Penggunaan jaringan listrik dengan netral terisolasi

Netral terisolasi adalah netral transformator atau generator yang tidak terhubung ke perangkat pembumian atau terhubung melalui resistansi tinggi.

Jaringan listrik dengan netral terisolasi digunakan pada jaringan listrik dengan tegangan 380 — 660 V dan 3 — 35 kV.

Penerapan jaringan dengan netral terisolasi pada tegangan hingga 1000 V

Jaringan listrik tiga kabel dengan netral terisolasi digunakan pada tegangan 380-660 V, bila diperlukan untuk memenuhi peningkatan persyaratan keselamatan listrik (jaringan listrik tambang batu bara, tambang kalium, tambang gambut, instalasi bergerak). Jaringan instalasi listrik bergerak dapat diimplementasikan dengan empat kabel.

Dalam operasi normal, tegangan fasa jaringan ke tanah simetris dan numerik sama dengan tegangan fasa instalasi, dan arus dalam fasa sumber sama dengan arus beban fasa.

Dalam jaringan dengan tegangan hingga 1 kV (sebagai aturan, panjang pendek), konduktivitas kapasitif fase relatif terhadap tanah diabaikan.

Ketika seseorang menyentuh fase jaringan, arus melewati tubuhnya

Aj = 3Uf / (3r3+ z)

dimana Uf — tegangan fasa; r3 — resistensi tubuh manusia (diambil sama dengan 1 kΩ); z — impedansi dari Isolasi fase ke pentanahan (100 kΩ atau lebih per fase).

Karena z >> r3, I saat ini sangat kecil. Oleh karena itu, relatif aman bagi seseorang untuk menyentuh fase tersebut. Keadaan inilah yang menentukan penggunaan netral terisolasi dalam instalasi listrik dari objek-objek yang bangunannya, dari sudut pandang bahaya sengatan listrik bagi manusia, diklasifikasikan sebagai sangat berbahaya atau bahaya yang meningkat.

Dalam kasus insulasi yang rusak, ketika z << rz, seseorang, yang menyentuh fase, jatuh di bawah tegangan fase. Dalam hal ini arus. bagian melalui tubuh manusia dapat melebihi nilai mematikan.

Pada gangguan bumi satu fasa, tegangan fasa yang terganggu relatif terhadap tanah meningkat secara linier, dan arus yang melewati tubuh manusia ketika menyentuh fasa utuh pada saat korsleting selalu berbahaya, karena mencapai beberapa ratus milliamperes (di sini z << rз dan bukannya nilai Nilai Uf dari tegangan saluran harus diganti dalam rumus, yaitu √3.

Konsekuensi dari hal di atas adalah penggunaan dalam jaringan tersebut sebagai tindakan perlindungan pemutusan pelindung atau pentanahan dalam kombinasi dengan jaringan isolasi pemantauan kondisi. Pengoperasian jaringan jangka panjang dengan gangguan pembumian fase tunggal tidak diperbolehkan di instalasi listrik ini.

Dasar untuk penggunaan pentanahan dalam kombinasi dengan pemantauan insulasi penampang adalah kenyataan bahwa arus gangguan tanah padat Ic dalam jaringan dengan netral terisolasi, itu tidak tergantung pada resistansi pentanahan rumah peralatan listrik, yang tidak biasanya diberi energi (karena fakta bahwa konduktivitas titik pentanahan secara signifikan lebih tinggi daripada jumlah konduktivitas netral, isolasi dan kapasitas fasa relatif terhadap tanah), dan tegangan fasa yang rusak relatif terhadap tanah Uz adalah sebagian kecil dari tegangan fasa sumber.

Nilai kuantitas AzSdan Uz untuk resistansi isolasi simetris relatif terhadap tanah ditentukan sebagai berikut:

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

dimana rz — tahanan pentanahan rumah peralatan listrik. Karena z >> rz, maka Uz << Uf.

Seperti dapat dilihat dari rumus, dalam jaringan dengan netral terisolasi, hubung singkat satu fasa ke ground tidak menyebabkan arus hubung singkat, arus I adalah beberapa miliampere. Shutdown pelindung memastikan shutdown otomatis instalasi listrik jika terjadi sengatan listrik dan di jaringan bawah tanah didasarkan pada pemantauan otomatis kondisi isolasi.

Penerapan jaringan dengan netral terisolasi pada tegangan di atas 1000 V

Jaringan listrik tiga kabel dengan tegangan lebih dari 1 kV dengan netral terisolasi (dengan arus pentanahan rendah) termasuk jaringan dengan tegangan 3 — 33 kV. Di sini, konduktansi kapasitif dari fase sehubungan dengan tanah tidak dapat diabaikan.

Dalam mode normal, arus dalam fase sumber ditentukan oleh jumlah geometris beban dan arus kapasitif fase terhadap tanah.Jumlah geometris arus kapasitif dari tiga fase sama dengan nol, oleh karena itu tidak ada arus mengalir melalui tanah.

Pada gangguan pembumian padat, tegangan ke bumi dari fasa yang terganggu ini menjadi kira-kira sama dengan nol., dan tegangan ke pembumian dari dua fasa (gangguan) lainnya meningkat menjadi nilai linier. Arus kapasitif dari fase yang tidak rusak juga meningkat √3 kali, karena bukan fase, tetapi tegangan saluran sekarang diterapkan pada kapasitansi fase. Akibatnya, arus kapasitif gangguan bumi satu fasa menjadi 3 kali arus kapasitif normal per fasa.

Nilai absolut dari arus ini relatif kecil. Jadi, untuk saluran listrik overhead dengan tegangan 10 kV dan panjang 10 km, arus kapasitif adalah NSsekitar 0,3 A., dan untuk saluran kabel dengan tegangan dan panjang yang sama — 10 A.

Penggunaan jaringan tiga kabel dengan tegangan 3 — 35 kV dengan netral terisolasi bukan karena persyaratan keamanan listrik (jaringan seperti itu selalu berbahaya bagi manusia) dan kemampuan untuk memastikan operasi normal dari penerima listrik yang terhubung tegangan fasa-fasa untuk jangka waktu tertentu. Faktanya adalah bahwa dengan gangguan pembumian fase tunggal dalam jaringan dengan fase-netral terisolasi, tegangan fase-ke-fase tetap tidak berubah besarnya dan fase digeser dengan sudut 120 °.

Kenaikan tegangan dalam fase yang tidak rusak ke nilai linier meluas hingga semuanya ada, dan dengan pemaparan yang lama, kerusakan insulasi dan korsleting berikutnya antara fase dimungkinkan.Oleh karena itu, dalam jaringan seperti itu, untuk menemukan kesalahan pembumian dengan cepat, kontrol isolasi otomatis harus dilakukan, bekerja pada sinyal ketika resistansi isolasi salah satu fase turun di bawah nilai yang telah ditentukan.

Di jaringan yang memasok gardu instalasi bergerak, tambang gambut, tambang batu baraT dan Di tambang kalium, perlindungan gangguan bumi harus beroperasi untuk memutuskan sambungan.

Ketika fase ditutup ke tanah oleh busur busur, fenomena resonansi dan tegangan lebih berbahaya hingga (2,5 — 3,9) Uph, yang, dengan isolasi yang melemah, menyebabkan kegagalan dan korsleting. Oleh karena itu, tingkat isolasi saluran ditentukan oleh frekuensi tegangan lebih resonansi.

Busur interupsi terjadi pada jaringan dengan arus gangguan pembumian kapasitif di atas 10 dan 15 A pada tegangan masing-masing 35 dan 20 kV, di atas 20 dan 30 A pada tegangan masing-masing 6 dan 10 kV.

Untuk menghilangkan kemungkinan busur terputus-putus dan untuk menghilangkan konsekuensi berbahaya terkait isolasi peralatan listrik di bagian netral dari jaringan tiga kawat termasuk induktif reaktor penekan busur… Induktansi reaktor dipilih sedemikian rupa sehingga arus kapasitif di lokasi gangguan pembumian sekecil mungkin dan pada saat yang sama menjamin pengoperasian proteksi relai yang bereaksi terhadap gangguan pembumian satu fasa.

M.A. Korotkevich