Izolované neutrálne siete: typy zariadení, princíp činnosti, výhody a nevýhody

V súčasnosti sa pre bezpečné napájanie elektrických zariadení používa hlavne hluché uzemnenie. Súčasne existujú zariadenia, ktoré sú prevádzkované v trojvodičovej sieti s izolovaným neutrálom. Patria sem mobilné zariadenia, zariadenia na ťažbu rašeliny a ďalšie mechanizmy, ktoré pracujú v sieťach 380-660 V. Okrem toho sa tento typ ochrany používa v elektrických sieťach s napätím od 2 do 35 kV.

Neutrálne prevádzkové režimy

Neutrál elektrického zariadenia je spoločným bodom vinutia generátora alebo transformátora, ktorý je zapojený do hviezdy. Úroveň izolácie elektrického zariadenia závisí od toho, ako je neutrál pripojený k zemi.

Okrem toho takéto zapojenie určuje výber spínacích zariadení, hodnotu prepätia a spôsoby ich eliminácie, veľkosť prúdov pri jednofázovom zemnom spojení atď. V akom režime je neutrál, sú známe schémy štyroch typov:

• s izolovanými neutrálmi;
• so zariadeniami s rezonančným uzemnením;
• s účinne uzemneným zariadením;
• s hlucho uzemnenými neutrálmi.

V súčasnosti sa prvé dva typy používajú v elektrických sieťach s napätím od 3 do 35 kV. Efektívne uzemnenie sa najčastejšie nachádza v napájacích zdrojoch s napätím vyšším ako 1 kV a uzatváracím faktorom nie väčším ako 1,4. Tento indikátor znamená rozdiel medzi potenciálom fázy a zeme v normálnom stave a pri výpadku fázy.

Skupina s pevne uzemneným neutrálom sa týka sietí s napätím do 1 kV.

Opis samostatného zariadenia

Takéto ochranné zariadenie je systém, keď neutrálny vodič generátora alebo transformátora nie je pripojený k uzemňovacej elektróde. Pripojenie na pevnú zem je povolené prostredníctvom signalizačných, ochranných a meracích zariadení, ktoré majú vysoký odpor.

V tomto prípade je izolovaný neutrál trojfázová sieť pripojená z elektrického zariadenia k zemi cez odpory.

V tomto prípade je paralelne zapojený systém s kondenzátormi. Takáto schéma neutrálneho pripojenia má dve zložky:

• aktívny;
• reaktívny.

Aktívny obvod je navrhnutý tak, aby zabránil zvodovému prúdu použitím odporov, ktoré vďaka vysokému odporu znižujú jeho hodnotu na minimum. Reaktívny systém má kondenzátory, v ktorých je jedna doska pripojená k vedeniu a druhá k zemi.

Princíp fungovania

V pracovnej trojfázovej sieti je zaťaženie rozložené rovnomerne. V prípade poruchy ktorejkoľvek fázy v izolovanom neutrálnom obvode dôjde k poruche uzemnenia. Zvyčajne v tomto prípade dôjde k poruche v tele elektrického spotrebiča.

Môže ísť o elektromotory aj kovové zariadenia. Ak nie je uzemnenie, na zariadeniach sa objaví napätie. Táto situácia je veľmi nebezpečná, keď sa človek dotkne tela konštrukcie.

Keď je v sieti izolovaný neutrál, prúd sa zníži na minimum a stane sa pre zamestnanca bezpečným. V súčasnosti sa používa takýto ochranný systém:

1. V dvojvodičových DC sieťach.
2. V elektrických zariadeniach pracujúcich v trojfázovej sieti s napätím do 1 kV.
3. V nízkonapäťových obvodoch s ochrannými zariadeniami.

Medzi ochranné zariadenia patrí použitie izolačných transformátorov alebo použitie dodatočnej izolácie. Faktom je, že pomocou bežných poistiek a ističov nie je možné odpojiť príliš malý prúd.

Takéto zariadenie jednoducho nie je určené na takéto hodnoty. Preto sa vyžaduje prídavné reléové vybavenie, ktorý upozorní na mimoriadnu situáciu.

Keďže tieto zariadenia sú náročné na obsluhu, ich údržbu vykonávajú len vysokokvalifikovaní pracovníci.

Výhody a nevýhody

Jednou z najdôležitejších výhod režimu takýchto sietí je prítomnosť malého prúdu v prípade jednofázových zemných porúch. Táto skutočnosť umožňuje výrazne zvýšiť činnosť ističov. Faktom je, že zemná porucha je v praxi 90% z celkového počtu mimoriadnych udalostí.

Okrem toho prítomnosť nízkeho prúdu umožňuje znížiť požiadavky na uzemňovacie zariadenie. Tento neutrálny režim má aj množstvo nevýhod. Napríklad jednofázová zemná porucha môže spôsobiť ferorezonančné javy, ktoré často vedú k poruche elektrického zariadenia.

Môže dôjsť k prepätiu oblúka, čo má za následok jednofázovú poruchu v dvoj- a trojfázovej poruche. Okrem toho je konštrukcia ochrany proti skratu pomerne komplikovaná, čo vedie k jej nedostatočnému výkonu a účinnosti. Existuje názor, že pri jednofázovom skrate je možná ďalšia prevádzka elektrického zariadenia.

Ale prax ukazuje, že takmer okamžite existujú dvoj- a trojfázové skraty, ktoré v konečnom dôsledku vedú k odstaveniu elektrických zariadení. Ak drôt spadne na podpery elektrického vedenia, keď skrat pretrváva, objavia sa nebezpečné dotykové napätia. V týchto situáciách dochádza k väčšine úmrtí.

Preto sa pre nepretržitú prevádzku napájania v sieťach s izolovanými neutrálmi používa automatické zapínanie rezervných zdrojov.