20) Режимы нейтрали судовых сетей

Электрической нейтралью называется общая точка соединенных в звезду обмоток (элементов) электрооборудования.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:

1) сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;

2) сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями;

3) сети с эффективно заземленными нейтралями;

4) сети с глухозаземленными нейтралями.

В судовых электрических системах могут быть различные режимы ра­боты нейтрали; при этом различными будут условия электробезопаснос­ти человека, экономичности системы, надежности электроснабжения потребителей и пожаробезопасности на судне.

Электробезопасность человека при различных режимах нейтрали следует рассматривать и сопоставлять, оценивая возможную величину тока через человека при прикосновении к голому проводнику одной фазы.

Заметим, что одновременно прикосновение к проводам двух фаз ставит человека в значительно более опасные условия, так как независимо от нейтрали ток через тело человека будет определяться линейным напряжением установки.

Рассмотрим условия безопасности в системе с изолированной ней­тралью.

Прикасаясь к голому проводу одной из фаз трехфазной системы с изолированной нейтралью, человек оказывается подключенным в цепь, в которой протекает ток, который определяется выражением.

,

где Gф — проводимость изоляции каждой из фаз по отношению к корпусу судна;

Gч — проводимость тела человека;

Со — емкость каждой из фаз системы по отношению к корпусу.

Из выражения следует, что ток через тело человека с про­водимостью Gч в системе с изоли­рованной нейтралью определяется Uф Rф и Со. При прочих равных условиях наименьшее значение то­ка I будет при С₀=0. С ростом С₀ ток I возрастает, следователь­но, опасность поражения растет.

Если емкость сети больше неко­торого предельного значения, кото­рое можно назвать критическим Скр (при U= 220 В, f = 50 Гц, Сkр = 0,147 мкф), то при любом уровне сопротивления изоляции, измеряемом на постоянном токе, ток I оказывается больше безопас­ного.

Следовательно при С₀>Скр повышение уровня сопротивления изоляции электрической системы с изолированной нейтралью не может быть средством, обеспечивающим безопасность человека. Чем больше С₀, тем ближе ток I к току через тело человека в системе с глухим заземлением нейтрали. Начиная с С₀ = 2 – 5 мкф ток I в системах с изолированной и глухозаземленной нейтралью практически одина­ков. Однако при емкости каждой из фаз С₀ < Скр, что может наблю­даться на малотоннажных судах, судовая система с изолированной нейтралью обеспечивает лучшие условия безопасности, и эти усло­вия тем лучше, чем выше сопротивление изоляции каждой из фаз.

На средне- и крупнотоннажных судах современных типов, по дан­ным измерений, С₀>Скр, поэтому на таких судах системы с изолированной и заземленной нейтралью обеспечивают практически одинаковые условия электробезопасности. Для эффективного повышения безопасности на судах с С₀>Скр следует перейти от си­стем с изолированной нейтралью к системам с нейтралью, заземленной через индуктивность, с тем, чтобы скомпенсировать емкост­ную составляющую тока через тело человека индуктивной составляю­щей. Систему с нейтралью, заземленной через индуктивность, можно назвать компенсированной системой или системой с компенсированной нейтралью,

Снижение тока I путем заземления нейтрали через индуктивность очень значительно, если индуктивность настраивается так, что соблю­даются условия резонанса: индуктивный ток Il равен емкостному току Ic (Il= Iс).

Судовые электрические системы с компенсированной нейтралью при любом практически возможном на судах С₀ сохраняют все преиму­щества систем с изолированной нейтралью – в этом их ценная особен­ность.

Важно уяснить, что при полной компенсации емкостной составля­ющей тока утечки индуктивной составляющей ток через тело челове­ка, касающегося одной из фаз компенсированной системы, все же не бу­дет равен нулю: останется нескомпенсированная активная составляю­щая тока Ia. Ее величина определяется величиной потерь в дросселе (индуктивности). Чаще всего преобладает первая составля­ющая; чтобы уменьшить ее, следует сделать все возможное для умень­шения потерь в меди и стали дросселя (индуктивности).

Существенно, что ток Ia также можно скомпенсировать, например, путем автоматического подключения дополнительной емкости в отсутст­вующую фазу. Так, при прикосновении к фазе A, дополнительную емкость следует подключить к фазе В, и т. д. Очевидно, что решение задачи компенсации