Глухозаземленная нейтраль определение. Глухозаземленная нейтраль: определение, особенности и применение в электрических сетях

Что такое глухозаземленная нейтраль. Как она влияет на безопасность электрических сетей. Каковы преимущества и недостатки использования глухозаземленной нейтрали. В каких случаях применяется данный режим нейтрали.

Что такое глухозаземленная нейтраль и как она работает

Глухозаземленная нейтраль — это режим работы нейтрали трансформатора или генератора, при котором она напрямую соединена с заземляющим устройством через проводник с малым сопротивлением. Такое соединение обеспечивает надежный электрический контакт между нейтральной точкой и землей.

При нормальном режиме работы сети потенциал глухозаземленной нейтрали близок к нулю. Однако в случае замыкания фазы на землю через нейтраль начинает протекать значительный ток короткого замыкания. Это позволяет быстро обнаружить и отключить поврежденный участок сети.

Основные характеристики сетей с глухозаземленной нейтралью

Сети с глухозаземленной нейтралью имеют следующие ключевые особенности:

• Низкое сопротивление цепи «фаза-земля» при замыканиях
• Высокие токи однофазного короткого замыкания
• Отсутствие смещения нейтрали при нормальном режиме
• Быстрое отключение поврежденных участков
• Использование фазного и линейного напряжения

Как эти характеристики влияют на работу и безопасность электрической сети? Низкое сопротивление цепи замыкания обеспечивает протекание большого тока, который легко фиксируется защитными устройствами. Это позволяет быстро локализовать повреждение. В то же время высокие токи КЗ создают повышенную нагрузку на оборудование.

Преимущества использования глухозаземленной нейтрали

Применение режима глухозаземленной нейтрали дает ряд важных преимуществ:

1. Повышенная чувствительность защит от замыканий на землю
2. Отсутствие смещения нейтрали и перенапряжений в нормальном режиме
3. Возможность использования линейного и фазного напряжения
4. Простота и надежность защиты от однофазных КЗ
5. Снижение требований к изоляции оборудования

Благодаря этим преимуществам глухозаземленная нейтраль широко применяется в сетях низкого и среднего напряжения. Как это влияет на эксплуатацию электроустановок? Упрощается обнаружение повреждений, снижается стоимость оборудования, повышается надежность электроснабжения потребителей.

Недостатки глухозаземленной нейтрали и способы их компенсации

Наряду с преимуществами, глухозаземленная нейтраль имеет и определенные недостатки:

• Высокие токи однофазного КЗ
• Повышенные электродинамические и термические воздействия на оборудование
• Возможность появления опасных напряжений прикосновения
• Сложность селективной защиты в разветвленных сетях

Как можно уменьшить негативное влияние этих факторов? Для ограничения токов КЗ применяют токоограничивающие реакторы и резисторы в нейтрали. Защиту от напряжения прикосновения обеспечивают системы уравнивания потенциалов. Селективность защит достигается применением направленных защит и дифференциальных защит.

Области применения сетей с глухозаземленной нейтралью

Глухозаземленная нейтраль наиболее широко используется в следующих случаях:

• Сети низкого напряжения 0,23-0,4 кВ
• Распределительные сети 6-35 кВ небольшой протяженности
• Сети внутреннего электроснабжения промышленных предприятий
• Системы электроснабжения жилых и общественных зданий

Почему глухозаземленная нейтраль эффективна именно в этих областях? В сетях низкого напряжения она обеспечивает простую и надежную защиту. В распределительных сетях позволяет использовать как линейное, так и фазное напряжение. На промышленных предприятиях упрощает обнаружение повреждений изоляции оборудования.

Сравнение глухозаземленной нейтрали с другими режимами нейтрали

Рассмотрим основные отличия глухозаземленной нейтрали от других режимов:

Параметр	Глухозаземленная	Изолированная	Компенсированная
Ток однофазного КЗ	Высокий	Низкий	Низкий
Перенапряжения при КЗ	Отсутствуют	Высокие	Умеренные
Чувствительность защит	Высокая	Низкая	Средняя
Сложность эксплуатации	Низкая	Средняя	Высокая

Как видно из сравнения, глухозаземленная нейтраль обеспечивает наиболее простую эксплуатацию и высокую чувствительность защит, но создает высокие токи КЗ. Выбор оптимального режима зависит от конкретных условий применения.

Особенности защиты в сетях с глухозаземленной нейтралью

Защита в сетях с глухозаземленной нейтралью имеет следующие особенности:

• Высокая чувствительность токовых защит нулевой последовательности
• Возможность применения простых максимальных токовых защит
• Необходимость отстройки от токов нагрузки
• Сложность обеспечения селективности в разветвленных сетях

Как эти особенности влияют на построение системы релейной защиты? Упрощается защита от замыканий на землю, но усложняется селективная защита от междуфазных КЗ. Для повышения селективности применяют направленные и дифференциальные защиты, а также логическую селективность.

Требования к заземляющим устройствам в сетях с глухозаземленной нейтралью

К заземляющим устройствам в таких сетях предъявляются повышенные требования:

1. Низкое сопротивление заземлителя (не более 0.5 Ом)
2. Высокая термическая и коррозионная стойкость
3. Надежное соединение нейтрали с заземлителем
4. Периодический контроль состояния заземляющего устройства

Почему так важно соблюдать эти требования? Низкое сопротивление заземлителя обеспечивает эффективное стекание тока КЗ. Высокая стойкость необходима для длительной надежной работы. Контроль позволяет своевременно выявлять повреждения заземляющего устройства.

1.1.2. Определение силы тока, протекающего через тело человека, в сети с глухозаземленной нейтралью

В сети с глухозаземленной нейтралью (рис.1.2) цепь тока, проходящего через человека, помимо сопротивлений тела человека, его обуви и пола, на котором он стоит, включает еще и сопротивление заземления нейтрали источника тока. При этом все эти сопротивления включены последовательно.

В этом случае I_чл (А) определяют по формуле:

I_чл = U_ф / (R_чл + R_об + R_п + R₀) (1.2)

где R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Рис.1.2. Однофазное включение человека в трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью: 0 – нулевой провод; R

0 – сопротивление заземления нейтрали

Рассмотрим две ситуации для сети с глухозаземленной нейтралью источника тока.

Пример 1.3

Условия аналогичны, указанным в примере 1.1: R_об = 0, R_п = 0, U_ф =220 В, R_чл = 1 кОм. Сопротивление заземления нейтрали в соответствии с Правилами устройства электроустановок R₀  10 Ом, что значительно меньше сопротивления тела человека, следовательно, величиной R₀ можно пренебречь (R₀ = 0). В этом случае величина тока I_чл (А) составит:

I_чл = 220 / (1000 + 0 + 0 + 0) = 0,22 А = 220 мА – смертельный ток

Пример 1.4

Условия аналогичны указанным в примере 1.2: R_об = 45 кОм, R_п = 100 кОм, U_ф =220 В, R

чл = 1 кОм, R₀ = 0. Величина тока I_чл (А) составит:

I_чл = 220 / (1000 + 45000 + 100000 + 0) = 0,0015 А = 1,5 мА – ощутимый ток (безопасно для человека)

В примере 1. 3 ток смертельно опасен для человека, в примере 1.4 ток не опасен для человека, что показывает, какое исключительное значение имеет для безопасности работающих непроводящая ток обувь и, в особенности, изолирующий пол.

1.1.3. Выбор схемы сети

Выбор схемы сети (режима нейтрали источника тока) определяется технологическими требованиями и условиями безопасности.

По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью, т.к. в ней возможно использование двух рабочих напряжений – линейного и фазного, например 380/220В, где 380В – линейное напряжение, а 220В – фазное.

По условиям безопасности в период нормального режима работы сети более безопасна, как правило, сеть с изолированной нейтралью (примеры 1.1, 1.2), а в аварийный период – сеть с глухозаземленной нейтралью, т.к. в случае аварии (когда одна из фаз замкнута на землю) в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного (U_л = 1,73 U_ф), в то время как в сети с глухозаземленной нейтралью повышение напряжения может быть незначительным.

1.2. Определение силы тока, проходящего через тело человека, в сетях с различным режимом нейтрали при прикосновении человека к корпусу электроустановки при наличии защитного заземления

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок (чаще всего корпуса), не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением в случае пробоя фазы на корпус или повреждения изоляции электроустановки и к которым возможно прикосновение людей (рис.1.3).

Задача защитного заземления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.

Рис.1.3. Схема защитного заземления в сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью: R_з – сопротивление заземляющего устройства, R_чл – сопротивление тела человека

Рис. 1.4. Схема защитного заземления в сети напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью

Принцип действия защитного заземления состоит в превращении «пробоя на корпус» в «пробой на землю» для уменьшения напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасных величин с помощью заземлителя, через который уходит большая часть тока, за счет значительно более низкого электросопротивления (по ГОСТ R

з = 4-10 Ом) по сравнению с сопротивлением тела человека (R_чл = 1000 Ом).

Если корпус электрооборудования не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикосновение к нему равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через тело человека (при малом сопротивлении обуви, пола и изоляции проводов относительно земли) может достигать опасных значений.

Если корпус электроустановки заземлен, то ток I_чл (А), проходящий через тело человека (при R_об = R_п = 0), можно определить по формулам

сеть с изолированной нейтралью (рис. 1.3):

I_чл = 3 U_ф R_з / R_чл R_i (1.3)

сеть с глухозаземленной нейтралью (рис.1.4):

I_чл = U_ф R_з / R_чл (R₀ + R_з) (1.4)

где R_з – сопротивление заземляющего устройства, Ом.

Рассмотрим две ситуации для сети, обеспеченной защитным заземлением.

Пример 1.5

Исходные данные: U_ф =220В, R_чл = 1 кОм, R_i = 90 кОм, R_з = 4 и 400 Ом. Величина тока I_чл (А) составит:

I_чл = 3*220*4 / 1000*90000 = 2,9*10^-5 А = 0,03 мА – неощутимый ток (безопасно для человека)

I_чл = 3*220*400 / 1000*90000 = 2,9*10^-3 А = 2,9 мА – ощутимый ток (безопасно для человека)

Пример 1. 6

Исходные данные: U_ф =220В, R_чл = 1 кОм, R_i = 90 кОм, R_з = 4 и 400 Ом, R₀ = 10 Ом. Величина тока I_чл (А) составит:

I_чл = 220*4 / 1000 (10 + 4) = 0,063 А = 63 мА – неотпускающий ток

I_чл = 220*400 / 1000 (10 + 400) = 0,215 А = 215 мА – смертельный ток

Из примеров 1.5 и 1.6 видно, что защитное заземление применять целесообразнее в сетях с изолированной нейтралью, т.к. величина тока, проходящего через тело человека, безопасна при любых R_з, а в сети с глухозаземленной нейтралью – ток I_чл всегда опасен.

ЭБ 1256.8. Билет 3 | Электротест 24

1. Что является определением термина ‘глухозаземленная нейтраль’?

Нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств

Нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно

Нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству через активные токоограничивающие сопротивления

2. Какая сеть, согласно Правилам устройства электроустановок, называется питающей осветительной сетью?

Сеть от вводного устройства (ВУ), вводно-распределительного устройства (ВРУ), главного распределительного щита (ГРЩ) до распределительных пунктов, щитков и пунктов питания наружного освещения

Сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников

Сеть от распределительного устройства подстанции или ответвления от воздушных линий электропередачи до ВУ ВРУ, ГРЩ

Система, осуществляющая последовательное включение (отключение) участков групповой сети наружного освещения

3. Какие требования безопасности должен выполнять оперативный персонал при исчезновении напряжения на электроустановке?

Должен быть готов к появлению напряжения без предупреждения в любое время

Должен действовать согласно должностной инструкции

Должен действовать согласно ПЛА

Должен выполнять последовательность операций, определяемую вышестоящим оперативным персоналом

4. Кто относится к оперативно-ремонтному персоналу?

Работники из числа ремонтного персонала с правом непосредственного воздействия на органы управления оборудования и устройств релейной защиты и автоматики, осуществляющие оперативное обслуживание закрепленных за ними электроустановок

Работники, выполняющие техническое обслуживание и ремонт, монтаж наладку и испытание электрооборудования

Работники, осуществляющие оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)

Работники, на которых возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках

5. В какой цвет должны быть окрашены открыто проложенные заземляющие проводники?

В синий цвет

В зеленый цвет

В черный цвет

В красный цвет

6. С какой периодичностью должны проверяться наличие и состояние средств защиты работником, ответственным за их состояние, с записью результатов осмотра в журнал?

Не реже 1 раза в 6 месяцев, а для переносных заземлений — не реже 1 раза в 3 месяца

Для всех средств защиты 1 раз в 9 месяцев

1 раз в 9 месяцев, а для переносных заземлений -1 раз в 6 месяцев

Только в ходе годовой инвентаризации материальных средств

7. Кто имеет право на продление нарядов?

Ответственный руководитель работ в данной электроустановке

Руководитель объекта, на котором проводятся работы

Ответственный за электрохозяйство структурного подразделения

Только работник, выдавший наряд, или имеющий право выдачи наряда в данной электроустановке

8. Какое определение соответствует термину ‘заземлитель’?

Проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки

Проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду

Сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления

9. Электроинструмент, какого класса можно применять без использования электрозащитных средств при производстве работ в металлических емкостях с ограниченной возможностью перемещения и выхода?

Класса 0

Класса I

Класса II

Класса III

10. Какие действия необходимо предпринять для поддержания проходимости дыхательных путей (приказ Минздрава России от 04.05.2012 N 477н)?

1) До приезда скорой помощи периодически делать вдох» искусственного дыхания; 2) приложить холод к голове»

1) Придать пострадавшему устойчивое боковое положение; 2) запрокинуть голову с подъемом подбородка; 3) выдвинуть нижнюю челюсть

1) Положить пострадавшего на живот; 2) подогнуть колени; 3) вызвать рвоту у пострадавшего

 

Что такое система твердого заземления? Определение

Когда точка под напряжением системы электроснабжения, которая в нормальных условиях имеет нулевой потенциал, соединяется с точкой заземления, это называется заземлением. Заземление может быть выполнено через сопротивление, реактивное сопротивление и сплошное заземление. У каждого метода заземления есть свои плюсы и минусы.

Определение

Когда нейтральная точка трехфазной системы соединена с землей через незначительное сопротивление, называется надежное заземление или эффективное заземление. Точка Y (звезда) трансформатора, нейтральная точка генератора с обмоткой звездой эффективно заземлены или надежно заземлены.

При жестком заземлении потенциал нейтрали равен нулю в нормальном состоянии, а в неисправном состоянии напряжение нейтрали возрастает до фазного напряжения. Напряжение здоровых фаз не увеличивается при неисправности в системе, если электрическая система имеет надежное заземление.

При жестком заземлении ток короткого замыкания протекает по пути с наименьшим сопротивлением, поскольку нейтральная точка прижата к земле с очень низким сопротивлением, поэтому желательно, чтобы импеданс системы был достаточно большим для ограничения тока короткого замыкания. Твердое заземление предпочтительнее, когда импеданс цепи достаточно велик, чтобы ограничить ток короткого замыкания. Система твердого 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 с заземлением нейтрали. 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 9 исправных фаз0005 продолжать подавать ток неисправности.

Ток замыкания на землю не должен превышать 80 % трехфазного замыкания. В системе сплошного заземления напряжение здоровых фаз не повышается. Ток короткого замыкания If носит индуктивный характер, а сумма токов (I _b + I _c ) является емкостной. Таким образом, емкостный ток нейтрализуется индуктивным током, и поэтому не возникает дугового напряжения и состояния перенапряжения.

В системе с глухим заземлением ток короткого замыкания ограничивается полным сопротивлением системы. Поэтому глухие заземлители применяют на напряжение ниже или до 33 кВ с суммарной мощностью не более 5 МВА.

Преимущества сплошного заземления

1. Нейтраль удерживается при нулевом потенциале.
2. Напряжение здоровой поврежденной фазы на любой из фаз остается постоянным, поэтому не возникает дугового напряжения и условий перенапряжения.
3. Сильный ток, протекающий через землю, может быть легко обнаружен трансформатором тока, а неисправная секция может быть быстро изолирована автоматическим выключателем или предохранителями.
4. Прочное заземление снижает вероятность перенапряжения.
5. Напряжение здоровых фаз остается таким же, как и до повреждения, поэтому для оборудования требуется меньшая изоляция, что приводит к снижению стоимости оборудования.
6. Место неисправности легко найти.
7. Система жесткого заземления позволяет использовать фазное напряжение для однофазных нагрузок, поскольку напряжение фаза-нейтраль составляет около 58,7% напряжения между фазами.

Недостатки жесткого заземления

1. В случае жестко заземленной системы протекает сильный ток замыкания на землю, и, таким образом, система подвергается сильным электрическим и механическим нагрузкам. Это может даже привести к повреждению оборудования, если автоматический выключатель вовремя не отключит ток короткого замыкания.
2. Сильный ток замыкания на землю отключается автоматическим выключателем, что может привести к повреждению контактов выключателя в долгосрочной перспективе. Выключатель должен быть сверхмощным для надежной системы заземления.
3. Сильный ток короткого замыкания может создавать помехи в соседней цепи связи.
4. Ток замыкания на землю ограничивается только полным сопротивлением системы, поэтому величина тока замыкания на землю очень велика. Этот большой ток может вызвать вспышку дуги в месте повреждения и привести к серьезному повреждению.
5. Напряжение в месте повреждения может превышать 100 вольт, когда от места повреждения на землю протекает сильный ток повреждения. Величина напряжения при замыкании равна произведению тока замыкания на полное сопротивление земли.

Читать Далее

Похожие сообщения:

Подписывайтесь и ставьте лайки:

Резисторы заземления нейтрали

Резисторы заземления нейтрали (NGR) используются для ограничения тока короткого замыкания и обеспечения безопасности оборудования и персонала в промышленных системах.

При сплошном заземлении система заземляется напрямую, а ток короткого замыкания ограничивается только сопротивлением грунта. Ток короткого замыкания может быть очень высоким, что может привести к повреждению трансформаторов, генераторов, двигателей, проводки и другого оборудования в системе. NGR вставляются между нейтралью и землей, чтобы увеличить сопротивление сети в случае замыкания на землю и ограничить ток до безопасного уровня.

 

 

Преимущества NGR:

• Уменьшение токов однофазного замыкания и защита каждой единицы оборудования в электрических сетях среднего напряжения,
• Уменьшение переходных перенапряжений, которые могут возникнуть при замыкании на землю, и контроль и использование для активации реле замыкания на землю,
• Повышение защиты генераторов, трансформаторов и сопутствующего оборудования,
• Снижение затрат на эксплуатацию/техническое обслуживание,
• Повышение безопасности,
• Обеспечить простые, надежные, селективные средства защиты,
• Позволяет использовать оборудование и, в частности, кабели с более низким уровнем изоляции, чем для сценария с изолированной нейтралью
• Уменьшить шаговое напряжение

Значение тока короткого замыкания должно быть ограничено значением, которое может безопасно обрабатываться машиной или трансформатором. Он также должен быть достаточно высоким, чтобы его могли обнаружить реле защиты от замыканий на землю. Если значение сопротивления NGR слишком велико, ток короткого замыкания будет очень низким и не сможет активировать реле защиты от замыкания на землю в условиях замыкания на землю.

 

 

При трехфазном соединении звездой емкости образованы землей. В случае замыкания на землю эти емкости могут зарядиться линейным напряжением и вызвать переходные перенапряжения. NGR должен иметь значение, которое допускает сквозной ток, позволяющий разрядить емкости.

Сопротивления также классифицируются по времени, в течение которого они могут выдерживать ток короткого замыкания. Типичная продолжительность составляет 5-10 секунд. Резисторы с увеличенным номиналом выдержки времени используются в системах, где надежность системы имеет решающее значение, например. нефтяная промышленность, шахты и т. д. В этих ситуациях используются высокие сопротивления, чтобы выдерживать длительные периоды замыкания на землю. При замыкании на землю в одной фазе генерируется аварийный сигнал. Однако система продолжает работать до следующего запланированного завершения работы.

Резисторы заземления нейтрали Hilkar

предназначены для поглощения большого количества энергии без превышения температурных ограничений, определенных в IEEE 32. Резисторы Hilkar NGR можно использовать как внутри, так и снаружи помещений. Нейтральная точка соединяется с фарфоровой втулкой или кабелем высокого напряжения (XLPE), обычно (минимальное поперечное сечение = 70 мм2 для меди или 95 мм2 для алюминия) снизу, сверху или сбоку. Наиболее распространенной степенью защиты, предпочтительной для NGR, является IP 23, поскольку она позволяет элементам резистора легче охлаждаться. Поскольку элементы резистора полностью изготовлены из нержавеющей стали, они способны выдерживать экстремальные условия окружающей среды и поэтому подходят как для морского побережья, так и для пустыни. NGR поставляются с инструкциями по техническому обслуживанию и установке, которые включают рекомендуемые настройки реле.