SATURS
Ievads 3
1. Elektriskie tīkli ar spriegumu līdz 1000 V 4
2. Elektriskie tīkli ar spriegumu virs 1000 V 6
3. Izolētas neitrāles strāvu un vektoru diagramma 7
4. Kompensētas neitrāles vektoru diagramma 8
IEVADS
Elektrisko tīklu, kuram pieslēgti elektroenerģijas patērētāji, baro transformatora sekundārais tīkls. Transformatora sekundārā tinuma neitrāle var būt zemēta, izolēta no zemes un kompensēta.
Ja transformatora sekundārā tinuma neitrāli pievieno zemēšanas kontūram tieši, tad tādu neitrāles darba režīmu sauc par cieši zemētu neitrāli, bet tīklus, kas pievienoti dotā transformatora tinumam, – par tīkliem ar cieši zemētu neitrāli.
Par izolētu neitrāli sauc transformatora neitrāli, kas nav pievienota zemēšanas kontūram, bet tīklus, kas strādā šādā režīmā, sauc par tīkliem ar izolētu neitrāli.
Par kompensētu neitrāli sauc darba režīmu, kur izolētas neitrāles gadījumā transformatora neitrāli pievieno zemēšanas kontūram caur induktīvo pretestību, kura kompensē tīkla kapacitatīvo strāvu.
Ja fāzes vads savienojas ar zemi, tiek izjaukta tīkla simetrija. Mainās fāzu spriegumi attiecībā pret zemi, parādās īsslēguma strāvas uz zemi jeb zemslēguma strāvas, tīklā rodas pārspriegumi. Pārspriegumi līdz 1000 V ir bīstami apkalpojošam personālam, bet tīklos virs 1000 V var traucēt elektroenerģijas apgādi patērētājam.
ELEKTRISKIE TĪKLI AR SPRIEGUMU LĪDZ 1000 V
Elektroietaišu izbūves noteikumos norādīts, ka elektriskos tīklus līdz 1000 V var izveidot kā tīklus ar cieši zemētu netrāli vai tīklus ar izolētu neitrāli. Laukos izbūvē 380/220 V sprieguma tīklus ar cieši zemētu neitrāli. Ja neitrāle ir izslēgta iespēja spriegumam palielināties virs nominālās vērtības.
1. att. 380/220 V spriegumu sistēma ar zemētu neitrāli.
Trīsfāzu sistēmā ar zemētu neitrāli (1. att) transformatora neitrāli pievieno zemējuma kontūram. Gaisvadu līnijās nullvadu un fāzes vadus nostiprina uz balstu izolatoriem, bet kabeļu līnijām lieto četrdzīslu kabeļus. Trīsfāzu patērētājus ar nominālo spriegumu 380 V pieslēdz pie visām trīs fāzēm. Vienfāzes patērētājus tādus kā (gaismekļus, mājturības aparātus, vienfāzes elektrodzinējus), kuru nominālais spriegums ir 220 V, pieslēdz nullvadam un vienam fāzes vadam. Nullvadam pievieno elektroiekārtu metāla daļas. Kuras normāli neatrodas zem sprieguma, bet izolācijas bojājuma gadījumā var nokļūt zem srieguma.
Metālu daļu pievienošanu zemējuma kontūram sauc par zemēšanu. Zemēšana jāizdara telpās ar paaugstinātu bīstamību, sevišķi bīstamās telpās, kā arī elektroietaisēm, kuras uzstāda ārpus telpām. Ja viena no fāzēm elektroiekārtas izolācijas bojājuma gadījumā nonāk saskarē ar elektroiekārtas metāla daļām, rodas īsslēgums, kā rezultātā attiecīgajā fāzē pārdeg drošinātāja kūstošais ieliktnis un līdz ar to bojātais iecirknis tiek atslēgts.
Trīsfāzu sistēmu ar izolētu neitrāli lieto 660 V sprieguma tīklos un 380 V sprieguma tīklos vietās ar paaugstinātu bīstamību (piemēram, kūdras rūpniecībā).
2. att. Tīkls ar izolētu neitrāli
Ja iezemē vienu fāzi tīklos ar izolētu neitrāli, īsslēgums nerodas un bojātā bāze netiek atslēgta. Tīkls turpina strādāt, bet divās nebojātās fāzēs spriegums attiecībā pret zemi palielinās reizes. Šis sprieguma pieaugums palielina bīstamību apkalpes personālam. Tīklos ar izolētu neitrāli lieto izolācijas kontroli, lai zemslēguma gadījumā apkalpes personāls varētu konstatēt bojājumu. Ja zemslēguma gadījumā rodas bīstami apstākļi, lieto aizsardzības sistēmas, kas automātiski atslēdz bojāto iecirkni.
ELEKTRISKIE TĪKLI AR SPRIEGUMU VIRS 1000 V
Elektroiekārtas ar spriegumu virs 1000 V iedala elektroiekārtās ar mazu zemslēguma strāvu Iz ≤ 500 A un elektroiekārtās ar lielu zemslēguma strāvu Iz > 500 A.
Tīklos ar izolētu neitrāli vienfāzes īsslēguma gadījumā strāvas lielumu nosaka līnijas kapacitāte attiecībā pret zemi, kas savukārt ir atkarīga no līnijas garuma.
Tīklos ar zemētu neitrāli zemslēguma gadījumā plūst lielas strāvas, tāpēc jāizveido aizsardzība, kas automātiski iespējami īsākā laikā atslēdz bojāto iecirkni. Elektriskie tīkli virs 1000 V ar izolētu neitrāli var strādāt ar zemētu fāzi vairākas stundas, jo salīdzinājumā ar tīkliem, kuriem ir zemēta neitrāle, zemslēguma strāvas ir mazas. Pa šo laiku patērētājus pieslēdz rezerves barošanas avotam vai sagatavo elektroenerģijas pērtraukumam.
Tīkli ar spriegumu līdz 35 kV strādā ar izolētu vai kompensētu neitrāli, bet tīkli ar 110 kV un augstāku spriegumu ar zemētu neitrāli.
5. att. Augstsprieguma tīkls ar izolētu neitrāli
IZOLĒTAS NETRĀLES STRĀVAS UN SPRIEGUMA VEKTORU DIAGRAMMA
4. att. Izolētas neitrāles kapacitatīvās strāvas un sprieguma vektoru diagramma.
Lai palielinātu elektriskā tīkla drošību, tīklos lieto kapacitatīvās strāvas kompensēšanu ar loka dzēšanas spoli. Fāzes vada kapacitatīvā pretestība attiecībā pret zemi
,
kur – fāzes vada kapacitāte attiecībā pret zemi;
– leņķiskā frekvence, ja f = 50 Hz.
Lai kompensētu kapacitatīvo strāvu, tīkla vienu transformatora primāro tinuma neitrāli zemē caur regulējamu pretestību – loka dzēšanas spoli ar induktivitāti L.
5. att. Tīkls ar kompensētu neitrāli.
Ja iezemē fāzi C (5. att.), spriegums veselajās fāzēs attiecībā pret zemi, tāpat kā tīklos ar izolētu neitrāli, palielinās par reizes. Bet neitrāles spriegums vienāds ar fāzes spriegumu, kā rezultātā loka dzēšanas spolē plūst strāva. Spoles pretestību izvēlas tik lielu, lai induktīvā strāva spolē būtu vienāda ar kapacitatīvo strāvu summu . Zemslēguma strāva ir vienāda ar abu strāvu ģeometrisko summu, kas savukārt vienāda ar nulli. Ja kapacitatīvā strāva tiek kompensēta pilnīgi, tad tādu stāvokli sauc par rezonansi.
KOMPENSĒTAS NEITRĀLES STRĀVU VEKTORU DIAGRAMMA
6. att. Strāvu vektoru diagramma tīklam ar kompensētu neitrāli.
Tā kā tīklam ir aktīva un reaktīva (induktīva vai kapacitatīva, kura praktiski tīklā nav vienāda ar nulli) pretestība, tad momentā, kad strāva ir vienāda ar nulli, loks nodziest, un, ja elektriskā izturība pārsniedz tīkla spriegumu, loks neatjaunojas. Tīkla izolācijas bojājuma gadījumā loks nodziest un iedegas, tīkls atrodas īsslēguma režīmā, bet īsslēguma strāva ir maza.
Loka dzēšanas spoli noskaņo rezonansē vai pārkompensē ( ). Izdevīgi lietot loka dzēšanas spoli ar automātisku noskaņošanu.
110 kV un augstākā sprieguma tīklus izbūvē ar zemētu neitrāli.
Īsslēguma gadījumā pārspriegums tīklā nepārsniedz . Tas ir mazāks nekā tīklos ar izolētu neitrāli, tāpēc transformatori un augstsprieguma aparatūra atrodas vieglākos darba apstākļos, kas savukārt samazina elektroiekārtas izmaksas.
Zemesslēguma strāvu aprēķina šādi:
(A),
kur – līnijas spriegums (kV);
– elektriski saistīta tīkla kopgarums (km);
– īpatnējā kapacitatīvā vadītspēja (S/km)
Kapacitatīvās zemesslēguma strāvas kompensācija jāizveido, a) ja 20 kV līnija izbūvēta ar dzelzsbetona vai metāla konstrukcijas balstiem un zemesslēguma strāva lielāka par 10 A; b) ja 20 kV līnija nav izbūvēta ar dzelzsbetona vai metāla konstrukcijas balstiem un zemesslēguma strāva lielāka par 15 A. Ja zemesslēguma strāva pārsniedz 50 A, rekomendē uzstādīt divas loka dzēšanas spoles. Izdarot pārslēgumus tīklā, tā garums mainās, tāpēc loka dzēšanas spoles izveido ar minimālu induktivitāti. Izdevīgāk lietot loka dzēšanas spoles ar automātisku noskaņošanu.