Что значит с изолированной нейтралью

Что такое изолированная нейтраль и где она применяется?

Питание потребителей электрической энергии  может производится различными способами, один из которых – трехфазная схема включения с изолированной нейтралью. Ее практически невозможно встретить в бытовых устройствах, так как еще в прошлом веке была вытеснена более прогрессивной системой с глухозаземленной нейтралью. Но, в то же время, в ряде высоковольтных сетей применяется именно изолированная нейтраль в виду других существенных преимуществ.

Что это такое?

Само по себе понятие нейтрали относится только к трехфазным сетям, так как подразумевает под собой такой способ объединения нулевых проводников обмоток трансформатора, при котором все начальные точки соединяются в одну.

Рис. 1. Схематическое понятие изолированной нейтрали

Такое действие с электрической точки зрения приводит к приведению всех потенциалов к одному значению – выравниванию до так называемой нулевой (базовой) отметки. Система с изолированной нулевой точкой не имеет связи с условной землей, в то время как противоположная ей схема подключения с глухозаземленной нейтралью или эффективно заземленной имеет преднамеренное соединение.

Определение

Рис. 2. Определение системы с изолированной нейтралью

Определение системы с изолированной нейтралью приводится в главе 1.7 ПУЭ, однако ее основные требования подразделяются на электроустановки до и выше 1000В.

Если детально рассмотреть основные положения п.1.7.

6 ПУЭ, то для устройства электроустановок под изолированной нейтралью генератора или трансформатора следует понимать такую схему, в которой нулевая точка не имеет соединения с землей или подключается через устройства с большим сопротивлением, применяемые для:

• Защитных;
• Сигнализации;
• Измерительных.

Также согласно п.1.7.3 ПУЭ корпусы и элементы из токоведущих материалов должны подключаться к общему контуру заземления из соображений безопасности. Так как в случае пробоя изоляции и перехода потенциала фазных проводов на металлический каркас, ток утечки перейдет в землю, что обезопасит эксплуатирующий персонал.

Обозначение

В соответствии с положениями п.1.7.3 ПУЭ буквенное обозначение системы с изолированной нейтралью состоит из двух букв латинского алфавита – IT. Однако здесь же оговаривается, что IT  применяется лишь для электроустановок напряжением до 1000В.

Если рассмотреть значение каждой буквы в маркировке, то они обозначают:

• первая буква I – изолированную нейтраль (если первая T, то это схема с заземленной нейтралью);
• вторая буква T – говорит о том, что все проводящие части, не задействованные в качестве токоведущих, подключаются к защитным проводникам заземления PE, не зависимо от состояния нулевого вывода.

Рис. 3. Обозначение системы с изолированной нейтралью

На практике существуют и другие буквенные обозначения в системе электроснабжения, однако для  IT они не используются.  В виду ограниченности сферы применения далее рассмотрим плюсы и минусы метода запитки с изолированной нулевой точкой.

Достоинства и недостатки

Для планирования подключений, расхода материалов во время строительства, проектирования, затрат на обслуживание в процессе эксплуатации обязательно учитываются все за и против.

Изолированная от земли нулевая точка обладает такими преимуществами в эксплуатации:

• Обеспечивает больший уровень безопасности системы, чем когда нейтраль заземлена, так как при однофазных кз отсутствует цепь для протекания электрического тока.
• Высокая степень надежности – благодаря уменьшению числа действующих элементов, существенно понижается вероятность возможных повреждений во время работы, снижается количество возможных аварий и поломок.
• Требует меньших затрат на этапе монтажа линий электропередач для изолированного нулевого вывода. Так как электрическая энергия передается лишь по трем проводам, это позволяет существенно снизить себестоимость ЛЭП.
• Независимость питания для однофазных нагрузок – даже в случае обрыва одной из фаз, электроснабжение по другим продолжится в штатном режиме.

Рис. 4. При обрыве одной фазы остальные обеспечивают питание

Отсутствуют перекосы и нарастание токовой нагрузки.

Но, несмотря на существенные превосходства над методом электроснабжения с заземленной нейтралью, такой вариант имеет и ряд недостатков.

Среди которых наиболее важными являются:

• Представляет опасность для человека и трехфазных нагрузок при однофазных обрывах и замыканиях в высоковольтных сетях.
• Слишком малые величины токов замыкания, чем когда используется глухозаземленная нейтраль, что существенно усложняет своевременное выявление и локализацию повреждения.
• Отсутствует визуальный эффект при замыкании – так как нет контакта с нейтралью источника момент касания токоведущих частей и земли не приводит к образованию искр или дуги.
•  Изоляция всего оборудования должна рассчитываться на значение межфазного напряжения, а из-за отсутствия нулевого защитного проводника фазного, как такового вообще нет.
• Снижается срок службы изоляции между фазами – особенно актуально для кабельно-проводниковой продукции, подсоединяемой к трехфазным обмоткам. При этом характер и место повреждения в кабеле всегда носит случайный характер, предусмотреть наиболее подверженные места попросту невозможно.

Как видите из вышеперечисленного, система с незаземленной нейтралью имеет значительно больше недостатков, чем преимуществ. Из-за чего ее постоянно вытесняет тип питания с заземлением нейтрали, но до сих пор существует ряд отраслей, где недостаток изолированной нулевой точки сведен к минимуму.

В сетях до 1000 в

Среди низковольтных потребителей, которые питались по системе с изолированной нейтралью можно выделить некоторые бытовые сети советских времен, которые впоследствии отошли от этого способа. Местами он еще сохранялся в электроснабжении деревянных построек, в которых питание от обмоток генератора или трансформатора с  глухозаземленной нулевой точкой было слишком опасным при возникновении замыкания.

Сегодня такая схема передачи электрического тока применима в:

• электроснабжении морских и речных транспортных суден;
• нефтедобычной отрасли, платформах для разработки месторождений в море и океане;
• метрополитенах;
• горнодобывающей отрасли.

Вышеперечисленные сферы не отходят от системы с изолированной нейтралью за счет отсутствия связи с защитным заземлением. Что исключает вынос метала и преждевременное разрушение металла с одной стороны, и обеспечивает безопасность персонала с другой.

Схема замещения при поражении в цепи до 1000В

Как видите на рисунке, ток через тело человека не замыкается, цепь проходит с одной фазы на другую, поэтому токи однофазных потребителей будут рассчитываться по формуле:

I = (3*U)/(3*RT+ZM)

• где U – напряжение в питающей сети, выдаваемое одной обмоткой трансформатора;
• RТ – сопротивление человеческого тела;
• ZМ – сопротивление межфазной изоляции.

Если принять, что сопротивление человека составляет около 1 кОм, а сопротивление изоляция между фазами будет порядка 500 кОм, то протекающий через тело ток будет всего лишь несколько единиц миллиампер, что совершенно безопасно. Однако ситуация кардинально меняется в случае использования изолированной нейтрали в высоковольтных электрических системах, где часто случаются трехфазные КЗ.

В электросетях выше 1000 в

Сети номиналом более 1000 В используют изолированную нейтраль для категории электроустановок от 1 до 35 кВ. Все что касается более высоких классов напряжения использует режимы заземления (глухозаземленную, эффективно заземленную нейтраль) или соединение трансформатора треугольником, где нулевой вывод отсутствует как таковой. Следует также отметить, что многие подстанции напряжением в 35 кВ используют первичную схему треугольника для высокой стороны.

Рис. 6. Питание высоковольтных сетей

Применение изолированной нулевой точки в системе электроснабжения обеспечивает тот же сдвиг фаз на 120° и бесперебойный режим работы даже с выводом одной из линий. Однако вместе с тем, аварийные режимы в цепи более 1 кВ характеризуются значительно большими токами, которые уже никоим образом нельзя игнорировать с точки зрения безопасности человека, так как емкостная проводимость изоляции намного выше.

Рис. 7. Схема замещения при поражении в цепи выше 1000 В

Если же вопрос касается трехфазного замыкания, то этот режим вызывает огромные токи, контакт с которыми смертельно опасен.

Однако аварийный режим в высоковольтных сетях с изолированной нейтралью несет опасность не только человеческой жизни, но и работе всей системы в целом. При этом место контакта одной фазы с землей приводит к просадке потенцифала в этой линии практически до нуля. А напряжение в двух смежных фазах при изолированной нейтрали пропорционально увеличивается, что приводит к повышению емкостных перетоков в диэлектрике.

При долговременном протекании такого процесса происходит лавинообразное изнашивание изоляции с последующим пробоем изолированного промежутка, что может привести к выходу со строя и линии, и самого источника питания с изолированной нейтралью.

Источник: https://www.asutpp.ru/izolirovannaya-neytral.html

Виды нейтралей в электрических сетях

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

Виды заземления нейтрали в сетях до 1кВ

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

• 1-ая буква описывает способ заземления нейтрали источника питания
• T (terra) – нейтраль глухозаземленная
• I (isolate) – нейтраль изолирована (и – изолирована, легко запомнить)
• 2-ая буква показывает способ заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) с землей
• N (neutral) – ОПЧ заземлены через глухозаземленную нейтраль источника питания
• T – ОПЧ заземлены независимо от источника питания

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

Рассмотрим теперь каждую систему более подробно.

Система заземления TN

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

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

Система заземления TT

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

Система заземления IT

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

Виды заземления нейтрали в электросетях выше 1кВ

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

Сети с незаземленной (изолированной) нейтралью

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

Сети с эффективно-заземленной нейтралью

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

Сети с нейтралью, заземленной через резистор или реактор

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

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

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

Выбор виды заземления нейтрали зависит от следующих факторов:

• величина емкостного тока сети
• допустимая величина однофазного замыкания
• возможности отключения однофазного замыкания
• вида и типа релейных защит
• безопасности персонала
• наличия резерва

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Последние статьи

Причины повреждения кабелей

Определение температуры термосопротивления по ГОСТ

Расчет тока трансформатора по мощности и напряжению

Выпрямительные диоды: расшифровка, обозначение, ВАХ

Самое популярное

Единицы измерения физвеличин

Напряжение смещения нейтрали

Источник: https://pomegerim.ru/electrobezopasnost/rezhimy-raboty-nejtrali-v-elektroustanovkah-i-elektricheskih-setyah.php

Изолированная нейтраль. Устройство и работа. Применение

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

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

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

Устройство

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

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

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

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

Допускается производить компенсацию тока замыкания на заземляющий контур путем замены ее на заземление нейтрали специальным резистором. В таком случае порядок действия релейной защиты изменится.

Изолированная нейтраль впервые была заземлена в электрических устройствах с небольшой величиной напряжения.

В отечественных сетях питания изолированная нейтраль применяется в:

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

Принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества

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

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

Недостатки

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

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

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/jelektrobezopasnost/izolirovannaia-neitral/

Рекомендации Рекомендации по проектированию заземления и защитных мер электробезопасности в силовых электроустановках напряжением до 1 кВ промышленных предприятий

МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР

НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ
ОБЪЕДИНЕНИЕ «ЭЛЕКТРОМОНТАЖ»

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТНЫЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ

ПО КОМПЛЕКСНОЙ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАЩИТНЫХ МЕР ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

МОСКВА 1989

СОГЛАСОВАНО:Начальник техническогоотделаЛ.Б. Годгельф

Главный инженер институтаМ.Г. ЗименковНачальник отделапромышленных установокБ.А. ЛесковОтветственный исполнительО.А. Шаблинская

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

При проектировании электротехнической части любого предприятия решаются вопросы выбора защитных мер электробезопасности для обслуживающего персонала от поражения его электрическим током.

Вопрос электробезопасности обслуживания электроустановок имеет первостепенное значение и рассматривается в ПУЭ в отдельных его главах и в специальной главе 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности».

Защитные меры электробезопасности должны быть выполнены в полном объеме, предусмотренном в ПУЭ.

Настоящие Рекомендации составлены в соответствии с главой 1.7. и другими главами ПУЭ шестого издания и имеют своей целью помочь проектировщикам представить объем работ по защитным мерам электробезопасности при проектировании электротехнической части силового электрооборудования напряжением до 1 кВ промышленных предприятий, что особенно важно для молодых специалистов.

В Рекомендациях рассматриваются вопросы защитных мер электробезопасности для электроустановок до 1 кВ. Защитные меры электробезопасности для электроустановок выше 1 кВ рассмотрены только в той части, где они влияют на выполнение защитных мер электробезопасности электроустановок до 1 кВ.

В Рекомендациях не рассматриваются вопросы защитных мер электробезопасности для электроприемников электроосвещения, а также для молниезащиты зданий и сооружений.

Теоретические вопросы, касающиеся физической суности явлений, связанных с защитными мерами электробезопасности в электроустановках до 1 кВ промышленных предприятий приведены в работе «Заземление и зануление в электроустановках до 1000 В», Свердловское отделение ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, С475-2, Свердловск, 1985.

Рабочая документация электротехнической части должна содержать подробное описание защитных мер с помощью которых обеспечивается электробезопасность. Замыкание поврежденной фазы может быть на корпус электрооборудования, непосредственно на землю и на различные металлические части.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. При проектировании электротехнической части промышленного предприятия решаются вопросы защитных мер электробезопасности для обслуживающего персонала, т.е. принимаются меры для защиты людей от поражения электрическим током.

1.2. Для правильного решения, какие конкретно защитные меры электробезопасности должны быть приняты для электроустановок в зданиях и наружных электроустановок промышленного предприятия необходимо:

1.2.1. Определить все помещения здания согласно ПУЭ, главе 1.1 в отношении опасности поражения людей электрическим током, которые классифицируются как:

1) помещения без повышенной опасности;

2) помещения с повышенной опасностью;

3) особо опасные помещения;

4) наличие наружных электроустановок;

5) наличие взрывоопасных зон в помещениях и в наружных электроустановках.

1.2.2. Знать, какие электроустановки и электрические сети (режимы нейтралей и величины токов замыкания на землю) имеются в здании, так как в зависимости от этого определяются конкретные меры электробезопасности, которые надо принимать, а именно:

1) электроустановки до 1 кВ, сеть с изолированной нейтралью;

2) электроустановки до 1 кВ, сеть с глухозаземленной нейтралью;

3) электроустановки выше 1 кВ, сеть с изолированной нейтралью;

4) электроустановки выше 1 кВ, сеть с эффективно заземленной нейтралью.

1.2.3. Для здания, в котором размещено распределительное устройство (РУ) 6-10 кВ, принимающее электроэнергию от ГПП на промышленное предприятие, или расположены трансформаторные подстанции, принимающие непосредственно электроэнергию на промышленное предприятие, выяснить какую электрическую сеть имеет электроустановка выше 1 кВ ГПП от которой подается питание.

Если на ГПП установлены трансформаторы с обмотками на первичной стороне 110 или 220 кВ и сеть с эффективно заземленной нейтралью, то необходимо знать, имеется ли металлическая связь между ГПП и зданием, принимающим от ГПП электроэнергию.

Такая связь может быть:

1) через металлические оболочку и броню питающих кабелей;

2) через металлические трубопроводы различного назначения;

3) через кабельные конструкции по которым проложены питающие кабели.

Через металлические связи будут соединены заземляющие устройства ГПП и здания, принимающего электроэнергию, и может быть вынос высокого потенциала в здание промышленного предприятия на время срабатывания защиты от однофазных КЗ на землю в сети 110 или 220 кВ ГПП.

1.2.4. Вынос потенциала — распространение за пределы электроустановки по естественным или искусственным заземлителям или по заземляющим проводникам напряжения относительно зоны нулевого потенциала, при котором возможное напряжение прикосновения превышает допустимые значения по ГОСТ 12.1.038-82. «Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов».

Зона нулевого потенциала — зона земли, расположенная за пределами зоны растекания тока замыкания на землю, в которой электрический потенциал, обусловленный током замыкания на землю условно принят равным нулю.

1.2.5. Если возможен вынос высокого потенциала в здание промышленной установки необходимы меры по его выравниванию снаружи этого здания.

Внутри здания выравнивание потенциалов обеспечивается наличием разветвленной сети заземления и зануления, а также большого числа электрически связанных между собой и с сетью заземления и зануления металлических частей строительного и производственного назначения, трубопроводов и т.д. Чем более насыщено здание оборудованием, тем эффективнее осуществляется выравнивание потенциалов.

Если даже исключен вынос потенциала с заземляющего устройства ГПП с эффективно заземленной нейтралью, но расстояние между заземлителями здания промышленного предприятия и заземлителями ГПП менее 20 м (см. п. 6.1 Рекомендаций) надо предусматривать выравнивание потенциалов (заземлители здания промышленного предприятия подвержены влиянию заземляющего устройства ГПП).

1.3. Возможные защитные меры электробезопасности:

1) заземление;

2) зануление;

3) выравнивание потенциалов;

4) уравнивание потенциалов;

5) защитное отключение;

6) разделяющий трансформатор (защитное разделение сети);

7) двойная или усиленная изоляция:

малое напряжение.

1.4. Основными защитными мерами электробезопасности на промышленных предприятиях является заземление или зануление корпусов электрооборудования, выравнивание и уравнивание потенциалов.

1.5. Заземление или зануление корпусов электрооборудования следует выполнять:

1.5.1. В помещениях без повышенной опасности — при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока.

1.5.2. В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных электроустановках — при напряжении выше 42 В переменного тока и выше 110 В постоянного тока.

1.5.3. Во взрывоопасных зонах в помещениях и в наружных электроустановках — при всех напряжениях переменного и постоянного тока.

1.5.4. В пожароопасных зонах всех классов в помещениях — с учетом классификации помещения в отношении опасности поражения электрическим током по п. 1.2.1. Рекомендаций в котором находится пожароопасная зона.

1.5.5. В пожароопасных зонах наружных электроустановок согласно п. 1.5.2. Рекомендаций.

1.6. Для электроустановок до 1 кВ в сети с изолированной нейтралью, а также для электроустановок выше 1 кВ в сети с изолированной нейтралью в качестве защитной меры электробезопасности принимается защитное заземление, т.е. преднамеренное соединение с землей корпусов электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением.

Назначение защитного заземления — создание преднамеренного соединения (заземляющего устройства) с такой величиной сопротивления между корпусом электрооборудования и землей, при котором через тело человека при его прикосновении к корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напряжением, будет проходить ток, не угрожающий жизни и здоровью человека (человек присоединяется к соединению параллельно).

1.7. Для электроустановок до 1 кВ в сети с глухозаземленной нейтралью в качестве защитной меры электробезопасности применяется зануление, т.е. преднамеренное соединение корпусов электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора.

Назначение зануления — при замыкании поврежденной фазы на корпус электрооборудования или на нулевой защитный проводник создать ток однофазного КЗ такой величины, который будет автоматически отключаться аппаратом защиты, установленном в голове аварийного участка. Цепь для КЗ: петля фаза электроприемника — нуль трансформатора.

1.8. Заземляющее устройство — совокупность конструктивно объединенных (электрически) заземлителей и заземляющих проводников.

1.9. Заземлители — проводники, электрически соединенные между собой, находящиеся непосредственно в соприкосновении с землей (создают электрическое соединение с землей).

1.10. Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземлители с заземляемыми частями электроустановки.

В сетях до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях выше 1 кВ с изолированной нейтралью — заземляющие проводники.

В сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью — нулевые защитные проводники. Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

1.11. При монтаже заземляющего устройства должны быть выполнены требования СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства», раздел «Заземляющие устройства».

1.12. Изолированная нейтраль трансформатора — нейтраль не присоединенная к заземляющему устройству (обмотка, соединенная в треугольник) или присоединенная к нему через устройства, имеющие большое сопротивление (обмотка, соединенная в звезду).

1.13. Глухозаземленная нейтраль трансформатора — нейтраль присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например, через трансформаторы тока (обмотка, соединенная в звезду или зигзаг).

1.14. При невозможности выполнения заземления или зануления, удовлетворяющих гл. 1.7. ПУЭ, или если это представляет значительные трудности по технологическим причинам, допускается обслуживание электрооборудования с изолирующих площадок.

Изолирующие площадки должны быть выполнены таким образом, чтобы прикосновение к токоведущим частям, а также к корпусам электрооборудования было возможно только с площадки. При этом должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к выше указанным частям электрооборудования и металлическим частям зданий, сооружений, оборудования, трубопроводам, не относящихся к электроустановкам.

Применение изолирующих площадок для обслуживания электрооборудования — ПУЭ, п. 1.7.45.

Источник: http://www.gostrf.com/normadata/1/4294847/4294847064.htm

Сети с изолированной нейтралью: разновидности устройства, принцип действия, преимущества и недостатки

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

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

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

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

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

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

Описание изолированного устройства

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

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

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

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

Принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление.

Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия.

Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается.

В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель.

Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство.

Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.

7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией.

Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется.

На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников.

Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом.

Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода.

При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют.

Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века.

При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость.

Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C.

Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали.

Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков.

Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT.

Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование.

При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Смотрите также:

• Вебинары с ведущими экспертами отрасли
• Все для расчетов заземления и молниезащиты
• Полезные материалы: статьи, рекомендации, примеры

Источник: https://zandz.com/ru/biblioteka/sistemy_zazemlenieya_TNS_TNC_TNCS_TT_IT.html

Эксплуатация трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью

• 26 ноября 2018 г. в 09:41
• 1356

Электрические сети 6–35 кВ — это сети с изолированной, либо с компенсированной нейтралью. Такой режим нейтрали позволяет при однофазных (ОЗЗ) или дуговых замыканиях на землю (ОДЗ) не проводить немедленное отключение сети.

Надо отметить, что в сетях этих классов напряжений, замыкание на землю не является аварийным режимом, и случаются они достаточно часто.

Нормативные документы допускают работу линии, с изолированной нейтралью, при ОЗЗ — до восьми часов, но при этом необходимо немедленно приступить к отысканию места замыкания и его устранению, так как в этом режиме есть большая опасность попадания людей под высокое напряжение.

Также, возможно повреждение электрооборудования из-за повышения фазного напряжения до уровня линейного. ОЗЗ — это, как правило, металлическое постоянное замыкание, а ОДЗ носит переменный характер.

Например, раскачивающаяся на ветру ветка, касаясь высоковольтной линии (ВЛ), замыкает ее на землю, при этом зажигается дуга. ОДЗ это наиболее опасный вид замыканий на землю, так как при нем могут возникать перенапряжения 2,3–3,0 наибольшего фазного напряжения.

Они наблюдаются уже при первом зажигании дуги и сопровождаются ее многократными зажиганиями. В этих режимах создаются все условия для появления феррорезонанса в сети.

ПКУ в составе ТН НОЛ.08-6(10)М и ТПОЛ-10III

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой.

При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза. В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети.

По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

• изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
• включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
• изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
• применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
• заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
• применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
• применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые ТН

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник.

На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная. Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются.

Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск.

Это связано с тем, что:

• заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
• изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые ТН

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.

08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией. Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия.

Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

Трансформатор напряжения НОЛ.08-6(10)М

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации.

На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ).

Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Трехфазная группа

Трехфазная группа 3хНОЛ.08-6(10)М устойчива к различным перенапряжениям в электрических сетях, так как в отсутствии связи ТН с землей, контур нулевой последовательности также отсутствует.

Также, при однофазных замыканиях на землю, изоляция незаземляемого трансформатора не находится под повышенным напряжением, так как трансформаторы НОЛ включаются на линейное напряжение.

Незаземляемые измерительные трансформаторы напряжения лишены всех тех недостатков, которые характерны для заземляемых ТН, поэтому в пунктах коммерческого учета целесообразно использовать трехфазную группу 3хНОЛ.08-6(10)М.

Источник: https://www.elec.ru/articles/ekspluataciya-transformatorov-napryazheniya-v-sety/

Что является определением понятия изолированная нейтраль — Пожарная безопасность

Электрические сети — это сложные системы. Схемы подключения генераторов и трансформаторов предполагает подключение глухозаземленной и изолированной нетрали.

  В нашей энергосистеме в основном используется система с глухозаземленной нетралью.

Однако, существует оборудование, которое должно работать в условиях где применяется трехпроводная сеть с изолированной нейтралью.

Это передвижные установки, оборудование торфоразработок, при добыче калийных удобрений и угольных шахтах, то есть оборудование, работающее на напряжение 380-660 В и 3-35 Кв.

  Питающий кабель передвижных установок выполняется четырехпроводным кабелем.

Отличие одного вида заземления от другого заключается в том, что общая точка вторичной обмотки трансформатора подключается непосредственно в трансформаторной подстанции к заземлителю.

Такая система с изолированной нейтралью получается при подключении вторичных обмоток трансформатора треугольником.

В этом случае средней точки просто не существует.

Это используется, когда по условия безопасности не допускают аварийное обесточивание при коротком замыкании на землю. Такие системы получили обозначение IT.

Что является определением изолированной нейтрали

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ)существует определение, что собой представляет схема с изолированной нейтралью. Рассмотрим, чем называют IT схемой.

 Это система, в которой нулевой провод генератора или трансформатора не подключается к заземлителю.

Он может быть подключен к контуру заземления путем соединения приборов сигнализации, средств измерения, защиты или аналогичных приборов к нулю.  Все эти устройства должны обладать большим сопротивлением.

Систему с изолированной нейтралью можно представить трехфазной сетью, обмотка трансформатора, в которой соединена треугольником, но может быть и звездой.

А от линии отходят резисторы, подключенные к заземлению и параллельно сопротивлению стоят конденсаторы.

Через которые в кабельной или воздушной линии протекают токи утечки, их можно представить двумя составляющими. Одна из которых активная, а вторая реактивная.

Так как сопротивление не поврежденной изоляции имеет величину около мегаома. При таком сопротивлении ток утечки очень маленький и рассчитывается по закону Ома.

 I=U/R, а при величине сопротивления 0,5 Мом и напряжении 220 В, составляет 0,44 Ма.  Реактивную составляющую представляют в виде конденсатора.

Одной обкладкой служит провод линии, а второй земля.

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

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

Если они не заземлены, то на корпусе прибора возникает фазное напряжение или близкое к нему. Прикосновение человека к корпусу будет равносильно прикосновению к фазе. Что смертельно опасно.

Когда возникает однофазное КЗ в сети с изолированной нейтралью, ток замыкания небольшой, его значение составляет миллиамперы. При таких токах невозможно установить защитные устройства.

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

Достоинства

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

Недостатки

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

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

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

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

В сетях среднего напряжения (6 — 10 КВ) изолированная нейтраль трансформатора отсутствует, так как обмотки трансформатора соединены треугольником.

При соединении обмоток звездой появляется возможность в организации защиты компенсации тока однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети с изолированной нейтралью.

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

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

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

В нашем случае изолированная нейтраль используется в сетях:

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

Источник: https://stz-irk.com/chto-yavlyaetsya-opredeleniem-ponyatiya-izolirovannaya-neytral/

Сети с изолированной нейтралью

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

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

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

Режимы работы нейтрали трансформатора, разновидности, достоинства и недостатки

В высоковольтных сетях возможны следующие виды заземления нейтрали трансформатора:

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

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

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Режимы работы нейтрали по уровню напряжения

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

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

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

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

Компенсированная нейтраль

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

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

Обмотка его находится на магнитопроводе и помещена в бак с маслом, как у обычного трансформатора. Регулировка индуктивности осуществляется либо переключением отводов, либо путем изменения зазора в магнитопроводе.

В сетях 35кВ распространен способ подключения катушки непосредственно к нейтрали силового трансформатора. Настройка катушки возможна в резонанс с емкостью сети, но тогда ток ОЗЗ исчезает совсем.

Его не зафиксировать стандартными элементами защиты, состоящими из ТТНП и токового реле, реагирующего на ток нулевой последовательности.

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

Про ферромагнитный резонанс смотрите в видео ниже:

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

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

Высокоомное резистивное заземление нейтрали

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

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

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

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

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

Про резистивное заземление нейтрали можно посмотреть в видео ниже:

Низкоомное заземление нейтрали

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

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

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

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

Эффективно заземленная нейтраль

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

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

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

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

Источник: https://pue8.ru/elektricheskie-seti/949-rezhimy-raboty-nejtrali-transformatora-raznovidnosti-dostoinstva-i-nedostatki.html