Глухозаземленная и изолированная нейтраль отличия: Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических сетях — Мир Антенн

Содержание

Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических сетях

Электрические сети, как известно, делятся в зависимости от класса напряжения – до и выше 1000В. Нейтраль – это общая точка обмоток у трансформаторов и генераторов, соединенных в звезду. Если же схема обмоток треугольник и необходим ноль, то можно вспомнить про схему «скользящий треугольник». Будем рассматривать только сети переменного тока.

Виды заземления нейтрали в сетях до 1кВ

В электрических сетях напряжением до 1000В принято использовать три системы заземления нейтрали – это TN, IT, TT. Каждая из букв несет определенный смысл, разберемся:

1-ая буква описывает способ заземления нейтрали источника питания

T (terra) – нейтраль глухозаземленная
I (isolate) – нейтраль изолирована (и – изолирована, легко запомнить)

2-ая буква показывает способ заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) с землей

N (neutral) – ОПЧ заземлены через глухозаземленную нейтраль источника питания

T – ОПЧ заземлены независимо от источника питания

В свою очередь система TN делится на три подсистемы – TN-C, TN-S и TN-C-S. В рамках данной подсистемы третьи буквы (C — combine, S — separe) обозначают совмещение или разделение в одном проводе функций нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводника.

Рассмотрим теперь каждую систему более подробно.

Система заземления TN

В этой системе нейтраль глухозаземлена, а открытые проводящие части заземлены через эту глухозаземленную нейтраль. Глухозаземленная – это значит что нейтраль присоединена непосредственно к заземляющему устройству (болтом, сваркой) или через малое сопротивление (трансформатор тока).

В сетях до 1кВ глузозаземленная нейтраль используется для питания однофазных и трехфазных нагрузок.

Система заземления TT

Система TT предполагает, что нейтраль источника питания глухозаземлена, а ОПЧ оборудования заземлены заземляющим устройством электрически несвязанным с нейтралью источника. То есть защитный PE-проводник создается у самого потребителя, а не идет от источника питания.

Система заземления IT

В системе IT нейтраль генератора или трансформатора изолирована или заземлена через устройства, имеющие высокое сопротивление, а ОПЧ заземлены независимо. Эта система не рекомендуется для жилых зданий, используется там, где при первом замыкании на землю не требуется перерыв питания. Это могут быть электроустановки с повышенными требованиями надежности снабжения электроэнергией.

Виды заземления нейтрали в электросетях выше 1кВ

В сетях напряжением выше 1000В используется изолированная (незаземленная) нейтраль, эффективно заземленная нейтраль и резонансно-заземленная нейтраль. Глухозаземленная нейтраль используется только в сетях до 1кВ.

Сети с незаземленной (изолированной) нейтралью

Исторически первая система заземления. Нейтральная точка источника питания не присоединена к заземляющему устройству. Обмотки соединены в треугольник и выходит, что нулевая точка отсутствует. Применяется на напряжение 3-35кВ.

Сети с эффективно-заземленной нейтралью

Этот вид заземления используется в сетях напряжением выше 110кВ. Достоинство заключается в том, что при однофазных замыканиях на неповрежденных фазах напряжение относительно земли будет равно 0,8 междуфазного в нормальном режиме работы. В этой системе сам контур заземления выполняется с учетом протекания больших токов КЗ, что делает его сложным и дорогим.

Сети с нейтралью, заземленной через резистор или реактор

Применяется в сетях 3-35кВ. Используется для уменьшения величины токов КЗ. Исторически был вторым способом заземления нейтрали. Заземление через резистор используется во всем мире, через реактор – в странах бывшего союза.

Заземление через реактор – при отсутствии замыкания ток через реактор мал. Когда происходит замыкание фазы на землю, то через место повреждения течет емкостной ток КЗ и индуктивный ток реактора. Если их величина равна, то в месте замыкания отсутствует ток (явление резонанса).

Заземление через резистор бывает низкоомным и высокоомным. Разница в величине тока, создаваемым резистором при замыкании на землю. Высокоомное применяется в сетях с малыми емкостными токами, в этом случае замыкание можно не отключать немедленно. Низкоомное заземление наоборот используется при больших емкостных токах.

Выбор виды заземления нейтрали зависит от следующих факторов:

величина емкостного тока сети
допустимая величина однофазного замыкания
возможности отключения однофазного замыкания

вида и типа релейных защит
безопасности персонала
наличия резерва

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

отличия, заземление, понятие и принцип действия

Глухозаземленная нейтраль: принцип работы, устройство, особенности

В подавляющем большинстве электросетей (до 1 кВ) применяется глухозаземленная нейтраль, поскольку такое исполнение наиболее оптимально для действующих требований электробезопасности. Учитывая распространенность этой схемы заземления нейтрали, имеет смысл подробно ознакомиться с ее устройством, принципом работы и техническими особенностями, а также основными требованиями ПУЭ к электроустановкам до 1 кВ.

Что такое глухозаземленная нейтраль?

Начнем с определения нейтрали, в электротехнике под этим термином подразумевается точка в месте соединения всех фазных обмоток трансформаторов и генераторов, когда применяется тип подключения «Звезда». Соответственно, при включении «Треугольником» нейтрали быть не может.

Включение обмоток: а) «звездой»; б) «треугольником»

Если нейтраль обмоток генератора или трансформатора заземлить, то такая система получит название глухозаземленной, с ее организацией можно ознакомиться ниже.

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

Как видно из рисунка 2, характерной особенностью электросетей TN типа является заземление нейтрали. Заметим, что в данном случае речь идет не о защитном заземлении, а о рабочем соединении между нейтралью и заземляющим контуром. Согласно действующим нормам, максимальное сопротивление такого соединения — 4-е Ома (для сетей 0,4 кВ). При этом нулевой провод, идущий от глухозаземленной средней точки, должен сохранять свою целостность, то есть, не коммутироваться и не оборудоваться защитными устройствами, например, предохранителями или автоматическими выключателями.

В ВЛ до 1-го кВ, используемых в системах с глухозаземленной нейтралью, нулевые провода прокладываются на опорах, как и фазные. В местах, где делается отвод от ЛЭП, а также через каждые 200,0 метров магистрали, положено повторно заземлять нулевые линии.

Пример устройства сети TN-C-S

Если от трансформаторных подстанций отводятся кабели к потребителю, то при использовании схемы с глухозаземленной нейтралью, длина такой магистрали не может превышать 200,0 метров. На вводных РУ также следует подключать шину РЕ к контуру заземления, что касается нулевого провода, то необходимость в его подключении к «земле» зависит от схемы исполнения.

Технические особенности

В данной системе, где используется общая средняя точка, помимо межфазного присутствует и фазное напряжение. Последнее образуется между рабочим нулем и линейными проводами. Наглядно отличие первого от второго продемонстрировано ниже.

Разница между фазным и линейным напряжением

Разность потенциалов U_F1, U_F2 и U_F3 принято называть фазными, а величины U_L1, U_L2 и U_L3 – линейными или межфазными. Характерно, что U_L превышает U_F примерно в 1,72 раза.

В идеально сбалансированной сети трехфазного электрического тока должны выполняться поддерживаться следующие соотношения:

На практике добиться такого результата невозможно по ряду причин, например из-за неравномерной нагрузки, токов утечки, плохой изоляции фазных проводников и т.д. Когда нейтраль заземлена, дисбаланс линейных и фазных характеристик энергосистемы существенно снижается, то есть, рабочий ноль позволяет выравнивать потенциалы.

Обрыв нулевого провода считается серьезной аварией, которая с большой вероятностью приведет к нарушению симметрии нагрузки, более известной под термином «перекос фаз». В таких случаях в сетях однофазных потребителей произойдет резкое увеличение амплитуды электрического тока, что с большой вероятностью выведет из строя оборудование, рассчитанное на напряжение 220 В. Получить более подробную информацию о перекосе фаз и способах защиты от него, можно на страницах нашего сайта.

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

Теперь рассмотрим подробно, с какой целью заземляется нейтраль и как подобная реализация обеспечивает должный уровень электробезопасности, для этого перечислим обстоятельства, которые могут привести к поражению электротоком:

Непосредственное прикосновение к токоведущим элементам. В данном случае никакое заземление не поможет. Необходимо ограничивать доступ к таким участкам и быть внимательным при приближении к ним.
Образование зон с шаговым напряжением в результате аварий на ВЛ или других видах электрохозяйства.
Повреждения внутренней изоляции может привести к «пробою» на корпус электроустановки, то есть, на нем появляется опасное для жизни напряжение.
В результате нарушения электроизоляции токоведущих линий под напряжением могут оказаться кабельные каналы, короба и другие металлические конструкции, используемые при трассировке.

В идеале между нейтралью и землей разность потенциалов должна стремиться к нулю. Подключение к заземляющему контуру на вводе потребителя существенно способствует выполнению этого условия, в тех случаях, когда ТП находится на значительном удалении. При правильной организации заземления такая особенность может спасти человеческую жизнь, как минимум, в двух последних случаях из указанного выше списка.

Чтобы избежать пагубного воздействия электротока необходимо заземлять корпуса электроприборов, а также и других металлических частей электроустановок зданий. Это приведет к тому, что при «пробое» возникнет замыкание фазы на землю. В результате произойдет автоматическое отключение снабжения питанием электроприемников, вызванное срабатыванием устройства защиты от токов КЗ.

Даже если защита не сработает, а кто-либо прикоснется к металлическому элементу, все равно ток будет течь по заземляющему проводнику, поскольку в этой цепи будет меньшее сопротивление.

Движение тока при КЗ на корпус

Говоря о принципе работы защиты заземленной нейтрали нельзя не отметить быстрый выход в аварийный режим, когда один из фазных проводов замыкается на шину PEN. По сути, это КЗ на нейтраль, следствием которого является резкое возрастание тока, приводящее к защитному отключению энергоустановки или проблемного участка цепи.

При определенных условиях можно даже организовать защиту от образования опасных зон с шаговым напряжением. Для этого на пол в потенциально опасном помещении стелют (если необходимо, то замуровывают в бетон) металлическую сеть, подключенную к общему заземляющему контуру.

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Чтобы дать объяснить различие необходимо, кратко рассказать об основных особенностях изолированной нейтрали, пример такого исполнения приведен ниже.

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

Как видно из рисунка при данном способе нейтраль изолирована от контура заземления (в случае соединения обмоток «треугольником» она вообще отсутствует), поэтому открытые проводящие части (далее по тексту ОПЧ) электроустановок заземляются независимо от сети. Основное преимущество такой системы заключается в том, что при первом однофазном замыкании можно не производить защитное отключение. Это несомненный плюс для высоковольтных линий, поскольку обеспечивается более высокая надежность электроснабжения. К сожалению, такой режим заземления не удовлетворяет требования электробезопасности для сетей конечных потребителей.

Низкий уровень электробезопасности основной, но не единственный недостаток изолированной нейтрали, с их полным списком, а также другими особенностями этой схемы электроснабжения, можно ознакомиться на нашем сайте.

Системы TN и её подсистемы

Начнем с аббревиатуры. Первые две буквы характеризуют вариант исполнения заземления для нейтрали и ОПЧ соответственно. Варианты для первой литеры:

T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Варианты вторых литер говорят об исполнении заземления ОПЧ: N или Т, используется глухозаземленная нейтраль или независимый контур, соответственно.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ). Схема заземления ТТ
Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются. Схема заземления TN-С
Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации. Схема заземления TN-S
Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена. Схема заземления TN-C-S

Требования ПУЭ

В Правилах нормам и требованиям к глухозаземленной посвящена глава 1.7, приведем наиболее значимые выдержки из нее:

Для подключения нейтрали к контуру заземления необходимо использовать специальный проводник.
При выборе места под заземляющее устройство следует исходить из минимально допустимого расстояния между ним и нейтралью.
Если в качестве заземления используется жб конструкция фундамента, то к его армирующему основанию следует подключаться не менее чем в 2-х точках, это гарантирует наиболее эффективную защиту.
Сопротивление заземляющего проводника для трехфазной цепи электрической сети 0,4 кВ имеет ограничение 4-е Ома. В исключительных случаях эта норма может быть пересмотрена исходя из характеристик грунта.
В линии глухозаземленной нейтрали запрещено устанавливать предохранители, защитные устройства и другие элементы, способные нарушить целостность проводника.
Правилами предписывается обеспечить заземляющему проводнику надежную защиту от механических повреждений.
ВЛ должна быть оборудована дублирующими заземлителями, они устанавливаются в начале и конце линии, на отводах, а также через каждые 200 м.
Дублирующее заземление должно выполняться и на вводе потребителя и обязательно указываться в схеме щитка ВРУ.
При организации бытовых однофазных сетей от ВРУ должна выполняться разводка тремя проводами, один из которых фаза, второй – ноль (N) и третий – защитный (РЕ).
Скорость срабатывания защитных автоматов, установленных в однофазных сетях с глухозаземленной нейтралью, не должна быть продолжительней 0,40 сек.

Что такое глухозаземленная нейтраль – ее плюсы и минусы

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.

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:

Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
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:

Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
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.

Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Схема сети с глухозаземленной нейтралью служит для защиты человека от поражения электрическим током. В аварийных случаях глухозаземленная нейтраль выравнивает потенциалы, вследствие чего касание человека к металлическим частям электрооборудования становится безопасным.

Защитное устройство также сыграет свою роль в аварийных ситуациях, отключив подачу питания, так как при коротких замыканиях сила тока в сети возрастает.

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

Питание потребителей электрической энергией производится с помощью силовых трансформаторов и генераторов. Чаще всего обмотки трех фаз этих устройств соединены по схеме звезды, в которой общая точка является нейтралью. Если эта нейтраль соединена с заземлением через малое сопротивление, либо напрямую, непосредственно возле источника питания, то ее называют глухозаземленная нейтраль.

Рис 1

Применяются также и другие режимы работы нейтрали с заземлением, в зависимости от режимов работы сети при замыканиях на землю, необходимых методов защиты человека от удара током, методов ограничения перенапряжений с:

Эффективно заземленной нейтралью.
Незаземленной нейтралью.
Компенсированной нейтралью.

Такие режимы используются для электрических устройств на 6 киловольт и более. Изолированная нейтраль используется до 1 кВ, и не нашла широкого применения. Она делает безопасной работу только передвижных устройств, в которых невозможно выполнить контур заземления.

Монтаж на нейтрали устройств компенсации дает возможность снизить емкостный ток замыкания устройств, действующих с напряжением более 1 кВ. Компенсация производится с помощью катушек индуктивности, вследствие чего ток в точке замыкания становится нулевым. Для эффективной работы защиты применяется заземление нейтрали резистором. Он образует активную часть тока, на который действует защитное реле.

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения. Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

Однофазные потребители подключаются между фазами и нолем равномерно. Силовой трансформатор на подстанции имеет заземляющий контур. В него входят металлические детали, соединенные между собой, и углубленные в землю. Размеры контура определяют с учетом эффективного распределения тока по земле при замыкании.

Работоспособность заземления определяется величиной сопротивления растекания тока. Допустимые величины этого параметра указаны в правилах электроустановок. Для электроподстанций сопротивление заземления не должно быть выше 4 Ом при напряжении 380 вольт.

Заземляющий контур соединяется с нулевой шиной, выполненной в виде металлической полосы. К ней подключается провод нулевого вывода трансформатора. Также к ней подключаются жилы кабелей, которые отходят к потребителям. Фазы подключаются к автоматическим выключателям, рубильникам, контактам предохранителей.

Кабели, отходящие от подстанции, имеют четыре жилы. В кабелях старого образца могут быть три жилы в алюминиевой оболочке, которая выступает в качестве провода ноля. Для ввода питания существуют вводные распределительные устройства, которые содержат шину ноля. К ней присоединяют нулевые жилы отходящих и питающих кабелей. Вводное устройство может иметь контур повторного заземления, подключенного также к шине ноля.

Чтобы понять, как работает глухозаземленная нейтраль, рассмотрим аварийный режим.

Пример аварийного случая

На некотором электрооборудовании, на котором работают люди, произошел обрыв провода фазы. При этом фазный провод прикоснулся к металлическим корпусным элементам. В результате возникло короткое замыкание, при котором резко повысилась сила тока. Плавкий предохранитель или электрический автомат сработают и отключат питание сети.

Резистор R0 (Рис. 1) будет иметь меньшее сопротивление, нежели сопротивление по пути протекания тока по телу человека, который случайно прикоснулся фазного проводника. Это исключает удар электрическим током.

В теории потенциал провода ноля относительно земли имеет нулевое значение. Повторное заземление в электроустановке потребителя упрочняет эту нулевую величину.

Возможные случаи поражения людей током:

Ошибки при эксплуатации и ремонте, которые приводят к прикосновению к частям и элементам оборудования, находящегося под напряжением.
Повреждение изоляции в электрооборудовании, в результате чего металлический корпус попадает под напряжение.
Повреждение изоляции токоведущих элементов или неисправность электрооборудования, вследствие чего на поверхности пола возникает зона разности потенциалов, которая создает опасность для прохождения в ней людей. Это называется шаговым напряжением.
Повреждение изоляции кабелей и проводников, вследствие чего металлические конструкции, по которым проходят кабели, оказываются под напряжением.

Чтобы исключить аварийные случаи, корпуса устройств соединяют с заземлением. В промышленности по периметру цехов прокладывают металлическую полосу, к которой подключают все металлические элементы. Таким образом уравниваются потенциалы с землей.

При замыкании фазы на корпус заземленного устройства, ток будет протекать к заземлению, даже при отказе защитных устройств. Сопротивление тела человека относительно земли значительно выше сопротивления между корпусом устройства и землей. Таким образом, человека спасает глухозаземленная нейтраль.

Другим принципом защиты является быстрое обесточивание сети. Этому способствует защитное устройство в виде автоматического выключателя, либо предохранителя.

Шаговое напряжение действует следующим образом. Если на влажном бетонном полу лежит неизолированный проводник, находящийся под напряжением, то подходить к нему очень опасно. Напряжение отходит от него волнами, подобно кругам на воде. При попадании ног человека в эту зону, возникает удар электрическим током.

Чтобы защитить людей от шагового напряжения, в полу помещения встраивают металлическую сетку, которая в разных местах соединяется с заземляющим контуром. Этим способом ноги человека шунтируются металлической арматурой решетки, и основная часть электрического тока пройдет мимо человека.

Требования ПУЭ

Заземление должно подключаться к устройству специальным проводником. Для сокращения пути протекания электрического тока и уменьшения затрат, подбирают место непосредственно рядом с источником напряжения, например, трансформатором. Имеется ограничение, заключающееся в том, что если заземлителем является имеющийся бетонный фундамент, то к арматуре бетонного основания, выполненного из металла, подключение выполняют в двух и более местах.

Подобное число подключений выполняют к каркасам из металла, которые расположены в глубине грунта. При таких условиях система заземления способна достаточно эффективно защитить человека от неприятных ситуаций.

Если в качестве источников питания выступают трансформаторы, находящиеся на разных этажах здания, то подключение к нейтрали производится отдельным проводом, который подключают к металлическому каркасу всего строения.

В цепи подключения заземления не должно находиться предохранителей, плавких вставок и других компонентов, которые могут нарушить неразрывность этой цепи. Также принимают вспомогательные меры, которые препятствуют механическим повреждениям.

Некоторые ограничения ПУЭ

Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
• При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.

Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:

10 мм 2 – медный провод.
16 мм 2 – алюминиевый проводник.
75 мм 2 – стальной проводник.

Электрический автомат, устанавливаемый для защиты, должен иметь скорость срабатывания при коротком замыкании более 0,4 с при 220 вольт.

В бытовой сети согласно п. 7.1.36 ПУЭ требуется прокладывать сеть к потребителям от общих щитков тремя проводниками: фаза, рабочий ноль и защитное заземление (глухозаземленная нейтраль). Однако во многих квартирах это требование нередко нарушается, что подтверждается отсутствием в розетках заземляющего контакта.

Старые нормативные требования для отечественных зданий были определены для незначительных мощностей. На сегодняшний день мощности бытовых электрических устройств значительно повысились. В квартирах появились кондиционеры, варочные панели, духовые шкафы, которые имеют повышенную мощность.

Для повышения эффективности защиты в современных квартирах обязательным условием является наличие заземления. В новых домостроениях глухозаземленная нейтраль уже заложена в стандартных проектах. В старых постройках хорошие хозяева монтируют заземление при капитальном ремонте.

Что такое глухозаземленная нейтраль — определение простым языком

Глухозаземленная нейтраль является частью системы электроснабжения потребителей, она направлена на безопасное использование сетей до 1000 Вольт, которые чаще всего применяются в быту и на производстве в качестве источника стандартного уровня низкого напряжения — 0,38кВ, 0,22кВ и ниже. Нейтраль — это общая точка соединения обмоток звездой у источников электроэнергии, которыми являются трансформаторы или же генераторы. Если эту точку соединить с землёй, то и получится сеть с глухозаземлённой нейтралью. В нулевой точке происходит выравнивание потенциалов, что очень удобно для обеспечения электроэнергией и однофазных, и трехфазных источников.

Устройство и принцип действия сетей с глухозаземлённой нейтралью

Принцип работы источников электроэнергии, в частности, понижающих трансформаторов основан на законе взаимоиндукции и передаче энергии по магнитному сердечнику. Первичная обмотка при этом может и не иметь нулевого провода, в отличие от вторичной, где соединение его с нулём через проводник с низким сопротивлением, который можно приравнять с нулевым значением, будет являться эффективным средством защиты от поражения человека опасным для его жизни и здоровья напряжением.

Главной особенностью сетей с глухозаземлённой нейтралью является появление не только линейного, но и фазного напряжения. Что это такое и чем оно отличается друг от друга, рассмотрим на примере простой принципиальной схемы.

Фазное напряжение — это потенциал между одним из проводов линии и нулевой точкой, присоединенной к земле, то есть наглухо заземлённой. Линейное напряжение — разница потенциалов между двумя выводами линий, то есть L1 и L2, L1-L3, или же L2-L3, называется оно также межфазное. Такие источники электрической энергии в бытовых условиях имеют распространенное значение напряжения в виде 380 В — линейного, и 220 — фазного. Линейное напряжение больше фазного на √3, то есть на 1,72.

Но основная задача такой системы это не только транспортировка к потребителям напряжений двух значений при разном количестве фаз в одной системе электроснабжения, но и защита человека при пробое изоляции и появлении напряжения в точках, которые в нормальном состоянии не имеют опасного потенциала. В жилых зданиях это:

корпуса всех бытовых приборов, которые проводят электрический ток, то есть сделаны из стали или другого токопроводящего металла;
металлоконструкции щитовых и распределительных устройств;
защитная оболочка кабелей.

Также для обеспечения безопасности все перечисленные выше элементы должны быть заземлены, именно в этом случае опасность от использования напряжения и применения бытовых приборов в сетях с глухозаземлённой нейтралью будет минимальна. При этом для таких цепей обязательна равномерность распределения однофазных нагрузок.

Объяснение для чайников

Понижающая подстанция, в которой установлен трансформатор, имеет свой контур заземления. Он соединен между собой стальными шинами и прутами, в один заземляющий контур. К потребителям в электрический щиток от подстанции прокладывается кабель, который содержит четыре жилы. Если потребителю необходимо питание от трёхфазной цепи 380 Вольт, то подключаться необходимо ко всем жилам. В однофазное сети 220 В питание будет осуществляется от нулевого провода и от одной из фаз. Защита людей в однофазных и трехфазных цепях, если нет системы заземления, должна осуществляется за счёт специальных устройств защитного отключения (УЗО), которые срабатывают при небольшой утечке на ноль, при этом отключают надёжно потребителя от сети.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

L — фазный проводник;
N — рабочий ноль;
РЕ — защитный нулевой проводник;
РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Важно знать

Для электроснабжения однофазных и трёхфазных потребителей в промышленности и в бытовых условиях используют так называемое зануление, которое «якобы» является действенным методом, обеспечивающим автоматическое отключение электроустановки или части её, в которой произошло короткое замыкание. При занулении в цепях с глухозаземлённой нейтралью к нулевому проводу подключаются все металлические части и корпуса электрооборудования. Как работает данная защита? Дело в том что при любом коротком замыкании на корпус цепь переходит в режим короткого замыкания, ток в цепи автоматического выключателя сильно увеличивается и аварийный участок отключается от сети.

Преимуществом такой системы являются экономия расходов на проводку защитного заземления, а также снижение стоимости кабельной продукции, так как к одной и той же цепи можно подключить и однофазные и трёхфазные электроприёмники.

Однако недостатком глухозаземлённой нейтрали, организованной по принципу защитного зануления, можно назвать недостаточность обеспечения защиты человека при пробое изоляции на корпус электроприбора во время обрыва нулевого провода, который является и защитным. И это очень важный момент — зануление является опасной мерой защиты, поэтому оно организовываться в домашних условиях ни в коем случае не должно!

Современное электроснабжение всё-таки направлено больше на безопасность, поэтому требует установки УЗО и отдельного защитного заземляющего контура, через который даже самые незначительные токи утечки будут уходить в землю, при этом не подвергая человека опасности.

Теперь вы знаете, что такое глухозаземленная нейтраль, какой у нее принцип работы и в каких сетях она применяется. Если остались вопросы, можете задавать их в комментариях под статьей!

Изолированная и глухозаземленная нейтраль

В процессе производства, преобразования, транспортировки, распределения и потребления электроэнергии используется трехфазная симметричная система проводов. Достичь такой симметричности стало возможно путем приведения фазных и линейных напряжений в одинаковое состояние. В результате, на всех фазах образуется равномерная токовая загрузка, а также одинаковый сдвиг фаз токов и напряжений.

Во время функционирования всей этой системы рано или поздно возникают аварийные ситуации в виде обрыва провода, пробоя изоляции и прочих специфических неисправностей, приводящих к нарушениям симметрии трехфазной системы. Последствия таких нарушений должны быть устранены как можно скорее. Большую роль в этом играет степень быстродействия релейной защиты, на работу которой влияет изолированная и глухозаземленная нейтраль. Каждый из этих режимов имеет свои достоинства и недостатки и применяется в наиболее подходящих условиях. В любом случае от их состояния во многом зависит нормальное функционирование релейной защиты.

Изолированная нейтраль

Изолированная нейтраль нашла достаточно широкое применение в отечественных энергетических системах. Данный способ заземления применяется для генераторов или трансформаторов. В этом случае их нейтральные точки не соединяются с заземляющим контуром. В распределительных сетях на 6-10 киловольт нейтральной точки может не быть вообще, поскольку соединение трансформаторных обмоток выполняется методом треугольника.

В соответствии с ПУЭ, режим изолированной нейтрали может быть ограничен емкостным током, представляющим собой ток однофазного замыкания на землю сети. Его компенсация с помощью дугогасящих реакторах предусматривается при следующих значениях:

Ток свыше 30 ампер, напряжение 3-6 киловольт;
Ток свыше 20 ампер, напряжение 10 киловольт;
Ток свыше 15 ампер, напряжение 15-20 киловольт;
Ток свыше 10 ампер, напряжение 3-20 киловольт, с металлическими и железобетонными опорами воздушных ЛЭП
Все электрические сети с напряжением 35 киловольт.
В блоках «генератор-трансформатор» при токе 5 ампер и генераторном напряжении 6-20 киловольт.

Компенсация тока замыкания на землю может быть заменена резистивным заземлением нейтрали с помощью резистора. В этом случае алгоритм действия релейной защиты будет изменен. Впервые заземление в режиме изолированной нейтрали было применено в электроустановках со средним значением напряжения.

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

Несомненным достоинством режима изолированной нейтрали является отсутствие необходимости быстрого отключения первого однофазного замыкания на землю. Кроме того, в местах повреждений образуется малый ток, при условии малой токовой емкости на землю.

Однако этот режим имеет ряд существенных недостатков, из-за которых его использование существенно ограничено.

Основные недостатки изолированной нейтрали:

Возможные дуговые перенапряжения перемежающегося характера дуги малого тока в месте однофазного замыкания на землю.
Повреждения могут возникнуть во многих местах по причине пробоя изоляции на других соединениях, где возникают дуговые перенапряжения. По этой причине выходят из строя сразу многие кабели, электродвигатели и другое оборудование.
Дуговые перенапряжения воздействуют на изоляцию в течение продолжительного времени. В результате, в ней постепенно накапливаются дефекты, что приводит к снижению срока эксплуатации.
Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
Места повреждений довольно сложно обнаружить.
Реальная опасность поражения людей электротоком в случае продолжительного замыкания на землю.
При однофазных замыканиях не всегда может быть обеспечена правильная работа релейной защиты, поскольку значение реального тока замыкания полностью связано с режимом работы сети, в частности, с количеством включенных присоединений.

Таким образом, большое количество недостатков перекрывает все достоинства данного режима заземления. Однако в определенных условиях этот метод считается достаточно эффективным и не противоречит требованиям ПУЭ.

Глухозаземленная нейтраль

Более прогрессивным способом считается режим глухозаземленной нейтрали. В этом случае нейтраль генератора или трансформатора непосредственно соединяется с заземляющим устройством. В некоторых случаях соединение осуществляется с использованием малого сопротивления, например, трансформатора тока. В отличие от защитного, такое заземление нейтрали называется рабочим. Значение сопротивления заземляющих устройств, соединенных с нейтралью, не должно превышать 4 Ом в электроустановках с напряжением 380/220 вольт.

В электроустановках, где используется глухозаземленная нейтраль, поврежденный участок должен быстро и надежно отключаться в автоматическом режиме в случае возникновения замыкания между фазой и заземляющим проводником. С связи с этим, при напряжении до 1000 вольт, корпуса оборудования должны обязательно соединяться с заземленной нейтралью установок. Таким образом, обеспечивается быстрое отключение поврежденного участка в случае короткого замыкания с помощью реле максимального тока или предохранителя.

Особенности глухого заземления

Заземление нейтрали в глухом режиме предусмотрено для четырехпроводных сетей переменного тока. В таких случаях выполняется глухое заземление нулевых выводов силовых трансформаторов. Соединяются все части, подлежащие заземлению и нулевой заземленный вывод. Нулевой провод должен быть цельным, без предохранителей и каких-либо разъединяющих приспособлений.

В качестве глухозаземленной нейтрали воздушных линий с напряжением до 1 киловольта используется нулевой провод, прокладываемый вместе с фазными линиями на тех же опорах.

Все ответвления или концы воздушных линий, длиной свыше 200 метров подлежат повторному заземлению нулевого провода. То же самое касается вводов в здания, где имеются установки, подлежащие заземлению. В качестве естественных заземлителей могут использоваться железобетонные опоры, а также заземляющие устройства, защищающие от грозовых перенапряжений.

Таким образом, изолированная и глухозаземленная нейтраль обеспечивает нормальную работу релейной защиты генераторов и трансформаторов. Кроме того, они надежно защищают людей от поражения электрическим током.

Заземление нейтрали трансформатора

СИП – самонесущий изолированный провод

Антирезонансные трансформаторы напряжения

Расчет емкостного тока сети

Трансформатор тока нулевой последовательности

Зачем нужно подключать электроприборы к РЕ-проводнику

2001-й год. Знакомый мастер-предприниматель привез из Германии стиральную машину вертикальной загрузки, отработавшую в немецкой семье заводские гарантии, и предложил купить ее соседям со значительной скидкой и бонусами: бесплатной установкой и его гарантией на 3 года.

Оформили договор и заплатили деньги. Покупку разместили на кухне. Семь месяцев машина изумительно проработала, а затем, в самый неожиданный момент, потекла во время стирки белья.

Хорошо, что хозяйка была дома и из удаленной комнаты услышала шум льющейся воды, которая заполнила пол на кухне. К тому же машина «ударила током» хозяйку, когда та к ней приблизилась. Естественно, затопили соседей снизу.

Вызванный мастер устранил неисправность и оплатил ремонт двух квартир без лишних вопросов, а машина после этого случая работает до сих пор.

Причина протечки банально проста: во время профилактической замены напорного шланга мастер забыл установить крепежный хомут не него. Шланг от вибраций, возникающих во время работы, слетел с места крепления, и вода под мощным напором водопроводной сети стала заливать внутренности машины, проникла в электропроводку.

Когда изоляция между фазным проводником и корпусом намокла, то через нее потенциал напряжения появился на металлических деталях машины. Поэтому хозяйку, стоящую на мокром полу и взявшуюся руками за металлический корпус, ударило током. А вот защитные устройства вводного щитка не сработали.

Ввод электроэнергии в квартиру был выполнен через автоматические выключатели на 16 ампер, схема заземления работала по системе TN-C. Тока утечки через тело человека не хватило для срабатывания защиты.

Схема образовавшихся электрических цепей в этой ситуации выглядит следующим образом.

Этот типичный случай довольно давно предусмотрен правилами эксплуатации электроустановок, которые в разное время предложили использовать:

Принцип работы зануления

У трехфазных систем электроснабжения переменных током нулевой проводник служит многим целям. В вопросах электробезопасности его используют для создания короткого замыкания с потенциалом фазы, проникшим на корпус электрических потребителей. Возникший при этом ток КЗ, когда превышает номинальное значение защитного автоматического выключателя, отключается последним.

Само зануление электрического прибора выполняется отдельным проводом, подключенным к рабочему нулю N во вводном щитке. Для этого используют третью жилу подводящего кабеля и дополнительный контакт в электророзетке.

Недостатком такого метода является необходимость возникновения величины тока утечки больше́й, чем выставленная уставка на срабатывание защиты. Когда выключатель обеспечивает номинальную работу электроприборов под нагрузкой до 16 ампер, то от малых токов утечки он не спасет.

В то же время сопротивление человеческого тела не может противостоять токам больших величин. При отягчающих обстоятельствах 50 миллиампер переменного тока достаточно для вызова фибрилляции сердца и его остановки. От таких токов зануление не защищает. Оно работает при создании критических нагрузок на автоматический выключатель.

Принцип работы заземления

Безопасная эксплуатация бытовых приборов с помощью подключения их корпуса к защитному нулю обеспечивается работой «Устройств защитного отключения» (УЗО) или дифференциальных автоматических выключателей. Они имеют рабочий орган, сравнивающий токи, входящие через фазный провод в квартиру и выходящие из нулевого рабочего проводника.

При нормальном режиме электропитания эти токи равны по величине и противоположно направлены. Поэтому в органе сравнения они уравновешивают взаимное действие, сбалансированы и обеспечивают работу приборов при номинальных параметрах.

Если возникает пробой изоляции в любом месте контролируемой цепи, то сразу через поврежденный участок начинает протекать ток, который направится на землю, минуя рабочий проводник нуля. В органе сравнения возникает дисбаланс токов, приводящий к отключению контактов защитного устройства и снятию напряжения питания со всей схемы. Уставка на срабатывание УЗО выбирается исходя из необходимых условий эксплуатации оборудования, и обычно может варьироваться от 300 до 10 миллиампер. Время отключения возникшей неисправности составляет доли секунды.

Для подключения к корпусу электрического прибора защитного заземления, используется отдельный РЕ-проводник, выведенный из распределительного щитка по индивидуальной магистрали к розетке, оборудованной третьим, специальным выводом.

Причем его конструкция обеспечивает электрический контакт земли с корпусом в начальный момент, когда вилка еще вставляется, а фаза и рабочий ноль не скоммутированы в схеме. В то же время этот контакт убирается в последнюю очередь при доставании вилки из розетки. Этим способом создается надежное заземление корпуса.

Электрическая схема выполнения заземления с помощью РЕ-проводника имеет следующий вид.

В этой цепи УЗО монтируется внутри квартирного щитка после вводного автомата. Следует учитывать, что оно совершенно не защищает электрооборудование от возникающих токов коротких замыканий, даже само может быть повреждено ими, требует согласования своих рабочих параметров с вводным автоматом.

По этой причине часто перед УЗО дополнительно приходиться доставлять автоматический выключатель соответствующего номинала. Функции УЗО с автоматическим выключателем в своей конструкции объединяет дифференциальный автомат. Его стоимость несколько выше, но он занимает меньше места при установке.

Особенности использования зануления и заземления в трехфазных электрических цепях

Принципы защиты персонала, работающего с промышленным и бытовым оборудованием трехфазного исполнения, соответствуют всему тому, что изложено выше. Только для подключения в схему используют трехфазные УЗО и дифавтоматы. Они постоянно сравнивают сумму токов во всех фазах и при ее изменении срабатывают на отключение.

В схемах трехфазного электропитания по системе TN-C встречается случай подключения двигателя по схеме треугольника. При этом нулевой проводник освобождается. Если его подключить на корпус, то получится дополнительная защита по принципу зануления, которая будет спасать оборудование и персонал от возникновения опасного потенциала на корпусе, устранит короткие замыкания фаз на него.

Выполняя электрические соединения для зануления, следует тщательно анализировать состояние коммутируемых проводов и их внутреннее сопротивление, обеспечивать надежные контакты. В отдельных случаях падение напряжения на них может быть таким, что тока замыкания будет не достаточно для срабатывания автоматических выключателей или предохранителей. В этом случае корпус электроприбора останется под опасным потенциалом.

При использовании зануления или заземления необходимо учитывать время срабатывания автоматики. Поскольку от него зависит безопасность, то необходимо подбирать и налаживать защиты с учетом минимально возможного времени отключения аварийных режимов.

Таким образом, функции защиты заземлением и занулением отличаются принципами работы и применением, настройкой автоматических устройств.

Используя их необходимо учитывать, что способы применения зануления и заземления в системах ТТ и TN имеют отличия, которые оговорены ПУЭ. Их необходимо обязательно соблюдать.

С изолированной и глухозаземлённой нейтралями

Защитное заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью (системы IT) , где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус, ток не зависит от величины сопротивления заземления, а также в сетях напряжением выше 1000 В с изолированной и заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, причем срабатывает максимальная токовая защита.

Рассмотрим защитные свойства заземления на примере трёхфазных сетей с системами заземленияTT и IT (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Замыкание фазы на заземлённый корпус в сети с глухозаземлённой нейтралью (а) и в сети с изолированной нейтралью (б).

При замыкании фазы на заземлённый корпус электроустановки, напряжение на нём (U_к)окажется равнымпотенциалу заземлителя (φ_з) и в любых случаях будет меньше фазного напряжения. Напряжение на заземлённом корпусе определяется током замыкания (I_з), стекающим через заземлитель, и сопротивлением заземлителя (R_з), т.е.

. (4.21)

Величина I_збудет зависеть от режима нейтрали электрической сети (рис. 4.7).

В сети с глухозаземленной нейтралью (система TT) открытые проводящие части заземлены и не соединены с нулевым защитным проводником. Роль нулевого защитного проводника выполняет земля.

При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток

, (4.22)

где U_ф— фазное напряжение сети, В;

R_ои R_з– сопротивление заземления нейтрали и корпуса электроустановки соответственно, Ом.

Сопротивления обмоток источника тока (например, трансформатора, питающего данную сеть) и проводов сети малы по сравнению с R₀и R_к,поэтому их в расчёт не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление R_зв землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_к,В, равное падению напряжения на сопротивлении R_з:

. (4.23)

Ток I_зможет оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. повреждённая установка может не отключиться. Например, при U_ф = 220 В и

R_о= R_з=4 Ом

I_з = 220/(4+4) = 27,5 А.

Если при этом ток срабатывания защиты больше I_з (в рассматриваемом примере больше 27,5 А), то отключения не произойдёт и корпус электроустановки будет находиться под напряжением

U_к=220х4/(4+4)=110 В,

что значительно больше допустимого значения напряжения прикосновения.

В сети с изолированной нейтралью (система IT), при замыкании фазы на корпус, ток замыкания определится из выражения:

, (4.24)

где r – сопротивление изоляции фазного проводника, Ом.

Поскольку сопротивление заземления нейтрали R_омного меньше сопротивления изоляции r, то ток I_з, а следовательно, и напряжение на корпусе в сети с глухозаземлённой нейтралью будет намного больше, чем в сети с изолированной нейтралью. Кроме того, напряжение на корпусе будет зависеть от соотношения между сопротивлением

R_ои R_з. Например, при уменьшении R_оотносительно R_знапряжение на корпусе, согласно формулам (4.21) и (4.22) возрастает. Ввиду указанных недостатков заземление как основная мера защиты в сетях с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В не применяется.

Поэтому, если в сети с изолированной нейтралью для обеспечения безопасности часто достаточно заземлить корпуса электроустановок и обеспечить высокое сопротивление изоляции, то в сети с глухозаземлённой нейтралью следует обеспечить автоматическое отключение повреждённой электроустановки от сети. Для системы TN такое отключение достигается применением защитного зануления и устройств защитного отключения, для системы TT – обязательным применением устройств защитного отключения.

В сети с изолированной нейтралью ток замыкания на землю практически не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя, поскольку

r>> R_з.Поэтому в таких сетях защитное заземление используется как основная мера защиты.

Экспериментальная часть

Читайте также:

Классификация электрических сетей по способу заземления нейтрали. Свойства сетей с глухозаземленной нейтралью

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Нейтралью, называют общую точку обмоток трансформаторов или двигателей при соединении в звезду. На рисунке 7.1 показаны нейтраль N₁ обмотки W₁ высшего напряжения и нейтраль N₂ обмотки W₂ низшего напряжения.

Рисунок 7.1 – Понятие нейтрали

Нейтраль может быть либо соединена с землей непосредственно, либо через какие-либо элементы (резистор, катушку индуктивности и т. д.), либо она может быть изолирована от земли. По ПУЭ [1] нейтрали могут быть двух видов: изолированные и глухозаземленные.

Глухозаземленная нейтраль (п. 1.7.5) –это нейтраль, непосредственно присоединенная к глухозаземленному устройству (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 — Глухозаземленная нейтраль

Изолированная нейтраль (п. 1.7.6) – это нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству (рисунок 7.1) или присоединенная к нему через большое сопротивление: реактор L (рисунок 7.3, а) или активное сопротивление R (рисунок 7.3, б).

Рисунок 7.3 — Соединение нейтрали с землей: а) через реактор; б) через активное сопротивление

При соединении трехфазной обмотки трансформатора в треугольник нейтраль отсутствует. Следовательно, у обмотки трансформатора, соединенной в треугольник, как и у обмотки трансформатора с изолированной нейтралью, нет связи с землей. Поэтому трансформаторы с соединением обмоток в треугольник можно рассматривать как трансформаторы с изолированной нейтралью.

Заземление нейтрали может быть либо рабочим, либо защитным. Если заземление нейтрали выполнено с целью электробезопасности персонала, то такое заземление называется защитным. Если заземление нейтрали выполнено с целью придания определенных свойств электрической сети, то такое заземление называется рабочим.Защитное заземление применяется в сетях напряжением ниже 1000 В, рабочее — в сетях напряжением выше 1000 В.

В зависимости от способа рабочего заземления нейтрали ПУЭ выделяет пять видов сетей:

1) сети 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью;

2) сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий ректор;

3) сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через активное сопротивление;

4) сети 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью;

5) сети 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.

Из этой классификации видов сетей по способу заземления нейтрали следует, что электрические сетей напряжением 6-35 кВ могут работать либо с изолированной нейтралью, либо с нейтралью заземленной через дугогасящий ректор, либо с нейтралью, заземленной через активное сопротивление. Режим нейтрали в сетях 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий ректор выбирается в зависимости от величины тока замыкания на землю.

Основной режим для сетей 6-35 кВ является режим с изолированной нейтралью. Если токи замыкания на землю I_зпревышают максимально допустимое значение, то применяют режим нейтрали, заземленной через дугогасящий реактор для компенсации (снижения) емкостного тока замыкания на землю. Заземление нейтрали через активное сопротивление в сетях 6-35 кВ может применяться при любой величине тока замыкания.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при следующих значениях этого тока:

· в воздушных сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры, и во всех воздушных сетях напряжением 35 кВ – при токах более 10 А;

· в кабельных сетях и в воздушных сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи (т.е., имеющих только деревянные опоры) при токах:

более 30 А при напряжении 3-6 кВ;

более 20 А при напряжении 10 кВ;

более 15 А при напряжении 15-20 кВ;

более 10 А при напряжении 35 кВ;

· в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор — более 5 А.

Способ заземления нейтралей трансформаторов в электрических сетях является важнейшей проблемой для всех сетей. Особенно актуален выбор режима заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Так как, во-первых, они являются распределительными и по ним непосредственно получают питание потребители и электроприемники. Следовательно, в первую очередь, от них зависит надежность работы промышленных предприятий. Во-вторых, режим заземления нейтралей трансформаторов в электрических сетях влияет на:

— стоимость электрической сети;

— надежность работы и аварийность электрооборудования;

— безопасность человека и животных, находящихся вблизи линии;

— принципы выполнения релейной защиты;

— принципы и методы определения места повреждения (пробоя изоляции).

В мировой практике нет единого мнения об оптимальной области применения того или иного способа заземления нейтралей. Так, в странах Западной Европы и в Японии заземление нейтралей через дугогасящий ректор используется в сетях до 220 кВ, а в США имеются распределительные сети 10 – 15 кВ с эффективным заземлением нейтрали. В США, Канаде, Австралии, Великобритании глухое заземление нейтрали используется в сетях напряжением 4-25 кВ [Гужов]. Во Франции широко используются сети с нейтралью, заземленной через активное сопротивление. но рассматривается переход к нейтрали, заземленной через дугогасящий ректор. Основные проблемы выбора способа заземления нейтрали связаны с решением вопросов бесперебойного электроснабжения, снижения дуговых перенапряжений и создания эффективных средств релейной защиты и устройств определения места повреждения при замыканиях на землю. В комплексе эти проблемы на сегодняшний день не преодолены. При этом каждый из перечисленных способов заземления нейтрали имеет свои недостатки и свою область применения

Читайте также:

Глухозаземленная нейтраль что это такое для чайников

Что такое глухозаземленная нейтраль?

Включение обмоток: а) «звездой»; б) «треугольником»

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

Пример устройства сети TN-C-S

Технические особенности

Разница между фазным и линейным напряжением

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

Непосредственное прикосновение к токоведущим элементам. В данном случае никакое заземление не поможет. Необходимо ограничивать доступ к таким участкам и быть внимательным при приближении к ним.
Образование зон с шаговым напряжением в результате аварий на ВЛ или других видах электрохозяйства.
Повреждения внутренней изоляции может привести к «пробою» на корпус электроустановки, то есть, на нем появляется опасное для жизни напряжение.
В результате нарушения электроизоляции токоведущих линий под напряжением могут оказаться кабельные каналы, короба и другие металлические конструкции, используемые при трассировке.

Движение тока при КЗ на корпус

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

Системы TN и её подсистемы

T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ). Схема заземления ТТ
Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются. Схема заземления TN-С
Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации. Схема заземления TN-S
Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена. Схема заземления TN-C-S

Требования ПУЭ

Для подключения нейтрали к контуру заземления необходимо использовать специальный проводник.
При выборе места под заземляющее устройство следует исходить из минимально допустимого расстояния между ним и нейтралью.
Если в качестве заземления используется жб конструкция фундамента, то к его армирующему основанию следует подключаться не менее чем в 2-х точках, это гарантирует наиболее эффективную защиту.
Сопротивление заземляющего проводника для трехфазной цепи электрической сети 0,4 кВ имеет ограничение 4-е Ома. В исключительных случаях эта норма может быть пересмотрена исходя из характеристик грунта.
В линии глухозаземленной нейтрали запрещено устанавливать предохранители, защитные устройства и другие элементы, способные нарушить целостность проводника.
Правилами предписывается обеспечить заземляющему проводнику надежную защиту от механических повреждений.
ВЛ должна быть оборудована дублирующими заземлителями, они устанавливаются в начале и конце линии, на отводах, а также через каждые 200 м.
Дублирующее заземление должно выполняться и на вводе потребителя и обязательно указываться в схеме щитка ВРУ.
При организации бытовых однофазных сетей от ВРУ должна выполняться разводка тремя проводами, один из которых фаза, второй – ноль (N) и третий – защитный (РЕ).
Скорость срабатывания защитных автоматов, установленных в однофазных сетях с глухозаземленной нейтралью, не должна быть продолжительней 0,40 сек.

Устройство и принцип действия сетей с глухозаземлённой нейтралью

корпуса всех бытовых приборов, которые проводят электрический ток, то есть сделаны из стали или другого токопроводящего металла;
металлоконструкции щитовых и распределительных устройств;
защитная оболочка кабелей.

Объяснение для чайников

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

L — фазный проводник;
N — рабочий ноль;
РЕ — защитный нулевой проводник;
РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Важно знать

Что такое глухозаземленная нейтраль?

Включение обмоток: а) «звездой»; б) «треугольником»

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

Пример устройства сети TN-C-S

Технические особенности

Разница между фазным и линейным напряжением

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

Непосредственное прикосновение к токоведущим элементам. В данном случае никакое заземление не поможет. Необходимо ограничивать доступ к таким участкам и быть внимательным при приближении к ним.
Образование зон с шаговым напряжением в результате аварий на ВЛ или других видах электрохозяйства.
Повреждения внутренней изоляции может привести к «пробою» на корпус электроустановки, то есть, на нем появляется опасное для жизни напряжение.
В результате нарушения электроизоляции токоведущих линий под напряжением могут оказаться кабельные каналы, короба и другие металлические конструкции, используемые при трассировке.

Движение тока при КЗ на корпус

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

Системы TN и её подсистемы

T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ). Схема заземления ТТ
Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются. Схема заземления TN-С
Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации. Схема заземления TN-S
Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена. Схема заземления TN-C-S

Требования ПУЭ

Для подключения нейтрали к контуру заземления необходимо использовать специальный проводник.
При выборе места под заземляющее устройство следует исходить из минимально допустимого расстояния между ним и нейтралью.
Если в качестве заземления используется жб конструкция фундамента, то к его армирующему основанию следует подключаться не менее чем в 2-х точках, это гарантирует наиболее эффективную защиту.
Сопротивление заземляющего проводника для трехфазной цепи электрической сети 0,4 кВ имеет ограничение 4-е Ома. В исключительных случаях эта норма может быть пересмотрена исходя из характеристик грунта.
В линии глухозаземленной нейтрали запрещено устанавливать предохранители, защитные устройства и другие элементы, способные нарушить целостность проводника.
Правилами предписывается обеспечить заземляющему проводнику надежную защиту от механических повреждений.
ВЛ должна быть оборудована дублирующими заземлителями, они устанавливаются в начале и конце линии, на отводах, а также через каждые 200 м.
Дублирующее заземление должно выполняться и на вводе потребителя и обязательно указываться в схеме щитка ВРУ.
При организации бытовых однофазных сетей от ВРУ должна выполняться разводка тремя проводами, один из которых фаза, второй – ноль (N) и третий – защитный (РЕ).
Скорость срабатывания защитных автоматов, установленных в однофазных сетях с глухозаземленной нейтралью, не должна быть продолжительней 0,40 сек.

4.2.8. Сравнение защитных свойств заземления в сетях с изолированной и глухозаземлённой нейтралями

Рассмотрим защитные свойства заземления на примере трёхфазных сетей с системами заземления TT и IT (рис. 4.7).

При замыкании фазы на заземлённый корпус электроустановки, напряжение на нём (U_к)окажется равным потенциалу заземлителя (φ_з) и в любых случаях будет меньше фазного напряжения. Напряжение на заземлённом корпусе определяется током замыкания (I_з), стекающим через заземлитель, и сопротивлением заземлителя (R_з), т.е.

. (4.21)

Величина I_збудет зависеть от режима нейтрали электрической сети (рис. 4.7).

При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток

, (4.22)

где U_ф— фазное напряжение сети, В;

R_о и R_з– сопротивление заземления нейтрали и корпуса электроустановки соответственно, Ом.

Сопротивления обмоток источника тока (например, трансформатора, питающего данную сеть) и проводов сети малы по сравнению с R₀ и R_к,поэтому их в расчёт не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление R_з в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_к,В, равное падению напряжения на сопротивлении R_з:

. (4.23)

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. повреждённая установка может не отключиться. Например, при U_ф = 220 В и R_о = R_з=4 Ом

I_з = 220/(4+4) = 27,5 А.

Если при этом ток срабатывания защиты больше I_з (в рассматриваемом примере больше 27,5 А), то отключения не произойдёт и корпус электроустановки будет находиться под напряжением

U_к=220х4/(4+4)=110 В,

что значительно больше допустимого значения напряжения прикосновения.

, (4.24)

где r – сопротивление изоляции фазного проводника, Ом.

Поскольку сопротивление заземления нейтрали R_омного меньше сопротивления изоляции r, то ток I_з, а следовательно, и напряжение на корпусе в сети с глухозаземлённой нейтралью будет намного больше, чем в сети с изолированной нейтралью. Кроме того, напряжение на корпусе будет зависеть от соотношения между сопротивлением R_о и R_з. Например, при уменьшении R_о относительно R_з напряжение на корпусе, согласно формулам (4.21) и (4.22) возрастает. Ввиду указанных недостатков заземление как основная мера защиты в сетях с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В не применяется.

В сети с изолированной нейтралью ток замыкания на землю практически не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя, поскольку r>> R_з. Поэтому в таких сетях защитное заземление используется как основная мера защиты.

Изолированная и заземленная нейтраль

— Морское исследование

Автор: Усман Карнех

Функция электрической системы заключается в безопасной передаче энергии от точки выработки (источника) к различным нагрузкам или подключенному к ней оборудованию, где она требуется. Источник электроэнергии, как и нагрузка, может быть однофазной (2-проводной) или трехфазной (3–4-проводной) системой

Электрическая система может иметь любую из двух форм:

Система с изоляцией нейтрали или
Система с нейтралью с заземлением.

Для однофазной системы с изолированной нейтралью нейтраль источника изолирована. Другими словами, нейтраль не связана с землей. В то время как для системы с заземлением нейтралью нейтраль источника соединена с землей.

В трехфазной системе с изолированной нейтралью звезда общая точка источника не соединена с землей. Следовательно, из источника выходят только 3 фазных провода R, Y, B. В системе с заземленной нейтралью точка звезды заземлена.Итак, 4 провода исходят от источника (3 фазы и 1 нейтраль).

Три (3) типа неисправности могут возникнуть в электрической системе:

Обрыв цепи : является результатом обрыва проводника, так что ток не течет через нагрузку.
Короткое замыкание : происходит из-за разрыва изоляции, и два проводника (линия и нейтраль) напрямую касаются друг друга, что приводит к короткому пути прохождения тока и позволяет очень сильному току обходить нагрузку.
Заземление : Это также происходит из-за пробоя изоляции, которая каким-то образом позволяет проводнику вступать в прямой контакт с металлическим корпусом или корпусом оборудования.

Одиночное замыкание на землю, возникающее в линии системы заземленной нейтрали, было бы эквивалентно короткому замыканию, поскольку это создает замкнутый путь для тока земли, протекающего через землю в результате минимального сопротивления, эта земля ток может возрасти в очень большой степени.Если ток заземления превысит номинальный ток генератора, вся система может разрушиться, что приведет к непоправимому ущербу. Чтобы ограничить этот ток земли, резистор заземления нейтрали подключается к заземленной нейтрали источника. Этот резистор имеет достаточное омическое сопротивление, чтобы ограничить ток заземления в пределах номинала генератора. Однако величина тока заземления достаточно велика, чтобы сработал механизм отключения неисправного оборудования, немедленно отключив его от источника питания и сделав его безопасным.

Одиночное замыкание на землю в системе с изолированной нейтралью не вызовет протекания тока на землю. Это связано с тем, что одиночный ток замыкания на землю не обеспечивает полную цепь для протекания тока земли. Таким образом, защитное отключение не сработает, и система продолжит нормально работать.
Однако, если второе замыкание на землю происходит на другой линии в изолированной системе, два замыкания на землю вместе будут эквивалентны короткому замыканию, и результирующий ток замыкания на землю сработает для имеющихся защитных устройств и вызовет отключение услуг.

Для системы, в которой приоритетным требованием является поддержание непрерывности электроснабжения основного оборудования в случае возникновения единичного замыкания на землю, используется система с изолированной нейтралью (нейтраль с изолированной нейтралью). Для систем, в которых приоритетным требованием является немедленная изоляция оборудования, замкнутого на землю, автоматически достигается системой с заземлением нейтрали.

Чтобы лучше понять это, используется тематическое исследование; Если замыкание на землю происходит в важной системе, такой как система рулевого управления корабля, то в случае: системы с изолированной нейтралью ток замыкания на землю не будет протекать, и рулевой механизм будет продолжать работать до тех пор, пока не произойдет второе замыкание на землю в любом оборудование на борту.Следовательно, при однократном замыкании на землю основная служба продолжит работу.
Если бы система была заземленной нейтралью, то одиночное замыкание на землю вызвало бы протекание сильного тока заземления и срабатывание отключающего механизма, вызывая отключение рулевого механизма. Это серьезно скажется на безопасности судоходства. Следовательно, хорошо известно, что на борту судна должна использоваться система с изолированной нейтралью, в то время как в промышленности или на береговых установках используется система с заземлением нейтрали.

Судовые главные системы низкого напряжения на 440 В обычно снабжены системой с изоляцией нейтрали. С другой стороны, системы высокого напряжения (от 1000 В до 3,3 кВ) обычно снабжены системой заземления нейтрали через резистор заземления нейтрали.
В системе высокого напряжения некоторые важные нагрузки могут питаться от трансформатора с его вторичной изоляцией, чтобы в оборудовании не протекал ток замыкания на землю, чтобы обеспечить непрерывность работы.

Правила судоходства требуют, чтобы опасные зоны танкера, такие как грузовая зона, насосное отделение, имели систему изоляции нейтрали для предотвращения протекания паразитного тока заземления по корпусу и возникновения опасности взрыва.
Однако сделано исключение в том случае, если танкер имеет систему 3,3 кВ, заземленная система разрешается при условии, что заземленная система не выходит вперед от переборки машинного отделения в опасную зону.

Как система с изолированной нейтралью, так и система с заземленной нейтралью имеют свои достоинства и недостатки. Если в системе с заземленной нейтралью легче обнаружить любые замыкания на землю в системе, то в системе с изолированной нейтралью легче поддерживать непрерывность работы.

Что такое система заземления

В терминологии электротехники земля или система заземления — это точка отсчета в электрической цепи, по которой рассчитываются напряжения. Система заземления или нашим друзьям через пруд; Система заземления также имеет функцию обеспечения общего обратного пути для электрического тока через физическое соединение с геологией. В электрической установке система заземления или электрод системы заземления соединяет определенные части этой установки с проводящей поверхностью Земли для обеспечения безопасности и функциональных целей.

Обязательные знаки — Подключите клемму заземления к земле
Назначение системы заземления или системы заземления
Электрические цепи подключаются к земле, заземлению по ряду причин. (См. В чем разница между заземлением и соединением)
Заземление, система заземления обеспечивает:
Персональная защита — живые существа в непосредственной близости от подстанций путем недопущения воздействия небезопасных потенциалов в установившемся режиме или в условиях неисправности.(см. ступенчатый потенциал и потенциальные риски прикосновения)
Рабочая защита электрической системы
Заземление с градацией потенциала (напряжения)
Защита от электромагнитных импульсов
Молниезащита
Достаточно низкое сопротивление для обеспечения удовлетворительной работы защиты в условиях неисправности. (см. ток утечки)
Защита по напряжению в разумных пределах в условиях неисправности (таких как молния, коммутационные скачки или непреднамеренный контакт с системами более высокого напряжения) и обеспечение того, чтобы напряжения пробоя изоляции не превышались, т.е.е. согласование изоляции.
Ступенчатая изоляция в силовых трансформаторах.
Ограничение напряжения относительно земли на проводящих материалах, в которых находятся электрические проводники или оборудование.
Менее известные причины заземления включают:
Для стабилизации фазных напряжений на линиях электропередач в установившемся режиме, т. Е. Путем рассеивания электростатических зарядов.
Средство контроля изоляции системы электропитания.
Устранение постоянных дуговых замыканий на землю.
Чтобы гарантировать, что короткое замыкание, которое возникает между обмотками высокого и низкого напряжения трансформатора, может быть обнаружено первичной защитой.
Обеспечьте альтернативный путь для индуцированного тока и тем самым минимизируйте электрический «шум» в кабелях.
Обеспечьте эквипотенциальную платформу, на которой может работать электронное оборудование.
Геология системы заземления
Вообще говоря, система заземления должна обеспечивать низкоомное соединение с геологией.Так что он может рассеивать или собирать ток на землю или от нее. Что, в свою очередь, означает, что повышение напряжения не достигает уровня, который может причинить вред.
Функция заземления
В установках заземление также необходимо для обеспечения правильной работы оборудования. — Например, электронные устройства, где может потребоваться заземленный экран. Очень важно рассматривать систему заземления в рамках всей установки как одну целостную систему.Почему? Электроны не умеют читать!
Нет. Серьезно, проектирование системы заземления, как правило, обеспечивает две функции безопасности.
Первый для предотвращения поражения электрическим током из-за разного потенциала открытых металлических конструкций. — Эта мера предотвращения удара достигается склеиванием. Соединение с землей с помощью заземляющего электрода также ограничивает накопление статического электричества. Идеально подходит для работы с легковоспламеняющимися продуктами или устройствами, чувствительными к статическому электричеству.
Вторая функция системы заземления — гарантировать, что в случае замыкания на землю.Любой возникающий ток короткого замыкания может контролируемым образом вернуться к источнику. Я имею в виду управление обратным путем, избегая повреждения оборудования или травм людей.
Система заземления с достаточно низким импедансом гарантирует, что часть возвратного тока замыкания на землю может протекать для правильной работы защитных устройств. Активация автоматических выключателей или предохранителей для успешного прерывания тока.
ЗАЗЕМЛЕНИЕ С УТВЕРЖДЕНИЕМ
Рискну заявить очевидное.Подача электроэнергии потребителю, не имеющему заземления в соответствии с утвержденным или принятым стандартом, сопряжена с несоразмерным риском. Бизнес-риск и человеческий риск. Не только для людей внутри объекта, но и для более широкой области, которая может затронуть невиновных третьих лиц поблизости.
Неправильно спроектированная или установленная система заземления, которая не может контролировать энергию повреждения в пределах известных допустимых пределов (определяемых тем, что может выдержать средний человеческий организм), подвергает жизнь очень реальному риску травмы / смерти, а также может привести к повреждению оборудования.
Ваша система заземления всегда должна быть:
Разработано проверенным компетентным проектировщиком, т. Е. Квалифицированным специалистом.
Разработано и установлено в соответствии с принятой практикой, такой как IEC 50522, BS 7430, IEEE Std.80 и т. Д. (Требования законодательства) (см. Стандарты заземления)
Установлено проверенный компетентный установщик
Проверено и подтверждено после установки, т. е. подтверждено как безопасное, пригодное для использования
Проверяется или проверяется на протяжении всего срока службы с регулярными интервалами, чтобы убедиться, что он по-прежнему хорошо выполняет свою работу по защите людей
Методы заземления
Незаземленная или изолированная система
Этот метод не имеет намеренного формального подключения к земле.Могут быть некоторые соединения с высоким импедансом для приборов; например, катушка измерительного прибора.
В нормальных условиях емкость между каждой фазой и землей практически одинакова. В результате система стабилизируется относительно земли. В трехфазной системе напряжение каждой фазы относительно земли равно напряжению звезды системы. Следовательно, нейтральная точка (если таковая имеется) находится на уровне потенциала земли или рядом с ним.
Заземленные системы
Заземленная система имеет по крайней мере один провод или точку (обычно нейтраль или нейтраль), намеренно подключенные к земле.В трехфазных системах обычно выполняется подключение к земле в точке звезды или нейтрали трансформатора.
Применяется заземление таким образом, если есть необходимость подключить нагрузку между фазой и нейтралью к системе, т.е. для предотвращения значительных колебаний напряжения нейтрали с нагрузкой. Заземление снижает колебания напряжения и дисбалансы, которые могли бы возникнуть в противном случае. Еще одно преимущество состоит в том, что реле остаточного действия используются для обнаружения неисправностей до того, как они станут межфазными.Таким образом уменьшаются токи короткого замыкания и повреждения других частей электрической сети.
Существует два основных типа заземленных систем:
Система с заземленным сопротивлением;
и низкоомную (прочно) заземленную систему.
Система импедансного заземления
Резисторы и реакторы, вставленные в соединение между нейтралью и землей. Обычно для ограничения тока короткого замыкания до приемлемого уровня.
На практике, чтобы избежать чрезмерных переходных перенапряжений из-за резонанса с шунтирующей емкостью системы, индуктивное заземление должно обеспечивать прохождение не менее 60% емкости трехфазного короткого замыкания при замыканиях на землю.Эта форма заземления имеет меньшее рассеивание энергии, чем резистивное заземление.
Катушки Петерсена
Дугогасящие катушки (ASC), также известные как катушки Петерсена или нейтрализаторы замыкания на землю, могут использоваться в качестве заземляющего соединения. Это настроенные реакторы, которые нейтрализуют емкостной ток исправных фаз, так что любой ток повреждения имеет низкую величину.
Благодаря самоочищающемуся характеру этого заземления оно полезно в определенных обстоятельствах в воздушных сетях среднего напряжения, например, в тех, которые подвержены большому количеству кратковременных замыканий и имеют много точек заземления.
Автоматические выключатели с повторным включением в основном заимствованы у ASC в системах высокого и среднего напряжения. Тем не менее, в основном благодаря усовершенствованию имеющегося оборудования и усовершенствованию системы защиты, интерес к ASC растет. Их идеальное применение — в системах воздушных линий электропередачи, которые имеют большое количество заземленных точек (например, трансформаторы) и множество подключенных потребителей. Однофазной линии или кабеля не может быть слишком много, так как это ставит под угрозу работу схемы.
Заземление через сопротивление используется чаще, поскольку оно позволяет ограничить ток короткого замыкания и ослабить переходные перенапряжения. В распределительных системах, особенно на 11 кВ, обычно используются жидкие резисторы заземления (LER) на 750, 1000 или 1500 А или более распространенные резисторы из нержавеющей стали, установленные в различных комбинациях для ограничения тока замыкания на землю.
Система с низкоомным (прочным) заземлением
Система заземления с низким сопротивлением является наиболее распространенной схемой, особенно при низком напряжении.Здесь соединение нейтрали / земли выполняется через надежное соединение без намеренного добавления импеданса. Недостатком такой схемы является то, что ток замыкания на землю обычно высок, но напряжения системы остаются подавленными или низкими в условиях повреждения.
LV Земля системы
Разобравшись с заземлением, имеющимся в энергосистеме выше, давайте кратко рассмотрим систему заземления низкого напряжения.
Стандартные определения соединений:
T: Terre, прямое соединение с землей.
N: нейтральный.
C: комбинированный.
S: раздельный.
Основные типы:
TN-S
TN-S Входящий источник питания имеет единственную точку соединения между нейтралью питания и землей на трансформаторе питания. Питающие кабели имеют отдельные нулевой и заземляющий защитный провод (S.N.E.). Обычно нейтральный проводник представляет собой четвертую «жилу», а заземляющий провод образует защитную оболочку или провод заземления.Заказчик может подключить клемму заземления к оболочке служебного кабеля или отдельный провод заземления.
TN-S был в значительной степени стандартным устройством в Великобритании до введения систем защитного многократного заземления (PME или TN-C-S).
TN-C-S
TN-C – S Заземление нейтрали питания в нескольких точках. Питающие кабели имеют комбинированную нейтральную и заземляющую металлическую внешнюю оболочку с покрытием из ПВХ (кабели CNE). Комбинированная защитная заземляющая оболочка нейтрали представляет собой провод PEN (защитное заземление).
Электропитание в помещениях заказчика обычно осуществляется по TN-S, т.е. нейтраль и земля будут отдельными, подключенными только в позиции обслуживания. При прочесывании нейтрали и земли в помещении система TN-C.
PNB
PNB Защитное соединение нейтрали — это разновидность системы TN-C -S, в которой заказчику предоставляется клемма заземления, которая подключается к нейтрали питания, но нейтраль соединяется с землей только в одной точке.Обычно в точке поставки потребителя или рядом с ней. Эта схема зарезервирована для использования, когда у одного потребителя есть собственный трансформатор.
Остальные две системы:
TT
TT Это система, в которой источник питания заземлен только в одной точке, но оболочки кабеля и открытые металлические конструкции установки заказчика подключены к земле через отдельный электрод, который не зависит от электрода питания.
IT
IT Это система, не имеющая прямого соединения между токоведущими частями и землей, но с заземленными открытыми проводящими частями установки.Иногда для упрощения схемы защиты, необходимой для обнаружения первого замыкания на землю, предусматривается соединение с землей с высоким импедансом.
Заземляющие устройства в Великобритании и многих других странах должны соответствовать BS 7671. Этот стандарт основан на последнем 18-м издании Правил для электрических установок Института инженеров-электриков. Правила по безопасности, качеству и непрерывности электроснабжения не применяются, поэтому заземление не является обязательным требованием, а незаземленные системы (такие как IT выше) разрешены.
Ключевой момент
Основной принцип состоит в том, чтобы, во-первых, принять все разумные меры предосторожности, чтобы избежать прямого контакта с токоведущими частями, а во-вторых, принять меры для защиты от косвенного контакта. Последнее включает в себя эффективное заземление и соединение, а также систему защиты, которая устраняет неисправность. Этот принцип более известен как защитное соединение.
В некоторых местах требуется специальное заземление, например,
Шахты,
Карьеры,
Автозаправочные станции,
Молниезащита
и Лифтовые установки.
Greymatter’s имеет опыт работы с широким спектром услуг по системам электрического заземления, используйте окно чата ниже или свяжитесь с нами здесь.
Курс заземления — Бесплатная пробная версия
Хотите узнать больше о проектировании системы электрического заземления — Greymatters Academy — это наш учебный сайт по заземлению. Посмотрите или получите доступ к бесплатной пробной версии здесь.
Разница между стандартным отклонением и стандартной ошибкой (со сравнительной таблицей)
Последнее обновление: 3 февраля 2018 г. , Surbhi S
Стандартное отклонение определяется как абсолютная мера дисперсии ряда.Он уточняет стандартную величину отклонения по обе стороны от среднего. Его часто неправильно истолковывают со стандартной ошибкой, поскольку он основан на стандартном отклонении и размере выборки.
Стандартная ошибка используется для измерения статистической точности оценки. Он в основном используется в процессе проверки гипотез и оценки интервала.
Это два важных понятия статистики, которые широко используются в области исследований. Разница между стандартным отклонением и стандартной ошибкой основана на различии между описанием данных и их выводом.
Содержимое
: стандартное отклонение против стандартной ошибки
Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение
Таблица сравнения
Основа для сравнения Стандартное отклонение Стандартная ошибка
Значение Стандартное отклонение подразумевает меру разброса набора значений от их среднего. Стандартная ошибка означает меру статистической точности оценки.
Статистика Описательная Выводная
Меры Насколько наблюдения отличаются друг от друга. Насколько точно среднее значение выборки соответствует истинному среднему значению генеральной совокупности.
Распределение Распределение наблюдения относительно нормальной кривой. Распределение сметы относительно нормальной кривой.
Формула Квадратный корень из дисперсии Стандартное отклонение, деленное на квадратный корень из размера выборки.
Увеличение размера выборки Дает более конкретную меру стандартного отклонения. Уменьшает стандартную ошибку.

Определение стандартного отклонения
Стандартное отклонение — это мера разброса ряда или расстояния от стандарта. В 1893 году Карл Пирсон ввел понятие стандартного отклонения, которое, несомненно, является наиболее часто используемой мерой в научных исследованиях.
Это квадратный корень из среднего квадрата отклонений от их среднего значения.Другими словами, для данного набора данных стандартное отклонение — это среднеквадратичное отклонение от среднего арифметического. Для всего населения он обозначается греческой буквой «сигма (σ)», а для выборки — латинской буквой «s».
Стандартное отклонение — это мера, которая количественно определяет степень разброса набора наблюдений. Чем дальше точки данных от среднего значения, тем больше отклонение в наборе данных, представляющее, что точки данных разбросаны по более широкому диапазону значений и наоборот.
Для несекретных данных:
Для сгруппированного распределения частот:
Определение стандартной ошибки
Вы могли заметить, что разные выборки одинакового размера, взятые из одной и той же генеральной совокупности, дадут разные значения рассматриваемой статистики, т.е. выборочное среднее. Стандартная ошибка (SE) представляет собой стандартное отклонение различных значений выборочного среднего. Он используется для сравнения выборочных средних по популяциям.
Короче говоря, стандартная ошибка статистики — это не что иное, как стандартное отклонение ее выборочного распределения. Он играет большую роль в проверке статистических гипотез и интервальной оценке. Это дает представление о точности и достоверности сметы. Чем меньше стандартная ошибка, тем больше однородность теоретического распределения и наоборот.
Формула : Стандартная ошибка для выборочного среднего = σ / √n
Где σ — стандартное отклонение генеральной совокупности
Ключевые различия между стандартным отклонением и стандартной ошибкой
Пункты, указанные ниже, являются существенными с точки зрения разницы между стандартным отклонением:
Стандартное отклонение — это мера, которая оценивает степень вариации в наборе наблюдений.Стандартная ошибка измеряет точность оценки, т.е.является мерой изменчивости теоретического распределения статистики.
Стандартное отклонение — это описательная статистика, тогда как стандартная ошибка — это выводимая статистика.
Стандартное отклонение измеряет, насколько отдельные значения отличаются от среднего значения. Напротив, насколько близко среднее значение выборки к среднему значению генеральной совокупности.
Стандартное отклонение — это распределение наблюдений относительно нормальной кривой.В отличие от этого, стандартная ошибка — это распределение оценки относительно нормальной кривой.
Стандартное отклонение определяется как квадратный корень из дисперсии. И наоборот, стандартная ошибка описывается как стандартное отклонение, деленное на квадратный корень из размера выборки.
Когда размер выборки увеличивается, он обеспечивает более конкретную меру стандартного отклонения. В отличие от стандартной ошибки при увеличении размера выборки стандартная ошибка имеет тенденцию к уменьшению.
Заключение
В целом стандартное отклонение считается одним из лучших показателей дисперсии, который измеряет отклонение значений от центрального значения.

Основа для сравнения	Стандартное отклонение	Стандартная ошибка
Значение	Стандартное отклонение подразумевает меру разброса набора значений от их среднего.	Стандартная ошибка означает меру статистической точности оценки.
Статистика	Описательная	Выводная
Меры	Насколько наблюдения отличаются друг от друга.	Насколько точно среднее значение выборки соответствует истинному среднему значению генеральной совокупности.
Распределение	Распределение наблюдения относительно нормальной кривой.	Распределение сметы относительно нормальной кривой.
Формула	Квадратный корень из дисперсии	Стандартное отклонение, деленное на квадратный корень из размера выборки.
Увеличение размера выборки	Дает более конкретную меру стандартного отклонения.	Уменьшает стандартную ошибку.