เครือข่ายปัจจุบันสามเฟสที่มีความเป็นกลางแยกทำงานอย่างไร

เครือข่ายไฟฟ้าสามารถทำงานร่วมกับหม้อแปลงและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีสายดินหรือแยกเป็นกลาง... เครือข่าย 6, 10 และ 35 kV ทำงานร่วมกับหม้อแปลงที่เป็นกลางแยกได้ เครือข่าย 660, 380 และ 220 V สามารถทำงานได้ทั้งแบบแยกและแบบมีสายดิน เครือข่ายสี่สายที่พบมากที่สุด 380/220 ที่เป็นไปตามข้อกำหนด กฎสำหรับการติดตั้งไฟฟ้า (PUE) ต้องมีสายดินที่เป็นกลาง

พิจารณาเครือข่ายที่มีความเป็นกลางแยก... รูปที่ 1a แสดงไดอะแกรมของเครือข่ายกระแสสามเฟสดังกล่าว ขดลวดแสดงการเชื่อมต่อเป็นรูปดาว แต่ทุกอย่างที่กล่าวด้านล่างยังใช้กับกรณีการเชื่อมต่อขดลวดทุติยภูมิในเดลต้า

ข้าว. 1. แผนภาพของเครือข่ายกระแสไฟสามเฟสที่มีตัวแยกเป็นกลาง (a) การต่อลงดินของเครือข่ายด้วยความเป็นกลางที่แยกได้ (b)

ไม่ว่าฉนวนโดยรวมของส่วนที่มีไฟฟ้าของเครือข่ายจากสายดินจะดีเพียงใด ตัวนำของเครือข่ายจะเชื่อมต่อกับสายดินเสมอ ความสัมพันธ์นี้เป็นสองเท่า

1. ฉนวนของชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้ามีความต้านทาน (หรือค่าการนำไฟฟ้า) ที่แน่นอนเมื่อเทียบกับกราวด์ ซึ่งมักจะแสดงเป็นเมกะโอห์มซึ่งหมายความว่ากระแสจำนวนหนึ่งไหลผ่านฉนวนของสายไฟและกราวด์ ด้วยฉนวนที่ดี กระแสนี้จึงมีขนาดเล็กมาก

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายของเฟสหนึ่งของเครือข่ายและกราวด์คือ 220 V และความต้านทานฉนวนของสายนี้ซึ่งวัดด้วยเมกโอห์มมิเตอร์คือ 0.5 MΩ ซึ่งหมายความว่ากระแสถึงกราวด์ 220 จากเฟสนี้คือ 220 / (0.5 x 1,000,000) = 0.00044 A หรือ 0.44 mA กระแสนี้เรียกว่ากระแสไฟรั่ว

ตามอัตภาพเพื่อความชัดเจนยิ่งขึ้นบนไดอะแกรมของความต้านทานฉนวนของสามเฟส r1, r2, r3 จะแสดงในรูปแบบของความต้านทานซึ่งแต่ละอันเชื่อมต่อกับจุดหนึ่งของเส้นลวด ในความเป็นจริงกระแสไฟรั่วในเครือข่ายการทำงานจะกระจายเท่า ๆ กันตลอดความยาวของสาย ในแต่ละส่วนของเครือข่ายจะถูกปิดผ่านกราวด์และผลรวม (ทางเรขาคณิตนั่นคือโดยคำนึงถึงการเปลี่ยนเฟส) เป็นศูนย์

2. การเชื่อมต่อประเภทที่สองนั้นเกิดจากความจุของสายเครือข่ายที่สัมพันธ์กับกราวด์ มันหมายความว่าอะไร?

แต่ละสายเครือข่ายและกราวด์สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นสองสาย แผ่นตัวเก็บประจุแบบยาว… ในเส้นค่าโสหุ้ย ตัวนำและกราวด์เป็นเหมือนแผ่นของตัวเก็บประจุ และอากาศระหว่างทั้งสองเป็นไดอิเล็กตริก ในสายเคเบิล แผ่นตัวเก็บประจุคือแกนของสายเคเบิลและปลอกโลหะที่เชื่อมต่อกับกราวด์ และฉนวนคือฉนวน

ด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ การเปลี่ยนแปลงของประจุบนตัวเก็บประจุทำให้เกิดกระแสสลับปรากฏขึ้นและไหลผ่านตัวเก็บประจุ กระแส capacitive ที่เรียกว่าเหล่านี้ในเครือข่ายการทำงานจะกระจายเท่า ๆ กันตามความยาวของสายไฟและในแต่ละส่วนจะถูกปิดผ่านกราวด์ด้วย ในรูป1 และความต้านทานของตัวเก็บประจุของสามเฟสถึงกราวด์ x1, x2, x3 จะแสดงตามอัตภาพโดยเชื่อมต่อแต่ละจุดกับจุดกริดหนึ่งจุด ยิ่งเครือข่ายมีความยาวมากเท่าใด กระแสไฟรั่วและตัวเก็บประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

มาดูกันว่าจะเกิดอะไรขึ้นในภาพที่ 1 และเครือข่าย หากเกิดความผิดปกติของสายดินในเฟสใดเฟสหนึ่ง (เช่น A) นั่นคือตัวนำของเฟสนี้จะเชื่อมต่อกับดินผ่านช่องที่ค่อนข้างเล็ก ความต้านทาน. กรณีดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1 ข. เนื่องจากความต้านทานระหว่างเส้นลวดเฟส A และกราวด์มีขนาดเล็กความต้านทานการรั่วไหลและความจุของกราวด์ของเฟสนี้จึงถูกปัดเศษด้วยความต้านทานกราวด์ ตอนนี้ ภายใต้อิทธิพลของแรงดันสายของเครือข่าย UB กระแสไฟรั่ว และกระแสตัวเก็บประจุของสองเฟสการทำงานจะผ่านจุดที่เกิดข้อผิดพลาดและกราวด์ เส้นทางปัจจุบันจะแสดงด้วยลูกศรในรูป

การลัดวงจรที่แสดงในรูปที่ 1, b เรียกว่า ฟอลต์ดินแบบเฟสเดียว และกระแสฟอลต์ที่เป็นผลลัพธ์เรียกว่า กระแสไฟเฟสเดียว

ตอนนี้ลองนึกภาพว่าการลัดวงจรเฟสเดียวเนื่องจากความเสียหายของฉนวนไม่ได้เกิดขึ้นโดยตรงกับพื้นดิน แต่เกิดขึ้นกับตัวรับสัญญาณไฟฟ้าบางตัว เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้า หรือกับโครงสร้างโลหะที่วางสายไฟฟ้า ( รูปที่ 2) การปิดดังกล่าวเรียกว่ากรณีไฟฟ้าลัดวงจร หากในเวลาเดียวกันตัวเรือนของเครื่องรับไฟฟ้าหรือโครงสร้างไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์ พวกเขาจะได้รับศักยภาพของเฟสเครือข่ายหรือใกล้เคียง

ข้าว. 2. สั้นเพื่อวางเฟรมในเครือข่ายโดยแยกเป็นกลาง

การสัมผัสร่างกายนั้นเหมือนกับการสัมผัสเฟสวงจรปิดถูกสร้างขึ้นผ่านร่างกายของมนุษย์ รองเท้า พื้น พื้น ความต้านทานการรั่วไหล และความจุของเฟสที่ใช้งานได้ (เพื่อความง่าย ความต้านทานของตัวเก็บประจุจะไม่แสดงในรูปที่ 2)

กระแสไฟลัดวงจรนี้ขึ้นอยู่กับความต้านทานและสามารถทำร้ายหรือเสียชีวิตได้

ข้าว. 3. บุคคลสัมผัสสายไฟในเครือข่ายที่มีความเป็นกลางที่แยกได้ต่อหน้าต่อสายดินในเครือข่าย

จากที่กล่าวมาเป็นไปตามที่กระแสจะผ่านลงดินจำเป็นต้องมีวงจรปิด (บางครั้งก็คิดว่ากระแส "ลงดิน" ไม่เป็นความจริง) ในเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าเป็นกลางแบบแยกสูงถึง 1,000 V กระแสไฟรั่วและตัวเก็บประจุมักจะมีขนาดเล็ก ขึ้นอยู่กับสภาพของฉนวนและความยาวของเครือข่าย แม้ในเครือข่ายที่กว้างขวาง พวกเขาอยู่ในไม่กี่แอมป์และน้อยกว่า ดังนั้นกระแสเหล่านี้มักจะไม่เพียงพอที่จะละลายฟิวส์หรือทำให้การเชื่อมต่อขาด เบรกเกอร์วงจร.

ที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 1,000 V กระแส capacitive มีความสำคัญเป็นอันดับแรก พวกเขาสามารถเข้าถึงได้หลายสิบแอมแปร์ (หากไม่มีการชดเชย) อย่างไรก็ตาม ในเครือข่ายเหล่านี้ มักจะไม่ใช้การสะดุดของส่วนที่ผิดพลาดระหว่างความผิดพลาดแบบเฟสเดียวเพื่อไม่ให้เกิดการหยุดชะงักในแหล่งจ่าย

ดังนั้นในเครือข่ายที่มีความเป็นกลางที่แยกได้ เมื่อมีไฟฟ้าลัดวงจรเฟสเดียว (ซึ่งส่งสัญญาณโดยอุปกรณ์ควบคุมฉนวน) เครื่องรับไฟฟ้าจะยังคงทำงานต่อไป สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากในกรณีของการลัดวงจรเฟสเดียว แรงดันไฟฟ้าของสาย (เฟสต่อเฟส) จะไม่เปลี่ยนแปลง และเครื่องรับไฟฟ้าทั้งหมดจะได้รับพลังงานโดยไม่หยุดชะงักแต่ในกรณีของฟอลต์เฟสเดียวในเครือข่ายที่มีนิวทรัลแยก แรงดันไฟฟ้าของเฟสที่ไม่เสียหายในส่วนที่เกี่ยวกับกราวด์จะเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น และสิ่งนี้ก่อให้เกิดลักษณะของฟอลต์ดินที่สองในอีกเฟสหนึ่ง รอยเลื่อนพื้นคู่ที่เกิดขึ้นก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อผู้คน ดังนั้นเครือข่ายใด ๆ ที่มีการลัดวงจรแบบเฟสเดียวควรได้รับการพิจารณาในกรณีฉุกเฉินเนื่องจากสภาพความปลอดภัยทั่วไปในสภาวะเครือข่ายดังกล่าวลดลงอย่างรวดเร็ว

ดังนั้นการปรากฏตัวของ "ที่ดิน" จึงเพิ่มอันตราย ไฟฟ้าช็อต เมื่อสัมผัสชิ้นส่วนที่มีชีวิต ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 3 ซึ่งแสดงการผ่านของกระแสไฟฟ้าขัดข้องเมื่อสัมผัสตัวนำกระแสไฟฟ้าของเฟส A โดยไม่ได้ตั้งใจและ "การต่อลงดิน" ที่ไม่ได้รับการซ่อมแซมในเฟส C ในกรณีนี้ บุคคลหนึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพล ของแรงดันไฟฟ้าของเครือข่าย ดังนั้นจึงต้องแก้ไขข้อบกพร่องของสายดินหรือเฟรมเฟสเดียวโดยเร็วที่สุด