Cách thức hoạt động của mạng điện ba pha có trung tính cách ly

Mạng điện có thể làm việc với trung tính nối đất hoặc cách ly của máy biến áp và máy phát... Mạng 6, 10 và 35 kV làm việc với trung tính cách ly của máy biến áp. Mạng 660, 380 và 220 V có thể hoạt động với cả trung tính cách ly và trung tính nối đất. Các mạng bốn dây phổ biến nhất 380/220 tuân thủ các yêu cầu quy tắc lắp đặt điện (PUE) phải có trung tính nối đất.

Xem xét các mạng có trung tính cách ly... Hình 1a cho thấy sơ đồ của mạng dòng điện ba pha như vậy. Cuộn dây được hiển thị được kết nối theo hình sao, nhưng mọi điều được nói dưới đây cũng áp dụng cho trường hợp kết nối cuộn dây thứ cấp theo hình tam giác.

Cơm. 1. Sơ đồ mạng điện ba pha có trung tính cách ly (a). Nối đất mạng có trung tính cách ly (b).

Bất kể cách điện tổng thể của các bộ phận mang điện của mạng với trái đất tốt như thế nào, các dây dẫn của mạng luôn được kết nối với trái đất. Mối quan hệ này có hai mặt.

1. Cách điện của các bộ phận mang điện có điện trở (hoặc độ dẫn điện) nhất định đối với mặt đất, thường được biểu thị bằng megohm.Điều này có nghĩa là một lượng dòng điện nhất định chạy qua lớp cách điện của dây dẫn và mặt đất. Với cách điện tốt, dòng điện này rất nhỏ.

Ví dụ, giả sử rằng điện áp giữa dây của một pha của mạng và mặt đất là 220 V và điện trở cách điện của dây này, được đo bằng megohmmeter, là 0,5 MΩ. Điều này có nghĩa là dòng điện tới đất 220 từ pha này là 220 / (0,5 x 1.000.000) = 0,00044 A hoặc 0,44 mA. Dòng điện này được gọi là dòng rò.

Thông thường, để rõ ràng hơn, trên sơ đồ điện trở cách điện của ba pha r1, r2, r3 được mô tả dưới dạng điện trở, mỗi điện trở được nối với một điểm của dây. Trên thực tế, dòng điện rò rỉ trong mạng đang hoạt động được phân bố đều dọc theo toàn bộ chiều dài của dây dẫn, trong mỗi phần của mạng, chúng được đóng lại qua mặt đất và tổng của chúng (hình học, nghĩa là có tính đến sự lệch pha) là số không.

2. Kết nối loại thứ hai được hình thành bởi điện dung của dây mạng so với mặt đất. Nó có nghĩa là gì?

Mỗi dây mạng và mặt đất có thể được coi là hai bản tụ điện kéo dài… Trong đường dây trên không, dây dẫn và đất giống như các bản của tụ điện và không khí giữa chúng là chất điện môi. Trong các đường dây cáp, các bản tụ điện là lõi cáp và vỏ kim loại được nối với mặt đất, còn chất cách điện là lớp cách nhiệt.

Với hiệu điện thế xoay chiều, sự biến đổi điện tích trên các tụ điện làm xuất hiện dòng điện xoay chiều chạy qua các tụ điện. Cái gọi là dòng điện dung này trong một mạng làm việc được phân bố đều dọc theo chiều dài của dây và trong từng phần riêng lẻ, chúng cũng được đóng qua mặt đất. Trong bộ lễ phục.1, và điện trở của các tụ điện của ba pha nối đất x1, x2, x3 được thể hiện theo quy ước được nối với nhau từng điểm với một điểm lưới. Chiều dài của mạng càng lớn thì dòng rò và điện dung càng lớn.

Hãy xem điều gì sẽ xảy ra trong pha được hiển thị trong Hình 1 và mạng, nếu xảy ra sự cố chạm đất ở một trong các pha (ví dụ A), tức là dây dẫn của pha này sẽ được nối với đất thông qua một dây dẫn tương đối nhỏ. sức chống cự. Một trường hợp như vậy được thể hiện trong hình 1, b. Do điện trở giữa dây pha A và đất nhỏ nên điện trở rò và điện dung xuống đất của pha này bị lệch pha với điện trở nối đất, lúc này dưới tác dụng của điện áp đường dây của mạng UB, dòng điện rò và dòng điện dung của hai pha vận hành sẽ đi qua điểm sự cố và chạm đất. Đường dẫn hiện tại được chỉ định bởi các mũi tên trong hình.

Hiện tượng đoản mạch trong Hình 1, b được gọi là sự cố chạm đất một pha và dòng điện sự cố gây ra được gọi là dòng điện một pha.

Bây giờ hãy tưởng tượng rằng ngắn mạch một pha do hư hỏng cách điện không xảy ra trực tiếp với mặt đất, mà với thân của một số máy thu điện - động cơ điện, thiết bị điện hoặc cấu trúc kim loại đặt dây dẫn điện ( Hình 2). Việc đóng cửa như vậy được gọi là trường hợp ngắn mạch. Nếu đồng thời vỏ của máy thu điện hoặc cấu trúc không được nối đất, chúng sẽ thu được điện thế của pha mạng hoặc gần với nó.

Cơm. 2. Rút ngắn khung hình trong mạng với trung tính cách ly

Chạm vào cơ thể cũng giống như chạm vào giai đoạn.Một mạch kín được hình thành thông qua cơ thể con người, giày dép, sàn nhà, mặt đất, điện trở rò rỉ và điện dung của các pha có thể sử dụng (để đơn giản, điện trở điện dung không được hiển thị trong Hình 2).

Dòng điện trong trường hợp đoản mạch này phụ thuộc vào điện trở của nó và có thể gây thương tích nghiêm trọng hoặc giết chết một người.

Cơm. 3. Một người chạm vào dây dẫn trong mạng có trung tính cách ly khi có mặt đất trong mạng

Từ những điều đã nói, suy ra để dòng điện đi qua đất thì cần phải có mạch kín (đôi khi người ta tưởng tượng dòng điện "đi xuống đất" là không đúng). Trong các mạng có điện áp trung tính cách ly lên đến 1000 V, dòng điện rò và điện dung thường nhỏ. Chúng phụ thuộc vào tình trạng của lớp cách nhiệt và chiều dài của mạng. Ngay cả trong một mạng rộng lớn, chúng chỉ ở trong một vài ampe và ít hơn. Do đó, những dòng điện này thường không đủ để làm chảy cầu chì hoặc ngắt kết nối cầu dao.

Ở điện áp trên 1000 V, dòng điện dung có tầm quan trọng hàng đầu; chúng có thể đạt tới vài chục ampe (nếu chúng không được cung cấp bù). Tuy nhiên, trong các mạng này, việc ngắt các phần bị lỗi trong các sự cố một pha thường không được sử dụng để không tạo ra sự gián đoạn trong nguồn cung cấp.

Do đó, trong một mạng có trung tính cách ly, khi có ngắn mạch một pha (được báo hiệu bởi các thiết bị điều khiển cách điện), các máy thu điện tiếp tục hoạt động. Điều này là có thể bởi vì trong trường hợp ngắn mạch một pha, điện áp đường dây (pha này sang pha khác) không thay đổi và tất cả các máy thu điện đều nhận điện mà không bị gián đoạn.Nhưng trong trường hợp sự cố một pha trong mạng có trung tính cách ly, điện áp của các pha không bị hư hại đối với mặt đất tăng thành tuyến tính và điều này góp phần làm xuất hiện sự cố chạm đất thứ hai ở pha khác. Kết quả là lỗi chạm đất kép gây nguy hiểm nghiêm trọng cho con người. Do đó, bất kỳ mạng nào có ngắn mạch một pha trong đó đều phải được coi là trường hợp khẩn cấp, vì các điều kiện bảo mật chung trong tình trạng mạng như vậy xấu đi rõ rệt.

Vì vậy, sự hiện diện của "đất" làm tăng nguy hiểm điện giật khi chạm vào các bộ phận mang điện. Điều này có thể được nhìn thấy, ví dụ, từ hình 3, cho thấy dòng điện sự cố đi qua khi vô tình chạm vào dây dẫn mang dòng điện của pha A và "nối đất" chưa được sửa chữa ở pha C. Trong trường hợp này, một người bị ảnh hưởng của điện áp đường dây của mạng. Do đó, sự cố chạm đất hoặc khung một pha phải được khắc phục càng sớm càng tốt.