Режимы нейтрали трехфазных электрических сетей

Для обеспечения безопасности при работе с электрооборудованием в трехфазных сетях используются различные соединения нейтрали.

Нейтралью называется место соединения концов фаз источника питания (генератора или трансформатора).

Режимы нейтрали: заземленная нейтраль, изолированная нейтраль, компенсированная нейтраль.

 

Заземленная нейтраль

Ток однофазного короткого замыкания в сети с заземленной нейтралью достаточно велик и сопровождается возникновением дуги. Это делает невозможным ис­пользование таких сетей в угольных шахтах и помещениях, опасных в отношении взрыва и пожара. Поэтому сети с заземленной нейтралью могут использоваться в помещениях,  не опасных в отношении взрыва и пожара. Защита от короткого замыкания осуществляется плав­кими вставками или реле максимальной токовой защиты, что уде­шевляет эксплуатационные расходы. Напряжение поврежденной фазы при однофазном замыкании падает до 0, напряжения неповрежденных фаз меняются не­значительно, поэтому нет повышенных требований к изоляции.                                                           

На промышленных предприятиях используется наиболее распространенная система 220/380 В с заземленной нейтра­лью, рис.45.

 

 В случае прикосновения к фазному проводу через тело человека будет протекать ток

что очень опасно для жизни человека.

Прикосновение тела человека к фазному проводу в сети с заземленной нейтралью всегда опасно.

Изолированная нейтраль

При однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью ток короткого замыкания определяется сопротивлением изоляции, которое, в свою очередь, определяется активным и емкостным сопротивлением. При хорошем состоянии изоляции и небольшой длине кабелей (емкость кабеля невелика) сопротивление изоляции дос­таточно велико, ток однофазного замыкания небольшой – возможно возникновение искрения при отсутствии дугового разряда, что де­лает возможным применение таких сетей во взрывоопасных и пожа­роопасных помещениях.

Прикосновение к фазному проводу в сети с изолированной нейтралью (рис.9.1.1) может быть безопасным при хорошем состоянии изоляции, так как ток через тело человека определяется сопротивлением изоляции.

                                                                                             

 

Ток с одной из фаз проходит через тело человека, через

сопротивление изоляции на другие фазы. В сети 220/380 В при сопротивлении изоляции 60 кОм ток через человека:

мА, что безопасно.

При большой длине кабельных линий суммарная емкость сети увеличивается, сопротивление изоляции снижается, прикосновение человека к фазному проводу может стать опасным. Кроме того, в случае пробоя изоляции одной из фаз и прикосновении к другой фазе, на тело человека воздействует линейное напряжение и в токовой цепи отсутствует сопротивление изоляции, что гораздо опаснее. Поэтому необходим непрерывный контроль изоляции и немедленное отключение участка сети при пробое одной из фаз или опасном снижении сопротивления.

 

Компенсированная нейтраль

Нейтральная точка соединяется с землей (рис.9.1.2) через индуктивное сопротивление Х_L, примерно равное емкостному сопротивлению изоляции X_C, что приводит к образованию “электрической пробки”, при которой емкостная проводимость сравнивается с проводимостью индуктивной.

Поскольку они соединены параллельно, суммарная проводимость становится равной при­мерно 0, а это соответствует бесконечно большому сопротивлению. Величина тока, протекающего через тело человека при прикосновении его к фазному проводу в сети с компенсированной нейтралью существенно уменьшается.

            

 

 

                                            

Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное соеди­нение с землей всех нетоковедущих металлических частей электро­установки не находящихся под напряжением, но которые могут ока­заться под напряжением в результате пробоя изоляции.

Следует различать рабочее заземление и защитное заземление. Рабочее заземление – соединение нейтрали с землей, определяющее режим заземленной нейтрали. Защит­ное заземление - соединение корпусов и других деталей с заземли­телем. Заземлителями могут служить труба, уголковая сталь, швеллер, полосовая сталь, лист железа, помещенные во влажную землю (а также арма­тура железобетонных конструкций, стальные опоры ЛЭП и др).

Переходное сопротивление устройства заземления должно быть не более 2 Ом в подземных условиях угольных шахт, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. В других случаях не более 4 Ом, на опорах ЛЭП не более 10 Ом. Соединение корпусов с заземлителем осуществляется сталь­ным проводом, сечением не менее 24 мм, в земле стальной шинкой сечением 50 – 120 мм, медным проводом сечением не более 25мм. При соединении предпочтительнее сварка.

Передвижные электроприемники заземляются через зазем­ляющую жилу кабеля, питающего электроустановку.

Принцип действия защитного заземления – снижение напря­жения прикосновения корпуса до безопасной величины за счет ма­лого сопротивления заземлителя (рис. 9.1.3).

 

 

Напряжением прикосновения называется напряжение на ка­кой-либо токопроводящей части электроустановки в момент прикос-­

новения к ней человека. Напряжение прикосновения обусловливает величину тока через тело человека. В аварийных ситуациях это на­пряжение может быть опасным.

Для снижения напряжения прикосновения необходимо обес­печить эффективное заземление или зануление электроустановки.

U _{прикосновения} = i _з r _з.

При малом сопротивлении заземления (R_З = 2 Ом) напряжение на корпусе электроаппарата в случае пробоя изоляции будет невелико, большая часть тока замыкания I _З пойдет через заземлитесь, а не через тело человека (R _Ч = 1000 Ом), включенного параллельно сопротивлению заземления.