絶縁された中性線を備えた電気ネットワークの使用

絶縁された中性点とは、接地装置に接続されていないか、高抵抗を介して接続されている変圧器または発電機の中性点です。

絶縁された中性点を備えた電気ネットワークは、電圧 380 ～ 660 V および 3 ～ 35 kV の電気ネットワークで使用されます。

最大 1000 V の電圧で絶縁された中性点を備えたネットワークのアプリケーション

3 線式電気ネットワーク 孤立したニュートラル 電気安全性の増大する要件（炭鉱、カ​​リ鉱山、泥炭鉱山、移動施設の電気ネットワーク）に準拠する必要がある場合、380 ～ 660 V の電圧で使用されます。移動電気設備のネットワークは 4 本のワイヤで実装できます。

通常の動作では、ネットワーク相の対地電圧は対称であり、数値的には設備の相電圧と等しく、電源相の電流は相負荷電流と等しくなります。

最大 1 kV の電圧のネットワーク (通常、長さが短い) では、アースに対する各相の容量性導電率は無視されます。

人がネットワークの位相に触れると、電流がその人の体を通過します

Azh = 3Uf / (3r3+ z)

ここで、Uf — 相電圧。 r3 — 人体の抵抗 (1 kΩ に等しいとみなされる)。 z — 相の絶縁からグランドまでのインピーダンス (相ごとに 100 kΩ 以上)。

z >>r3 であるため、電流 I は無視できるほど小さいです。したがって、人がフェーズに触れても比較的安全です。この状況により、人に対する感電の危険性の観点から、その敷地が特に危険または危険性が増大していると分類される対象物の電気設備における絶縁中性線の使用が決定されます。

絶縁不良の場合、z << rz の場合、人が相に触れると相電圧が低下します。この場合は電流です。人体を通過すると致死値を超える可能性があります。

単相地絡では、地面に対する故障相の電圧が直線的に増加し、短絡の瞬間に人体が正常な相に触れたときに流れる電流は数百に達するため、常に危険です。ミリアンペア (ここでは z << rз であり、値の代わりに線間電圧の Uf 値を式に代入する必要があります (つまり √3)。

上記の結果として、このようなネットワークでは、状態監視絶縁ネットワークと組み合わせた保護切断または接地の保護手段として使用されます。これらの電気設備では、単相地絡が発生した状態でネットワークを長期間運用することは許可されていません。

断面絶縁監視と組み合わせて接地を使用する根拠は、絶縁された中性点を備えたネットワーク内の固体地絡電流 Ic が、電気機器の筐体の接地抵抗に依存しないという事実です。通常通電されており（接地点の導電率が、中性点の導電率、絶縁体、および接地に対する相容量の合計よりも大幅に高いため）、接地に対する損傷した相の電圧 Uz は次のようになります。電源の相電圧のごく一部。

地面に対する対称抵抗絶縁の量 AzSand Uz の値は次のように決定されます。

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

ここで、rz — 電気機器ハウジングの接地抵抗。 z >> rz なので、Uz << Uf になります。

式からわかるように、中性点が絶縁されたネットワークでは、1 つの相のアースへの短絡は短絡電流を引き起こさず、電流 I は数ミリアンペアになります。保護シャットダウンは、感電の際に電気設備を自動的にシャットダウンします。また、地下ネットワークでは、絶縁状態の自動監視に基づいてシャットダウンが行われます。

1000 V を超える電圧で絶縁された中性点を備えたネットワークの適用

絶縁された中性点（低接地電流）を備えた 1 kV を超える電圧の 3 線式電気ネットワークには、3 ～ 33 kV の電圧のネットワークが含まれます。ここで、グランドに対する各相の容量性コンダクタンスは無視できません。

通常モードでは、電源の各相の電流は、負荷と接地に対する各相の容量性電流の幾何学和によって決まります。3 つの相の容量性電流の幾何学和はゼロに等しいため、電流は地面を流れます。

固体地絡事故では、この故障した相の対地電圧はほぼゼロになり、他の 2 つの (故障した) 相の対地電圧は線形値まで増加します。相ではなく線間電圧が相容量に印加されるため、損傷していない相の容量電流も√3 倍に増加します。その結果、単相地絡の容量電流は、各相の通常の容量電流の 3 倍になることがわかります。

これらの電流の絶対値は比較的小さいです。したがって、電圧 10 kV、長さ 10 km の架空送電線の場合、容量性電流は NS 約 0.3 A であり、同じ電圧と長さのケーブル線の場合、容量性電流は 10 A になります。

絶縁された中性点を備えた 3 ～ 35 kV の電圧の 3 線式ネットワークの使用は、電気的安全性 (このようなネットワークは常に人間にとって危険です) および接続された受電器の正常な動作を保証するための要件によるものではありません。相間電圧を一定時間印加します。実際のところ、中性相が分離されたネットワークで単相地絡が発生した場合、相間電圧の大きさは変化せず、位相は120°の角度でシフトします。

損傷を受けていない相の線形値までの電圧上昇は、すべてが正常になるまで続きます。長時間さらされると、絶縁損傷とその後の相間の短絡が発生する可能性があります。したがって、このようなネットワークでは、地絡を迅速に発見するために、いずれかの相の絶縁抵抗が所定の値を下回ったときに信号に作用して、自動絶縁制御を実行する必要があります。

移動施設、泥炭鉱山、炭鉱、およびカリ鉱山の変電所に電力を供給するネットワークでは、切断するために地絡保護が動作する必要があります。

アーク放電によって相がアースに近づくと、共振現象と最大 (2.5 - 3.9) Uph の危険な過電圧が発生し、絶縁が弱まると故障や短絡が発生します。したがって、ライン絶縁のレベルは共振過電圧の周波数によって決まります。

遮断アークは、容量性地絡電流が 35 kV と 20 kV の場合にそれぞれ 10 A と 15 A を超え、電圧が 6 kV と 10 kV の場合に 20 A と 30 A を超えるネットワークで発生します。

断続的なアークの可能性を排除し、3 線ネットワークの中性部分の絶縁電気機器に関連する危険な結果を排除するには、誘導性の回路が含まれます。 消弧リアクトル… リアクトルのインダクタンスは、地絡箇所の容量性電流が可能な限り小さくなり、同時に単相地絡に反応するリレー保護の動作が保証されるように選択されます。

M.A. コロトケビッチ