Сети с изолированной нейтралью

В нормальном режиме работы напряжение фаз относительно земли UA, UB, UC симметричны и равны фазному напряжению. Емкостные (зарядные) токи фаз относительно земли ІСОА, ІСОВ, ІСОС также симметричны и равны между собой:

где С – емкость фазы относительно земли;

w – угловая частота;

Uф – фазное напряжение.

в нормальном режиме геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю. В случае металлического замыкания на землю токи протекают через распределенные емкости фаз. Междуфазные емкости не учитываются, т.к. при повреждении такого рода, их влияние на токи земли не сказывается.

При к.з. фазы А на землю напряжение неповрежденных фаз В и С относительно земли возрастает в √3 раз и становится равным линейному напряжению, поскольку потенциал поверхности земли в точке замыкания становится равным потенциалу поврежденной фазы. Емкостные токи неповрежденных фаз также возрастают в √3 раз. Емкостной ток замыкания на землю поврежденной фазы будет равный нулю, поскольку емкость на землю в этой фазе является закороченной. Ток в месте повреждения будет равен геометрической сумме токов неповрежденных фаз, которая направлена в противоположную сторону.

Ток при однофазном повреждении в 3 раза больше, чем ток в нормальном режиме:

Приближенно ток однофазного замыкания можно определить по следующим формулам:

где Uл – линейное напряжение;

l – длина электрически связанной сети.

При однофазном замыкании на землю в сетях с изолированной нейтралью треугольник линейных напряжений не искажается, поэтому потребители, подключенные на линейные напряжения, продолжают работать нормально. Однако, при работе сети с однофазным замыканием на землю увеличиваются допустимые длительные токи, и сеть может работать в таком состоянии не более 2 часов.

Поскольку при однофазном замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в √3 раз. Изоляция в сети с изолированной нейтралью должна быть рассчитана на линейное напряжение, что ограничивает область применения этого режима сетями напряжением 35 кВ и ниже, в которых относительное удорожание стоимости изоляции компенсируется степенью надежности.

Более 60 % повреждений в этих сетях составляет однофазное замыкание на землю. Наиболее опасным в однофазном замыкании является замыкание через дугу.