Sử dụng mạng điện có trung tính cách ly

Trung tính cách ly là trung tính của máy biến áp hoặc máy phát điện không được kết nối với thiết bị nối đất hoặc được kết nối với thiết bị đó thông qua điện trở cao.

Mạng điện có trung tính cách ly dùng trong mạng điện có điện áp 380 - 660 V và 3 - 35 kV.

Ứng dụng của mạng có trung tính cách ly ở điện áp đến 1000 V

Mạng điện ba dây với trung tính bị cô lập được sử dụng ở điện áp 380 - 660 V, khi cần tuân thủ các yêu cầu gia tăng về an toàn điện (mạng điện của mỏ than, mỏ kali, mỏ than bùn, lắp đặt di động). Mạng lắp đặt điện di động có thể được thực hiện với bốn dây.

Trong hoạt động bình thường, điện áp của các pha mạng đối xứng và bằng số với điện áp pha của hệ thống lắp đặt và dòng điện trong các pha nguồn bằng với dòng điện tải pha.

Trong các mạng có điện áp lên đến 1 kV (theo quy luật, độ dài ngắn), độ dẫn điện dung của các pha so với mặt đất bị bỏ qua.

Khi một người chạm vào pha của mạng, dòng điện chạy qua cơ thể anh ta

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

trong đó Uf - điện áp pha; r3 — điện trở của cơ thể người (lấy bằng 1 kΩ); z — trở kháng từ Cách ly pha với đất (100 kΩ trở lên trên mỗi pha).

Vì z >>r3 nên dòng điện I nhỏ không đáng kể. Do đó, việc một người chạm vào pha là tương đối an toàn. Chính trường hợp này quyết định việc sử dụng trung tính cách ly trong lắp đặt điện của những vật thể có cơ sở, từ quan điểm về nguy cơ điện giật cho con người, được phân loại là đặc biệt nguy hiểm hoặc nguy hiểm gia tăng.

Trong trường hợp cách điện bị lỗi, khi z << rz, một người chạm vào pha, rơi xuống dưới điện áp pha. Trong trường hợp này hiện tại. đi qua cơ thể con người có thể vượt quá giá trị gây chết người.

Trong các sự cố chạm đất một pha, điện áp của các pha bị sự cố so với mặt đất tăng tuyến tính và dòng điện đi qua cơ thể con người khi chạm vào pha nguyên vẹn tại thời điểm ngắn mạch luôn nguy hiểm, vì nó lên tới vài trăm milliamperes (ở đây z << rз và thay vì giá trị Giá trị Uf của điện áp đường dây phải được thay thế trong công thức, tức là √3.

Hậu quả của điều trên là việc sử dụng trong các mạng như một biện pháp bảo vệ ngắt kết nối bảo vệ hoặc nối đất kết hợp với các mạng cách ly theo dõi tình trạng. Hoạt động lâu dài của mạng với sự cố nối đất một pha không được phép trong các hệ thống lắp đặt điện này.

Cơ sở của việc sử dụng nối đất kết hợp với giám sát cách điện cắt ngang là dòng điện sự cố nối đất rắn Ic trong mạng có trung tính cách ly không phụ thuộc vào điện trở nối đất của vỏ thiết bị điện, tức là không được cấp điện bình thường (do độ dẫn điện của điểm nối đất cao hơn đáng kể so với tổng độ dẫn điện của công suất trung tính, cách điện và pha so với mặt đất) và điện áp của pha bị hỏng so với mặt đất Uz là một phần nhỏ điện áp pha của nguồn.

Giá trị của các đại lượng AzSand Uz đối với điện trở cách điện đối xứng so với đất được xác định như sau:

Azh = 3Uf /z, Uz = Ažs x rz = 3Uφ x (rz/ z)

trong đó rz - điện trở nối đất của vỏ thiết bị điện. Vì z >> rz nên Uz << Uf.

Có thể thấy từ các công thức, trong các mạng có trung tính cách ly, sự cố ngắn mạch một pha với đất không gây ra dòng điện ngắn mạch, dòng điện I là vài miliampe. Ngắt bảo vệ đảm bảo tự động tắt hệ thống lắp đặt điện trong trường hợp bị điện giật và trong các mạng ngầm dựa trên việc giám sát tự động tình trạng của lớp cách điện.

Ứng dụng của mạng có trung tính cách ly ở điện áp trên 1000 V

Mạng điện ba dây có điện áp hơn 1 kV với trung tính cách ly (với dòng điện nối đất thấp) bao gồm các mạng có điện áp 3 - 33 kV. Ở đây, không thể bỏ qua độ dẫn điện dung của các pha đối với mặt đất.

Ở chế độ bình thường, dòng điện trong các pha của nguồn được xác định bằng tổng hình học của tải và dòng điện dung của các pha đối với đất.Tổng hình học của dòng điện dung của ba pha bằng 0, do đó không dòng điện chạy qua đất.

Trong sự cố chạm đất rắn, điện áp xuống đất của pha sự cố này trở nên xấp xỉ bằng 0., và điện áp xuống đất của hai pha (sự cố) còn lại tăng lên các giá trị tuyến tính. Dòng điện dung của các pha không bị hỏng cũng tăng √3 lần, do không pha, nhưng điện áp đường dây hiện được áp dụng cho điện dung pha. Kết quả là, dòng điện dung của sự cố chạm đất một pha gấp 3 lần dòng điện dung bình thường trên mỗi pha.

Giá trị tuyệt đối của các dòng điện này tương đối nhỏ. Vì vậy, đối với đường dây điện trên không có điện áp 10 kV và chiều dài 10 km, dòng điện dung là NSkhoảng 0,3 A., và đối với đường dây cáp có cùng điện áp và chiều dài — 10 A.

Việc sử dụng mạng ba dây có điện áp 3 - 35 kV với trung tính cách ly không phải do yêu cầu về an toàn điện (các mạng như vậy luôn gây nguy hiểm cho con người) và khả năng đảm bảo hoạt động bình thường của các máy thu điện được kết nối đến điện áp pha-pha trong một khoảng thời gian nhất định. Thực tế là với các sự cố chạm đất một pha trong các mạng có trung tính pha cách ly, điện áp pha-pha không thay đổi về độ lớn và pha bị dịch chuyển một góc 120 °.

Sự tăng điện áp trong các pha không bị hư hại đến một giá trị tuyến tính kéo dài cho đến khi mọi thứ ở đó, và khi tiếp xúc kéo dài, hư hỏng cách điện và ngắn mạch tiếp theo giữa các pha là có thể xảy ra.Do đó, trong các mạng như vậy, để nhanh chóng tìm ra sự cố chạm đất, cần thực hiện điều khiển cách điện tự động, tác động lên tín hiệu khi điện trở cách điện của một trong các pha giảm xuống dưới giá trị định trước.

Trong các mạng cung cấp trạm biến áp của các thiết bị di động, mỏ than bùn, mỏ thanT và Trong các mỏ kali, bảo vệ sự cố chạm đất phải hoạt động để ngắt kết nối.

Khi một pha được đóng xuống đất bởi hồ quang phóng điện, hiện tượng cộng hưởng và quá điện áp nguy hiểm lên đến (2,5 - 3,9) Uph, với khả năng cách điện yếu, dẫn đến hỏng hóc và ngắn mạch. Do đó, mức độ cách ly đường dây được xác định bởi tần số của quá điện áp cộng hưởng.

Hồ quang gián đoạn xảy ra trong các mạng có dòng sự cố chạm đất điện dung trên 10 và 15 A ở điện áp lần lượt là 35 và 20 kV, trên 20 và 30 A ở điện áp lần lượt là 6 và 10 kV.

Để loại bỏ khả năng hồ quang không liên tục và loại bỏ các hậu quả nguy hiểm liên quan đối với cách điện của thiết bị điện ở phần trung tính của mạng ba dây bao gồm một cảm ứng lò phản ứng dập hồ quang… Độ tự cảm của cuộn kháng được chọn sao cho dòng điện dung tại vị trí sự cố chạm đất càng nhỏ càng tốt, đồng thời đảm bảo hoạt động của rơle bảo vệ phản ứng với sự cố chạm đất một pha.

M.A. Korotkevich