Сравнение условий электробезопасности в сетях с изолированной и заземленной нейтралью.

При прикосновении к токоведущим частям одной из фаз сети с изолированной нейтралью человек оказывается под напряжением, величина которого изменяется в зависимости от уровня сопротивлений изоляции двух других фаз. При прикосновении к токоведущим частям одной из фаз сети с заземленной нейтралью человек оказывается под напряжением Uф.

При изолированной нейтрали замыкание одной из фаз сети на землю не обнаруживается (без специальных измерений) до появления замыкания на землю любой другой фазы. При за­земленной нейтрали замыкание одной из фаз сети на землю является практически коротким замыканием, что способствует автоматическому отключению электроустановки от сети.

В сети с изолированной нейтралью прикосновение к од­ной из фаз может быть как безопасным, так и опасным, при­чем более опасным, чем при заземленной нейтрали. В сети с заземленной нейтралью прикосновение к одной из фаз при рабочем напряжении 127 В и выше всегда опасно. При прикосновении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью ток, протекающий через чело­века, всегда меньше, чем в случае заземленной нейтрали.

Отраслевые ПБ и ЕПБ требуют в подзем­ных электрических сетях напряжением до 1000 В обязательного применения автоматического защитного отключения, осущест­вляемого с помощью реле утечки—аппарата защиты, отклю­чающего поврежденную сеть при однофазных и двухфазных за­мыканиях на землю, а также при недопустимом снижении уровня сопротивления изоляции сети относительно земли. Обя­зательное применение этих средств автоматического непрерыв­ного контроля за состоянием изоляции сети дает преимущество системе с изолированной нейтралью.

Что касается опасности взрывов и пожаров, то система с заземленной нейтралью в этом отношении более опасна, так как при этой системе замыкания на землю являются короткими замыканиями, что почти всегда сопровожда­ется появлением искр или электрической дуги, опасных в отно­шении взрыва взрывоопасной среды или пожара в подземных выработках шахт и рудников. Исходя из этого, отраслевыми ПБ и ЕПБ запрещено применение в подземных выработках си­стемы с заземленной нейтралью.

Сети с компенсированной нейтралью.

Для повышения электробезопасности и надежности электроснабжения при напряжении до 35 кВ в основном применяются системы с изолированной нейтралью. При идеальном сопротивлении изоляции фаз ток при замыкании одной из фаз на землю практически отсутствует. Но, на самом деле, помимо активного сопротивления любая изоляция имеет также емкостное сопротивление, поскольку линия (ВЛ или КЛ) представляет собой большой конденсатор, обкладками которого являются токоведущая жила и земля, а диэлектриком сама изоляция жил.

Величина емкостного сопротивления зависит от протяженности линии, и в длинных разветвленных сетях, а также в сетях напряжением выше 1000 В емкость линии достигает больших значений и оказывает сильное влияние на работу линии. Так, в случае прикосновения человека к фазному проводу в сети с большой емкостью (емкость на каждую фазу –1 мкФ, сопротивление человека Rч=1кОм, напряжение сети U=6 кВ), даже при отличном состояни изоляции через него будет проходить ток смертельной величины и практически не зависит от сопротивления R_Ч. Поэтому для сетей, в которых значение емкостных токов замыкания на землю превышает нормы, должны применяться устройства компенсации емкостных токов. Такие сети называются сетями с компенсированной нейтралью.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Основан на явлении электромагнитного резонанса, так как в сетях с компенсированной нейтралью, последняя заземляется через дроссель, обладающий большим индуктивным сопротивлением. Таким образом в сети создается L-C контур, который вводится в режим резонанса путем изменения индуктивности дросселя.

Существуют три режима работы сетей с компенсированной нейтралью:

-режим недокомпенсации: ток замыкания на землю носит емкостной характер (рис. 9.а.)

-резонансный режим: (идеальный режим)- ток замыкания на землю равняется только активной составляющей (рис. 9.б.).

-режим перекомпенсации: ток замыкания на землю носит индуктивный характер (рис. 9 в.)

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СЕТЕЙ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Исследования показывают, что при непосредственном прикосновении к токоведущим частям сети с компенсированной нейтралью представляют для человека практически такую же опасность, как и сети с изолированной нейтралью, т.к. в момент прикосновения через тело человека будет протекать достаточно большой и медленно затухающий свободный ток компенсирующего устройства, являющийся следствием колебательного процесса, происходящего в L-C контуре, и носящий периодический характер.

О днако они имеют преимущества перед сетями с изолированной нейтралью по следующим причинам:

1. Уменьшается ток замыкания на землю, а значит уменьшается шаговое напряжение и напряжение прикосновения к корпусу электрооборудования.

2. Значительно уменьшается амплитуда внутренних перенапряжений при замыкании на землю (перенапряжения всего около 2,5-2,6 U_Ф) , а, значит, уменьшается количество переходов однофазных к.з. в междуфазные и в разных местах.

9.а

9.б

9.в

Недостатком сетей с компенсированной нейтралью является невозможность использования в них стандартных устройств защиты, а также сложность обнаружения места замыкания. Наилучшим вариантом было бы использование данного метода при автоматической компенсации емкостной составляющей тока замыкания на землю, что и применяется в некоторых устройствах защиты.