Содержание
6.2.5. Трехфазные сети с изолированной нейтралью
Такие
сети отличаются тем, что нейтральная
точка источника питания не имеет связи
с землей (или имеет связь через очень
большое сопротивление) и нейтральный
провод отсутствует.
В
трехфазной трехпроводной сети с
изолированной нейтралью при нормальном
режиме работы напряжение прикосновения
Unp
и
ток Ih,
проходящий через человека в период
касания к одной из фаз, например к фазному
проводнику L1
(рис. 6.4), определяются уравнениями (6.2)
и (6.3), в которых надо принять .
Рис. 6.4. Прикосновение
человека к проводу трехфазной
трехпроводной
сети с изолированной нейтралью при
нормальном режиме
работы
Тогда
выражение для тока, проходящего через
человека, в комплексной форме имеет вид
. (6.9)
Основываясь
на этом равенстве, рассмотрим следующие
три случая.
1. При
равенстве сопротивлений изоляции и
емкостей фаз относительно земли,
т.е. при
r1
= r2
= r3
= r;
C1
= C2
= C3
= C,
а,
следовательно, при Y1
= Y2
= Y3
=Y
получим,
заменив проводимости полными
сопротивлениями и имея в виду, что(a2
+ a
+ 1) = 0, ток через человека
, (6.10)
где Z
— комплекс полного сопротивления одной
фазы относительно земли, Ом;
.
В
действительной форме выражение для
тока примет вид
. (6.11)
2. При
равенстве сопротивлений изоляции и
малых значениях емкостей фаз относительно
земли, которыми можно пренебречь, т.
е.
при
r1
= r2
= r3
= r;
C1
= C2
= C3
= 0,
и,
следовательно, при
иZ=r,
т.е. сопротивление фазы относительно
земли равно активному сопротивлению
изоляции, что может иметь место в коротких
воздушных сетях, получим из (6.11) ток,
проходящий через человека, в действительной
форме
. (6.12)
Выражение
(6.12) показывает значение изоляции как
фактора безопасности: чем выше
сопротивление изоляции сети r,
тем меньше ток, проходящий через человека,
при однофазовом прикосновении.
При
прикосновении человека к одной фазе в
сети с малой емкостью и большим
сопротивлением изоляции, если полное
сопротивление фаз относительно земли
значительно больше сопротивления цепи
человека, т.
е. Z>>Rch,
ток, проходящий через человека,
ограничивается сопротивлением фаз
относительно земли и почти не зависит
от сопротивления цепи человека.
Полное сопротивление
цепи человека
Rch
= Rh
+ Rоб
+ Rн,
где
Rоб
— сопротивление обуви, Ом;
Rн
—
сопротивление опорной поверхности ног
растеканию тока, Ом.
При
сопротивлениях фазы относительно земли,
равных нескольким десяткам кОм и более,
ток, проходящий через человека, невелик
и даже может не превышать длительно
допустимой величины. Поэтому в сетях с
изолированной нейтралью, имеющих высокое
сопротивление изоляции и малую емкость
и не имеющих поврежденной изоляции,
безопасно однофазное прикосновение.
Однако у разветвленных сетей с большим
числом потребителей общее сопротивление
изоляции мало и емкость имеет значительную
величину.
3. При
равенстве емкостей и больших активных
сопротивлениях изоляции по сравнению
с
емкостными,
т.е. при
r1
= r2
= r3
= r;
C1
= C2
= C3
= C,
и,
следовательно, при
и,
что может быть в кабельных сетях,
, (6.13)
где
емкостное сопротивление фазы относительно
земли, Ом.
Сеть
с большой емкостью опасна, так как ток,
проходящий через человека, прикоснувшегося
к фазе, может достигать больших значений.
Выражения
(6.10) — (6.13) показывают, что в
сетях с изолированной нейтралью опасность
для человека, прикоснувшегося к одной
из фаз в период нормальной работы сети,
зависит от сопротивления изоляции
проводов относительно земли: с увеличением
сопротивления опасность уменьшается.
Вместе
с тем, этот случай менее опасен, чем
прикосновение в сети с заземленной
нейтралью [ср. уравнения (6.5) и (6.12)].
При
аварийном режиме (рис. 6.5), когда имеет
место замыкание фазы (например, фазы 3)
на землю через малое активное сопротивление
rзм,
проводимости
других фаз можно принять равными нулю.
Тогда, подставив в уравнение (6.9) Y1
= Y
2=0,
получим
.
Производя
соответствующие преобразования и имея
в виду, что Y3=1/rзм
и Yh=1/Rh
, получим значение тока в действительной
форме
. (6.14)
Напряжение
прикосновения
. (6.15)
Если
принять, что rзм
=
0
или,
по крайней мере, считать, что rзм
<< Rh
(так
обычно бывает в действительных условиях),
то согласно уравнению (6.
15)
,
т.е.
человек окажется под линейным напряжением.
В
действительных условиях rзм
> 0, поэтому
напряжение,
под которым оказывается человек,
прикоснувшийся в период аварийного
режима к исправной фазе трехфазной сети
с изолированной нейтралью, значительно
больше фазного и несколько меньше
линейного напряжения сети.
Таким
образом, этот случай прикосновения во
много раз опаснее прикосновения к той
же фазе сети при нормальном режиме
работы (ср. уравнения (6.12) и (6.14), имея в
виду, что r/3
>>
rзм).
Вместе
с тем этот
случай является также, при прочих равных
условиях, более опасным, чем прикосновение
к исправной фазе трехфазной сети с
заземленной нейтралью (ср.
уравнения (6.7) и (6.14), имея в виду, что r0,
мало
по сравнению с rзм).
а
б
Рис.
6.5. Прикосновение человека к проводу
трехфазной трехпроводной сети с
изолированной нейтралью при аварийном
режиме: а
— схема сети; б — векторная диаграмма
напряжений (при условии, что Y1
= Y2
= 0)
Опасность трехфазных электрических сетей с заземленной нейтралью
Трехфазные сети с заземленной нейтралью обладают малым сопротивлением между нейтралью и землей (практически оно равно сопротивлению рабочего заземления нулевой точки трансформатора или генератора) (рис. 3.14). Напряжение любой фазы исправной сети относительно земли равно фазному напряжению, и ток через человека, прикоснувшегося к одной из фаз (рис. 3.14, а), определится выражением:
где Rо — сопротивление рабочего заземления нейтрали.
Пренебрегая сопротивлением рабочего заземления нейтрали (R ≤ 10 Ом) по сравнению с сопротивлением цепи человека, можно записать:
При двухфазном прикосновении (рис.
3.14, б) человек попадает под линейное напряжение как в сетях с изолированной нейтралью и ток через человека
В аварийном режиме (рис. 3.14, в), когда одна из фаз сети замкнута на землю, происходит перераспределение напряжения и напряжения исправных фаз по отношению к земле отличны от фазного напряжения сети. Прикасаясь к исправной фазе, человек попадает под напряжение Uч, которое больше фазного, но меньше линейного, и
Рис 3 .14 Опасность трехфазных электрических цепей с заземленной нейтралью ток, проходящий через человека,
Таким образом, прикосновение к исправной фазе при замыкании другой фазы на землю опаснее, чем прикосновение в фазе в нормальном режиме работы трехфазной сети с заземленной нейтралью, а наиболее опасно двухфазное прикосновение.
Анализируя различные случаи прикосновения человека к проводам трехфазных электрических сетей, можно сделать следующие выводы:
1) наименее опасным является однофазное прикосновение к проводу исправной сети с изолированной нейтралью;
2) при замыкании одной из фаз на землю опасность однофазного прикосновения к исправной фазе больше, чем в исправной сети при любом режиме нейтрали;
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам.
Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Расчет
стоимостиГарантииОтзывы
3) наиболее опасным является двухфазное прикосновение при
любом режиме нейтрали;
Режим нейтрали трехфазной сети выбирается по технологическим требованиям и по условиям безопасности. Согласно ПУЭ, при напряжении выше 1000 В применяются две схемы: трехпроводные сети с изолированной нейтралью и трехпроводные сети с эффективно заземленной нейтралью, а при напряжении до 1000 В применяются трех-
Рис. 3.15. Опасность сетей однофазного тока:
а — схема прикосновения к проводу изолированной сета; б — эквивалентная схема; в — схема прикосновения к незаземленному проводу сети с заземленным полюсом; г — схема прикосновения к проводу неисправной сети; д — схема прикосновения к проводу сети с заземленной средней точкой; е — схема прикосновения к двум проводам сетиленной нейтралью, а при напряжении до 1000 В применяются трехпроводные сети с изолированной нейтралью и четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью.
Поможем написать любую работу на аналогичную
тему
Реферат
Опасность трехфазных электрических сетей с заземленной нейтралью
От 250 руб
Контрольная
работаОпасность трехфазных электрических сетей с заземленной нейтралью
От 250 руб
Курсовая работа
Опасность трехфазных электрических сетей с заземленной нейтралью
От 700 руб
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту
Узнать стоимость
Трехфазное питание или волшебство пропавшего Нейтрала
Электричество может показаться одновременно простым и запутанным. Никогда не помешает освежить в памяти такие вещи, как разница между вольтами, амперами и ваттами. Или краткий обзор того, где система постоянного тока может иметь наибольший смысл. Одной из особенно сложных концепций для освоения является идея трехфазного питания, особенно в конфигурации «треугольник».
Сантехники и автолюбители: радуйтесь! В этом посте мы представим сантехнику (или автомеханику) версию трехфазной системы питания.
Как работают трехфазные энергосистемы
Представьте себе систему водоснабжения переменного тока, которая подает чередующиеся импульсы давления воды и вакуума в системе с замкнутым контуром, используя две трубы (аналогично тому, как течет энергия переменного тока). Вода поступает в ресивер (какой-то гидравлический двигатель) по одной трубе (назовем ее А), затем обратно к источнику по другой трубе (назовем ее Н). Каждые несколько секунд направление потока воды меняется на противоположное. Вы можете представить себе две трубы, идущие к двум концам цилиндра, толкающие и тянущие поршень в одноцилиндровом двигателе, преобразующие импульсы воды в полезную работу.
Система водоснабжения переменного тока
Теперь представьте, что вы хотите произвести в три раза больше энергии. Вам потребуется три таких системы (A, B и C, всего шесть труб, A-N1, B-N2 и C-N3).
Вы можете запускать три пары синхронно (вода течет с одинаковой скоростью и направлением в любой момент времени во всех трубах A/B/C и во всех трубах N1/N2/N3) или вы можете запускать их не синхронно ( например, A течет на полной скорости в одном направлении, B собирается дать задний ход и C течет на полной скорости в обратном направлении). Обратите внимание, что если все системы имеют одинаковые потоки (за исключением разного времени), когда N1 течет в одном направлении, N2 и N3 текут в противоположном направлении. Более того, если вы сдвинете их синхронно ровно на ⅓ цикла каждую, поток в N-трубках будет фактически нейтрализован, и вам вообще не понадобятся N-трубки (или, может быть, вместо этого вы используете только одну общую N-трубку). из трех, чтобы позаботиться о любых дисбалансах в потоке через A-трубы, которые не компенсируются полностью).
Одна N-труба
N-трубка вообще отсутствует
Та же идея работает для трех электрических цепей. Вот почему трехфазное питание так популярно и используется для таких вещей, как центры обработки данных и другие энергоемкие операции. Это позволяет передавать то же количество энергии с меньшим количеством проводов, в некоторых случаях на 50% меньше (используя 3 провода вместо 6). Чтобы он работал, вам нужны три синхронизированных источника питания (три «фазы», обычно называемые X, Y и Z), сдвинутые на ⅓ цикла. Обычная труба «B» в этом расположении является «нейтральной».
Если вы используете только «трубы А», это называется соединением «треугольник» (треугольник). В этой конфигурации вы полностью пропускаете «трубу Б» — «нейтраль» волшебным образом исчезает! В трехфазном соединении треугольником вы используете 3 силовых проводника (обычно обозначенных X, Y и Z). У вас также может быть 4-й заземляющий провод для безопасности.
Это то, что электрики называют 3-полюсным 3-проводным соединением (3P3W, без заземления) или 3-полюсным 4-проводным соединением (3P4W, с заземлением).
Если вы используете три «трубы A» и общую «трубу B», это называется соединением Y («звезда») (три стороны плюс центр). В Y-соединении вы используете 4 силовых проводника (обозначенных X, Y, Z и N) и дополнительный 5-й заземляющий провод для безопасности. Так электрики называют 4-полюсное 4-проводное соединение (4P4W, без заземления) или 4-полюсное 5-проводное соединение (4P5W, с заземлением).
3-фазные системы питания: звезда (звезда) и треугольник
При 3-фазном питании у вас есть два способа подключения традиционной 2-проводной нагрузки, такой как лампочка или сервер. В системе Y вы можете подключить ее между любой фазой (X, Y или Z) и нейтралью (N). В системах Y и Delta вы также можете подключить его между любыми двумя фазами (X-Y, Y-Z или Z-X).
В 3-фазной системе напряжение между любыми двумя фазами в 3 раза выше напряжения отдельной фазы в 1,73 раза (точнее, квадратный корень из 3).
Если ваше напряжение X-N (а также Y-N и Z-N) составляет 120 В (распространено в США), напряжения X-Y (а также Y-Z и Z-X) (также известные как «перекрестные» напряжения) будут 120 В * 1,73 = 208 В. Напряжение 208 В (иногда его путают с европейским напряжением 220 В) происходит от перекрестного соединения фаз с трехфазной системой 120 В. Система 220 В с тремя фазами 220 В имеет перекрестное напряжение 220 * 1,73 = 380 В.
Быть умным с вашим питанием
Packet Power предлагает системы мониторинга энергии для ответвленных и многоцепных цепей, которые поддерживают 3-фазное питание в конфигурациях «звезда» и «треугольник» и измеряют все ключевые параметры каждой отдельной фазы в цепи, а также общая мощность и энергопотребление.
Надлежащий мониторинг энергопотребления может помочь учреждениям определить, где они могут платить за электроэнергию, которая фактически не используется (концепция, называемая коэффициентом мощности). Очевидно, что это плохо для бизнеса.
Если вы хотите поговорить о мониторинге энергопотребления и обеспечении максимальной отдачи от вашего оборудования, свяжитесь с нами.
Темы:
операции центра обработки данных,
Знай свою силу,
Мощность центра обработки данных,
Основы власти,
3-фазное питание
Обработка нейтральной точки — изолированная сеть
приветствую дорогие друзья техники защиты и управления. 5 самых важных видов лечения звездными точками — захватывающая тема нашей новой серии статей. Режим «звезда» сети не влияет на передачу электроэнергии, пока сеть находится в исправном состоянии. Почему лечение звездными точками вообще настолько важно, что мы должны говорить об этом здесь, и даже целые конференции посвящены только этой теме?
В дополнение ко многим другим аспектам, это, прежде всего, наличие соответствующей электрической сети, которая в особой степени зависит от выбора формы сети.
Когда дело доходит до частоты отказов из-за аварийных отключений, имеет диаметральное значение, находимся ли мы в сети с низким сопротивлением или в сети с компенсацией. Кроме того, есть еще много вопросов, которые включаются в выбор лечения нейтральной точки.
🌐Какое повышение напряжения происходит в случае неисправности?
🌐Насколько велика вероятность следующих неисправностей?
🌐Как избежать перенапряжения и блокировки?
🌐А шаг и напряжение прикосновения ведут себя вблизи неисправности?
🌐Как контролировать величину токов замыкания?
🌐Может ли выбор типа сети повлиять на самогашение замыканий на землю?
а как насчет экономической составляющей требуемой сетевой структуры?
В нашей серии статей мы рассмотрим 5 наиболее важных типов лечения звездными точками и начнем сегодня с изолированной сети .
Изолированная сеть
В изолированной сети нейтральные точки всех существующих генераторов, трансформаторов и формирователей нейтральных точек заземлены , а не (рис.
1 и 2). Даже если генератор должен быть подключен к земле через нейтральный трансформатор, это все равно будет изолированная сеть, так как нет эффективного заземления из-за высокого импеданса.
Рис.1: Изолированная сетьРис. 2: Изолированная сеть — Напряжения
Напряжения
Теперь, если происходит однофазное замыкание на землю, мы говорим о замыкании на землю, больше всего страдают напряжения.
Рис. 3: Изолированная сеть — напряжения в случае замыкания на землю
Сначала происходит процесс компенсации переходных процессов в миллисекундном диапазоне, и два здоровых проводника, на которые не влияет замыкание, впоследствии повышаются до стационарной величины, равной междуфазное напряжение. Это означает, что величины фазных напряжений здоровых фаз увеличиваются в ∛ раз. Этот коэффициент нарастания называется коэффициентом замыкания на землю. Если это значение больше 1,4, речь идет о сети с неэффективным заземлением. Если меньше, перед нами эффективно заземленная сеть.
В нашей изолированной сети напряжение здоровых проводников увеличивается в 1,73 раза по сравнению с напряжением между фазой и землей в безаварийных условиях, и поэтому мы находимся в сети, которая не имеет эффективного заземления.
Рис. 4: Изолированная сеть — напряжения и коэффициент заземления Aufgrund der hohen Beanspruchungen durch die netzfrequente und stationäre Spannungsüberhöhung in den gesunden Leittern und durch ggf. zusätzlich intermittierendes Verhalten im Erdschlussfall, besteht im isolierten Netz eine vergleichsweise hohe Wahrscheinlichkeit für einen Folgeerdschluss. Dieses Ereignis wird von uns Schutztechnikern liebevoll als Doppelerdschluss bezeichnet.
Если замыкание на землю не гаснет при первом переходе напряжения через ноль, а вместо этого несколько раз повторно загорается из-за повторяющегося напряжения в канале дуги, результатом являются бегущие волны, которые создают дополнительную нагрузку на изоляцию сети.
Таким образом, существенная особенность изолированной сети становится очевидной. Из-за высоких нагрузок, вызванных частотой сети и стационарными скачками напряжения в здоровых проводниках, а также, возможно, дополнительным прерывистым поведением в случае замыкания на землю, существует сравнительно высокая вероятность последующего замыкания на землю в изолированной сети.
Наши специалисты по защите ласково называют это событие двойным замыканием на землю.
Токи
Токи ведут себя довольно скучно в изолированной сети. Из-за емкостей фаза-земля емкостной ток замыкания на землю Ic протекает через место повреждения.
Рис. 5: Изолированная сеть – Токи в случае замыкания на землю в фазе 3
Его размер находится в линейной зависимости от протяженности сети и, следовательно, от размера существующей емкости заземления. Чем больше сетка, тем больше емкостной ток замыкания на землю.
Рис. 6: Емкостный ток
Чтобы зажженная дуга погасла сама по себе, не должен быть превышен так называемый предел гашения. Где именно находится этот предел, нельзя определить универсально, так как он зависит не только от величины тока, но и от уровня напряжения и наклона повторяющегося напряжения. В сетях среднего напряжения с преобладающей долей кабеля ток должен быть ограничен максимальным значением 60 А через место повреждения. Возьмем пример и возьмем кабель ВПЭ 20 кВ сечением 120, обеспечивающий емкостной ток на землю около 2,5 А/км.