Глухозаземленная и изолированная нейтраль: особенности применения в электрических сетях

Что такое глухозаземленная и изолированная нейтраль. Где применяются разные режимы нейтрали. Каковы преимущества и недостатки каждого типа заземления нейтрали. Как выбрать оптимальный режим нейтрали для электроустановки.

Что такое глухозаземленная и изолированная нейтраль

Режим нейтрали является одной из ключевых характеристик электрической сети, определяющей ее безопасность и надежность. Различают два основных типа заземления нейтрали:

• Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.
• Изолированная нейтраль — нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена через большое сопротивление.

Выбор режима нейтрали зависит от класса напряжения, конфигурации и назначения электрической сети. Рассмотрим особенности каждого типа заземления нейтрали подробнее.

Особенности глухозаземленной нейтрали

Глухозаземленная нейтраль применяется в следующих случаях:

• В сетях напряжением до 1 кВ (0,4 кВ)
• В сетях 110 кВ и выше
• В некоторых сетях 35 кВ

Каковы основные преимущества глухозаземленной нейтрали?

1. Высокая чувствительность защит от замыканий на землю
2. Быстрое отключение поврежденного участка
3. Снижение перенапряжений при однофазных замыканиях
4. Простота конструкции заземляющего устройства

Однако у такого режима нейтрали есть и недостатки:

• Высокие токи короткого замыкания на землю
• Необходимость отключения сети при любом замыкании на землю
• Опасность поражения током при однофазных замыканиях

Особенности изолированной нейтрали

Изолированная нейтраль применяется в следующих электроустановках:

• В сетях 6-35 кВ
• В некоторых сетях до 1 кВ
• В передвижных электроустановках

Каковы основные преимущества изолированной нейтрали?

1. Малые токи замыкания на землю
2. Возможность работы сети с замыканием на землю
3. Повышенная электробезопасность
4. Снижение вероятности двойных замыканий на землю

К недостаткам изолированной нейтрали относят:

• Сложность обнаружения места замыкания на землю
• Возможность возникновения перенапряжений
• Необходимость контроля изоляции

Применение глухозаземленной нейтрали в сетях до 1 кВ

В сетях напряжением 380/220 В используется глухозаземленная нейтраль по следующим причинам:

• Обеспечение электробезопасности — низкое напряжение прикосновения
• Простота защиты от замыканий на землю
• Стабилизация напряжения относительно земли
• Возможность использования однофазных нагрузок

В таких сетях нейтраль трансформатора и нулевой рабочий проводник заземляются. Это позволяет эффективно защитить людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции.

Применение изолированной нейтрали в сетях 6-35 кВ

Почему в сетях среднего напряжения чаще применяется изолированная нейтраль?

• Снижение токов короткого замыкания
• Уменьшение термического воздействия на оборудование
• Возможность работы с замыканием на землю
• Повышение надежности электроснабжения

В таких сетях замыкание на землю не является аварийным режимом. Сеть может продолжать работу, что особенно важно для промышленных предприятий с непрерывным производством.

Выбор режима нейтрали в зависимости от условий эксплуатации

При выборе оптимального режима нейтрали учитывают следующие факторы:

• Класс напряжения сети
• Конфигурация и протяженность сети
• Требования к надежности электроснабжения
• Условия электробезопасности
• Характер нагрузки

В некоторых случаях применяют и другие режимы нейтрали, например, компенсированную или резистивно-заземленную нейтраль. Выбор делается на основе технико-экономического обоснования.

Особенности эксплуатации сетей с разными режимами нейтрали

Эксплуатация сетей с глухозаземленной и изолированной нейтралью имеет свои особенности:

Сети с глухозаземленной нейтралью:

• Требуют быстрого отключения при замыканиях на землю
• Необходим периодический контроль заземляющих устройств
• Важно соблюдение требований по заземлению электроустановок

Сети с изолированной нейтралью:

• Необходим постоянный контроль изоляции
• Важно быстрое определение места замыкания на землю
• Требуется защита от перенапряжений

Правильный выбор режима нейтрали и соблюдение правил эксплуатации позволяют обеспечить надежную и безопасную работу электрической сети.

Электробезопасность в установках до 1000 В с глухозаземленной и изолированной нейтралью

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

через тело человека определяется на основании теории симметричных составляющих:

где

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

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

Где применяется Глухозаземленная нейтраль?

Где применяется Глухозаземленная нейтраль?

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. … В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

В чем разница между глухозаземленной и изолированной нейтралью?

Глухозаземленной нейтралью называют нейтраль трансформатора или генератора, присоединенную к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и др.), а изолированной — нейтраль, не присоединенную к заземляющему устройству или присоединенную через аппараты, компенсирующие …

Какая нейтраль 110 кв?

Сети с Uном = 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали (нейтраль заземляется непосредственно или через небольшое сопротивление). Сети 3 — 35 кВ, выполненные кабелями, при любых токах замыкания на землю выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

Что такое нейтрали в электроустановках?

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».

Какие бывают режимы нейтрали?

Используются следующие режимы нейтрали:

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

Для чего применяется нейтральный провод?

Назначение нулевого провода в том, что он необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки,когда сопротивления этих фаз различны, а также для заземления электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью. … Если, например, фазные провода имеют сечение 35 мм2, нулевой провод берется 16 мм2./span>

Для чего нужна изолированная нейтраль?

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.

Что является понятием изолированная нейтраль?

Что является определением понятия «Изолированная нейтраль«? . .. Нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств

Что значит с изолированной нейтралью?

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству либо присоединенная к нему через большое сопротивление. Электрические сети с изолированной нейтралью применяются в электрических сетях на напряжении 380 — 660 В и 3 — 35 кВ.

Какие бывают электрические сети?

По роду тока электрические сети традиционно разделяют на два вида – сети переменного и постоянного тока. Наиболее распространёнными являются сети переменного тока. Постоянный ток наиболее часто применяют для питания электрифицированного транспорта, под него и сооружают линии электроснабжения постоянным током./span>

Что входит в состав электрической сети?

В состав электросети входят как электрические линии, так и трансформаторные и распределительные подстанции. …Электрические сети подразделяют по ряду признаков:

• по роду тока,
• по напряжению,
• по конфигурации,
• по назначению,
• по району обслуживания.

Что представляет собой Разомкнутые распределительные сети?

Разомкнутая сеть представляет собой разветвленные линии, проходящие к электроприемникам или их группам, при этом питание получает с одной стороны. Эта сеть имеет ряд недостатков, которые заключаются в том, что в случае аварии в любой точке сети питание всех потребителей за аварийным участком прекращается.

Что представляет собой электрические сети и системы?

Энергосистема представляет собой единую сеть, состоящую из источников электрической энергии – электростанций, электрических сетей, а также подстанций, которые осуществляют преобразование и распределение произведенной электроэнергии.

Какую роль выполняют электрические сети?

Электрические сети служат для передачи электроэнергии от электростанций и распределения ее между потребителями. Практически вся вырабатываемая электроэнергия поступает к ее приемникам через электрические сети.

Что такое электрические сети?

Электрическая сеть — совокупность электроустановок, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю.

Что такое распределительные сети?

Распределительная сеть — сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов и щитков. 7.

Какие бывают схемы распределительных сетей?

Имеются две основные схемы распределения энергии — радиальная и магистральная, но часто на разных ступенях электроснабжения применяются и смешанные схемы. Та или другая схема применяется в зависимости от числа и взаимного расположения цеховых подстанций или других электроприемников по отношению к питающему их пункту.

Что такое силовая сеть?

Силовая сеть — комплекс электрических устройств, соединенных между собой и предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от источника (электростанции) к электропотребителю.

Что такое класс напряжения?

Класс напряжения — это номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование. В класс напряжения входит определённый диапазон напряжений, в котором электрооборудование данного класса может нормально функционировать.

Что такое 1 и 2 класс напряжения?

1 класс — промышленные предприятия присоединены к точке со степенью напряжения 27,5 кВ и выше, потребляющих более 150 млн кВт-ч в год. 2 класс — потребители, присоединенные к точке со степенью напряжения до 27,5 кВ./span>

Система с глухим заземлением или эффективно заземленная система

В системе с глухозаземленным заземлением нейтраль напрямую соединена с землей без какого-либо преднамеренного сопротивления или реактивного сопротивления между ними. По сравнению с другими системами заземления переходные перенапряжения сводятся к минимуму, когда система эффективно заземлена. В эффективно заземленной системе токи замыкания на землю будут значительно выше, что делает реле заземления одновременно чувствительным и селективным. Недостатком этой системы является то, что если неисправность не будет устранена быстро, это приведет к значительному повреждению системы.

Пристальный взгляд на систему с глухим заземлением

Несмотря на то, что между нейтралью и землей нет преднамеренного сопротивления или реактивного сопротивления, при оценке системы необходимо учитывать полное сопротивление источника и полное сопротивление соединения с землей. Значения тока замыкания на землю очень важны при определении эффективности заземленной системы. Эффективно заземленная система будет иметь ток короткого замыкания между линией и землей
не менее 60 % от трехфазного значения тока короткого замыкания.

Система с глухим заземлением, трансформатор или генератор переменного тока не обеспечивают идеального соединения цепи с нулевым импедансом с землей. Кроме того, защита от переходных перенапряжений может быть не обеспечена, если реактивное сопротивление цепи нулевой последовательности системы слишком велико по сравнению с реактивным сопротивлением прямой последовательности системы. Точно так же желаемое подавление перенапряжений в неповрежденных фазах может быть не достигнуто, если непреднамеренное сопротивление слишком велико.

Большинство генераторов, используемых в этих системах, имеют полное сопротивление нулевой последовательности, которое значительно ниже их полного сопротивления прямой последовательности. Полное сопротивление прямой последовательности трансформатора треугольник-звезда не будет больше, чем его полное сопротивление нулевой последовательности. Однако существуют некоторые обстоятельства, при которых может возникнуть относительно большой импеданс нулевой последовательности.

В энергосистеме, питаемой несколькими генераторами и трансформаторами, если нейтраль одного из них заземлена, полное сопротивление нулевой последовательности заземленного источника может превышать эффективное полное сопротивление прямой последовательности других источников в системе.

Где рекомендуется надежное заземление?

• В системе низкого напряжения, где замыкание на землю не может быть обнаружено, если выполнено резистивное заземление.
• В системе низкого напряжения, где допускается немедленная изоляция поврежденной фазы.
• Когда дело доходит до приложений среднего или высокого напряжения, возможные опасности вспышки дуги и градиентов потенциала для рабочих перевешивают необходимость в более высокой величине тока замыкания на землю, чтобы иметь возможность выполнять выборочное обнаружение замыкания на землю на протяженных распределительных сетях. кормушки.

Преимущества эффективно заземленной системы

• Замыкания на землю могут быть легко обнаружены и изолированы с помощью устройств защиты цепи.
• Из-за высоких токов короткого замыкания для изоляции замыканий на землю достаточно устройств защиты от короткого замыкания, таких как предохранители или автоматические выключатели.
• Возможно выборочное обнаружение и изоляция неисправностей.
• Нет переходных перенапряжений.

Недостатки эффективно заземленной системы

• При использовании в сетях среднего или высокого напряжения низкий импеданс заземления приводит к чрезвычайно высоким токам короткого замыкания, которые могут превысить номинальную мощность короткого замыкания самой системы.
• Высокие токи короткого замыкания могут ухудшить рабочие характеристики оборудования, подключенного к системе.
• Несмотря на то, что замыкания на землю могут не вызывать серьезного повреждения низковольтных систем, неисправности двигателей и трансформаторов могут серьезно повредить магнитные части оборудования.

По этим причинам использование жесткого заземления нейтрали ограничивается системами более низкого напряжения (380 В/480 В), которые часто используются в помещениях потребителей. Для предотвращения повреждения важных компонентов оборудования во всех других ситуациях всегда применяется какой-либо импеданс заземления.

При использовании однофазных нагрузок (соединения фаза-нейтраль) необходимо, чтобы нейтраль была надежно заземлена. В противном случае нейтраль будет плавать относительно земли, что может привести к дисбалансу напряжения и нестабильности в системе.

Подробнее: Типы заземления

Ссылка:

• Руководство IEEE по безопасности заземления подстанций переменного тока

Теги Earth, Ground, Switchgear

Copyright © 2023 Electrical Classroom.

Защищено законом о защите авторских прав в цифровую эпоху Продолжая использовать этот веб-сайт, вы соглашаетесь с нашей политикой в ​​отношении файлов cookie.
Посмотреть политику конфиденциальности Посмотреть карту сайта

Обработка нейтральной точки | Надежно заземленная сеть

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ, дорогие друзья техники защиты и управления. В предыдущем посте мы рассмотрели электрические сети с изолированным заземлением звезды, сегодня мы рассмотрим сеть с глухозаземленным заземлением. Веселитесь и поехали!

Сеть с глухозаземленным заземлением

Мы всегда говорим о сети с глухозаземленным заземлением, если точка звезды одного или нескольких генераторов, трансформаторов или заземляющих трансформаторов эффективно заземлена, а заземление осуществляется практически без сопротивления. Слово «плотно» здесь означает, что сопротивление заземления почти равно нулю. Таким образом, строго говоря, глухозаземленная сеть представляет собой особую форму эффективно заземленной или активной сети, которая также включает низкоимпедансное заземление нейтрали и характеризуется коэффициентом заземления менее 1,4.

Сеть с глухозаземленным заземлением

Еще раз вспомнить

Коэффициент заземления – это отношение нарастания значений фазных напряжений здоровых фаз в случае замыкания на землю к фазному напряжению в безупречное состояние. В изолированной сети мы показали, что напряжение здоровой фазы повышается стационарно до 1,73 раза по сравнению со значением до возникновения замыкания на землю.

Коэффициент заземления изолированной сети

Мы определили магический предел коэффициента заземления на уровне 1,4 и сказали: Если коэффициент заземления больше 1,4, мы говорим о незаземленной сети. С другой стороны, в нашей глухозаземленной сети и во всех эффективно заземленных сетях коэффициент заземления 1,4 не превышается ни в одной точке.

Сети и коэффициент заземления

Теперь при однофазном замыкании на землю речь идет о коротком замыкании, не напряжение а ток буквально зашкаливает. Благодаря проводящему соединению между точкой звезды и землей цепь может эффективно замыкаться.

Сеть с глухозаземленным заземлением и 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 коротком замыкании, такими как генераторы, трансформаторы, линии, а также импедансом точки звезды, который практически равен нулю в нашей современной системе с глухим заземлением.

Короткое замыкание в компонентной сети

Другим решающим фактором для уровня ожидаемого тока короткого замыкания является сопротивление в месте повреждения, которое мы также традиционно обозначаем как:

Сопротивление повреждения.

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

Формула для однофазного короткого замыкания на землю в сетях с глухозаземленным заземлением

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 том, что переходные колебания значительно снижены, а замыкание на землю может быть быстро и автоматически отключено. Это приводит к меньшему напряжению изоляции, чем в компенсированных или изолированных сетях. Прежде всего, высокие требования к изоляции напряжения в области максимального напряжения означают, что надежное заземление является первым выбором наших операторов системы передачи и что сети 220 кВ и 380 кВ предпочтительно имеют надежное заземление.

Особенности системы с глухозаземленной нейтралью

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