Системы нейтрали в электроустановках: применение и особенности

Что такое нейтраль в электроустановках. Какие виды нейтралей применяются в сетях до 1 кВ и выше. Как выбрать оптимальный режим нейтрали. Чем отличаются системы TN, TT и IT.

Нейтраль в электроустановках: определение и назначение

Нейтраль — это точка соединения обмоток трансформатора или генератора в трехфазной электрической сети переменного тока. Через нейтраль протекает ток в аварийных ситуациях или при несимметрии нагрузки по фазам. Режим работы нейтрали определяет особенности функционирования и защиты электроустановки.

Основные функции нейтрали:

• Обеспечение симметрии напряжений в трехфазной системе
• Ограничение напряжения на неповрежденных фазах при однофазных замыканиях
• Создание цепи для протекания токов нулевой последовательности
• Обеспечение электробезопасности

Виды нейтралей в сетях до 1 кВ

В сетях напряжением до 1000 В применяются следующие системы заземления нейтрали:

Система TN

В системе TN нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников. Различают подсистемы TN-C, TN-S и TN-C-S.

Система TT

Система TT имеет один точку нейтрали источника питания, заземленную непосредственно, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземлителя, электрически независимого от заземлителя нейтрали источника.

Система IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Особенности нейтралей в сетях выше 1 кВ

В сетях среднего и высокого напряжения применяются следующие режимы заземления нейтрали:

Изолированная нейтраль

Нейтраль трансформатора или генератора не имеет соединения с землей. Применяется в сетях 6-35 кВ. Какие преимущества дает изолированная нейтраль? Она позволяет продолжать работу сети при однофазном замыкании на землю.

Эффективно заземленная нейтраль

Нейтраль трансформатора или генератора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление. Используется в сетях 110 кВ и выше. Эффективное заземление позволяет снизить перенапряжения при однофазных замыканиях.

Компенсированная нейтраль

Нейтраль трансформатора присоединена к земле через дугогасящий реактор. Применяется в сетях 6-35 кВ для компенсации емкостных токов замыкания на землю.

Выбор режима заземления нейтрали

Режим заземления нейтрали влияет на следующие параметры электроустановки:

• Уровень изоляции оборудования
• Токи короткого замыкания
• Перенапряжения при однофазных замыканиях
• Условия электробезопасности
• Надежность электроснабжения

Выбор оптимального режима нейтрали осуществляется с учетом следующих факторов:

1. Номинальное напряжение сети
2. Конфигурация и протяженность сети
3. Характер нагрузки
4. Требования к надежности электроснабжения
5. Условия электробезопасности

Преимущества и недостатки различных режимов нейтрали

Каждый режим заземления нейтрали имеет свои достоинства и недостатки:

Изолированная нейтраль

Преимущества:

• Возможность работы сети при однофазном замыкании на землю
• Малые токи замыкания на землю

Недостатки:

• Возможность возникновения дуговых перенапряжений
• Сложность обнаружения места повреждения

Эффективно заземленная нейтраль

Преимущества:

• Ограничение перенапряжений при замыканиях на землю
• Простота релейной защиты

Недостатки:

• Большие токи короткого замыкания
• Необходимость отключения поврежденного участка

Особенности эксплуатации электроустановок с различными режимами нейтрали

Эксплуатация электроустановок с разными видами нейтралей имеет свои особенности:

Сети с изолированной нейтралью

Требуют контроля изоляции и быстрого определения места повреждения при замыканиях на землю. Как обнаружить замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью? Для этого применяются специальные приборы — указатели замыкания на землю.

Сети с эффективно заземленной нейтралью

Необходимо обеспечить низкое сопротивление заземляющих устройств. Какое сопротивление заземления допустимо в сетях с эффективно заземленной нейтралью? Оно не должно превышать 0,5 Ом.

Сети с компенсированной нейтралью

Требуется настройка дугогасящих реакторов в резонанс с емкостью сети. Как часто нужно проверять настройку дугогасящих реакторов? Не реже одного раза в год.

Нормативные требования к режимам нейтрали в электроустановках

Основные требования к режимам заземления нейтрали содержатся в следующих нормативных документах:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
• ГОСТ 30331.1-2013 «Электроустановки низковольтные»
• СТО 56947007-29.240.10.028-2009 «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ»

Какие требования предъявляются к заземлению нейтрали в сетях до 1 кВ? Согласно ПУЭ, в таких сетях должна применяться система TN.

приминение в сетях и электроустановках

Нейтралью называют соединение трансформаторных или генераторных обмоток в одной точке, при соединении трехфазной электрической сети переменного тока звездой. Если концы обмоток соединены треугольником, применяют схему «скользящего треугольника».

Через этот проводник протекает ток, в случае аварийной ситуации или при технологическом перекосе фазных значений, важно понимать, какой режим выбран для нейтрали.

Содержание

1. Виды нейтралей в сетях
2. Сети до 1 кВ
3. TN
4. ТТ
5. IT
6. Сети более 1 кВ
7. Изолированная нейтраль
8. Эффективно-заземленная нейтраль
9. Заземление посредством резистора или реактора
10. Виды нейтралей в электроустановках
11. Изолированный заземлитель
12. Резонансно-заземленная система
13. Глухозаземленная сеть
14. Эффективно-заземленная сеть

Виды нейтралей в сетях

В зависимости от используемых сетей, режим нейтрали разделяют, с учетом использования на следующих магистралях:

• до 1 кВ;
• свыше 1 кВ.

Сети напряжением менее 1 000 В по способу выполнения нейтрали в свою очередь подразделяют на системы TN, IT, TT, первые буквы в обозначениях которых говорят о следующем:

• Т (терра) – глухозаземленной нейтрали;
• I (изолят) – изолированной нейтрали.

Расшифровка вторых букв свидетельствует о таком значении:

• N (нейтраль) – заземление ОПЧ выполнено посредством глухозаземленной нейтрали от энергоисточника;
• Т – независимое заземление.

TN делят еще на три подгруппы с дополнительным обозначением С, S и С-S. В данном случае С и S соответственно указывают на возможность совмещения в одном заземляющем проводнике защитных и рабочих функций (комбинированный и раздельный).

Сети до 1 кВ

Далее представлен краткий обзор систем нейтралей для сетей с напряжением менее 1 кВ.

TN

Выполняют с глухозаземленной нейтралью, с заземлением через нее открытых проводящих частей. Заземляющий проводник непосредственно соединяют с заземлительным контуром электросваркой или болтовым контактом. Возможно подключение через незначительный резистор (токовый трансформатор).

В указанных сетях назначение глухозаземленной нейтрали предполагает питание потребителей с однофазными и трехфазными характеристиками.

ТТ

В данном случае также устраивают глухозаземленную нейтраль, а для заземления открытых проводников подключенной установки используют отдельное устройство, отделенное от нейтрального провода. Т. е. вывод защитного заземления производят не от энергоисточника, а от потребляющего агрегата.

IT

Для системы IT трансформаторные и генераторные нейтральные проводники изолированы и заземлены, с применением устройства с высоким сопротивлением, при независимом заземлении открытой части. Такой способ применяют на электросетях для подключения промышленных комплексов, где перерыв энергоснабжения не допускается.

Сети более 1 кВ

На высоковольтных сетях применяются другие способы подключения нейтрали.

• сети 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью,
• сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий ректор,
• сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через активное сопротивление,
• сети 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью,
• сети 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.

Изолированная нейтраль

Система при отсутствии нулевой точки, когда три фазы соединены треугольником. Применяют при величине напряжения в диапазоне от 6 до 35 кВ.

Изолированная нейтраль

Эффективно-заземленная нейтраль

Эффективно-заземленная нейтраль

Используют для сетей, при значении напряжения более 110 кВ. При возникновении однофазного замыкания, на фазах, сохранивших целостность, величина напряжения удерживается на уровне 0,8 по отношению к междуфазному при нормальной работе сети. Требует выполнения сложного и дорогого заземлительного контура, поскольку система рассчитана на большие токи короткого замыкания.

Заземление посредством резистора или реактора

Заземление посредством резистора или реактора

Применяют в сетях от 6 до 35 кВ, чтобы снизить значение тока при КЗ. При использовании реактора, в момент, когда задействован заземлитель, через него протекает КЗ емкостного происхождения и индуктивного (от данного устройства). При равной величине этих токов, происходит резонанс, с нулевой нагрузкой в сети.

При использовании резистора, возможна организация низкоомного и высокоомного заземления, в зависимости от величины тока, инициируемого сопротивлением при пробое на землю. При малых емкостных токах в сети, заземление отличается высокоомными характеристиками, что позволяет задержку отключения подачи энергии.

При большом емкостном токе, предусмотрено использование низкоомного заземления.

Виды нейтралей в электроустановках

Использование нейтрали в электроустановках – способ сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность обслуживающего персонала при авариях. Предусмотрено применение следующих заземлительных систем:

• изолированной;
• резонансно-заземленной;
• глухозаземленной;
• эффективно-заземленной.

Далее – детальнее о каждом из перечисленных способов.

Изолированный заземлитель

В данном случае нейтраль отсутствует. Проводники соединяют треугольником, при отсутствии нулевого вывода. Если возникают однофазные пробои на землю, изменения энергопотребления рабочими фазами не происходит. Используют для установок с характеристиками напряжения от 6 до 35 кВ.

Резонансно-заземленная система

Нулевой провод подключают посредством трансформаторной или генераторной обмотки, с дугогасящими катушками(катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью. Используемое оборудование снижает ток, предотвращая масштабные повреждения установки.

Глухозаземленная сеть

Наиболее распространенный способ, используемый для установок бытового назначения. Низковольтные контакты трансформаторных обмоток соединяют разомкнутой звездой, при заземлении нулевого провода посредством контура трансформатора или подстанции. При возникновении пробоя, создаваемый потенциал с землей включает защиту, выключающую устройство.

Эффективно-заземленная сеть

Применяют для сетей с напряжением более 110 кВ. Нейтраль выводят на землю через заземлитель одноколонкового типа (ЗОН). Это оборудование снижает значение токов, возникающих при пробое.

Использование нейтрали – один из способов, чтобы сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность персонала. Выбор оптимальной методики зависит от множества факторов и влияет на эффективность данной защиты в конкретной ситуации.

Pаземление нейтрали электроустановок. Режимы (виды) и обозначения заземлений

Заземление нейтрали электроустановок — важнейшее условие безопасной эксплуатации электрооборудования и защиты персонала объекта от электротехнических травм. Какие способы (режимы) заземления применяются и чем они отличаются друг от друга?

Способы заземления нейтрали

Наибольшей популярностью пользуются такие способы заземления:

1. Изолированная (незаземленная) нейтраль.
2. Заземление электроустановок с глухозаземленной нейтралью. В данном случае нейтраль присоединяется непосредственно к заземляющему контуру.
3. Заземление через дугогасящий реактор.
4. Заземление через резистор. Он может быть низко- или высокоомным.

Каждый из указанных способов имеет свои преимущества и недостатки, выбирать вариант заземления нужно исходя из специфики объекта и оборудования.

Что определяет и на что влияет способ заземления нейтрали?

Режимы заземления нейтрали электроустановок существенно влияют на:

• Ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании;
• Схему построения релейной защиты от замыканий на землю.
• Уровень изоляции электрооборудования.
• Выбор аппаратов для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений (ограничителей перенапряжений).
• Стабильность подачи электроэнергии.
• Допустимое сопротивление контура заземления подстанции.

Безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях также зависит от правильности заземления.

Преимущества режима изолированной нейтрали

Малый ток замыканий на землю, он же ОЗЗ, остается минимальным и это обеспечивает следующие практические преимущества:

1. Значительное продление срока службы включателей.
2. Минимизация общих требований к заземляющему модулю.
3. Кроме того, важным преимуществом такой сети является возможность продолжения работы после замыкания однофазного типа.

Заземление через дугогосящий реактор

Заземление нейтралей электроустановок 110 кв может быть выполнено и через дугогосящий реактор. В отдельных случаях такой режим заземления позволяет существенно снизить или полностью ликвидировать перенапряжения дугового типа. Такой эффект позволяет значительно уменьшить количество переходов ОЗЗ в короткие замыкания. Условия электробезопасности при использовании такого заземления значительно улучшаются, но риски на 100% не локализуются.

Заземление через резистор

Этот способ также имеет множество важных преимуществ. Наиболее значимыми являются:

• Феррорезонансные явления локализуются и исчезают на 100%.
• Дуговые перенапряжения и количество переходов в короткие замыкания значительно уменьшаются.

На основе таких заземляющих модулей удобно создавать селективную защиту от ОЗЗ. Правильные обозначения заземления в электроустановках являются обязательным требованием для безопасной эксплуатации. Основным документом, регламентирующим обозначение заземления, является ГОСТ 21130-75. В нем оговариваются места нанесения и особенности изображения в зависимости от типа оборудования, а также его размеры.

В соответствии с актуальными правилами изображение (круг с желтой заливкой и тремя поперечными полосами внутри) наносится на оборудование в месте подключения заземляющего контура. Кроме того, изображение обязательно наносят рядом с местом подключения нулевого защитного кабеля. Дополнительно знак наносят внутри щита, к которому подключена установка или проводка. Знак может быть нанесен не только в виде наклейки, но и в виде разборчивой гравировки.

Ключевое требование к изображению состоит в том, что его повреждение, стирание, размытие должно быть невозможным.

Способы обозначения защитного заземления электроустановок

Есть несколько основных способов:

1. Чеканка. Этот способ хорош долговечностью знака, но может быть реализован только в фабричных условиях, изготовить такую деталь подручным инструментом непросто.
2. Наклейка. Пожалуй, самый простой способ. Чтобы знак прочно закрепился на поверхности, она должна быть ровной и чистой на момент наклеивания.
3. Рисунок краской.

Вне зависимости от того, какой вариант обозначения выбран, изображение должно быть ярким, заметным, бросающимся в глаза.

Системы заземления электроустановок

Порядок применения таких систем подробно описан в пункте 1.7 актуальной редакции ПУЭ. Первая и вторая буквы в названии системы — не случайные символы, они четко указывают на специфику системы.

Первая буква (всегда латинская, потому что является сокращением от слова на французском языке) указывает на способ заземления источника энергии, вторая — оборудования. К примеру, название систем с глухозаземленной нейтралью всегда начинается с символов TN. Большой популярностью пользуются также системы TT и IT.

В чем разница между нейтралью, землей и землей?

Чтобы понять разницу между Нейтралью, Землей и Землей, мы должны сначала понять необходимость этих вещей.

Нейтраль

Нейтраль  это обратный путь для электрического тока в электрической цепи, которая должна проводить ток в нормальных условиях. Этот ток может возникать по многим причинам, в первую очередь из-за дисбаланса фазных токов, а иногда и из-за 3-й и 5-й гармоник.

• Связанный пост: В чем разница между реальной землей и виртуальной землей?

Могут быть и другие причины, но величина этого тока составляет часть фазного тока, а в некоторых случаях может быть даже вдвое больше фазного тока. Таким образом, нейтральный провод всегда считается заряженным (в активной цепи). Этот нейтральный провод соединяется с землей (путем заземления, поскольку в бытовом электроснабжении земля соединена с нейтралью, чтобы обеспечить обратный путь к трансформатору на подстанции), чтобы сделать второй вывод нейтрального провода нулевым потенциалом.

• Сообщение по теме: Почему контакт заземления толще и длиннее в трехконтактной вилке?

Заземление или заземление

Заземление или заземление  предназначен для защиты от утечки или остаточных токов в системе по пути наименьшего сопротивления. В то время как фаза и нейтраль подключены к основной силовой проводке, заземление может быть подключено к корпусу оборудования или к любой системе, которая в нормальных условиях не проводит ток, но в случае нарушения изоляции должна проводить небольшой ток.

• Связанный пост: Назначение заземления или заземляющего провода в воздушных линиях электропередачи.

Этот ток исходит не напрямую от провода под напряжением или фазы (линейного или горячего), а от вторичных звеньев, которые не были в контакте с системой под напряжением в нормальном состоянии. Этот ток обычно намного меньше, чем основной линейный ток или фазный ток, и в основном составляет порядка мА. Но этого тока утечки достаточно, чтобы кого-то убить (поражение электрическим током) или привести к пожару с серьезными повреждениями. Такой ток передается по пути с низким сопротивлением и направляется на землю через заземляющий провод.

Из-за различий в применении мы никогда не смешиваем заземление нейтрали и земли. Однако оба заземлены (конечно, процесс может быть другим). Если оба будут смешаны, то заземляющий провод, который не должен проводить ток в нормальных условиях, может иметь некоторые заряды и станет опасным.

• Связанная статья: Проект заземления / системы заземления в сети подстанции

Related Posts:

• Разница между заземлением, заземлением и соединением
• Разница между активными и пассивными компонентами
• Основное отличие ч/б Электротехника и электроника?
• Разница между конденсатором и суперконденсатором
• Разница между силовыми трансформаторами и распределительными трансформаторами?
• Разница между линейной и нелинейной схемой?

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Основы электрических систем

Вы ​​разбираетесь в нейтрали и путях тока повреждения?

Соединения нейтрали, пути тока повреждения и соображения заземления могут сбивать с толку, но если вы понимаете основные принципы электричества, вы можете каждый раз устранять путаницу.

Учитывать текущий расход. Электроны, покидающие источник питания, всегда пытаются вернуться к нему — они не пытаются уйти в землю. Переменный ток, подаваемый на первичную обмотку трансформатора, индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Это индуцированное напряжение заставляет электроны покидать один конец вторичной обмотки трансформатора, проходить по проводникам через нагрузку и возвращаться по оставшимся проводникам к другому концу вторичной обмотки трансформатора. Сравнение того, что коммунальные предприятия делают на своей стороне счетчика, с тем, что мы делаем на своей, иллюстрирует ключевые концепции.

Многоточечная заземленная нейтраль (коммунальная).

Коммунальные предприятия используют многоточечную систему с заземленной нейтралью, в которой нейтральный проводник электрически соединен с землей примерно через каждые четверть мили распределительных линий, распределительных трансформаторов и вспомогательного оборудования (см. рисунок ) .

Нейтральный ток.

Коммунальные предприятия заземляют нейтральный проводник на землю в нескольких местах (параллельный путь для тока нейтрали) для уменьшения импеданса пути обратного тока нейтрали. Это уменьшает падение напряжения нейтрали и напряжения между линией и землей; это также помогает устранять неисправности линии к нейтрали.

Неисправность пути тока.

Коммунальные службы соединяют металлические части оборудования с землей и нейтральным проводником (параллельный путь для тока короткого замыкания), чтобы обеспечить путь с низким импедансом для устранения замыканий между линией и корпусом. Если нейтральный проводник размыкается, земля должна иметь достаточно низкий импеданс, чтобы устранить короткое замыкание между линией и корпусом высокого напряжения. Например, рассмотрим типичную линию 7,2 кВ, защищенную предохранителем на 100 А. При импедансе 25 Ом на землю не должно возникнуть проблем с переносом тока короткого замыкания, достаточного для срабатывания предохранителя на 100 А (I5E4Z, I57,200V425 Ом, I5288A).

Одноточечная заземленная нейтраль (наша сторона счетчика).

В электропроводке помещений напряжением не более 600В используется одноточечная система с заземленной нейтралью, при которой нейтральный проводник соединяется с землей и металлическими частями электросети только на вспомогательном оборудовании и на отдельно выведенных системах.

Нейтральный ток.

Нейтральный ток должен протекать только по заземленному (нейтральному) проводнику, а не по действующему пути тока повреждения или по земле.

Путь тока неисправности.

Металлические части электропроводки в помещении должны быть подключены к эффективному пути тока повреждения, который обеспечивает путь с низким импедансом, необходимый для устранения замыканий между линией и корпусом. Ток короткого замыкания должен протекать только по действующему пути тока короткого замыкания, а не по заземленному проводнику (нейтрали) или земле.

Для систем, работающих при напряжении 600 В или ниже, заземление не будет проводить достаточный ток короткого замыкания для устранения замыкания между фазой и корпусом.