Глухозаземленная нейтраль это. Глухозаземленная нейтраль: принцип работы, устройство и применение

Что такое глухозаземленная нейтраль. Как устроена система с глухозаземленной нейтралью. Какие преимущества дает использование глухозаземленной нейтрали. В каких электроустановках применяется глухозаземленная нейтраль. Какие требования предъявляются к системам с глухозаземленной нейтралью.

Что такое глухозаземленная нейтраль

Глухозаземленная нейтраль — это нейтральная точка обмоток трансформатора или генератора, которая напрямую соединена с заземляющим устройством. Данный способ заземления нейтрали широко применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ.

Основные особенности глухозаземленной нейтрали:

• Нейтраль трансформатора или генератора соединяется с заземлителем напрямую, без разъединяющих элементов
• Сопротивление заземления нейтрали должно быть не более 4 Ом
• Обеспечивает быстрое отключение при однофазных коротких замыканиях
• Позволяет использовать в сети фазное и линейное напряжение

Устройство системы с глухозаземленной нейтралью

Система с глухозаземленной нейтралью состоит из следующих основных элементов:

• Источник питания (трансформатор или генератор) с соединением обмоток по схеме «звезда»
• Нейтральная точка обмоток, соединенная с заземлителем
• Заземляющее устройство (контур заземления)
• Нулевой рабочий проводник (N)
• Нулевой защитный проводник (PE)
• Фазные проводники

Нейтраль источника питания соединяется с заземляющим устройством с помощью проводника. Сопротивление заземляющего устройства нормируется и не должно превышать 4 Ом для сетей 380/220 В.

Принцип работы глухозаземленной нейтрали

Принцип работы системы с глухозаземленной нейтралью основан на быстром отключении поврежденного участка сети при возникновении замыкания на землю или корпус электроустановки. Как это происходит?

1. При нормальной работе потенциал нейтрали близок к потенциалу земли
2. При замыкании фазы на корпус возникает большой ток короткого замыкания
3. Срабатывает защита (автомат, предохранитель) и отключает поврежденный участок
4. Время отключения не превышает 0,4 с, что обеспечивает безопасность

Таким образом, глухозаземленная нейтраль позволяет быстро обнаружить и отключить поврежденный участок сети, предотвращая поражение человека электрическим током.

Преимущества использования глухозаземленной нейтрали

Применение глухозаземленной нейтрали в электроустановках до 1 кВ дает ряд важных преимуществ:

• Высокая чувствительность защиты к однофазным коротким замыканиям
• Быстрое отключение поврежденных участков (не более 0,4 с)
• Снижение напряжения прикосновения при повреждениях изоляции
• Возможность использования фазного (220 В) и линейного (380 В) напряжения
• Простота и надежность системы защиты
• Экономичность за счет применения трехфазной четырехпроводной системы

Эти преимущества сделали глухозаземленную нейтраль основным способом заземления в сетях до 1 кВ.

Применение глухозаземленной нейтрали

Глухозаземленная нейтраль применяется в следующих электроустановках:

• Сети 380/220 В общего назначения
• Бытовые электрические сети в жилых домах
• Распределительные сети на промышленных предприятиях
• Сети уличного освещения
• Сети электроснабжения строительных площадок

В каких случаях не используется глухозаземленная нейтраль?

• В сетях напряжением выше 1 кВ
• В передвижных электроустановках
• В шахтах, рудниках и на судах

В этих случаях применяются другие способы заземления нейтрали — изолированная, компенсированная или заземленная через резистор.

Требования к системам с глухозаземленной нейтралью

Основные требования к системам с глухозаземленной нейтралью согласно ПУЭ:

• Сопротивление заземляющего устройства не более 4 Ом (для 380/220 В)
• Повторное заземление нулевого провода на вводах в здания
• Обязательное применение УЗО в однофазных сетях
• Запрет на установку предохранителей и выключателей в нулевом рабочем проводнике
• Сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше фазного
• Обязательное присоединение открытых проводящих частей к PE-проводнику

Соблюдение этих требований обеспечивает эффективность и безопасность системы с глухозаземленной нейтралью.

Системы заземления TN в сетях с глухозаземленной нейтралью

В сетях с глухозаземленной нейтралью применяются следующие системы заземления TN:

• TN-C — совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник PEN
• TN-S — раздельные нулевой рабочий N и защитный PE проводники
• TN-C-S — комбинированная система TN-C и TN-S

Система TN-C-S является наиболее распространенной в современных электроустановках. В ней от источника до вводного щита идет четырехпроводная система с PEN-проводником, а далее — пятипроводная система с разделением на N и PE.

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Основные отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной:

Параметр	Глухозаземленная нейтраль	Изолированная нейтраль
Соединение с землей	Напрямую через малое сопротивление	Не соединена или через большое сопротивление
Ток замыкания на землю	Большой (сотни-тысячи ампер)	Малый (единицы ампер)
Отключение при 1ф КЗ	Быстрое (до 0,4 с)	Не требуется немедленного отключения
Область применения	Сети до 1 кВ общего назначения	Передвижные установки, шахты, суда

Глухозаземленная нейтраль обеспечивает более высокий уровень электробезопасности в массовых сетях до 1 кВ за счет быстрого отключения при замыканиях.

отличия, заземление, понятие и принцип действия

Чаще всего в электроустановках для защиты людей от удара током используется глухозаземленная нейтраль. В результате при аварийной ситуации потенциалы быстро уравниваются, а защитное оборудование работает более эффективно. Для грамотного использования этого механизма необходимо хорошо знать и уметь применять на практике нормы ПУЭ.

Преимущества и недостатки изолированной нейтрали

Сегодня в электроустановках используется два защитных механизма — изолированная и глухозаземленная нейтраль. Главное преимущество заключается в отсутствии необходимости экстренного отключения первого однофазного замыкания на землю. Также следует помнить, что в области повреждения электросети создается небольшой ток, но это справедливо только при низкой токовой емкости на землю. Однако есть несколько недостатков, из-за которых изолированная нейтраль используется сравнительно редко:

• Возможно появление перемежающегося дугового напряжения.
• Не исключается вероятность появления большего количества повреждений по причине пробоя изоляции проводников в местах появления дугового перенапряжения.
• Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
• Воздействие дугового перенапряжения на изоляцию носит продолжительный характер.
• Часто возникают сложности с обнаружением мест повреждений.
• При однофазном замыкании правильная работа систем релейной защиты не может быть гарантирована.

Все эти недостатки полностью нивелируют преимущества такого способа заземления нейтрали. В то же время этот метод защиты в некоторых ситуациях продолжает оставаться эффективным и не противоречит нормам ПУЭ.

Например, изолированная нейтраль может стать хорошим решением для защиты высоковольтных линий, так как позволяет избежать аварийного отключения. В свою очередь, требованиям защиты сетей конченого потребителя электроэнергии он не удовлетворяет.

Принцип работы глухозаземленной нейтрали

Сначала необходимо понять, что является определением понятия глухозаземленная нейтраль. Согласно ПУЭ этот способ предполагает прямое соединение нейтрали трансформатора с заземляющим элементом. В электротехнике такой способ заземления принято называть рабочим. Также необходимо помнить, что в электроустановках, рассчитанных на напряжение 220−380 вольт, сопротивление заземляющих элементов не должно превышать показатель в 4 Ом.

Принцип действия глухозаземленной нейтрали можно продемонстрировать на примере трехпроводной электроцепи, соединяющей источник энергии с жилым домом. При ее создании нейтраль просто распределяется по щитку, и к ней подключаются все заземляющие контуры потребителей. Такая цепь не предполагает наличия различных устройств, которые могут нарушить ее единство.

Если предположить, что по причине частых вибраций в холодильнике от места крепления отсоединился фазный проводник и вступил в контакт с корпусом, то такая ситуация является аварийной. Все это приводит к появлению короткого замыкания и стремительному увеличению силы тока. Однако автоматический выключатель быстро справляется с поставленной задачей и размыкает цепь. Если человек случайно дотронется до провода, то поражения током не произойдет, ведь сопротивление R0 будет меньше в сравнении с возникающим при прохождении через человеческое тело.

Плюсы и минусы способа

Глухозаземленная нейтраль имеет больше преимуществ и меньше недостатков в сравнении с изолированной. Среди преимуществ можно отметить:

• Появляется возможность использовать оборудование с таким уровнем изоляции, который был изначально запланирован.
• Отпадает необходимость в использовании специальных защитных схем.
• Эффективно справляется с подавлением перенапряжения.

Однако это неидеальный способ и ему присущи некоторые недостатки. Начать стоит с того, что риски получения повреждений от удара электротоком сохраняются, хотя их и можно считать незначительными. Кроме этого, из-за большого замыкания тока на землю могут появиться помехи и даже повреждения сети.

Требования ПУЭ

Сегодня в электротехнике достаточно активно используются оба способа — глухозаземленная и изолированная нейтраль. Различия между ними в первую очередь заключаются в способе подключения трансформатора к заземляющему элементу. Вся необходимая информация по выбору способа защиты изложена в ПУЭ.

Если говорить о бытовой сети на 220 вольт, то место заземления можно расположить около трансформатора, и для решения поставленной задачи применяется отдельный проводник. Это позволит уменьшить путь прохождения тока и одновременно сократить расходы. В загородном доме допускается соединение с металлическим каркасом строения, расположенным в глубине земли.

Если же заземляющим элементом является фундамент, то к его арматуре необходимо выполнить подключение минимум в двух точках.

отличия, заземление, понятие и принцип действия

Глухозаземленная нейтраль: принцип работы, устройство, особенности

В подавляющем большинстве электросетей (до 1 кВ) применяется глухозаземленная нейтраль, поскольку такое исполнение наиболее оптимально для действующих требований электробезопасности. Учитывая распространенность этой схемы заземления нейтрали, имеет смысл подробно ознакомиться с ее устройством, принципом работы и техническими особенностями, а также основными требованиями ПУЭ к электроустановкам до 1 кВ.

Что такое глухозаземленная нейтраль?

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

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

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

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

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

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

Пример устройства сети TN-C-S

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

Технические особенности

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

Разница между фазным и линейным напряжением

Разность потенциалов U_F1, U_F2 и U_F3 принято называть фазными, а величины U_L1, U_L2 и U_L3 – линейными или межфазными. Характерно, что U_L превышает U_F примерно в 1,72 раза.

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

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

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

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

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

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

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

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

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

Движение тока при КЗ на корпус

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

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

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Чтобы дать объяснить различие необходимо, кратко рассказать об основных особенностях изолированной нейтрали, пример такого исполнения приведен ниже.

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

Как видно из рисунка при данном способе нейтраль изолирована от контура заземления (в случае соединения обмоток «треугольником» она вообще отсутствует), поэтому открытые проводящие части (далее по тексту ОПЧ) электроустановок заземляются независимо от сети. Основное преимущество такой системы заключается в том, что при первом однофазном замыкании можно не производить защитное отключение. Это несомненный плюс для высоковольтных линий, поскольку обеспечивается более высокая надежность электроснабжения. К сожалению, такой режим заземления не удовлетворяет требования электробезопасности для сетей конечных потребителей.

Низкий уровень электробезопасности основной, но не единственный недостаток изолированной нейтрали, с их полным списком, а также другими особенностями этой схемы электроснабжения, можно ознакомиться на нашем сайте.

Системы TN и её подсистемы

Начнем с аббревиатуры. Первые две буквы характеризуют вариант исполнения заземления для нейтрали и ОПЧ соответственно. Варианты для первой литеры:

• T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
• I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Варианты вторых литер говорят об исполнении заземления ОПЧ: N или Т, используется глухозаземленная нейтраль или независимый контур, соответственно.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

1. Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ). Схема заземления ТТ
2. Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
3. Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

• Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются. Схема заземления TN-С
• Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации. Схема заземления TN-S
• Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена. Схема заземления TN-C-S

Требования ПУЭ

В Правилах нормам и требованиям к глухозаземленной посвящена глава 1.7, приведем наиболее значимые выдержки из нее:

• Для подключения нейтрали к контуру заземления необходимо использовать специальный проводник.
• При выборе места под заземляющее устройство следует исходить из минимально допустимого расстояния между ним и нейтралью.
• Если в качестве заземления используется жб конструкция фундамента, то к его армирующему основанию следует подключаться не менее чем в 2-х точках, это гарантирует наиболее эффективную защиту.
• Сопротивление заземляющего проводника для трехфазной цепи электрической сети 0,4 кВ имеет ограничение 4-е Ома. В исключительных случаях эта норма может быть пересмотрена исходя из характеристик грунта.
• В линии глухозаземленной нейтрали запрещено устанавливать предохранители, защитные устройства и другие элементы, способные нарушить целостность проводника.
• Правилами предписывается обеспечить заземляющему проводнику надежную защиту от механических повреждений.
• ВЛ должна быть оборудована дублирующими заземлителями, они устанавливаются в начале и конце линии, на отводах, а также через каждые 200 м.
• Дублирующее заземление должно выполняться и на вводе потребителя и обязательно указываться в схеме щитка ВРУ.
• При организации бытовых однофазных сетей от ВРУ должна выполняться разводка тремя проводами, один из которых фаза, второй – ноль (N) и третий – защитный (РЕ).
• Скорость срабатывания защитных автоматов, установленных в однофазных сетях с глухозаземленной нейтралью, не должна быть продолжительней 0,40 сек.

Что такое глухозаземленная нейтраль – ее плюсы и минусы

Уберечь человека от поражения электрическим током во время возникновения аварийных ситуаций помогает глухозаземленная нейтраль, обеспечивающая его защитное отключение. Это становится возможным за счет выравнивания потенциалов и срабатывания устройства в момент возрастания силы тока.

Нужно понимать, что использование этого механизма в реальной жизни так же, как и с изолированной нейтралью, строго регулируется специальными правилам устройства электроустановок (ПУЭ).

Принцип действия

Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома. Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.

Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.

Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.

Достоинства и недостатки метода

Система имеет как плюсы, так и минусы.

К достоинствам можно отнести следующие факты:

1. Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
2. Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
3. Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.

К минусам стоит отнеси:

1. Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
2. Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
3. Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.

3-фазная сеть с глухозаземленной нейтралью

Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов. Целесообразно использование глухозаземленной нейтрали в случаях маломощности источника при коротком замыкании.

Что такое системы TN

TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали.

Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.

На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.

Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами. N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.

Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.

В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.

Итак, глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, которая подсоединена к заземляющему устройству.

Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.

Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

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

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

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

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

Рис 1

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

• Эффективно заземленной нейтралью.
• Незаземленной нейтралью.
• Компенсированной нейтралью.

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

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

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения. Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

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

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

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

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

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

Пример аварийного случая

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

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

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

Возможные случаи поражения людей током:

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

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

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

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

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

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

Требования ПУЭ

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

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

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

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

Некоторые ограничения ПУЭ

• Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
• Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
• на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
  • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.

Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:

• 10 мм 2 – медный провод.
• 16 мм 2 – алюминиевый проводник.
• 75 мм 2 – стальной проводник.

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

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

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

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

Что такое глухозаземленная нейтраль — определение простым языком

Глухозаземленная нейтраль является частью системы электроснабжения потребителей, она направлена на безопасное использование сетей до 1000 Вольт, которые чаще всего применяются в быту и на производстве в качестве источника стандартного уровня низкого напряжения — 0,38кВ, 0,22кВ и ниже. Нейтраль — это общая точка соединения обмоток звездой у источников электроэнергии, которыми являются трансформаторы или же генераторы. Если эту точку соединить с землёй, то и получится сеть с глухозаземлённой нейтралью. В нулевой точке происходит выравнивание потенциалов, что очень удобно для обеспечения электроэнергией и однофазных, и трехфазных источников.

Устройство и принцип действия сетей с глухозаземлённой нейтралью

Принцип работы источников электроэнергии, в частности, понижающих трансформаторов основан на законе взаимоиндукции и передаче энергии по магнитному сердечнику. Первичная обмотка при этом может и не иметь нулевого провода, в отличие от вторичной, где соединение его с нулём через проводник с низким сопротивлением, который можно приравнять с нулевым значением, будет являться эффективным средством защиты от поражения человека опасным для его жизни и здоровья напряжением.

Главной особенностью сетей с глухозаземлённой нейтралью является появление не только линейного, но и фазного напряжения. Что это такое и чем оно отличается друг от друга, рассмотрим на примере простой принципиальной схемы.

Фазное напряжение — это потенциал между одним из проводов линии и нулевой точкой, присоединенной к земле, то есть наглухо заземлённой. Линейное напряжение — разница потенциалов между двумя выводами линий, то есть L1 и L2, L1-L3, или же L2-L3, называется оно также межфазное. Такие источники электрической энергии в бытовых условиях имеют распространенное значение напряжения в виде 380 В — линейного, и 220 — фазного. Линейное напряжение больше фазного на √3, то есть на 1,72.

Но основная задача такой системы это не только транспортировка к потребителям напряжений двух значений при разном количестве фаз в одной системе электроснабжения, но и защита человека при пробое изоляции и появлении напряжения в точках, которые в нормальном состоянии не имеют опасного потенциала. В жилых зданиях это:

• корпуса всех бытовых приборов, которые проводят электрический ток, то есть сделаны из стали или другого токопроводящего металла;
• металлоконструкции щитовых и распределительных устройств;
• защитная оболочка кабелей.

Также для обеспечения безопасности все перечисленные выше элементы должны быть заземлены, именно в этом случае опасность от использования напряжения и применения бытовых приборов в сетях с глухозаземлённой нейтралью будет минимальна. При этом для таких цепей обязательна равномерность распределения однофазных нагрузок.

Объяснение для чайников

Понижающая подстанция, в которой установлен трансформатор, имеет свой контур заземления. Он соединен между собой стальными шинами и прутами, в один заземляющий контур. К потребителям в электрический щиток от подстанции прокладывается кабель, который содержит четыре жилы. Если потребителю необходимо питание от трёхфазной цепи 380 Вольт, то подключаться необходимо ко всем жилам. В однофазное сети 220 В питание будет осуществляется от нулевого провода и от одной из фаз. Защита людей в однофазных и трехфазных цепях, если нет системы заземления, должна осуществляется за счёт специальных устройств защитного отключения (УЗО), которые срабатывают при небольшой утечке на ноль, при этом отключают надёжно потребителя от сети.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

• L — фазный проводник;
• N — рабочий ноль;
• РЕ — защитный нулевой проводник;
• РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

• TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
• TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
• TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
• ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Важно знать

Для электроснабжения однофазных и трёхфазных потребителей в промышленности и в бытовых условиях используют так называемое зануление, которое «якобы» является действенным методом, обеспечивающим автоматическое отключение электроустановки или части её, в которой произошло короткое замыкание. При занулении в цепях с глухозаземлённой нейтралью к нулевому проводу подключаются все металлические части и корпуса электрооборудования. Как работает данная защита? Дело в том что при любом коротком замыкании на корпус цепь переходит в режим короткого замыкания, ток в цепи автоматического выключателя сильно увеличивается и аварийный участок отключается от сети.

Преимуществом такой системы являются экономия расходов на проводку защитного заземления, а также снижение стоимости кабельной продукции, так как к одной и той же цепи можно подключить и однофазные и трёхфазные электроприёмники.

Однако недостатком глухозаземлённой нейтрали, организованной по принципу защитного зануления, можно назвать недостаточность обеспечения защиты человека при пробое изоляции на корпус электроприбора во время обрыва нулевого провода, который является и защитным. И это очень важный момент — зануление является опасной мерой защиты, поэтому оно организовываться в домашних условиях ни в коем случае не должно!

Современное электроснабжение всё-таки направлено больше на безопасность, поэтому требует установки УЗО и отдельного защитного заземляющего контура, через который даже самые незначительные токи утечки будут уходить в землю, при этом не подвергая человека опасности.

Теперь вы знаете, что такое глухозаземленная нейтраль, какой у нее принцип работы и в каких сетях она применяется. Если остались вопросы, можете задавать их в комментариях под статьей!

Изолированная и глухозаземленная нейтраль

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

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

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

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

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

Основные недостатки изолированной нейтрали:

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

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

Глухозаземленная нейтраль

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

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

Особенности глухого заземления

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

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

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

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

Заземление нейтрали трансформатора

СИП – самонесущий изолированный провод

Антирезонансные трансформаторы напряжения

Расчет емкостного тока сети

Трансформатор тока нулевой последовательности

Трансформатор тока нулевой последовательности

Зачем нужно подключать электроприборы к РЕ-проводнику

2001-й год. Знакомый мастер-предприниматель привез из Германии стиральную машину вертикальной загрузки, отработавшую в немецкой семье заводские гарантии, и предложил купить ее соседям со значительной скидкой и бонусами: бесплатной установкой и его гарантией на 3 года.

Оформили договор и заплатили деньги. Покупку разместили на кухне. Семь месяцев машина изумительно проработала, а затем, в самый неожиданный момент, потекла во время стирки белья.

Хорошо, что хозяйка была дома и из удаленной комнаты услышала шум льющейся воды, которая заполнила пол на кухне. К тому же машина «ударила током» хозяйку, когда та к ней приблизилась. Естественно, затопили соседей снизу.

Вызванный мастер устранил неисправность и оплатил ремонт двух квартир без лишних вопросов, а машина после этого случая работает до сих пор.

Причина протечки банально проста: во время профилактической замены напорного шланга мастер забыл установить крепежный хомут не него. Шланг от вибраций, возникающих во время работы, слетел с места крепления, и вода под мощным напором водопроводной сети стала заливать внутренности машины, проникла в электропроводку.

Когда изоляция между фазным проводником и корпусом намокла, то через нее потенциал напряжения появился на металлических деталях машины. Поэтому хозяйку, стоящую на мокром полу и взявшуюся руками за металлический корпус, ударило током. А вот защитные устройства вводного щитка не сработали.

Ввод электроэнергии в квартиру был выполнен через автоматические выключатели на 16 ампер, схема заземления работала по системе TN-C. Тока утечки через тело человека не хватило для срабатывания защиты.

Схема образовавшихся электрических цепей в этой ситуации выглядит следующим образом.

Этот типичный случай довольно давно предусмотрен правилами эксплуатации электроустановок, которые в разное время предложили использовать:

Принцип работы зануления

У трехфазных систем электроснабжения переменных током нулевой проводник служит многим целям. В вопросах электробезопасности его используют для создания короткого замыкания с потенциалом фазы, проникшим на корпус электрических потребителей. Возникший при этом ток КЗ, когда превышает номинальное значение защитного автоматического выключателя, отключается последним.

Само зануление электрического прибора выполняется отдельным проводом, подключенным к рабочему нулю N во вводном щитке. Для этого используют третью жилу подводящего кабеля и дополнительный контакт в электророзетке.

Недостатком такого метода является необходимость возникновения величины тока утечки больше́й, чем выставленная уставка на срабатывание защиты. Когда выключатель обеспечивает номинальную работу электроприборов под нагрузкой до 16 ампер, то от малых токов утечки он не спасет.

В то же время сопротивление человеческого тела не может противостоять токам больших величин. При отягчающих обстоятельствах 50 миллиампер переменного тока достаточно для вызова фибрилляции сердца и его остановки. От таких токов зануление не защищает. Оно работает при создании критических нагрузок на автоматический выключатель.

Принцип работы заземления

Безопасная эксплуатация бытовых приборов с помощью подключения их корпуса к защитному нулю обеспечивается работой «Устройств защитного отключения» (УЗО) или дифференциальных автоматических выключателей. Они имеют рабочий орган, сравнивающий токи, входящие через фазный провод в квартиру и выходящие из нулевого рабочего проводника.

При нормальном режиме электропитания эти токи равны по величине и противоположно направлены. Поэтому в органе сравнения они уравновешивают взаимное действие, сбалансированы и обеспечивают работу приборов при номинальных параметрах.

Если возникает пробой изоляции в любом месте контролируемой цепи, то сразу через поврежденный участок начинает протекать ток, который направится на землю, минуя рабочий проводник нуля. В органе сравнения возникает дисбаланс токов, приводящий к отключению контактов защитного устройства и снятию напряжения питания со всей схемы. Уставка на срабатывание УЗО выбирается исходя из необходимых условий эксплуатации оборудования, и обычно может варьироваться от 300 до 10 миллиампер. Время отключения возникшей неисправности составляет доли секунды.

Для подключения к корпусу электрического прибора защитного заземления, используется отдельный РЕ-проводник, выведенный из распределительного щитка по индивидуальной магистрали к розетке, оборудованной третьим, специальным выводом.

Причем его конструкция обеспечивает электрический контакт земли с корпусом в начальный момент, когда вилка еще вставляется, а фаза и рабочий ноль не скоммутированы в схеме. В то же время этот контакт убирается в последнюю очередь при доставании вилки из розетки. Этим способом создается надежное заземление корпуса.

Электрическая схема выполнения заземления с помощью РЕ-проводника имеет следующий вид.

В этой цепи УЗО монтируется внутри квартирного щитка после вводного автомата. Следует учитывать, что оно совершенно не защищает электрооборудование от возникающих токов коротких замыканий, даже само может быть повреждено ими, требует согласования своих рабочих параметров с вводным автоматом.

По этой причине часто перед УЗО дополнительно приходиться доставлять автоматический выключатель соответствующего номинала. Функции УЗО с автоматическим выключателем в своей конструкции объединяет дифференциальный автомат. Его стоимость несколько выше, но он занимает меньше места при установке.

Особенности использования зануления и заземления в трехфазных электрических цепях

Принципы защиты персонала, работающего с промышленным и бытовым оборудованием трехфазного исполнения, соответствуют всему тому, что изложено выше. Только для подключения в схему используют трехфазные УЗО и дифавтоматы. Они постоянно сравнивают сумму токов во всех фазах и при ее изменении срабатывают на отключение.

В схемах трехфазного электропитания по системе TN-C встречается случай подключения двигателя по схеме треугольника. При этом нулевой проводник освобождается. Если его подключить на корпус, то получится дополнительная защита по принципу зануления, которая будет спасать оборудование и персонал от возникновения опасного потенциала на корпусе, устранит короткие замыкания фаз на него.

Выполняя электрические соединения для зануления, следует тщательно анализировать состояние коммутируемых проводов и их внутреннее сопротивление, обеспечивать надежные контакты. В отдельных случаях падение напряжения на них может быть таким, что тока замыкания будет не достаточно для срабатывания автоматических выключателей или предохранителей. В этом случае корпус электроприбора останется под опасным потенциалом.

При использовании зануления или заземления необходимо учитывать время срабатывания автоматики. Поскольку от него зависит безопасность, то необходимо подбирать и налаживать защиты с учетом минимально возможного времени отключения аварийных режимов.

Таким образом, функции защиты заземлением и занулением отличаются принципами работы и применением, настройкой автоматических устройств.

Используя их необходимо учитывать, что способы применения зануления и заземления в системах ТТ и TN имеют отличия, которые оговорены ПУЭ. Их необходимо обязательно соблюдать.

Что такое глухозаземленная нейтраль и изолированная нейтраль

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

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

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

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

Рис 1

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

• Эффективно заземленной нейтралью.
• Незаземленной нейтралью.
• Компенсированной нейтралью.

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

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

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения. Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

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

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

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

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

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

Пример аварийного случая

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

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

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

Возможные случаи поражения людей током:

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

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

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

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

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

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

Требования ПУЭ

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

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

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

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

Некоторые ограничения ПУЭ

• Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
• Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
• на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
  • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.

Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:

• 10 мм 2 – медный провод.
• 16 мм 2 – алюминиевый проводник.
• 75 мм 2 – стальной проводник.

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

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

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

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

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

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

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

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

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

Основные недостатки изолированной нейтрали:

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

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

Глухозаземленная нейтраль

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

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

Особенности глухого заземления

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

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

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

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

В подавляющем большинстве электросетей (до 1 кВ) применяется глухозаземленная нейтраль, поскольку такое исполнение наиболее оптимально для действующих требований электробезопасности. Учитывая распространенность этой схемы заземления нейтрали, имеет смысл подробно ознакомиться с ее устройством, принципом работы и техническими особенностями, а также основными требованиями ПУЭ к электроустановкам до 1 кВ.

Что такое глухозаземленная нейтраль?

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

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

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

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

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

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

Пример устройства сети TN-C-S

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

Технические особенности

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

Разница между фазным и линейным напряжением

Разность потенциалов U_F1, U_F2 и U_F3 принято называть фазными, а величины U_L1, U_L2 и U_L3 – линейными или межфазными. Характерно, что U_L превышает U_F примерно в 1,72 раза.

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

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

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

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

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

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

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

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

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

Движение тока при КЗ на корпус

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

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

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Чтобы дать объяснить различие необходимо, кратко рассказать об основных особенностях изолированной нейтрали, пример такого исполнения приведен ниже.

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

Как видно из рисунка при данном способе нейтраль изолирована от контура заземления (в случае соединения обмоток «треугольником» она вообще отсутствует), поэтому открытые проводящие части (далее по тексту ОПЧ) электроустановок заземляются независимо от сети. Основное преимущество такой системы заключается в том, что при первом однофазном замыкании можно не производить защитное отключение. Это несомненный плюс для высоковольтных линий, поскольку обеспечивается более высокая надежность электроснабжения. К сожалению, такой режим заземления не удовлетворяет требования электробезопасности для сетей конечных потребителей.

Низкий уровень электробезопасности основной, но не единственный недостаток изолированной нейтрали, с их полным списком, а также другими особенностями этой схемы электроснабжения, можно ознакомиться на нашем сайте.

Системы TN и её подсистемы

Начнем с аббревиатуры. Первые две буквы характеризуют вариант исполнения заземления для нейтрали и ОПЧ соответственно. Варианты для первой литеры:

• T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
• I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Варианты вторых литер говорят об исполнении заземления ОПЧ: N или Т, используется глухозаземленная нейтраль или независимый контур, соответственно.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

1. Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ). Схема заземления ТТ
2. Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
3. Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

• Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются. Схема заземления TN-С
• Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации. Схема заземления TN-S
• Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена. Схема заземления TN-C-S

Требования ПУЭ

В Правилах нормам и требованиям к глухозаземленной посвящена глава 1.7, приведем наиболее значимые выдержки из нее:

• Для подключения нейтрали к контуру заземления необходимо использовать специальный проводник.
• При выборе места под заземляющее устройство следует исходить из минимально допустимого расстояния между ним и нейтралью.
• Если в качестве заземления используется жб конструкция фундамента, то к его армирующему основанию следует подключаться не менее чем в 2-х точках, это гарантирует наиболее эффективную защиту.
• Сопротивление заземляющего проводника для трехфазной цепи электрической сети 0,4 кВ имеет ограничение 4-е Ома. В исключительных случаях эта норма может быть пересмотрена исходя из характеристик грунта.
• В линии глухозаземленной нейтрали запрещено устанавливать предохранители, защитные устройства и другие элементы, способные нарушить целостность проводника.
• Правилами предписывается обеспечить заземляющему проводнику надежную защиту от механических повреждений.
• ВЛ должна быть оборудована дублирующими заземлителями, они устанавливаются в начале и конце линии, на отводах, а также через каждые 200 м.
• Дублирующее заземление должно выполняться и на вводе потребителя и обязательно указываться в схеме щитка ВРУ.
• При организации бытовых однофазных сетей от ВРУ должна выполняться разводка тремя проводами, один из которых фаза, второй – ноль (N) и третий – защитный (РЕ).
• Скорость срабатывания защитных автоматов, установленных в однофазных сетях с глухозаземленной нейтралью, не должна быть продолжительней 0,40 сек.

Глухозаземленная нейтраль

Чаще всего в электроустановках для защиты людей от удара током используется глухозаземленная нейтраль. В результате при аварийной ситуации потенциалы быстро уравниваются, а защитное оборудование работает более эффективно. Для грамотного использования этого механизма необходимо хорошо знать и уметь применять на практике нормы ПУЭ.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 336
Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/zazemlenie/ponyatie-gluhozazemlennaya-neytral-i-otlichiya-ot-izolirovannoy.html

Что такое глухозаземленная нейтраль?

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

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

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

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 559
Источник: https://www.asutpp.ru/gluhozazemlennaja-nejtral.html

Принцип действия

Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома. Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.

Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.

Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1413
Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/gluxozazemlennaya-nejtral.html

Сеть с глухозаземленной нейтралью

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

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

Особенности конструктива

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

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

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

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

Контур заземления ТП

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

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

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

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

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 3202
Источник: https://amperof.ru/elektropribory/gluhozazemlennaya-nejtral.html

Механизм действия

В соответствии с Правилами этим термином называют электрическое соединение нейтрали генератора (трансформатора) с устройством заземления. К примеру, трехпроводная сеть прокладывается от источника питания в жилой дом. Нейтраль через шкаф ввода распределяется по щиткам. К ней подключаются контуры заземления потребителей. В этих цепях недопустим монтаж плавких предохранителей, иного устройства, способного нарушить целостность цепи.

Рабочий ноль – это другой проводник. Между ним и третьим проводом возникает напряжение фазы, которое используется стиральными машинами, микроволновыми печами и другим оборудованием.

Пример аварийной ситуации. Под воздействием вибрации внутри техники отсоединился от штатного места крепления фазный провод, произошло его прикосновение к металлическому корпусу. Возникнет короткое замыкание, резко возрастет сила тока. Автоматический выключатель или плавкая вставка выполнит свою функцию, питание будет отключено.

Сопротивление R0 будет меньше, чем по пути прохождения тока через тело человека, случайно дотронувшегося до фазного провода, что исключает поражение током (рис. ниже). На этой схеме представлен вариант заземления нейтрали генератора.

Схема глухозаземленной нейтрали

Чтобы такая схема сработала быстро и эффективно, необходимо соблюдать положения норм Правил. В соответствии с ними должна создаваться качественная защищенная сеть.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1386
Источник: https://elquanta.ru/electrobezopasnost/glukhozazemlennaya-nejjtral-osobennosti.html

Достоинства и недостатки метода

Система имеет как плюсы, так и минусы.

К достоинствам можно отнести следующие факты:

1. Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
2. Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
3. Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.

К минусам стоит отнеси:

1. Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
2. Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
3. Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.

3-фазная сеть с глухозаземленной нейтралью

Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов. Целесообразно использование глухозаземленной нейтрали в случаях маломощности источника при коротком замыкании.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1177
Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/gluxozazemlennaya-nejtral.html

Технические особенности

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

Разница между фазным и линейным напряжением

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

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

UF1= UF2=UF3;

UL1=UL2=UL3.

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

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

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1420
Источник: https://www.asutpp.ru/gluhozazemlennaja-nejtral.html

Заземление и зануление

Из-за того, что технологическая нейтраль обмоток трансформатора заземляется, существует путаница в применение проводников N и PE.

Правила устройства электроустановок четко определяют, что технологическую нейтраль – провод N – можно подключать к корпусам электроприборов только в трехфазной сети. Именно в этом случае по нему не течет ток и потому он называется нулевым проводником, а способ его подключения занулением.

При питании однофазных потребителей по проводу N течет ток. Поэтому его категорически нельзя подключать к корпусу электроприбора. Во-первых, это опасно из-за возможности поражения людей электрическим током. Во-вторых, питание на потребителя не будет подано, поскольку между его схемой и корпусом нет электрической связи.

ВНИМАНИЕ! Корпус однофазного бытового электроприбора можно только заземлять, подключая к проводнику PE!

Аналогичной ошибкой является подключение к клемме N АВДТ или УЗО защитного проводника PE. Если PE подключен к входу и выходу, то защита не будет срабатывать. А при разноименной коммутации, например, провод N на входе, а PE на выходе, будет, наоборот, происходить постоянное отключение.

Глухозаземленная нейтраль не является гарантированной защитой от поражения людей электрическим током. Она только снижает тяжесть последствий. Поэтому соблюдение правил электробезопасности в любом случае обязательно.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1369
Источник: https://electriktop.ru/baza-znaniy/gluhozazemlyonnaya-nejtral.html

Схемы подключения заземленной нейтрали

Существует несколько схем глухозаземленной нейтрали.

• TN-C. Самая простая и наиболее распространенная в сельской местности схема. Четырехпроводная воздушная линия – три фазных и одна нейтраль, которая заземляется сначала у трансформатора, а потом на промежуточных столбах. Используется для питания одно- и трехфазных потребителей.
• ТТ. Улучшенный вариант глухозаземленной нейтрали TN-C. Отличается от нее независимым заземляющим контуром, устраиваемым в здании или рядом с ним. К нему присоединяются корпуса бытовых электроприборов. Используется при подключении вновь построенных частных домов к четырехпроводным воздушным линиям электроснабжения.
• TN-S. Применяется при прокладке подземных электролиний в пределах жилых кондоминиумов. Пять жил. Три токоведущих, одна нейтраль «звезды» (технологический 0) и защитный заземляющий проводник PE. Последние две соединены с заземлителем силовой подстанции. Применяется для подачи электричества группам однофазных потребителей.
• TN-C-S. Используется при индивидуальном питании однофазных потребителей от подъездного распределительного щитка. Три линии – фазная, технологический ноль N и защитный проводник PE. Место подключения провода PE – к нейтрали подстанции или к независимому заземляющему контуру – не имеет значения.

Подробнее с системами заземления можно ознакомиться здесь.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1362
Источник: https://electriktop.ru/baza-znaniy/gluhozazemlyonnaya-nejtral.html

Другие меры защиты

Чтобы предотвратить поражение током, применяют не только заземление нейтрали. Части оборудования, проводники, покрываются дополнительными слоями изоляции. Специальными оболочками не допускается прикосновение непосредственно к ним. Используют низкие напряжения, не способные причинить вреда. Промышленные установки ограждаются специальными барьерами, размещаются вне зоны свободного доступа посторонних лиц.

В быту используют отдельные и комплексные методики, можно рассмотреть их на примере стиральной машины:

• корпус и металлический каркас соединяются с третьим проводом, подключаются через розетку к заземленной нейтрали.
• изолированная толстым слоем краски поверхность не проводит ток.
• На рисунке ниже видно, что непосредственно сама стиральная машина не оснащается особым образом. В шнуре питания есть проводник, который при включении в розетку соединяется с линией заземления. При возникновении короткого замыкания сработают защитные устройства и отключат подачу напряжения.

Правильное подключение к сети стиральной машины

• чтобы уменьшить вероятность поражения электричеством, из пластика создают ручки управления, угловые части конструкции, на которых могут быть видны оголенные металлические элементы.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1220
Источник: https://elquanta.ru/electrobezopasnost/glukhozazemlennaya-nejjtral-osobennosti.html

Зачем заземлять нейтраль

Подключение общей точки выходных обмоток силовых трансформаторов с физической землей осуществляется с тремя целями:

1. Для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электроустановки, и их самих.
2. Для поддержания качества подаваемой электроэнергии в пределах отраслевых норм.
3. Получения напряжения бытового номинала 220 вольт.

Обеспечение безопасности людей

В нашей стране все электрические сети напряжением 0,4 кВ делаются четырехпроводными и с глухозаземленной нейтралью, причем дублирование соединения нейтрального проводника (он тянется от общей точки соединения трех обмоток трансформатора силовой подстанции) с физической землей, осуществляется на каждой третьей опоре. Это делается с той целью, чтобы сопротивление заземления всегда было не более единиц Ом.

При надежном соединении нейтрали с землей случайное прикосновение к одной фазе не приведет к поражению электрическим током человека, если на нем обувь с подошвой, имеющей диэлектрические свойства. По той причине, что общее сопротивление линии рука – нога равно не менее 1 кОм, а это в десятки раз больше, чем у проводника, соединяющегося с заземлителем. Ток через человека просто не пойдет.

Если нейтральный проводник заземлен, то однофазное замыкание на физическую землю сопровождается лавинообразным ростом силы тока, что сопровождается возникновением электрической дуги и выделением большого количества тепла, в результате чего аварийный проводник плавится и его контакт с землей прекращается.

Чтобы ускорить процесс отключения, в линии устанавливаются автоматические электромагнитные выключатели, которые обесточивают ее при возникновении сверхтоков (КЗ). Это снижает время действия электрического тока на людей или электроустановки. Что дает шанс на то, что первые останутся живы и относительно невредимы, а вторые – работоспособными.

Поддержание качества подаваемой электроэнергии

В общем для трех обмоток трансформатора проводнике сила тока равна нулю и нет напряжения электрического поля. Это является результатом сложения трех векторов сил тока, угол (фазный сдвиг) между которыми равен 1200. Но так происходит только в том случае, если все три фазы симметричны друг другу по электрическим параметрам. В реальности они могут отличаться, что приведет к тому, что в нейтрали возникнет ток, а потребителю будет подано, например, не 380, а 320 или 450 вольт. Заземление нейтрали в трехфазной сети принудительно выравнивает фазы, благодаря тому, что паразитный ток стекает на землю.

Это особенно актуально в том случае, если электроэнергия подается для питания однофазных потребителей. Оно осуществляется прокладыванием трехфазной линии с общей нейтралью (четыре провода) и подключением групп потребителей к разным фазам. Поскольку уровень энергопотребления в квартирах существенно отличается – в одной, например, включен только телевизор, а в другой еще и стиральная машина, перекос фаз может достигать критического уровня.

Если соединение с заземлителем недостаточно надежно и имеет большое сопротивление, нейтральный провод, который обычно делают меньшего сечения, чем фазный, может отгореть. Это приводит к тому, что у кого-то напряжение на вводах будет почти 380 вольт, а у других около 110. Оба режима опасны для бытовых приборов и могут привести к электротравме людей или животных.

Бытовой номинал напряжения

Бытовое напряжение 220 вольт снимается между фазной линией и нейтралью, от линейного (между фазами) оно отличается в 1,7 раза. Для обеспечения стабильности его значения нейтраль заземляется.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 3501
Источник: https://electriktop.ru/baza-znaniy/gluhozazemlyonnaya-nejtral.html

Кол-во блоков: 16 | Общее кол-во символов: 18880
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

1. https://www.asutpp.ru/gluhozazemlennaja-nejtral.html: использовано 2 блоков из 8, кол-во символов 1979 (10%)
2. https://amperof.ru/elektropribory/gluhozazemlennaya-nejtral.html: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 3202 (17%)
3. https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/gluxozazemlennaya-nejtral.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 2590 (14%)
4. https://220v.guru/elementy-elektriki/zazemlenie/ponyatie-gluhozazemlennaya-neytral-i-otlichiya-ot-izolirovannoy.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 1872 (10%)
5. https://electriktop.ru/baza-znaniy/gluhozazemlyonnaya-nejtral.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 6232 (33%)
6. https://elquanta.ru/electrobezopasnost/glukhozazemlennaya-nejjtral-osobennosti.html: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 3005 (16%)

О глухозаземленной нейтрали: определение изолированного глухого заземления

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

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

 

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

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

Сеть с глухозаземленной нейтралью

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

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

Особенности конструктива

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

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

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

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

Контур заземления ТП

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

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

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

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

Меры предосторожности

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

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

Поражение током возможно в следующих ситуациях:

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

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

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

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

Меры предосторожности при работе в сети с глухозаземленной нейтралью

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

Разновидности систем TN

Существует несколько видов таких систем:

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

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

Разновидности схем TN

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

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

Видео

Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических сетях

1. Главная
2. Электробезопасность
3. Виды заземления нейтрали

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

Для чего нужна нейтраль | Авто Брянск

Нейтральный (нулевой рабочий) провод — провод, соединяющий между собой нейтрали электроустановок в трёхфазных электрических сетях.

Содержание

Назначение [ править | править код ]

При соединении обмоток генератора и приёмника электроэнергии по схеме «звезда» фазное напряжение зависит от подключаемой к каждой фазе нагрузки. В случае подключения, например, трёхфазного двигателя, нагрузка будет симметричной, и напряжение между нейтральными точками генератора и двигателя будет равно нулю. Однако, в случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали, которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. На практике это может привести к тому, что часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключённых электроустановок, а повышенное может, кроме этого, привести к повреждению электрооборудования или возникновению пожара.
Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода.

Обозначение [ править | править код ]

Нулевой рабочий провод обозначается буквой N. Если нулевой рабочий провод одновременно выполняет функцию нулевого защитного провода (в системе заземления TN-C), то он обозначается как PEN. Согласно ПУЭ цвет нулевого рабочего провода должен быть голубым или бело-голубым [1] . Такая же расцветка принята в Европе. В США цвет нулевого рабочего провода может быть серым или белым.

Нейтраль в ЛЭП [ править | править код ]

В линиях электропередач разных классов применяются различные виды нейтралей. Это связано с целевым назначением и различной аппаратурой защиты линии от короткого замыкания и утечек. Нейтраль бывает глухозаземлённая, изолированная и эффективно-заземленная.

Глухозаземлённая нейтраль [ править | править код ]

Применяется в линиях напряжением от 0,4 кВ и до 35 кВ, при небольшой длине ЛЭП и большом количестве точек подключения потребителей. Потребителю приходят 3 фазы и ноль, подключение однофазной нагрузки осуществляется между фазой и нулевым проводом (нейтралью). Нулевой провод генератора также заземлён.

Изолированная нейтраль [ править | править код ]

Применяется в линиях с напряжением свыше 2 кВ до 35 кВ, такие линии имеют среднюю протяжённость и сравнительно небольшое число точек подключения потребителей, которыми обычно являются ТП в жилых районах и мощные машины фабрик и заводов.
В линиях на 50 кВ может применяться как изолированная, так и эффективно-заземлённая нейтраль.

Эффективно заземленная нейтраль [ править | править код ]

Применяется на протяжённых линиях с напряжением от 110 кВ до 220 кВ (п. 1.2.16 ПУЭ) Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью. Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью.

Электроэнергетика – это сложный промышленный комплекс, который состоит из множества составных частей. Чтобы каждый элемент работал правильно и выполнял поставленные задачи, необходимо точное знание и понимание физических процессов, которые протекают в силовом оборудовании. Некоторые из них легко объяснить, поэтому предлагаем познакомиться с таким понятием, как «нейтраль».

Общее назначение нулевого провода в обмотках трансформатора

Нейтраль – это общая, нулевая точка соединение проводника в трехфазных трансформаторах или генераторах. На текущий момент существует 4 основных разновидности присоединения нулевой точки:

1. Изолированная. Этот тип характеризуется отсутствием нейтрали. Основной схемой соединения для представленной сети является треугольник. При однофазных замыканиях на землю на рабочих фазах не чувствуют изменений в энергопотреблении. Подобная разновидность применяется в распределительных сетях 6-35 кВ.
2. Резонансно-заземленная. Указанный вариант предполагает использование заземления нулевой точки обмоток трансформатора или генератора через дугогасящие катушки или реакторы (ДГК, ДГР). Наличие специализированного оборудования компенсирует повышающийся уровень тока, позволяя избежать более сложных, межфазных повреждений.
3. Глухозаземленная. Самый распространенный тип нейтрали, который используется в сетях бытового потребления. Обмотка трансформаторов по низкой стороне выполняется соединением разомкнутая звезда, а нулевая точка заземляется через контур заземления трансформатора или трансформаторной подстанции. При повреждениях на линии или возникновении однофазного замыкания создается потенциал относительно земли, что приводит в действие защиту, отключающую линию.
4. Эффективно-заземленная. Разновидность заземленной нейтрали, которая используется в высоковольтных сетях 110 кВ и выше. Нулевая точка силовых трансформаторов и потенциал замыкания выносится на землю. Для повышения эффективности работы защит используется дополнительное оборудование заземлитель нейтрали одноколонковый (ЗОН). Положение коммутационного аппарата определяется режимными указаниями. Для распределительных сетей 6-35 кВ используется заземление через низкоомный резистор.

Типы соединения обмоток силовых трансформаторов

Как отмечалось выше, нейтраль – это соединение нулевого проводника трехфазного силового трансформатора или генератора. Чтобы определить тип заземления, достаточно посмотреть на схему энергетического оборудования. Для изолированной нейтрали принципиальная схема – это треугольник.

Остальные варианты реализованы через заземление нулевого проводника на землю, ДГК, низкоомный резистор. Последние в основном используются на подстанциях, которые преобразуют электрическую энергию высокого напряжения на низкое, потребительское. Принципиальная схема – звезда.

Изолированная нейтраль в электрических сетях

Применяется в распределительных сетях 6-35 кВ. Что касается физических проявлений изолированной нейтрали, напряжение возрастает до линейного. Основное назначение подобного типа связывается со следующими моментам:

1. Сеть не отключается, продолжает работать. Потребители на фазах без замыкания используют однофазные бытовые приборы до отключения линии. Перекос по напряжению в сетях 0,4 кВ отсутствует, в сетях 6-35 увеличивается до линейного.
2. Реализация таких сетей в разы дешевле в обслуживании, что позволяет экономить значительные средства на распределение электрической энергии.
3. Высокая надежность работы, особенно на воздушных линиях электропередач. Падение ветки не отключит фидер и обеспечит его работоспособность.

Главными недостатками изолированных сетей считаются:

1. При однофазном замыкании сеть продолжает работать, защиты не срабатывают, что иногда приводит к несчастным случаям с населением.
2. Наличие феррорезонансных процессов и возникновение реактивной мощности, которая ухудшает качество электрической энергии.

Резистор и напряжение 110 кВ и выше: как исполнена нулевая точка?

Эффективное заземление – это особый вид нулевого проводника, присоединенного к специализированному оборудования, который применяется в электроустановках выше 1 кВ. Для распределительных сетей используется вариант с заземлением через низкоомные резисторы, которые обеспечивают отключение линии при однофазном замыкании на землю без выдержки времени.

Линии высокого напряжения 110 кВ и выше также используют представленный тип нейтрали, что обеспечивает быстроту срабатывания защит. Для повышения чувствительности работы «релейки» у каждого силового трансформатора имеется специальное оборудование ЗОН. Одноколонковый заземлитель нейтрали обеспечивает также защиту от перегруза.

Заземление через низкоомные резисторы

Использование низкоомных резисторов считается идеальным решением в плане безопасности людей в распределительных сетях, а также в вопросах сохранения изоляции кабельных линий. Реализация защит предполагает выведение нулевой точки на специализированное оборудование, которое обладает меньшим омическим сопротивлением и дает сигнал на отключение линии. Фидер отключается с минимальной выдержкой времени, что является одним из достоинств. К прочим необходимо отнести:

• Первое, это нейтраль, которая при появление «земли» точно определяет поврежденное направление и отключает требуемую линию.
• Второе: нет необходимости в дополнительных расчетах и составлении режимных карт при ограниченных возможностях кольцевания распределительных сетей.

Важными недостатками такого типа заземления:

1. Не эффективен при больших токах замыкания на землю, так как появляются проблемы на подстанциях, где установлены низкоомные резисторы.
2. Низкая эффективность на ВЛ, а также на линиях большой протяженности. В первом случае малейшее приближение веток деревьев станет причиной отключения фидера. Особенно актуально с потребителями 1 особой, 1 и 2 категории.
3. Лишние отключения, которые возникают из-за неправильного срабатывания защит (отсутствие АПВ), предполагает простои в потреблении, материальные потери энергоснабжающей организации.

Глухое заземление силовых трансформаторов на землю

Все, что связано с распределительной сетью 0,4 кВ – это нейтраль с глухим заземлением на землю. Представленному типу отводится особое место и роль в плане безопасности. При появлении короткого замыкания на землю срабатывает защита, в частности, перегорают ПН-2 или отключается автомат. Относительно такой сети разрабатываются и защиты для проводки в домах и квартирах. Ярким примером является действие УЗО, обеспечивающее выявление токов утечки.

Основными преимуществами такого типа нейтрали считаются:

1. Идеально подходит для распределения электрической энергии, обеспечивает работоспособность бытового и специализированного однофазного/трехфазного оборудования.
2. Схема защиты не требует специализированного и дорогого оборудования. Технические средства по типу предохранителей или автоматов легко справляются с глухим замыканием на землю.

К недостаткам относится:

1. Защиты нечувствительны при дальнем КЗ. Необходимо точный расчет омического сопротивления петли фазы-нуль и правильный выбор автоматов или предохранителей.
2. Срабатывания не возникает при отсутствии замыкания на землю. Это представляет опасность для человека, что корректируется через использование изолированных проводов.

Резонансно-заземленные или компенсированные нейтрали

Резонансно-заземленные нейтрали применяются в основном в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ, где схема подключения выполняется кабельными линиями. Присоединение нулевой точки осуществляется через специальные плунжерные или регулируемые трансформаторы РУОМ. Подобная система позволяет определить индуктивность в сети при однофазном замыкании, что обеспечивает компенсацию уровня тока.

Нейтраль такого типа снижает риск развития аварии, переход однофазного замыкания в межфазное. Достоинствами для напряжения 6-35 кВ являются:

1. Основное преимущество связывается с назначением оборудования. Высокая степень защиты изоляции кабельных линий при правильной подстройке.

Недостатками сети с таким типом нейтрали считаются:

1. Трудность настройки. Может возникнуть недокомпенсация или перекомпенсация, что не позволит правильно использовать оборудование. Для выстраивания необходим расчет индуктивности токов в зависимости от длины линии, мощности трансформаторов. В случае изменения схемы или добавления энергооборудования, плунжерные трансформаторы не всегда справляются с поставленными задачами.
2. Неправильно настроенное оборудование и высокий износ кабельных линий приводит к цепной реакции, которая предполагает выход из строя нескольких слабых участков сети.
3. Повышение технических потерь, которые возникают во время работы, а также проблемы безопасности. Компенсация тока на подстанции реализовывается относительно земли.
4. Невозможность определения линии, где произошло замыкание. Процесс выбора фидера с «землей» осуществляется через сравнение токов гармоник, что не всегда считается эффективным средством получения достоверной информации.

Нулевой проводник и дугогасящая катушка, реактор

Разница резонансно-заземленной нейтрали связывается с используемым оборудованием. Как отмечалось выше, нулевая точка может располагаться на дугогасящей катушке плунжерного типа или на регулируемом реакторе. Основные отличия связываются со следующими моментами:

1. ДГК предполагает компенсацию через отстроенную систему плунжерных трансформаторов. Настройка реализована через расчеты реальной сети службой релейной защиты. При возникновении замыкания на землю происходит компенсация токов, основанная на индуктивности. Процесс не регулируется и не подстраивается, что является неприятным моментом в случае появления «земли» в нескольких точках разных линий.
2. ДГР – более современное оборудование, которое предполагает использование автоматических систем определения индуктивности сети. Среди популярных вариантов считаются реакторы типа «РУОМ» с подстройкой «САМУР». Реализация опроса выполняется в реальном времени, что обеспечивает работоспособность даже при нескольких повреждениях с замыканием на землю.

Неважно глухозаземлена нейтраль или изолирована, применение каждого типа найдет место в современной электроэнергетике. А знание особенностей позволит разобраться с физической сущностью вопроса.

В подавляющем большинстве электросетей (до 1 кВ) применяется глухозаземленная нейтраль, поскольку такое исполнение наиболее оптимально для действующих требований электробезопасности. Учитывая распространенность этой схемы заземления нейтрали, имеет смысл подробно ознакомиться с ее устройством, принципом работы и техническими особенностями, а также основными требованиями ПУЭ к электроустановкам до 1 кВ.

Что такое глухозаземленная нейтраль?

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

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

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

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

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

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

Пример устройства сети TN-C-S

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

Технические особенности

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

Разница между фазным и линейным напряжением

Разность потенциалов U_F1, U_F2 и U_F3 принято называть фазными, а величины U_L1, U_L2 и U_L3 – линейными или межфазными. Характерно, что U_L превышает U_F примерно в 1,72 раза.

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

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

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

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

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

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

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

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

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

Движение тока при КЗ на корпус

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

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

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

Чтобы дать объяснить различие необходимо, кратко рассказать об основных особенностях изолированной нейтрали, пример такого исполнения приведен ниже.

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

Как видно из рисунка при данном способе нейтраль изолирована от контура заземления (в случае соединения обмоток «треугольником» она вообще отсутствует), поэтому открытые проводящие части (далее по тексту ОПЧ) электроустановок заземляются независимо от сети. Основное преимущество такой системы заключается в том, что при первом однофазном замыкании можно не производить защитное отключение. Это несомненный плюс для высоковольтных линий, поскольку обеспечивается более высокая надежность электроснабжения. К сожалению, такой режим заземления не удовлетворяет требования электробезопасности для сетей конечных потребителей.

Низкий уровень электробезопасности основной, но не единственный недостаток изолированной нейтрали, с их полным списком, а также другими особенностями этой схемы электроснабжения, можно ознакомиться на нашем сайте.

Системы TN и её подсистемы

Начнем с аббревиатуры. Первые две буквы характеризуют вариант исполнения заземления для нейтрали и ОПЧ соответственно. Варианты для первой литеры:

• T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
• I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Варианты вторых литер говорят об исполнении заземления ОПЧ: N или Т, используется глухозаземленная нейтраль или независимый контур, соответственно.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

1. Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ). Схема заземления ТТ
2. Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
3. Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

• Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются. Схема заземления TN-С
• Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации. Схема заземления TN-S
• Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена. Схема заземления TN-C-S

Требования ПУЭ

В Правилах нормам и требованиям к глухозаземленной посвящена глава 1.7, приведем наиболее значимые выдержки из нее:

• Для подключения нейтрали к контуру заземления необходимо использовать специальный проводник.
• При выборе места под заземляющее устройство следует исходить из минимально допустимого расстояния между ним и нейтралью.
• Если в качестве заземления используется жб конструкция фундамента, то к его армирующему основанию следует подключаться не менее чем в 2-х точках, это гарантирует наиболее эффективную защиту.
• Сопротивление заземляющего проводника для трехфазной цепи электрической сети 0,4 кВ имеет ограничение 4-е Ома. В исключительных случаях эта норма может быть пересмотрена исходя из характеристик грунта.
• В линии глухозаземленной нейтрали запрещено устанавливать предохранители, защитные устройства и другие элементы, способные нарушить целостность проводника.
• Правилами предписывается обеспечить заземляющему проводнику надежную защиту от механических повреждений.
• ВЛ должна быть оборудована дублирующими заземлителями, они устанавливаются в начале и конце линии, на отводах, а также через каждые 200 м.
• Дублирующее заземление должно выполняться и на вводе потребителя и обязательно указываться в схеме щитка ВРУ.
• При организации бытовых однофазных сетей от ВРУ должна выполняться разводка тремя проводами, один из которых фаза, второй – ноль (N) и третий – защитный (РЕ).
• Скорость срабатывания защитных автоматов, установленных в однофазных сетях с глухозаземленной нейтралью, не должна быть продолжительней 0,40 сек.

Электрическое заземление — Чтение электрического

Электрическое заземление в системах распределения электроэнергии

Требуется для максимального времени безотказной работы

Reading Electric, ведущий поставщик электромеханического оборудования, услуг и решения проблем для промышленных и коммерческих клиентов на протяжении более 50 лет, предоставляет техническую информацию для жилого, коммерческого и промышленного сообщества региона. В этом бюллетене представлена ​​информация о важности хорошей системы с глухим заземлением при распределении электроэнергии.

NEC довольно четко определяет определение электрического заземления: проводящее соединение, намеренное или случайное, между электрической цепью или оборудованием и землей или с некоторым проводящим телом, которое служит вместо земли. Однако, когда вы начинаете проектировать систему электроснабжения, вы обнаруживаете, что слово «земля» имеет несколько модификаторов, которые описывают тип заземления, например:

• Без заземления
• Незаземленный
• Сопротивление заземления
• Реактивное заземление

Наиболее часто используемая конфигурация заземления для промышленных, коммерческих и институциональных систем распределения электроэнергии — это система с глухим заземлением.Жесткое заземление означает соединение с землей без вставки резистора или импедансного устройства. NEC определяет, когда должна быть заземлена система распределения питания переменного тока. Как правило, за некоторыми исключениями, системы, которые работают от 50 до 1000 В переменного тока с напряжением между фазой и землей менее 150 В, и / или системы с нагрузкой между фазой и нейтралью должны быть заземлены. Системы с напряжением 1000 В переменного тока или выше разрешается заземлять, если они не питают мобильное или переносное оборудование, тогда это мобильное / переносное оборудование должно быть заземлено.

Пороговое значение 150 вольт между фазой и землей, для которого требуется надежное заземление системы, основано на лабораторных экспериментах и ​​тематических исследованиях. Если на дуговом промежутке меньше 150 вольт, дуга редко может поддерживаться сама собой. Наличие системы с глухим заземлением повышает вероятность развития достаточного тока короткого замыкания, поэтому устройство защиты от перегрузки по току отключит неисправную цепь. Определение «прочно заземленное» относится к соединению с землей или землей и к слову «импеданс».Импеданс может состоять из сопротивления, индуктивности и емкости и ограничивает ток, основанный на общей величине импеданса, измеренного в Ом. Основная цель надежного заземления энергосистемы — обеспечить обратный путь с низким сопротивлением для тока короткого замыкания во время замыкания линии на землю. Это помогает производить ток с достаточно большой величиной, чтобы защитные устройства могли быстро устранить повреждение. Заземление также используется для стабилизации напряжения между линией и землей во время нормальной работы и ограничивает напряжение во время аномальных скачков напряжения, таких как молния или случайный контакт с линиями более высокого напряжения.

NEC содержит специальные статьи, которые диктуют, когда вы должны заземлять, когда вы не должны заземлять, и когда вам разрешено — но не обязательно — заземлять. Эти нормативные требования основаны на различных факторах, таких как наличие или отсутствие подключенной фазы к нейтрали, обслуживание установки только квалифицированным персоналом и уровни рабочего напряжения. Все эти цели помогают повысить безопасность и минимизировать ущерб. Важно отметить, что простое выполнение требования NEC (25 Ом) для заземления не гарантирует, что уровень сопротивления будет достаточно низким, чтобы гарантировать правильную работу чувствительной электроники; Устройства TVSS и любые другие устройства, использующие ссылку на землю.Многие приложения требуют менее 5 Ом, а некоторые — всего 1 Ом. При любых обстоятельствах «чем меньше сопротивление, тем лучше» при работе с чувствительным оборудованием. Однако не все энергосистемы надежно заземлены. В зависимости от требований NEC для данной системы может быть выбор между типами заземления; поэтому необходимо учитывать достоинства и недостатки каждого из них. Независимо от того, является ли выбор надежным, незаземленным или заземленным по сопротивлению, тип используемого заземления будет влиять на многие переменные.Единственное самое большое влияние — это величина тока, который может протекать из-за замыкания на землю, и возможные повреждения, которые может вызвать ток. (Информация предоставлена ​​NEC Digest)

Дополнительная информация

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать о решениях по повышению эффективности электрического оборудования и о возможности воспользоваться более чем 50-летним опытом Reading Electric.

% PDF-1.7 % 67 0 объект > эндобдж xref 67 92 0000000016 00000 н. 0000002664 00000 н. 0000002870 00000 н. 0000004013 00000 н. 0000004048 00000 н. 0000004092 00000 н. 0000004137 00000 п. 0000004182 00000 п. 0000004227 00000 п. 0000004272 00000 н. 0000004317 00000 н. 0000004362 00000 п. 0000004407 00000 н. 0000004452 00000 н. 0000004565 00000 н. 0000005206 00000 н. 0000005916 00000 н. 0000006652 00000 п. 0000006767 00000 н. 0000007825 00000 н. 0000009288 00000 н. 0000009399 00000 н. 0000010747 00000 п. 0000011381 00000 п. 0000011473 00000 п. 0000012078 00000 п. 0000012733 00000 п. 0000014152 00000 п. 0000015369 00000 п. 0000018018 00000 п. 0000023815 00000 п. 0000024376 00000 п. 0000024421 00000 п. 0000024681 00000 п. 0000024940 00000 п. 0000025187 00000 п. 0000025444 00000 п. 0000025716 00000 п. 0000025978 00000 п. 0000026242 00000 п. 0000026503 00000 п. 0000026738 00000 п. 0000026769 00000 п. 0000026843 00000 п. 0000029826 00000 п. 0000030157 00000 п. 0000030223 00000 п. 0000030339 00000 п. 0000030370 00000 п. 0000030444 00000 п. 0000030774 00000 п. 0000030840 00000 п. 0000030956 00000 п. 0000030987 00000 п. 0000031061 00000 п. 0000031390 00000 н. 0000031456 00000 п. 0000031572 00000 п. 0000031603 00000 п. 0000031677 00000 п. 0000032007 00000 п. 0000032073 00000 п. 0000032189 00000 п. 0000032263 00000 п. 0000032388 00000 п. 0000032683 00000 п. 0000032757 00000 п. 0000033052 00000 п. 0000033126 00000 п. 0000033421 00000 п. 0000033495 00000 п. 0000033790 00000 п. 0000033864 00000 п. 0000240755 00000 н. 0000241120 00000 н. 0000241194 00000 н. 0000241879 00000 н. 0000241926 00000 н. 0000431134 00000 н. 0000431500 00000 н. 0000434142 00000 п. 0000472051 00000 н. 0000473972 00000 н. 0000475474 00000 н. 0000476676 00000 н. 0000478720 00000 н. 0000481010 00000 н. 0000482421 00000 н. 0000484357 00000 н. 0000486127 00000 н. 0000486754 00000 н. 0000002136 00000 п. трейлер ] / Назад 29 >> startxref 0 %% EOF 158 0 объект > поток hb«c`Tc`g`Ye Ā

Осторожно, высокое напряжение: системы заземления более 1000 В

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

Способы заземления

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

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

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

Одноточечное заземление

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

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

Системы с заземленной нейтралью

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

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

Выбор между заземленной и незаземленной системой

При проектировании и установке электрических систем подрядчики должны решить, нужно ли заземлять систему или лучше оставить ее незаземленной. Хотя большинство электрических систем требует надлежащего заземления, в некоторых случаях Национальный электрический кодекс (NEC) определил, что преимущества заземления не перевешивают риски, которые могут возникнуть с ним.Чтобы принять это решение, электрические подрядчики должны знать основы заземления, а также преимущества и недостатки каждой системы.

Важность правильного заземления

Заземление играет важную роль во многих электрических системах, поскольку помогает защитить людей и их электрическое оборудование от опасно высоких напряжений, вызванных грозами или скачками напряжения в сети. Правильное заземление обеспечивает ток по альтернативному пути в системе распределения электроэнергии, позволяя ему течь на землю в случае возникновения проблем.

Хотя это обычная процедура в жилых, коммерческих и промышленных применениях, могут быть сделаны ошибки, и важно, чтобы инженеры-электрики строго придерживались правил NEC для безопасной установки. Убедившись, что ваши установки соответствуют требованиям NEC, вы можете избежать серьезных ошибок, таких как невозможность установить прерыватели цепи замыкания на землю там, где они требуются.

Типы неисправностей

Перед тем, как выбрать систему заземления, важно сначала узнать о различных типах неисправностей, которые могут повлиять на вашу систему.К четырем основным типам неисправностей относятся следующие:

• КЗ на землю
• КЗ на землю
• Трехфазные замыкания
• Дуговой разряд

В то время как наиболее распространенным типом неисправности в трехфазной энергосистеме является замыкание линии на землю, электрические подрядчики должны знать обо всех типах, чтобы снизить опасность поражения электрическим током, которая может повредить как персонал, так и оборудование.

Системы заземления

Существует три основных типа систем заземления: глухозаземленные, заземляющие с высоким сопротивлением и незаземленные системы. У каждой системы есть свои плюсы и минусы, которые следует тщательно изучить для повышения производительности, практичности и соответствия требованиям NEC.

Системы с глухим заземлением

Согласно Статье 250 NEC сегодня большинство электрических систем должны быть заземлены, и наиболее часто используемой системой является система с глухим заземлением.В этом типе системы заземления нейтраль подключается непосредственно к земле без намеренного добавления сопротивления в цепи заземления. Система с глухим заземлением, наиболее часто встречающаяся в промышленных или коммерческих приложениях, может иметь два разных вида: звезду и треугольник.

Преимущества

Есть много причин, по которым система с глухим заземлением может быть выгодна для электрической системы. Эта система позволяет пользователям легко обнаруживать неисправности и, следовательно, быстрее их локализовать.Кроме того, системы с глухим заземлением обеспечивают больший контроль над переходными перенапряжениями и могут поддерживать нагрузки между фазами и нейтралью.

Недостатки

Самым большим недостатком системы с глухим заземлением является то, что она может вызывать чрезвычайно высокие токи короткого замыкания при использовании в высоковольтных распределительных сетях и, возможно, приводить к повреждению оборудования. Из-за этой опасности в системах низкого напряжения используются системы с глухим заземлением.

Системы заземления с высоким сопротивлением

Системы заземления с высоким сопротивлением обычно используются в приложениях, где важна непрерывная работа.Такой тип системы может быть реализован путем заземления нейтрали, чтобы ограничить ток замыкания на землю до более низкого уровня.

Преимущества

Системы заземления с высоким сопротивлением могут быть спроектированы как автономные блоки или интегрированы в распределительные устройства низкого и среднего напряжения, что помогает снизить опасность поражения электрическим током. Эта система также ограничивает повреждение оборудования и обеспечивает бесперебойную работу производственных мощностей в случае замыкания на землю.

Недостатки

Проблема, с которой могут столкнуться некоторые из этих систем, заключается в том, что существует возможность оставить в системе замыкание на землю на неопределенный срок и потерять нейтральный тракт.

Незаземленные системы

Незаземленные электрические системы работают без заземленного проводника, и только в некоторых системах NEC разрешает незаземление электрической системы (например, изолированные системы питания, обычно используемые в медицинских учреждениях).Обычно от них требуется наличие оборудования для обнаружения земли, которое также имеет четкую маркировку.

Преимущества

Основным преимуществом незаземленных систем является то, что они позволяют продолжать работу процессов даже при возникновении одиночного замыкания на землю. Кроме того, вероятность того, что короткое замыкание между фазой и землей перерастет в межфазное или трехфазное замыкание, невелика.

Недостатки

С другой стороны, незаземленная система затрудняет обнаружение межфазных замыканий на землю, а дополнительные трудозатраты на поиск этих замыканий на землю приводят к более высоким затратам на техническое обслуживание.

Заключение

Когда дело доходит до выбора типа заземления для применения в энергосистеме, инженеры-электрики должны тщательно взвесить плюсы и минусы каждого метода и рассмотреть факторы, которые могут повлиять на каждую систему. Таким образом можно достичь безопасности и оптимальной производительности системы распределения электроэнергии.

Заземление альтернативного источника питания — журнал IAEI

Время чтения: 14 минут

Когда генераторные установки двигателя используются в качестве альтернативного источника энергии (т.д., аварийное или резервное питание), важно, чтобы они были должным образом заземлены и чтобы соответствующие переключатели были правильно выбраны. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала, защиты оборудования, надежного определения замыкания на землю и бесперебойного питания электрических нагрузок.

Особые обстоятельства, относящиеся к системам аварийного питания, требуют особого внимания к заземлению. Например, в крупных строительных комплексах следует учитывать возможное отключение электроэнергии на объекте и необходимость защиты территории.Должное внимание следует уделять влиянию нескольких заземляющих соединений, необходимости защиты от замыканий на землю, выбору передаточных переключателей и соответствию требованиям действующих норм. Хотя эта статья применима к большинству аварийных и резервных систем, она не охватывает переключение в системах среднего напряжения или ИБП с твердотельным инвертором в качестве альтернативного источника.

Электроэнергетические системы требуют заземления двух типов, а именно заземления системы и заземления оборудования.Как будет показано ниже, у каждого есть свои функции.

Заземление системы

Фото 1. Соединительная перемычка к корпусу генератора

Заземление системы относится к характеру и месту намеренного соединения между проводниками электрической системы и системами заземляющих электродов, которые обеспечивают эффективное соединение с землей. Другими словами, это относится к тому, как и где заземленный провод подключен к земле.

Назначение заземления системы: В соответствии с разделом 250.4 Национального электротехнического кодекса, проводники системы и цепи заземлены для ограничения напряжения из-за молнии, скачков напряжения в сети или непреднамеренного контакта с линиями более высокого напряжения, а также для стабилизации напряжения относительно земли во время нормальной работы. Системы с номинальным напряжением 600 В или менее имеют надежное заземление для облегчения работы устройства максимального тока в случае замыкания на землю.

Power Systems: Для максимальной надежности переключение передачи часто располагается близко к точке использования мощности (нагрузки).В большинстве коммерческих и многих промышленных установок критические нагрузки рассчитаны на 600 вольт или меньше. Следующие системы аварийного питания обычно используются для питания нагрузок между фазой и нейтралью и должны быть надежно заземлены:

240/120 В, однофазная, трехпроводная система
480/240 В, однофазная, трехпроводная система
208Y / 120 В, трехфазная, четырехпроводная система звезда
480Y / 277 В, три -фазная, четырехпроводная система «звезда»
600/347 В, трехфазная, четырехпроводная система «звезда»
240/120 В, трехфазная, четырехпроводная система, треугольник

Системы с глухим заземлением: Для облегчения работы устройства максимального тока заземляющие проводники оборудования для систем с глухим заземлением должны быть присоединены к заземленному проводу системы на обслуживающем оборудовании и у источника отдельно выделенной системы (резервной или аварийной).Это соединение завершает путь возврата тока замыкания на землю от заземляющих проводов оборудования к заземленному проводнику системы. Проводники заземления системы и заземляющие электроды не предназначены для проведения тока замыкания на землю, возникающего из-за замыкания на землю в оборудовании, кабельных каналах и других корпусах. В системах с глухим заземлением ток замыкания на землю протекает через заземляющий тракт оборудования.

Системы с глухим заземлением обеспечивают максимальный контроль перенапряжений, но приводят к самым высоким значениям тока замыкания на землю.Однако внутреннее регулирование генераторов с альтернативным источником обычно ограничивает доступный ток короткого замыкания. Если необходимо обслуживать нагрузки между фазой и нейтралью, заземление нейтрали генератора с высоким сопротивлением не допускается, поскольку нейтраль никогда не должна использоваться в качестве проводника цепи в системах, заземленных через высокое сопротивление.

Заземление оборудования

Важно, чтобы все открытые металлические части электрического оборудования были прикреплены к заземляющему электроду. Сюда входят металлические детали, такие как рамы двигателя-генератора, металлические кожухи кабелепроводов и кабельных каналов, кабельные лотки, экраны кабелей, а также металлические стойки и лестницы в хранилищах.

Назначение заземления оборудования: Назначение заземления оборудования — обеспечение следующих функций:

1. Для поддержания низкой разности потенциалов между ближайшими металлическими элементами и, таким образом, защиты людей в зоне поражения электрическим током.

2. Для облегчения работы устройств защиты цепей за счет создания проводящих путей с низким импедансом для токов замыкания на землю.

3. Обеспечить эффективную систему электрических проводов, по которой могут протекать токи замыкания на землю, не создавая опасности возгорания или взрыва.

Пути заземления оборудования: Только путем обеспечения подходящих путей заземления оборудования для металлических корпусов, корпуса генераторной установки двигателя и т. Д. Таким образом, чтобы обеспечить адекватную токонесущую способность и достаточно низкое значение импеданса цепи замыкания на землю, можно избежать как опасности поражения электрическим током, так и опасности возгорания. Технические исследования показали, что важно иметь хорошие электрические соединения между участками кабелепровода или металлическими кабелепроводами, которые используются в качестве путей заземления оборудования, и гарантировать адекватную площадь поперечного сечения и проводимость этих путей заземления.Если системы надежно заземлены, заземляющие проводники оборудования присоединяются к заземленному проводнику системы и проводнику заземляющего электрода на сервисном оборудовании и у источника отдельно выделенной системы в соответствии с требованиями разделов 250.30, 250.64 и 250.130 NEC.

Такая же сеть путей заземления оборудования требуется для систем с глухим заземлением, заземлением с высоким сопротивлением или незаземленных. Пути заземления оборудования в заземленных или незаземленных системах с высоким сопротивлением обеспечивают защиту от ударов и проводят путь междуфазного тока короткого замыкания, если два замыкания на землю происходят одновременно на разных фазных проводниках.

Рама генератора : Рама двигателя-генератора, кожух автоматического резерва, трубопроводы и другие открытые компоненты системы аварийного электроснабжения должны быть постоянно соединены вместе и подключены к заземленному проводу вспомогательного оборудования, обеспечивающего нормальную мощность, и / или заземленному. кондуктор ДВС. С помощью проводов заземляющих электродов эти заземленные проводники подключаются к заземляющим электродам в их соответствующих местах.

Национальный электротехнический кодекс разрешает заземляющий электрод быть металлической подземной водопроводной трубой, которая может быть частью муниципальной системы водопровода или колодца в помещении. Однако не следует использовать заглубленные участки водопроводной системы длиной менее 10 футов или которые могут содержать пластмассовые или цементные материалы. Для небольших систем аварийного электроснабжения, где токи в земле имеют относительно низкую величину, существующие системы подземных водопроводных труб обычно предпочтительны в качестве электродов, поскольку они экономичны с точки зрения затрат.Тем не менее, прежде чем полагаться на какие-либо существующие электроды, важно измерить их сопротивление относительно земли, чтобы убедиться, что некоторые непредвиденные нарушения сплошности серьезно не повлияли на их пригодность. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы все части, которые могут отсоединиться, были эффективно соединены гибкими перемычками.

Переключение передачи

Двигатель-генераторная установка может или не может рассматриваться как часть «отдельно производной системы», как это определено в статье 100 Национального электротехнического кодекса . :

Отдельно производные системы. Система внутренней электропроводки, питание которой поступает от батареи, солнечной фотоэлектрической системы или от обмоток генератора, трансформатора или преобразователя, и которая не имеет прямого электрического соединения, включая жестко соединенный провод заземленной цепи, с проводниками питания, идущими в другая система.

Двигатель-генераторная установка может рассматриваться как часть отдельно производной системы с отдельно заземленной нейтралью, если соответствующий переключатель обеспечивает переключение нейтрального проводника.Таким образом, чтобы соответствовать определению Национального электротехнического кодекса для отдельно производных систем, заземление нейтрального вывода двигателя-генератора может быть выполнено только одним из двух методов:

1. Постоянно заземляйте нейтральную клемму двигателя-генератора только на заземляющем электроде входящей сети для обычного источника электроснабжения. Не будет переключения нейтрального проводника, и поэтому аварийный или резервный источник не будет считаться отдельно производной системой.Позже стало очевидно, что этот метод не решает всех проблем с обнаружением замыкания на землю.

2. Надежно заземлите нейтральный вывод двигателя-генератора на месте. Это потребует переключения нейтрального проводника, а аварийный источник будет определен как отдельно производная система.

Обеспечение надежной защиты от замыканий на землю в электрических системах с альтернативным аварийным или резервным питанием может быть затруднено, если не будет выбрано и должным образом скоординировано соответствующее оборудование.Множественные соединения нейтрали с землей могут препятствовать адекватному обнаружению токов замыкания на землю, а также могут вызывать ложное срабатывание автоматических выключателей. Для обеспечения надлежащей защиты от замыканий на землю может быть полезно понимание требований кодов, включая разделы 230.95, 250.30 и 445.3 NEC .

Есть три подхода, которые следует учитывать при выполнении текущих требований Кодекса. Для трехфазной 4-проводной системы с заземлением они включают (1) использование 3-полюсного безобрывного переключателя с двигателем-генераторной установкой, рассматриваемым как источник, не производимый отдельно, (2) использование 4-полюсного безобрывного переключателя с двигателем. генераторная установка, рассматриваемая как отдельно производный источник, и (3) использующая 3-полюсный передаточный переключатель с перекрывающимися нейтральными контактами, с мотор-генераторной установкой, рассматриваемой как отдельно производный источник.Однако простое выполнение минимальных требований Кодекса не обязательно обеспечивает степень надежности, необходимую для хорошей системы аварийного электроснабжения. Проектировщик системы должен учитывать следующее: двигатель-генераторная установка часто находится на удалении от заземленного входа в коммунальные службы, и потенциалы заземления в двух местах могут не совпадать.

Рис. 1. Отсутствие защиты зоны с незаземленным двигателем-генератором, обеспечивающим питание нагрузки

Хорошая инженерная практика требует, чтобы автоматический переключатель был расположен как можно ближе к нагрузке, чтобы обеспечить максимальную защиту от сбоев питания из-за отказов кабеля или оборудования на объекте (защита зоны).Таким образом, расстояние кабеля между входящей сетью и переключателем, а затем и двигателем-генератором может быть значительным. Подумайте, что произойдет, если произойдет сбой кабеля, как показано на рисунке 1, если двигатель-генератор не будет заземлен на собственный заземляющий электрод. Нагрузка автоматически переключается на незаземленную систему аварийного электроснабжения. Это, в свою очередь, может поставить под угрозу бесперебойную работу службы экстренной помощи и привести к дополнительным сбоям. Одновременный отказ оборудования или отказ кабеля (разрыв между линией и заземлением оборудования) после перехода в аварийный режим может не быть обнаружен.Таким образом, корпус генератора может приближаться к линейному потенциалу, вызывая значительную разницу напряжений между корпусом генератора и заземленным проводом (нейтралью).

Некоторые местные нормы и правила требуют защиты от замыкания на землю во время работы двигателя-генератора. Это может вызвать проблемы с обнаружением, если нейтральный провод генератора не подключен к заземляющему электроду в месте расположения генератора и не обеспечена надлежащая изоляция нейтралей. Кроме того, некоторые местные нормы и правила штата (Пенсильвания и Массачусетс) требуют защиты территории, что может создать дополнительные проблемы, если нейтральный проводник генератора не изолирован и не заземлен в месте расположения генератора.

Когда безобрывный переключатель находится в аварийном положении, могут возникнуть другие проблемы, если двигатель-генератор не заземлен должным образом. Например, состояние замыкания на землю может вызвать ложное срабатывание автоматического выключателя при замыкании на землю источника, даже если ток нагрузки не течет через выключатель. Это предотвратит автоматический возврат к нормальному источнику и изоляцию состояния отказа. Это не согласуется с разделом 230.95 (C) FPN № 3 Национального электротехнического кодекса, который гласит: «Если для средств отключения обслуживания предусмотрена защита от замыканий на землю, а соединение выполняется с другой системой электроснабжения с помощью передаточного устройства. , могут потребоваться средства или устройства для обеспечения надлежащего обнаружения замыкания на землю оборудованием защиты от замыкания на землю.Кроме того, как нормальный нейтральный проводник, так и аварийный нейтральный проводник будут одновременно уязвимы для одного и того же тока замыкания на землю. Таким образом, единичный отказ может поставить под угрозу питание критических нагрузок, даже если имеется как энергоснабжение, так и аварийное электроснабжение. Такое состояние может быть нарушением правил, требующих независимой проводки и отдельных аварийных фидеров.

Трехполюсное автоматическое переключение: Использование трехполюсного автоматического переключателя является самым дешевым

Рисунок 2.Неправильное определение замыкания на землю

и требует меньше места, и система не считается «отдельно производной системой». Однако токи замыкания на землю могут привести к срабатыванию автоматического выключателя источника, когда нагрузка подключена к двигателю-генератору (см. Диаграмму на рисунке 2). Кроме того, использование 3-полюсных автоматических переключателей не обеспечивает защиту зоны на объекте, и это может привести к незаземленной энергосистеме в случае отказа кабеля (см. Диаграмму на рисунке 1). Наконец, с нейтральным проводником, подключенным к входящей нормальной сети, трудно обеспечить обнаружение замыкания на землю на аварийной стороне, как это требуется в соответствии с разделом 700.7 (D) Национального электротехнического кодекса.

Четырехполюсный автоматический переключатель: Лучшим решением является использование четырехполюсного безобрывного переключателя, который обеспечивает полную изоляцию рабочего провода и нулевого провода генератора. Это исключает возможность неправильного определения замыкания на землю и ложных отключений, вызванных множественными соединениями нейтрали с землей. Когда это будет сделано, генератор будет соответствовать определению отдельно производной системы в соответствии с действующим Национальным электротехническим кодексом. Когда нейтрали изолированы таким образом, к выходу генератора можно добавить защиту от замыкания на землю с помощью обычных датчиков.

Фото 2. Безобрывный переключатель с переключенным нейтральным проводом

Четырехполюсные автоматические переключатели успешно применяются в приложениях, где нагрузки пассивны и относительно сбалансированы. Однако несбалансированные нагрузки могут вызывать аномальные напряжения на срок от 10 до 15 миллисекунд, когда нейтральный провод мгновенно размыкается во время переключения нагрузки. Автоматические переключатели часто используются во время полного дисбаланса нагрузки, вызванного однофазным режимом.Индуктивные нагрузки могут вызвать дополнительные высокие переходные напряжения в микросекундном диапазоне. Кроме того, следует помнить, что контакты четвертого переключающего полюса действительно прерывают токи нейтрали и, следовательно, подвержены дуге и эрозии контактов. Однако эрозию контактов четвертого полюса можно свести к минимуму, если четвертый полюс предназначен для размыкания последним (после того, как три других полюса прерывают ток нагрузки) и создания первого контакта без дребезга. В любом случае, хорошая программа технического обслуживания должна периодически подтверждать целостность четвертого полюса как токонесущего элемента с достаточно низким импедансом.

И Национальный электротехнический кодекс , и Underwriters Laboratories, Inc. признают использование четырехполюсных переключателей для 3-фазных, 4-проводных систем. В некоторых европейских странах, включая Германию и Францию, обязательно использовать 4-полюсные коммутационные устройства.

Перекрывающиеся нейтральные контакты: Другой метод изоляции нормальной и аварийной нейтрали источника — использование 3-полюсного автоматического переключателя резерва с включением переключающихся контактов нейтрали с перекрытием. Эта функция обеспечивает необходимую изоляцию между нейтралью и в то же время сводит к минимуму аномальные коммутационные напряжения.Посредством перекрывающихся контактов нейтрали нормального и аварийного источников питания соединяются вместе только во время переключения и обратного переключения. С обычным двухходовым переключателем с электромагнитным управлением эта продолжительность может быть меньше, чем время срабатывания датчика замыкания на землю, которое обычно устанавливается в пределах от 6 до 24 циклов (от 100 до 400 миллисекунд).

Рисунок 3. Система с перекрывающимися нейтральными контактами

На рис. 3 показана типичная система, в которой используется трехполюсный переключатель с перекрывающимися нейтральными переключающими контактами для изоляции нейтральных проводов.Обратите внимание, что нет возможного протекания тока короткого замыкания через нейтральный проводник, который бы отвлекал или эффективно уменьшал обнаружение замыкания на землю. Кроме того, нет возможности протекать несимметричный ток через нейтраль генератора, чтобы изменить уровень срабатывания датчика замыкания на землю и, возможно, вызвать ложное срабатывание выключателя. Как и в случае с четырехполюсным автоматическим переключателем, к аварийной стороне можно легко добавить обычный датчик замыкания на землю. Как показано на рисунке 3, обнаружение замыкания на землю на аварийной стороне часто используется для срабатывания цепи аварийной сигнализации, а не для отключения выключателя, как это требуется в разделе 700.7 (D) Национального электротехнического кодекса.

При перекрытии переключающих контактов нейтрали нейтраль нагрузки всегда подключается к одному источнику питания. Благодаря отсутствию мгновенного размыкания нейтрального проводника при срабатывании безобрывного переключателя аномальные и переходные напряжения сведены к минимуму. Еще одно преимущество состоит в том, что отсутствует эрозия перекрывающихся контактов из-за образования дуги, что обеспечивает целостность проводки по току и отсутствие увеличения импеданса нейтральной цепи. Следует отметить, что 3-полюсный переключатель с перекрывающимися нейтральными контактами не следует указывать как 4-полюсный переключатель в соответствии со стандартом UL-1008 Underwriters Laboratories и Национальным электротехническим кодексом .

Выбор оборудования для безобрывной коммутации: Для трехфазных четырехпроводных систем с одним безобрывным переключателем и одним двигателем-генератором ответы на вопросы в таблице 1 служат руководством при выборе типа безобрывного переключателя, необходимого для конкретного применения.

Если ответы на первые три вопроса (a, b и c) — «да», необходимо использовать 4-полюсный безобрывный переключатель или 3-полюсный безобрывный переключатель с перекрывающимися нейтральными контактами, чтобы удовлетворить требованиям. Национального электротехнического кодекса 1999 года.Если на любой из этих вопросов дан ответ «нет», переходите к вопросам d и e.

Если ответ «да» на вопрос d или e, используйте 4-полюсный безобрывный переключатель или 3-полюсный безобрывный переключатель с перекрывающимися нейтральными контактами, чтобы удовлетворить требованиям Национального электротехнического кодекса. Если на оба вопроса ответ отрицательный, можно использовать менее дорогой трехполюсный переключатель без перекрывающихся нейтральных контактов. Затем нейтральный вывод генератора должен быть заземлен на вводе нормального источника.

Таблица 1. Руководство по выбору типа безобрывного переключателя

Хотя приведенные выше вопросы относятся к трехфазным четырехпроводным системам, тот же подход может быть использован для однофазных трехпроводных систем для определения оборудования переключения передачи. Однако большинство однофазных систем имеют ток 400 ампер или меньше, и поэтому их можно удовлетворить с помощью двухполюсных переключателей. Следует иметь в виду, что описанный выше подход к выбору применяется только к приложениям с одним двигателем-генератором и одним передаточным переключателем.

Множественные переключатели резерва: Множественные переключатели резерва, расположенные близко к нагрузкам, часто используются, а не один переключатель для всей нагрузки. В таких случаях следует учитывать возможность отказа кабеля или оборудования между вспомогательным оборудованием и переключателями, что может привести к тому, что аварийная или резервная система питания станет незаземленной. Это особенно важно, если неразъемный нейтральный проводник заземляется только на вспомогательном оборудовании.

Рис. 4. Несколько автоматических переключателей резерва с неправильным обнаружением замыкания на землю

В таких условиях существует возможность отключения цепей замыкания на землю, когда замыкания на землю нет. На рисунке 4 показана типичная система с несколькими трехполюсными переключателями. Когда питание подается от обычного источника к нагрузке через безобрывный переключатель, ток нейтрали будет делиться между двумя нейтральными проводниками. Часть тока вернется по обычному пути возврата.Остальной ток будет течь к нейтральному выводу двигателя-генератора и через нейтральный провод другого переключателя к нормальному источнику. Это может вызвать отключение любого автоматического выключателя при замыкании на землю, даже если замыкания на землю нет. Проблему можно исправить, используя трехполюсные переключатели с перекрывающейся нейтралью или четырехполюсные переключатели.

Несколько агрегатов двигатель-генератор: Когда несколько агрегатов двигатель-генератор подключены параллельно и служат в качестве общего источника энергии, нейтраль каждого генератора обычно подключается к общей шине нейтрали в параллельном распределительном устройстве, которое, в свою очередь, заземлен.Соответствующее распределительное устройство, содержащее нейтральную шину, должно располагаться поблизости от генераторных установок. Один провод заземления системы между нулевой шиной и землей упрощает добавление оборудования для измерения замыкания на землю.

Однако для агрегатов двигатель-генератор, которые физически разделены и используются для изолированных нагрузок, могут потребоваться дополнительные соединения нейтрали с землей. Используя несколько четырехполюсных переключателей или трехполюсных переключателей с перекрывающимися нейтральными контактами, можно получить надлежащую изоляцию и определение замыкания на землю.

Модернизация оборудования безобрывной коммутации: Модернизация старого оборудования с безобрывной коммутацией в соответствии с действующими нормами и стандартами может быть реальной проблемой, особенно для более крупных и сложных промышленных и коммерческих объектов. Осведомленность о том, что трехполюсные автоматические переключатели не всегда могут обеспечить полную изоляцию и надлежащее определение замыкания на землю, в прошлом не было слишком очевидным. В связи с тем, что обновляется все больше аварийных и резервных систем питания, к проблемам безопасности и ответственности за продукцию не следует относиться слишком легкомысленно.Это обстоятельство дает еще одну причину, по которой модернизированные установки включают в себя соответствующее заземление и, предпочтительно, новые переключатели, обеспечивающие переключение нейтрального проводника. Независимо от того, требуется ли определение замыкания на землю, правильное переключение нейтрального проводника является хорошей инженерной практикой из-за изоляции системы, улучшенного заземления и дополнительной безопасности, которую оно может обеспечить.

Выводы

Как указано в этой статье, существует ряд факторов, которые следует учитывать при согласовании переключения передачи и заземления генераторных установок двигателя.Простое соблюдение минимальных требований кодекса не обязательно гарантирует степень надежности, требуемую для таких систем. Следует тщательно продумать защиту от перебоев в подаче электроэнергии в здании или сооружении и обеспечить адекватную защиту от замыканий на землю. Методы заземления оборудования и системы должны быть такими, чтобы обеспечивать оптимальную безопасность и гарантировать максимальную непрерывность подачи питания на основные нагрузки. Это включает в себя надлежащее заземление и обнаружение замыкания на землю, когда переключатель передачи находится как в аварийном, так и в нормальном положении.

Как правило, в большинстве приложений, требующих обнаружения замыкания на землю, защиты зоны, нескольких переключателей передачи или нескольких генераторных установок двигателя, локальную мощность следует рассматривать как отдельно производную систему. В таких случаях нейтраль ДВС заземляется на месте.

В рамках данного документа не предполагается подробное описание всех аспектов заземления систем электроснабжения на объекте. Тем, кому требуется более подробная информация, может оказаться полезным следующий список ссылок.

Список литературы

[1] EGSA On-Site Power Generation: Справочник , четвертое издание, Ассоциация электрических генерирующих систем, Корал-Спрингс, Флорида.

[2] Национальный электротехнический кодекс , NFPA № 70-2002, Национальная ассоциация противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс.

[3] IEEE Рекомендуемая практика для заземления промышленных и коммерческих систем питания (Зеленая книга), Стандарт 142-1991, Институт инженеров по электротехнике и электронике, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

[4] Стандарт для автоматических переключателей резерва , UL 1008, Underwriters Laboratories, Мелвилл, Нью-Йорк.

[5] Надлежащее заземление систем электроснабжения на объекте , Р. Кастенскиолд и Г.С. Джонсон, журнал IEEE Industry Applications, март / апрель 2001 г., Институт инженеров по электротехнике и электронике, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

[6] Рекомендуемая практика IEEE для аварийных и резервных систем питания (Оранжевая книга), стандарт 446-1995, Институт инженеров по электротехнике и электронике, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

4. Генератор с глухозаземленной нейтралью и номиналом 50 МВА, 30 кВ имеет положительный, отрицательный и …

3. Подключение трехфазного синхронного генератора с глухозаземленным заземлением на 200 МВА, 20 кВ, 60 Гц …

3. Трехфазный синхронный генератор на 200 МВА, 20 кВ, 60 Гц, соединенный по схеме Y, подключен через Y-Y трансформатор 200 МВА 20/138 кВ к линии электропередачи 138 кВ. Реактивные сопротивления генератора к собственной базе машины равны X-1.10. Оба трансформатора Y-соединения надежно заземлены, а его последовательные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности равны 0.10 о.е. а. Какое напряжение на выводах генератора в переходный период, если …

ВОПРОС 3. (a) Реактивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности синхронного генератора 20 МВА, 13,2 НН равны …

ВОПРОС 3. (a) Реактивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности синхронного генератора 20 МВА, 13,2 НН составляют 0,3 о.е., 0,2 о.е. и 0,1 о.е. соответственно. Генератор надежно заземлен и не нагружен. На фазе а происходит замыкание линии на землю.Пренебрегая всеми сопротивлениями, определите ток короткого замыкания. Предположим, что V = 120 о.е. (b) Объясните, почему замыкание одной линии на землю с болтовым соединением на передающем конце линии передачи может быть выше, чем замыкание трехфазного замыкания с болтовым соединением на том же …

03 Рассмотрим следующую однолинейную схему. Генератор рассчитан на 25 МВА, ИН имеет …

03 Рассмотрим следующую однолинейную схему. Генератор рассчитан на 25 МВА, IN имеет сверхпереходное реактивное сопротивление 20%.Линия передачи имеет реактивное сопротивление 10. Субпереходное реактивное сопротивление мотора составляет 0,345 о.е., где на секунду больше о.е. Каждый двигатель имеет следующие характеристики. 10 МВА и 11 кВ. Оба трансформатора рассчитаны на 25 МВА и имеют реактивное сопротивление 8,05% каждый; трансформаторы 1 и 2 имеют отношение напряжений 11/121 кВ и …

Однолинейная схема энергосистемы показана на рис. 2. Системные данные с номинальными характеристиками оборудования и предполагаемыми реактивными сопротивлениями последовательности приведены в следующей таблице.Нейтрали генератора и A-Y …

Однолинейная схема энергосистемы показана на рис. 2. Системные данные с номинальными характеристиками оборудования и предполагаемыми реактивными сопротивлениями последовательности приведены в следующей таблице. Нейтрали генератора и трансформаторов A-Y надежно заземлены. Нейтраль двигателя заземлена через реактивное сопротивление Xn 0,05 на единицу основания двигателя. Предположим, что предаварийное напряжение принимается как VF-1.0, 0 ° на единицу, а предаварийный ток нагрузки и фазовый сдвиг трансформатора Δ-Y не учитываются…

ВОПРОС 4. Однолинейная схема энергосистемы показана на рисунке Q3 ниже, где …

ВОПРОС 4. Однолинейная схема энергосистемы показана на рисунке Q3 ниже, где также указаны реактивные сопротивления обратной и нулевой последовательности. Нейтрали генератора и трансформаторов A-Y надежно заземлены. Нейтраль двигателя заземлена через реактивное сопротивление X. = 0,05 на единицу на базе двигателя. Предаварийное напряжение составляет VF1.05

Вот ответы: Осень 2013 T1 G1 5 кВ 50 МВА 5/20 кВ 50 …

Вот ответы: Осень 2013 г. T1 G1 5 кВ 50 МВА 5/20 кВ 50 МВА 20 кВ 50 МВА X 0,1 о.е. Рис. A13 В показанной системе для каждого элемента показаны эквивалентные последовательные импедансы на единицу. До того, как в указанном месте произойдет сбалансированное трехфазное короткое замыкание, предаварийный ток будет на своем номинальном значении при 90% -ном коэффициенте мощности, исходящем от генератора G1. Генератор работает при полном напряжении.Какая сила тока в кА …

2. Однолинейная схема рассматриваемой энергосистемы показана на рисунке P2a, где минус -…

2. Однолинейная схема рассматриваемой энергосистемы показана на рисунке P2a, где также указаны реактивные сопротивления обратной и нулевой последовательности. Нейтрали генератора и трансформаторов A-Y надежно заземлены. Нейтраль двигателя заземлена через реактивное сопротивление Xn = 0,05 на единицу на базе двигателя. Сети нулевой, прямой и обратной последовательности на единицу на 100-МВА показаны на Рисунке P26, 13.База 8 кВ в зоне генератора. а. Уменьшите последовательности сетей до их …

Генератор, соединенный звездой, нейтральная точка которого надежно заземлен, имеет напряжение холостого хода 14 кВ ….

Генератор, соединенный звездой, нейтральная точка которого надежно заземлен, имеет напряжение холостого хода 14 кВ. В Полное сопротивление положительной, отрицательной и нулевой последовательности равно j12, j4 и j2,4 Ом / фаза соответственно. Одиночное замыкание на землю происходит на фаза «а» через резистивный объект с сопротивлением 0.8 Ом. Находить а) ток короткого замыкания б) фазное напряжение «b» в точке повреждения.

Синхронный генератор 50 Гц, 250 МВА с постоянной инерции H = 5 МДж / МВА подключен к бесконечной шине через транс …

Синхронный генератор 50 Гц, 250 МВА с постоянной инерции H = 5 МДж / МВА подключен к бесконечной шине через трансформатор и линию передачи, как показано ниже. Реактивное сопротивление трансформатора основано на 500 МВА, в то время как другие импедансы основаны на генераторе MVA Infinite bus 1 2 3 XL 0.1 о.е. G1 V = 1,0 о.е. X 0,1 о.е. Xd = 0,3 о.е. при 500 МВА Генератор выдает 0,8 от полного тока нагрузки при мощности …

Шина A Шина B R1 TI ine 1 20% 80% линия 2 T2 R2 110 кВ 11 кВ Повреждение находится в точке F, которая …

Шина A Шина B R1 TI ine 1 20% 80% линия 2 T2 R2 110 кВ 11 кВ Повреждение находится в точке F, что составляет 20% от общей длины линии 2 от ошибки шины B MVA 1524.20471 Уровень трехфазного короткого замыкания в MVA на шине A SPFL (кА) 8 MVA1 MVA2 X1 (96 X2 (96) R1 (2) R2 (Q) z ‘(Q) Zo (2) Rf (Q) Уровень однофазного замыкания на землю (кА) на шине Трансформатор 1 МВА…

Что такое система твердого заземления? Определение — преимущества и недостатки

Когда токоведущая точка системы электроснабжения, имеющая нулевой потенциал при нормальных условиях, подключена к точке заземления называется заземлением. Заземление может быть выполнено через сопротивление , реактивное сопротивление и твердое заземление. У каждого способа заземления есть свои плюсы и минусы.

Определение

Когда нейтральная точка трехфазной системы соединена с землей через пренебрежимо малое сопротивление, это называется твердым заземлением или эффективным заземлением. Точка Y трансформатора, нейтральная точка звездообразного генератора эффективно заземлены или надежно заземлены.

При твердом заземлении потенциал нейтрали имеет нулевой потенциал при нормальных условиях, а при неисправности напряжение нейтрали возрастает до фазного напряжения. Напряжение исправных фаз не увеличивается при неисправности системы, если электрическая система имеет надежное заземление.

При твердом заземлении ток короткого замыкания протекает через путь наименьшего сопротивления, поскольку нейтральная точка прикреплена к земле, имеющей очень низкое сопротивление, поэтому желательно, чтобы полное сопротивление системы было достаточно большим, чтобы ограничить ток короткого замыкания.Жесткое заземление предпочтительнее, когда полное сопротивление цепи достаточно велико, чтобы ограничить ток короткого замыкания. Система надежного заземления предпочтительна, когда:

1. Полное сопротивление прямой последовательности системы питания равно или превышает полное сопротивление нулевой последовательности.

2. Реактивное сопротивление прямой последовательности в три раза больше или равно реактивному сопротивлению нулевой последовательности.

Рассмотрим трехфазную систему питания, нейтраль которой заземлена.Если замыкание фазы на землю происходит в фазе и , ее фазное напряжение становится равным нулю. Однако две исправные фазы b, и c, имеют то же напряжение, что и раньше, и эти исправные фазы , продолжают подавать ток короткого замыкания. Ток замыкания на землю не должен превышать 80% от трехфазного замыкания. Напряжение исправных фаз в системе твердого заземления не повышается. Ток повреждения If является индуктивным по своей природе, а Ib + Ic — емкостным. Таким образом, емкостной ток сводится к нулю с индуктивным током, и из-за этого не возникает дуговое напряжение и состояние перенапряжения.

В системе с твердым заземлением ток короткого замыкания ограничивается полным сопротивлением системы. Поэтому твердое заземление используется для напряжений ниже или до 33 кВ с общей мощностью не более 5 МВА.

Преимущества надежного заземления

1. Нейтраль удерживается при нулевом потенциале.

2. Напряжение исправной фазы при КЗ в любой из фаз остается постоянным, и, таким образом, не возникает дуговое напряжение и условия перенапряжения.

3. Сильный ток, протекающий через землю, может быть легко обнаружен трансформатором тока, а неисправная секция может быть быстро изолирована с помощью автоматического выключателя или предохранителей.

4. Прочное заземление снижает возможность перенапряжения.

5. Напряжение исправных фаз остается таким же, как и до повреждения, поэтому для оборудования требуется меньше изоляции, что приводит к экономии на стоимости оборудования.

6. Место неисправности легко определить.

7. Система твердого заземления позволяет использовать фазное напряжение для однофазных нагрузок, поскольку напряжение между фазой и нейтралью составляет около 58,7% от линейного напряжения.

Недостатки твердого заземления

1. В случае системы с глухим заземлением протекает сильный ток замыкания на землю, и, таким образом, система подвергается сильным электрическим и механическим нагрузкам. Это может даже вызвать повреждение оборудования, если ток короткого замыкания не будет вовремя прерван автоматическим выключателем.

2. Сильный ток замыкания на землю снимается автоматическим выключателем, и это может вызвать повреждение контактов выключателя в долгосрочной перспективе. Для надежной системы заземления выключатель должен быть усиленным.

3. Сильный ток короткого замыкания может создать помехи в соседней цепи связи.

4. Ток замыкания на землю ограничен только импедансом системы, поэтому величина тока замыкания на землю очень высока. Этот высокий ток может вызвать вспышку дуги в месте повреждения и вызвать серьезные повреждения.

5. Напряжение в точке повреждения может превышать 100 вольт, когда большой ток повреждения протекает от точки повреждения к земле.Величина напряжения при повреждении равна произведению тока повреждения и полного сопротивления заземления.

Связанные сообщения:

1. Что такое электрическое заземление? Типы электрического заземления

2. Разница между заземлением, заземлением и нейтралью

3. Почему NGR используется для заземления нейтрали?

4. Что такое заземление с высоким сопротивлением (HRG)?

.