Система с изолированной нейтралью: Изолированная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Изолированная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Изолированная нейтраль — в процессе передачи, распределения и потребления электрической энергии применяется симметричная 3-фазная система. Такую симметричность можно достичь, приведя в одинаковое положение линейные и фазные напряжения. Поэтому на всех фазах создается равномерная нагрузка по току, равный фазный сдвиг напряжений и токов.

Но при эксплуатации такой системы часто возникают аварийные режимы, приводящие к различным неисправностям проводников. Вследствие этого возникает нарушение симметричности трехфазной системы. Такие нарушения необходимо быстро устранять. На это оказывает большое влияние быстродействие релейной защиты.

Ее правильное функционирование зависит от нейтралей, которые бывают изолированными или глухозаземленными. Каждая из них имеет свои недостатки и преимущества, и используется в соответствующих условиях работы. От технического состояния релейной защиты зависит ее нормальная эксплуатация.

Изолированная нейтраль

Изолированная нейтраль создает режим, который нашел применение в российских энергосистемах для трансформаторов, а также генераторов. Их нейтральные точки не имеют соединения с контуром заземления. В сетях высокого напряжения (от 6 до 10 кВ) нейтральная точка не обязательна, так как обмотки трансформаторов выполнены по схеме треугольника.

По правилам имеется возможность ограничить режим изолированной нейтрали током емкости. Этот ток возникает при замыкании одной фазы.

Ток замыкания можно компенсировать путем использования дугогасящих реакторов в следующих случаях:

• Более 30 А, напряжение от 3 до 6 кВ.
• Больше 20 А, напряжение 10 кВ.
• Ток более 15 А, напряжение от 15 до 20 кВ.
• Ток больше 10 А, напряжение от 3 до 20 кВ, с опорами линий передач электроэнергии.
• Все сети питания на напряжение 35 кВ.
• В группе «генератор-трансформатор» при нагрузке 5 А и напряжении на генераторе от 6 до 20 кВ.

Допускается производить компенсацию тока замыкания на заземляющий контур путем замены ее на заземление нейтрали специальным резистором. В таком случае порядок действия релейной защиты изменится. Изолированная нейтраль впервые была заземлена в электрических устройствах с небольшой величиной напряжения.

В отечественных сетях питания изолированная нейтраль применяется в:

• 2-проводных сетях постоянного тока.
• 3-фазных сетях переменного тока до 1 кВ.
• 3-фазных сетях от 6 до 35 киловольт при условии допустимого тока замыкания.
• Низковольтных сетях, имеющих защитные устройства в виде разделяющих трансформаторов, защитной изоляции, для создания безопасных условий человека.

Принцип действия

Изолированная нейтраль применяется в схемах сетей питания в случаях соединения вторичных обмоток трансформаторов по схеме треугольника, а также при невозможности отключения питания при аварии. Поэтому точка нейтрали отсутствует.

Замыкание фазы на землю не считается коротким при схеме сети с изолированной нейтралью, так как нет соединения между землей и проводниками сети. Но это не значит, что не будет тока утечки при замыкании.

Это объясняется тем, что изоляция кабеля – это не абсолютный диэлектрик, как и другие изоляторы, которые имеют некую минимальную проводимость. Чем больше длина линии, тем выше ток утечки. Представим жилу кабеля обкладкой конденсатора. Второй обкладкой будет земля. Воздух и изоляция будет диэлектриком между токоведущими частями без напряжения, и кабелем. Емкость такого воображаемого конденсатора будет тем выше, чем длиннее линия передач.

Сеть с изолированной нейтралью представляет собой цепь замещения, учитывая удельную электроемкость сети и сопротивление изоляции. Это изображено на рисунке.

Такие компоненты цепи создают ток утечки. При различных условиях в таких сетях 380 вольт ток утечки незначителен, и составляет несколько миллиампер. Несмотря на это, такое замыкание приводит к аварии сети, хотя сеть еще может некоторое время работать.

Нельзя забывать, что в аналогичных сетях при замыкании 1-фазы на землю значительно повышается напряжение между землей и исправными фазами. Это напряжение приближается к величине 380 вольт (линейное напряжение). Этот факт может привести к удару электрическим током электротехнических работников.

Также, изолированная нейтраль при замыкании одной фазы на землю способствует пробиванию изоляции и появлению замыкания на других фазах, то есть, может возникнуть межфазное замыкание с большими токами. Чтобы обеспечить защиту в такой ситуации, необходимы плавкие вставки или автоматические выключатели.

Двойное замыкание на землю очень опасно для работников, обслуживающих сети. Поэтому, если в сети имеется однофазное замыкание, то такую сеть считают аварийной, так как условия безопасности резко снижаются. Наличие «земли» повышает опасность удара током при касании к элементам под напряжением. Поэтому замыкания даже одной фазы на землю немедленно должны устраняться.

Незначительная величина тока 1-фазного замыкания при изолированной нейтрали является причиной такого фактора, что такое замыкание невозможно отключить предохранителями и автоматами защиты. Поэтому потребуется вспомогательные релейные электроустановки, которые предупредят об аварийном режиме.

Эта система питания требует значительного числа сигнализаций и защитных устройств, а к работникам, которые обслуживают сети, предъявляются высокие квалификационные требования.

Преимущества

Режим изолированной нейтрали обладает достоинством, которое заключается в отсутствии надобности оперативного отключения первого 1-фазного замыкания на землю. В местах неисправности появляется незначительный ток, при условии небольшой емкости тока на заземление.

Изолированная нейтраль применяется ограниченно, так как имеет несколько серьезных недостатков.

Недостатки

• Сложное обнаружение неисправностей.
• Все электроустановки требуется изолировать на линейное напряжение.
• Если замыкание продолжается длительное время, то существует действительная опасность удара человека электрическим током.
• При 1-фазных замыканиях не обеспечивается нормальное функционирование релейной защиты, так как величина действительного тока замыкания напрямую зависит от работы сети питания, а именно от числа подключенных веток цепи.
• Снижается срок службы изоляции из-за постепенного накапливания дефектов вследствие воздействия на нее дуговых перенапряжений в течение длительного времени.
• Повреждения могут появиться в различных местах из-за пробоя изоляции в других местах, где появляются дуговые перенапряжения. Поэтому многие кабели выходят из строя, так же, как электродвигатели и другие электроустановки.
• Возможно появление дуговых перенапряжений, дуги незначительного тока в местах 1-фазного замыкания на землю.

В результате можно сказать, что значительное число недостатков превосходит все преимущества этого режима. Но при некоторых условиях такой способ вполне проявляет свою эффективность и не нарушает требований правил электроустановок.

Похожие темы:

Сети с изолированной нейтралью — ElectrikTop.ru

Электрические сети — это сложные системы. Схемы подключения генераторов и трансформаторов предполагает подключение глухозаземленной и изолированной нетрали.   В нашей энергосистеме в основном используется система с глухозаземленной нетралью. Однако, существует оборудование, которое должно работать в условиях где применяется трехпроводная сеть с изолированной нейтралью.

Это передвижные установки, оборудование торфоразработок, при добыче калийных удобрений и угольных шахтах, то есть оборудование, работающее на напряжение 380-660 В и 3-35 Кв.  Питающий кабель передвижных установок выполняется четырехпроводным кабелем. Отличие одного вида заземления от другого заключается в том, что общая точка вторичной обмотки трансформатора подключается непосредственно в трансформаторной подстанции к заземлителю.

Такая система с изолированной нейтралью получается при подключении вторичных обмоток трансформатора треугольником. В этом случае средней точки просто не существует. Это используется, когда по условия безопасности не допускают аварийное обесточивание при коротком замыкании на землю. Такие системы получили обозначение IT.

Что является определением изолированной нейтрали

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ)существует определение, что собой представляет схема с изолированной нейтралью. Рассмотрим, чем называют IT схемой. Это система, в которой нулевой провод генератора или трансформатора не подключается к заземлителю. Он может быть подключен к контуру заземления путем соединения приборов сигнализации, средств измерения, защиты или аналогичных приборов к нулю.  Все эти устройства должны обладать большим сопротивлением.

Систему с изолированной нейтралью можно представить трехфазной сетью, обмотка трансформатора, в которой соединена треугольником, но может быть и звездой. А от линии отходят резисторы, подключенные к заземлению и параллельно сопротивлению стоят конденсаторы. Через которые в кабельной или воздушной линии протекают токи утечки, их можно представить двумя составляющими. Одна из которых активная, а вторая реактивная.

Так как сопротивление не поврежденной изоляции имеет величину около мегаома. При таком сопротивлении ток утечки очень маленький и рассчитывается по закону Ома. I=U/R, а при величине сопротивления 0,5 Мом и напряжении 220 В, составляет 0,44 Ма.   Реактивную составляющую представляют в виде конденсатора. Одной обкладкой служит провод линии, а второй земля.

Когда имеется исправная трехфазная сети с изолированной нейтралью нагрузка между фазами распределяется равномерно. При возникновении пробоя одной фазы на землю, т. е. возникают однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

В этом случае возникает аварийный ток однофазного замыкания. Чаще всего замыкание происходит на корпус электрического потребителя. В качестве последнего могут выступать электродвигатели или металлические конструкции.

Если они не заземлены, то на корпусе прибора возникает фазное напряжение или близкое к нему. Прикосновение человека к корпусу будет равносильно прикосновению к фазе. Что смертельно опасно.
Когда возникает однофазное КЗ в сети с изолированной нейтралью, ток замыкания небольшой, его значение составляет миллиамперы. При таких токах невозможно установить защитные устройства.

Поэтому для обеспечения отключения используются приборы, которые автоматически контролируют состояние изоляции. Такие системы устанавливают, когда необходима защита от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Достоинства

Какие же существуют достоинства и недостатки сети с изолированной нейтралью? К основным достоинствам следует отнести то, что нет необходимости оперативного отключения питающего напряжения при возникновении короткого замыкания одной фазы на землю.

Недостатки

Это считается аварийным режимом, и он не предполагает длительной работы оборудования. Такой режим имеет следующие недостатки:

• Обнаружить неисправный участок довольно непросто;
• Изоляция электроприборов должна быть рассчитана на пробой от линейного напряжения;
• При продолжительном замыкании увеличивается вероятность поражения обслуживающего персонала электричеством;
• Вследствие постоянного воздействия дуговых перенапряжений и постоянного накопления дефектов, снижается срок службы изоляции;
• Из-за появления дуговых перенапряжений возникают повреждения изоляции в разных местах;
• Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью затрудняет работу релейной защиты;
• Возможное появление дуги малых токов в месте однофазного замыкания на землю.

Большое количество недостатков существенно снижает применение такой схемы в сетях до 1 000 В. Более широкое распространение такая система получила в высоковольтных сетях.

Что такое и чем отличается изолированная нейтраль в сетях с напряжением выше 1 000В

В сетях среднего напряжения (6 — 10 КВ) изолированная нейтраль трансформатора отсутствует, так как обмотки трансформатора соединены треугольником. При соединении обмоток звездой появляется возможность в организации защиты компенсации тока однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети с изолированной нейтралью.

Для компенсации реактивных токов короткого замыкания применяют дугогасящие реакторы в случае:

1. Линии напряжением 3-6 КВ и током свыше 30А;
2. Напряжение сети 10 КВ и ток больше 10А;
3. Ток, превышающий 15 А и напряжения 15-20 КВ;
4. Воздушная линия электропередач напряжением 3 – 20 КВ и током, превышающим 10 А;
5. Кабельные и ЛЭП напряжением 35 КВ;
6. При напряжении на генераторе 6-20 КВ и токе на землю 5А в схеме «генератор – трансформатор».

Трехпроводная трехфазная система с изолированной нейтралью допускает производить корректировку тока КЗ, что осуществляется подключением нейтрали к заземлению при помощи высокоомного сопротивления.

В нашем случае изолированная нейтраль используется в сетях:

• Применяется в двухфазных сетях постоянного тока;
• Трехфазные сети переменного тока до 1 000 кВ;
• Трехфазные сети 6 – 35 кВ при допустимом токе короткого замыкания;
• Сети 0,4 КВ, в которых применяются устройства защиты в виде разделяющих трансформаторов.

разновидности устройства, принцип действия, преимущества и недостатки

В настоящее время для безопасного энергообеспечения электрооборудования в основном используют глухое заземление. В то же время существуют устройства, которые эксплуатируются в трехпроводной сети с изолированной нейтралью. Сюда можно отнести передвижное оборудование, устройства для торфоразработок и другие механизмы, которые работают в сетях 380−660 В. Кроме того, такой вид защиты применяется в электрических магистралях напряжением от 2 до 35 кВ.

Режимы работы нейтралей

Нейтраль электрооборудования представляет собой общую точку обмотки генератора или трансформатора, которая соединена звездой. Оттого, как связана нейтраль с землей, зависит уровень изоляции электрооборудования.

Кроме того, такая связь определяет выбор коммутационных устройств, значение перенапряжения и методы их устранений, величину токов при замыкании на землю одной фазы и т. д. От того, в каком режиме находится нейтраль,

известны схемы четырех типов:

• с изолированными нейтралями;
• с резонансно-заземленными устройствами;
• с эффективно-заземленным оборудованием;
• с глухозаземленными нейтралями.

В настоящее время первые два вида используются в электрических сетях с напряжением от 3 до 35 кВ. Эффективное заземление чаще всего встречается в электроснабжении с напряжением выше 1 кВ и коэффициентом замыкания не более 1,4. Этот показатель означает разность между потенциалами фазы и земли в нормальном состоянии и при повреждении фазы.

Группа с глухозаземленной нейтралью относится к сетям с напряжением до 1 кВ.

Описание изолированного устройства

Такое устройство защиты представляет собой систему, когда нулевой провод генератора или трансформатора не соединяют с заземлителем. Соединение с глухим заземлением допускается через аппаратуру сигнализации, защиты и устройства измерения, которые обладают большим сопротивлением.

В этом случае изолированная нейтраль представляет собой трехфазную сеть, подключенную от электрического оборудования к заземлению через резисторы.

При этом параллельно подключают систему с конденсаторами. Такая схема подключения нейтрали имеет две составляющие:

• активную;
• реактивную.

Активная схема предназначена для препятствия току утечки с помощью резисторов, которые благодаря большому сопротивлению понижают его значение до минимального. Реактивная система обладает конденсаторами, в которых одна обкладка соединяется с линией, а вторая — с землей.

Принцип действия

В исправной трехфазной сети распределение нагрузки происходит равномерно. В случае пробоя любой фазы в схеме с изолированной нейтралью возникает замыкание на землю. Обычно происходит в этом случае пробой на корпус электрического потребителя.

Это могут быть как электрические двигатели, так и металлическое оборудование. Если отсутствует заземление, то на устройствах появляется напряжение. Такая ситуация очень опасна при прикосновении человека к корпусу конструкции.

Когда же в сети стоит изолированная нейтраль, то ток снизится до минимума и станет безопасным для работника. В настоящее время такая система защиты применяется:

1. В двухпроводных сетях постоянного тока.
2. В электрооборудовании, работающем в трехфазной сети напряжением до 1 кВ.
3. В схемах с низким напряжением, обладающих защитными устройствами.

Под защитными устройствами подразумевается использование разделяющих трансформаторов или применение дополнительной изоляции. Дело в том, что обычными предохранителями и автоматическими выключателями невозможно произвести отключение слишком малого тока.

Такое оборудование просто не рассчитано на такие значения. Поэтому и требуется дополнительное релейное оборудование, которое предупредит об аварийной ситуации.

Так как эти устройства сложные в управлении, то их обслуживание проводят только высококвалифицированные работники.

Достоинства и недостатки

Одним из важнейших преимуществ режима таких сетей является наличие небольшого тока при однофазных замыканиях на землю. Этот факт позволяет гораздо увеличить эксплуатацию автоматических выключателей. Дело в том, что замыкание на землю составляет на практике 90% от общего числа аварийных ситуаций.

Кроме того, наличие малого тока позволяет снизить требования к заземляющему оборудованию. Такой режим нейтрали обладает и массой недостатков. Например, однофазное замыкание на землю может вызвать феррорезонансные явления, которые зачастую приводят к выходу из строя электрооборудования.

Могут возникнуть дуговые перенапряжения, приводящие однофазное замыкание в двух- и трехфазное. Кроме того, конструкция защит от замыкания довольно сложная, что приводит к ее недостаточной работоспособности и эффективности. Бытует мнение, что при однофазном коротком замыкании возможна дальнейшая эксплуатация электрооборудования.

Но практика показывает, что практически сразу происходят двух- и трехфазное короткие замыкания, которые в итоге приводят к отключению электрооборудования. При падении провода у опор линий электропередач, когда сохраняется короткое замыкание, появляются опасные напряжения прикосновения. Большинство смертельных случаев происходят именно в таких ситуациях.

Поэтому для бесперебойной работы электроснабжения в сетях с изолированными нейтралями используют автоматические включения резервных питаний.

Электробезопасность в установках до 1000 В с глухозаземленной и изолированной нейтралью

С точки зрения электробезопасности выясняется напряжение, воздействию которого подвергается тело человека при прикосновении к токоведущим частям или корпусам машин, аппаратов и механизмов с поврежденной изоляцией. Если нейтраль сети заземлена, то при прикосновении человека к находящемуся под напряжением проводнику одной фазы образуется цепь фаза источника — тело человека — обувь — пол — земля — заземление нейтрали источника. Напряжение, воздействию которого подвергается тело человека, представляет собой часть фазного напряжения источника.
В сети с изолированной нейтралью при прикосновении человека к находящемуся под напряжением проводнику через тело человека проходит ток, определяемый напряжением источника, сопротивлением человека и проводимостью фазы сети на землю. В сетях до 1000 В решающее значение имеет активная проводимость изоляции. Если до момента прикосновения сопротивления изоляции фаз на землю были равны, то при пренебрежении емкостями на землю ток через тело человека определяется на основании теории симметричных составляющих:

где — фазное напряжение источника; — сопротивление тела человека, его обуви и пола; r — сопротивление изоляции фазы на землю.
Если одна из фаз до момента прикосновения имела замыкание на землю, то прикосновение к токоведущим частям других фаз представляет большую опасность, так как ток через тело человека определяется линейным напряжением сети и суммой сопротивлений его тела, обуви и пола:

Поражения, вызываемые прикосновением к конструкциям или корпусам, оказавшимся под напряжением, предотвращаются главным образом применением защитных заземлений.
Защитным заземлением называется преднамеренное соединение с землей металлических частей электрической установки, нормально не находящихся под напряжением, благодаря которому ток через тело человека при прикосновении к корпусу с поврежденной изоляцией снижается до такого значения, которое не угрожает его жизни и здоровью.
Кроме обеспечения безопасности людей при повреждении изоляции заземления могут выполнять функции, определяющие нормальный режим работы электроустановки: заземления разрядников; заземления нейтралей трансформаторов в установках 110 кВ и выше; снижающие уровни перенапряжений; системы с использованием земли в качестве рабочего провода (электрифицированный транспорт, электропередачи «два провода — земля») и др. Заземления, определяющие режим работы установки в нормальной эксплуатации называются рабочими.
Для обеспечения надежного автоматического отключения с наименьшим временем отключения элементов электрооборудования с поврежденной изоляцией в электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, а также в трехпроводных сетях постоянного тока с глухозаземленной средней точкой устраивается связь корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью электроустановки. Наличие такого соединения превращает замыкание токоведущих частей на корпус в к. з., сопровождаемое значительным током. Такая система носила ранее (до 1957 г.) название «зануление»; действующими ПУЭ это название исключено, так как система представляет собой обычную систему заземления, но с требованием обеспечения достаточно малого сопротивления связи между заземляемыми корпусами электрооборудования и нейтралью источника.
В настоящее время вопрос выбора режима нейтрали в электроустановках до 1000 В решается следующим образом.
В наиболее распространенных четырехпроводных сетях до 380 В, общих для силовых и осветительных нагрузок, нейтраль и нейтральный провод обязательно заземляются. Это определяется тем, что сопротивление изоляции нейтрального провода ниже, чем фазного, так как протяженность этого провода больше. Контроль изоляции нейтрального провода в режиме нормальной эксплуатации сложен. Его трудно осуществить даже путем поочередного отключения целей, так как в нейтральном проводе нет ни выключателей, ни предохранителей. Дефекты изоляции нейтрального провода постепенно накапливаются, ничем себя не проявляя. Кроме того, в четырехпроводной сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю нейтральный провод получает фазное напряжение и прикосновение к нему представляет прямую опасность.
Малые значения токов однофазного замыкания в установках с изолированной нейтралью являются значительным преимуществом этой системы с точки зрения электробезопасности. Однако безопасные значения токов могут быть достигнуты лишь в малоразветвленных сетях с хорошим состоянием изоляции. В сильно разветвленных сетях следить за состоянием изоляции трудно, возникшие замыкания могут своевременно не выявляться и системы могут длительное время работать с замыканием в одной точке. Даже при хорошем состоянии изоляции в сильно разветвленных сетях ток однофазного замыкания может быть значительным за счет емкостной составляющей, а компенсация емкостных токов на землю в сетях до 1000 В не применяется из-за связанных с этим дополнительных расходов. Таким образом, в установках низкого напряжения допустимы обе системы — с изолированной и заземленной нейтралью. При мало разветвленной сети имеет преимущество система с изолированной нейтралью. При сильно разветвленной сети целесообразно работать с заземленной нейтралью. Для исключения повышения напряжения исправных фаз по отношению к земле свыше условного значения 250 В нейтраль четырехпроводной сети напряжением до 380 В переменного тока и средняя точка трехпроводной сети постоянного тока напряжением до 440 В должны быть заземлены.
В электроустановках трехфазного тока напряжением 500 и 660 В нейтраль, как правило, изолирована.
Электроустановки с изолированной нейтралью следует применять при повышенных требованиях по безопасности (торфяные разработки, горные карьеры, угольные шахты и др.) и при условии, что в электроустановках обеспечиваются контроль изоляции сети, быстрое обнаружение персоналом замыканий на землю и быстрая их ликвидация, либо автоматическое отключение участков при возникновении замыкания на землю. Это объясняется тем, что даже при малых токах замыкания напряжение прикосновения может быть значительным, а при возникновении двойного замыкания, сопровождаемого током двухфазного к. з., это напряжение резко возрастает.

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

Система заземления IT- где применяется, схема

Кроме обычных систем электропитания, в которых нейтраль источника питания соединена с контуром заземления, есть схема, в которой вторичная обмотка трансформатора и все элементы электросхемы изолированы от заземления или соединены с ним через сопротивление большого номинала. Часто вместо резистора используется разрядник, предохраняющий потребителей при попадании молнии в линию электропередач. Это система заземления IT.

Все элементы корпуса и другие металлические детали оборудования, не подключённые к электропитанию, в этой схеме заземляются. Ток утечки в таких системах электропитания практически отсутствует даже при нарушении изоляции между корпусом и токоведущими частями. Это позволяет длительную эксплуатацию электрооборудования при однофазном замыкании.

Схема заземления IT, согласно ПУЭ п.1.7.3, относится к системам с изолированной нейтралью. Именно под таким названием она известна среди большинства электромонтёров России. Питание однофазных электроустановок осуществляется по двум, а трёхфазной аппаратуры по трём проводам. Нейтральный провод N не заземлён, а заземляющий РЕ проложен только от корпуса оборудования до контура заземления.

Происхождение данной системы

Первоначально система заземления IT широко применялась в схемах электроснабжения жилых зданий. Это было связано с отсутствием надёжного заземления в деревянных зданиях и деревянных опорах линий электропередач, которые также не могли использоваться в качестве заземления.

В частности, эксплуатировавшиеся в СССР до начала 60-х годов сети 127/220В являлись схемами с изолированной нейтралью. Это было связано отсутствием надёжного заземления, устройств защиты и опасностью пожара в деревянных зданиях, составлявших значительную часть жилого фонда, при замыкании между заземлённым корпусом и токоведущими частями.

Отсутствие заземления в цепи электроснабжения здания и пониженное до 127В напряжение делает практически безопасным прикосновение к оголённым проводам. В связи с этими особенностями сложилось представление о полной безопасности работ по замене розеток и выключателей в бытовой электросети.

Справка! В однофазной сети с изолированной нейтралью отсутствует разделение на нулевой и фазный проводники.

Широкое распространение сетей 220/380В с глухозаземлённой нейтралью получило с началом строительства «хрущёвок» — железобетонных домов с заземлённым каркасом и водопроводными трубами в каждой квартире. Такая конструкция здания повышает вероятность замыкания электропроводки и заземлённых элементов здания.

Из-за отсутствия связи нейтрального провода с заземлением при этом соединении не происходит отключение автоматического выключателя или перегорание плавкой вставки предохранителя. Поэтому прикосновение ко второму проводу в железобетонном здании приведёт к поражению человека электрическим током. В результате система заземления IT потеряла свои преимущества перед другими схемами защиты.

Схема электроснабжения в системе IT

Эта система описана в ПУЭ п.1.7.3 и показана там же на рис.1.7.4. В этой схеме источник питания и другие элементы сети отделены от контура заземления. Заземляются только корпуса электроприборов, изолированные от электропроводки. Требования к такому заземлению указаны в ПУЭ пп.1.7.58 и 1.7.64.

Для повышения безопасности использования такой схемы при проектировании и монтаже системы IT дополнительно к автоматическим выключателям устанавливаются УЗО и системы сигнализации.

Есть два варианта соединения обмоток питающего трансформатора:

1. Треугольник. В этой схеме нейтраль источника питания и нейтральный провод N отсутствуют. Такая система применяется на производстве для питания электропечей и других специальных установок, а так же на кораблях и других плавучих конструкциях. В этом случае электроприборы 220В подключаются к линейному напряжению.
2. Звезда. Классическая четырёхпроводная схема электропитания. Нейтральная точка вторичной обмотки трансформатора соединяется с контуром через разрядник. Этот элемент предотвращает попадание высокого напряжения в сеть при грозовых разрядах, а так же при нарушении изоляции между первичной, высоковольтной, и вторичной обмотками.

Особенности конструкции системы заземления IT определяют её достоинства перед другими схемами:

• возможность сравнительно безопасного прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
• малый ток утечки при однофазном замыкании на заземленный корпус;
• такое замыкание не является аварийным режимом и позволяет продолжать работу оборудования до устранения неисправности;
• при падении провода на землю отсутствует шаговое напряжение.

Кроме достоинств, схема защиты IT имеет недостатки, ограничивающие её применение:

• низкий ток утечки при однофазном замыкании на землю недостаточен для срабатывания обычных видов защиты;
• работа в режиме короткого замыкания между одной из фаз и заземлением является опасной в случае прикосновении к другому фазному проводу.

В чем отличие системы IT от других систем

Схема трёхфазного электроснабжения IT при включении вторичных обмоток питающего трансформатора 220/380В «звездой» практически не отличается от других систем питания. Основным отличием при однофазном подключении является то, что в нулевом и фазном проводнике отсутствует потенциал по отношению к заземлению. В сетях 127/220В электроприборы ≈220В включаются на линейное напряжение между двумя фазными проводниками.

При включении обмоток «треугольником» ситуация более сложная. В сети 380В стандартное для бытовых устройств напряжение 220В отсутствует. В этом случае используется понижающий трансформатор:

1. Для питания отдельных установок необходим однофазный электротрансформатор 380/220. Такой трансформатор может использоваться также в сетях TN и ТТ в качестве разделительного при организации схемы электропитания IT для отдельного электроприбора.
2. Питание нескольких групп потребителей осуществляется через трёхфазный трансформатор 380/220В. Вторичные обмотки этой установки соединяются «треугольником» и выходное линейное напряжение составляет необходимые 220В.
3. При соединении вторичных обмоток в «звезду» и использовании трансформатора 380/380В в схеме электропитания появляется нейтраль. Это позволит использовать классическую четырёхпроводную схему электроснабжения.

Важно! Нейтраль вторичной обмотки не заземляется. Это превращает систему IT в схему ТN.

Где применяется система заземления IT

В связи с особенностями этой схемы областью применения системы заземления IT являются электроустановки и здания с высокими требованиями к электро- и пожаробезопасности, а также требующие бесперебойного электроснабжения:

• Электрооборудование шахт, особенно в сырых и взрывоопасных условиях. Обязательной является установка рудничных устройств защиты от токов утечки.
• Медицинские учреждения, особенно хирургия и реанимация. Отключение электропитания в этих зданиях опасно для жизни пациентов.
• Научные лаборатории. Электрооборудование этих учреждений отличается повышенной чувствительностью к перепадам напряжения и аварийному отключению.
• Взрывоопасное производство. Это химические, деревообрабатывающие и газовые установки.
• Помещения с повышенной влажностью, ГЭС и другие сооружения с опасностью появления шагового напряжения. В этих установках по системе IT запитываются схемы управления, сигнализации и вспомогательные механизмы.
• Специальные установки. Эта схема защитного заземления используется для оборудования с повышенной опасностью замыкания на землю.

Систему электропитания IT имеют также переносные электростанции. Из-за отсутствия на месте установки контура заземления применить в этих аппаратах схему TN затруднительно.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Режим работы нейтрали трансформатора

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, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств,

• необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,

• возможностью применения простейших схем электрических сетей.

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 .

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

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

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 .

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью .

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 .

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть с эффективнозаземлённой 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

Системы с глухозаземленной нейтралью – это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью . При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а – заземленная нейтраль, б – изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов – до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

Важным параметром подключения трансформатора к сети является группа и схема соединений его обмоток. [3] Группой соединения называют угловое (кратное 30°) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями холостого хода трансформатора. Возможны 4 схемы соединения силовых трансформаторов:

– Y_н – звезда с выведенной нейтралью

Группа соединений указывается числом от 0 до 12.

На электростанциях и подстанциях наиболее распространены для 2 – х обмоточных трансформаторов следующие схемы и группы:

В 3-х обмоточных трансформаторах применяются соединения

Нейтральюназываютобщую точкумногофазных генераторов, трансформаторов, а также провод, соединенный с этой точкой. Заземленная нейтральная точка (или провод) называется нулевой

Нейтраль может быть глухо заземлена, соединена с землей через активные или реактивные сопротивления (резонансно – заземленная нейтраль) и изолирована от земли.

Выбор способа заземления нейтрали определяется безопасностью обслуживания сети, надежностью электроснабжения ЭП и экономичностью. При повреждении фазной изоляции способ заземления нейтрали оказывает большое влияние на величину тока замыкания на землю и определяет требования в отношении заземляющих устройств электроустановок и релейной защиты от замыканий на землю.

В установках напряжением до 1кВ применяют 4-х проводные и 3-х проводные сети как с глухозаземленной, так и изолированной нейтралью.

На рисунке показана схема 3-х фазной 4-х проводной сети с глухозаземленной нейтралью (ГЗН), у которой обмотки питающих трансформаторов соединены в звезду и нейтральные точки электрически соединены с заземляющим устройством (землей). Начертить. При 1-фазных замыканиях на землю в сетях с ГЗН протекают большие токи к.з., быстродействующая защита отключает поврежденный участок и 1-фазное замыкание не переходит в междуфазное.

На неповрежденных фазах напряжение относительно земли не повышается и изоляция может быть рассчитана на фазное, а не на междуфазное (линейное) напряжение. Однако при частых 1- фазных замыканиях на землю возникают тяжелые условия работы отключающих аппаратов, что может привести к повреждению обмотки трансформаторов.

Сети с напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью (ИН) – это малоразветвленные сети. Начертить. К ним относятся, как правило, 3-х проводные сети напряжением 380, 660 В. Электроустановки с ИН следует применять при повышенных требованиях в отношении безопасности (шахты, карьеры, торфоразработки) и при условии надежного контроля изоляции сети

для быстрого обнаружения персоналом замыкания на землю. При этом должна быть обеспечена скорейшая ликвидация замыканий на землю или автоматическое отключение участков при возникновении замыкания на землю. Системы с ИН, как правило, не имеют 4-го нулевого провода, поэтому их исполнение экономичнее по сравнению с 4-х проводной сетью с ГЗН. В сетях с ИН при замыкании одной фазы на землю через место повреждения будут проходить только емкостные токи, обусловленные напряжением и емкостью неповрежденных фаз. Напряжение поврежденной фазы по отношению к земле становится равным “0”, а напряжения 2-х других фаз становятся равными междуфазным (линейным) напряжениям.

При замыкании на землю система питания сети с ИН не отключается и может работать до отыскания повреждения 2 с лишним часа. Этого времени достаточно для отыскания дежурным персоналом места повреждения, т.к. режим работы сети при замыкании одной фазы на землю считается не аварийным, а лишь анормальным. Питание ЭП при этом не прерывается. Из всех видов повреждений 1- фазные замыкания на землю составляют обычно 75 – 80 %, поэтому сети с ИН являются более надежными по сравнению с сетями с ГЗН. В связи с тем, что при ИН сети во время замыкания на землю одной фазы напряжения двух других фаз относительно земли увеличивается в раз, изоляцию всех трех фаз нужно предусмотреть не на фазное, а на междуфазное (линейное) напряжение.

В сетях с ИН напряжением 6 …35 кВ для уменьшения емкостных токов замыкания на землю применяют заземляющие реакторы, устанавливаемые в цепи трансформатора. Такие сети называют сетями с резонансно – заземленной(компенсированной)нейтралью. См. рис. 1.5 б [1, с. 26]

В России глухое заземление применяют:

– в сетях напряжением 110 кВ и выше;

– в 4-х проводных сетях на 380/220 В;

– в 3-х проводных сетях постоянного тока.

С изолированной нейтралью работают:

– 3-х фазные сети 6-35 кВ;

– 3-х фазные 3-х проводные сети 220 – 660 В;

– 2-х проводные сети постоянного тока.

В [1, с. 28] представлен пример включения лампы в 3-х фазной 4-х проводной сети с ГЗН.

для контрольной работы по ЭСП

по темам: 2.1.1; 2.1.2

1. Дать определение понятиям: “электроснабжение”, “система

2. Изобразить с указанием размеров трансформатор, разъединитель,

3. Что такое номинальное напряжение, назвать схемы соединения обмоток

трансформаторов и генераторов.

1. Дать определение понятиям: “электрическая сеть”, “подстанция».

2. Изобразить с указанием размеров реактор, кабельную и воздушную

3. Дать определение сети с изолированной нейтралью и перечислить где они

1. Дать определение понятиям: “электроприемник”, “воздушная и кабельная

2. Изобразить с указанием размеров предохранитель, генератор,

3. Дать определение сети с заземленной нейтралью и перечислить где они

Лекция № 3 (Нужно 2 часа)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8516 – | 8103 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы либо метод рабочего заземления которых обоснован:

— 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, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств,

— необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты
от замыкания на землю,

— возможностью внедрения простых схем электронных сетей.

При однофазовом замыкании на землю нарушается симметрия электронной системы: меняются напряжения фаз относительно земли, возникают токи замыкания на землю, появляются перенапряжения в сетях. Степень конфигурации симметрии находится в зависимости от
режима нейтрали .

Выбор режима нейтрали в электронных сетях определяется
бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы,
безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электронных установок, к обмоткам которых подключены электронные сети, могут быть заземлены конкретно, или через индуктивные либо активные сопротивления, или изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству конкретно либо через маленькое сопротивление, то такая нейтраль именуется
глухозаземлённой , а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью .

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством именуется
изолированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, именуются сетями с
резонанснозаземлённой или возмещенной нейтралью .

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

Электронная сеть, напряжением выше 1 кВ, в какой коэффициент замыкания на землю не превосходит 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов меж неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой либо 2-ух других фаз к разности потенциалов меж фазой и землёй в этой точке до замыкания ) именуется сеть с
эффективнозаземлённой нейтралью .

Электроустановки зависимо от мер электробезопасности делятся на 4 группы:

— электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью
(с большенными 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.

Почему нейтраль главной цепи привязана к земле?

Мой отец — электрик, а я — инженер-конструктор электроники, и до сих пор он все еще не может назвать мне вескую причину для этого.

Рассмотрим два следующих изображения / ситуации — оба одинаковых случая, но с нейтралью, не привязанной к земле во втором. Приносим извинения за плохие диаграммы, но представьте, что они воткнут вилку в вилку / нож в тостер и т. Д. для того, чтобы прикоснуться к активному.

На первом снимке человек получает удар электрическим током.Классический чехол. Это потому, что разница между рукой человека и землей у его ног составляет 240 В переменного тока. Ключевым моментом здесь является то, что шок вызвала разница между , 240 В переменного тока, и .

На втором рисунке человек снова касается активного провода — однако, поскольку земля не привязана к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока. Никто. Подобно подключению к свету только одного конца батареи, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить шок — это если человек будет одновременно и активным, и нейтральным, а вам нужно будет попытаться убить себя, если вы каким-то образом это сделаете (т.е. Я хочу сказать, что большинство ударов электрическим током вызывается активным -> потенциалом земли, неактивным -> нейтральным — и , привязка нейтрали к земле ничего не делает для предотвращения ударов активного -> нейтрального потенциала).

Да, земля может быть плавающей и иметь «любой» потенциал по отношению к активному, и приятно привязать ее к нейтрали на электростанциях, розетках трансформаторов и за пределами нашего дома с помощью заземляющего стержня, чтобы «мы знали», какой у нее потенциал. сидит на. Но вы можете привести этот аргумент, что он может возрасти до некоторого опасного потенциала около любого изолированного источника питания .Так что я не думаю, что это веский аргумент и единственная причина. Вдобавок ко всему, изолированные трансформаторы / источники питания иногда используются с единственной целью защиты от ударов — так почему бы нам просто не изолировать всю землю от нашей электросети? Ха-ха.

Очевидно, что заземление шасси больше не потребуется, если нейтраль не будет привязана к земле — потому что прикосновение к металлическому корпусу не будет опасным, если по какой-либо причине устройство окажется под напряжением (то есть так же, как в ситуации 2).

TL; DR: только причина, по которой мы привязываем землю к нейтрали, чтобы мы знали, что земля под нами составляет 0 В по отношению к активному? Или есть какая-то другая причина?

Почему в судовых энергораспределительных системах нет нейтрали?

В энергосистемах низкого напряжения (<1000 В) суда используют изолированные нейтрали для защиты целостности энергосистемы.

На суше используется заземленная нейтраль. Любое замыкание на землю (резкое или мгновенное) приведет к срабатыванию выключателей или срабатыванию предохранителей. В худшем случае вы в темноте. Найти нарушителя будет несложно.

Но в море отключение электроэнергии может привести к тому, что корабль окажется в опасности при прохождении пролива, сужении или стыковке. Поэтому для защиты целостности энергосистемы используется изолированная нейтраль.

Одиночное замыкание на землю не активирует защиту цепи.Если происходит единичное замыкание на землю, корпус находится под напряжением. Бригада не подвергается прямой опасности, если только она не контактирует с другой линией электропередачи. По этой причине замыкания на землю необходимо устранять как можно скорее. Все шины напряжения должны иметь функцию обнаружения замыкания на землю.

Это очень похоже на неизолированные линии электропередач, используемые на опорах на суше. Птицы могут приземлиться на них, и если они не коснутся заземленного столба в обход изолятора столба, они будут в безопасности. Их когти обладают одинаковым потенциалом.

В случае отключения электроэнергии требуются два замыкания на землю на двух разных линиях электропередачи для срабатывания предохранителей или автоматических выключателей. В идеале селективность энергосистемы должна изолировать два замыкания на землю вблизи нагрузок, но корабль может быть отключен от электросети.

Никаких работ по техническому обслуживанию не планируется во время маневрирования, а периодическое обслуживание откладывается до устранения замыканий на землю. Два замыкания на землю могут произойти на любой линии электропередачи, включая трансформаторы и однофазные линии, поэтому все линии электропередачи должны быть защищены прерывателями или плавкими предохранителями.

В установках высокого напряжения (> 1000 В) каждая нейтраль генератора заземлена на корпус через сопротивление или импеданс для ограничения тока короткого замыкания. Любое замыкание на землю может вызвать обесточивание корабля, но для высоковольтных систем (6,6 кВ) слишком опасно иметь неизолированную нейтраль.

Первое замыкание на землю (красный L1) не повлияет на работу корабля. Мотор работал нормально. Второе замыкание на землю на той же линии не повлияет.Второе замыкание на землю на той же линии немного затруднит устранение замыканий на землю.

Короткое замыкание происходит только при втором замыкании на землю (зеленый L2) на второй линии питания и срабатывают устройства защиты цепи.

Основные правила: изолированный нейтраль

[индекс]

Нейтраль — проводник с током. Единственное различие между нейтралью и питающим (или «горячим») проводником состоит в том, что каждый из них имеет разную маркировку, питающий провод проходит через автоматический выключатель, а провода проводят ток и напряжение со сдвигом по фазе на 180 °. Оба они проводят один и тот же ток и обрабатываются одинаково в пределах одного учреждения. Они проходят параллельно друг другу и изолированы друг от друга и от земли. Внутри объекта как горячие, так и нейтральные проводники рассчитаны на , плавать, или проходить сквозь них без заземления или соединения с такими корпусами, как распределительные коробки, коробки устройств, ISBP и субпанели. Таким образом, нейтральный провод изолирован внутри объекта. Эта изоляция важна на всем объекте ниже по потоку от источника подачи электроэнергии, или ESE .

Большая часть, если не большая часть опасности, создаваемой паразитными токами и электромагнитными полями на объекте, может быть связана с электрическим нейтральным проводником, который был подключен к системе заземления где-то внутри объекта рядом с жильцами и ниже по потоку от ESE. Такое действие будет нарушением статьи 384-20 NEC (1999) и / или закона муниципалитета или штата.

Если это случится с «горячим» проводником, это, скорее всего, приведет к срабатыванию выключателя, и это будет исправлено на месте любым электриком. Изоляция «горячего» проводника обычно выполняется для подачи питания туда, куда он должен идти, для предотвращения опасности поражения электрическим током и возгорания, а также для устранения коротких замыканий и «замыканий на землю». Все эти причины применимы и к нейтральному проводнику, но многие электрики относятся к нейтральному проводнику как к еще одному заземлению, а не как к «горячему» проводнику. Это приводит к появлению множества нестандартных и опасных конфигураций проводки на розетках, распределительных коробках и субпанелях, поиск и ремонт которых требует времени.

Сохранять балансировку проводов питания слишком важно для безопасности жизни. Балансировка предотвращает перегрев, возгорание и поражение электрическим током, а также преждевременный выход из строя электрической системы. Поддержание баланса напряжения между горячим и нейтральным проводниками также устраняет паразитные электромагнитные поля, делая внутреннее пространство объекта «тихим».

Никакая электрическая нейтраль не должна иметь альтернативного пути к заземлению на стороне нагрузки ESE . Это означает, что по всей длине нейтрального проводника, включая сростки и шины, необходимо изолировать весь путь до стороны питания ESE . Это должно быть сделано таким же образом, как и изоляция пути провода горячего питания. Всегда подключайте нейтральный провод и провод под напряжением параллельно, — плавает, — в корпусах и обеспечьте отдельный заземляющий провод.

Только на стороне питания ESE должно быть выполнено единственное соединение между землей и нейтралью. Только в этой точке на объекте может быть сформирован тракт нейтраль-земля . Это точка, которая соответствует описанию нейтрали как «заземленного проводника» на объекте. Дальнейшее обсуждение заземления нейтрали вне помещений можно найти на странице, озаглавленной «Как протекает ток».

Никакая электрическая нейтраль не должна быть заземлена в любом ISBP.

Аналогичным образом, если электрическая розетка должна быть установлена ​​в непосредственной близости от ISBP или построена на ней, она должна быть установлена ​​с изолированной нейтралью и изолированной горячей, а ее заземление должно быть напрямую подключено к сервисному модулю электропитания. ISBP . Изолированная нейтраль , и провода под напряжением должны будут следовать по пути GEC от внешнего помещения к ESE для подключения на стороне нагрузки службы.

Сводка

Даже в ISBP не может быть выполнено соединение или путь между нейтралью и землей. Сохранение изолированной нейтрали на стороне нагрузки ESE не менее важно, чем наличие ISBP . Только на стороне питания в ESE должно быть выполнено такое соединение между землей и нейтралью.

Заземленная нейтраль после ESE опасна; он будет работать против объекта и против ISBP , создавая ненужную опасность для жителей объекта и преждевременно ослабляя систему электрического заземления внутри объекта. На объектах, получающих услуги электроснабжения, изолированная нейтраль после ESE может предотвратить и смягчить проблемы, связанные с неправильно заземленным проводом нейтрали .

Изолированная и заземленная нейтраль

Система

с изолированной и заземленной нейтралью была подробно объяснена в этой статье. Мы также обсудим достоинства и недостатки отдельных систем.
Для критически важного оборудования мы часто используем изолированную систему заземления нейтрали на корабле. Но заземленная система тоже важна. А мы узнаем, как работает заземленная система.
Заземление системы предназначено для защиты оборудования и людей от поражения электрическим током.Если оборудование имеет разрыв изоляции в двух местах, то есть вероятность короткого замыкания. Это похоже на соединение двух проводов под напряжением. Обычно это приводит к протеканию большого тока через корпус и оборудование. Системы с изолированной и заземленной нейтралью описаны ниже.

Изолированная система заземления нейтрали

Как следует из названия, в такой системе заземления он полностью изолирован от корпуса корабля.
Для протекания тока замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью необходимы два замыкания на землю в двух разных линиях.Таким образом, в основном, если происходит единичное замыкание на землю, оно не будет отключать или задействовать какое-либо защитное оборудование, и, следовательно, основная машина будет продолжать работать. На корабле такая система является предпочтительной, поскольку нам необходимо оборудование, которое продолжит работу в случае единичного замыкания на землю, например, рулевой механизм или другое важное оборудование. Таким образом, для обеспечения непрерывности электрооборудования лучше использовать изолированную систему заземления нейтрали.
Примечание: Электродвигатель рулевого механизма можно заземлить с помощью трансформатора в линии.Но его вторичная обмотка не будет подключена к земле. Таким образом, в случае замыкания на землю он не отключит двигатель.

Система заземления нейтрали

В таком виде системы одиночное замыкание на землю приведет к короткому замыканию и приведет к протеканию большого тока через корпус и оборудование.
Это приведет к перегоранию предохранителя, как показано на рисунке ниже. И мы видим, что устройство сильно отличается от изолированной системы, которую мы читали ранее.
Система заземления нейтрали немедленно отключит оборудование, как только будет обнаружена неисправность.Да и техника с таким действием безопасна.
Высоковольтные системы, такие как генератор, как правило, заземлены. Такое высоковольтное оборудование заземляется с помощью резистора.

Рассмотрим пример генератора, нейтраль которого заземлена без использования резистора между ними. Таким образом, если произойдет какое-либо замыкание на землю, ток будет равняться току полной нагрузки генератора. Если это произойдет, это приведет к повреждению оборудования.

Итак, мы подключаем резистор между нейтралью и землей, он также называется резистором заземления нейтрали -NER.Омическое значение такого резистора значительно ниже максимального тока нагрузки, который может выдерживать генератор. Таким образом, в случае замыкания на землю этот резистор ограничит ток и защитит оборудование.

Для отключения трехфазного двигателя в случае замыкания на землю с помощью трансформатора тока. Когда замыкания на землю нет, трансформатор тока считывает нулевое напряжение на фазах. Но как только произойдет замыкание на землю, он обнаружит ток. И это будет обнаружено средствами защиты и отключит двигатель.
Преимущества изолированной заземляющей нейтрали по сравнению с заземляющей нейтралью

1) Он поддерживает непрерывность электрического оборудования. Следовательно, критическое оборудование не отключается в случае замыкания на землю.
2) Одиночное замыкание на землю не вызывает короткого замыкания.
Преимущества заземления нейтрали над изолированной земной нейтралью

1) Отключает электрооборудование при замыкании на землю. Это спасает инструмент.
2) Достаточно одного замыкания на землю, чтобы вызвать замыкание на землю и, следовательно, короткое замыкание.

Подземная или изолированная нейтраль ~ инженерные информационные технологии

Как видно из названия, нейтраль системы в этой системе не подключена к земле. Таким образом нейтраль изолирована от земли. Простая изолированная нейтральная система показана на рис. 1 (а).

Емкость относительно земли каждой фазы равномерно распределена по всей ее длине, и для всех расчетов эта емкость сгруппирована, чтобы сформировать единый конденсатор, подключенный между каждой фазой и землей.Эти токи опережают свое соответствующее напряжение на 90, ^— , как показано на векторной диаграмме. Рис. 1 (б).

Для идеально транспонированной линии (симметрично разнесенной) емкостные токи I _RC , I _YC и I _BC равны по величине и смещены друг относительно друга на угол 120 ^o . В условиях сбалансированной нагрузки с симметричным расстоянием между проводниками потенциал нейтрали будет равен потенциалу земли, как показано на рис.2.

Рис. 2 Потенциал каждой фазы относительно земли до повреждения

В этой фазе не будет протекать емкостной ток. Потенциал нейтрали не равен нулю, но он сдвигается из положения потенциала земли в положение, показанное на рис. 3.

В условиях неисправности емкостные токи неуравновешены, и ток короткого замыкания протекает через неисправную линию в место повреждения и возвращается обратно. к системе через землю и через емкости заземления C _{R и C B .Ток в линии Y имеет два компонента: один I RC и другой I BC , и соответствующие напряжения, управляющие этими токами, равны V RY и V YB , а разность фаз между токами и напряжениями равна 90. ^o из-за емкостной природы импеданса цепи. Векторная сумма I RC и I BC дает ток повреждения I f .}

Напряжение относительно земли фазы R = √3 . В _R
Напряжение на землю фазы B = √3 . V _B
Имеем, I _RC = V _RY / X _RC = (√3V _фаза ) / X _C
Аналогично _I,
BC = V _YB / X _BC = (√3V _фаза ) / X _C
Обе фазы V и XC равны, а ток короткого замыкания определяется векторной суммой и как показано на рис.5.

Рис. 5

Из диаграммы,
cos 30 ^o = (I _f /2) / I _RC
I /2 = I _RC . cos 30 ^o
I _f /2 = I _RC . (√3 / 2)
I _f = √3 . I _RC
I _f = 3 . (√3V _фаза / X _C )
I _f = 3V _фаза / X _C

Из приведенного выше уравнения можно увидеть, что ток, протекающий через неисправную фазу, в разы больше нормальный емкостной ток от линии к нейтрали, протекающий в каждой фазе исправной системы.

Следующие наблюдения можно увидеть из приведенного выше анализа.

1. В подземной системе нейтрали, если есть замыкание фазы на землю, то напряжения исправных фаз по отношению к земле повышаются от нормальной фазы до нейтрального значения до полного линейного значения, что может привести к пробою изоляции.

2. Емкостной ток в оставшихся исправных фазах увеличивается в √3 раз от своего нормального значения.
3. Емкостной ток в неисправных фазах в 3 раза превышает нормальное значение.

4. В землю течет емкостной ток. Если его величина превышает 4–5 ампер, то этого достаточно для поддержания дуги на ионизированном пути повреждения. Этот ток может сохраняться даже после устранения неисправности. Это явление устойчивой дуги называется дугой заземления. Емкость системы будет заряжаться и разряжаться в циклическом порядке, из-за чего могут возникать высокочастотные переходные процессы, которые вызовут высокое напряжение порядка 5-6 раз по сравнению с нормальным значением, что может привести к пробою изоляции либо в той же цепи, либо в другой. схема.Таким образом, незначительная неисправность также приводит к пробою изоляции и прекращению подачи электроэнергии.

Из-за несимметрии емкостных токов из-за неисправности кольца, индикатор неисправности дискриминационного типа не может быть установлен. Но в систему может быть включен индикатор смещения нейтрали, который только указывает на возникновение замыкания на землю, но не указывает его местоположение.

К преимуществам изолированной нейтрали относится работа системы при замыкании одной линии на землю. Также минимизируются радиопомехи за счет отсутствия токов нулевой последовательности.

Таким образом, подземная система не обеспечивает адекватной защиты от замыкания на землю с вероятностью пробоя изоляции, из-за которого может произойти межфазное замыкание. По всем этим причинам эта система сейчас не используется на практике. Система с заземленной нейтралью имеет много преимуществ, благодаря которым ее предпочитают в современных установках энергосистем.

Незаземленная нейтраль | Поведение цепи

Незаземленная нейтраль:

В системе с незаземленной нейтралью нейтраль не соединена с землей i.е. нейтраль изолирована от земли. Поэтому эту систему также называют системой с изолированной нейтралью или системой со свободной нейтралью . На рис. 26.7 показана незаземленная нейтраль. Линейные проводники имеют емкости между собой и землей. Первые подключаются по схеме «треугольник», а вторые — по схеме «звезда». Емкости, соединенные треугольником, мало влияют на характеристики заземления системы (т. Е. Эти емкости не влияют на цепь заземления) и, следовательно, ими можно пренебречь.Затем схема сводится к схеме, показанной на рис. 26.8 (i).

Поведение цепи в нормальных условиях: Давайте обсудим поведение незаземленной нейтрали в нормальных условиях (то есть в установившемся режиме и в сбалансированных условиях). Предполагается, что линия идеально транспонирована, так что каждый проводник имеет одинаковую емкость относительно земли.

Следовательно, C _R = C _Y = C _B = C (скажем). Поскольку фазные напряжения V _RN , V _YN и V _BN имеют одинаковую величину (разумеется, смещенные на 120 ° друг от друга), емкостные токи I _R , I _y и I _B будет иметь то же значение i.е.

где

В _ф. = фазное напряжение (т. Е. Линейное напряжение)

x _c = Емкостное реактивное сопротивление линии относительно земли.

Емкостные токи I _R , I _y и I _B опережают свои соответствующие фазные напряжения V _RN , V _YN и V _BN на 90 °, как показано на векторной диаграмме на рис. 26.8. (11). Три емкостных тока равны по величине и смещены друг от друга на 120 °.Следовательно, их векторная сумма равна нулю. В результате ток на землю не течет, и потенциал нейтрали совпадает с потенциалом земли . Таким образом, незаземленная нейтраль не представляет проблем в нормальных условиях. Однако, как мы увидим, токи и напряжения сильно зависят от неисправностей.

Поведение цепи при замыкании одной линии на землю: Давайте обсудим поведение незаземленной нейтрали при замыкании одной линии на землю.Предположим, что замыкание на землю происходит в линии B в некоторой точке F. Тогда схема принимает вид, показанный на рис. 26.9 (1). Емкостные токи I _R и I _y протекают по линиям R и Y соответственно. Напряжения, управляющие I _R и I _y , равны V _BR и V _BY соответственно. Обратите внимание, что V _BR и V _BY — это линейные напряжения [см. Рис. 26.9 (ii)]. Пути I _R и I _y по существу емкостные.Следовательно, I _R ведет V _BR на 90 °, а I _y ведет V _BY на 90 °, как показано на рис. 26.9 (ii). Емкостной ток короткого замыкания I _c в строке B представляет собой векторную сумму I _R и I _y .

Ток повреждения в линии B,

Емкостный ток короткого замыкания в линии B равен

Следовательно, когда в системе с незаземленной нейтралью происходит замыкание одной линии на землю, в системе возникают следующие эффекты:

• Потенциал неисправной фазы становится равным потенциалу земли.Однако напряжения двух оставшихся исправных фаз повышаются от нормальных фазных напряжений до полного линейного значения. Это может привести к пробою изоляции.
• Емкостной ток в двух исправных фазах увеличивается в √3 раз от нормального значения.
• Емкостной ток короткого замыкания (I _C ) становится в 3 раза больше нормального на фазу емкостного тока.
• Эта система не может обеспечить адекватную защиту от замыканий на землю.Это связано с тем, что емкостной ток короткого замыкания невелик по величине и не может срабатывать защитные устройства.
• Емкостной ток короткого замыкания I _C течет в землю. Опыт показывает, что ток I _C , превышающий 4 А, достаточен для поддержания дуги на ионизированном пути повреждения. Если этот ток когда-то поддерживается, он может существовать даже после устранения замыкания на землю. Это явление постоянной дуги называется дугой заземления. Из-за искрящегося заземления емкость системы заряжается и разряжается в циклическом порядке.Это вызывает высокочастотные колебания во всей системе, и фазное напряжение здоровых проводников может возрасти в 5-6 раз от своего нормального значения. Перенапряжения в здоровых проводниках могут повредить изоляцию линии.

Из-за вышеуказанных недостатков незаземленная нейтраль в настоящее время не используется: в современных высоковольтных трехфазных системах используется заземленная нейтраль из-за ряда преимуществ.

Однофазное замыкание на землю в системе с изолированной нейтралью [21].

Контекст 1

… Чтобы лучше понять ток короткого замыкания, распределительная сеть среднего напряжения с одним исправным фидером и другим с однофазным замыканием на землю показана на рисунке 1. Емкости заземления и протекание токов после возникновения повреждения показано на рисунке. …

Контекст 2

… однофазное замыкание на землю с сопротивлением 30 Ом происходит на расстоянии 2,5 км от начала фидера. Величины векторов основной частоты токов обратной последовательности по времени для неисправных и исправных фидеров показаны на рисунке 10.Стабилизированные значения, полученные при í µí ± ¡= 0,2 í µí ±, показаны на отдельном рисунке (рис. 11). …

Контекст 3

… величины векторов основной частоты токов обратной последовательности по времени для неисправных и исправных фидеров показаны на рисунке 10. Стабилизированные значения, полученные при í µí ± ¡= 0,2 мкм ± показаны на отдельном рисунке (рисунок 11). Предлагаемый метод позволяет легко определить поврежденный участок, т.е. участок между вторичными подстанциями с точками измерения 3 и 4….

Контекст 4

… подчеркивает силу использования тока обратной последовательности при обнаружении повреждений. Чтобы обеспечить возможность сравнения между токами обратной и нулевой последовательности, для токов нулевой последовательности получены графики аналогичного типа, показанные на рисунках 12 и 13. В отличие от тока обратной последовательности, ток нулевой последовательности значительно изменяется вдоль фидера и не является постоянным. незначительно после точки разлома. …

Контекст 5

… При моделировании, представленном в этом документе, порог выбран равным 3 А для городских сетей и 2 А для сельских сетей. Для сопротивлений короткого замыкания от 0,01 Ом до 1000 Ом из таблицы ясно, что для точек 1–3 токи обратной последовательности превышают пороговое значение (3 A), тогда как эти значения ниже порогового значения для точек 4–6. сегмент — это отрезок между второй и третьей вторичными подстанциями, то есть между точками 3 и 4. (A) ∆In2 (A) ∆In3 (A) ∆In4 (A) ∆In5 (A) ∆In6 (A) ∆InH ( О: Та же процедура может быть применена к изолированным сетям, как показано на рисунке 14.Изменения токов обратной последовательности после возникновения короткого замыкания представлены в таблице 2. Используя таблицу и тот же порог 3 А, поврежденный сегмент может быть успешно определен для всех 5 сопротивлений замыкания.