Comment fonctionne un réseau de courant triphasé avec un neutre isolé

Les réseaux électriques peuvent fonctionner avec le neutre mis à la terre ou isolé des transformateurs et des générateurs... Les réseaux 6, 10 et 35 kV fonctionnent avec le neutre isolé des transformateurs. Les réseaux 660, 380 et 220 V peuvent fonctionner avec un neutre isolé et mis à la terre. Les réseaux à quatre fils les plus courants 380/220 conformes aux exigences règles d'installation électrique (PUE) doit avoir un neutre mis à la terre.

Considérons des réseaux avec un neutre isolé... La figure 1a montre un schéma d'un tel réseau de courant triphasé. L'enroulement est représenté connecté en étoile, mais tout ce qui est dit ci-dessous s'applique également au cas de connexion de l'enroulement secondaire en triangle.

Riz. 1. Schéma d'un réseau de courant triphasé avec neutre isolé (a). Mise à la terre du réseau avec neutre isolé (b).

Quelle que soit la qualité de l'isolation globale des parties sous tension du réseau par rapport à la terre, les conducteurs du réseau sont toujours connectés à la terre. Cette relation est double.

1. L'isolation des pièces sous tension a une certaine résistance (ou conductivité) par rapport à la terre, généralement exprimée en mégohms.Cela signifie qu'une certaine quantité de courant traverse l'isolation des fils et la terre. Avec une bonne isolation, ce courant est très faible.

Supposons, par exemple, que la tension entre le fil d'une phase du réseau et la terre soit de 220 V et que la résistance d'isolement de ce fil, mesurée avec un mégohmmètre, soit de 0,5 MΩ. Cela signifie que le courant à la terre 220 de cette phase est de 220 / (0,5 x 1 000 000) = 0,00044 A ou 0,44 mA. Ce courant est appelé courant de fuite.

Classiquement, pour plus de clarté, sur le schéma de la résistance d'isolement de trois phases r1, r2, r3 sont représentées sous forme de résistances, chacune reliée à un point du fil. En fait, les courants de fuite dans un réseau de travail sont répartis uniformément sur toute la longueur des fils, dans chaque section du réseau, ils sont fermés par le sol, et leur somme (géométrique, c'est-à-dire en tenant compte du déphasage) est zéro.

2. Une connexion du deuxième type est formée par la capacité des fils du réseau par rapport à la masse. Qu'est-ce que ça veut dire?

Chaque fil de réseau et chaque masse peuvent être considérés comme deux plaques de condensateur allongées… Dans les lignes aériennes, le conducteur et la terre sont comme les plaques d'un condensateur, et l'air entre eux est un diélectrique. Dans les lignes de câble, les plaques de condensateur sont l'âme du câble et la gaine métallique connectées à la terre, et l'isolant est l'isolant.

Avec une tension alternative, la variation des charges sur les condensateurs provoque l'apparition et la circulation de courants alternatifs dans les condensateurs. Ces courants dits capacitifs dans un réseau de travail sont répartis uniformément sur la longueur des fils et dans chaque section individuelle, ils sont également fermés à travers le sol. En figue.1, et les résistances des condensateurs des trois phases à la masse x1, x2, x3 sont classiquement représentées reliées chacune à un point de grille. Plus la longueur du réseau est grande, plus les courants de fuite et capacitifs sont importants.

Voyons ce qui se passera dans celui illustré à la figure 1 et dans le réseau, si un défaut à la terre se produit dans l'une des phases (par exemple A), c'est-à-dire que le conducteur de cette phase sera relié à la terre par un relativement petit résistance. Un tel cas est illustré à la figure 1, b. Comme la résistance entre la phase du fil A et la terre est faible, la résistance de fuite et la capacité à la terre de cette phase sont shuntées par la résistance de mise à la terre. Or, sous l'influence de la tension de ligne du réseau UB, les courants de fuite et les courants capacitifs de deux phases de fonctionnement passeront par le point de défaillance et la terre. Les chemins actuels sont indiqués par des flèches sur la figure.

Le court-circuit illustré à la figure 1, b est appelé défaut à la terre monophasé et le courant de défaut résultant est appelé courant monophasé.

Imaginez maintenant qu'un court-circuit monophasé dû à un endommagement de l'isolation se soit produit non pas directement au sol, mais sur le corps d'un récepteur électrique - un moteur électrique, un appareil électrique ou une structure métallique sur laquelle sont posés des fils électriques ( figure 2). Une telle fermeture s'appelle un court-circuit de boîtier. Si en même temps le boîtier du récepteur électrique ou la structure n'est pas relié à la terre, ils acquièrent le potentiel de la phase du réseau ou à proximité de celle-ci.

Riz. 2. Court-circuit à trame dans le réseau avec neutre isolé

Toucher le corps revient à toucher la phase.Un circuit fermé est formé à travers le corps humain, les chaussures, le sol, la terre, la résistance de fuite et la capacité des phases utilisables (pour simplifier, les résistances capacitives ne sont pas représentées sur la Fig. 2).

Le courant dans ce court-circuit dépend de sa résistance et peut blesser gravement ou tuer une personne.

Riz. 3. Une personne touche un fil dans un réseau avec un neutre isolé en présence de terre dans le réseau

De ce qui a été dit, il s'ensuit que pour que le courant passe par la terre, il faut avoir un circuit fermé (parfois on imagine que le courant "va à la terre" n'est pas vrai). Dans les réseaux avec une tension neutre isolée jusqu'à 1000 V, les courants de fuite et capacitifs sont généralement faibles. Ils dépendent de l'état de l'isolation et de la longueur du réseau. Même dans un réseau étendu, ils sont à quelques ampères et moins. Par conséquent, ces courants sont généralement insuffisants pour faire fondre les fusibles ou rompre la connexion disjoncteurs.

Aux tensions supérieures à 1000 V, les courants capacitifs sont d'une importance primordiale ; ils peuvent atteindre plusieurs dizaines d'ampères (si leur compensation n'est pas prévue). Cependant, dans ces réseaux, le déclenchement des sections en défaut lors de défauts monophasés n'est généralement pas utilisé afin de ne pas créer d'interruptions de l'alimentation.

Ainsi, dans un réseau à neutre isolé, en présence d'un court-circuit monophasé (qui est signalé par des dispositifs de contrôle d'isolement), les récepteurs électriques continuent de fonctionner. Ceci est possible car dans le cas d'un court-circuit monophasé, la tension de ligne (entre phases) ne change pas et tous les récepteurs électriques sont alimentés sans interruption.Mais dans le cas d'un défaut monophasé dans un réseau à neutre isolé, les tensions des phases non endommagées par rapport à la terre deviennent linéaires et cela contribue à l'apparition d'un deuxième défaut à la terre dans une autre phase. Le double défaut à la terre qui en résulte représente un grave danger pour les personnes. Par conséquent, tout réseau présentant un court-circuit monophasé doit être considéré comme une urgence, car les conditions générales de sécurité dans un tel état de réseau se détériorent fortement.

Ainsi la présence de "terres" augmente le danger choc électrique lorsque vous touchez des pièces sous tension. Cela peut être vu, par exemple, à partir de la figure 3, qui montre le passage du courant de défaut lors d'un contact accidentel avec le conducteur sous tension de la phase A et une "mise à la terre" non réparée dans la phase C. Dans ce cas, on est sous l'influence de la tension de ligne du réseau. Par conséquent, les défauts monophasés à la terre ou au châssis doivent être corrigés dès que possible.