Kuinka kolmivaihevirtaverkko, jossa on eristetty nolla, toimii

Sähköverkot voivat toimia maadoitetulla tai eristetyllä muuntajien ja generaattoreiden nollalla... 6, 10 ja 35 kV verkot toimivat eristetyllä muuntajien nollalla. 660, 380 ja 220 V verkot voivat toimia sekä eristetyn että maadoitetun nollan kanssa. Yleisimmät vaatimukset täyttävät nelijohdinverkot 380/220 sähköasennuksen säännöt (PUE) on oltava maadoitettu nolla.

Tarkastellaan verkkoja, joissa on eristetty nolla... Kuvassa 1a on kaavio tällaisesta kolmivaiheisesta virtaverkosta. Käämitys on esitetty kytkettynä tähdellä, mutta kaikki alla sanottu koskee myös toisiokäämin kytkentää kolmioon.

Riisi. 1. Kaavio kolmivaiheisesta virtaverkosta, jossa on eristetty nolla (a). Verkkomaadoitus eristetyllä nollalla (b).

Riippumatta siitä, kuinka hyvä verkon jännitteisten osien yleinen eristys maasta on, verkon johtimet on aina kytketty maahan. Tämä suhde on kaksijakoinen.

1. Jännitteisten osien eristyksellä on tietty resistanssi (tai johtavuus) suhteessa maahan, yleensä megaohmeina.Tämä tarkoittaa, että tietty määrä virtaa kulkee johtojen eristyksen ja maan läpi. Hyvällä eristyksellä tämä virta on hyvin pieni.

Oletetaan esimerkiksi, että verkon yhden vaiheen johdon ja maan välinen jännite on 220 V ja tämän johdon eristysresistanssi megaohmimittarilla mitattuna on 0,5 MΩ. Tämä tarkoittaa, että virta maahan 220 tästä vaiheesta on 220 / (0,5 x 1 000 000) = 0,00044 A tai 0,44 mA. Tätä virtaa kutsutaan vuotovirraksi.

Perinteisesti selvyyden vuoksi kolmen vaiheen eristysresistanssikaaviossa r1, r2, r3 on kuvattu resistanssien muodossa, joista kukin on kytketty johtimen yhteen pisteeseen. Itse asiassa vuotovirrat toimivassa verkossa jakautuvat tasaisesti koko johtojen pituudelle, jokaisessa verkon osassa ne suljetaan maan läpi, ja niiden summa (geometrinen eli vaihesiirto huomioiden) on nolla.

2. Toisen tyyppinen liitäntä muodostuu verkkojohtojen kapasitanssista suhteessa maahan. Mitä se tarkoittaa?

Jokaista verkkojohtoa ja maata voidaan pitää kahdena pitkänomaiset kondensaattorilevyt… Ilmajohdoissa johdin ja maa ovat kuin kondensaattorin levyjä, ja niiden välissä oleva ilma on eristettä. Kaapelilinjoissa kondensaattorilevyt ovat kaapelin sydän ja metallivaippa, jotka on kytketty maahan, ja eriste on eristys.

Vaihtojännitteellä kondensaattoreiden varausten muutos aiheuttaa vaihtovirtojen ilmaantumista ja virtaamista kondensaattoreiden läpi. Nämä ns. kapasitiiviset virrat toimivassa verkossa jakautuvat tasaisesti johtimien pituudelle ja jokaisessa yksittäisessä osassa ne ovat myös suljettuina maan läpi. Kuvassa1, ja kolmen vaiheen kondensaattorien resistanssit maahan x1, x2, x3 on tavanomaisesti esitetty kytkettynä kukin yhteen verkkopisteeseen. Mitä pitempi verkko on, sitä suurempi on vuoto ja kapasitiiviset virrat.

Katsotaan mitä tapahtuu kuvassa 1 esitetyssä ja verkossa, jos jossakin vaiheessa (esimerkiksi A) tapahtuu maasulku, eli tämän vaiheen johdin kytketään maahan suhteellisen pienellä vastus. Tällainen tapaus on esitetty kuvassa 1, b. Koska johdon vaiheen A ja maan välinen resistanssi on pieni, tämän vaiheen vuotoresistanssi ja kapasitanssi maadoitusvastus ohittaa nyt, verkon UB verkkojännitteen vaikutuksesta vuotovirrat. ja kahden toimintavaiheen kapasitiiviset virrat kulkevat vikakohdan ja maan läpi. Nykyiset polut on merkitty nuolilla kuvassa.

Kuvassa 1, b esitettyä oikosulkua kutsutaan yksivaiheiseksi maasuluksi ja tuloksena olevaa vikavirtaa yksivaihevirraksi.

Kuvittele nyt, että eristysvauriosta johtuva yksivaiheinen oikosulku ei ole tapahtunut suoraan maahan, vaan jonkin sähkövastaanottimen runkoon - sähkömoottoriin, sähkölaitteeseen tai metallirakenteeseen, johon sähköjohdot on asetettu ( kuva 2). Tällaista sulkemista kutsutaan kotelooikosulkuksi. Jos samalla sähkövastaanottimen koteloa tai rakennetta ei ole kytketty maahan, ne saavat verkkovaiheen potentiaalin tai lähelle sitä.

Riisi. 2. Oikosulku kehykseen verkossa, jossa on eristetty nolla

Kehon koskettaminen on sama asia kuin vaiheen koskettaminen.Suljettu piiri muodostuu ihmiskehon, kenkien, lattian, maan, vuodonresistanssin ja käyttökelpoisten vaiheiden kapasitanssin kautta (yksinkertaisuuden vuoksi kapasitiivisia resistanssia ei ole esitetty kuvassa 2).

Tämän oikosulun virta riippuu sen resistanssista ja voi vakavasti vahingoittaa tai tappaa ihmisen.

Riisi. 3. Henkilö koskettaa johtoa verkossa, jossa on eristetty nolla, kun verkossa on maadoitus

Siitä, mitä on sanottu, seuraa, että jotta virta kulkee maan läpi, tarvitaan suljettu piiri (joskus kuvitellaan, että virta "menee maahan" ei pidä paikkaansa). Verkoissa, joissa on eristetty nollajännite enintään 1000 V, vuoto- ja kapasitiiviset virrat ovat yleensä pieniä. Ne riippuvat eristyksen kunnosta ja verkon pituudesta. Laajassakin verkossa ne ovat muutaman ampeerin sisällä tai vähemmän. Siksi nämä virrat eivät yleensä riitä sulattamaan sulakkeita tai katkaisemaan yhteyden katkaisijat.

Yli 1000 V:n jännitteillä kapasitiiviset virrat ovat ensisijaisen tärkeitä; ne voivat saavuttaa useita kymmeniä ampeeria (jos niiden kompensaatiota ei ole säädetty). Näissä verkoissa ei kuitenkaan yleensä käytetä viallisten osien laukaisua yksivaihevikojen aikana, jotta syöttökatkoksia ei synny.

Siksi verkossa, jossa on eristetty nolla, sähköiset vastaanottimet jatkavat toimintaansa, kun on olemassa yksivaiheinen oikosulku (jonka signaloivat eristyksen ohjauslaitteet). Tämä on mahdollista, koska yksivaiheisen oikosulun tapauksessa verkkojännite (vaiheesta toiseen) ei muutu ja kaikki sähkövastaanottimet saavat virtaa keskeytyksettä.Mutta jos kyseessä on yksivaihevika verkossa, jossa on eristetty nolla, vahingoittumattomien vaiheiden jännitteet suhteessa maahan nousevat lineaariseksi ja tämä myötävaikuttaa toisen maasulun esiintymiseen toisessa vaiheessa. Tuloksena oleva kaksoismaavika aiheuttaa vakavan vaaran ihmisille. Siksi kaikkia verkkoja, joissa on yksivaiheinen oikosulku, tulisi pitää hätätilanteena, koska yleiset turvallisuusolosuhteet tällaisessa verkkotilassa heikkenevät jyrkästi.

Joten "maan" läsnäolo lisää vaaraa sähköisku koskettaessa jännitteisiä osia. Tämä näkyy esimerkiksi kuvasta 3, joka esittää vikavirran kulkua koskettaessa vahingossa vaiheen A virtaa johtavaa johdinta ja korjaamatonta "maadoitusta" vaiheessa C. Tässä tapauksessa ihminen on vaikutuksen alaisena. verkon linjajännitteestä. Siksi yksivaiheiset maadoitus- tai runkoviat on korjattava mahdollisimman pian.