Нейтраль трансформатора: Нейтраль обмотки трансформатора

Нейтраль трансформатора, назначение заземления нейтрали

Силовые трансформаторыСиловые трансформаторы, Устройство трансформаторовНет комментариев для Что такое нейтраль трансформатора

Содержание:

Нейтраль трансформатора — это точка соединения фазных обмоток при схеме подключения «звезда». Разность потенциалов в этой точке равна нулю. Разность потенциалов между концами фаз и нейтралью соответствует линейному напряжению между фазами.

При замыкании на землю изменяется симметрия электрической системы; изменяется значение напряжения между землей и фазами; образуются токи замыкания на землю, возникает перенапряжение в сети. Степень искажения симметрии зависит от выбранного режима присоединения нейтрали.

Выбранный режим должен обеспечивать безопасность обслуживающего персонала, экономичность электроустановки, бесперебойность электроснабжения потребителей и надежность работы.

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

  • требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,
  • допустимыми токами замыкания на землю,
  • перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле,
  • пределяющих уровень изоляции электротехнических устройств,
  • необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,
  • возможностью применения простейших схем электрических сетей.

Заземление нейтрали трансформатора

Используются следующие режимы нейтрали:

  • глухозаземленная нейтраль,
  • изолированная нейтраль,
  • эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок. при однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы:

  • изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях.
  • Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали.

Глухозаземленная нейтраль

Глухозаземленная нейтраль трансформатора

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой, а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью.

Изолированная нейтраль

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью.

Компенсированная нейтраль

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями с резонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью.

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть с резистивнозаземлённой нейтралью.

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Напряжение, кВ Режим нейтрали Примечание
0,23 Глухозаземленная нейтраль Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4
0,69 Изолированная нейтраль Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110 Эффективно заземленная нейтраль Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Общее назначение нулевого провода в обмотках трансформатора

Режим работы нейтрали

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Назначение заземления нейтрали трансформатора для повышения чувствительности защиты от однофазных замыканий на землю.

В нормальном режиме высокоомный резистор, и при необходимости дугогасящий реактор (ДГР) подключаются к нейтрали специального трансформатора заземления нейтрали (ТЗН).

Чтобы обеспечить чувствительность и селективность защиты от ОЗЗ необходимо кратковременно увеличить ток через устройство защиты. Обоснование возможности кратковременного индуктивного заземления нейтрали специальным трансформатором заземления нейтрали. При возникновении на линии ОЗЗ трансформатор через 0,5 с кратковременно подключается выключателем к сборным шинам. Благодаря глухому заземлению нейтрали создается ограниченный индуктивностью ТЗН ток однофазного короткого замыкания, достаточный для обеспечения чувствительности от ОЗЗ и создания условия гашения дуги.

Защита действует без выдержки времени на отключение линии. Выключатель с заданной выдержкой времени отключается. Отключение линии предотвращает двойные замыкания на землю (ДЗЗ) и многоместные замыкания на землю (МЗЗ), неизбежные в сетях напряжением 6-10 кВ с высокой изношенностью кабелей и оборудования.

Такой режим отключения поврежденных кабельных линий несколько лет проходит опытную эксплуатацию в ОАО «Пятигорские электрические сети». Однако, отключение линий возможно только при наличии надежного резервирования и в случаях, оговоренных правилами устройств электроустановок.

Предотвращения перехода ОЗЗ в ДЗЗ или МЗЗ осуществляется резистором Rн (см. рисунок 1), подключенным к нейтрали ТЗН. В нормальном режиме выключатель Q3) в цепи ТЗН отключен. При ОЗЗ срабатывают реле контроля изоляции KSV1 и (или) реле тока КА1, или устройство определения поврежденной фазы (см. рисунок 1).

После замыкания контактов срабатывает реле времени КТ1, замыкающиеся контакты которого включают выключатель Q3. Выключатель Q3 шунтирует сопротивление Rн и ДГР.

Рис.1 — Поясняющая схема и схема автоматического заземления нейтрали

Замыкающиеся контакты реле КТ1 с выдержкой времени 0,3 с отключают выключатель Q3. При замыкании этих контактов срабатывает промежуточное реле KL1. Размыкающие контакты реле разрывают цепь КТ1. Возврат схемы осуществляется дежурным с помощью ключа SА. При этом реле К13 замыкает свои контакты в цепи реле КТ1. После отключения выключателя Q3 сеть вновь переходит в режим с заземленной нейтралью через высокоомное сопротивление и при необходимости через ДГР.

При увеличении тока через реле срабатывает защита от ОЗЗ с действием на сигнал с выдержкой времени 0,2 с. Отключение выключателя выполняется с выдержкой времени 0,2 с. Сеть вновь переходит в режим с нейтралью, заземленной через резистор.

Заземление нейтрали трансформатора 110 кв

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ни­же работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.
Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.

В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора.

Остаточный в результате компенсации малый ток не способен под­держивать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически.

Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов.

При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.

 

Однофазное короткое замыкание в сети с эффективным заземлением нейтрали.

В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2 распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.

Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.

Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ.

Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.

Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. До­статочно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действую­щим напряжением гашения 50 кВ.

Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах ком­мутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.

Видео: Режимы работы нейтрали сетей 0,4 10 кВ

Видео: Виды заземления нейтрали

Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений

Електроенергетика мережi, обладнання

Деталі
Категорія: Практика
  • трансформатор
  • заземлення
  • нейтраль

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ни­же работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.
Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.
В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора. Остаточный в результате компенсации малый ток не способен под­держивать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически. Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов.

При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.
В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2 распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.
Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.

Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.
Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. До­статочно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действую­щим напряжением гашения 50 кВ.
Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах ком­мутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.


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

Неполнофазное включение ненагруженных трансформаторов. На рис. 1.20 показан трехфазный трансформатор с изолированной нейтралью. Из векторной диаграммы видно, что при симметричном напряжении сети и параметрах схемы токи намагничивания и магнитные потоки в сердечнике также симметричны, т. е. , , а напряжение на нейтрали равно нулю.

При пофазной коммутации трансформатора его электрическое и магнитное состояние изменяется. Включение трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, двумя фазами (рис. 1. 20, б) приводит к исчезновению потока Фс и появлению на нейтрали и на отключенной фазе напряжения, равного половине фазного:


Напряжение на разомкнутых контактах коммутационного аппарата

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

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

где


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


Рис. 1.21. Схема питания ответвительных подстанций от проходящей линии

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


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

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

  • Попередня
  • Наступна

Трансформатори

Близьки публікації

  • Требования к заземлению электроустановок до 1 кВ с заземленной и с изолированной нейтралью
  • Требования к заземлению электроустановок напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью
  • Глухозаземлена нейтраль
  • Нормативные рекомендации для электроустановок до 1 кВ с заземленной нейтралью
  • Теплопроводность обмоток и охлаждение трансформаторов малой мощности

Copyright © 2007 — 2022 Електроенергетика При цитуванні — посилання є обов`язковим (в інтернеті — активне гіперпосилання).

Наверх

Сеть

— Почему нейтральный провод соединен с землей на трансформаторе?

Я понимаю использование заземляющего провода в бытовых приборах, но…

Заземление/заземление приборов помогает двумя способами:

  • Предотвращает попадание на корпус или шасси прибора высокого потенциала по отношению к земле. Без этой защиты устройство под напряжением (например, из-за внутренней неисправности) будет представлять опасность для жизни, если человек коснется устройства и будет иметь достаточный путь к земле для протекания нескольких десятков миллиампер.
  • Он обеспечивает возврат трансформатора с низким импедансом, и при протекании достаточного тока он перегорает предохранитель или отключает автоматический выключатель.

… почему нейтральный провод соединен с землей на трансформаторе?

Соединение с землей на трансформаторе (или в точке ввода, в зависимости от местных правил) связывает обратный проводник с землей и эффективно «нейтрализует» его. Поскольку он представляет низкий риск значительного напряжения на нем, нейтральные линии обычно не имеют предохранителей.

Почему нулевой провод не возвращается к электростанциям.

Диаграмма, которую вы предоставили, намекает на это.

  • Нет соединения между трехфазной первичной обмоткой высокого напряжения и вторичной обмоткой низкого напряжения.
  • Питание питает трехфазный трансформатор без нейтрали на первичной стороне.
  • Высоковольтная сеть может быть «плавающей» без прямого заземления. Это означает, что распределительная система может выдержать единичное замыкание на землю на любой из своих фаз, не вызывая незапланированного отключения питания. Это было бы невозможно, если бы система распределения также использовала нейтраль.

Из комментариев:

Я не понял часть об обратном пути с низким импедансом в первой части…

Представьте, что у нас есть возможность заземлить нейтраль локально или на электростанции. Короткий местный кабель может иметь сопротивление, скажем, 0,05 Ом относительно земли, в то время как гораздо более длинный кабель обратно к подстанции может иметь сопротивление, скажем, 10 Ом. Теперь создайте замыкание на землю, прикоснувшись проводом под напряжением к металлическому корпусу прибора. Допустим, на землю течет 10 А. До какого напряжения будет подниматься корпус?

  • Для местной земли \$ V = IR = 10 \times 0.05 = 50\ \text{мВ} \$. Это очень безопасно.
  • Для земли электростанции \$ V = IR = 10 \times 10 = 100\ \text{V} \$. Это опасно.

Местная связь с нейтральным заземлением безопаснее.

… и нейтрализующая часть 2-го хайлайта.

«Нейтрализовать» означает сделать что-то неэффективным. Нейтрализовать токоведущий кабель означает убрать его напряжение или разность потенциалов относительно земли. Мы делаем это, заземляя его. На вашем рисунке у нас теперь есть четыре проводника с током, три из которых имеют высокое напряжение по отношению к земле, а один, нейтральный, будет иметь потенциал, близкий к нулю, поскольку он был нейтрализован.


Таким образом, чтобы свести к минимуму потенциал корпуса устройства в случае неисправности, нам необходимо выбрать обратный путь с низким импедансом.

Правильно.

‘возврат’ — означает ли это, что заземляющий провод на самом деле является частью шлейфа (как будто подключается к электростанции в какой-то точке).

Нет. Трансформатор изолирующий. Между первичным и вторичным контуром нет связи, поэтому ток не течет из дома обратно на электростанцию. Что касается дома, то местный трансформатор — это «электростанция».

Хорошо, теперь я понимаю нейтрализацию. Таким образом, заземление прибора также нейтрализует. Не так ли?

Нет, это не совсем правильно. Как правило, на шасси или корпусе прибора отсутствует потенциал. Они не проводники. Но вы правы в том, что это мешает шасси/корпусу достигать высокого напряжения.


Значит, нейтрализовать можно только проводник, который всегда находится под потенциалом?

Это не имеет смысла. Если он всегда находится в потенциале, то его нельзя нейтрализовать. Один из проводников можно нейтрализовать только в том случае, если в противном случае питание было бы плавающим. Давайте рассмотрим очень простой пример.

смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab

Рис. 1. (a) Плавающая батарея. (b) Заземленная батарея.

В (а) батарея плавает. Соединения с землей нет, если нет неисправности и один из проводов не касается чего-то заземленного. Тогда другой провод становится активным.

В (b) отрицательная клемма аккумулятора соединена с землей. Он заземлен или нейтрализован, а другой провод имеет напряжение 9 В относительно земли.

Одним из преимуществ нейтрализации является то, что в нейтральной линии не требуются плавкие предохранители, так как нет значительного напряжения относительно земли.

электропроводка — Как обмотки в бытовом трансформаторе создают нейтраль и почему горячая фаза противофазна?

Игнорируя паразитные эффекты, такие как сопротивление, индуктивность рассеяния и т. д., можно рассматривать идеальный трансформатор со вторичной обмоткой с отводом от середины как два трансформатора без отводов от середины: один подключается со стороны питания к двум внешним выводам выхода; другой имеет одну обмотку, которая соединяет верхнюю ветвь вывода с «центром», а другая из которых соединяет нижнюю ветвь с центром.

Идеальный трансформатор с заданным коэффициентом трансформации T будет вести себя так, чтобы удовлетворять уравнениям:

 В(сек) = -V(при) * T
I(сек) = I(при) * T
 

Хотя настоящие трансформаторы работают только с переменным током (по мере снижения частоты в их поведении все больше преобладают паразитные эффекты, вплоть до того, что при постоянном токе они перестают использоваться в качестве трансформаторов), идеальный трансформатор вообще будет работать одинаково хорошо частоты от постоянного тока до дневного света, поэтому иногда полезно думать в терминах постоянного тока.

Если в нашем трехполюсном трансформаторе с отводом от середины клеммы обозначены как H, L и C, то V(x) — это напряжение на клемме x, а I(x) — ток, протекающий через клемму x, тогда

 В(сек) = V(L)-V(C)
V(при) = V(H)-V(C)
I(L) = I(сек)
Я (Н) = Я (при)
I(C) = -(I(L)+I(L))
 

Представьте, что на трансформатор подается 1 вольт между двумя ветвями (с положительной «высокой» ветвью), а между положительной ветвью и центром подключен резистор на 1 Ом. Единственное, что связано с голенью, это питание. В этом сценарии на каждую обмотку будет приходиться полвольта, поэтому резистор на одной из обмоток также увидит полвольта и пропустит полампера. Таким образом, на центральный вывод трансформатора будет поступать полампера. Поскольку две обмотки пропускают одинаковый ток, половина тока будет течь вверх, а половина — вниз. Ток (1/4 ампера), который течет вниз, будет рециркулировать через источник питания (ему больше некуда идти), в то время как ток, который течет вверх (также 1/4 ампера), будет рециркулировать обратно через нагрузку. Таким образом, на верхнюю сторону резистора подается 1/4 ампера от источника питания и 1/4 ампера от трансформатора.

Обратите внимание, что тот факт, что центральный ответвитель находится посередине между двумя напряжениями, эффективно вызван тем фактом, что половина тока через резистор поступает от источника питания, а половина — от верхней обмотки трансформатора. По сути, это приводит к тому, что ток через резистор составляет половину того, что было бы, если бы он был подключен непосредственно к источнику питания, что, в свою очередь, приводит к тому, что его падение напряжения составляет половину напряжения питания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *