Трансформатор с изолированной нейтралью: особенности, преимущества и применение

Что такое трансформатор с изолированной нейтралью. Как он устроен и работает. Каковы его основные преимущества. Где применяются такие трансформаторы. В чем отличие от трансформаторов с заземленной нейтралью.

Что представляет собой трансформатор с изолированной нейтралью

Трансформатор с изолированной нейтралью — это силовой трансформатор, у которого нейтральная точка обмотки высокого напряжения не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через большое сопротивление. Такая конструкция обеспечивает гальваническую развязку между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Основные особенности трансформатора с изолированной нейтралью:

• Нейтральная точка обмотки ВН не заземлена или заземлена через большое сопротивление
• Обеспечивается электрическая изоляция между первичной и вторичной цепями
• Напряжение на нейтрали при нормальном режиме близко к нулю
• При однофазном замыкании на землю напряжение на нейтрали повышается до фазного

Принцип работы трансформатора с изолированной нейтралью

Принцип работы трансформатора с изолированной нейтралью основан на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле в магнитопроводе. Это поле наводит ЭДС во вторичной обмотке.

Ключевые особенности работы:

• Отсутствует гальваническая связь между первичной и вторичной цепями
• Передача энергии осуществляется посредством магнитного поля
• Напряжение на нейтрали при нормальном режиме близко к нулю
• При замыкании на землю напряжение на нейтрали возрастает до фазного

Основные преимущества трансформаторов с изолированной нейтралью

Использование трансформаторов с изолированной нейтралью дает ряд важных преимуществ:

1. Повышенная электробезопасность за счет отсутствия гальванической связи между первичной и вторичной цепями
2. Возможность работы сети при однофазном замыкании на землю
3. Снижение токов короткого замыкания
4. Уменьшение потерь электроэнергии
5. Подавление высокочастотных помех

Какие еще преимущества дает изолированная нейтраль трансформатора. Рассмотрим подробнее:

Повышение надежности электроснабжения

Трансформатор с изолированной нейтралью позволяет продолжать работу сети при однофазном замыкании на землю в течение ограниченного времени. Это повышает надежность электроснабжения потребителей.

Снижение перенапряжений

Изолированная нейтраль ограничивает перенапряжения, возникающие при коммутациях и замыканиях на землю. Это защищает изоляцию оборудования от пробоев.

Области применения трансформаторов с изолированной нейтралью

Трансформаторы с изолированной нейтралью широко применяются в следующих областях:

• Электрические сети среднего напряжения (6-35 кВ)
• Системы электроснабжения промышленных предприятий
• Электроустановки шахт и рудников
• Нефтегазовая промышленность
• Электротранспорт
• Медицинское оборудование

Почему трансформаторы с изолированной нейтралью активно используются в этих сферах. Рассмотрим основные причины:

Применение в сетях 6-35 кВ

В сетях среднего напряжения 6-35 кВ изолированная нейтраль позволяет:

• Ограничить токи замыкания на землю
• Продолжать работу при однофазном замыкании
• Снизить воздействие перенапряжений

Использование на промышленных предприятиях

На промышленных объектах трансформаторы с изолированной нейтралью обеспечивают:

• Повышенную надежность электроснабжения
• Возможность работы при замыканиях на землю
• Защиту чувствительного оборудования от помех

Отличия от трансформаторов с заземленной нейтралью

Основные отличия трансформаторов с изолированной нейтралью от трансформаторов с глухозаземленной нейтралью:

Параметр	Изолированная нейтраль	Заземленная нейтраль
Соединение нейтрали с землей	Через большое сопротивление или изолирована	Напрямую заземлена
Ток замыкания на землю	Ограничен малыми значениями	Большие токи КЗ
Работа при замыкании на землю	Возможна ограниченное время	Требуется немедленное отключение
Перенапряжения	Ограничены	Возможны значительные перенапряжения
Селективность защит	Сложнее обеспечить	Проще обеспечить

Особенности эксплуатации трансформаторов с изолированной нейтралью

При эксплуатации трансформаторов с изолированной нейтралью необходимо учитывать следующие особенности:

• Требуется контроль изоляции сети
• Необходимы устройства защиты от замыканий на землю
• Возможна работа сети при однофазном замыкании ограниченное время
• Сложнее обеспечить селективность защит
• Требуется ограничение емкостных токов замыкания на землю

Какие еще нюансы важно учитывать при эксплуатации. Рассмотрим подробнее:

Контроль изоляции

В сетях с изолированной нейтралью необходим постоянный контроль сопротивления изоляции. Для этого применяются специальные устройства контроля изоляции.

Защита от замыканий на землю

Требуется установка чувствительных защит от однофазных замыканий на землю. Применяются токовые и направленные защиты нулевой последовательности.

Перспективы развития трансформаторов с изолированной нейтралью

Основные направления совершенствования трансформаторов с изолированной нейтралью:

• Повышение надежности изоляции нейтрали
• Разработка эффективных средств ограничения перенапряжений
• Совершенствование систем защиты от замыканий на землю
• Создание «умных» трансформаторов с функциями диагностики
• Применение современных изоляционных материалов

Какие инновации ожидаются в этой области в ближайшие годы. Рассмотрим наиболее перспективные направления:

Цифровые трансформаторы

Разрабатываются «умные» цифровые трансформаторы с расширенными функциями мониторинга, диагностики и управления. Это позволит повысить надежность и эффективность работы.

Новые изоляционные материалы

Ведутся работы по созданию инновационных изоляционных материалов с улучшенными характеристиками. Это обеспечит повышение надежности изоляции нейтрали.

Таким образом, трансформаторы с изолированной нейтралью имеют ряд важных преимуществ и широко применяются в различных отраслях. Дальнейшее совершенствование их конструкции и характеристик позволит еще больше повысить надежность и эффективность электроснабжения.

Изолированная нейтраль — трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Заземление электроустановок с глухо заземленной нейтралью.| Заземление электроустановок с изолированной нейтралью.  [1]

Изолированная нейтраль трансформатора или генератора не присоединена к заземляющему устройству или присоединена через большое сопротивление.  [2]

При изолированной нейтрали трансформатора обязательно применять заземляющее устройство ( фиг.  [3]

В сетях с изолированной нейтралью трансформатора напряжением до 1000 В и выше должны быть устройства контроля изоляции.  [4]

В электрических сетях с изолированной нейтралью трансформатора ( генератора), а также в сетях с заземленной нейтралью напряжением ПО кВ и выше применяется система заземления. Применение зануления в электроустановках с изолированной нейтралью не допускается.  [5]

Такое положение имеется лишь при изолированной нейтрали трансформатора

.  [6]

В электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью трансформатора для заземления электрооборудования могут также использоваться четвертая жила кабеля или провода, присоединяемые к зажиму заземления внутри вводного устройства электрооборудования, а в РП — к шине заземления.  [7]

Параметры сетей 3 — 35 к В.  [8]

При однофазном замыканиг в сети с изолированной нейтралью трансформатора напряжение на нейтрали при металлическом замыкании фазы на землю становится равным фазному, а на неповрежденных фазах — линейному.  [9]

В электроустановках до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью трансформатора магистрали заземления выполняют проводниками из полосовой или круглой стали, которые прокладывают по стенам производственных помещений на расстоянии 400 — 600 мм от пола.

Магистрали заземления соединяют с заземлителями не менее чем двумя проводниками в противоположных местах. Ответвления от магистрали для заземления электрооборудования могут быть проложены открыто и скрыто под чистым полом с предварительной защитой их антикоррозионным покрытием от воздействия агрессивных сред, если такие возможны по технологии производства. Ответвления, проложенные скрыто, не должны иметь соеди.  [10]

Принципиальная схема автомата гашения магнитного поля АГП.  [11]

Пускатели предназначены для работы в трехфазных сетях переменного тока с изолированной нейтралью трансформатора на напряжение 660, 1140 В в угольных шахтах для управления асинхронными электродвигателями с короткозамк-нутым ротором. Электромагнитные пускатели имеют взрывозащищенное исполнение и рассчитаны на номинальные токи 25, 63 и 250 А.  [12]

Электроустановки напряжением до 1000 В могут быть с заземленной или с изолированной нейтралью трансформатора или генератора.  [13]

Случай, когда в замыкании участвуют незащищенные фазы.| Растекание тока в разветвленной сети при замыкании на землю.  [14]

В настоящее время для энергоснабжения шахт высоким напряжением применяются схемы с изолированной нейтралью трансформаторов, при этом установка максимальной защиты производится только на двух фазах.  [15]

Страницы:      1    2    3

Эксплуатация трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью | Публикации

Виды замыканий на землю

Электрические сети 6–35 кВ — это сети с изолированной, либо с компенсированной нейтралью. Такой режим нейтрали позволяет при однофазных (ОЗЗ) или дуговых замыканиях на землю (ОДЗ) не проводить немедленное отключение сети. Надо отметить, что в сетях этих классов напряжений, замыкание на землю не является аварийным режимом, и случаются они достаточно часто. Нормативные документы допускают работу линии, с изолированной нейтралью, при ОЗЗ — до восьми часов, но при этом необходимо немедленно приступить к отысканию места замыкания и его устранению, так как в этом режиме есть большая опасность попадания людей под высокое напряжение.

Также, возможно повреждение электрооборудования из-за повышения фазного напряжения до уровня линейного. ОЗЗ — это, как правило, металлическое постоянное замыкание, а ОДЗ носит переменный характер. Например, раскачивающаяся на ветру ветка, касаясь высоковольтной линии (ВЛ), замыкает ее на землю, при этом зажигается дуга. ОДЗ это наиболее опасный вид замыканий на землю, так как при нем могут возникать перенапряжения 2,3–3,0 наибольшего фазного напряжения. Они наблюдаются уже при первом зажигании дуги и сопровождаются ее многократными зажиганиями. В этих режимах создаются все условия для появления феррорезонанса в сети.

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

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза. В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети. По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

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

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

Заземляемые ТН

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная. Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск.

Это связано с тем, что:

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

Незаземляемые ТН

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией. Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

Трансформатор напряжения НОЛ.08-6(10)М

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

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

Трехфазная группа

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

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

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

Источник: Е.В. Игнатенко, главный конструктор отдела измерительных трансформаторов ОАО «СЗТТ»

Изолирующий трансформатор

. Что вам нужно знать

Изолирующий трансформатор. Что вам нужно знать

tonyb 07 апреля 2017 г.

Что такое изолирующий трансформатор?

Изолирующий трансформатор — это трансформатор, используемый для передачи электроэнергии от источника переменного тока к некоторому оборудованию или устройству, при этом устройство с питанием изолируется от источника питания, как правило, из соображений безопасности. Разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку и используются для защиты от поражения электрическим током, для подавления электрических помех в чувствительных устройствах или для передачи энергии между двумя цепями, которые не должны быть соединены. Трансформатор, продаваемый для изоляции, часто имеет специальную изоляцию между первичной и вторичной обмотками и рассчитан на то, чтобы выдерживать высокое напряжение между обмотками.

Википедия — Изолирующий трансформатор

Типовая электрическая схема

Возможно, вы этого не знаете, но ваше электропитание, скорее всего, обеспечивается через изолирующий трансформатор. В электрической подстанции, которая питает ваш дом, скрывается огромный кусок меди и железа (трансформатор), который потребляет электрическую мощность относительно высокого напряжения и преобразует ее в наше общепризнанное напряжение 230-240 В, которое мы все знаем. В вашем доме есть кабель от этого трансформатора, который имеет две жилы. Один из них является проводником под напряжением, а другой представляет собой комбинированный проводник защитного заземления и нейтрали (PEN). (Это известно как система TN-C-S, которая является наиболее распространенной в Великобритании. Доступны и другие системы.)

Оказавшись внутри вашего дома, PEN-проводник разделяется на нейтраль и землю внутри вашего потребительского блока/распределительного щита, также известного как щит предохранителей. Обратите внимание, что здесь нейтраль и земля соединены вместе, что означает, что напряжение между фазой и нейтралью такое же, как между фазой и землей — номинальное значение 230 В, а напряжение между нейтралью и землей равно нулю (поскольку они соединены вместе). Также обратите внимание, что проводник под напряжением через предохранитель на электрическом щите разделен на каналы для различных цепей, каждая из которых защищена автоматическим выключателем или предохранителем. Для дополнительной защиты также может быть установлено устройство защитного отключения (УЗО). В то время как предохранителю или автомату защиты обычно требуется много ампер тока для срабатывания или перегорания, УЗО срабатывает при токе около 30 мА на землю (фактически дисбаланс между током под напряжением и током нейтрали, который при нормальной работе одинаков). Он используется для обеспечения дополнительной защиты при контакте с водой или других потенциально опасных ситуациях. Помните об этом!

Идея этого устройства заключается в обеспечении электробезопасности. Если проводник, находящийся под напряжением, отсоединится внутри части оборудования и коснется заземленного шасси, тогда потечет сильный ток и перегорит предохранитель или отключит автоматический выключатель. Тот же результат будет получен, если в оборудовании возникнет короткое замыкание между током и нейтралью. Если в электрическом душе есть оголенный проводник, с которым соприкасается вода, то будет меньший электрический ток, который будет течь от напряжения к земле, и это будет обнаружено УЗО, которое отключит и отключит электропитание неисправного оборудования. (и все остальное на той же схеме). Удобно, если вы голый в заземленной ванне.

Теперь у нас есть три проводника в розетке. Если предположить, что мы подключены к земле (поскольку мы стоим на ней), то мы получим удар током, если нам случится соприкоснуться с проводником под напряжением, но мы будем в безопасности, если коснемся нейтрального проводника (так как нейтраль к земле). напряжение равно нулю). Если мы изолированы от земли (например, резиновыми сапогами), то можем коснуться проводника под напряжением и не получить удара током. Если мы коснемся как живого, так и нейтрального проводника, то, конечно, получим удар током.

Изолирующий трансформатор для обеспечения безопасности

Так как же можно использовать изолирующий трансформатор для обеспечения электробезопасности? Все сводится к тому, что на самом деле представляет собой трансформатор. Проще говоря, это две катушки проволоки вокруг железного сердечника. Входящая катушка, называемая первичной, преобразует электрическое поле в магнитное. Затем это магнитное поле индуцирует электрическое поле во второй катушке, и, следовательно, на выходе этой катушки (называемой вторичной) появляется напряжение. Изменяя количество витков в катушках, можно повышать или понижать напряжение, но в нашем случае количество витков одинаково, поэтому выходное напряжение такое же, как и входное. Однако здесь следует уяснить, что между входом и выходом нет электрической связи. Связь осуществляется магнетизмом. Это означает, что выход «изолирован» от входа и, следовательно, термин «изолирующий трансформатор»!

Выход изолирующего трансформатора по-прежнему имеет номинальное выходное напряжение 230 В между его выходными проводниками, но отсутствует заземление. Это означает, что вы можете безопасно прикасаться к любому проводнику без риска поражения электрическим током. Однако вы все равно получите удар током, если прикоснетесь к обоим проводникам!

Важно отметить, что с изолирующим трансформатором устройство, которое может иметь замыкание на землю, которое может привести к срабатыванию автоматического выключателя или перегоранию предохранителя , будет работать нормально. Фактически, изолирующие трансформаторы используются именно по этой причине в некоторых приложениях, где внезапное отключение питания из-за замыкания на землю может привести к еще большей опасности (например, на химических заводах или в операционных). В таких случаях обычно обеспечивается мониторинг, так что в случае возникновения такой ситуации подается аварийный сигнал.

На приведенной выше схеме при установке без разделительного трансформатора видно, что устройство имеет замыкание на землю (например, проводник под напряжением закоротил корпус). Поскольку нейтраль и земля соединены в потребительском блоке, система воспринимает это как короткое замыкание, и поэтому будет протекать большой ток, который приведет к перегоранию предохранителя или срабатыванию автоматического выключателя. Это также приведет к срабатыванию УЗО, если оно установлено.

Когда в цепь включается изолирующий трансформатор, ничего не происходит. Это потому, что вторичные живые и нейтральные больше не являются живыми и нейтральными. Их действительно следует называть фаза 1 и фаза 2, поэтому я взял их в кавычки. Поскольку они больше не находятся под напряжением и нейтральны, нет связи с входящей землей, и, следовательно, ток короткого замыкания не может протекать. В этом случае, поскольку имеется замыкание «фазы» на землю, эта «фаза» фактически становится эквивалентом нейтрали, а «нейтраль» фактически становится фазой. На приведенной выше диаграмме у вас будет 230 В между «фазой» и «нейтралью», 230 В между «нейтралью» и землей и ноль вольт между «фазой» и землей.

Однако в основном изолирующий трансформатор используется для обеспечения безопасности, когда люди работают под напряжением: случайное прикосновение к токоведущему проводнику не приведет к поражению электрическим током или существует риск повреждения кабелей и т. д., например, на строительных площадках.

Другим последствием этого является устранение «утечки на землю», т. е. струйки тока от фазы к земле, вызванной сетевыми фильтрами. Поскольку прямого заземления нет, то и утечки на землю некуда течь. Это может быть полезно при применении рядом с пациентом или для уменьшения утечки на землю от нескольких устройств, чтобы избежать ложных срабатываний УЗО.

Использование изолирующего трансформатора для снижения электрических помех.

Трансформатор, представляющий собой катушку, имеет так называемую индуктивность. Индуктивность является барьером для высокочастотных сигналов. Электрический шум представляет собой высокочастотный сигнал, поэтому трансформатор действует как блок для него. Другие проблемы с питанием также могут быть уменьшены, особенно если в конструкции трансформатора имеется электростатический экран, соединенный с землей. С помощью этого метода можно эффективно уменьшить любые электрические переходные процессы между силовыми проводниками и землей.

Помехи между силовыми проводниками можно уменьшить с помощью индуктивности, но не устранить. Вот почему в специализированных устройствах кондиционирования питания, которые включают в себя изолирующие трансформаторы, дополнительная фильтрация размещается на вторичной стороне трансформатора, чтобы еще больше уменьшить это.

Вместо того, чтобы вдаваться в подробности, эта статья отлично подходит для чтения перед сном.

Или вы можете просто поверить мне на слово.

Повторное соединение N-E

В сложных электрических установках или в некоторых местах, где проводка может быть старой, иметь плохие соединения или иным образом иметь чрезмерное полное сопротивление, напряжение между нейтралью и землей может увеличиваться, особенно в самых удаленных точках от распределительного щита и особенно там, где есть большие токи. Это может или не может быть проблемой для вашего электрооборудования. Вы можете просто снова соединить нейтраль с землей, но электрические нормы не позволяют этого. Однако, поскольку вторичная обмотка изолирована от первичной, вы можете безопасно получить новую нейтраль и землю, соединив их вместе на вторичной обмотке изолирующего трансформатора. Это также делается для устранения шума между «нейтралью» и землей — так как вы его закорачиваете.

Однако при этом необходимо соблюдать меры безопасности. Если, например, оборудование находится в зонах, которые могут контактировать с водой (например, в лабораториях), желательно защитить эту цепь устройством защитного отключения. Это связано с тем, что вода является довольно плохим проводником электричества, и в случае забрызгивания части оборудования водой не будет протекать ток, достаточный для перегорания предохранителя, но может протекать достаточный ток, чтобы дать кому-то, кто может находиться в контакте с водой, и землю неприятный электрический удар. Обратите внимание, что для нарушения сердечного ритма требуется всего несколько миллиампер тока.

Возьмем сценарий выше. Для защиты операторов, работающих на оборудовании с риском попадания воды на токоведущие проводники, цепь была оснащена УЗО. Если вода прольется на оборудование и соприкоснется с проводниками под напряжением, возникнет ток утечки, что приведет к срабатыванию УЗО. Это отключит питание от оборудования и оставит оператора в безопасности.

В следующем сценарии был установлен изолирующий трансформатор, питающий оборудование. Если сейчас прольется вода, любой контакт с проводниками под напряжением приведет только к заземлению проводников. Ток не будет течь, и, следовательно, оператор будет в безопасности, а оборудование продолжит работу.

В последнем сценарии изолирующий трансформатор имеет заземление, подключенное к одной из вторичных фаз, что создает новую эффективную связь между нейтралью и землей. Если теперь вода прольется на оборудование и коснется проводников под напряжением, ток потечет от конца фазы трансформатора к оборудованию, через воду на землю и затем обратно к трансформатору. Поскольку этот путь тока содержится во вторичной обмотке трансформатора, УЗО не обнаружит дисбаланс и, следовательно, не сработает. Оператор теперь находится в небезопасной среде с возможностью поражения электрическим током, поскольку они могут стать точкой с самым низким сопротивлением для тока утечки.

Такие опасности могут существовать не только в воде. Я помню, как мне рассказали о случае с незадачливой кассиршей в крупной сети продуктовых магазинов. Она не знала, что электрический кабель, питающий какое-то оборудование, запутался в механизме ее кресла. Когда она повернулась в кресле, это привело к порезу изоляции кабеля, который затем коснулся проводника под напряжением. Эта цепь не была защищена УЗО, а только автоматическими выключателями. Следовательно, для отключения выключателя потребуется неисправность, такая как ток. В этом случае кресло имело плохое соединение с землей, поэтому кресло и несчастный оператор теперь находились под напряжением. Каждый раз, когда она прикасалась к чему-то заземленному, например, к кассе или механизму конвейера, она получала удар током. Если бы цепь была защищена УЗО, то это не предотвратило бы поражение электрическим током, но тяжесть поражения уменьшилась бы, и это произошло бы только один раз, а не несколько раз, как с этой бедной женщиной, пока не отключили питание. Задним действием действительно была установка УЗО (и делать это во всех магазинах). Если бы они были оборудованы изолирующим трансформатором, то оператор вообще не получил бы удара током. Никакая неисправность не будет очевидна — за исключением визуального осмотра. Если бы они установили изолирующий трансформатор с соединением N-E на вторичной обмотке, то это свело бы на нет эффект УЗО, создавая еще одну опасную ситуацию для оператора.

Регламент трансформатора

Трансформаторы не идеальны, и в них существует полное сопротивление, которое вызывает падение напряжения внутри трансформатора при протекании тока. Чем больше ток, тем больше падение напряжения и, следовательно, выходное напряжение падает. Регулировка трансформатора представляет собой разницу между напряжением холостого хода и напряжением полной нагрузки, выраженную в процентах. Плохая регулировка может вызвать другие проблемы в цепи. Например, если нагрузка нелинейна и потребляет ток большими порциями, например, в выпрямителях, то плохое регулирование может вызвать искажение формы сигнала и внести гармоники напряжения в систему. Другие проблемы включают слишком низкое падение напряжения и срабатывание систем защиты от пониженного напряжения.

ИБП и изолирующие трансформаторы

Прежде чем перейти к ИБП с изолирующими трансформаторами, вероятно, стоит упомянуть, что происходит с бестрансформаторными системами ИБП в случае замыкания на землю, как описано выше. Утечка на землю не устраняется с помощью ИБП. На самом деле он является кумулятивным, поэтому утечка на землю ИБП добавляется к утечке на землю подключенных нагрузок. Это касается подключаемых ИБП, но это тема другой статьи. Если происходит утечка на землю, которая отключает УЗО, то питание ИБП будет отключено, и ИБП будет делать то, для чего он предназначен, то есть продолжать подавать питание на подключенную нагрузку, даже если в ней есть неисправность. Примечание. Здесь я предполагаю, что это неисправность порядка десятков миллиампер, что достаточно для срабатывания УЗО, но недостаточно для перегорания предохранителя или срабатывания автоматического выключателя. Это вы почувствуете опасность. Однако, когда ИБП работает от батареи, он будет иметь (подключаемые системы — не всегда имеет место в проводных системах) реле обратного питания. То, что это делает, является открытым, чтобы предотвратить присутствие выхода инвертора на входных штырях питания на ИБП. Фактически это то же самое, что и изоляция. Нагрузка теперь изолирована от источника, поэтому ток утечки на землю не будет продолжаться, и, следовательно, не будет опасности.

Если в ИБП есть разделительный трансформатор, это обеспечивает дополнительную защиту питания, но требует определенных соображений. Во-первых, он требует добавления большого количества меди и железа, что существенно увеличивает его вес и физический размер. Как описано выше, создание соединения нейтрали с землей на вторичной обмотке ИБП приводит к тому, что любая защита УЗО становится избыточной, поэтому предпочтительно, чтобы трансформатор был плавающим. В проводных системах ИБП, если требуется соединение N-E, оно может быть легко добавлено установщиками на месте, и любая защита RCD устанавливается после ИБП. Кроме того, где в цепи ИБП должен стоять трансформатор? Должен ли он быть на входе или на выходе?

Если он находится на входе, то ИБП имеет дополнительное преимущество защиты, обеспечиваемой трансформатором. Это означает, что утечка на землю ИБП (и подключенного оборудования) равна нулю при измерении на входе ИБП.

Если он находится на выходе, то выход ИБП всегда будет стабильным независимо от того, работает ли он от батареи или работает в обычном режиме. Это было бы особенно важно, если требуется связь N-E.

На мой взгляд, входной трансформатор является лучшим вариантом в сочетании с действительно плавающим выходом. Это самая безопасная конфигурация, которую мы включили в наши системы ИБП серии TX.

Редактировать — Плавающие напряжения

Добавление к исходной статье, чтобы подробно объяснить, почему выходные напряжения относительно земли такие, какие они есть.

Если взять наш изолирующий трансформатор, на котором выходные вторичные обмотки не соединены с землей. Как бы мы ни старались, всегда будет некоторая паразитная емкость между выходными фазами на землю, импеданс которой мы обозначим Z _p .

Затем мы измеряем (используя вольтметр с высоким импедансом) между фазой 1 и фазой 2 и получаем выходное напряжение Vo. Теперь измеряя расстояние между Фазой 1 и Землей, что мы ожидаем найти? Измеряем напряжение на паразитном импедансе Z _стр . Предполагая, что между фазой 1 и землей то же самое, что и между фазой 2 и землей, тогда измеренное напряжение будет V _m = V _o (Z _p / (Z _p + Z _p ) ), или V _m = V _o /2, например, мы измеряем половину выходного напряжения. Таким образом, для трансформатора на 230 В мы ожидаем измерить около 115 В.

Если мы подключим к трансформатору оборудование, содержащее входной фильтр, то обнаружим, что между входными фазами и землей намеренно подключены конденсаторы. Игнорирование Z _p (как Z _c ≪ Z _p ), тогда V _m = V _o (Z _c /(Z _c +Z 9009 половина c )) опять таки.

Вот почему измеренное напряжение между фазой и землей, как правило, составляет около половины выходного напряжения трансформатора. Я понимаю, почему на первый взгляд это может вызвать беспокойство, поскольку кажется, что у нас есть высокое напряжение на землю даже через наш изолирующий трансформатор. Однако ток не будет течь (и, следовательно, это безопасно), если мы соединим любую фазу с землей. Все, что мы сейчас делаем, это соотносим эту фазу с землей.

Other Posts

Сеть с плавающей нейтралью, изолирующие трансформаторы и защита от ударов

\$\начало группы\$

Я работаю с изолирующими трансформаторами, и мне нужно знать концепцию изолирующего трансформатора, устанавливаемого на опоре электростанции, потому что они связаны между собой.

Если нейтраль полюса электросети в Северной Америке не заземлена ниже полюса, нейтраль считается плавающей (как показано ниже). Но как можно получить удар током, прикоснувшись к нему, если нет прямого пути к земле?

Помните, что вторичная обмотка трансформаторов общего назначения аналогична концепции изолирующих трансформаторов. Если вы не заземлите вторичную обмотку, вы сможете безопасно работать с оборудованием, поскольку нет прямого пути к земле, поэтому даже если вы случайно коснетесь одного провода и земли, вас не ударит током. Но почему я читал отчеты о людях, получающих удар током, когда они касаются нейтрали, которая не заземлена на опоре? Каков путь к земле в изолирующих трансформаторах полюса?

• трансформатор

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Во-первых, то, что нейтраль не соединена с землей на полюсе, не означает, что она не соединена с землей в другом месте, например, на служебном входе в здание.

Во-вторых, даже если вторичная обмотка полностью плавает относительно земли, имейте в виду, что между первичной и вторичной обмотками имеется значительная емкость, а на первичную обмотку подается напряжение в несколько тысяч вольт. Этот емкостной ток может быть весьма значительным. Это одна из причин, по которой вторичная обмотка заземлена в первую очередь.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Плавающая нейтраль просто означает, что нейтраль не привязана к шасси. Когда нейтраль не соединена с шасси, вам нужно 2 неисправности, чтобы получить удар, например, короткое замыкание на шасси, а затем касание шасси и нейтрали (или просто касание нейтрали и стояние на земле, если шасси заземлено). Это, возможно, более опасно, потому что существующая ошибка может остаться незамеченной, а затем просто невинно коснуться 9.0012 нейтраль и шасси вызовут вторую ошибку. Вы можете самостоятельно заземлить нейтраль, подключив ее к заземленной шине потребительского блока, и тогда она будет в основном вести себя как генератор с заземленной нейтралью, особенно когда вы также заземляете шасси.