Короткие замыкания в сетях с изолированной нейтралью

 

В нормальных условиях напряжения проводов А, В и С по отношению к земле равны соответствующим фазным напряжениям UA, UB, UC, которые в свою очередь равны ЭДС источника питания EA, EB, EC поскольку нагрузка отключена. Векторы фазных напряжений образуют симметричную звезду, а их сумма равна нулю в результате чего напряжения в нейтрали Н отсутствует: UН=0.

Под действием фазных напряжений через емкости фаз относительно земли CА, СВ, СС проходят токи опережающие соответствующие напряжения на 900:

Токи и напряжения, возникающие при замыканиях на землю.

При металлическом замыкании одной фазы, например фазы А, ее напряжение относительно земли снижается до нуля (UA=0). Напряжение нейтрали UН по отношению к земле становиться равным напряжению между точками Н и К, т.е.  равному по величине и обратному знаку ЭДС заземлившейся фазы. Напряжение неповрежденных фаз В и С относительно земли повышается до междуфазного.

Учитывая, что нейтраль Н имеет относительно земли напряжение UН, можно выразить напряжения U’B и U’Счерез UН:

Поскольку UA=0, то IА(С)=0, то в двух других фазах под действием напряжения UB и UС появляются токи опережающие их на 900:

Ток IЗ в месте повреждения равен геометрической сумме токов в фазах В и С и противоположен им по фазе:

Из диаграммы видно, что :

Таким образом ток в месте замыкания равен утроенному току нормального емкостного тока фазы (I=UФ/Хс). Величина IЗ зависит от величины напряжения сети и емкости фаз (ХС=1/ωС) и может быть подсчитана через:

где суд – удельная емкость одной фаза на 1 км сети;

l – общая протяженность одной фазы сети.

В следствии нарушения симметрии и баланса емкостных токов и фазных напряжений появляются составляющие нулевой последовательности:

Пренебрегая сопротивлением проводов, которое значительно меньше ХС получаем, что во всех точках сети U0=Uок. Токи I0, возникающие под действием Uок, замыкаются через емкости фаз и заземленные нулевые точки генераторов и трансформаторов, если такие заземления имеются.

Из распределения токов I0, следует, что :

Знак минус в выражении учитывает, что за положительное направление токов и напряжений принято направление от источника питания к месту повреждения IЗ=3I0. Токи I0 и IЗ совпадают по фазе и отстают от вектора напряжения Uок на 900.

Назад