети равно нулю. Это заблуждение. Поскольку нейтрали электрических машин в таких сетях соединены по схеме звезда (в основном), значит фазное напряжение всё таки есть, и имеют с землёй гальваническую связь через большое сопротивления измерительных приборов, а значит напряжённость электрического поля применима относительно любого объекта, находящегося на земле. Но многие скажут, а как же ток? Не будем забывать про эту же гальваническую связь, это раз, во-вторых линия относительно земли имеет некоторую емкость, соответственно при соприкосновении одной из фаз с землёй, будет протекать емкостной ток, который зависит от протяжённости линии. Принято считать, что ток замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью в среднем равен 5А. В плане электробезопасности эти линии ничуть не безопаснее линий с глухозаземлённой нейтралью. А за счёт возможности работы при к.з. на землю, представляют куда большую опасность. Бывали случаи в сельской местности, когда фаза одной из отпаек линии лежала на земле, линия в целом была в работе, ОВБ искала повреждения, а скот попадал под поражающее действие электрического тока. Не мало случаев поражения людей в таких ситуациях. Нейтраль электрических машин в таких сетях находится под напряжением относительно земли. Обусловлено это неравномерной нагрузкой по фазам, и соответственно эффектом смещения нейтрали. Можно конечно тут сказать, что при условии полной симметрии в нейтрали будет ноль. Но давайте смотреть правде в глаза. В мире нет ничего идеального. Поэтому без всяких исключений нейтрали таких машин нужно считать находящимися под напряжением. Просмотров всего: 84, Просмотров за день: 1 www.el-info.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
. (3.1)
- это сопротивление опоры и изоляторов (рисунок 3.1,г) или сопротивление изоляции кабеля (рисунок 3.1,д), а также емкостное сопротивление проводов относительно земли.
= 380 В сопротивление изоляции фаз должно быть не менее 0,5 МОм. Поэтому при хорошей изоляции ток 
будет очень маленьким, и человеку будет абсолютно безопасно прикосновение к одной фазе или к корпусу электроустановки. Однако при низком сопротивления изоляции (мокрая опора, разбитый изолятор, обрыв провода и падение его на землю и т.п.) - появляется опасность.
= 0, 
= 0, то
