2.5. Трехфазные сети с заземленной нейтралью. Достоинства и недостатки

В таких сетях нейтраль трансформатора заземляется либо «глухо», т.е. непосредственно присоединяется к заземляющему устройству, либо через низкоомный резистор или реактор. Ток при однофазном КЗ на землю в сети с глухозаземленной нейтралью будет протекать так, как показано на рисунке 2.11, что требует отключения такого КЗ.

I_K

Рис. 2.11. Однофазное КЗ на землю в сети с заземленной нейтралью

К основным достоинствам и недостаткам можно отнести следующее.

Достоинства:

1) отсутствие перенапряжения и более равномерное распределение напряжения по обмоткам;

2) изоляция рассчитывается чуть ниже линейного напряжения – как правило 0,8U_Н.

Недостатки:

1) низкая надежность, которая повышается при использовании резервирования и автоматического повторного включения;

2) высокие требования к заземляющим устройствам: при U ≥ 110 кВ сопротивление заземляющего контура не должно превышать 0,5 Ом.

В сети с заземленной нейтралью практически все электрооборудование защищается 80 % разрядниками или ограничителями перенапряжений (ОПН). В этом случае напряжение «здоровой» фазы

. (2.14)

Коэффициент замыкания фазы на землю для таких сетей .

Область применения:

1. Сети напряжением 0,4 − 0,66 кВ.

2. Сети напряжением 110 кВ и выше.

6. . Требования к защите от поражения электрическим током

в электрических сетях

В сетях как с изолированной, так и с заземленной нейтралью предъявляются очень высокие требования к защите человека от поражения электрическим током.

Существует определенный порог тока, который человек начинает ощущать, и тока, который приводит к необратимым последствиям:

1 мА – ощутимый ток;

10 мА – неотпускающий ток;

50 мА – фибриляционный ток.

Величина тока, протекающего через тело человека, определяется ЭДС и внутренним сопротивлением источника и сопротивлением тела человека. При расчетах минимальное значение сопротивления человека R_ч ~ 200 Ом.

Для сетей с изолированной нейтралью характерно длительное появление напряжения прикосновения и шагового напряжения (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Напряжение растекания

Эти напряжения представляют собой относительную опасность и регламентируются величиной сопротивления защитного заземляющего устройства. Гораздо большую опасность вызывает прикосновение к токоведущим частям. Например, при прикосновении к выводу трансформатора (рис. 2.13) (испытание обратным напряжением) необходимо учитывать влияние емкости вывода и обмотки относительно земли.

I_C

Рис. 2.13. Поражение человека емкостным током в сети переменного тока

Емкостное сопротивление вывода относительно земли (рис. 2.13):

; (2.15)

Тогда ток, протекающий через тело человека, . (2.16)

Пример: U = 10 кВ; .

Тогда емкостное сопротивление цепи , ток через человека I = 3 мА. Как видно, ток является ощутимым даже при очень малой емкости вывода и обмотки относительно земли. При прикосновении к токоведущим частям систем с изолированной нейтралью емкость электрически связанной сети значительно выше. Можно показать, что ток через тело человека при прикосновении практически равен току замыкания на землю и может достигать десятков ампер.

В сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ широко применяется защитное отключение участка сети при повреждении изоляции и прикосновении человеком токоведущих частей с помощью устройства защитного отключения (УЗО) [22].