絶縁された中性点を備えた三相電流ネットワークの仕組み

電気ネットワークは、変圧器および発電機の接地または絶縁された中性点で動作できます。6、10、および 35 kV ネットワークは、変圧器の絶縁された中性点で動作します。 660、380、および 220 V ネットワークは、絶縁されたニュートラルと接地されたニュートラルの両方で動作できます。要件に準拠する最も一般的な 4 線式ネットワーク 380/220 電気設備に関する規則 (PUE) 接地されたニュートラルが必要です。

絶縁された中性点を持つネットワークを考えてみましょう... 図 1a は、そのような三相電流ネットワークの図を示しています。巻線はスター型に接続されているように示されていますが、以下で説明する内容はすべて、二次巻線をデルタ型に接続する場合にも当てはまります。

米。 1. 絶縁された中性点を備えた三相電流ネットワークの図 (a)。絶縁された中性点によるネットワーク接地 (b)。

ネットワークの充電部分のアースからの全体的な絶縁がどれほど優れていても、ネットワークの導体は常にアースに接続されています。この関係には二重の関係があります。

1. 充電部の絶縁には、接地に対して一定の抵抗 (または導電率) があり、通常はメガオームで表されます。これは、電線とアースの絶縁体を通って一定量の電流が流れることを意味します。絶縁が良好であれば、この電流は非常に小さくなります。

たとえば、ネットワークの 1 つの相のワイヤとアース間の電圧が 220 V で、メガオーム計で測定したこのワイヤの絶縁抵抗が 0.5 MΩ であると仮定します。これは、この相からアース２２０への電流が２２０／（０．５×１，０００，０００）＝０．０００４４Ａまたは０．４４ｍＡであることを意味する。この電流を漏れ電流といいます。

従来、より明確にするために、三相の絶縁抵抗の図上では、r1、r2、r3は抵抗の形で示され、それぞれがワイヤの1点に接続されています。実際、動作中のネットワーク内の漏れ電流はワイヤの全長に沿って均等に分布し、ネットワークの各セクションではグランドを介して閉じられており、それらの合計（幾何学的、つまり位相シフトを考慮した）はゼロです。

2. 2 番目のタイプの接続は、アースに対するネットワーク ワイヤの静電容量によって形成されます。どういう意味ですか？

各ネットワーク ワイヤとアースは 2 つとして考えることができます。 細長いコンデンサプレート... 架空線では、導体と接地はコンデンサの極板のようなもので、それらの間の空気は誘電体です。ケーブル ラインでは、コンデンサ プレートはグランドに接続されたケーブル コアと金属シースであり、絶縁体は絶縁体です。

交流電圧では、コンデンサの電荷の変化により交流電流が発生し、コンデンサに流れます。動作中のネットワーク内のいわゆる容量性電流は、ワイヤの長さに沿って均等に分布し、個々のセクションではグランドを通じて閉じられます。図では。また、接地に対する三相のコンデンサの抵抗x1、x2、x3は、それぞれが1つのグリッド点に接続されているのが従来通りに示されている。ネットワークの長さが長くなるほど、漏れ電流と容量電流も大きくなります。

相の 1 つ (たとえば A) で地絡が発生した場合、図 1 に示すものとネットワークで何が起こるかを見てみましょう。つまり、この相の導体は比較的小さな導体を介して大地に接続されます。抵抗。このようなケースを図 1 の b に示します。電線 A 相とアース間の抵抗は小さいため、この相の漏洩抵抗と対地間容量は接地抵抗によって分路され、ネットワーク UB の線間電圧の影響により、漏洩電流は発生します。そして、2 つの動作フェーズの容量性電流が故障点とアースを通過します。電流経路は図中の矢印で示されています。

図 1 の b に示す短絡は単相地絡と呼ばれ、その結果生じる故障電流は単相電流と呼ばれます。

ここで、絶縁損傷による単相短絡が、直接地面ではなく、何らかの受電器の本体、つまり電気モーター、電気機器、または電線が敷設されている金属構造物に発生したと想像してください。図2）。このような閉路はケース短絡と呼ばれます。同時に、受電器のハウジングまたは構造が地面に接続されていない場合、それらはネットワーク位相またはそれに近い電位を取得します。

米。 2. 孤立したニュートラルを備えたネットワークでのフレーム間ショート

身体に触れるということは、位相に触れるということと同じなのです。閉回路は、人体、靴、床、地面、漏れ抵抗、使用可能な相の静電容量によって形成されます (簡略化のため、図 2 には容量性抵抗は示されていません)。

この短絡電流はその抵抗に依存し、人に重傷を負わせたり死亡させたりする可能性があります。

米。 3. ネットワーク内にアースが存在する場合、人がネットワーク内の絶縁された中性点の電線に触れます。

これまで述べてきたことから、電流がグランドを通過するには、閉回路が必要であることがわかります (時々、「電流がグランドに流れる」というのは真実ではないと想像されます)。最大 1000 V の絶縁された中性点電圧を持つネットワークでは、通常、漏れ電流と容量電流は小さくなります。それらは絶縁の状態とネットワークの長さに依存します。大規模なネットワークであっても、数アンペア以下の範囲内に収まります。したがって、これらの電流は通常、ヒューズを溶かしたり接続を切断したりするには不十分です。 サーキットブレーカー.

1000 V を超える電圧では、容量性電流が最も重要になります。数十アンペアに達する可能性があります (補償が提供されていない場合)。ただし、これらのネットワークでは、電源の中断を避けるために、単相故障時の故障セクションのトリップは通常使用されません。

したがって、中性点が絶縁されたネットワークでは、単相短絡（絶縁制御装置によって信号が送信される）が存在しても、受電器は動作し続けます。これが可能となるのは、単相短絡の場合、線間電圧 (相間) が変化せず、すべての受電装置が中断なく電力を受け取るためです。しかし、中性点が孤立したネットワークで単相故障が発生した場合、接地に対する損傷を受けていない相の電圧は線形に増加し、これが別の相での 2 番目の地絡の発生に寄与します。結果として生じる二重地絡は人々に重大な危険をもたらします。したがって、そのようなネットワーク状態では一般的なセキュリティ状態が急激に悪化するため、ネットワーク内に単相短絡がある場合は緊急事態であると考えるべきです。

つまり「土地」の存在は危険を増大させる 電気ショック 充電部に触れたとき。これは、たとえば、A 相の通電導体と C 相の修復されていない「接地」に誤って触れたときの故障電流の経路を示す図 3 からわかります。この場合、人は影響を受けます。ネットワークの線間電圧。したがって、単相アースまたはフレームの故障はできるだけ早く修正する必要があります。