Чем отличается изолированная нейтраль от глухозаземленной: отличия, заземление, понятие и принцип действия

отличия, заземление, понятие и принцип действия

Чаще всего в электроустановках для защиты людей от удара током используется глухозаземленная нейтраль. В результате при аварийной ситуации потенциалы быстро уравниваются, а защитное оборудование работает более эффективно. Для грамотного использования этого механизма необходимо хорошо знать и уметь применять на практике нормы ПУЭ.

Преимущества и недостатки изолированной нейтрали

Сегодня в электроустановках используется два защитных механизма — изолированная и глухозаземленная нейтраль. Главное преимущество заключается в отсутствии необходимости экстренного отключения первого однофазного замыкания на землю. Также следует помнить, что в области повреждения электросети создается небольшой ток, но это справедливо только при низкой токовой емкости на землю. Однако есть несколько недостатков, из-за которых изолированная нейтраль используется сравнительно редко:

• Возможно появление перемежающегося дугового напряжения.
• Не исключается вероятность появления большего количества повреждений по причине пробоя изоляции проводников в местах появления дугового перенапряжения.
• Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
• Воздействие дугового перенапряжения на изоляцию носит продолжительный характер.
• Часто возникают сложности с обнаружением мест повреждений.
• При однофазном замыкании правильная работа систем релейной защиты не может быть гарантирована.

Все эти недостатки полностью нивелируют преимущества такого способа заземления нейтрали. В то же время этот метод защиты в некоторых ситуациях продолжает оставаться эффективным и не противоречит нормам ПУЭ.

Например, изолированная нейтраль может стать хорошим решением для защиты высоковольтных линий, так как позволяет избежать аварийного отключения. В свою очередь, требованиям защиты сетей конченого потребителя электроэнергии он не удовлетворяет.

Принцип работы глухозаземленной нейтрали

Сначала необходимо понять, что является определением понятия глухозаземленная нейтраль. Согласно ПУЭ этот способ предполагает прямое соединение нейтрали трансформатора с заземляющим элементом. В электротехнике такой способ заземления принято называть рабочим. Также необходимо помнить, что в электроустановках, рассчитанных на напряжение 220−380 вольт, сопротивление заземляющих элементов не должно превышать показатель в 4 Ом.

Принцип действия глухозаземленной нейтрали можно продемонстрировать на примере трехпроводной электроцепи, соединяющей источник энергии с жилым домом. При ее создании нейтраль просто распределяется по щитку, и к ней подключаются все заземляющие контуры потребителей. Такая цепь не предполагает наличия различных устройств, которые могут нарушить ее единство.

Если предположить, что по причине частых вибраций в холодильнике от места крепления отсоединился фазный проводник и вступил в контакт с корпусом, то такая ситуация является аварийной. Все это приводит к появлению короткого замыкания и стремительному увеличению силы тока. Однако автоматический выключатель быстро справляется с поставленной задачей и размыкает цепь. Если человек случайно дотронется до провода, то поражения током не произойдет, ведь сопротивление R0 будет меньше в сравнении с возникающим при прохождении через человеческое тело.

Плюсы и минусы способа

Глухозаземленная нейтраль имеет больше преимуществ и меньше недостатков в сравнении с изолированной.

Среди преимуществ можно отметить:

• Появляется возможность использовать оборудование с таким уровнем изоляции, который был изначально запланирован.
• Отпадает необходимость в использовании специальных защитных схем.
• Эффективно справляется с подавлением перенапряжения.

Однако это неидеальный способ и ему присущи некоторые недостатки. Начать стоит с того, что риски получения повреждений от удара электротоком сохраняются, хотя их и можно считать незначительными. Кроме этого, из-за большого замыкания тока на землю могут появиться помехи и даже повреждения сети.

Требования ПУЭ

Сегодня в электротехнике достаточно активно используются оба способа — глухозаземленная и изолированная нейтраль. Различия между ними в первую очередь заключаются в способе подключения трансформатора к заземляющему элементу. Вся необходимая информация по выбору способа защиты изложена в ПУЭ.

Если говорить о бытовой сети на 220 вольт, то место заземления можно расположить около трансформатора, и для решения поставленной задачи применяется отдельный проводник. Это позволит уменьшить путь прохождения тока и одновременно сократить расходы. В загородном доме допускается соединение с металлическим каркасом строения, расположенным в глубине земли.

Если же заземляющим элементом является фундамент, то к его арматуре необходимо выполнить подключение минимум в двух точках.

Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

]]> You must have JavaScript enabled to use this form. Вход в личный кабинет Контекстная реклама LED светильники от производителя! Профессиональное LED освещение от ТМ RADUGA «Технология Света».До 10 лет службы. Бесплатная замена по гарантии.   УЗИП серии ETHERNET Для защиты оборудования, использующего интерфейс Ethernet. От гроз, электростатических разрядов и др.   Щитовое оборудование CHINT Официальный представитель производителя CHINT. Широкий ассортимент, продукция в наличии.   Силовые автоматические выключатели CHINT Официальный представитель производителя CHINT. Широкий ассортимент, продукция в наличии.   Надёжное электрощитовое оборудование! Широкий ассортимент, доступные цены и высокое качество. Добро пожаловать на страницы каталога ГК «Узола»!

Страница «/upload/file/sprav/sprav21.htm» не найдена.

Поиск по сайту Контекстная реклама Встраиваемый профиль с 3D-эффектом Создайте объемный встроенный светильник из профиля серии PLS-LOCK с экраном разных форм и светодиодной ленты.   Лестничные лотки LESTA IEK® Металлические кабельные лотки высотой: 55, 80, 100, 150 мм. Высокая нагрузка и стойкость к коррозии. Надежная прокладка кабельной трассы.   Автоматические выключатели CHINT Широкий ассортимент электрооборудования и низковольтной аппаратуры удобно приобрести в интернет магазине официального представителя.   Автоматические выкл. ВА88 MASTER IEK Рабочее напряжение до 690 В. Служат для защиты электрических сетей от КЗ, перегрузки, снижений напряжения. Компактные размеры.   H07RN-F медный кабель от производителя Кабели по международному стандарту. Напрямую с завода, доставка по всей России, комплексные заказы.     Свежий номер Рассылка Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку! */ ]]]]>]]>

Глухозаземленная нейтраль — принцип работы, преимущества и недостатки

Уберечь человека от поражения электрическим током во время возникновения аварийных ситуаций помогает глухозаземленная нейтраль, обеспечивающая его защитное отключение. Это становится возможным за счет выравнивания потенциалов и срабатывания устройства в момент возрастания силы тока.

Схема глухозаземленной нейтрали

Нужно понимать, что использование этого механизма в реальной жизни так же, как и с изолированной нейтралью, строго регулируется специальными правилам устройства электроустановок (ПУЭ).

Принцип действия

Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома. Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.

Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.

Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.

Достоинства и недостатки метода

Система имеет как плюсы, так и минусы.

К достоинствам можно отнести следующие факты:

1. Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
2. Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
3. Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.

К минусам стоит отнеси:

1. Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
2. Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
3. Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.

3-фазная сеть с глухозаземленной нейтралью

Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов. Целесообразно использование глухозаземленной нейтрали в случаях маломощности источника при коротком замыкании.

Что такое системы TN

TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали.

Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.

На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.

Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами. N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.

Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.

В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.

Итак, глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, которая подсоединена к заземляющему устройству.

Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.

О глухозаземленной нейтрали: определение изолированного глухого заземления

В настоящее время на территории Российской Федерации сетевыми организациями эксплуатируются электрические сети среднего и низкого напряжения со следующими режимами работы нейтрали:

• Глухозаземленная нейтраль;
• Изолированная нейтраль;
• Резистивная нейтраль (перспективное направление).

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Дополнительная информация. При определении способа заземления нейтрали в распределительных сетях высокого напряжения обычно применяют метод, называющийся эффективно заземленная нейтраль.

Сеть с глухозаземленной нейтралью

Рядовые потребители электрической энергии редко понимают, что источником тока в розетке являются силовые трансформаторы. При соединении трёхфазных обмоток трансформатора в «звезду» появляется совместная точка. Нейтраль – так она называется. При соединении нейтрали с контуром заземления непосредственно у источника появляется глухозаземленная нейтраль.

Наибольшая область применения систем с глухозаземленной нейтралью – напряжение до 1000 Вольт (так называемое низкое напряжение). Электрические сети городов и посёлков, дачные домики и элитные коттеджи – все они запитываются от силовых трансформаторов с заземлѐнной нейтралью.

Особенности конструктива

Конструктивной особенностью глухозаземленной нейтрали является наличие фазного и линейного напряжения. Источники электрической энергии, используемые в рассматриваемых электроустановках, обладают тремя силовыми: фазными концами и одним нейтральным – нулевым. Разность потенциалов, появляющаяся между фазными проводами, называется линейным напряжением, а между одним из фазных и нулевым – фазным.

По величине показателя линейного напряжения говорят о напряжении всей электросети. В нашей стране оно зафиксировано на значениях, равных 220В, 380В и 660В.

√3 раз – такова разница между фазным и линейным напряжением. Соответственно, фазное напряжение будет принимать вид 127 В, 220 В и 380 В. Самое распространённая величина номинального напряжения – 380 В. При линейном напряжении 380 В фазное равно 220 В.

Электрическую сеть с нейтралью, заземлённой непосредственно рядом с источником, можно использовать для электроснабжения трехфазных нагрузок на напряжение 380 В и однофазных на напряжение 220 В. Для последних подключение производится между «фазой» и «нулём». Распределение однофазных потребителей производят равномерно по фазам А, В и С во избежание перекоса.

Контур заземления ТП

Любая трансформаторная подстанция с действующим трансформатором обязана быть окружена контуром заземления. Контур заземления трансформаторной подстанции – это таким образом соединённые между собой металлические заземлители, заглублённые в грунт, чтобы сопротивление их не превышало 4-х Ом при номинальном напряжении 380 В. Это значение закреплено в главном нормативном документе электротехники – ПУЭ.

От контура заземления подстанции делаются выводы для присоединения в распределительном устройстве к специальной металлической полосе – нулевой шине. К ней же подключается нулевой вывод трансформатора. У отходящих кабельных линий соответствующие жилы так же заводятся на эту шину. Фазные жилы «сажаются» на коммутационные аппараты.

Кабели, выходящие из кабельного полуэтажа подстанции, должны быть четырёхжильными. В давно введённых в эксплуатацию электроустановках встречаются кабели с тремя жилами и оболочкой из алюминия. В этом случае она используется как нулевой проводник.

Для принятия напряжения от сетевой организации каждый потребитель обязан организовать у себя на объекте вводное распределительное устройство 0,4 кВ (ВРУ). В нем необходимо предусмотреть нулевую шину соответствующего сечения. К ней присоединяются все нулевые жилы подходящих и отходящих кабелей. Повторное заземление ВРУ тоже заводится на нулевую шину.

Что это такое

Определение понятия «изолированная нейтраль» приведено в главе 1.7. ПУЭ, в пункте 1.7.6. и ГОСТ Р 12.1.009-2009. Где сказано, что изолированной называется нейтраль у трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству вообще, или, когда она присоединена через приборы защиты, измерения, сигнализации.

Нейтралью называется точка, в которой соединены обмотки у трансформаторов или генераторов при включении по схеме «звезда».

Среди электриков есть заблуждение о том, что сокращенное название изолированной нейтрали – это система IT, по классификации п. 1.7.3. Что не совсем верно. В этом же пункте сказано, что обозначения TN-C/C-S/S, TT и IT приняты для сетей и электроустановок напряжением до 1 кВ.

В той же главе 1.7 ПУЭ есть пункт 1.7.2. где сказано, что в отношении мер электробезопасности электроустановки делятся на 4 типа — изолированную или глухо заземленную до 1 кВ и выше 1 кВ.

Таким образом есть некоторые отличия в безопасности и применении такой сети в разных классах напряжения и называть линию 10 кВ с изолированной нейтралью «система IT» по меньше мере неправильно. Хотя схематически – почти тоже самое.

Советуем изучить Индуктивность: формула

Меры предосторожности

Задача и особенности заземления трансформаторов.

Теперь разберём, для чего выполняется заземление нейтрали трансформатора, и физику работы такой электрической сети.

В теоретической физике потенциал нулевого проводника по отношению к земле не должен превышать нулевого значения. Повторное заземление у принимающего устройства потребителя помогает добиться этого значения с ещё более высокой степенью вероятности, особенно, если до ТП есть достаточное расстояние.

Поражение током возможно в следующих ситуациях:

1. Повреждение изоляции токоведущих частей, выход из строя электрооборудования. Образуется шаговое напряжение – на плоскости пола появляется потенциал, небезопасный для идущего человека;
2. Повреждение изоляции электрооборудования. В этом случае на корпусе может оказаться опасное для здоровья напряжение;
3. Повреждение защитной изоляции кабелей. Здесь напряжение появляется на металлических полках, с лежащими кабельными линиями;
4. Нарушение технологии производства работ, приведшее к прикосновению к токоведущим частям, находящимся под фазным напряжением.

К включенному в сеть проводу, лежащему на влажном полу, подходить не рекомендуется. В этой ситуации появляется потенциал, опасный для человека. При попытке сделать шаг ноги оказываются под действием различных величин потенциала. Удар током обеспечен. Для избегания подобного развития событий перед заливкой бетона укладывается металлический каркас, соединённый с контуром заземления минимум в 2-х точках. За счёт этого при возникновении на полу потенциала ноги идущего человека будут зашунтированы, поражения электрическим током удастся избежать.

Для недопущения появления напряжения на нетоковедущих частях электрической системы ПУЭ обязывает заземлить абсолютно все металлические детали, находящиеся в распредустройствах трансформаторных подстанций и потребителя, а также корпуса электроприборов. В промышленных цехах, где присутствует электрическое оборудование (станки, производственные линии), по периметру пускается стальная полоса для присоединения всех без исключения металлсодержащих частей. Таким образом, выравниваются потенциалы земли и металлических частей, расположенных в помещении.

При возникновении пробоя на заземлённый корпус электрический ток пойдёт по пути наименьшего сопротивления, т.е. по заземляющим проводникам до контура заземления, а не через обладающее большим сопротивлением человеческое тело, даже при не сработавшей защите.

Меры предосторожности при работе в сети с глухозаземленной нейтралью

По этой причине ток через контур заземления направится в сторону нейтрали силового трансформатора. Это приводит к короткому замыканию с большой величиной электрического тока. На превышение заданного параметра должен будет среагировать защитный коммутационный аппарат: плавкая вставка или автоматический выключатель. За счёт этого повреждённый участок цепи будет выведен из работы. Таким образом, организуется быстрая локализация аварийного режима.

Пригласить на тендер

Если у Вас идет тендер и нужны еще участники:

Выберите из списка инересующий вас вид работАудит промышленной безопасностиИдентификация и классификация ОПО, получение лицензии на эксплуатацию ОПОРазработка ПЛА, планов мероприятий, документации, связанной с готовностью предприятий к ГОЧС и пожарной безопасностиОбследование и экспертиза промышленной безопасности зданий и сооруженийРаботы на подъемных сооруженияхРаботы на объектах котлонадзора и энергетического оборудованияРаботы на объектах газового надзораРаботы на объектах химии и нефтехимииРаботы на объектах, связанных с транспортированием опасных веществРаботы на производствах по хранению и переработке растительного сырьяРаботы на металлургических литейных производствахРаботы на горнорудных производствахОценка соответствия лифтов, техническое освидетельствование лифтовРазработка обоснования безопасности опасного производственного объектаРазработка документации системы управления промышленной безопасностьюРазработка деклараций промышленной безопасностиРаботы на объектах Минобороны (ОПО воинских частей) и объектах ФСИН России (ОПО исправительных учреждений)ПроектированиеРемонтно-монтажные работыРемонт автомобильной грузоподъемной техникиЭлектроремонтные и электроизмерительные работыРазработка и производство приборов безопасности для промышленных объектовРазработка и изготовление нестандартных металлоизделий и оборудованияНегосударственная экспертиза проектной документации (инженерных изысканий)Предаттестационная подготовка по правилам и нормам безопасностиПрофессиональное обучение (рабочие профессии)Обучение по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности, теплоэнергетикеСпециальная оценка условий труда (СОУТ) (до 2014г. аттестация рабочих мест)Аккредитация и аттестация в системе экспертизы промышленной безопасностиСертификация оборудования, декларирование соответствияЭнергоаудитРазработка схем теплоснабжения и водоснабженияДругие работыПовышение квалификации, профессиональная переподготовкаОсвидетельствование стеллажейСкопируйте в это поле ссылку на Ваш тендер, для этого перейдите в браузер, откройте Вашу площадку, выделите и скопируйте строку адреса, затем вставьте в это поле. Если не получится напишите просто номер тендера и название площадки.персональных данных

Советуем изучить Полярность аккумулятора

Разновидности систем TN

Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности

Существует несколько видов таких систем:

• TN-C. К нулевому проводнику, соединенному с нейтралью, подключаются все металлические детали и корпуса электроприборов. Носит название совмещённого. Общепринятое обозначение – PEN. Старая схема, была широко распространена в Советском Союзе. Небезопасна. Для рядовых потребителей в настоящее время не используется, т.к. заземление корпусов бытовых электрических приборов сложно выполнимо. Имеет серьёзный недостаток: при обрыве PEN-проводника на занулённых электроприборах появляется небезопасный потенциал;

Важно! Зануление – это электрическое соединение незаземленных корпусов, в нормальном состоянии не под напряжением, и нулевым проводом трансформатора.

Разновидности схем TN

• TN-S. Безопасность при возникновении аварийного режима существенно увеличивается. Здесь функции рабочего и защитного проводника разделяются по всей длине, вплоть до распределительного устройства потребителя. Однако требуется использование пятипроводного кабеля, что несколько удорожает стоимость прокладки кабельной линии;
• TN-C-S. Самая часто встречающаяся в современной электротехнике система заземления. PEN-проводник подвергается разделению на N и РЕ непосредственно в ГРЩ потребителя. При повреждении PEN-проводника до точки раздела на металлоконструкциях так же, как и в случае с системой TN-C, может появиться напряжение. Чтобы этого не произошло, делаются повторные заземления PEN-проводника по всей длине кабельной линии;
• ТТ. Предусматривает создание у потребителя индивидуального заземляющего устройства. Встречается редко.

Данный режим работы заземленной нейтрали защищает от поражения электрическим током. При аварии потенциал выравнивается, поэтому прикосновение к металлическим конструкциям перестает быть опасным.

Заземление и зануление

Из-за того, что технологическая нейтраль обмоток трансформатора заземляется, существует путаница в применение проводников N и PE.

Советуем изучить Гирлянда бахрома

Правила устройства электроустановок четко определяют, что технологическую нейтраль – провод N – можно подключать к корпусам электроприборов только в трехфазной сети. Именно в этом случае по нему не течет ток и потому он называется нулевым проводником, а способ его подключения занулением.

При питании однофазных потребителей по проводу N течет ток. Поэтому его категорически нельзя подключать к корпусу электроприбора. Во-первых, это опасно из-за возможности поражения людей электрическим током. Во-вторых, питание на потребителя не будет подано, поскольку между его схемой и корпусом нет электрической связи.

Аналогичной ошибкой является подключение к клемме N АВДТ или УЗО защитного проводника PE. Если PE подключен к входу и выходу, то защита не будет срабатывать. А при разноименной коммутации, например, провод N на входе, а PE на выходе, будет, наоборот, происходить постоянное отключение.

Глухозаземленная нейтраль не является гарантированной защитой от поражения людей электрическим током. Она только снижает тяжесть последствий. Поэтому соблюдение правил электробезопасности в любом случае обязательно.

Чем называют эффективно заземленную нейтраль?

Высоковольтные линии электропередач предназначены для передачи энергии на большие расстояния. Для обеспечения безопасной работы энергосистемы используются средства защиты.  Для чего применяются различные виды заземления нейтрали. Схема подключения заземлителя зависит от питающего напряжения:

Для исключения перенапряжения неповрежденных фаз при возникновении однофазного замыкания на землю.

В электросетях с напряжением 110 КВ и выше выполняется система с эффективно заземленной нейтралью. Она представляет собой разновидность сети с глухозаземленной нейтралью.  И предназначена для уменьшения коммутационного перенапряжения сети. Что уменьшает требования к изоляции. А это существенно снижает стоимость электросетей.

Позволяет применить быстродействующую защиту от коротких замыканий на землю. Что, в свою очередь, уменьшает вероятность сложных трехфазных замыканий, но в тоже время при замыкании на землю возникают большие токи.

Эффективно заземленная нейтраль

Что же такое эффективно заземленная нейтраль – это трехфазная сеть с коэффициентом замыкания на землю, который эквивалентен значению меньше или равному 1,4 в системах с питающим напряжением свыше 1000 В. И рассчитывается по формуле:

Кз=Uф. з  /Uф.ном.

Эффективное заземление нейтрали применяется в сетях напряжением 110 КВ и выше. Применение такой схемы обусловлено стоимостью изоляции.

При использовании такой электросхемы во время замыкания одной фазы на землю, потенциал на остальных не превышает значения равного межфазному напряжению, умноженному на коэффициент 0,8.  Что позволяет производить расчет изоляции на это значение. В отличие от сетей с изолированной или компенсированной нейтралью, где расчет производится на полное межфазное напряжение.

Требования к сетям, согласно нормативу

Правилами эксплуатации электроустановок потребителями предъявляются требования к заземляющему устройству, сопротивление которого не должно превышать 0,5 Ом в схеме, где применена эффективно заземленная нейтраль.  При этом должно учитываться значение искусственного заземляющего устройства, сопротивление которого не должно превышать значения 1 Ом. Что справедливо для сетей с потенциалом выше 1000 В и током короткого замыкания на землю более 500 А.

Эти требования к заземляющему устройству предъявляются при возникновении КЗ фазы на землю, что является однофазным замыканием в схеме, где присутствует заземленная нейтраль, чтобы немедленно и эффективно произошло отключение.

К сложным аварийным ситуациям относятся замыкания двух или трех фаз на землю. Однако, в этом случае напряжение на неповрежденных фазах и токи замыкания будут существенно ниже, чем при однофазном.

Поэтому при расчетах принимают большие значения, а напряжение и токи двух и трехфазных замыканий не используются.

Такое подключение эффективно при аварии и служит для понижения потенциала между не отказавшей фазой и землей в сетях, где применяется заземленная нейтраль, что позволяет не допустить превышение шагового напряжения.  А также не ограничивает вынос потенциала за пределы подстанции и уменьшает риск поражения электрическим током обслуживающего персонала.

Большая часть замыканий после снятия напряжения исчезает, а автоматика (АПВ) включает подачу электропитания в ЛЭП. Для уменьшения токов в аварийной ситуации заземляют не все трансформаторы, а только часть.  Так, при смонтированных на подстанции двух силовых трансформаторов подключают только один. Такая система называется электросетью с эффективно заземленной нейтралью.

Преимущества и недостатки системы

Главным достоинством таких систем можно отметить ограничение потенциала в системах напряжением 110 КВ и более в неповрежденных линиях при возникновении аварийной ситуации, что оказывает существенное значение для материалов изоляции. А также применение относительно несложных устройств релейной защиты от однофазных коротких замыканий на землю.

Недостатками подобных электросетей, касательно к сетям с изолированной нейтралью, можно отнести высокие токи КЗ, что требует моментального отключения напряжения.  Если этого не произойдет, то возникает опасность серьезного повреждения линии, а также возрастает вероятность поражения электрическим током обслуживающего персонала.

И велико возникновение пожара и даже взрыва. Высокие токи КЗ предъявляют особые требования к устройствам защиты, она должна срабатывать мгновенно, а это усложняет приборы защиты.

Использование в сетях ниже тысячи вольт

Эффективно заземленная нейтраль применяется в основном в сетях с напряжением в 110 В. и более.  Однако, допустимо применять в сетях ниже тысячи вольт, где нет, и не предвидится применение приборов, у которых имеется опасность возникновения пожара. Или отсутствуют устройства, у которых может повредиться электрооборудование или возникнуть взрыв.

В последнее время такие электросхемы получили распространение в городских электросетях. Что имеет смысл при коэффициенте тока короткого замыкания на землю меньше единицы.  Это дает возможность использовать кабель, рассчитанный на напряжение 6 КВ использовать в сети 10 КВ. Что позволяет увеличить передаваемую мощность на величину 1,73 без замены кабеля и коммутационной аппаратуры.

Режимы работы нейтрали трансформатора: разновидности, достоинства и недостатки

В высоковольтных сетях возможны следующие виды заземления нейтрали трансформатора:

1. изолированная;
2. компенсированная;
3. высокоомное резистивное заземление;
4. низкоомное резистивное заземление;
5. эффективное заземление нейтрали.

Также возможны комбинации из нескольких способов соединения с землей, реализуемых поочередно в комплексе. Рассмотрим по очереди все эти способы, их достоинства и недостатки и показания к применению.

Изолированная нейтраль

Это некогда еще самый распространенный способ заземления нейтрали, применяемый в сетях 6-35 кВ. Сейчас он понемногу вытесняется другими способами.

Достоинство изолированной нейтрали – наличие небольших токов однофазного замыкания на землю (ОЗЗ), с которыми сеть может работать некоторое время, необходимое для поиска и устранения повреждения.

 Ток замыкания носит емкостной характер. Он обусловлен наличием емкостной связи между электрооборудованием, кабельными и воздушными линиями и землей. Активная составляющая тока почти отсутствует, так как резистивной связи между нейтралью и землей нет. Но недостатки таких сетей пересиливают ее достоинство.

При достаточной разветвленности сети емкостные токи увеличиваются, так как увеличивается количество одновременно подключенного к ней электрооборудования. Настает момент, когда ток становится настолько ощутимым, что все равно и почти сразу приводит к перерастанию ОЗЗ в междуфазное.

Режимы работы нейтрали по уровню напряжения

К тому же при ОЗЗ резко повышается напряжение на неповрежденных фазах. Особенно это проявляется при замыканиях с перемежающейся дугой, погасающей при прохождении синусоидального напряжения в месте КЗ через ноль. При повторном нарастании напряжения дуга загорается вновь.

При резком погасании дуги осуществляется зарядка емкостей фаз, на которых ОЗЗ нет, до напряжения, выше номинального рабочего. Последующее зажигание дуги дает толчок к их дополнительному заряду и так далее. Результат грозит пробоем изоляции в других местах сети, имеющих ослабленную изоляцию. Дополнительно возникает риск возникновения резонансных явлений в сердечниках трансформаторов напряжения.

Это явление, называемое феррорезонансом, гарантированно выводит из строя их первичные обмотки.

 Работу трансформаторов, у которых нейтраль изолирована, целесообразно использовать в неразветвленных сетях малой протяженности.

Компенсированная нейтраль

Большие емкостные токи ОЗЗ приходится снижать. Для этого сеть с изолированной нейтралью дополняется установкой компенсации. В состав ее входит силовой трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду и имеющей вывод нейтрали. Вторичная обмотка его иногда не используется, а может питать какую либо нагрузку.

Нейтраль трансформатора установки компенсации заземляется через дугогасящую катушку (катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью.

Обмотка его находится на магнитопроводе и помещена в бак с маслом, как у обычного трансформатора. Регулировка индуктивности осуществляется либо переключением отводов, либо путем изменения зазора в магнитопроводе. В сетях 35кВ распространен способ подключения катушки непосредственно к нейтрали силового трансформатора. Настройка катушки возможна в резонанс с емкостью сети, но тогда ток ОЗЗ исчезает совсем. Его не зафиксировать стандартными элементами защиты, состоящими из ТТНП и токового реле, реагирующего на ток нулевой последовательности.

Чтобы защита работала, используют режим работы катушки с перекомпенсацией. Но использование компенсированного заземления не избавляет сеть от опасных перенапряжений, не устраняет проблему ферромагнитного резонанса. Оно всего лишь снижает токи ОЗЗ.

Про ферромагнитный резонанс смотрите в видео ниже:

Но и это может обратиться во вред: неразвившееся повреждение в кабельной линии в дальнейшем сложнее найти.

Тем не менее, установки компенсации встраиваются во все разветвленные и протяженные сети 6-35 кВ РФ.

Высокоомное резистивное заземление нейтрали

Парадокс в том, что многие основные руководящие документы в РФ, в том числе ПУЭ, ПТЭЭС и ПТЭЭП, не слишком подробно повествуют о резистивном заземлении нейтрали. Хотя польза от него очень ощутима. Есть два случая высокоомного заземления:

1. Первый – установка резистора в нейтраль трансформатора, аналогично дугогасящему реактору.
2. Второй – использование для этой цели обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник.

Высокоомным заземление называется потому, что сопротивление резистора выбирается из соображений возможности длительной работы сети с ОЗЗ.

Но при этом сохраняются достоинства сети с изолированной нейтралью: есть время на поиск повреждения. Но при этом снижаются величины перенапряжений путем шунтирования емкостей фаз сети резистором.

Что приводит к ускорению их разряда при погасании дуги, что в свою очередь снижает потолочное значение, до которого они успевают зарядиться. В итоге минимизируется риск выхода из строя изоляции электрооборудования от перенапряжений, а также – уменьшается до минимума вероятность возникновения феррорезонансных явлений.

Про резистивное заземление нейтрали можно посмотреть в видео ниже:

Низкоомное заземление нейтрали

Уменьшение сопротивления резистора необходимо в случае, если требуется обеспечить быстродействующее отключение присоединения с ОЗЗ релейной защитой.

При этом еще больше снижается величина перенапряжений, что приводит к повышению степени безаварийности работы электрооборудования.

Увеличение тока КЗ через низкоомный резистор приводит к необходимости увеличения его способности отводить тепло. Если это невозможно, то предусматривается ограничение длительности протекания тока с помощью устройств РЗА. При срабатывании защиты резистор отключается, и нейтраль переводится в изолированный режим работы.

Есть и второй вариант: перевод нейтрали через заранее установленное время, необходимое для ликвидации повреждения в ней устройствами РЗА, с низкоомного заземления на высокоомное. Режим низкоомного заземления иногда применяется в комбинации с установками компенсации емкостных токов. В случае фиксации ОЗЗ к сети кратковременно подключается резистор, помогающий срабатывать устройствам защиты.

Эффективно заземленная нейтраль

Схемы непосредственного заземления нейтралей трансформаторов используются в сетях 110 кВ и выше.

Главная задача при таком режиме работы – получение сравнительно больших токов ОЗЗ для облегчения их фиксации и отключения релейной защитой. Однако при этом увеличиваются капиталовложения на обустройство контуров заземления, по сравнению с электроустановками, имеющими изолированную нейтраль.

А при питании повреждения от нескольких источников одновременно величина тока КЗ в месте ОЗЗ значительно превышает их величины при междуфазных КЗ.

Для исключения этого недостатка нейтрали трансформаторов, подключенных к линии с нескольких сторон, не соединяют с землей одновременно: соединение выполняется на одном из них. За этим следят оперативные работники, занятые эксплуатацией сетей.

Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ниже работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.
Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.
В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора. Остаточный в результате компенсации малый ток не способен поддерживать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически. Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов. При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.
В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2 распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.
Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.
Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.
Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. Достаточно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действующим напряжением гашения 50 кВ.
Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах коммутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.

Рис. 1.19. Однофазное короткое замыкание в сети с эффективным заземлением нейтрали.

Неполнофазное включение ненагруженных трансформаторов. На рис. 1.20 показан трехфазный трансформатор с изолированной нейтралью. Из векторной диаграммы видно, что при симметричном напряжении сети и параметрах схемы токи намагничивания и магнитные потоки в сердечнике также симметричны, т. е. , , а напряжение на нейтрали равно нулю.
При пофазной коммутации трансформатора его электрическое и магнитное состояние изменяется. Включение трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, двумя фазами (рис. 1. 20, б) приводит к исчезновению потока Фс и появлению на нейтрали и на отключенной фазе напряжения, равного половине фазного:


Напряжение на разомкнутых контактах коммутационного аппарата

При подаче напряжения по одной фазе все обмотки трансформатора и его нейтраль будут находиться под напряжением включенной фазы. Между разомкнутыми контактами аппарата напряжение D U = U л .
В эксплуатации задержка в устранении неполнофазных режимов ненагруженных трансформаторов неоднократно приводила к авариям. Лучшей мерой защиты пониженной изоляции трансформаторов от опасных напряжений является глухое заземление их нейтралей. Поэтому необходимо перед включением или отключением от сети (разъединителями, отделителями или воздушными выключателями) трансформаторов 110-220 кВ, у которых нейтраль защищена вентильными разрядниками, глухо заземлять нейтраль включаемой под напряжение или отключаемой обмотки, если к тем же шинам или к питающей линии не подключен другой трансформатор с заземленной нейтралью.
Испытаниями установлено, что глухое заземление нейтрали трансформатора облегчает процессы отключения и включения намагничивающих токов. Дуга при отключении трансформатора горит менее интенсивно и быстро гаснет.
Отключение заземляющего разъединителя в нейтрали трансформатора, работающего нормально с разземленной нейтралью, защищенной разрядником, следует производить сразу же после включения под напряжение и проверки полнофазности включения коммутационного аппарата. Нельзя длительно оставлять заземленной нейтраль, если это не предусмотрено режимом работы сети. Заземлением нейтрали вносится изменение в распределение токов нулевой последовательности и нарушается селективность действия защит от однофазных замыканий на землю.
Схемы питания от одиночных и двойных проходящих линий 110-220 кВ подстанций, выполненных по упрощенным схемам, в настоящее время получили широкое распространение. Число присоединяемых к линии трансформаторов не регламентируется и доходит до четырех-пяти. Если к линии присоединены два трансформатора и более (рис. 1.21), то целесообразно постоянно (или на время производства операций) хотя бы у одного из них иметь глухое заземление нейтрали (трансформаторы Т2 и ТЗ на рис. 1.21). Это позволит избежать появления опасных напряжений на изолированных нейтралях других трансформаторов в случае неполнофазной подачи напряжения на линию вместе с подключенными к ней трансформаторами.
Так, при однофазном включении (фаза В) питающей линии под напряжение (рис. 1.22, а) в сердечниках отключенных фаз трансформатора с глухозаземленной нейтралью T 1 замкнется магнитный поток Ф B неотключенной фазы. Он наведет в обмотках фаз А и С примерно равные ЭДС взаимоиндукции Е A и ес. Трансформатор T 1 будет находиться в уравновешенном однофазном режиме.
При однофазной симметричной системе напряжений на линейных выводах трансформатора (сумма этих напряжений равна нулю) напряжение на незаземленной нейтрали Т2 относительно земли также равно нулю:

где
При двухфазном включении (фаз А и В) питающей линии (рис. 1.22, б) по сердечнику отключенной фазы замыкается суммарный магнитный поток Ф A +Ф B =-Ф C , который наведет в обмотке отключенной фазы ЭДС взаимоиндукции E C , равную по значению и направлению напряжению фазы U c , если бы она была включена. Таким образом, на линейных вводах всех подключенных к линии трансформаторов образуется симметричная трехфазная система напряжений, при которой напряжение на изолированной нейтрали трансформатора Т2 равно нулю:

где

Рис. 1.20. Полнофазный (а) и двухфазный (б) режимы включения ненагруженного трансформатора с изолированной нейтралью

Рис. 1.21. Схема питания ответвительных подстанций от проходящей линии

В сетях с эффективно заземленной нейтралью трансформаторы подвержены опасным перенапряжениям в аварийных режимах, когда, например, при обрыве и соединении провода с землей выделяется по тем или иным причинам участок сети, не имеющий заземленной нейтрали со стороны источника питания. На таком участке напряжение на нейтралях трансформаторов становится равным по значению и обратным по знаку ЭДС заземленной фазы, а напряжение неповрежденных фаз относительно земли повышается до линейного. Возникающие при этом в результате колебательного перезаряда емкостей фаз на землю перенапряжения представляют собой серьезную опасность для изоляции трансформаторов и другого оборудования участка.
В сетях с эффективно заземленной нейтралью на случай перехода части сети в режим работы с изолированной нейтралью от замыканий на землю предусматривают защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности 3 U о , которое появляется на зажимах разомкнутого треугольника трансформатора напряжения при соединении фазы с землей. Защиты действуют на отключение выключателей трансформаторов с незаземленной нейтралью. Защиты от замыканий на землю в сети настраивают таким образом, чтобы при однофазном повреждении первыми отключались питающие сеть трансформаторы с изолированной нейтралью, а затем трансформаторы с заземленной нейтралью. На тех подстанциях 110 кВ, где силовые трансформаторы не могут получать подпитку со стороны СН и НН, такие защиты от замыканий на землю не устанавливаются, не производится также и глухое заземление нейтралей.
Рекомендации оперативному персоналу. На основании изложенного оперативному персоналу могут быть даны следующие рекомендации.
При выводе в ремонт силовых трансформаторов, а также изменениях схем подстанций необходимо следить за сохранением режима заземления нейтралей, принятого в энергосистеме, и не допускать при переключениях в сетях с эффективно заземленной нейтралью выделения участков без заземления нейтралей у питающих сеть трансформаторов.
Во избежание же автоматического выделения таких участков на каждой системе шин подстанции, где возможно питание от сети другого напряжения, желательно иметь трансформатор с заземленной нейтралью с включенной на нем токовой защитой нулевой последовательности. В случае вывода в ремонт трансформатора, нейтраль которого заземлена, необходимо предварительно заземлить нейтраль другого параллельно работающего с ним трансформатора.
Без изменения положения нейтралей других трансформаторов производится отключение трансформаторов с изолированной нейтралью (трансформаторы старых выпусков с равнопрочной изоляцией выводов) или нейтралью, защищенной вентильным разрядником.

Сеть с эффективным заземлением нейтрали — сеть, в которой заземлена большая часть нейтралей обмоток силовых трансформаторов. При однофазном замыкании в такой сети напряжение на неповрежденных фазах не должно превышать 1,4 фазного напряжения нормального режима работы сета. В СССР сети напряжением 110 кВ и выше, работающие, как правило, с глухозаземленной нейтралью, относят к сетям с эффективно заземленной нейтралью

Неполнофазным отключением (включением) называется коммутация, при которой выключатели, разъединители или отделители в цепи оказываются включенными не тремя, а двумя или даже одной фазой

Три различных типа заземления

Сегодня я собираюсь дать вам краткий обзор трех различных типов систем заземления, которые важны.

Базовое представление системы заземления

Этими тремя системами являются:

1. Незаземленные системы
2. Системы с заземлением через сопротивление
3. Системы с глухим заземлением

Я уже немного рассказал о том, что такое заземление, в том числе дал краткий обзор того, почему мы это делаем и для чего оно используется.Если вы еще не читали эту статью, прочтите ее, прежде чем продолжить.
Прочитали, что такое заземление? Хорошо, давайте перейдем к теме сегодняшнего дня, касающейся мяса и картофеля.

«Эй, подожди», — можете подумать вы: «Мы только что закончили читать о том, как важно заземление для безопасности! Зачем нам незаземленные системы? » Ответ заключается в том, что у на самом деле не должно быть у незаземленных систем, но они существуют, и у них есть свои цели.
Видите ли, незаземленная система не на самом деле незаземленная.Электрически ваша система соединена с землей через емкость между линиями и землей, поэтому вы можете сказать, что это система с заземленной емкостью . Мы называем это просто незаземленным из-за условностей и потому, что нет прямого физического соединения между какой-либо из ваших линий электропередач и землей.

Преимущества

У незаземленной системы есть несколько преимуществ. Во-первых, поскольку ваша система никогда физически не связана с землей, у вас будет незначительный ток замыкания на землю.Например, в 3-фазной системе, поскольку весь ток замыкания на землю является емкостным, когда у вас есть одно замыкание на землю в незаземленной системе, ток и напряжение, которые вы потеряете, незначительны и вместо этого переносятся. двумя другими строками. Это позволяет вам беспрепятственно продолжать работу во время одиночного замыкания на землю.
Другим большим преимуществом является то, что из-за незначительного тока замыкания на землю можно использовать специальные незаземленные системы, чтобы минимизировать риск поражения людей электрическим током.Отличным примером может служить медицинское оборудование в больнице: пациент напрямую подключен к аппарату, и в случае неисправности электричество могло бы пройти через пациента в землю. Поскольку ток замыкания на землю в незаземленной системе незначителен, ток питания не будет проходить от устройства через пациента в землю.

Недостатки

Конечно, недостатки незаземленной системы очевидны. Если есть неисправность, вы теперь используете два провода, чтобы провести ток, который был отведен для трех проводов: увеличение тока и напряжения приведет к увеличению тепла, а дополнительное тепло приведет к гораздо более быстрому износу вашей изоляции.Изношенная изоляция может привести к ненужному повреждению вашей электрической системы, особенно двигателей.
Другим большим недостатком незаземленной системы является то, что обнаружение любых неисправностей невероятно сложно и требует много времени. Каждую линию необходимо тестировать индивидуально, что является очень медленным процессом, полностью прерывающим обслуживание. Альтернативные издержки отказа в незаземленной системе очень высоки.
Незаземленные системы были нормой в 40-х и 50-х годах, но поскольку их недостатки перевешивают преимущества в большинстве сценариев, сегодня вы не увидите слишком много новых незаземленных систем.

Заземление через сопротивление — это соединение между нейтралью и землей через резистор. Этот резистор используется для ограничения тока короткого замыкания через нейтральную линию: если ваше напряжение не меняется, то ваш ток зависит от размера резистора в соответствии с законом Ома (V = IR).

Преимущества перед незаземленными системами

Поскольку ток в нейтрали контролируется, а не незначителен, системные перенапряжения также контролируются.Этот пониженный ток и пониженное перенапряжение означают пониженное тепловыделение, что сводит к минимуму износ вашей электрической системы. Это особенно важно для обеспечения безопасности ваших двигателей, поскольку пониженный ток не повредит магнитное железо двигателя (ремонт дорогостоящий). Сниженные токи также снижают риск поражения электрическим током и опасности дугового разряда / взрыва.
Существует два типа резистивного заземления: заземление с высоким сопротивлением и заземление с низким сопротивлением.

Заземление с высоким сопротивлением

Заземление с высоким сопротивлением обычно используется для ограничения тока замыкания на землю до <10 ампер. Низкий ток замыкания на землю также означает, что, как и в случае с незаземленной системой, вы можете продолжать работу системы при одном замыкании на землю. Низкий ток обычно не вызывает срабатывания защитных устройств во время одиночного замыкания на землю.
В целом, вы хотите использовать заземление с высоким сопротивлением, когда вам нужен низкий ток короткого замыкания и вы все еще хотите работать с одним замыканием. Заземление с высоким сопротивлением обычно наблюдается при модернизации ранее незаземленных систем в дополнение к новым системам.

Заземление с низким сопротивлением

Заземление с низким сопротивлением обычно ограничивает ток замыкания на землю в пределах от 100 до 1000 ампер. Это дает то же преимущество, что и заземление с высоким сопротивлением, в том, что вы можете контролировать ток замыкания на землю, что означает, что вы можете спроектировать свою систему так, чтобы выдерживать токи без повреждений.
Системы заземления с низким сопротивлением позволяют отключать ваши защитные устройства при возникновении неисправности. Их цель состоит в том, чтобы немедленно отключить питание цепи, и поэтому, в отличие от систем заземления с высоким сопротивлением, система заземления с низким сопротивлением не будет поддерживать работу во время одиночного замыкания линии на землю.
Заземление с низким сопротивлением также снижает перенапряжение и используется в системах среднего напряжения 15 кВ или меньше, обычно там, где используются большие генераторы / двигатели.

Надежное заземление — это то, что вы получаете, когда подключаете систему напрямую к земле без какого-либо сопротивления. Заземление обычно подключается к системе в нейтральной точке, например, нейтральной клемме генератора или трансформатора.

Плюсы и минусы

Прочное заземление, как и резистивное заземление, может значительно снизить перенапряжения в вашей электрической системе.Однако системы с глухим заземлением могут иметь большой ток замыкания на землю. В результате системы с глухим заземлением не могут работать при замыкании на землю (поскольку весь ток в системе идет от замыкания на землю).
Твердое заземление имеет два основных применения:

• В системах с напряжением 600 В или ниже можно использовать твердое заземление, если нет необходимости поддерживать работу неисправной цепи.
• В системах с напряжением 15 кВ или выше, твердое заземление может использоваться, если по какой-либо причине желательны высокие токи замыкания на землю, например, быстрое обнаружение замыкания на землю (поскольку большой ток наверняка приведет к срабатыванию защитных устройств).

• Вы можете использовать незаземленные системы, если хотите, чтобы ток замыкания на землю был незначительным.
• Резистивное заземление предлагает преимущества незаземленных систем без риска больших перенапряжений.
• Прочное заземление снижает перенапряжения, но имеет высокие токи замыкания на землю.

В конце концов, тип заземления, который вы используете для своей системы, будет зависеть от того, какой тип заземления лучше всего соответствует вашим потребностям и бюджету.

Связанные

Консультации — Инженер по подбору | Выбор между заземленной и незаземленной схемой электрических систем

Заземление и экранирование электрических систем имеют ключевое значение для инженеров-электриков.Понимание основных операций между заземленными и незаземленными электрическими системами необходимо для согласования соответствующей топологии заземления с желаемыми характеристиками электрической системы.

Выбор правильной топологии заземления для системы распределения электроэнергии важен для обеспечения безопасности и здоровья персонала, а также для надежной и безопасной работы электрического оборудования. Согласно NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC), статья 250.4 (A) (1), цель заземления электрической системы заключается в следующем: «Ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения, которые стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы. «Статья 250 посвящена описанию топологий заземления, доступных для заземленных и незаземленных систем, и того, как они работают.

Цель заземления электрической системы, как указано в NFPA 70: Национальный электрический кодекс (NEC), заключается в следующем: «Ограничить напряжение, вызываемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, которые будут стабилизировать напряжение относительно земли во время Нормальная операция.» Для достижения этих целей NEC обеспечивает основу для выбора методологий заземления в статье 250.Основное внимание в этой статье уделяется описанию топологий заземления, доступных для заземленных и незаземленных систем, и их работы.

Важность обеспечения надежно заземленной цепи для безопасности была признана в первых изданиях NEC. Согласно «Книге Soares по заземлению» МАГАТЭ, 100 лет назад комитет NEC 1913 года потребовал, чтобы «вторичные трансформаторы распределительных систем были заземлены при условии, что максимальная разность потенциалов между точкой заземления и любой другой точкой в ​​цепи не превышает 150 В и может быть заземлен, если максимальная разность потенциалов между точкой заземления и любой другой точкой в ​​цепи превышает 150 В. Комитет по кодексу признал, что при возникновении неисправности в заземленной цепи заземленный провод поддерживает напряжение системы на стабильном исходном напряжении, а не поднимается до более высокого потенциала. Это защищает людей от потенциально смертельного удара током, если они прикоснуться к неисправной линии, оборудованию или шасси.

Системы с глухим заземлением

Сегодня, поскольку заземленные системы обеспечивают большую стабильность напряжения, большинство систем, описанных в Статье 250.20 NEC требуют наличия заземленной системы, будь то система с глухим заземлением или система с заземленным сопротивлением. Исторически наиболее часто используемая система — это система с глухим заземлением (см. Рисунок 1).

NEC допускает сопротивление заземления до 25 Ом, распознавая различное удельное сопротивление грунта, обнаруженное в США. Однако чем ниже сопротивление заземления (или выше проводимость заземления), тем лучше будет работать система обнаружения замыкания на землю. Обычно сопротивление 5 Ом является хорошей основой для проектирования коммерческих зданий.Для некоторого медицинского оборудования для визуализации может потребоваться более низкое сопротивление заземления. В системе с глухим заземлением система защиты от замыканий на землю работает лучше при меньшем сопротивлении заземляющего электрода. Статья 250.2 NEC гласит, что эффективный путь тока замыкания на землю состоит из «специально сконструированного, с низким импедансом, электропроводящего пути, спроектированного и предназначенного для передачи тока в условиях замыкания на землю». Поэтому в системе с глухим заземлением целью проекта является обеспечение заземления, чтобы как можно быстрее размыкать цепь и изолировать короткое замыкание на основе большого тока.Это предотвращает нарастание неисправности, а также защищает подключенные двигатели и оборудование от повреждений (см. Рисунок 2).

Виды неисправностей

Существует несколько типов неисправностей, которые электрическая система должна выдерживать. Наихудший, но менее распространенный отказ — это трехфазное замыкание с болтовым соединением с небольшим импедансом цепи на пути замыкания или без него. Обычно размер оборудования определяется и указывается номинальный ток повреждения, основанный на расчетах неисправностей для этих ситуаций. При небольшом импедансе в заземленной цепи возможны высокие уровни тока короткого замыкания, и опасность вспышки дуги может присутствовать в системе с глухим заземлением.Высокий уровень тока короткого замыкания считается одним из основных недостатков системы с глухим заземлением. Например, при трехфазном замыкании на землю напряжение остается постоянным, а поскольку полное сопротивление системы намеренно минимизировано, прямой результат применения закона Ома предсказывает протекание большого тока замыкания. Преимущество состоит в том, что высокий ток короткого замыкания заставит вышестоящие защитные устройства от перегрузки по току обнаруживать и быстро срабатывать, чтобы изолировать замыкания, когда они возвращаются к источнику в путях, спроектированных так, чтобы иметь наименьшее сопротивление. Задача проектировщика — обеспечить адекватный путь для надлежащего отвода повреждения обратно к источнику с помощью таких стратегий, как компрессионные муфты на дорожках качения, соединение со сталью и периодические испытания системы заземляющих электродов.

Поскольку значение этого тока достаточно велико для отключения устройств максимального тока, NEC требует, чтобы соединение нейтрали с землей было выполнено внутри оборудования служебного входа. Это важно для правильной работы схемы обнаружения замыкания на землю.Если заземление выполнено за пределами оборудования, реактивное сопротивление цепи увеличится. Полный импеданс цепи выражается как (R + X _j ), где X _j — реактивное сопротивление системы. Когда общий импеданс системы слишком высок, устройство защиты от сверхтока может не работать должным образом. Заземление в одном месте у источника также дает преимущества для всей электрической системы, предотвращая циркуляцию токов.

Хотя проектировщик должен учитывать наихудший сценарий, трехфазное короткое замыкание встречается довольно редко. Фактически, замыкания на землю составляют от 90% до 95% всех зарегистрированных аварийных событий в промышленных условиях. Эти сбои могут проявляться как дуговые замыкания, которые могут вызвать протекание тока на более низком уровне, чем номинал устройства максимального тока. Это считается серьезным недостатком системы с глухим заземлением, поскольку эти неисправности могут оставаться незамеченными до тех пор, пока оборудование не будет повреждено. Конструктивное решение состоит в том, чтобы ввести в схему обнаружение замыкания на землю. В 1970-х годах NEC признала эту проблему и добавила формулировку, требующую, чтобы фидеры с номиналом 1000 А или более в глухозаземленных системах с соединением звездой 480 Y / 277 В были оборудованы функцией обнаружения замыкания на землю.Обнаружение замыкания на землю может стать сложным, особенно если в системе используется несколько уровней. Подобно координации автоматического выключателя, необходимо координировать время-токовые кривые для максимальной токовой защиты от замыкания на землю, чтобы предотвратить отключение вышестоящих выключателей до выключателя GFI, ближайшего к месту повреждения. В противном случае больше систем, чем хотелось бы, будет отключено.

Современные низковольтные трансформаторы в основном спроектированы и изготовлены с треугольником первичной обмотки и вторичной обмоткой «звезда».В большинстве коммерческих и промышленных приложений стандартизованное напряжение составляет 480 Y / 277 В на вторичной стороне. Ранние версии NEC не требовали заземления систем на вторичной обмотке для напряжений выше 150 В. Заземление вторичных обмоток этих служебных трансформаторов в целях безопасности и минимизации рисков, связанных с оборудованием, не набирало обороты до середины 1930-х годов. Экономически эффективным решением было заземлить угол вторичной обмотки треугольника. Таким образом, во многих исторических зданиях до сих пор работают трансформаторы, работающие по схеме треугольник-треугольник, где один угол трансформатора был заземлен для обеспечения мощности 120/240 В на объекте.

Основная цель системы с глухим заземлением — как можно быстрее разомкнуть цепь, чтобы ограничить повреждение и опасность для жизни. Для крупных технологических и промышленных предприятий остановка процесса может быть не менее опасной. До середины 1930-х годов концепция незаземленной системы все еще поддерживалась из-за преимуществ непрерывности обслуживания, которые обеспечивала незаземленная система. Неисправность в незаземленной системе не вызывает срабатывания автоматического выключателя источника. Фактически, система будет продолжать работать до тех пор, пока оператор не обнаружит неисправность или пока вторая неисправность не приведет к замыканию основного компонента электрической системы на землю, во время которого протекает большой ток (см. Рисунок 3).Хотя теоретически эта система не заземлена, на самом деле три фазы имеют емкостную связь с землей (см. Рисунок 4).

Вместо истинного заземления, это емкость системы, которая помогает стабилизировать напряжение в нормальных рабочих условиях. Однако во время короткого замыкания — обычно от линии к земле (через емкость системы) — отсутствует прямое соединение с землей, и нет сильного тока, который в противном случае отключил бы автоматический выключатель, чтобы изолировать замыкание. Вместо этого он вызывает повышение фазного напряжения на 1.В 73 раза больше напряжения на других фазах без отключения выключателя (из «Защита от замыкания на землю в незаземленных и заземленных с высоким сопротивлением системах», Пост Гловер). Если бы кабельные системы и системы двигателей не были предназначены для того, чтобы выдерживать эти более высокие уровни напряжения, электрические системы были бы подвержены нежелательным нагрузкам, которые со временем сказались бы на них. Более того, в случае периодического короткого замыкания, такого как дуговое замыкание, которое может возникнуть и возобновиться, может возникнуть перенапряжение, в 6 раз превышающее типичное линейное напряжение, что может серьезно повредить изоляцию кабеля и чувствительное оборудование.По мере старения оборудования оно становится более уязвимым для этих ударов до тех пор, пока, в конечном итоге, оно не выйдет из строя и не заземлится из-за ящиков с оборудованием или, что еще хуже, через человека. Поскольку автоматические выключатели не срабатывают, неисправности в незаземленной системе трудно отследить и часто остаются незамеченными до тех пор, пока во время второго повреждения не произойдет серьезное повреждение оборудования. Из-за этих проблем некоторые промышленные предприятия в 1930-х годах начали преобразовывать свою электрическую инфраструктуру в системы с заземлением.

Незаземленные системы с заземлением через сопротивление

Хотя NEC требует, чтобы большинство электрических систем было заземлено, некоторые из них фактически должны быть незаземленными.В статье 250.22 NEC указано всего пять различных систем / подсистем электроснабжения, в которых комитет по кодексу определил опасность заземления, чтобы перевесить преимущества безопасности, связанные с заземлением. Одним из этих типов систем является изолированная система электропитания, которая представляет собой распределительную систему электропитания ограниченного размера, как правило, для использования в операционных больниц. Эти области должны иметь незаземленную систему, потому что было бы неприемлемо отключение электроэнергии во время хирургической процедуры.Типичная изолированная энергосистема состоит из однофазного изолирующего трансформатора 10 кВА, в котором вторичная сторона остается незаземленной. Электростатический экран трансформатора заземлен и эффективно шунтирует высокочастотный шум на землю. Оборудование на 120 В, подключенное к этим системам, продолжит работать после первого отказа, как и в незаземленной системе. Эти энергосистемы особенно подходят для использования в операционных, где может присутствовать вода или жидкости и где обычно требуется установка розетки GFCI (требуемая NEC во влажных помещениях).Установка изолированной силовой панели сигнализируется локально, поэтому в случае замыкания на землю команда будет уведомлена, но любые текущие процедуры не нужно прерывать.

В 1970-х годах в NEC был добавлен язык, требующий наличия датчиков отключения при замыкании на землю для фидеров на 1000 А и выше в электрических системах с заземлением на 480 В. Потребность в непрерывности электроснабжения в секторе промышленных процессов вызвала потребность в гибридной системе, чтобы сочетать преимущества стабильности и безопасности заземленной системы с преимуществами непрерывной эксплуатации незаземленной системы. За это время стали набирать обороты системы с заземленным сопротивлением. Непрерывность обслуживания делает этот тип системы заземления сегодня очень привлекательным для традиционной целлюлозно-бумажной промышленности, а также для высокотехнологичных центров обработки данных. Система с заземленным сопротивлением включает в себя преимущества как заземленной, так и незаземленной системы. Зеленая книга IEEE определяет следующие преимущества:

• Снижает эффекты горения и плавления в неисправном электрооборудовании
• Снижает механические нагрузки в неисправных цепях и кабелях
• Снижает опасность поражения электрическим током, вызванного паразитными токами замыкания на землю в пути заземления
• Снижает опасность возникновения дуги или вспышки
• Уменьшает кратковременное падение напряжения в сети, вызванное неисправностью, и последующее отключение.
• Управляет переходными перенапряжениями и предотвращает отключение цепи при первом замыкании на землю.

Системы с заземленным сопротивлением включают конфигурации с заземлением с высоким сопротивлением (HRG) и заземлением с низким сопротивлением (LRG). Для трансформатора, соединенного звездой, на рисунке 5 показано, как известное сопротивление согласуется с профилем нагрузки объекта и вставляется непосредственно между вторичной обмоткой рабочего трансформатора и землей. Чтобы добиться этого с помощью трансформатора вторичной обмотки треугольником, необходимо создать искусственную нейтраль с помощью зигзагообразного трансформатора.

В системе HRG с соединением звездой прерывистые неисправности, которые вызывают столько проблем в незаземленных системах, будут устранены резистором заземления нейтрали, поскольку его вставка ограничивает общий ток, протекающий на землю.

Непрерывность системы поддерживается, потому что, несмотря на срабатывание сигнализации замыкания на землю, устройства максимального тока не работают. Этот ток в низковольтной системе (от 480 до 600 В) обычно ограничивается до 10 А, так что неисправность может быть обнаружена, а затем устранена в запланированное время, не подвергая персонал опасным уровням неисправности (см. Рисунок 6). Хотя системы HRG хорошо подходят для крупных центров обработки данных, существуют подводные камни, такие как неправильное использование устройств защиты от перенапряжения (они должны быть рассчитаны на цепи с незаземленной нейтралью), и ИБП должен быть заземлен совместимым методом для его входа и выхода. проводка.Отслеживание неисправностей довольно сложно и должно выполняться в цепях, находящихся под напряжением, с использованием генераторов импульсов.

Системы

с заземлением LRG обычно используются для приложений среднего напряжения 15 кВ, где зарядный ток может быть слишком высоким, чтобы соответствовать HRG. Системы LRG, как правило, работают более похоже на жестко заземленные системы, чем на незаземленные. В этом случае добавленный резистор ограничивает токи повреждения между 200 A и 400 A, что слишком велико для непрерывной работы во время повреждения.Следовательно, оборудование для обнаружения замыкания на землю должно быть настроено на максимально быстрое срабатывание при обнаружении. Преимущество управления током состоит в том, что может быть достигнута улучшенная селективность между устройствами защиты от сверхтока в системе. Интересно отметить, что в кодовом цикле 1999 года системы с заземленным сопротивлением / сопротивлением входили в ту же статью, что и незаземленные, из-за их сходства в работе.

Заключение

NEC обеспечивает основу для применения заземленных и незаземленных систем.В таблице 1 приведены преимущества и недостатки этих различных систем заземления, организованных NEC. На предприятии с преобладающей потребностью в линейных нагрузках на землю для NEC явно требуется система с глухим заземлением. Система с прочным заземлением является самой простой и дешевой для реализации в полевых условиях. Обычно он встречается в современных коммерческих зданиях. Напротив, если объект имеет только трехфазные нагрузки и завершение его внутренних процессов считается слишком большим риском, тогда незаземленная система имеет определенные достоинства. Однако есть золотая середина, когда требуется непрерывность обслуживания и преимущества изоляции и обнаружения неисправности для дополнительной безопасности. В этих ситуациях можно рассмотреть систему HRG, которая имеет проверенный опыт использования на промышленных предприятиях, а также в проектах крупных центров обработки данных. Система HRG обеспечивает одноточечную систему заземления для объекта. Однако, если и когда произойдет замыкание на землю, это не приведет к простоям.

Статья 250 NEC оставалась в значительной степени неизменной на протяжении многих лет, с некоторыми резкими изменениями в 1940-х и 1970-х годах.Следует отдать должное первоначальным членам комитета по кодексу пониманию основ и преимуществ безопасности заземления системы. Хотя заземление часто считается загадочным, соблюдение правил обезопасит жителей и оборудование объекта.

---

Шарп — старший инженер-электрик в Affiliated Engineers Inc. У нее более 20 лет опыта проектирования в высших учебных заведениях, исследовательских центрах и критически важных проектах. Ее последние проекты были связаны с онкологическим исследовательским центром Фреда Хатчинсона и исследовательским центром медицинской школы Вашингтонского университета в районе Саут-Лейк-Юнион в Сиэтле.

Внимание, высокое напряжение: системы заземления более 1000 В

Методы и требования к заземлению для систем, работающих от более 1000 вольт (В), таких как системы на 5 и 15 киловольт (кВ), незначительно отличаются от тех, которые применяются для систем 1000 В или меньше. Системы в этих диапазонах напряжения обычно называют системами среднего напряжения. NEC устанавливает несколько правил, касающихся заземления этих систем и связанного с ними оборудования. Часть X статьи 250 устанавливает правила для систем заземления и соединения с напряжением более 1000 В.Причины для заземления систем с напряжением более 1000 В те же, что и для заземления систем с напряжением более 1000 В и ниже. Если системы с напряжением более 1000 В заземлены, требования 250.182–250.191 должны применяться соответственно, в зависимости от типа заземления, используемого для системы. Положения о заземлении и заземлении в частях с I по IX изменяются или дополняются только частью X статьи 250.

Способы заземления

Допускается несколько методов заземления для систем с напряжением более 1000 В.Эти системы могут быть жестко заземлены, заземлены через устройство сопротивления, заземлены через разрядники перенапряжения или заземлены через набор заземляющих трансформаторов, которые создают ссылку на землю. Часть X статьи 250 содержит особые правила для систем, заземленных в одной точке, и систем, заземленных в нескольких местах. Ниже приведены общие требования для глухозаземленных, одноточечных и многоточечных систем нейтрали.

Жестко заземленная электрическая система имеет прямое электрическое соединение с землей без намеренного импеданса между заземлением и системой.Обычно заземленная система, работающая при напряжении более 1000 В, представляет собой трехфазную 4-проводную систему с соединением звездой (4160 В). В этой системе есть производная нейтраль, которая является заземленным проводником. Требования к заземлению таких систем можно найти в Разделе 250.184 (A). Обычно нейтраль таких систем должна быть изолированным проводом с изоляцией на 600 В. Оголенные нейтральные проводники в таких системах разрешены только в том случае, если они установлены с вводом служебных проводов, или если они установлены с боковой стороны обслуживания, или если они установлены с прямой заглубленной частью фидера.Нейтральный проводник глухозаземленных нейтральных систем также может быть оголенным при установке в качестве воздушных проводов. В этом случае разрешается открывать только ту часть, которая установлена ​​наверху. Исключение № 3 из Раздела 250.184 также допускает использование неизолированного нейтрального проводника для систем с глухозаземленной нейтралью, если нейтраль изолирована от фазных проводов и защищена от физического повреждения. См. Исключения с 1 по 3 из Раздела 250.184.

Нейтральный проводник глухозаземленной системы должен иметь достаточную пропускную способность по току для обслуживаемой нагрузки и, как правило, не должен быть меньше одной трети допустимой токовой нагрузки незаземленных фазных проводов, питаемых системой. В порядке исключения NEC разрешает нейтраль для этих систем иметь размер не менее 20 процентов от допустимой токовой нагрузки незаземленного фазного провода только в коммерческих и промышленных предприятиях, где имеются условия технического надзора.

Одноточечное заземление

Одноточечное заземление означает, что система заземлена только в одной точке, и никакие соединения нейтрали с землей не могут быть выполнены ниже этого места первоначального подключения. В системе с одноточечной заземленной нейтралью нейтраль обычно заземляется на источнике, например, на трансформаторе.Подключение к земле для одноточечной заземленной нейтральной системы выполняется через заземляющий электрод, отвечающий требованиям части III статьи 250. Провод заземляющего электрода требуется от нейтрального проводника таких систем к заземляющему электроду.

Заземляющий провод оборудования (EGC) обычно проходит с фидерами и параллельными цепями от единой точки системного заземления, а затем подключается к оборудованию, которое необходимо заземлить. EGC должен быть проложен с помощью незаземленных фазных проводов системы и не может пропускать постоянный ток нагрузки.Этот EGC может быть изолированным или неизолированным и должен иметь допустимую нагрузку по току для максимального вероятного повреждения. Предупреждение: экранирующая лента или металлическая лента на кабелях среднего и высокого напряжения обычно недостаточны для использования в качестве EGC. Экранирование служит другой цели.

Системы с заземленной нейтралью

NEC также обращается к системам с заземленной нейтралью. Как следует из этого термина, существует несколько точек заземления нейтрали таких систем.В этих системах нейтраль обычно выводится и заземляется в источнике, а затем распределяется на большие расстояния, обычно вне помещения. Заземление требуется от нейтрали в нескольких точках по маршруту на расстоянии, не превышающем 1300 футов.

Три распространенных применения для систем с заземленной нейтралью — это установки, в которых система питает здания или сооружения, например, в распределительной системе университетского городка. Системы с заземленной нейтралью также разрешены для использования в подземных системах, где нейтральный провод открыт и проходит, например, в качестве проводника воздушной цепи между полюсами.Полные правила для систем с заземленной нейтралью приведены в Разделе 250.184 (C).

Liebert Web: Изолированное заземление

Liebert Web: Изолированное заземление Энергетические системы

Изолированное заземление Liebert Корпорация

(Traducción en Español)

РЕЗЮМЕ

Изолированное заземление (IG) — это метод, часто используемый с чувствительное электронное оборудование для уменьшения синфазного шума. IG изолирует заземление чувствительного нагрузочного оборудования от кабелепровода и кабелепровода система заземления и контролирует подключение к системе заземления питания.Таким образом, потенциал земли смещается из-за паразитных токов заземления, протекающих в система кабелепроводов исключена, а кабельные каналы и кабелепроводы обеспечивают электромагнитные / радиопомехи. экранирование. ИГ иногда неверно интерпретируют как отдельный «изолированный» заземление для чувствительной нагрузки и конфигурации, основанные на этой интерпретации обычно небезопасны и противоречат требованиям Национального электротехнического кодекса. Если токи, наведенные в изолированном заземлении нагрузочного оборудования, могут поток через кабели данных, связи и управления, провод IG может фактически вносят вклад в индуктивно связанный синфазный шум при применении в цепях которые имеют соединенное между собой нагрузочное оборудование.

Синфазный шум — это любой общий нежелательный сигнал. ко всем проводам цепи одновременно по отношению к земле. Различия в потенциале между нейтралью и землей — одна из форм синфазного шума. Еще одна более неприятная форма — это различие потенциалов заземления на всех участках. электрическая система. Кроме того, подавление перенапряжения, проводка, экранирование, и заземление электрической системы здания (включая систему управления, данные и коммуникационные кабели) могут оказывать заметное влияние на уровни синфазных сигналов, которым подвержена чувствительная электроника.

Потому что потенциалы заземления оборудования (или их изменения) было замечено, что они влияют на работу определенных электронных устройств, часто существуют специальные и специальные инструкции по заземлению. Большая инструкция основаны на эмпирической проверке, а не на строгом анализе, и основные принципы электричества иногда игнорируются. Имейте в виду, что основная цель заземления — безопасность персонала, а не снижение шум. Эти две цели могут быть взаимоисключающими.Если это так, безопасность должен преобладать.

Один метод заземления, используемый в энергосистемах переменного тока низкого напряжения для уменьшения синфазных помех используется изолированное заземление (IG). IG разрешен в США Национальным электротехническим кодексом (NEC) ³ а в Канаде — Канадским электротехническим кодексом (CEC). ⁴ В обоих случаях IG является исключением из стандартных требований к заземлению. NEC 250-74 и 250-75 допускают IG только «там, где это необходимо для уменьшения электрический шум.»

Что такое изоляция?

Изоляционное заземление относится к изолированному (действительно изолированный) путь заземления от компьютера обратно к заземлению питания точка. Это , а не отдельная «чистая» система заземления для компьютера, изолирован от «грязного» хозяйственного грунта. Может быть только одно основание. Создание второго, отдельного заземления — это не только опасность, но и кодекс. нарушение, это может вызвать больше проблем с шумом, чем решить.

Концепцию IG можно увидеть, сравнив стандартную розетку к розетке IG, как показано на рисунке 1. В розетке IG розетка клеммы заземления электрически изолированы от металлической розеточной коробки а также металлические каналы и дорожки качения. Таким образом, имеется два изолированных заземления. пути обратно к заземлению единой энергосистемы. Розетки IG часто окрашены в оранжевый цвет или отмечены оранжевым треугольником.

Как минимум полагается на кабелепровод или кабельный канал. заземлить розетку.Когда неметаллические трубы и самые гибкие кабелепроводы (которые не обеспечивают эффективного заземления) используются с Розетка IG, для NEC требуется отдельный заземляющий провод. розетку.

Основными причинами заземления систем питания переменного тока являются: ограничить напряжение в цепи, стабилизировать напряжение цепи относительно земли и облегчить работу устройства защиты от перегрузки по току (OPD) в в случае замыкания на землю. Для надежно заземленного источника переменного тока низкого напряжения систем, NEC-250-51 требует, чтобы все металлические корпуса электрические системы должны быть эффективно заземлены, чтобы свести к минимуму электрические потенциал удара и облегчить работу OPD, чтобы очистить землю вина.NEC определяет эффективное заземление как имеющий путь заземления, который (1) постоянно и непрерывно, (2) имеет достаточную допустимую нагрузку по току для обработки потенциального тока замыкания на землю, и (3) имеет достаточно низкий сопротивление, позволяющее срабатыванию OPD быстро устранить неисправность. Эти требования требуют, чтобы заземляющий провод оборудования был постоянно подключить все металлические корпуса электрической системы и любые другие токопроводящие части, которые могут оказаться под напряжением.Чтобы облегчить работа OPD для устранения замыкания на землю, заземляющих проводов оборудования должен быть подключен к точке заземления энергосистемы.

Заземление

С обычными розетками заземление оборудования провод находится параллельно пути заземления кабелепровода. Хотя земля сопротивление тракта улучшено, на земле кабелепровода могут возникать помехи. С участием изолированные розетки заземления, тракт заземления оборудования отделен от кабелепровод, чтобы избежать помех от заземления компьютера.

На рисунке 2 показан пример типичного источника переменного тока низкого напряжения. система с использованием стандартных розеток. Сравните это с рисунком 3, типичный система с использованием розеток IG, как это разрешено NEC. Клемма заземления розетки на Рисунке 3 не подсоединен к заземлению кабелепровода. система на розетке. Вместо этого к розетке подключается провод IG. клемма заземления и проложена вместе с силовыми проводниками, проходящими через один или несколько щитовых щитов, оставшихся изолированными от металлического канала и система заземления корпуса до момента его завершения на заземлении энергосистемы точка на служебном входе.

Изолированный заземляющий провод от нагрузочного оборудования должны быть проложены через кабелепровод. Экспериментальные данные5 указывают на существенно более низкий импеданс заземляющего проводника в кабелепроводе, поскольку в отличие от одного, выведенного за пределы канала.

Если короткое замыкание на землю произошло на нагрузочном оборудовании либо системы с традиционным заземлением, либо системы с заземлением IG, рисунки 4 и 5 обе схемы обеспечивают эффективный путь заземления.

Нагрузочное оборудование с жестким монтажом

Еще одна форма проводки IG разрешена в NEC 250-75 (также по исключению). Он предназначен для оборудования нагрузки с жестким монтажом, как показано на рисунке 6. Поскольку нет розетки IG, непроводящего изолятора или кабелепровода фитинг вставляется там, где кабелепровод или дорожка качения оканчиваются на нагрузке корпус оборудования.

Недавно NEC добавила исключение для проводных оборудования, но его эффективность и безопасность все еще под вопросом.Изолировать заземление грузового оборудования, металлический каркас грузового оборудования должен быть изолирован от заземленного окружения, возможно, здания сам. Есть опасения, что это может привести к поражению электрическим током или боковому удару. вспышки между заземленной средой и нагрузочным оборудованием корпус при протекании больших токов заземления, например, при ударах молнии.

IG для отдельно производного источника

Блочные распределительные центры с отдельно выведенными источники (определенные в NEC / NFPA 70-1993) обычно обеспечивают наилучшее заземление для компьютерных систем.Обычно они находятся в компьютерном зале, что сводит к минимуму длина проводки к нагрузочному оборудованию. Длинные участки проводки IG между нагрузочным оборудованием и точкой заземления может вызвать общий режим проблемы с шумом из-за высокочастотного импеданса и резонанса.

На рисунке 7 показано подключение розетки IG с отдельным производный источник. Когда изолированные розетки заземления используются с отдельно производные источники, изолированная система заземления оканчивается на отдельно стоящих производный источник, а не на служебном входе.

Неправильная и небезопасная проводка IG

На рисунке 8 показана неправильная и небезопасная интерпретация. разводки IG. Этот подход является очевидной попыткой изолировать нагрузку. заземление оборудования от «грязного» заземления. Иногда экстраординарный прилагаются усилия, чтобы обеспечить хорошее соединение с землей в надежде обеспечить «тихая земля» для чувствительной электроники.

Этот подход не обеспечивает эффективного заземления. в соответствии с требованиями NEC.Учитывайте возможность замыкания на землю в Загрузите оборудование, как показано на Рисунке 9.

Нет эффективного пути заземления между изолированными заземления и заземляющего электрода источника питания (служебного входа). В путь заземления между двумя заземляющими электродами может быть или не быть постоянным, непрерывно или с большой допустимой нагрузкой по току. Более того, маловероятно заземляющий тракт имеет достаточно низкий импеданс, чтобы OPD мог очистить замыкание на землю быстро и безопасно.Импеданс соединений заземляющих электродов к земле измеряется в омах, в то время как требуемый импеданс пути замыкания на землю должен быть в миллиомном диапазоне.

Поскольку изолированное заземление считается бесшумным, а заземление энергосистемы считается грязным, есть предполагаемая разница в потенциале между изолированной землей и землей источника питания. Любой такие различия будут проявляться как синфазное (N-G) напряжение у погрузочного оборудования.

Итак, в то время как первоначальное намерение изолированной земли было Чтобы предотвратить электрические помехи, результатом неправильного подключения IG является фактически увеличение синфазных шумовых потенциалов.Значительная земля разность потенциалов может возникнуть при больших токах заземления течет, например, при замыкании на землю, при ударе молнии или даже при электрическом заряженные грозовые тучи движутся над землей. Обычный результат неправильного Изолированная проводка IG во время этих событий приводит к повреждению подключенной нагрузки оборудование.

Нагрузочное оборудование, обслуживаемое неправильной проводкой IG, может работать обычно, за исключением особых условий, например, при замыкании на землю или гроза.

Преимущества IG Wiring

Очевидно, что кабелепроводы и кабельные каналы обеспечивают экранирование EMI ​​/ RFI содержащихся в них проводников питания и IG. Более практичный преимущество, хотя проводка xxxxx IG сводит к минимуму паразитные токи заземления (см. рис. 10).

Блуждающие токи заземления, протекающие по системе заземления вызывают изменения потенциалов земли во всей системе заземления.Блуждающие токи заземления — это реальность практически для любой энергосистемы и существуют в различных условиях, большинство из которых являются динамическими. Они могут быть результатом электростатического разряда на корпусе, замыкания на землю токи, или даже скачок емкостного тока заземления, когда нагрузка находится под напряжением.

Как показано на Рисунке 10, любой паразитный ток заземления вызовет потенциал земли щитового шкафа возрастает относительно заземление на служебном входе.Со стандартным заземлением конфигурация, оборудование компьютерных систем наземное опорное отношение к силе заземления также поднимется, потому что клемма заземления на щитке подключается к корпусу и изменяется в зависимости от потенциала заземления корпуса. изменения.

В схеме IG, показанной на Рисунке 11, заземление для нагрузочного оборудования изолирован от металлического кабелепровода и корпуса наземная система. Блуждающие токи заземления протекают по кабелепроводу и корпусу системы, и изменения потенциала земли ограничены кабелепроводом и корпусом наземная система.В проводке IG нет паразитных токов, поэтому земля Ссылка на загрузочное оборудование не затронута.

Недостатки техники подключения IG

Есть возможность наведенного тока по IG-проводник и кабельная разводка во взаимосвязанных системах.

В большинстве электрических кабелепроводов или кабельных каналов несколько отдельных вместо заводского кабеля используются жилы (см. рисунок 12).Таким образом, положение IG-проводника относительно силовых проводов произвольно. Если заземляющий провод не находится на равном расстоянии между силовыми проводниками, магнитные поля, связанные с токами, протекающими в силовых проводниках не будет сбалансирован в заземляющем проводе. Чистое магнитное поле переменного тока будет наводить ток в заземляющий провод, если он является частью полного путь, по которому может течь ток (контур заземления).

IG-цепей, по-видимому, исключают проблему индуцированного заземляющие токи, потому что Провод IG, заземленный только на один конец, не образует полную петлю, через которую может течь ток — если только есть взаимосвязанные системы, связанные данными, связью или контролем кабели между отдельными блоками нагрузки, как показано на рисунке 13.

Кабели, соединяющие нагрузочное оборудование, могут завершить цикл для индуцированные токи в проводнике ВГ. И потому что индуцированные токи вынуждены течь по соединительным кабелям, повышается вероятность опрокидывания или повреждения чувствительной нагрузки. Наведенные токи в кабелях может быть особенно проблематичным, если сигналы, проходящие по кабелям могут быть нарушены частотами энергосистемы, т.е.е., 60 Гц и гармоники 60 Гц. Аудио и видео оборудование и аналоговые сигнальные процессоры особенно чувствителен к частотам энергосистемы.

Наведенные токи в соединительных кабелях привели к Широко распространена практика заземления экрана кабеля только на одном конце. Хотя такая практика может разорвать петлю, она допускает возможность повреждающее или опасное напряжение, возникающее в системе, особенно во время замыкание на землю, молния или другие скачки напряжения.

Обычно стандартные методы заземления вызывают меньше проблем с наведенными токами заземления. Это связано с тем, что индуцированные токи заземления имеют тенденцию течь без практических последствий в петлях, образованных заземляющим проводом и систему кабелепровода, минуя петли с более высоким импедансом, которые включают соединительные кабели.

Иногда непреднамеренно применяются методы подключения IG при прерывании пути заземления кабелепровода или кабелепровода. Частая причина использование неметаллических корпусов в агрессивных средах.Другой представляет собой прямое заглубление неметаллического канала в землю или бетон. В результате могут возникать наведенные токи в соединенных между собой системах. Может также могут возникнуть проблемы с помехами EMI / RFI, если исключить металлическое экранирование.

Практические правила

Простое правило, которое следует помнить при установке проводки IG: следующее:

От изолированной розетки заземления, изолированной земли провод должен следовать за проводкой до первого заземления нейтрали. точка соединения и заземление только в этой точке.Изолированный Земля не должна выходить за пределы этой точки или подключаться к отдельному заземляющий электрод (строительная сталь, металлическая водопроводная труба или ведомый стержень). И самое основное из всех правил при обосновании производительности системы — следовать NEC — безопасность прежде всего.

Ссылки:

H.W. Денни, Заземление для контроля ЭМИ , Дон White Consultants, Inc., Гейнсвилл, штат Вирджиния, 1983. Хорошая информация о основы борьбы с шумом.

E.C. Soares, Заземление электрических распределительных систем по безопасности , Marsh Publishing Company, Inc., Уэйн, штат Нью-Джерси, 1966.

ANSI / NFPA 70-1993, Национальный электротехнический кодекс , Национальный Ассоциация противопожарной защиты, Batterymarch Park, Куинси, Массачусетс, 1992.

4 CSA Std. C22.1, канадский Электрический код , Канадская ассоциация стандартов, Онтарио, Канада, 1990.

5 Р. Х. Кауфманн, «Некоторые основы проектирования цепи заземления оборудования », AIEE Transactions , ноябрь 1954, стр.227-232.

Дополнительные ссылки для информации по изолированному заземлению:

Т.М. Грузс, «Компьютерные системы нуждаются в изолированном заземлении, которое безопасен и не шумит », Computer Technology Review , Spring 1988, стр. 103-108.

W.H. Льюис, «Использование и злоупотребление изолированным заземлением», IEEE Transactions on Industry Application , Vol. 25, № 6, Ноябрь / декабрь 1989 г., стр. 1093–1101.

Рекомендуемая практика IEEE для питания и заземления Чувствительное электронное оборудование, The Emerald Book, IEEE Std., 1100–1992.

Т.М. Грузс, «Как и почему изолированное заземление», Седьмая Международная конференция по качеству электроэнергии, Intertec International, Октябрь 1993 г., стр. 685-698.

SL-24275

LIEBERT WEB УВЕДОМЛЕНИЕ И УСЛОВИЯ
Авторские права © 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, Liebert Corporation.
Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected].

Когда следует отдельно заземлять резервный генератор

По этой причине в АВР можно использовать переключаемую нейтраль для изоляции нейтрали неподключенного источника питания.Это устройство показано на Рисунке 1.

Основные требования электрического кодекса

Статья 250.20 (B) NEC 2020 устанавливает требования к заземлению систем переменного тока, в которых трансформаторы подают от 50 до 100 вольт. Кроме того, в статье 250.30 изложены требования к заземлению отдельно выделенных систем, которые впервые определены в статье 100 следующим образом:

Отдельно производная система. Источник электричества, кроме службы, не имеющий прямого (-ых) соединения (-ей) с проводниками цепи любого другого источника электричества, кроме тех, которые установлены посредством заземляющих и соединительных соединений.

Таким образом, когда нейтральный проводник резервного генератора заземлен на выделенный соседний электрод, он образует отдельно производную систему . Таким образом, в статье 230 говорится о :

. 250.30 Заземление автономных систем переменного тока. В дополнение к требованиям 250.30 (A) для заземленных систем или 250.30 (B) для незаземленных систем, отдельно производные системы должны соответствовать 250.20, 250.21, 250.22 или 250.26, в зависимости от обстоятельств.

Следовательно, отдельно производные системы — это системы, которые не подключены к первичной электросети и, следовательно, требуют специального заземляющего электрода.

В соответствии со статьей 250.30 NEC предоставляет информационное примечание, которое содержит в заявке:

Информационная записка № 1: Альтернативный источник переменного тока, такой как локальный генератор, не является отдельной производной системой, если заземленный провод жестко соединен с заземленным проводом обслуживаемой системы.Примером такой ситуации является то, что оборудование переключения с альтернативным источником не включает в себя переключающее действие в заземленном проводе и позволяет ему оставаться прочно подключенным к обслуживаемому заземленному проводнику, когда альтернативный источник работает и питает обслуживаемую нагрузку.

Следовательно, если нейтраль генератора соединена с нейтралью электрической сети здания, вся система считается единственной, а не производной отдельно, и может использовать один заземляющий электрод.

Переключение между двумя нейтральными проводниками

Когда нейтраль генератора соединена с рабочей нейтралью, эти проводники жестко соединены в безобрывном переключателе, который переключает только фазные проводники. Это типичная конфигурация стандартных моделей безобрывных переключателей.

Для отдельно производных систем производители также предлагают автоматические переключатели, которые переключают нейтральный проводник вместе с фазными проводниками. Использование коммутируемой нейтрали изолирует заземляющий провод неподключенного источника питания, чтобы избежать проблем с прохождением тока через землю.И снова переключаемая нейтраль показана на рисунке 1.

Ключевые показатели

Просмотр всей предшествующей информации в контексте, системы в диапазоне от 150 до 1000 вольт, превышающих 1000 ампер, требуют обнаружения замыкания на землю. Для правильного измерения обычно требуется специальное заземление на генераторе и коммутируемая нейтраль на безобрывном переключателе.

Для приложений ниже 1000 А, где нейтраль генератора заземлена обратно к служебному входу, используется только один заземляющий электрод.Для этого требуется безобрывный переключатель с надежным соединением нейтрали. Однако разработчикам может потребоваться рассмотреть другие факторы, чтобы подтвердить, следует ли заземлять генератор напрямую. Два из них указаны ниже:

• Если система с током ниже 1000 А оснащается резервным питанием, потому что она выполняет критически важную функцию, будет ли защита от замыкания на землю выгодна для этого приложения? Если да, то может потребоваться отдельная производная система и можно использовать переключаемый нейтральный переключатель.
• Если генератор расположен далеко от служебного входа, может быть желательно установить специальный заземляющий электрод рядом с генераторной установкой, чтобы избежать подачи питания на длинный проводник во время неисправности. Кроме того, разрез кабеля по длине заземляющего проводника может привести к тому, что работающий генератор останется незаземленным, что приведет к возникновению небезопасных условий. Разработчики могут рассмотреть возможность использования специального заземляющего электрода рядом с генератором, чтобы избежать этих условий. Опять же, может потребоваться отдельно созданная система и может использоваться переключаемый нейтральный переключатель.

Закрытие

Приведенная здесь информация иллюстрирует самые основные факторы, влияющие на принятие решения о том, как заземлить генераторную установку. На практике вопросы заземления, конструкции систем заземления и замыкания на землю, а также коды реагирования могут быть гораздо более сложными. Ситуации, требующие особого рассмотрения, включают приложения с несколькими безобрывными переключателями, несколькими генераторами, системами молниезащиты и мобильными или переносными генераторами. Квалифицированные специалисты-электрики должны использоваться для оценки потребностей в заземлении и определения соответствующих конструкций.Дополнительную информацию можно найти в следующих ссылках. Для получения дополнительной информации для конкретных приложений можно проконсультироваться с представителями ASCO Power Technologies.

Список литературы

Национальная ассоциация противопожарной защиты: NFPA 70 — Национальный электротехнический кодекс
Техническое описание ASCO: Устранение замыканий на землю в системах резервного питания
Белая книга ASCO: Переключение нейтрального проводника

Электробезопасность систем заземления с высоким сопротивлением — Bender

Что такое заземление с высоким сопротивлением?

Заземление с высоким сопротивлением (HRG) — это когда нейтральная точка электрической системы соединена с землей через ток. ограничивающий резистор, обнаруживающий замыкания на землю при их возникновении.Во многих приложениях этот тип системы электроснабжения может продолжают работать при замыкании на землю и контролируют напряжение замыкания на землю на приводном оборудовании, предотвращая опасности. HRG обеспечивает лучшие характеристики как глухозаземленных, так и незаземленных трехфазных систем электроснабжения, оставаясь при этом рентабельным.

Устройства защиты от сверхтоков, такие как предохранители и автоматические выключатели, даже оборудованные для защиты от замыканий на землю, не могут защита от замыканий на землю в системе HRG.Подходящая система обнаружения замыкания на землю обнаружит ток замыкания на землю в низкоамперный или миллиамперный диапазон. При правильном проектировании такая система также быстро обнаружит неисправный фидер ответвления, распределительное устройство или нагрузка. Системы отключения (в том числе системы защиты от второго замыкания на землю) может автоматически отключит неисправную цепь, позволяя остальной части системы продолжить работу.

Ограничение тока замыкания на землю

Когда происходит замыкание на землю, ток замыкания на землю продолжает течь, как в системе с глухим заземлением, но обычно ограничивается. до 10 А или менее резистором заземления нейтрали (NGR).У этого есть несколько преимуществ — ток, достаточный для обнаруживать и обнаруживать замыкания на землю; предотвращается нарастание очаговых повреждений; не может возникнуть дуговое замыкание на землю; трогать потенциал (напряжение между корпусом оборудования и землей) ограничен до более безопасного уровня; продолжал работу до тех пор, пока система может быть отключена контролируемым образом разрешена; и переходные перенапряжения не могут произойти.

Может ли неисправная система HRG работать бесконечно?

Как и в случае с незаземленными системами, во время замыкания на землю линейное напряжение на неповрежденных фазах увеличивается (от линейного напряжения к нейтрали до линейного напряжения), что увеличивает вероятность второго замыкания на землю из-за повышенной нагрузки на изоляцию.Неисправное оборудование необходимо отремонтировать или заменены как можно скорее.

В то время как резистивное заземление снижает вероятность вспышки дуги между фазой и землей, делая системы более безопасными, линейный ток и межфазная энергия дуги не изменяется.

NGR — жизненно важный компонент

Системы с заземлением через сопротивление полагаются на целостность NGR, которую следует постоянно контролировать. Отказ NGR в открытом режиме переводит систему в незаземленное состояние, блокирует обнаружение замыкания на землю с измерением тока и допускает возможность переходное перенапряжение; в коротком режиме система надежно заземлена и, как следствие, имеет высокий ожидаемый ток замыкания на землю. и повышенная опасность возникновения дугового разряда.NGR следует постоянно контролировать, чтобы обнаруживать эти условия, а также обнаруживать замыкания на землю. (в том числе во время режима отказа NGR-open). Бендер NGRM500 и Мониторы с заземляющим резистором нейтрали NGRM700 обеспечивают все три требуемые защитные функции, определенные в Разделе 10 Кодекса СЕ 2021 года — замыкание на землю в токоведущих проводниках, короткое замыкание NGR и открытый NGR.

Выбор между заземленной и незаземленной системой

При проектировании и установке электрических систем подрядчики по электромонтажу должны решить, нужно ли заземлять систему или лучше оставить ее незаземленной.Хотя большинство электрических систем требует надлежащего заземления, в некоторых случаях Национальный электрический кодекс (NEC) определил, что преимущества заземления не перевешивают риски, которые могут возникнуть с ним. Чтобы принять это решение, электрические подрядчики должны знать основы заземления, а также преимущества и недостатки каждой системы.

Важность правильного заземления

Заземление играет критически важную роль во многих электрических системах, поскольку оно помогает защитить людей и их электрическое оборудование от опасно высоких напряжений, вызванных грозами или скачками напряжения в сети.Правильное заземление обеспечивает ток по альтернативному пути в системе распределения электроэнергии, позволяя ему течь на землю в случае возникновения проблем.

Хотя это обычная процедура в жилых, коммерческих и промышленных применениях, возможны ошибки, и важно, чтобы инженеры-электрики строго придерживались правил NEC для безопасной установки. Убедившись, что ваши установки соответствуют требованиям NEC, вы можете избежать серьезных ошибок, таких как невозможность установить прерыватели цепи замыкания на землю там, где они требуются.

Типы неисправностей

Перед тем, как выбрать систему заземления, важно сначала узнать о различных типах неисправностей, которые могут повлиять на вашу систему. К четырем основным типам неисправностей относятся следующие:

• КЗ на землю
• КЗ на землю
• Трехфазные замыкания
• Дуги

В то время как наиболее распространенным типом неисправности в трехфазной энергосистеме является замыкание на землю, электрические подрядчики должны знать обо всех типах, чтобы уменьшить электрические опасности, которые могут повредить как персонал, так и оборудование.

Системы заземления

Существует три основных типа систем заземления: глухозаземленные, заземляющие с высоким сопротивлением и незаземленные системы. У каждой системы есть свои плюсы и минусы, которые следует тщательно изучить для повышения производительности, практичности и соответствия требованиям NEC.

Системы с глухим заземлением

Согласно Статье 250 NEC сегодня большинство электрических систем должны быть заземлены, и наиболее часто используемой системой является система с глухим заземлением.В этом типе системы заземления нейтраль подключается непосредственно к земле без намеренного добавления сопротивления в цепи заземления. Система с глухим заземлением, наиболее часто встречающаяся в промышленных или коммерческих приложениях, может иметь две разные схемы: звездообразную и треугольную.

Преимущества

Есть много причин, по которым система с глухим заземлением может быть выгодна для электрической системы. Эта система позволяет пользователям легко обнаруживать неисправности и, следовательно, быстрее их локализовать.Кроме того, системы с глухим заземлением обеспечивают больший контроль над переходными перенапряжениями и могут поддерживать нагрузки между фазами и нейтралью.

Недостатки

Самым большим недостатком системы с глухим заземлением является то, что она может вызвать чрезвычайно высокие токи короткого замыкания при использовании в высоковольтных распределительных сетях и, возможно, привести к повреждению оборудования. Из-за этой опасности в системах низкого напряжения используются системы с глухим заземлением.

Системы заземления с высоким сопротивлением

Системы заземления с высоким сопротивлением обычно используются в приложениях, где необходима непрерывная работа.Такой тип системы может быть реализован путем заземления нейтрали, чтобы ограничить ток замыкания на землю до более низкого уровня.

Преимущества

Системы заземления с высоким сопротивлением могут быть спроектированы как автономные блоки или интегрированы в распределительные устройства низкого и среднего напряжения, что помогает снизить опасность поражения электрическим током. Эта система также ограничивает повреждение оборудования и обеспечивает бесперебойную работу производственных мощностей в случае замыкания на землю.

Недостатки

Проблема, с которой могут столкнуться некоторые из этих систем, заключается в том, что существует возможность оставить в системе замыкание на землю на неопределенный срок и потерять нейтральный тракт.

Незаземленные системы

Незаземленные электрические системы работают без заземленного проводника, и только в некоторых системах NEC разрешает незаземление электрической системы (например, изолированные системы питания, обычно используемые в медицинских учреждениях).Обычно от них требуется наличие оборудования для обнаружения земли, которое также имеет четкую маркировку.

Преимущества

Основным преимуществом незаземленных систем является то, что они позволяют непрерывно выполнять процессы даже при возникновении одиночного замыкания на землю.