Izolované neutrální sítě: typy zařízení, princip činnosti, výhody a nevýhody

V současné době se pro bezpečné napájení elektrických zařízení používá především hluché uzemnění. Současně existují zařízení, která jsou provozována v třívodičové síti s izolovaným neutrálem. Patří sem mobilní zařízení, zařízení na těžbu rašeliny a další mechanismy, které pracují v sítích 380-660 V. Kromě toho se tento typ ochrany používá v elektrických sítích s napětím od 2 do 35 kV.

Neutrální provozní režimy

Neutrál elektrického zařízení je společným bodem vinutí generátoru nebo transformátoru, který je zapojen do hvězdy. Úroveň izolace elektrického zařízení závisí na tom, jak je nulový vodič připojen k zemi.

Takové zapojení navíc určuje volbu spínacích zařízení, hodnotu přepětí a způsoby jejich odstranění, velikost proudů při jednofázovém zemním spojení atd. V jakém režimu je neutrál, jsou známá schémata čtyř typů:

• s izolovanými neutrály;
• s rezonančně uzemněnými zařízeními;
• s účinně uzemněným zařízením;
• s hluchozemněnými neutrály.

V současné době se první dva typy používají v elektrických sítích s napětím od 3 do 35 kV. Efektivní uzemnění se nejčastěji vyskytuje u napájecích zdrojů s napětím vyšším než 1 kV a uzavíracím faktorem nejvýše 1,4. Tento indikátor znamená rozdíl mezi potenciálem fáze a země v normálním stavu a při výpadku fáze.

Skupina s pevně uzemněným neutrálem se týká sítí s napětím do 1 kV.

Popis izolovaného zařízení

Takovým ochranným zařízením je systém, kdy nulový vodič generátoru nebo transformátoru není připojen k zemnící elektrodě. Připojení k pevné zemi je umožněno pomocí signalizačních, ochranných a měřících zařízení, která mají vysokou odolnost.

V tomto případě je izolovaný neutrál třífázová síť připojená z elektrického zařízení k zemi přes odpory.

V tomto případě je paralelně zapojen systém s kondenzátory. Takové schéma neutrálního připojení má dvě složky:

• aktivní;
• reaktivní.

Aktivní obvod je navržen tak, aby zabránil svodovému proudu pomocí rezistorů, které díky vysokému odporu snižují jeho hodnotu na minimum. Reaktivní systém má kondenzátory, ve kterých je jedna deska připojena k vedení a druhá k zemi.

Princip fungování

V fungující třífázové síti je zátěž rozložena rovnoměrně. V případě poruchy jakékoli fáze v izolovaném neutrálním obvodu dojde k zemnímu spojení. Obvykle v tomto případě dojde k poruše těla elektrického spotřebiče.

Mohou to být jak elektromotory, tak kovové zařízení. Pokud není uzemnění, objeví se na zařízeních napětí. Tato situace je velmi nebezpečná, když se člověk dotkne těla konstrukce.

Když je v síti izolovaný neutrál, proud se sníží na minimum a stane se pro zaměstnance bezpečným. V současné době se používá takový ochranný systém:

1. Ve dvouvodičových DC sítích.
2. V elektrických zařízeních pracujících v třífázové síti s napětím do 1 kV.
3. V nízkonapěťových obvodech s ochrannými zařízeními.

Mezi ochranná zařízení patří použití izolačních transformátorů nebo použití dodatečné izolace. Faktem je, že běžnými pojistkami a jističi nelze odpojit příliš malý proud.

Takové zařízení prostě není na takové hodnoty dimenzováno. Proto je požadováno přídavné reléové vybavení, který upozorní na mimořádnou událost.

Vzhledem k tomu, že tato zařízení jsou náročná na obsluhu, provádějí jejich údržbu pouze vysoce kvalifikovaní pracovníci.

Výhody a nevýhody

Jednou z nejdůležitějších výhod režimu takových sítí je přítomnost malého proudu v případě jednofázových zemních poruch. Tato skutečnost umožňuje výrazně zvýšit provoz jističů. Zemní spojení je totiž v praxi 90 % z celkového počtu mimořádných událostí.

Kromě toho přítomnost nízkého proudu umožňuje snížit požadavky na uzemňovací zařízení. Tento neutrální režim má také spoustu nevýhod. Například jednofázové zemní spojení může způsobit ferorezonanční jevy, které často vedou k selhání elektrického zařízení.

Může dojít k přepětí oblouku, což má za následek jednofázovou poruchu ve dvou a třífázové poruše. Kromě toho je konstrukce ochrany proti zkratu poměrně komplikovaná, což vede k jejímu nedostatečnému výkonu a účinnosti. Existuje názor, že při jednofázovém zkratu je možný další provoz elektrického zařízení.

Ale praxe ukazuje, že téměř okamžitě existují dvou- a třífázové zkraty, které v konečném důsledku vedou k odstavení elektrického zařízení. Pokud drát spadne na podpěry elektrického vedení, když zkrat přetrvává, objeví se nebezpečné dotykové napětí. V těchto situacích dochází k většině úmrtí.

Proto se pro nepřetržitý provoz napájení v sítích s izolovanými neutrály používá automatické zapínání záložních zdrojů.