Что такое глухозаземленная нейтраль изолированная нейтраль: Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

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

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

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

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

Рис 1

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

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

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

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения.

Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

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

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

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

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

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

Пример аварийного случая

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Требования ПУЭ

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

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

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

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

Некоторые ограничения ПУЭ
  • Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
  • Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
  • на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
    • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.
Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:
  • 10 мм2 – медный провод.
  • 16 мм2 – алюминиевый проводник.
  • 75 мм2 – стальной проводник.

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

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

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

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

Похожие темы:

Нейтраль — это… (определение, примеры)

В этой статье мы рассмотрим, что такое нейтраль, что она из себя представляет и какое электрооборудование её имеет. Также мы рассмотрим, почему термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограни­ченное применение и их следует исключить из нормативной документации.

Что такое нейтраль?

Согласно определения из ГОСТ 30331.1-2013 [1]:

Нейтраль (neutral) — это общая часть многофазной системы переменного тока, соединённой звездой, находящаяся под напряжением, или средняя часть однофазной системы переменного тока, находящаяся под напряжением.

Какое электрооборудование имеет нейтрали?

Чтобы ответить на данный вопрос обратимся к книге [2] Ю.В. Харечко, который пишет:

« Некоторые виды электрооборудования переменного тока имеют нейтрали, например: трехфазные трансформаторы, генераторы и электродвигатели, обмотки которых соединены звездой, трехфазные электронагреватели, нагревательные элементы которых также соединены звездой. В составе трехфазной электрической системы могут быть десятки, сотни и тысячи электротехнических изделий, имеющих нейтрали. »

[2]

Что представляет собой нейтраль?

Ю.В. Харечко в своей книге [2] вполне однозначно описал нейтраль:

« Нейтраль представляет собой общую токоведущую часть многофазного источника питания переменного тока. Нейтралью, например, является общий вывод обмоток трёхфазного электрогенератора или трансформатора, соединённых в звезду. У однофазного источника питания нейтралью является средняя токоведущая часть, например, средний вывод обмотки однофазного трансформатора или электрогенератора. Указанная токоведущая часть может быть заземлена или изолирована от земли. В нормативной документации (особенно в ПУЭ) ее соответственно называют глухозаземленной или изолированной нейтралью. »

[2]

Найти нейтраль вы можете на рисунке 1 ниже (в качестве примера).

Рис. 1. Система TT трехфазная четырехпроводная (показана нейтраль) (на основе рисунка 31F1 ГОСТ 30331.1-2013)

Термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» корректны, если их правильно употребляют.

Если обратиться к книгам Ю.В. Харечко [2] и [3], то можно в них найти анализ действовавшей ранее и действующей в настоящее время нормативной документации в которой некорректно трактуются и употребляются данные термины. В частности Ю.В. Харечко вполне справедливо делает заключение:

« В нормативных требованиях термин «изолированная нейтраль» иногда используют недостаточно корректно. При соединении обмоток трехфазного электрогенератора или трансформатора треугольником у источника питания нет нейтрали. Токоведущие части однофазного источника питания, имеющего одну обмотку, например выводы однофазного электрогенератора, также не являются нейтралью. Поэтому в низковольтных электрических системах переменного тока с так называемой «изолированной нейтралью» нейтрали, как таковой, может и не быть вовсе. В указанных случаях более правильно говорить об изолированных от земли токоведущих частях источника питания. »

[2]

« Поэтому термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограни­ченное применение. Их можно исключить из нормативных требо­ваний к низковольтным электроустановкам. Низковольтные элек­трические системы правильнее классифицировать по типам за­земления системы. В противном случае требования нормативных документов больше напоминают собой нагромождение понятий, повторяющих друг друга. »

[3]

Список использованной литературы

  1. ГОСТ 30331.1-2013
  2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 1// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2011. – № 3. – 160 c.
  3. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий, 3-издание, 2004

Изолированная и глухозаземленная нейтраль

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

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

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

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

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

Основные недостатки изолированной нейтрали:

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

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

Глухозаземленная нейтраль

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

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

Особенности глухого заземления

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

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

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

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

О глухозаземленной нейтрали: определение изолированного глухого заземления

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

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

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

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

Сеть с глухозаземленной нейтралью

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

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

Особенности конструктива

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

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

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

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

Контур заземления ТП

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

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

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

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

Меры предосторожности

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

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

Поражение током возможно в следующих ситуациях:

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

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

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

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

Меры предосторожности при работе в сети с глухозаземленной нейтралью

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

Разновидности систем TN

Существует несколько видов таких систем:

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

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

Разновидности схем TN

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

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

Видео

Нейтраль — это… (определение, примеры)

Что такое глухозаземленная нейтраль, и для чего она нужна. Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью. Главные преимущества и недостатки сетей с таким типом заземления. Принципы работы системы TN.

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Что такое глухозаземленная нейтраль?

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

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

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

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Список использованной литературы

  1. ГОСТ 30331.1-2013
  2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 1// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2011. – № 3. – 160 c.
  3. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий, 3-издание, 2004

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на человека. Ещё одно назначение защитного заземления — отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления — снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Глава1.7 ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

Переходк Содержанию документа осуществляется по ссылке

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

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

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

Пример устройства сети TN-C-S

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

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

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

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

Основные недостатки изолированной нейтрали:

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

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

Технические особенности

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

Разница между фазным и линейным напряжением

Разность потенциалов UF1, UF2 и UF3 принято называть фазными, а величины UL1, UL2 и UL3 – линейными или межфазными. Характерно, что UL превышает UF примерно в 1,72 раза.

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

UF1= UF2=UF3;

UL1=UL2=UL3.

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

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

Глухозаземленная нейтраль

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

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

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

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

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

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

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

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

Движение тока при КЗ на корпус

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

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

Какого цвета обычно бывает изоляция заземляющего провода?

Желто-зелёные полосы. (ПУЭ 1.7.154)

Использование в сетях ниже тысячи вольт

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

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

Почему отгорает нулевой провод?

Потому что ток через него идёт. Отгорает он обычно в местах некачественно сделанных соединений. Если сопротивление соединения велико, на нём начинает выделяться тепло. От тепла соединение окисляется, сопротивление его ещё больше увеличивается, оно греется ещё сильнее. Если процесс пошёл, рано или поздно провод отгорит. Запомните нехитрую премудрость: чем больше площадь контакта, тем соединение надёжнее. И если скрутка длиной 1 см. отгорит через месяц, 2 см. – через год, то длиной 5 см. и длиннее будет служить (может быть) вечно. Сделайте скрутку подлиннее, вам чё, провода, чтоли, жалко? Для надёжности можно ещё накрутить на скрутку кусочек неизолированного провода. Ещё лучше пропаять или сварить скрутку. Сейчас в ходу специальные колпачки, накручиваемые на соединения – “СИЗы”. Сами по себе они только увеличивают надёжность соединения, но в то, что достаточно накрутить СИЗ, и надёжность обеспечена, я не верю. Тщательно зачищайте соединяемые поверхности (напильником, ножом), но не наждачной бумагой (её зёрна могут ухудшить качество соединения). Когда делаете петлю провода под болтовое (винтовое) соединение, шваркните её несколько раз напильником (надфилем), чтобы площадь контакта больше была. Затяните винт или болт до упора, через них ток пойдёт. Позаботьтесь, чтоб соединение не ослабло со временем. Используйте хорошую, не ржавую и не окисленную шайбу, а также шайбу Гровера. Не соединяйте непосредственно медные и алюминиевые провода, используйте для этого (стальные) зажимы.
Наверх

Эта работа в формате PDF

На домашнюю страницу

Эффективно-заземлённая нейтраль | Электротехнический журнал

Эффективно-заземлённая нейтраль (трех-фазной электроустановки) — нейтраль трёхфазной электрической сети выше 1000В (1 кВ и выше), коэффициент замыкания на землю в которой не более Кзам = 1,4.

Термин «глухозаземлённая нейтраль» в сетях выше 1000В в данный момент не применяется. Электроустановки, в которых нейтраль соединяется с заземляющим устройством непосредственно, также относятся к электроустановкам с эффективно-заземлённой нейтралью.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — это 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.

Иначе говоря при замыкании фазы в сети с изолированной нейтралью напряжение между землёй и неповреждёнными фазами возрастает до линейного — примерно в 1,73 раза; в сети с эффективно заземлённой нейтралью напряжение на неповреждённых фазах относительно земли возрастёт не более чем в 1,4 раза. Это особенно важно для сетей высокого напряжения, что уменьшает количество изоляции при изготовлении сетей и аппаратов, удешевляя их производство. Согласно рекомендации МЭК к сетям с эффективно-заземлённой нейтралью относят сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление. В СССР и России сети с эффективно-заземлённой нейтралью — это сети напряжением 110 кВ и выше.

Недостатки

  • Возникновение больших токов короткого замыкания (ТКЗ) через заземлённые нейтрали трансформаторов при замыкании одной фазы на землю, что должно быть быстро устранено отключением от устройств релейной защиты. Большинство коротких замыканий на землю в сетях 110 кВ и выше относятся к самоустранимым и электроснабжение обычно восстанавливается АПВ.
  • Удорожание сооружения контура заземления, способного отводить большие токи к.з.
  • Значительный ток однофазного к.з., при большом количестве заземлённых нейтралей трансформаторов может превышать значение трёхфазного тока к.з. Для устранения этого вводят режим частично разземлённых нейтралей трансформаторов (часть трансформаторов 110-220 кВ работают с изолированной нейтралью: нулевые выводы трансформаторов присоединяются через разъединители, которые находятся в отключённом состоянии). Ещё одним из способов ограничения тока к.з. на землю-это заземление нейтралей трансформаторов через активные токоограничивающие сопротивления.

Особенности выполнения эффективно заземлённой нейтрали

Согласно ПТЭЭП максимально допустимая величина сопротивления заземляющего устройства для сетей с эффективно заземлённой нейтралью (для электроустановок выше 1000 В и с большим током замыкания на землю — свыше 500 А — каждого объекта) составляет 0,5 Ом с учётом естественного заземления (при сопротивлении искусственного заземляющего устройства — не более 1 Ом). Это вызвано необходимостью пропускания значительных токов при к.з. на землю, высоким и сверхвысоким напряжением сети, требованием ограничения напряжения между землёй и неповреждёнными фазами, а также возможностью появления при авариях высоких напряжений прикосновения, шаговых напряжений и опасных «выносов потенциалов» за территорию подстанции. Необходимость равномерности распределения потенциалов внутри подстанции и исключения появления шаговых напряжений на значительном удалении от подстанции исключается т.н. устройством выравнивания потенциалов, которое является составной частью заземляющего устройства для эффективно заземлённых нейтралей. Особые требования для заземляющих устройств с эффективно заземлёнными нейтралями создаёт значительные трудности для их расчёта и сооружения, делает их материалоёмкими, особенно для грунтов с высоким удельным сопротивлением (каменистые, скальные, песчаные грунты) и стеснёнными условиями сооружения.

Смотри также

Примечания

  1. ПУЭ — правила устройства электроустановок, издание 6-е и 7-е.
  2. ПТЭЭП — правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

( Пока оценок нет )

Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Вход в личный кабинет

Контекстная реклама

УЗИП серии ETHERNET

Для защиты оборудования, использующего интерфейс Ethernet. От гроз, электростатических разрядов и др.

Щитовое оборудование CHINT

Официальный представитель производителя CHINT.
Широкий ассортимент, продукция в наличии.

Силовые автоматические выключатели CHINT

Такое нельзя пропустить! Смотрите запись от 1 февраля 2021 г. Неожиданные новинки, сенсационное партнерство.

Корпус RS52 — решение для Вас!

Цените своё время и беспокоитесь о безопасности при установке электрооборудования? Вам нужен RS52 ТМ «Узола»!

Face Temp

Многофункциональный терминал для распознавания лица и измерения температуры. Доставка.

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

Поиск по сайту

Контекстная реклама

Лестничные лотки LESTA IEK®

Металлические кабельные лотки высотой: 55, 80, 100, 150 мм. Высокая нагрузка и стойкость к коррозии. Надежная прокладка кабельной трассы.

Автоматические выключатели CHINT

Широкий ассортимент электрооборудования и низковольтной аппаратуры удобно приобрести в интернет магазине официального представителя.

Автоматические выкл. ВА88 MASTER IEK

Рабочее напряжение до 690 В. Служат для защиты электрических сетей от КЗ, перегрузки, снижений напряжения. Компактные размеры.

H07RN-F медный кабель от производителя

Кабели по международному стандарту. Напрямую с завода, доставка по всей России, комплексные заказы.

Надёжное электрощитовое оборудование!

Широкий ассортимент, доступные цены и высокое качество. Добро пожаловать на страницы каталога ГК «Узола»!

Свежий номер

Рассылка

Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку!

*/
]]]]>]]>

Когда использовать надежно заземленную систему?

Заземление с очень низким импедансом

Как видно из названия, глухозаземленная система — это система, в которой нейтраль системы напрямую соединена с землей без создания какого-либо преднамеренного сопротивления в цепи заземления.

Когда использовать глухозаземленную систему (на фото: стержень на месте с прикрепленным соединительным проводом к заземляющему электроду; кредит: diynetwork.com)

При соответствующем выборе типа и количества заземляющих электродов можно получить очень заземление с низким сопротивлением, иногда до 1 Ом.

Система с глухим заземлением плотно зажимает нейтраль относительно земли и гарантирует, что при замыкании на землю в одной фазе напряжение исправных фаз относительно земли не возрастет до значений, значительно превышающих значение при нормальных условиях эксплуатации. .

Рис. 1 — Обнаружение замыкания на землю с использованием разрыва треугольного соединения — в состоянии замыкания на землю

Преимущества этой системы

1. Короткое замыкание легко обнаруживается и, следовательно, быстро изолируется с помощью устройств защиты цепи.Довольно часто защита от короткого замыкания (например, автоматические выключатели или предохранители) также достаточна для обнаружения и изоляции замыканий на землю.

2. Легко идентифицировать и выборочно отключать неисправную цепь, так что питание других цепей или потребителей может оставаться неизменным (сравните это с незаземленной системой, в которой, возможно, придется серьезно нарушить работу системы, чтобы можно было обнаружить неисправную цепь. ).

3. Отсутствие переходных перенапряжений.

Недостаток

Основным недостатком является то, что при применении в распределительных цепях с более высоким напряжением (5 кВ и выше) очень низкое сопротивление заземления приводит к чрезвычайно высоким токам замыкания, почти равным или в некоторых случаях превышающим трехкратный ток системы. фазные токи короткого замыкания.

Это может увеличить номинальные характеристики разрывного режима оборудования, которое будет выбрано в этих системах.

Такие высокие токи могут не иметь серьезных последствий, если произойдет отказ в распределительных проводниках (воздушных или кабельных). Но когда неисправность происходит внутри устройства, такого как двигатель или генератор, такие токи приводят к значительному повреждению активных магнитных частей, через которые они протекают, достигая земли.

По этим причинам использование твердого заземления нейтрали ограничено системами с более низким напряжением (380 В / 480 В), обычно используемыми в помещениях потребителей.Во всех остальных случаях всегда используется какая-либо форма сопротивления заземления для уменьшения повреждения критически важных компонентов оборудования.

2014 NEC — Система заземляющих электродов (ВИДЕО)

Не можете посмотреть это видео? Щелкните здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.

Ссылка: Практическое заземление, склеивание, экранирование и защита от перенапряжения Г. Виджаярагхаван, Марк Браун и Малкольм Барнс (купить бумажную копию на Amazon)

Соответствующий контент EEP со спонсорскими ссылками

Лечение нейтральной точки | Сеть с надежным заземлением

ELCOME Дорогие друзья техники защиты и управления.В предыдущем посте мы рассмотрели электрические сети с изолированным заземлением нейтрали, сегодня мы рассмотрим глухозаземленную сеть. Удачи и поехали!

Сеть с глухим заземлением

Мы всегда говорим о сети с глухим заземлением, если точка нейтрали одного или нескольких генераторов, трансформаторов или заземляющих трансформаторов эффективно заземлена, а заземление выполняется практически без сопротивления. Слово «прочно» здесь означает, что сопротивление заземления практически равно нулю.Строго говоря, глухозаземленная сеть, таким образом, представляет собой особую форму эффективно заземленной или активной сети, которая также включает в себя заземление нейтрали с низким импедансом и характеризуется коэффициентом заземления менее 1,4.

Сеть с глухим заземлением

Еще раз запомните

Коэффициент заземления — это отношение нарастания значений фазных напряжений на землю исправных фаз в случае замыкания на землю к напряжению между фазой и землей в безупречное состояние.В изолированной сети мы показали, что напряжение в исправной фазе стационарно повышается в 1,73 раза по сравнению со значением до замыкания на землю.

Коэффициент заземления изолированной сети

Мы определили магический предел коэффициента заземления равным 1,4 и сказали: если коэффициент заземления больше 1,4, мы говорим о сети, которая не заземлена. С другой стороны, в нашей надежно заземленной сети и во всех эффективно заземленных сетях коэффициент заземления 1,4 не превышается ни в какой точке.

Сети и коэффициент заземления

Теперь, когда происходит однополюсное замыкание на землю, мы говорим о коротком замыкании, буквально через крышу проходит не напряжение, а ток. Благодаря проводящему соединению между точкой звезды и землей цепь может эффективно замыкаться.

Жестко заземленная сеть с коротким замыканием на землю

Таким образом, величина входящего тока короткого замыкания в решающей степени зависит от положительного и нулевого импеданса сети. Это, в свою очередь, формируется всеми компонентами, находящимися в зоне короткого замыкания, такими как генераторы, трансформаторы, линии, а также импедансом точки звезды, который практически равен нулю в нашей нынешней системе с глухим заземлением.

Короткое замыкание в сети компонентов

Еще одним решающим фактором для уровня ожидаемого тока короткого замыкания является сопротивление в месте повреждения, которое мы также традиционно называем:

Устойчивость к повреждению.

Таким образом, наш однополюсный ток короткого замыкания на землю рассчитывается следующим образом:

Формула для однополюсных коротких замыканий на землю в глухозаземленных сетях

Положительный импеданс в сумме удваивается, поскольку положительный и отрицательный импеданс одинаковы. размер и Z2 был упрощен заменен.

Другие важные особенности

Системы с глухим заземлением имеют большое преимущество, заключающееся в значительном уменьшении переходных колебаний и быстром и автоматическом отключении замыкания на землю. Это приводит к более низкому напряжению изоляции, чем в компенсированных или изолированных сетях. Прежде всего, высокие требования к изоляции по напряжению в области максимального напряжения означают, что надежное заземление является первым выбором наших операторов систем передачи и что сети 220 кВ и 380 кВ предпочтительно имеют надежное заземление.

Особенности системы с глухозаземленной нейтралью

Однако, поскольку токи короткого замыкания в сети с глухим заземлением могут достигать нескольких 1000 ампер, также возникают более высокие контактные напряжения, чем в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией замыкания на землю. С другой стороны, очень короткое время выключения, которое эффективно ограничивает риск косвенного ущерба здоровью из-за более протекающих токов короткого замыкания на землю, является преимуществом.

Конечно, поскольку каждое короткое замыкание на землю приводит к отключению затронутого компонента, всегда логическим следствием является прерывание питания.Из-за тока короткого замыкания в сети среднего и низкого напряжения возникает дополнительное падение напряжения, которое продолжается даже в исправных розетках до тех пор, пока неисправный отходящий фидер не будет отключен защитным устройством.

В нашем двуполярном мире, как всегда, есть свои преимущества и недостатки.

Особенности системы с глухим заземлением

В следующем посте мы остановимся на эффективно заземленных сетях и подробно рассмотрим особенности заземленных систем с низким импедансом.

В следующий раз: заземление с низким импедансом

С уважением

Осторожно, высокое напряжение: системы заземления более 1000 В

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

Способы заземления

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

Жестко заземленная электрическая система имеет прямое электрическое соединение с землей без намеренного импеданса между заземлением и системой. Обычно заземленная система, работающая при напряжении более 1000 В, представляет собой систему с 4 160 В, трехфазную, 4-проводную, соединенную звездой. В этой системе есть производная нейтраль, которая является заземленным проводником. Требования к заземлению таких систем можно найти в Разделе 250.184 (A). Обычно нейтраль таких систем должна быть изолированным проводом с изоляцией на 600 В.Оголенные нейтральные проводники в таких системах разрешены только в том случае, если они установлены с вводом служебных проводов, или если они установлены с боковой стороны обслуживания, или если они установлены с прямой заглубленной частью фидера. Нейтральный проводник глухозаземленных нейтральных систем также может быть оголенным при установке в качестве воздушных проводов. В этом случае разрешается открывать только ту часть, которая установлена ​​наверху. Исключение № 3 из Раздела 250.184 также допускает использование неизолированного нейтрального проводника для систем с глухозаземленной нейтралью, если нейтраль изолирована от фазных проводов и защищена от физического повреждения.См. Исключения с 1 по 3 из Раздела 250.184.

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

Одноточечное заземление

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

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

Системы с заземленной нейтралью

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

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

Промышленные силовые трансформаторы — Эксплуатация и техническое обслуживание [часть 2]



2. НЕЙТРАЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Заземление нейтрали является сложным вопросом, и всякий раз, когда он обсуждается
инженеры-электрики высказывают разные мнения, а обсуждение занимает много времени. Может
и он стал предметом целых учебников, так что, посвящая больше не
чем часть раздела к теме, можно только вкратце взглянуть на
основные аспекты, поскольку они влияют на конструкцию и работу трансформатора.Практика различается в разных странах и даже в разных коммунальных предприятиях.
в той же стране. Время от времени на протяжении многих лет индивидуальные коммунальные услуги
имели возможность пересмотреть свою практику, и это иногда приводило
подробно об изменениях, которые в них вносятся. К счастью для разработчиков трансформаторов,
заземление нейтральной системы может относиться только к одной из трех категорий.
Это:

(1) Нейтраль с глухим заземлением (2) Нейтраль с заземлением через полное сопротивление (3) Нейтраль
изолированы и из-за проблем и недостатков третьей альтернативы,
маловероятно, что он встретится на практике так что это только необходимо
уметь проектировать для первых двух.

В этом разделе основное внимание уделяется методам заземления в
Великобритания, где руководящие принципы в отношении заземления определены
статута в форме Положения об электроснабжении 1988 г.

Приведенные выше правила заменили правила 1937 года и правила электроснабжения (накладные расходы).
Строки) Регламента 1970, а также отдельные разделы Приложения к
Закон об электрическом освещении (статьи) 1899 г., и они представляют собой в основном рационализацию
и процесс обновления, а не какие-либо серьезные изменения в практике Великобритании.Часть II
правила 1988 г. содержат положения, касающиеся заземления. Это говорит
что:

• Каждая электрическая система с номинальным напряжением более 50 В должна быть подключена к
земля.

• Порядок выполнения этого заземления в системах высокого и низкого напряжения различается.

Низкое напряжение определяется как превышающее 50 В, но не превышающее 1000 В и в основном
относится к распределительным сетям 415 В. В случае системы высокого напряжения за пределами
требование, чтобы он был заземлен, метод изготовления
подключение не указано, но для системы низкого напряжения в правилах указано, что
‘никакое сопротивление не должно быть добавлено ни при каких соединениях с землей … кроме
что требуется для работы коммутационных аппаратов, приборов, управления
или телеметрическое оборудование.Другими словами, низковольтные системы должны быть надежно заземлены.
Система защитного многократного заземления, которая может быть выгодна на 415
V в распределительных сетях в некоторых ситуациях разрешается в системах низкого напряжения.
к некоторым другим условиям, но это по-прежнему требует, чтобы нейтраль
быть надежно заземленным на или как можно ближе к источнику
напряжения. ‘

Заземление высоковольтных сетей

Как указано выше, законодательное требование в Великобритании заключается в том, что в основном все
электрические системы должны быть заземлены, поэтому обсуждение технических
достоинства и недостатки несколько академичны.Однако важно, чтобы читатели
такого тома понимают их полностью, поэтому они могут быть изложены как
следует.

Преимущества подключения высоковольтной сети к земле:

• Замыкание на землю фактически превращается в короткое замыкание линии на нейтраль.
Высоковольтные колебания, которым подвержены системы с изолированными нейтралью.
восприимчивы и могут нанести серьезный ущерб таким системам, уменьшаются
к минимуму, и, следовательно, коэффициент безопасности системы относительно земли
неисправностей в значительной степени увеличилось.Это рассуждение применимо к системам, имеющим накладные расходы.
линии или подземные кабели, хотя в большей степени первые.

• Заземленная нейтраль обеспечивает быстрое срабатывание защиты сразу после заземления.
в системе происходит сбой. В высоковольтных сетях происходит большинство неисправностей на линии.
К земле, приземляться. В частности, в случае подземных кабелей, были ли они на
системы, использующей изолированную нейтраль, они могли бы принять форму участка
интенсивное искрение, которое в случае многожильных кабелей может привести к
в конечном итоге в коротком замыкании между фазами.Заземленная нейтраль вместе
с чувствительной защитой от замыканий на землю, в результате
изолированы на ранней стадии неисправности.

• Если нейтраль прочно заземлена, напряжение любого токоведущего провода не может
превышают напряжение от линии к нейтрали. Поскольку в таких условиях нейтральный
точка будет при нулевом потенциале, можно добиться заметного снижения
в изоляции к земле кабелей и воздушных линий, что создает
соответствующая экономия в стоимости.Так же возможно сделать аналогичный утеплитель
сокращение трансформаторов и, за счет использования неоднородной изоляции,
дальнейшее уменьшение количества изоляции, применяемой к нейтральному концу
Обмотки ВН. В Великобритании неоднородная изоляция используется для напряжения системы.
132 кВ и выше.

Устойчивое замыкание на землю в одной линии системы с изолированной нейтралью.
напряжение двух звуковых линий до полного линейного напряжения над землей, что
поддерживается до тех пор, пока сохраняется неисправность.Изоляция всего оборудования
подключенный к звуковым линиям подвергается этому более высокому напряжению, и хотя
он может выдержать некоторое перенапряжение, но в конечном итоге выйдет из строя. Дополнительно
высоковольтные системы, из-за эффектов емкости, напряжение двух
звуковые линии могут вначале достигать значения, приближающегося к удвоенному значению нормальной линии
напряжение в результате того же явления, что и удвоение напряжения, которое имеет место
при включении чистой емкости в цепь, а изоляция системы
будут соответственно переутомлены.

• В незаземленной системе напряжение относительно земли любого линейного проводника может
иметь любое значение вплоть до значения пробоя изоляции на землю, даже
хотя нормальное напряжение между линиями и между линией и нейтралью сохраняется.

Такое состояние может легко возникнуть из-за влияния емкости на системы, имеющие
воздушные линии, так как они особенно подвержены наведенному статическому заряду
от соседних заряженных облаков, пыли, мокрого снега, тумана и дождя, а также до изменений в
высота линий.Если не предусмотрено ограничение этих индуцированных
зарядки, происходит постепенное накопление, и линия и подключенное оборудование
он может достигать высокого «плавающего» потенциала над землей, пока он не будет устранен
при пробое на землю изоляции линии или машины или при эксплуатации
согласующих разрывов или разрядников.

Если, однако, нейтральная точка заземлена напрямую или через ток
устройства ограничения арендной платы, индуцированные статические заряды проводятся на землю как
они появляются, и вся опасность для изоляции линии и оборудования
удаленный.Никакая часть системы с глухозаземленной нейтралью не может достигать напряжения выше
земля больше, чем нормальное напряжение от линии к нейтрали.

Недостатки подключения высоковольтной сети к земле

• Единственным недостатком заземления высоковольтной системы является то, что это
вводит первое основание с самого начала и, таким образом, увеличивает восприимчивость
к замыканиям на землю. Это может быть неудобно в случае протяженной ВЛ,
особенно в районах с высокой степенью ударов молнии, однако такие разломы
обычно временного характера и обычно очищается немедленно, линия
сработал так, что автоматическое АПВ с задержкой быстро восстанавливает
запасы.

Таким образом, очевидно, что преимущества заземления намного перевешивают
недостатки. Для разработчиков трансформаторов, безусловно, самое значительное преимущество
возможность использовать неоднородную изоляцию.

Многократное заземление

Одно заметное различие между Правилами электроснабжения 1988 г.
а те, что им предшествовали, — это отношение к множественному заземлению. Правила
1937 г. требовал, чтобы каждая система была заземлена только в одной точке и
заявил, что соединение систем, каждая из которых заземлена в одной точке
не было разрешено, кроме как по специальному разрешению уполномоченных по электричеству.
с согласия генерального почтмейстера, который в то время
ответственность за телекоммуникации.Причиной этого, конечно же, была
беспокойство о том, что заземление системы более чем в одной точке приведет к циркуляции
гармонических токов через несколько точек заземления. Как объяснено в разделе
2, гармонические напряжения третьего порядка трехфазной системы синфазны.
друг с другом так, что если две точки системы заземлены одновременно,
гармонические напряжения третьего порядка будут действовать, создавая циркулирующие токи.
В частности, высокочастотные составляющие этих циркулирующих токов
может вызвать помехи в телекоммуникационных цепях, и это было причиной
озабоченности Генеральному почтмейстеру.Хотя действующие правила
сняли установленное законом ограничение на заземление системы более чем на одном
точка, требование, чтобы система подачи не создавала помех
на телекоммуникационное оборудование распространяются более общие положения
Директива Европейского Союза об электромагнитной совместимости, которая помещает
ответственность за то, чтобы все пользователи электрического оборудования не вызывали
электромагнитная интерференция. Как это достигается — ответственность
пользователя оборудования, и могут быть веские технические причины для желания
иметь более одного заземления в системе.В этой ситуации пользователь может
выбрать защиту от создания помех за счет использования третьей гармоники
подавитель, то есть устройство, обычно реактор, в одном из нейтральных соединений,
который имеет минимальный импеданс для токов 50 или 60 Гц, но гораздо более высокий импеданс
до высших гармоник.

Сплошное заземление нейтрали трансформатора в зависимости от импеданса

Как указано выше, для высоковольтных систем Правила не конкретизируют
как должно проводиться заземление системы.С практической точки зрения
однако, если требуется использовать неоднородную изоляцию, необходимо
чтобы гарантировать, что напряжение нейтрали остается на минимально возможном уровне.
уровень для всех условий неисправности, то есть требуется надежное заземление.
Экономическая выгода от неоднородной изоляции становится заметной при 132 кВ и
выше, и поэтому стандартной практикой во всей Великобритании является твердое обоснование
системы 132 кВ и выше. Таким образом, доступна опция импедансного заземления.
без каких-либо экономических потерь в отношении изоляции трансформатора
для всех других систем, относящихся к высоковольтным системам.На практике это означает
системы от 66 кВ до 3,3 кВ включительно.

Следующее решение, которое необходимо принять, — будет ли полезно заземление по сопротивлению.
если используется для этих систем, и если да, то какие критерии следует использовать для принятия решения
значение и тип импеданса. Отвечая на этот вопрос, необходимо
рассмотреть, почему может быть желательно импедансное заземление, и причину
это то, что он ограничивает ток, который будет течь в случае заземления
вина.

Таким образом, ущерб, нанесенный в месте неисправности, значительно снижается.Применение
одна только эта логика приведет к выбору высокого значения импеданса,
но проблема в том, что некоторые замыкания на землю сами могут иметь
сопротивление, и в этой ситуации может возникнуть проблема, что защита
будет медленно обнаруживать их существование. Обычно выбирается уровень импеданса
таков, что приводит к протеканию линейного тока полной нагрузки системы для твердого тела,
то есть нулевое сопротивление, замыкание на землю. На этой основе трансформатор 60 МВА, обеспечивающий
при подаче 33 кВ в точку основного электроснабжения нейтраль 33 кВ должна быть заземлена.
со значением импеданса для ограничения тока замыкания на землю до

60 000 000 3 33 000 1050

_

_ А.

В соответствии с практикой британской электроэнергетической отрасли было размещено более низкое
ограничение на значение тока замыкания на землю, так что для трансформатора 30 МВА, 33 кВ
импеданс питания должен быть таким, чтобы позволить ток короткого замыкания 750 А, а не
чем 525 A. [1] Другие компании-поставщики могут пожелать стандартизировать, скажем, 1000
А как удобная круглая фигура.

[1. Исключением из этого правила были генерирующие станции CEGB с середины 1970-х годов.
при котором ток замыкания на землю генератора был ограничен до очень низкого значения
около 10 А.]

Заземление трансформаторов, соединенных треугольником

В приведенном выше примере вполне вероятно, что трансформатор, обеспечивающий 33 кВ
основная часть сети будет подключена к напряжению 132 кВ, что, чтобы воспользоваться
использования неоднородной изоляции, его обмотка ВН будет соединена звездой
с заземленной нейтралью. Таким образом, обмотка 33 кВ, вероятно, будет
соединены по схеме треугольника и, следовательно, не будут обеспечивать нейтральную точку системы 33 кВ
для подключения к земле. Следовательно, нейтральная точка должна быть создана искусственно.
за счет использования вспомогательного оборудования, специально разработанного для этой цели.

Обычно он представляет собой заземляющий трансформатор, соединенный звездой и нейтралью.
хотя в очень редких случаях может использоваться трансформатор звезда-треугольник.


РИС. 5 Трансформатор заземления со связью звездой и нейтралью

РИС. 6 Трехфазный заземляющий трансформатор звезда / треугольник

Две схемы схематично показаны на рис. 6.5 и 6.6. Взаимосвязанные
соединение звездой описано в разделе 2. По сути, это автотрансформатор один к одному.
с обмотками, расположенными так, чтобы напряжение от каждой линии к земле
поддерживаются в нормальных условиях эксплуатации, предлагается минимальное сопротивление
к потоку однофазного тока короткого замыкания, например, вызванного заземлением
неисправность в одной линии системы с заземленной нейтралью.При нормальной работе
условия токи, протекающие через обмотки, являются токами намагничивания
заземляющего трансформатора, но обмотки рассчитаны на
максимально возможный ток короткого замыкания, которому они могут подвергаться, обычно для
период 30 секунд. Аппарат построен именно в виде трехфазного сердечника.
трансформатор типа, и погруженный в масло.

В то время как соединенный между собой трансформатор заземления звезды является наиболее часто используемым типом
используется для создания искусственной нейтральной точки, может быть принята альтернатива
в виде обычного трехфазного трансформатора с сердечником, соединенного звездой
первичные обмотки, нейтраль которых заземлена, а концы линий подключены
к трехфазным линиям, а вторичные обмотки подключены в замкнутом
дельта, но в остальном изолированы.Обычно ток, потребляемый трансформатором
это только ток намагничивания, но в условиях неисправности замкнутый треугольник
обмотки распределяют токи короткого замыкания во всех трех фазах первичной обмотки.
сторона трансформатора, а также баланс ампер-витков первичной и вторичной обмоток
друг друга, устройство обеспечивает низкое сопротивление потоку тока. Трансформатор
рассчитан на той же основе, что и для соединенного звездой заземления.
трансформатор, и он построен точно так же, как обычный силовой трансформатор.

Для ограничения тока короткого замыкания можно использовать резисторы вместе
с любым из вышеуказанных типов заземляющего трансформатора, и они могут быть вставлены
между нейтралью и землей или между выводами заземления
трансформатор и линии. В первом случае требуется один резистор, но
он должен быть спроектирован так, чтобы пропускать полный ток короткого замыкания, при этом он должен быть изолирован
для напряжения, равного фазному напряжению системы. С другой стороны,
нейтральная точка обмоток заземляющего трансформатора поднимется до напряжения
над землей в условиях короткого замыкания, равном падению напряжения на заземлении
резистор, а обмотки трансформатора должны быть полностью изолированы.
линейное напряжение над землей.

Хотя в любом случае эта последняя процедура может быть принята, она нежелательна.
подвергать обмотки заземляющего трансформатора резким скачкам напряжения
выше, чем можно избежать, поскольку изолированные обмотки наиболее уязвимы.
часть оборудования. Если резисторы подходящего размера расположены между
клеммы заземляющего трансформатора и линии вместо
нейтраль и земля, точно такая же цель используется, поскольку ток короткого замыкания
ограничение касается, в то время как нейтральная точка заземляющего трансформатора
всегда остается под потенциалом земли, и обмотки не подвергаются никаким
высокое напряжение.

С другой стороны, изоляторы теперь должны быть изолированы для полного линейного напряжения,
но это относительно простая и дешевая процедура. Для того же тока короткого замыкания
и падение напряжения на резисторах омическое значение каждого из размещенных
между клеммами заземляющего трансформатора и линиями в 3 раза больше омического
значение одиночного резистора, подключенного между нейтралью и землей,
но номинальный ток каждого резистора в линии составляет одну треть от текущего
номинал резистора в нейтрали, так как в условиях неисправности три резистора
в линиях работают параллельно, чтобы обеспечить желаемую защиту.

Значение полного сопротивления заземления

Для любой из схем, описанных выше, величина необходимого резистора
можно определить простым применением закона Ома:

Аппарат заземления нейтрали

Наиболее распространенным устройством, используемым для подключения нейтрали ВН, является жидкость.
резистор заземления нейтрали или LNER. Это относительно недорогие, прочные
и может быть легко сконструирован так, чтобы выдерживать токи замыкания на землю порядка
до 1500 А.Как правило, они рассчитаны на то, чтобы выдерживать ток короткого замыкания до
до 30 секунд. Омическое сопротивление резистора зависит от системы.
напряжение на землю и допустимый ток короткого замыкания. Незначительный недостаток
жидких резисторов заключается в том, что они требуют обслуживания в виде обеспечения
что электролит доливается и имеет правильную концентрацию, что может
представляют собой несколько повышенную нагрузку в жарком и умеренном климате
им нужны обогреватели, чтобы зимой не замерзать.По этой причине металлический
резисторы иногда предпочтительнее. Они могут иметь форму прессованных сеток.
или намотанные модули из нержавеющей стали, которые могут быть соединены с соответствующими
номера последовательно и параллельно для обеспечения необходимого напряжения и тока
рейтинг. Они обладают высокой надежностью и прочностью, их единственный недостаток.
стоимость.

Альтернативой резистивному заземлению является использование дугогасящей катушки.
Катушка для гашения дуги была впервые изобретена В. Петерсеном в 1916 году и поэтому является
обычно известная как катушка Петерсена.Использование дугогасящей катушки позволяет
энергосистема, чтобы воспользоваться преимуществом, обычно связанным с незаземленными
системы, не страдая от их недостатков. По сути, это реактор, подключенный
между нейтралью питающего трансформатора и землей. Реактивное сопротивление
катушка настроена в соответствии с емкостью защищаемой ею энергосистемы.

Как указано выше, большинство неисправностей в сети высокого напряжения — это замыкания на землю.
и большинство из них связано с однофазным контактом с землей, имеющим дуговую природу.При установленной дугогасящей катушке прерывистые неисправности устраняются автоматически.
Это связано с резонансом, установленным между емкостями системы
и индуктивность дугогасящей катушки, что приводит к уравновешиванию
ведущая и запаздывающая составляющие тока в точке повреждения. Любой
небольшой остаточный ток заземления, достаточный для поддержания дуги, существенно
в фазе с напряжением неисправного проводника, а так как оба проходят через
ноль в тот же момент, дуга гаснет.Резонанс задерживает
нарастание восстанавливающегося напряжения после гашения дуги, которое позволяет диэлектрику
прочность изоляции в месте повреждения для восстановления и предотвращения
повторное зажигание дуги. ИНЖИР. 7 представлена ​​типичная осциллограмма восстановительного напряжения.
возраст после погасания дуги в такой установке.


РИС. 7 Восстанавливающее напряжение после первоначального гашения дуги


РИС. 8 Напряжения и токи в точке замыкания на землю Петерсена
система с заземлением катушки.

В случае длительного замыкания фазы на землю катушка гашения дуги
позволяет энергосистеме работать в аварийном состоянии до тех пор, пока не произойдет сбой.
могут быть обнаружены и удалены. Остаточный ток короткого замыкания обычно порядка
5-10 процентов от общего емкостного тока короткого замыкания. Соотношение фазора
между напряжениями на трехфазных проводниках и токами через
неисправность и катушка гашения дуги показаны на фиг. 8. В настоящее время твердотельные
Устройства управления могут использоваться вместе с дугогасящими катушками, которые,
в сочетании с автоматическим переключением ответвлений на дугогасящей катушке
во время повреждения обеспечить оптимальную компенсацию.Эта техника
особенно полезен для систем с несколькими фидерами, где замыкание на землю
на одном фидере приводит к разной величине тока короткого замыкания на землю
неисправен другой фидер.

Уровень изоляции всех установок и аппаратов в системе, на которой
Установленные дугогасящие катушки должны быть достаточными для работы в течение
период с одной заземленной линией, и обычно его установка неэкономична
их в системах, работающих выше 66 кВ. До этого напряжения стандартная изоляция
Уровень без градации, вероятно, будет использоваться для всех трансформаторов.это
рекомендуется рассмотреть возможность использования более высокого уровня изоляции при эксплуатации
системы с одной заземленной линией, вероятно, проработает более 8 часов в любом
24 или более 125 часов в год.

Выбор, продолжать ли работу при устойчивой неисправности на
сеть лежит у оператора. Хотя было показано, что гашение дуги
катушки позволяют это, необходимо учитывать другие факторы, наиболее важными из которых являются
безопасность персонала. Например, неисправность могла быть вызвана поломкой
линейный проводник, который явно представляет опасность.Если утилита
решите не работать с устойчивыми неисправностями, неисправная секция должна быть изолирована
как только будет обнаружена устойчивая неисправность. Раньше это была обычная практика
закоротить дугогасящую катушку по истечении заданного времени для обеспечения защиты
реле для работы. Когда катушка закорочена накоротко, значительный выброс
может возникнуть ток короткого замыкания, что приведет к падению напряжения. Теперь, используя современные
устройств защиты, можно оставить дугогасящую катушку в рабочем состоянии.Изоляция поврежденного участка может быть проведена, например, с использованием допуска.
чувствительные реле, которые могут определять изменения допустимых сопротивлений линий,
вместо традиционно используемых реле максимального тока.

Заземление

При решении вопроса заземления нейтральной точки важно
уделить особое внимание самому заземлению, то есть
электрод закопали в землю с целью получения прочного заземления.
Если система заземления не будет тщательно установлена ​​и обслуживаться, то серьезное
опасность может возникнуть в условиях неисправности из-за прикосновения и ступенчатого потенциала (см.
ниже).

Для получения прямого заземления медных или чугунных пластин, железных труб,
Могут использоваться ведомые медные стержни, медные полосы или полосы из оцинкованного железа.
Не всегда понимают, что получить сопротивление очень сложно.
значения менее примерно 2 Ом от одной заземляющей пластины, и часто это
еще труднее поддерживать значение после того, как система заземления была
установлен на некоторое время.

В связи с этим обычно устанавливают несколько пластин заземления, труб и т. Д.,
параллельно, так что общее сопротивление установки уменьшается
до достаточно низкого значения 1 Ом или меньше. Где параллельное расположение
используемые, каждая пластина, стержень и т. д. должны быть установлены за пределами сопротивления
площадь любой другой. Строго говоря, для этого требуется расстояние порядка 10 м.
которое, однако, часто можно уменьшить без увеличения общего сопротивления
более чем на несколько процентов.

Основные моменты, которые необходимо учитывать при установке заземляющего оборудования.
таковы, что он должен иметь достаточную общую площадь поперечного сечения, чтобы выдерживать
максимальный ток короткого замыкания, и он должен иметь очень низкое сопротивление, чтобы сохранять
до безопасного значения градиент потенциала в земле, окружающей плиты,
и т.п., в условиях неисправности. Поскольку наибольшее сопротивление системы заземления
существует в непосредственной близости от пластин и т. д., градиент потенциала
в земле в условиях короткого замыкания естественно расположен аналогично, а в
для того, чтобы оно сохранялось на таком уровне, чтобы не подвергать опасности жизнь,
плотность тока в заземлении следует поддерживать на низком уровне либо
используя несколько плит, труб и т. д. параллельно, или закапывая
на значительную глубину, сделав соединение с ними посредством изолированного
кабель.Первый вариант лучше всего использовать там, где
являются средствами для получения веских оснований, но в тех случаях, когда из-за
характер почвы, было трудно получить хорошую почву,
штанги погружены на глубину 10 м и более. Максимальная плотность тока
вокруг электрода, как правило, сводится к минимуму, делая его размеры в одном
направление больше по сравнению с двумя другими, как в случае с
труба, пруток или полоса.

Фундаментные плиты обычно изготавливаются из оцинкованного чугуна толщиной не менее 12 мм.
толщиной, или из меди не менее 2.2. Если требуется заземление с большей проводимостью,
предпочтительно использовать две или более таких пластин параллельно. Наземные трубы могут
быть из чугуна диаметром до 100 мм, толщиной 12 мм и длиной 2,5-3 м, и они
должны быть закопаны аналогично заземляющим пластинам. В качестве альтернативы в небольших
в установках иногда используются забивные трубы из низкоуглеродистой стали диаметром 30-50 мм.
заняты.

Там, где применяется техника забивки, чаще используются медные стержни.
Они состоят из меди диаметром 12-20 мм, разделенных на секции 1-1.5 м, с привинченными
стяжки и приводной наконечник. Штанги с глубоким приводом эффективны там, где почва
удельное сопротивление уменьшается с глубиной, но, как правило, группа более коротких стержней расположена
параллельно предпочтительнее.

В случаях, когда грунт с высоким удельным сопротивлением (или непроницаемый пласт) лежит в основе
неглубокий поверхностный слой грунта с низким сопротивлением заземляющая установка может
изготавливаться из нелуженной медной ленты сечением не менее 20 на 3 мм или
голого многожильного медного проводника.

Если можно использовать участок с естественной влажностью и плохим дренажем, он
вероятно, будет иметь низкое удельное сопротивление почвы.Участок, увлажняемый проточной водой
однако этого следует избегать. Электропроводность участка может быть улучшена за счет
химическая обработка почвы, но следует проверить, что будет
не оказывает вредного воздействия на электродный материал. Чтобы обеспечить максимальную проводимость,
заземляющие электроды должны плотно прилегать к земле.

Очень важно, чтобы соединения от нейтрали или вспомогательного аппарата
к самой наземной установке должна иметь большую площадь поперечного сечения,
чтобы был достаточный запас по максимальному току короткого замыкания, и чтобы
на их длине не происходит аномального падения напряжения; подключения к заземлению
структура, имеющая достаточный контакт с поверхностью.

Заземление низковольтных сетей

Как указано во введении к этому разделу, низковольтные системы
определяется в Великобритании как выше 50 В, но ниже 1000 В, и это в основном предназначено
охватить все промышленные трехфазные системы, работающие при 400 В, и бытовые
однофазные системы 230 В с питанием от одной фазы и нейтрали 400 В
сеть. Хотя недавняя разработка автоматического выключателя утечки на землю
привел к некоторым изменениям в философии безопасности, эти системы все еще
в основном защищен предохранителями, и для обеспечения максимальной защиты персонала
обеспечивая быстрое срабатывание предохранителей и отключение неисправного оборудования,
системы спроектированы так, чтобы иметь минимально возможное сопротивление контура заземления.

Это означает, что необходимо обеспечить надежное заземление нейтрали.

Принципиальная важность надежного заземления подчеркивается
его воплощение в Положениях о поставках 1988 г., а также преимущества
система защитного многократного заземления для достижения низкого
полное сопротивление контура заземления в областях, где в противном случае это было бы невозможно.
подтверждается включением пункта, определяющего, как это должно осуществляться
вне.

Требование надежного заземления нейтрали низкого напряжения также направлено на обеспечение
что вероятность наличия любого напряжения выше нормального, появляющегося в
цепь низкого напряжения сведена к минимуму, поскольку в случае пробоя изоляции
между обмотками ВН и НН понижающего трансформатора результирующая земля
неисправность высоковольтной системы должна обеспечивать быстрое срабатывание заземления высоковольтной системы.
защита от неисправностей.Исключение составляют случаи, когда сторона ВН трансформатора подключена.
на землю через дугогасящую катушку постоянного номинала. В этом случае
точка замыкания между обмотками остается близкой к определенному потенциалу
по его расположению в обмотке НН, то есть напряжения в системе НН изменяются.
очень мало из тех, которые происходят в здоровых условиях, и распространение
напряжения на стороне ВН регулируется соответствующим образом. На практике поломка
между обмотками ВН и НН любого трансформатора, подключенного к системе ВН.
такое маловероятное событие, которое следует не учитывать при проведении любых
оценка рисков.

Конструкция системы заземления

В начале этого раздела было высказано мнение, что тема нейтрального
заземление было сложным, так что, очевидно, конструкция систем заземления
это не та тема, которую нужно освещать в нескольких абзацах учебника, посвященных
трансформаторы. Однако необходимо сказать немного о предмете
дизайн системы заземления, по крайней мере, чтобы объяснить философию, которая изменилась
кое-что в последние годы и, в частности, с более ранних выпусков этого
работы были написаны.Самым значительным изменением является то, что теперь система заземления
должен быть спроектирован так, чтобы во время короткого замыкания в непосредственной близости от него находились потенциалы.
ниже соответствующих пределов. Ранее было принято проектировать
система заземления для достижения определенного значения импеданса.

Когда происходит замыкание на землю и ток течет на землю через заземляющий электрод,
или система электродов, потенциал на электродах или любом подключенном оборудовании
к ним поднимется выше истинного потенциала земли.Этот потенциальный рост может быть особенно
существенное, порядка нескольких тысяч вольт в случае больших подстанций
подвергается серьезным неисправностям. Цель поиска удовлетворительного
Конструкция системы заземления призвана обеспечить «безопасность персонала», избегая
создание опасного прикосновения, шага или передаваемых потенциалов, одновременно признавая
что рост потенциала земли в условиях серьезного повреждения неизбежно
существовать.

Философия станет более ясной после определения приведенных выше терминов.

Интерпретация определений будет пояснена со ссылкой на фиг. 9.


РИС. 9 Различия в потенциале земли.

Когда повышение потенциала заземляющего электрода происходит из-за неисправности, это
образует градиент потенциала в окружающей земле. Для одного электрода
градиент потенциала будет таким, как показано на рисунке. Человек поблизости
электрода может подвергаться трем различным типам опасности, так как
результат этого потенциального градиента:

• Ступенчатый потенциал: цифра «а» на рисунке иллюстрирует «ступенчатый потенциал».’ Здесь
разность потенциалов V1, видимая телом, ограничена значением между
две точки на земле, разделенные расстоянием в один шаг. Поскольку потенциал
градиент в земле наибольший в непосредственной близости от области электродов,
из этого следует, что максимальный потенциал ступени в условиях замыкания на землю будет
быть испытанным человеком, у которого одна нога находится в зоне максимального подъема и
один фут, один шаг к истинной земле.

• Сенсорный потенциал: человек «b» на рисунке иллюстрирует «сенсорный потенциал».’
Здесь разность потенциалов V2, видимая телом, является результатом взаимного
контакт ног. Опять же, самый высокий потенциал возникнет, если будет металл.
строение на краю области с наибольшим потенциалом, и человек стоял один
шагнул прочь и коснулся металла. Риск такого контакта выше.
чем для ступенчатого потенциала, потому что напряжение прикладывается к телу и
может повлиять на сердечные мышцы.

• Переданный потенциал: расстояние между областью с высоким потенциалом и
истинной земли может быть достаточно, чтобы сформировать физическое разделение.
человек в зоне с высоким потенциалом, невосприимчивый к возможности одновременного
контакт с нулевым потенциалом.Однако металлический предмет, имеющий достаточную длину,
например, забор, оболочка кабеля или жила кабеля могут быть расположены таким образом, чтобы
преодолел бы это физическое разделение. Таким образом, нулевой потенциал земли
могут быть перенесены в зону с высоким потенциалом или наоборот. Человек «c» в
ИНЖИР. 9 иллюстрирует случай передачи высокого потенциала в
область с нулевым потенциалом через амортизатор кабеля. Если любовь привязана к земле
на подстанции, то есть в месте повреждения, напряжение V3 будет полным
‘повышение потенциала земли подстанции.’В случае проиллюстрированного человека
в точке ‘c’ — одновременный контакт с оболочкой кабеля и
истинная земля. Однако, если человек стоит на истинной земле, тогда напряжение
V3, видимый телом, может быть касанием рук к обеим ногам. Человек ‘d’ представляет
случай передачи нулевого потенциала в область с высоким потенциалом через
жила кабеля, заземленная в удаленной точке. В этом случае напряжение
V4 ниже, чем V3, что соответствует повышению потенциала земли на подстанции,
потому что человек ‘d’ находится на некотором расстоянии от основного заземляющего электрода
и, следовательно, выигрывает от градиента потенциала земли.Понятно, что если человек
Если бы ‘d’ был на основном электроде или прикоснулся к нему, он бы испытал
полное повышение потенциала земли V3.

Из вышеизложенного будет очевидно, что переданные потенциалы могут представлять
наибольший риск, так как ударное напряжение может равняться полному нарастанию
потенциал земли, а не его часть, как в случае ступенчатого или касательного
потенциалы.

Исторически ограничения на передаточный потенциал были установлены на уровне 650 и 430 В.
в Великобритании, в зависимости от типа установки, сверх которых особые меры предосторожности
являются обязательными.Более высокое значение обычно используется для обеспечения высокой надежности.
системы, имеющие скоростную защиту. Срок оформления не ограничен.
для этих систем, но общепринято, что они очистятся в 0.2
секунд. Нижняя цифра для систем, защищенных максимальной токовой защитой,
и хотя снова не указано предельное время очистки, время 0,46
обычно предполагается секунды.

Если система заземляющих электродов не может быть спроектирована в соответствии с вышеуказанным
критериев, то тип специальных мер предосторожности, которые могут быть рассмотрены
защита от передаваемых потенциалов — это обеспечение локальной связи с
убедитесь, что все металлоконструкции, к которым может быть осуществлен одновременный контакт, находятся на
такой же потенциал.Также можно подумать об ограничении использования телефонных
и диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) с удаленными
места для тех, кто использует оптоволоконные кабели. Охранные кольца похоронены при увеличении
глубины вокруг электрода можно использовать для изменения потенциала поверхности земли
для защиты от ступенчатых потенциалов.

Для тех, кто задумывается о проектировании системы заземления, существует ряд стандартов.
и своды правил доступны. В Великобритании наиболее важные из них
являются:

• BS 7354: 1990 ‘Правила проектирования высоковольтных открытых клемм
станции.’

• BS 7430: 1998 «Правила заземления».

• BS 7671: 2001 «Требования к электроустановкам. Правила подключения IEE.
Шестнадцатое издание ».

• Техническая рекомендация EA S34: 1986 ‘Руководство по оценке роста
потенциала земли на площадках подстанций ».

• Техническая спецификация EA 41-24: 1994 ‘Рекомендации по проектированию, испытаниям
и обслуживание основных систем заземления на подстанциях ». Книга ‘Заземление
Практика », опубликованная Ассоциацией разработки меди, также содержит
много полезной информации.

Разоблачение путаницы с питанием генератора и нейтральными проводниками

Как следует обращаться с нейтральным проводником, зависит от конструкции вашей системы.

Нейтральные проводники должны быть заземлены для предотвращения непреднамеренных потенциалов на токопроводящих поверхностях оборудования, корпусов, кабельных каналов и кабельных каналов. Альтернативные источники могут запутать этот процесс, но обращение к NEC может помочь решить проблему. П. 230.95 требует защиты от замыканий на землю для глухозаземленных электрических соединений в звезду с напряжением более 150 В относительно земли, но не более 600 В между фазами для служебных разъединителей номиналом 1000 А или более.

Почему возникло это требование? Самая популярная система питания на коммерческих, промышленных и институциональных объектах — 480/277 В, 3-фазная, 4-проводная, с соединением звездой. Достижения в дизайне оборудования в конце 60-х привели к росту популярности систем освещения 277 В. По мере того, как все больше предприятий устанавливали эти системы, количество электрических пожаров увеличивалось. Исследование показало, что системы 277 В увеличивают вероятность дугового замыкания на землю. Поскольку дуговые замыкания имеют полное сопротивление, максимальная токовая защита фаз часто не обнаруживает эти замыкания до тех пор, пока не произойдет серьезное повреждение.В ответ NFPA пересмотрела NEC, включив в него защиту от дуговых замыканий на землю.

Поскольку ожидаемый ток при дуговом коротком замыкании значительно меньше, чем при межфазном замыкании или замыкании между фазой и нейтралью, устройствам максимальной токовой защиты в фазах требовалось слишком много времени, чтобы распознать и устранить повреждения. В ответ несколько производителей начали производить схемы обнаружения дугового тока при замыкании на землю, которые зависели от наличия известного пути возврата дугового тока в нейтральную точку энергосистемы.Эти схемы сделали важным уделять пристальное внимание заземлению нейтрального проводника.

Заземление нейтрали источника питания увеличивает стоимость распределительного оборудования. Когда нагрузка переключается с одного источника на другой в системе, которая использует два или более отдельно заземленных источника питания для питания нагрузки, вам может потребоваться переключить нейтральный проводник и фазные проводники. Это увеличивает стоимость безобрывных переключателей, поэтому не переключайте нейтраль без необходимости. Вам также необходимо спроектировать переключение нейтрального проводника, чтобы ваш переключающий контакт не прерывал ток.Предотвращение прерывания тока на этом контакте поддерживает низкое сопротивление в нейтральном тракте.

Падение напряжения на токопроводящем пути ограничивает ток при дуговом замыкании на землю. Напряжение на дуге относительно постоянное и может быть выражено формулой (Esource – Earc) / Zpath, где E1 — ток источника, E2 — ток дуги, а Z — путь (?). Вы можете обнаружить этот ток дуги, измерив ток в перемычке, соединяющей нейтральный проводник с землей системы, или добавив трехфазный и нейтральный токи в любой точке на пути проводника.В одно- и трехфазных токах сумма мгновенных токов в любой точке пути должна быть равна нулю. Если это не так, нежелательный ток выходит за пределы расчетного пути. В действительности, распределенная емкость между параллельными проводниками и землей, такими как фазовые проводники и стенка канала, через который проходят проводники, всегда будет создавать некоторый ток в обратном пути заземления. Однако чрезмерный ток может вызвать значительные повреждения, поэтому вам нужны средства для обнаружения тока заземления и различения допустимых и недопустимых токов.

Проблемы с кодом. п. 250.20 (B) устанавливает, когда энергосистема должна быть заземлена, а 250.20 (D) требует заземления отдельно производных систем. Однако, согласно FPN № 1, когда нейтральный провод альтернативного источника питания жестко подключен к обслуживаемой системе, этот альтернативный источник питания не считается отдельно производной системой. Но что это значит?

Если отдельно производные источники соответствуют требованиям 250.20 (B), включают альтернативный источник питания, нейтральный проводник которого жестко соединен с проводом предпочтительного источника, нейтраль альтернативного источника считается заземленной через землю при отключении питания предпочтительного источника. Другими словами, иногда нейтраль источника питания генератора заземляется на нейтраль генератора, а иногда нет. Давайте посмотрим, что вы должны учитывать, прежде чем решать, когда следует заземлить нейтраль.

Когда не заземлять нейтраль генератора. Среди причин, по которым не следует отдельно заземлять нейтраль генератора, является тот факт, что NEC не требует обнаружения замыкания на землю. Как правило, надежное соединение нейтрали генератора с предпочтительной рабочей нейтралью исключает отдельное заземление нейтрали генератора. Можно заземлить нейтрали источника генератора в энергосистемах, которые не подпадают под 250,20 (B), подключив их к предпочтительной нейтрали источника питания. Следовательно, для энергосистем 480/277 В, 3-фазных, 4-проводных, соединенных звездой номиналом менее 1000 А (833 кВА), вы можете подключить нейтральный провод генератора непосредственно к предпочтительной рабочей нейтрали.Вы также можете подключить нейтральный провод генератора напрямую к предпочтительной рабочей нейтрали для всех трехфазных, 4-проводных и соединенных звездой энергосистем на 208/120 В.

По мере роста нехватки электроэнергии и работы на дому растет и количество жилых домов с резервными генераторами. Заземляющий контакт этих розеток соединен с корпусом генератора, который соединен с нейтральной точкой обмотки генератора. Следовательно, любое повреждение или случайный путь тока между корпусом и фазным проводом приведет к отключению розетки.Когда проводка помещения подключена к генератору, нейтраль становится эффективно заземленной, когда нейтральные проводники соединяются вместе.

Если сеть обслуживает 480/277 В, 3 фазы, 4 провода, соединение звездой и генератор постоянно установлен, вы можете исключить необходимость переключения нейтрали. Если вы ограничиваете такую ​​услугу до менее 833 кВА, вы можете надежно подключить нейтраль генератора к рабочей нейтрали — перемычку между нейтралью главного сервисного распределительного щита и шиной заземления заземлить сервисную нейтраль.

Заземлить и переключить нейтраль. Когда обслуживание падает ниже 230,95, вы должны заземлить нейтраль на каждом источнике и переключить ее там, где Кодекс требует координации обнаружения замыкания на землю. Когда номинальный ток равен или превышает 1000 А (833 кВА), 230.95 требует защиты от замыкания на землю при отключении обслуживания. Что, если ваша нагрузка достаточно важна, чтобы оправдать использование альтернативного источника питания и безобрывного переключателя (фото)? В этом случае вы можете захотеть расширить схему защиты от замыкания на землю до защиты параллельной цепи второго уровня, согласно 230.95 (В), ФПН №2.

Когда NEC требует защиты от замыкания на землю и у вас есть альтернативный источник питания, вы должны переключить нейтраль. Если у вас ток в сети более 1000 А, NEC требует защиты от замыкания на землю при главном отключении питания. Если заземление нейтрали генератора проходит через прочное соединение с основной рабочей нейтралью, и в генераторе происходит замыкание на землю при питании нагрузки, размыкается главный рабочий выключатель. Это не отключит дуговое замыкание от генератора, и координация будет потеряна.

Если нейтрали двух источников заземлены по отдельности, необходимо переключить провод нейтрали нагрузки на источник, питающий нагрузку, согласно FPN № 3 230,95 (C). Ток замыкания на землю вернется только к источнику, от которого он исходит. , обеспечивающий согласование схемы защиты от замыканий на землю.

Не всегда необходимо отдельно заземлять нейтральный проводник генератора, но если вы это сделаете, вам может потребоваться переключить нейтраль нагрузки вместе с ее фазными проводниками при переключении нагрузки между источниками питания, особенно при использовании защиты от замыкания на землю.NEC требует защиты от замыканий на землю для 480/277 В, 3-фазных, 4-проводных, соединенных звездой сетей номиналом 1000 А или более, но это необязательно в других конфигурациях, которые не включают защиту от замыканий на землю. Однако, когда нейтральный проводник ответвленной цепи переходит между источниками, средства переключения должны гарантировать, что переключающий контакт нейтрального проводника не прерывает ток.

Дейли — инженер отдела переключателей, ASCO, Флорхэм Парк, Нью-Джерси.

Разница между нейтральным проводом и заземляющим проводом в электротехнике

Нейтральный и заземляющий провода часто путают вне электроснабжения, так как оба проводника имеют нулевое напряжение.На самом деле, если вы по ошибке подключите заземляющий провод как нейтраль, большинство устройств будет работать правильно. Однако такое соединение противоречит нормам, поскольку каждый проводник выполняет свою функцию в электрической установке.

Национальный электротехнический кодекс (NFPA 70 NEC) устанавливает цвета изоляции для нейтрального и заземляющего проводов. Стандартные цвета упрощают электромонтаж , делая его более безопасным .

  • Цвета нейтрального провода: белый или серый
  • Цвета заземляющих проводов: зеленый, желто-зеленый или голый

Эти цвета изоляции разрешены только для нейтрального и заземляющего проводов, и их использование для любой из фаз под напряжением противоречит нормам.Электрики работают с предположением, что проводка этих цветов находится под нулевым напряжением, и использование белой или зеленой изоляции для проводника под напряжением было бы смертельной ловушкой (и в первую очередь против норм).


Получите профессиональный электрический дизайн для вашего следующего строительного проекта.


Роль нейтрального проводника в электрических цепях

Чтобы представить себе, как работает нейтральный проводник, представьте, что электроэнергия доставляется в виде тока через разность напряжений.Напряжение передается по токоведущему проводнику, но нейтральный провод также необходим для двух важных функций:

  • Служит точкой отсчета нулевого напряжения.
  • Завершает цепь, обеспечивая обратный путь для тока, подаваемого токоведущим проводом.

Если к электрическому устройству подключен только токоведущий провод, он не активируется, потому что ток не может циркулировать независимо от приложенного напряжения. Это похоже на то, как гидроэлектрической турбине требуется выход для движения: если выход турбины заблокирован, вода не может течь и турбина не может вращаться.

Когда установка использует трехфазное питание , могут быть случаи, когда нейтральный проводник не требуется.

  • Трехфазная система с линейным напряжением 120 В обеспечивает 208 В между фазами, и вы можете подключить нагрузку 208 В между двумя фазами без использования нейтрального провода. Оба токоведущих проводника несут напряжение, но ток может течь, потому что они имеют разное напряжение.
  • Трехфазные нагрузки, такие как электродвигатели, часто рассчитаны на работу с тремя токоведущими проводниками и без нейтрального проводника.Здесь действует тот же принцип: между токоведущими проводниками может протекать ток при разном напряжении.

Даже если некоторые нагрузки не используют нейтральный провод в трехфазной установке, это необходимо для однофазных нагрузок, использующих только одно из линейных напряжений. Теоретически, когда к трем фазам подключены одинаковые нагрузки, их токи компенсируются, и нейтральный проводник проводит нулевой ток. Однако это невозможно в реальных установках, и нейтральный проводник несет дисбаланс тока между тремя фазами.

Роль заземляющего проводника в электрических цепях

Заземляющий провод имеет нулевое напряжение, как и нейтральный проводник, но выполняет другую функцию. Как следует из названия, этот проводник обеспечивает заземление для всех приборов и оборудования.

  • В нормальных условиях весь ток возвращается через нейтральный проводник, а заземляющий провод не имеет тока.
  • Когда происходит короткое замыкание в линии, заземляющий провод обеспечивает обратный путь для тока замыкания.Устройства электрической защиты могут обнаружить это состояние, и они немедленно отключают цепь от источника питания.

Без заземляющего соединения приборы и оборудование будут находиться под напряжением, если токоведущий провод случайно коснется их. Неисправность не отключается, поскольку защитные устройства могут среагировать только при наличии тока короткого замыкания в заземляющем проводе. В этом случае любой, кто прикоснется к поверхности под напряжением, получит удар электрическим током.

Поскольку замыкание на землю может повлиять на любую цепь, заземляющий провод необходим даже при отсутствии нейтрального провода.Например, если в двигателе используются три токоведущих провода и нет нейтрали, заземление все равно требуется, потому что любой из токоведущих проводов может вызвать неисправность.

Правильный выбор размеров нейтрального провода и заземляющего проводника

Проводники под напряжением подбираются с учетом ожидаемого тока, и то же самое относится к нейтральным проводам в однофазных цепях (они пропускают тот же ток, что и провод под напряжением). Однако для трехфазных цепей применяются другие правила: обычно используется тот же размер провода, что и для фазных проводов, но в некоторых случаях требуется больший размер провода для нейтрального проводника.

  • Заземляющие проводники для параллельных цепей подбираются в зависимости от мощности устройства защиты от перегрузки по току с использованием таблиц, приведенных в NEC.
  • С другой стороны, размеры заземляющих проводов для главного служебного входа рассчитываются в соответствии с емкостью служебных проводников. NEC предоставляет таблицы для обоих случаев.

Работая с квалифицированными инженерами-электриками с самого начала проекта, вы можете быть уверены, что все компоненты указаны в соответствии с NEC и местными нормами.Это не только обеспечивает безопасность, но и быстрое согласование проекта с местными властями. Инженеры-электрики также могут предложить меры по повышению энергоэффективности, чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию.

Причины использовать резистор заземления нейтрали? — Aktif Group

Основное назначение резистора заземления нейтрали (NGR) — ограничить ток короткого замыкания, уже присутствующий в одной линии, до замыкания на землю. Вот почему NGR в основном используются в распределительных сетях низкого и среднего напряжения (LV и MV), чтобы гарантировать защиту генераторов и трансформаторов от повреждающих токов в случае замыкания на землю.Альтернативные системы защиты, такие как прямое заземление нейтрали и изолированная нейтраль, имеют серьезные недостатки, например, переходные перенапряжения, повреждающие токи короткого замыкания с возможным дуговым разрядом и трудности с локализацией замыкания на землю в изолированных системах). Это не относится к системе NGR, поскольку она обеспечивает быстрое реагирование для локализации неисправности и даже предотвращает перегрев. Система NGR может быть установлена ​​между нейтральной точкой трансформатора и землей, чтобы ограничить замыкание на землю, чтобы получить это окно возможностей для быстрой локализации повреждения.Самое главное, это обеспечивает безопасность оборудования.

От прерывания подачи электроэнергии до повреждения оборудования в точке отказа и даже преждевременного старения оборудования — существует множество причин для установки NER.

Резисторы заземления нейтрали обычно используются для ветряных турбин.

Как работает резистор заземления нейтрали?

NGR работает, понижая ток замыкания на землю до заданного значения. Благодаря правильно спроектированной системе нейтрального заземления вы можете использовать как незаземленные, так и надежно заземленные системы.Когда мы вставляем систему NGR между нейтралью и землей в энергосистеме, она начинает обеспечивать защиту от замыкания на землю, ограничивая токи замыкания на землю до безопасных уровней. Следовательно, это гарантирует, что все электрическое оборудование в вашей энергосистеме полностью защищено. NER не только поглощают огромное количество энергии, но и рассеивают ее на время возникновения неисправности таким образом, чтобы температура не превышала ограничений. Поэтому конструкция и выбор NER чрезвычайно важны, если вы хотите защитить оборудование и обеспечить безопасность персонала.

Благодаря правильно спроектированной системе нейтрального заземления вы можете использовать как незаземленные, так и надежно заземленные системы.

Назначение резистора заземления нейтрали

Итак, основная цель NGR в энергосистеме — ограничить высокий ток, протекающий из-за замыкания на землю. NGR работает как регулятор тока повреждения. Он ограничивает ток короткого замыкания сопротивлением. Таким образом, при сильном протекании тока короткого замыкания можно легко повредить проводник, поскольку реле защиты требуют некоторого времени для надлежащей изоляции энергосистемы.На это короткое время вмешивается NGR, ограничивая внезапное протекание тока короткого замыкания и преобразуя его в тепловую энергию.

Aktif Group производит резисторы заземления нейтрали высшего качества.

Резисторы заземления нейтрали также могут помочь в работе реле замыкания на землю. Это можно сделать, отслеживая и измеряя ток, протекающий через NGR. Если есть замыкание на землю, реле замыкания на землю отключит цепь. Резистор заземления нейтрали может помочь подключить защитное оборудование, которое обычно не может работать с большим током.Возьмем, к примеру, Relay. NGR можно использовать для уменьшения тока, так что защитное оборудование не должно работать с большим током. NGR также защищает от пробоя изоляции в электрооборудовании. Неисправности электрооборудования возникают из-за переходных перенапряжений, возникающих из-за дугового заземления в незаземленных системах. В системах с глухим заземлением механические напряжения в аппаратах и ​​цепях, несущие токи короткого замыкания и NGR, помогают их уменьшить. NGR также помогает измерять ток короткого замыкания через трансформаторы заземления нейтрали.Он также может работать как система сигнализации при замыкании на землю. Более того, он обеспечивает достаточное количество уровней отключения, которые помогают в тщательном обнаружении замыкания на землю.

Внутри резисторов заземления нейтрали Aktif

Когда вам подходит NGR?

Есть много причин использовать NGR. Некоторые из них:

  • Существует высокий риск поражения электрическим током или дуговых вспышек, которые представляют опасность для персонала и оборудования
  • Высокие токи возврата на землю могут привести к повреждению или неисправности оборудования.
  • Существует вероятность того, что высокие токи возврата на землю начнут мешать работе вашего телекоммуникационного оборудования
  • NGR обеспечивает безопасность надежным, простым и избирательным средством защиты
  • Могут быть убытки из-за незапланированного простоя
  • NGR снижает ступенчатое напряжение
  • Расходы на техническое обслуживание могут возрасти из-за старения оборудования
  • Кроме того, это снижает эксплуатационные расходы.

В любой электрической системе система заземления всегда играет важную роль.Чтобы избежать повреждения оборудования и создать безопасную рабочую среду для персонала, вам потребуется NER в распределительных сетях переменного тока.

Резистор заземления нейтрали The Bottom

Мы объяснили, насколько важно использовать NGR. Нет сомнений в том, что NGR обеспечивают повышенную безопасность персонала и надежность обслуживания. Более того, NGR также помогают продлить срок службы оборудования.