Заземление в сетях с изолированной нейтралью. Изолированная нейтраль в электрических сетях: особенности, преимущества и недостатки

Что такое изолированная нейтраль в электрических сетях. Как работает система с изолированной нейтралью. Каковы основные преимущества и недостатки использования изолированной нейтрали. В каких случаях применяется данный режим работы нейтрали.

Что такое изолированная нейтраль в электрических сетях

Изолированная нейтраль — это режим работы нейтрали трансформатора или генератора, при котором нейтральная точка не имеет непосредственного соединения с землей. В такой системе нейтраль либо полностью изолирована от земли, либо соединена с ней через приборы защиты, измерения или сигнализации, имеющие большое сопротивление.

Основные особенности системы с изолированной нейтралью:

• Отсутствие глухого заземления нейтральной точки
• Высокое сопротивление между нейтралью и землей
• Малые токи замыкания на землю
• Возможность работы сети при однофазном замыкании на землю

Принцип работы системы с изолированной нейтралью

В сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы напряжение нейтрали относительно земли близко к нулю. При однофазном замыкании на землю:

• Напряжение поврежденной фазы падает до нуля
• Напряжение двух неповрежденных фаз относительно земли возрастает до линейного
• Через место повреждения протекает небольшой емкостный ток
• Сеть может продолжать работу некоторое время

Малая величина тока замыкания обусловлена высоким сопротивлением между нейтралью и землей. Это позволяет не отключать поврежденный участок немедленно.

Основные преимущества изолированной нейтрали

Использование режима изолированной нейтрали имеет ряд важных преимуществ:

• Возможность работы сети при однофазном замыкании на землю
• Малые токи замыкания на землю
• Отсутствие необходимости в немедленном отключении при замыкании
• Повышенная безопасность для персонала при касании токоведущих частей
• Простота выполнения защиты от замыканий на землю

Все это позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей за счет возможности работы в аварийном режиме.

Недостатки систем с изолированной нейтралью

Несмотря на преимущества, режим изолированной нейтрали имеет и некоторые недостатки:

• Возможность возникновения перенапряжений при дуговых замыканиях
• Сложность обнаружения места замыкания на землю
• Необходимость выполнения изоляции на полное линейное напряжение
• Опасность поражения током при длительном замыкании на землю
• Сложности в обеспечении селективности защит от замыканий на землю

Эти факторы ограничивают применение изолированной нейтрали в сетях высокого напряжения и большой протяженности.

Области применения режима изолированной нейтрали

Изолированная нейтраль применяется преимущественно в следующих случаях:

• В сетях среднего напряжения 6-35 кВ
• В сетях с повышенными требованиями к бесперебойности электроснабжения
• В шахтных и карьерных сетях
• В сетях передвижных электроустановок
• В системах электроснабжения судов и плавучих сооружений

Также изолированная нейтраль используется в низковольтных сетях до 1000 В с повышенными требованиями по электробезопасности.

Защита от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью

В сетях с изолированной нейтралью применяются следующие виды защит от замыканий на землю:

• Токовые защиты нулевой последовательности
• Направленные защиты нулевой последовательности
• Защиты по напряжению нулевой последовательности
• Дистанционные защиты от замыканий на землю

Выбор конкретного типа защиты зависит от параметров сети, требований селективности и чувствительности. Часто применяются комбинированные устройства защиты.

Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Для снижения токов замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью применяется компенсация емкостных токов с помощью дугогасящих реакторов. Основные преимущества компенсации:

• Уменьшение тока в месте повреждения
• Снижение вероятности перехода однофазного замыкания в многофазное
• Уменьшение опасности поражения током при замыкании
• Снижение перенапряжений при дуговых замыканиях

Компенсация позволяет повысить надежность работы сетей с изолированной нейтралью при сохранении их основных преимуществ.

Сравнение режимов заземления нейтрали

По сравнению с глухозаземленной нейтралью, режим изолированной нейтрали имеет следующие отличия:

• Меньшие токи однофазного замыкания на землю
• Возможность работы сети при замыкании на землю
• Более высокие уровни изоляции оборудования
• Сложность обнаружения места повреждения
• Вероятность возникновения перенапряжений

Выбор оптимального режима нейтрали определяется параметрами сети, условиями электробезопасности и требованиями к надежности электроснабжения.

Перспективы развития систем с изолированной нейтралью

Основные направления совершенствования систем с изолированной нейтралью:

• Применение современных микропроцессорных защит
• Использование управляемых дугогасящих реакторов
• Внедрение методов определения места повреждения в сети
• Комбинирование с другими режимами заземления нейтрали
• Оптимизация параметров изоляции и защитных аппаратов

Это позволит повысить надежность и безопасность работы электрических сетей с изолированной нейтралью при сохранении их основных преимуществ.

Изолированная нейтраль. Устройство и применение. Особенности

Понятие «изолированная нейтраль» неразрывно связано со способами передачи энергии, а также с защитой потребителя в трехфазных электрических сетях переменного тока. Для решения этих задач применяются линейные системы из 4-х проводов с равномерно распределенной нагрузкой по каждой из фаз. Достичь этого удается за счет введения в электрическую цепь нулевой жилы, называемой нейтралью.

Ее наличие, помимо создания обратной цепочки для рабочего тока, позволяет устанавливать в линии приборы релейной защиты, а также организовать повторное заземление на стороне потребителя. Для этого на обслуживаемом объекте обустраивается защитный контур, соединяемый отдельной шиной с нейтральным проводом трехфазной цепи.

Изолированная нейтраль – это нулевая точка трехфазной сети, не заземленная на стороне источника электроэнергии (генератора переменного тока или трансформатора на подстанции). Сюда же относятся случаи, когда она соединяется с землей через вспомогательные приборы с большим внутренним сопротивлением (защитные, измерительные устройства или средства сигнализации).

Подобное решение нередко применяется в российских энергосистемах, где нейтраль вообще не предусмотрена. Такая возможность объясняется тем, что в высоковольтных линиях электропередач 6-10 кВ в качестве схемы распределения фаз применяется «треугольник«.

При изолированной нейтрали важно предусмотреть обязательное заземление оборудования на приемной стороне, защитив таким способом пользователя от удара током.

В отечественных силовых сетях изолированная нейтраль применяется в следующих системах передачи электроэнергии:

• 3-фазные сети с действующим напряжением до 1 кВ (система заземления IT).
• Их аналоги с напряжениями от 6 до 35 кВ (использование разрешено при допустимых значениях токов замыкания).
• Низковольтные цепи, оснащенные защитными и измерительными устройствами в различных исполнениях (разделительными трансформаторами, в частности).

Изолированная нейтраль в сетях с напряжениями до 1000 В и низковольтные цепи

При эксплуатации электрических сетей, рассчитанных на напряжения 380 или 660 В, особое внимание уделяется безопасности обслуживающего персонала и исключению случайного искрообразования.

К объектам, на которых используются такие сети, относят:

• Угольные шахты.
• Рудники и торфяные разработки.
• Мобильные (передвижные) станции.
• Особо опасные помещения, в которых хранятся легко воспламеняющиеся и взрывчатые вещества.

Особенность этих систем состоит в том, что при напряжениях до 1 кВ в сетях небольшой протяженности емкостная проводимость относительно земли очень мала. По этой причине при случайном касании человеком одной из фаз ток, проходящий через его тело, сравнительно невелик и практически безопасен. Это объясняется тем, что замкнутой цепи для его протекания не образуется.

Именно поэтому использование изолированной нейтрали в электроустановках перечисленных объектов считается не только целесообразным, но и соответствующим требованиям ТБ. Низковольтные цепи с защитными устройствами различного типа относятся к этой же категории трехфазных силовых сетей.

Сети с напряжением более 1 кВ

К электрическим сетям этого класса, отличающимся небольшими по величине токами замыкания, относятся силовые трехфазные линии напряжением до 35 кВ. В этом случае емкостной составляющей токов утечки пренебречь уже не удается. В штатном режиме токовые показатели в каждой из фаз определяются векторной суммой импедансов, образующихся из-за емкостных утечек в землю. Поскольку геометрическая сумма рабочих токов в каждой из фаз равна нулю – утечки в землю в этом случае практически отсутствуют.

В аварийных ситуациях (при замыкании на грунт) потенциал поврежденной фазы падает до нуля, а напряжения на двух других – возрастают до линейных величин (380 В). Емкостные токи в оставшихся неповрежденными линиях также увеличиваются в √3 раз. Это объясняется тем, что к образующим емкость линиям прикладываются не фазные, а линейные напряжения. В итоге емкостный ток замыкания на землю оказывается в 3 раза большим, чем тот же показатель в штатном режиме.

В нормальных условиях рабочие значения указанных величин относительно невелики. К примеру, для (высоковольтных линий) ВЛ 10 кВ протяженностью порядка 10 км емкостный ток составляет всего 0,3 А, а для кабельной линии с теми же параметрами от равен 1,0 А.

Популярность ВЛ напряжением 3-35 кВ, в состав которых входит изолированная нейтраль, связана не только с их безопасностью (при нарушении правил эксплуатации они все равно опасны для пользователя). Их привлекательность объясняется способностью обеспечить нормальные условия работы оборудования при линейном напряжении.

Требования к изоляции ВЛ

При замыкании фазы высоковольтных систем на землю возможно возникновение перемежающейся дуги, сопровождающейся опасными перенапряжениями и резонансными явлениями. При величине этих перенапряжений, достигающих (2,5-3,9) Uф в случае поврежденной или изношенной изоляции возможен ее пробой и короткое замыкание в линии. Именно поэтому провода в ВЛ подбираются с учетом качества линейной изоляции, определяемой кратностью резонансных явлений.

Возникновение перемежающейся дуги возможно при величинах емкостных токов замыкания на землю порядка 10, 15, 20 или 30 А для различных условий эксплуатации. Два нижних токовый предела относится к сетям с рабочими напряжениями 35 и 20 кВ. При напряжениях 6 и 10 кВ они составляют соответственно 20 и 30 А и более.

Для исключения проявлений опасного для оборудования и человека эффекта в нейтрали трехфазных сетей устанавливается компенсирующий реактор в виде дугогасящего индуктивного элемента. Его основной показатель (индуктивность) подбирается из того расчета, чтобы по возможности полностью компенсировать емкостный ток в месте замыкания. Вместе с тем он должен быть достаточным для того, чтобы во время аварии срабатывали исполнительные цепи релейной зашиты.

Преимущества и недостатки электрических сетей с изолированной нейтралью

К преимуществам, относят:

• Замыкание фазы на землю при изолированной нейтрали не означает КЗ, поскольку прямое электрическое соединение между ними отсутствует.
• Токи однофазного замыкания (ОЗЗ) незначительны по величине.
• Допустимость работы системы в режиме ОЗЗ некоторое время, достаточное для отыскания неисправности и ее устранения.
• Емкостной характер токов замыкания, объясняемый особым типом связи, существующей между кабельными/воздушными линиями с электрооборудованием и землей.

Плюсом этого способа организации 4-х проводной линии также считается отсутствие активной токовой составляющей. Последнее объясняется тем, что резистивной связи между землей и нейтралью в этом случае не существует.

Изолированная нейтраль в составе трехфазных цепей передачи электроэнергии применяется крайне редко, поскольку у нее имеется ряд серьезных недостатков. К ним относятся:

• Сложность выявления и устранения неисправностей.
• Необходимость надежной изоляции линейных проводников.
• Опасность поражения высоким напряжением при длительном замыкании на землю.
• Невозможность обеспечить нормальную работу релейной защиты при 1-фазных замыканиях.
• Возможность повреждения изоляции из-за воздействия на нее дуговых перенапряжений. Случайные разрушения могут обнаружиться на любых участках ВЛ или кабельной укладки из-за пробоя изоляции в проблемных местах.

Все перечисленное позволяет заключить, что недостатки этих систем при напряжениях выше 1 кВ превышают их достоинства. Однако в определенных условиях этот режим достаточно эффективен и не нарушает требований, предъявляемых к электросетям нормативными документами (ПУЭ, в частности).

Области применения

Как правило, изолированная нейтраль используется на участках линий, к которым предъявляются повышенные требования в части безопасности эксплуатации. Кроме того, она востребована на объектах, где нет возможности обустроить полноценное заземление. К таким местам относятся:

• Морские суда, а также нефте- и газодобывающие платформы.
• Шахты и подобные им объекты, связанные с добычей полезных ископаемых при рабочих напряжениях 380-660 В.
• Подземные службы гражданского назначения (метро, в частности).
• Цепи управления рельсовыми подъемными кранами.
• Осветительные сети.

В открытом море и на платформах использование корпуса в качестве заземления невозможно, поскольку он имеет специальную анодную защиту. К тому же в зоне стекания тока в жидкую среду защитный слой со временем разрушается.

Изолированная нейтраль также применяется в бытовых генераторах, работающих на различных видах горючего топлива (бензине, газе или солярке).

Этот способ организации питающих линий широко распространен в виде понижающих/разделительных трансформаторов, необходимых для безопасной эксплуатации переносных светильников. Последние предназначаются для работы в особо опасных условиях и в замкнутых пространствах, к которым относятся траншеи, цистерны и помещения с повышенным уровнем влажности.

Похожие темы:

• Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение
• Устройство заземления. Виды и особенности. Правила и монтаж
• Уравнивания потенциалов. Виды и применение. Установка
• Защитное зануление. Работа и устройство. Применение и особенности

Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений

Подробности

Категория: Практика

• трансформатор
• РЗиА
• заземление
• нейтраль
• режимы работы
• перенапряжения

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ниже работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.
Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.
В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора. Остаточный в результате компенсации малый ток не способен поддерживать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически. Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов.

При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.
В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2 распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.
Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.
Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.
Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. Достаточно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действующим напряжением гашения 50 кВ.
Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах коммутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.

Рис. 1.19. Однофазное короткое замыкание в сети с эффективным заземлением нейтрали.

Неполнофазное включение ненагруженных трансформаторов. На рис. 1.20 показан трехфазный трансформатор с изолированной нейтралью. Из векторной диаграммы видно, что при симметричном напряжении сети и параметрах схемы токи намагничивания и магнитные потоки в сердечнике также симметричны, т. е. , , а напряжение на нейтрали равно нулю.
При пофазной коммутации трансформатора его электрическое и магнитное состояние изменяется. Включение трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, двумя фазами (рис. 1. 20, б) приводит к исчезновению потока Фс и появлению на нейтрали и на отключенной фазе напряжения, равного половине фазного:


Напряжение на разомкнутых контактах коммутационного аппарата

При подаче напряжения по одной фазе все обмотки трансформатора и его нейтраль будут находиться под напряжением включенной фазы. Между разомкнутыми контактами аппарата напряжение D U = U л .
В эксплуатации задержка в устранении неполнофазных режимов ненагруженных трансформаторов неоднократно приводила к авариям. Лучшей мерой защиты пониженной изоляции трансформаторов от опасных напряжений является глухое заземление их нейтралей. Поэтому необходимо перед включением или отключением от сети (разъединителями, отделителями или воздушными выключателями) трансформаторов 110-220 кВ, у которых нейтраль защищена вентильными разрядниками, глухо заземлять нейтраль включаемой под напряжение или отключаемой обмотки, если к тем же шинам или к питающей линии не подключен другой трансформатор с заземленной нейтралью.
Испытаниями установлено, что глухое заземление нейтрали трансформатора облегчает процессы отключения и включения намагничивающих токов. Дуга при отключении трансформатора горит менее интенсивно и быстро гаснет.
Отключение заземляющего разъединителя в нейтрали трансформатора, работающего нормально с разземленной нейтралью, защищенной разрядником, следует производить сразу же после включения под напряжение и проверки полнофазности включения коммутационного аппарата. Нельзя длительно оставлять заземленной нейтраль, если это не предусмотрено режимом работы сети. Заземлением нейтрали вносится изменение в распределение токов нулевой последовательности и нарушается селективность действия защит от однофазных замыканий на землю.
Схемы питания от одиночных и двойных проходящих линий 110-220 кВ подстанций, выполненных по упрощенным схемам, в настоящее время получили широкое распространение. Число присоединяемых к линии трансформаторов не регламентируется и доходит до четырех-пяти. Если к линии присоединены два трансформатора и более (рис. 1.21), то целесообразно постоянно (или на время производства операций) хотя бы у одного из них иметь глухое заземление нейтрали (трансформаторы Т2 и ТЗ на рис. 1.21). Это позволит избежать появления опасных напряжений на изолированных нейтралях других трансформаторов в случае неполнофазной подачи напряжения на линию вместе с подключенными к ней трансформаторами.
Так, при однофазном включении (фаза В) питающей линии под напряжение (рис. 1.22, а) в сердечниках отключенных фаз трансформатора с глухозаземленной нейтралью T 1 замкнется магнитный поток Ф B неотключенной фазы. Он наведет в обмотках фаз А и С примерно равные ЭДС взаимоиндукции Е A и ес. Трансформатор T 1 будет находиться в уравновешенном однофазном режиме.
При однофазной симметричной системе напряжений на линейных выводах трансформатора (сумма этих напряжений равна нулю) напряжение на незаземленной нейтрали Т2 относительно земли также равно нулю:

где
При двухфазном включении (фаз А и В) питающей линии (рис. 1.22, б) по сердечнику отключенной фазы замыкается суммарный магнитный поток Ф A +Ф B =-Ф C , который наведет в обмотке отключенной фазы ЭДС взаимоиндукции E C , равную по значению и направлению напряжению фазы U c , если бы она была включена. Таким образом, на линейных вводах всех подключенных к линии трансформаторов образуется симметричная трехфазная система напряжений, при которой напряжение на изолированной нейтрали трансформатора Т2 равно нулю:

где

Рис. 1.20. Полнофазный (а) и двухфазный (б) режимы включения ненагруженного трансформатора с изолированной нейтралью

Рис. 1.21. Схема питания ответвительных подстанций от проходящей линии

В сетях с эффективно заземленной нейтралью трансформаторы подвержены опасным перенапряжениям в аварийных режимах, когда, например, при обрыве и соединении провода с землей выделяется по тем или иным причинам участок сети, не имеющий заземленной нейтрали со стороны источника питания. На таком участке напряжение на нейтралях трансформаторов становится равным по значению и обратным по знаку ЭДС заземленной фазы, а напряжение неповрежденных фаз относительно земли повышается до линейного. Возникающие при этом в результате колебательного перезаряда емкостей фаз на землю перенапряжения представляют собой серьезную опасность для изоляции трансформаторов и другого оборудования участка.
В сетях с эффективно заземленной нейтралью на случай перехода части сети в режим работы с изолированной нейтралью от замыканий на землю предусматривают защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности 3 U о , которое появляется на зажимах разомкнутого треугольника трансформатора напряжения при соединении фазы с землей. Защиты действуют на отключение выключателей трансформаторов с незаземленной нейтралью. Защиты от замыканий на землю в сети настраивают таким образом, чтобы при однофазном повреждении первыми отключались питающие сеть трансформаторы с изолированной нейтралью, а затем трансформаторы с заземленной нейтралью. На тех подстанциях 110 кВ, где силовые трансформаторы не могут получать подпитку со стороны СН и НН, такие защиты от замыканий на землю не устанавливаются, не производится также и глухое заземление нейтралей.
Рекомендации оперативному персоналу. На основании изложенного оперативному персоналу могут быть даны следующие рекомендации.
При выводе в ремонт силовых трансформаторов, а также изменениях схем подстанций необходимо следить за сохранением режима заземления нейтралей, принятого в энергосистеме, и не допускать при переключениях в сетях с эффективно заземленной нейтралью выделения участков без заземления нейтралей у питающих сеть трансформаторов.
Во избежание же автоматического выделения таких участков на каждой системе шин подстанции, где возможно питание от сети другого напряжения, желательно иметь трансформатор с заземленной нейтралью с включенной на нем токовой защитой нулевой последовательности. В случае вывода в ремонт трансформатора, нейтраль которого заземлена, необходимо предварительно заземлить нейтраль другого параллельно работающего с ним трансформатора.
Без изменения положения нейтралей других трансформаторов производится отключение трансформаторов с изолированной нейтралью (трансформаторы старых выпусков с равнопрочной изоляцией выводов) или нейтралью, защищенной вентильным разрядником.

Сеть с эффективным заземлением нейтрали — сеть, в которой заземлена большая часть нейтралей обмоток силовых трансформаторов. При однофазном замыкании в такой сети напряжение на неповрежденных фазах не должно превышать 1,4 фазного напряжения нормального режима работы сета. В СССР сети напряжением 110 кВ и выше, работающие, как правило, с глухозаземленной нейтралью, относят к сетям с эффективно заземленной нейтралью

Неполнофазным отключением (включением) называется коммутация, при которой выключатели, разъединители или отделители в цепи оказываются включенными не тремя, а двумя или даже одной фазой

• Назад
• Вперёд

org/BreadcrumbList»>
• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Трансформаторы
• Практика
• Разборка и дефектировка узлов силового трансформатора

Еще по теме:

• Характеристики режима высокоомного заземления нейтрали через резистор
• Характеристика режима резонансного заземления нейтрали (компенсированная нейтраль)
• Перенапряжения в нейтрали силовых трансформаторов 6-220кВ
• Несимметричные режимы трехфазных трансформаторов
• Газовое реле РГЧЗ-66 и работа элементов реле при повреждениях силового трансформатора

Трансформаторы

разновидности устройства, принцип действия, преимущества и недостатки

В настоящее время для безопасного энергообеспечения электрооборудования в основном используют глухое заземление. В то же время существуют устройства, которые эксплуатируются в трехпроводной сети с изолированной нейтралью. Сюда можно отнести передвижное оборудование, устройства для торфоразработок и другие механизмы, которые работают в сетях 380−660 В. Кроме того, такой вид защиты применяется в электрических магистралях напряжением от 2 до 35 кВ.

• Режимы работы нейтралей
• Описание изолированного устройства
• Принцип действия
• Достоинства и недостатки

Режимы работы нейтралей

Нейтраль электрооборудования представляет собой общую точку обмотки генератора или трансформатора, которая соединена звездой. Оттого, как связана нейтраль с землей, зависит уровень изоляции электрооборудования.

Кроме того, такая связь определяет выбор коммутационных устройств, значение перенапряжения и методы их устранений, величину токов при замыкании на землю одной фазы и т. д. От того, в каком режиме находится нейтраль, известны схемы четырех типов:

• с изолированными нейтралями;
• с резонансно-заземленными устройствами;
• с эффективно-заземленным оборудованием;
• с глухозаземленными нейтралями.

В настоящее время первые два вида используются в электрических сетях с напряжением от 3 до 35 кВ. Эффективное заземление чаще всего встречается в электроснабжении с напряжением выше 1 кВ и коэффициентом замыкания не более 1,4. Этот показатель означает разность между потенциалами фазы и земли в нормальном состоянии и при повреждении фазы.

Группа с глухозаземленной нейтралью относится к сетям с напряжением до 1 кВ.

Описание изолированного устройства

Такое устройство защиты представляет собой систему, когда нулевой провод генератора или трансформатора не соединяют с заземлителем. Соединение с глухим заземлением допускается через аппаратуру сигнализации, защиты и устройства измерения, которые обладают большим сопротивлением.

В этом случае изолированная нейтраль представляет собой трехфазную сеть, подключенную от электрического оборудования к заземлению через резисторы.

При этом параллельно подключают систему с конденсаторами. Такая схема подключения нейтрали имеет две составляющие:

• активную;
• реактивную.

Активная схема предназначена для препятствия току утечки с помощью резисторов, которые благодаря большому сопротивлению понижают его значение до минимального. Реактивная система обладает конденсаторами, в которых одна обкладка соединяется с линией, а вторая — с землей.

Принцип действия

В исправной трехфазной сети распределение нагрузки происходит равномерно. В случае пробоя любой фазы в схеме с изолированной нейтралью возникает замыкание на землю. Обычно происходит в этом случае пробой на корпус электрического потребителя.

Это могут быть как электрические двигатели, так и металлическое оборудование. Если отсутствует заземление, то на устройствах появляется напряжение. Такая ситуация очень опасна при прикосновении человека к корпусу конструкции.

Когда же в сети стоит изолированная нейтраль, то ток снизится до минимума и станет безопасным для работника. В настоящее время такая система защиты применяется:

1. В двухпроводных сетях постоянного тока.
2. В электрооборудовании, работающем в трехфазной сети напряжением до 1 кВ.
3. В схемах с низким напряжением, обладающих защитными устройствами.

Под защитными устройствами подразумевается использование разделяющих трансформаторов или применение дополнительной изоляции. Дело в том, что обычными предохранителями и автоматическими выключателями невозможно произвести отключение слишком малого тока.

Такое оборудование просто не рассчитано на такие значения. Поэтому и требуется дополнительное релейное оборудование, которое предупредит об аварийной ситуации.

Так как эти устройства сложные в управлении, то их обслуживание проводят только высококвалифицированные работники.

Достоинства и недостатки

Одним из важнейших преимуществ режима таких сетей является наличие небольшого тока при однофазных замыканиях на землю. Этот факт позволяет гораздо увеличить эксплуатацию автоматических выключателей. Дело в том, что замыкание на землю составляет на практике 90% от общего числа аварийных ситуаций.

Кроме того, наличие малого тока позволяет снизить требования к заземляющему оборудованию. Такой режим нейтрали обладает и массой недостатков. Например, однофазное замыкание на землю может вызвать феррорезонансные явления, которые зачастую приводят к выходу из строя электрооборудования.

Могут возникнуть дуговые перенапряжения, приводящие однофазное замыкание в двух- и трехфазное. Кроме того, конструкция защит от замыкания довольно сложная, что приводит к ее недостаточной работоспособности и эффективности. Бытует мнение, что при однофазном коротком замыкании возможна дальнейшая эксплуатация электрооборудования.

Но практика показывает, что практически сразу происходят двух- и трехфазное короткие замыкания, которые в итоге приводят к отключению электрооборудования. При падении провода у опор линий электропередач, когда сохраняется короткое замыкание, появляются опасные напряжения прикосновения. Большинство смертельных случаев происходят именно в таких ситуациях.

Поэтому для бесперебойной работы электроснабжения в сетях с изолированными нейтралями используют автоматические включения резервных питаний.

Режимы работы нейтрали трансформатора: разновидности, достоинства и недостатки

Пример HTML-страницы

В высоковольтных сетях возможны следующие виды заземления нейтрали трансформатора:

1. изолированная;
2. компенсированная;
3. высокоомное резистивное заземление;
4. низкоомное резистивное заземление;
5. эффективное заземление нейтрали.

Также возможны комбинации из нескольких способов соединения с землей, реализуемых поочередно в комплексе. Рассмотрим по очереди все эти способы, их достоинства и недостатки и показания к применению.

Содержание

1. Изолированная нейтраль
2. Режимы работы нейтрали по уровню напряжения
3. Компенсированная нейтраль
4. Высокоомное резистивное заземление нейтрали
5. Низкоомное заземление нейтрали
6. Эффективно заземленная нейтраль

Изолированная нейтраль

Это некогда еще самый распространенный способ заземления нейтрали, применяемый в сетях 6-35 кВ. Сейчас он понемногу вытесняется другими способами.

Достоинство изолированной нейтрали – наличие небольших токов однофазного замыкания на землю (ОЗЗ), с которыми сеть может работать некоторое время, необходимое для поиска и устранения повреждения.

 Ток замыкания носит емкостной характер. Он обусловлен наличием емкостной связи между электрооборудованием, кабельными и воздушными линиями и землей. Активная составляющая тока почти отсутствует, так как резистивной связи между нейтралью и землей нет. Но недостатки таких сетей пересиливают ее достоинство.

При достаточной разветвленности сети емкостные токи увеличиваются, так как увеличивается количество одновременно подключенного к ней электрооборудования. Настает момент, когда ток становится настолько ощутимым, что все равно и почти сразу приводит к перерастанию ОЗЗ в междуфазное.

Режимы работы нейтрали по уровню напряжения

К тому же при ОЗЗ резко повышается напряжение на неповрежденных фазах. Особенно это проявляется при замыканиях с перемежающейся дугой, погасающей при прохождении синусоидального напряжения в месте КЗ через ноль. При повторном нарастании напряжения дуга загорается вновь.

При резком погасании дуги осуществляется зарядка емкостей фаз, на которых ОЗЗ нет, до напряжения, выше номинального рабочего. Последующее зажигание дуги дает толчок к их дополнительному заряду и так далее. Результат грозит пробоем изоляции в других местах сети, имеющих ослабленную изоляцию. Дополнительно возникает риск возникновения резонансных явлений в сердечниках трансформаторов напряжения.

Это явление, называемое феррорезонансом, гарантированно выводит из строя их первичные обмотки.

 Работу трансформаторов, у которых нейтраль изолирована, целесообразно использовать в неразветвленных сетях малой протяженности.

Компенсированная нейтраль

Большие емкостные токи ОЗЗ приходится снижать. Для этого сеть с изолированной нейтралью дополняется установкой компенсации. В состав ее входит силовой трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду и имеющей вывод нейтрали. Вторичная обмотка его иногда не используется, а может питать какую либо нагрузку.

Нейтраль трансформатора установки компенсации заземляется через дугогасящую катушку (катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью.

Обмотка его находится на магнитопроводе и помещена в бак с маслом, как у обычного трансформатора. Регулировка индуктивности осуществляется либо переключением отводов, либо путем изменения зазора в магнитопроводе. В сетях 35кВ распространен способ подключения катушки непосредственно к нейтрали силового трансформатора. Настройка катушки возможна в резонанс с емкостью сети, но тогда ток ОЗЗ исчезает совсем. Его не зафиксировать стандартными элементами защиты, состоящими из ТТНП и токового реле, реагирующего на ток нулевой последовательности.

Чтобы защита работала, используют режим работы катушки с перекомпенсацией. Но использование компенсированного заземления не избавляет сеть от опасных перенапряжений, не устраняет проблему ферромагнитного резонанса. Оно всего лишь снижает токи ОЗЗ.

Про ферромагнитный резонанс смотрите в видео ниже:

Но и это может обратиться во вред: неразвившееся повреждение в кабельной линии в дальнейшем сложнее найти.

Тем не менее, установки компенсации встраиваются во все разветвленные и протяженные сети 6-35 кВ РФ.

Высокоомное резистивное заземление нейтрали

Парадокс в том, что многие основные руководящие документы в РФ, в том числе ПУЭ, ПТЭЭС и ПТЭЭП, не слишком подробно повествуют о резистивном заземлении нейтрали. Хотя польза от него очень ощутима. Есть два случая высокоомного заземления:

1. Первый – установка резистора в нейтраль трансформатора, аналогично дугогасящему реактору.
2. Второй – использование для этой цели обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник.

Высокоомным заземление называется потому, что сопротивление резистора выбирается из соображений возможности длительной работы сети с ОЗЗ.

Но при этом сохраняются достоинства сети с изолированной нейтралью: есть время на поиск повреждения. Но при этом снижаются величины перенапряжений путем шунтирования емкостей фаз сети резистором.

Что приводит к ускорению их разряда при погасании дуги, что в свою очередь снижает потолочное значение, до которого они успевают зарядиться. В итоге минимизируется риск выхода из строя изоляции электрооборудования от перенапряжений, а также – уменьшается до минимума вероятность возникновения феррорезонансных явлений.

Про резистивное заземление нейтрали можно посмотреть в видео ниже:

Низкоомное заземление нейтрали

Уменьшение сопротивления резистора необходимо в случае, если требуется обеспечить быстродействующее отключение присоединения с ОЗЗ релейной защитой.

При этом еще больше снижается величина перенапряжений, что приводит к повышению степени безаварийности работы электрооборудования.

Увеличение тока КЗ через низкоомный резистор приводит к необходимости увеличения его способности отводить тепло. Если это невозможно, то предусматривается ограничение длительности протекания тока с помощью устройств РЗА. При срабатывании защиты резистор отключается, и нейтраль переводится в изолированный режим работы.

Есть и второй вариант: перевод нейтрали через заранее установленное время, необходимое для ликвидации повреждения в ней устройствами РЗА, с низкоомного заземления на высокоомное. Режим низкоомного заземления иногда применяется в комбинации с установками компенсации емкостных токов. В случае фиксации ОЗЗ к сети кратковременно подключается резистор, помогающий срабатывать устройствам защиты.

Эффективно заземленная нейтраль

Схемы непосредственного заземления нейтралей трансформаторов используются в сетях 110 кВ и выше.

Главная задача при таком режиме работы – получение сравнительно больших токов ОЗЗ для облегчения их фиксации и отключения релейной защитой. Однако при этом увеличиваются капиталовложения на обустройство контуров заземления, по сравнению с электроустановками, имеющими изолированную нейтраль.

А при питании повреждения от нескольких источников одновременно величина тока КЗ в месте ОЗЗ значительно превышает их величины при междуфазных КЗ.

Для исключения этого недостатка нейтрали трансформаторов, подключенных к линии с нескольких сторон, не соединяют с землей одновременно: соединение выполняется на одном из них. За этим следят оперативные работники, занятые эксплуатацией сетей.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью

1.7.100. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью нейтраль генератора или трансформатора трехфазного переменного тока, средняя точка источника постоянного тока, один из выводов источника однофазного тока должны быть присоединены к заземлителю при помощи заземляющего проводника.

Искусственный заземлитель, предназначенный для заземления нейтрали, как правило, должен быть расположен вблизи генератора или трансформатора. Для внутрицеховых подстанций допускается располагать заземлитель около стены здания.

Если фундамент здания, в котором размещается подстанция, используется в качестве естественных заземлителей, нейтраль трансформатора следует заземлять путем присоединения не менее чем к двум металлическим колоннам или к закладным деталям, приваренным к арматуре не менее двух железобетонных фундаментов.

При расположении встроенных подстанций на разных этажах многоэтажного здания заземление нейтрали трансформаторов таких подстанций должно быть выполнено при помощи специально проложенного заземляющего проводника. В этом случае заземляющий проводник должен быть дополнительно присоединен к колонне здания, ближайшей к трансформатору, а его сопротивление учтено при определении сопротивления растеканию заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль трансформатора.

Во всех случаях должны быть приняты меры по обеспечению непрерывности цепи заземления и защите заземляющего проводника от механических повреждений.

Если в PEN-проводнике, соединяющем нейтраль трансформатора или генератора с шиной PEN распределительного устройства напряжением до 1 кВ, установлен трансформатор тока, то заземляющий проводник должен быть присоединен не к нейтрали трансформатора или генератора непосредственно, а к PEN-проводнику, по возможности сразу за трансформатором тока. В таком случае разделение PEN-проводника на РЕ- и N-проводники в системе TN-S должно быть выполнено также за трансформатором тока. Трансформатор тока следует размещать как можно ближе к выводу нейтрали генератора или трансформатора.

1.7.101. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений PEN- или PE-проводника ВЛ напряжением до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01·ρ раз, но не более десятикратного.

1.7.102. На концах ВЛ или ответвлений от них длиной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры при косвенном прикосновении применено автоматическое отключение питания, должны быть выполнены повторные заземления PEN-проводника. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перенапряжений (см. гл. 2.4).

Указанные повторные заземления выполняются, если более частые заземления по условиям защиты от грозовых перенапряжений не требуются.

Повторные заземления PEN-проводника в сетях постоянного тока должны быть выполнены при помощи отдельных искусственных заземлителей, которые не должны иметь металлических соединений с подземными трубопроводами.

Заземляющие проводники для повторных заземлений PEN-проводника должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 1.7.4.

Таблица 1.7.4

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм	Толщина стенки, мм
Сталь черная	Круглый:
	для вертикальных заземлителей	16	—	—
	для горизонтальных заземлителей	10	—	—
	Прямоугольный	—	100	4
	Угловой	—	100	4
	Трубный	32	—	3,5
Сталь оцинкованная	Круглый:
	для вертикальных заземлителей	12	—	—
	для горизонтальных заземлителей	10	—	—
	Прямоугольный	—	75	3
	Трубный	25	—	2
Медь	Круглый	12	—	—
	Прямоугольный	—	50	2
	Трубный	20	—	2
	Канат многопроволочный	1,8*	35	—

* Диаметр каждой проволоки.

1.7.103. Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.

При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01·ρ раз, но не более десятикратного.

 

Заземление нейтрали трансформатора: режимы, виды, назначение

Земля имеет постоянное нейтральное электронапряжение, чего нельзя сказать о нейтрали трансформатора. В случае несовпадения значений происходит нарушение симметрии, которое может привести к самым разным последствиям. 

Заземление нейтрали трансформатора нужно для повышения чувствительности, а следовательно и защиты от однофазных замыканий.

Рассмотрим подробнее, какое назначение заземления нейтрали трансформатора, а также какие виды заземления нейтрали трансформаторов используются. 

Режимы заземления нейтрали трансформатора

Системы энергосети от 110 кВ и выше устанавливается и используется исключительно заземлением нейтральней обмоток силовых трансформаторов. Электросеть до 35 кВ используется с изолированной нейтралью или заземлением через гасящие друг друга реакторы.

У каждого из видов заземления есть как преимущество, так и недостатки. Сети, которые изолированы нейтралью вызывают короткое замыкание в случае замыкания в самой фазе. На участке замыкания проходит незначительный ток (в небольшом количестве). Ёмкостных токи в большом количестве, во многих случаях, компенсируют частично или полностью подключением нейтрали трансформатора дугогасящего реактора.

В сетях с высоким показателем электроэнергии следует устанавливать заземляющие устройства нейтралей трансформаторов следующих видов:  

• Изолированная нейтраль считается одним из самых распространённых способов защемления нейтрали, который применяется в сетях выше 5 кВ и вплоть до 35 кВ. На данный момент он значительно потерял свою актуальность. На его место ставят другие виды.

Его преимуществом является наличие однофазных токов замыкания на землю. Благодаря этому возможно найти и устранить повреждения в сети.

• Компенсионная нейтраль — служит дополнительной установкой для снижения больших токов. Сама установка включает в себя силовой трансформатор, соединение «звезда» и вывод нейтрали.  
• Высокоомное резистивное заземление — данному режиму заземления нейтрали уделяют достаточно мало внимания, но зря. Польза от него немалая. Применяют высокоомное резистивное заземление в следующих случаях: 

1. Когда требуется установить резистор в нейтрали трансформатора, подобно другому гасящему реактору.
2. В случае, когда используется обмотка, которая соединена в треугольник не объединёнными между собой частями.

Высокоомное заземление используется для того чтобы сеть работала дольше. 

Однако, в данном случае сеть с изолированной нейтралью остаётся в преимуществе.  

• Низкоомное резистивное заземление — способствует уменьшению сопротивления резистора. Это необходимо для того, чтобы обезопасить и уменьшить его сопротивление. Таким образом низкоомное резистивное заземление значительно уменьшает напряжение и увеличивает уровень безопасности. 
• Эффективное заземление нейтрали — схемы данного вида используют для заземления нейтралей трансформаторов от 110 кВ. Основной его целью является — получить большое количество токов для отключения релейной залиты и облегчениям фиксации. Этот способ является самым затратным, требует немало вложений. 

Все вышеперечисленные виды возможно использовать вместе, сразу по несколько.

Зачем заземлять нейтраль трансформатора

Для чего заземляют нейтраль трансформатора? Обусловлено это следующими причинами:  

1. Выполнение требований техники безопасности, а также охраны труда. 
2. За счёт допустимых токов замыкания. 
3. Во избежание случаев перенапряжения или замыканий.  
4. Обеспечение защиты релейной защиты. 

Во время замыкания в одной фазе на землю, симметрия электросистемы подвергается нарушению, вследствие чего проявляется следующие признаки:

• меняется показатель напряжения фаз относительно земли;
• появляются токи замыкания и перенапряжение сети. 

В зависимости от режима нейтрали совершает подбор электроприёмников, схемы решение системы электроснабжения, подбирают соответствующие параметры необходимого оборудования.

Трансформатор с заземленной нейтралью (схема)

Сегодня встретить изолированную нейтраль в быту практически невозможно. При выполнении ремонтных работ в квартирах и частных домах они встречаются в случаях установки сети 380В. 

Где же используют изолированную нейтраль? Примером выступают электроустановки с напряжением до 1000 В, которые образуют систему IT.

В случаях не соединения нейтрали трансформатора с землёй, опасной разности потенциалов между землёй и фазными проводами не возникает. При этом касание провода под напряжением считается безопасным.

Изолированная нейтральная сеть не имеет ярко выраженных фазы и нуля, так как оба проводника являются равноправными.

Повторное заземление нейтрали трансформатора

Повторное заземление необходимо проводить в тех случаях, когда необходимо снизить значение напряжения между касанием открытых проводящих ток корпусах, выполненных из металлических материалов. Ведь в данном случае появляется высокая вероятность замыкания фазы. 

Помимо этого, повторное заземление способно исключить возможность заноса опасного для электросети потенциала. 

Таким образом, на этапе ввода, в случае замыкания ток будет протекать не только по PEN-проводнику, но и по заземляющему устройству. Это снизить уровень повреждений в самой сети и увеличит напряжение нейтрали.  

В случае отсутствия повторного заземления высока вероятность критического повреждения системы электрооборудования. При выполнении работ необходима наглядная схема заземления.

Почему нейтраль сети заземлена?

Задавать вопрос

Спросил 4 года, 6 месяцев назад

Изменено 4 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 60 тысяч раз

\$\начало группы\$

Мой папа электрик, а я сам инженер-конструктор электроники, и до сих пор он так и не смог обосновать мне это.

Рассмотрим два следующих рисунка/ситуации — на обоих один и тот же случай, но с незаземленной нейтралью на втором. Извиняюсь за плохие схемы, но представьте, что они втыкают вилку в вилку/нож в тостер/и т.д. для того, чтобы прикоснуться к активному.

На первой картинке человек получает удар током. Классический случай. Это связано с тем, что между рукой человека и землей у его ног существует разница в 240 В переменного тока. Ключевым моментом здесь является то, что это была разница 240 В переменного тока , которая вызвала шок.

На втором рисунке человек снова касается активного провода, однако, поскольку земля не подключена к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока. Никто. Подобно подключению только одного конца батареи к свету, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить удар током — это если человек будет оставаться активным и нейтральным одновременно — что вы должны были бы делать 9.0025 попытка убить себя, если вы каким-то образом это сделали (т. е. я хочу сказать, что большинство поражений электрическим током вызваны активным -> потенциалом земли, не активным -> нейтральным — и , привязка нейтрали к земле ничего не делает для предотвращения активного -> нейтральные потенциальные шоки).

Да, земля может быть плавающей и может иметь «любой» потенциал по отношению к активному, и хорошо бы привязать его к нейтрали на электростанциях, трансформаторных розетках и снаружи нашего дома заземлителем, чтобы «мы знали» какой потенциал он сидит на. Но вы могли бы выдвинуть аргумент, что он может подняться до некоторого опасного потенциала около любой изолированный источник питания . Так что я не думаю, что это веский аргумент и единственная причина. Кроме того, изолированные трансформаторы/источники питания иногда используются с единственной целью защиты от ударов — так почему бы нам просто не изолировать всю землю от нашей энергосистемы? Ха-ха.

Очевидно, что заземляющее шасси также не было бы необходимо, если бы нейтраль не была привязана к земле — потому что прикосновение к металлическому корпусу не было бы опасным, если бы по какой-либо причине устройство оказалось под напряжением (т.е. как в ситуации 2).

TL;DR: является ли единственной причиной , по которой мы привязываем землю к нейтрали, чтобы мы знали, что земля под нами имеет 0 В по отношению к активной? Или есть какая-то другая причина?

• сеть
• земля
• заземление

\$\конечная группа\$

15

\$\начало группы\$

Есть четыре причины для заземления нейтрали.

1. Заземляющая нейтраль обеспечивает общую ссылку для всего, что подключено к системе питания. Это делает соединения между устройствами безопасными(r).

2. Без заземления статическое электричество будет накапливаться до такой степени, что в распределительном устройстве возникнет искрение, что приведет к значительным потерям передаваемой мощности, перегреву, пожарам и т. д.

3. С плавающей системой это возможно иметь короткое замыкание между внутренней и соседней системами через заземляющий тракт, как показано ниже. Включение света в вашем доме может привести к тому, что свет загорится и в доме ваших соседей. Эта характеристика крайне непредсказуема.

^{смоделируйте эту цепь – Схема создана с помощью CircuitLab}

4. реакция прерывателя. Это обеспечивает превентивную защиту пользователя.

Резюме

В простой модели оказывается, что не привязывать землю к нейтрали было бы безопаснее. Однако на самом деле в распределенной энергосистеме нет никакой гарантии этого, поскольку у вас нет возможности узнать, есть ли какой-то другой путь обратно к трансформатору по другому маршруту. То есть в пункте 3 выше вам может угрожать опасность поражения электрическим током точно так же, как если бы ваша нейтраль была заземлена.

В конце концов, другие преимущества привязки заземления к нейтрали перевешивают одно возможное, но ненадежное преимущество изоляции.

---

ПРИМЕЧАНИЕ: Начиная с пункта 4 происходит сдвиг парадигмы в том, как вам нужно думать о соединении нейтрали с землей. Не думайте, что нейтраль соединена с землей, вместо этого представьте, что земля соединена с нейтралью, чтобы позволить току от короткого замыкания на землю вернуться к трансформатору.

\$\конечная группа\$

13

\$\начало группы\$

Вы говорите об изолированной системе . У меня есть расширенный трактат об этом здесь. В изолированной системе «первое замыкание на землю является свободным» (и становится соединением нейтрали и земли). Это идея, которую вы продвигаете.

Проблема вторая. Если у вас нет обслуживающего персонала, активно выполняющего тестирование изоляции, отслеживающего и устраняющего первое замыкание на землю , он выйдет из строя тихо, незаметно и будет ждать . Итак, вы снова оказались в том же затруднительном положении, что и , только теперь вы понятия не имеете, горячее или нейтральное будет для вас сегодня смертельным.

Существует также заблуждение, что вы обнаружили один вариант использования, в котором ваша идея лучше, но не рассмотрели все другие варианты использования. NFPA делает и рассматривает их все в балансе и разрабатывает передовые методы, которые спасут большинство жизней и домов. Это буквально их работа, будучи Национальной ассоциацией пожарной безопасности.

Также изолированная система не работает, если у вас нет собственного трансформатора, потому что вся система должна находиться под общим обслуживанием, чтобы вы могли гарантировать, что она останется изолированной. Я могу позволить себе роскошь иметь собственный трансформатор. Я случайно запустил его как «изолированную систему» ​​(неисправная связь между нейтралью и землей). «Первое замыкание на землю» действительно произошло бесшумно и застало меня врасплох. Я обнаружил это после того, как обесточил цепь и выдернул провода из розетки. Я вспыхнул на землю, чтобы убедиться, что цепь отключена, и это повторно зажженная схема! Что??? Оказывается, на несвязанной цепи, горячее замыкание на землю. Земля была 120 В от нейтрали везде в системе , даже в цепях, которые были отключены! Это очень плохо, и это просто ерунда, которая происходит в изолированных системах, которые не обслуживаются должным образом. Отсутствие звука — это ПЛОХО.

Скажу так: это была хорошая проверочная проверка предыдущей работы, которая представляла собой полную перенастройку сайта, который имел десятков серьезных дефектов.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

В ИТ-сети, где обе линии на сокете находятся под напряжением, GFCI не будет работать при одиночной ошибке .
Преимущество этого преимущества заключается в том, что в некоторых системах с высокой непрерывностью (например, в операционных) одна неисправность не отключает все.
Но вам потребуется активно отслеживать отдельные неисправности с помощью контроля изоляции.

Вместо этого заземляем нейтраль, чтобы даже при единичной неисправности сработали механизмы защиты. Мы называем это TT-сетью.

Это не имеет ничего общего с безопасностью прикосновения. SELV (безопасное сверхнизкое напряжение 42 В) предназначено для влажных помещений и защиты от прикосновения.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Как заметил Нейл, общая картина такова, что вы являетесь частью большой электрической сети, и если бы она не была заземлена, вся эта чертова штука плавала бы высоко — возможно, до вольт молнии.

Ваш второй вопрос «Не безопаснее ли было бы просто плавать на нем» становится очень интересным вопросом, когда у вас есть локальная, неподключенная солнечная энергетическая система. Электрические правила (здесь) обязывают вас заземлять N, но на самом деле это просто делает его небезопаснее.

Это тема, о которой мы (установка солнечной энергии) долго спорили, но так и не пришли к хорошему выводу.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

В телелаборатории мы прописали использование разделительного трансформатора для гальванической развязки тестируемого устройства от сети. Это сделало телевизор безопасным для прикосновения ОДНОЙ рукой. Это также сделало телевизор безопасным для тестирования, то есть для подключения земли вашего осциллографа к цепи. Но когда вы подключаете заземленный прицел к плавающей цепи, он снова становится заземленным, и в принципе прикасаться к нему небезопасно!

Чтобы перейти к делу, у нас был закон, запрещающий подключать удлинитель к разделительному трансформатору. Используйте один трансформатор на устройство. В противном случае становится слишком легко прикоснуться к двум устройствам и узнать на собственном горьком опыте, что одно «горячее» по отношению к другому. Вы не можете гальванически разъединить все здание и ожидать, что цепь останется плавающей и безопасной.

Помимо непреднамеренного заземления через какое-либо устройство, существует также ток утечки на землю через конденсаторы. Ваш компьютер имеет гальванически развязанный блок питания, поэтому к нему можно прикасаться. Но между первичной и вторичной землей есть C, чтобы закоротить электромагнитные помехи SMPS. Если заземление не подключено и вы касаетесь корпуса, то ток 50-60 Гц через этот C (и C трансформатора) вызывает у вас покалывание. Соедините 10 таких устройств с 10 C вместе, не заземляя явно ни одно из них, и это покалывание станет шоком. Вот почему для современных электронных устройств следует использовать розетку с заземлением. [править: добавлена ​​схема из другой ветки Henry Crun]

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Основной причиной является перегорание защитных предохранителей, чтобы гарантировать, что ток короткого замыкания достаточен для этой цели. Однако это также помогает ограничить скачки напряжения в 3-фазном распределении.

Фаза на массу корпуса является распространенной ошибкой. Без заземления нейтрали не будет протекать значительный ток, который перегорит предохранитель и отключит питание.

Рассмотрим трехфазный местный распределительный трансформатор, 240 В между фазами и нейтралью, 415 В между фазами. Если замыкание под напряжением на землю заземляет красную фазу, то напряжение N станет 240 В относительно земли, а синяя и желтая фазы станут 415 В относительно земли, что приведет к увеличению нагрузки на изоляцию во всех других свойствах, получающих однофазное питание от одного и того же трансформатора. .

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Ответ одним словом: Предсказуемость.

Иногда лучше, чтобы сеть была предсказуемой, чем «иногда» или «обычно» быть безопаснее/дешевле/лучше каким-то другим образом. Предсказуемость делает возможной безопасность/эффективность/эффективность global , поскольку упрощает использование сети и проектирование подключенных к ней вещей. Вы решаете проблемы один раз, а не при каждой реализации.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Здесь, в Австралии, существует так называемая система MEN. Множественная нейтральная земля, IEC описывает систему MEN как систему TN-CS (Terra Neutral Combined Seperate), что является причудливым способом сказать; нейтральный и заземляющий проводники функционально и физически являются одним и тем же проводником между нейтралью распределительного трансформатора и точкой питания, которая будет находиться в собственности потребителя.

В точке подачи комбинированный проводник разделяется на два физических проводника: нейтральный и заземляющий. Основная заземляющая клемма затем соединяется с большей массой земли через главный заземляющий проводник и заземляющий штырь. Этот процесс повторяется для каждого объекта и, таким образом, является частью системы, которую мы называем системой PME (защитное многократное заземление).

Причина, по которой система PME проста, заключается в том, что чем дальше вы находитесь от трансформатора, тем выше потенциал на нейтральном проводнике по отношению к земле. Система PME позволяет снижать нарастание напряжения на землю в каждом объекте и, таким образом, поддерживает постоянно низкое напряжение нейтрали. Поддерживая напряжение нейтрали как можно ближе к потенциалу земли, можно использовать хорошее опорное напряжение и средство для уменьшения разности напряжений, возникающей между открытыми проводящими частями оборудования и посторонними проводящими частями за счет уравнивания потенциалов.

Наличие заземляющего проводника позволяет автоматически отключать питание в случае короткого замыкания на землю из-за тока короткого замыкания. Путь с низким импедансом достаточен для срабатывания устройства защиты цепи.

Ток повреждения всегда стремится вернуться к источнику (трансформатору).

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос; заземление на самом деле является очень сложной частью любой распределительной системы и составляет неотъемлемую часть защитных устройств, позволяя им функционировать так, как они были разработаны. Заземляющий проводник не получает должного внимания за то, что он делает!!!

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Этот столб электропередач возле моего дома демонстрирует преимущество заземления нейтрального провода. Провод под напряжением расположен отдельно в самом высоком и безопасном месте, а нейтральный провод находится ниже на столбе.

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Смысл заземляющих устройств в том, что если (реально когда) происходит короткое замыкание на часть, которую можно коснуться, замыкание цепи, ток течет быстро в течение очень короткого периода времени, а затем срабатывает защита от перегрузки по току на ответвлении поездки, предупреждающие наблюдателя о наличии проблемы. Нейтраль связана с землей, чтобы можно было обнаружить потенциальную опасность короткого замыкания и защититься от нее. Я думаю, что лучшим примером важности является тостер, который замыкает сеть на корпус. Если он заземлен, автоматический выключатель срабатывает каждый раз, когда вы включаете тостер в розетку, и вы либо чините его, либо покупаете новый. Если тостер не заземлен, потенциал сети находится на корпусе тостера, ожидая, когда вы замкнете цепь на землю (например, прикоснувшись одной рукой к тостеру, а другой к раковине). Вторая ситуация оставляет вас в значительной опасности. Если розетка не защищена GFCI, вы можете увидеть несколько ампер, протекающих через вас в течение нескольких мс, прежде чем сработает традиционный магнитный выключатель. Этого более чем достаточно, чтобы нанести серьезный урон и/или убить в зависимости от пути. Если нейтраль не подключена к земле, то нет уверенности, что короткое замыкание сработает.

\$\конечная группа\$

заземление — Почему нет распределения тока между нейтралью и землей?

Спросил 5 лет, 6 месяцев назад

Изменено 5 лет, 6 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

В первой системе включится лампа 1?

1. Если да, то почему нет распределения тока между нейтралью и землей, как показано во второй системе? Я всегда читал, что нейтраль — это проводник с током, а земля — ​​нет. В чем причина этого? Я думаю, что ток должен быть равномерно распределен между двумя проводами нейтрали и земли (при условии, что они имеют одинаковое сопротивление).

2. Если нет, означает ли это, что земля не является эталоном и не имеет «нулевого» напряжения? То есть нулевой провод заземлять не нужно?

Стрелки указывают направление токов.

^{имитация этой цепи – Схема создана с помощью CircuitLab}

• заземление

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

В вашей первой диаграмме ответ — нет. Не потому, что земля не является эталоном, а потому, что нет пути обратного тока к однофазному генератору.

То, что происходит в первой цепи, это то, что верхняя часть генератора эффективно «заземляется» через лампу. Нижняя часть генератора покажет инвертированное переменное напряжение. Но поскольку нет цепи… нет тока. Перерисовка вот так помогает.

^{смоделируйте эту цепь – схема создана с помощью CircuitLab}

В цепи 2 нет тока, проходящего через землю . Все ток от источника переменного тока ДОЛЖЕН вернуть источнику переменного тока.

Разделение тока произойдет ТОЛЬКО в том случае, если вы заземлите оба конца на нижней схеме. Это то, что происходит с плохой проводкой или если где-то есть короткое замыкание. Вот почему в наши дни мы устанавливаем GFCI в автоматические выключатели.

^{имитация этой цепи}

Однако обычно дома и особенно сельские фермы подключаются таким образом.

^{имитация этой цепи}

Нейтральная линия обслуживания может быть исключена для снижения затрат. Если она существует и рассчитана на то, чтобы проводить обратный ток со всех фаз, нейтраль не должна быть подключена к земле на стороне клиента.

Интересно, что ваша схема № 2 приводит интересный аргумент: » Была бы электрическая система на самом деле безопаснее БЕЗ всего этого заземления? » Если бы это была изолированная система с замкнутым контуром, для того, чтобы получить удар током, вам нужно было бы нажать Live И Нейтральный.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Ваша первая схема не будет работать, так как нет замкнутого контура проводимости.

Ваша вторая схема, за вычетом диодов или чем там обозначаются стрелки, показывает, как работают энергосистемы в частных домах. Нейтраль подключается к земле в одном месте, как правило, рядом с источником питания в доме.

Земля не «0 Вольт» или что-то еще, так как напряжение является относительным понятием. Вы должны были бы объяснить 0 Вольт для , где ? Поскольку земля является большим и вездесущим проводником, и многие вещи электрически связаны с ней, даже если не преднамеренно, ее обычно считают эталоном 0 вольт для измерения других напряжений относительно него.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Возможно, вы путаете две разные вещи:

• Заземление в контексте электроники, как и при Vss, как и при нормальном возврате тока.

• Заземление, также известное как Заземление безопасности оборудования в контексте электросети, которое полностью представляет собой защитный экран вокруг того, что фактически представляет собой изолированную систему горячего и нейтрального, с нейтралью, являющейся обычным обратным током.

На защитное заземление никогда не подается ток, за исключением случаев неисправности проводки. Если ток короткого замыкания слишком велик, он отключит автоматический выключатель. Если нет, мы надеемся, что он будет течь достаточно, чтобы вызвать GFCI-отключение и не причинить вреда людям.

В электропроводке проводники (горячие и нейтральные) должны быть подключены к защитному заземлению абсолютно никогда , за единственным исключением, сделанным по необходимости: изолированная система не имеет ничего, что предохраняло бы проводники от достижения неожиданного напряжения. Например, утечка в питающем трансформаторе может привести к смещению всей изолированной системы при напряжении 2400 В над землей, что приведет к нарушению изоляции. Или напряжение изолированной системы может «дребезжать» из-за емкостной связи. Таким образом, чтобы предотвратить плавание, проводников 9.0025 привязал к системе заземления, а присоединенный проводник определяется как «нейтральный».

Эта связь между нейтралью и землей выполнена в в одном месте для предотвращения избыточных токопроводов (которые сами по себе будут считаться замыканием на землю). Раньше это была просто хорошая практика; теперь устройства защиты GFCI / RCD и AFCI абсолютно необходимы.

Ваша первая диаграмма слева верна, а нарушение правил — справа: вы не подключили нейтраль, поэтому вы незаконно подключили нейтраль к земле. Он загорится только в том случае, если где-то за пределами диаграммы есть соединение нейтрали с землей. Однако, если источник защищен GFCI/RCD, он сработает мгновенно.

На второй диаграмме показана незаземленная система, очень похожая на ту, что была в доме 1946 года, за исключением вышеупомянутого соединения нейтрального заземления. По современным стандартам вы хотели бы распространить это защитное заземление на нагрузки, хотя защита GFCI / RCD защитит людей, если они есть.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

1. Нет к этому
2. Земля — это ссылка на ноль вольт, а нейтраль (обычно) соединена в одной точке с землей. Это гарантирует, что любой ток, протекающий через провод под напряжением, но не через нейтраль, может быть обнаружен УЗО и спасет жизни.

В США УЗО называется GFCI.

Если вы не заземлите нейтральный провод, то невозможно будет обнаружить небезопасную одиночную неисправность и УЗО не сработает.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Полностью изолировать цепь от источника переменного напряжения невозможно. Даже при идеальной изоляции всегда присутствует емкостная связь. Поскольку для того, чтобы кого-то убить, требуется всего несколько тысячных ампер, проще заземлить все, что может иметь электрический заряд, чем все изолировать. Это основа практики заземления в электрических нормах. Если провод проходит через кусок металла, этот кусок металла должен быть заземлен. Если существует альтернативный путь к земле, например водопровод, электрическое заземление должно быть подключено к системе водопровода. Исключением является использование двойной изоляции. Это просто означает, что прибор имеет непроводящий корпус в дополнение к изоляции провода. Заземление никогда не бывает идеальным, и в случае неисправности заземленный объект может иметь более высокий потенциал, чем другие местные заземления, такие как водопроводный кран. Наибольший риск этого возникает на кухне и в ванной, где розетки должны быть защищены автоматическими выключателями замыкания на землю. Они измеряют разницу токов между горячим и нейтральным проводами. Если разница превышает смертельные несколько тысяч ампер, питание отключается.

\$\конечная группа\$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью

---

Филипович-Грчич, Божидар; Стипетич, Нина; Милардич, Виктор; Углешич, Иво

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью, 2018 г. (разработка).

---

КРОСБИ ID: 929015 За исправление контактов CROSBI podršku putem web obrasca

Наслов
Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью

Автори
Филипович-Грчич, Божидар ; Стипетич, Нина ; Милардич, Виктор ; Углешич, Иво

Изворник
Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью

Врста, подврста
Остале Врсте Радова, разработка

Година
2018

Ключне Риечи
сети среднего напряжения; изолированная нейтраль; прерывистые дуговые замыкания; обнаружение и локализация замыкания на землю

Сажетак
В системе с изолированной нейтралью нейтраль не имеет преднамеренного соединения с землей, а система соединена с землей через емкости между линией и землей. Для однофазного замыкания на землю в этих системах единственный путь для протекания тока заземления проходит через распределенную емкость между линией и землей окружающей системы и двух оставшихся неповрежденных фаз поврежденной цепи. Для этих систем двумя основными факторами, ограничивающими величину тока замыкания на землю, являются емкость нулевой последовательности между линией и землей и сопротивление замыкания. Поскольку треугольник напряжения относительно невозмущен, эти системы могут оставаться в рабочем состоянии во время устойчивых коротких замыканий. При кратковременных дуговых замыканиях в точках с нулевым током неисправность может постоянно гаснуть или снова загораться, как, например, при прерывистых замыканиях, в основном в зависимости от напряжения дуги (величина и скорость его нарастания) и величины тока дуги. При более высоких значениях тока замыкания вероятность самозатухания при естественном переходе тока замыкания через нуль меньше из-за высокого переходного восстанавливающегося напряжения. Напряжение изолированной нейтральной точки вызывает явление перенапряжения, которое увеличивает риск замыкания двойной линии на землю. Прерывистые дуговые замыкания особенно опасны, поскольку они вызывают сбои в работе защитных реле и перенапряжения. В изолированных кабельных сетях среднего напряжения переходные перенапряжения могут достигать 3 p.u. сразу после возникновения неисправности, в то время как установившиеся перенапряжения могут достигать 2,0 о.е. Эти перенапряжения влияют на систему изоляции оборудования в сетях среднего напряжения, что приводит к ухудшению состояния изоляции. При отслеживании неисправности в незаземленной сети, хотя некоторые операторы просто идентифицируют неисправный фидер, рекомендуется точно определить местонахождение этой неисправности (например, поврежденный кабель или нарушение изоляции в устройстве), чтобы как можно быстрее вернуть его в работу. Принцип синхронной демодуляции можно использовать, измеряя, во-первых, ток инжекции, протекающий в фидерах (тороидальными датчиками), и, во-вторых, напряжение инжекции. Устройство контроля изоляции (IMD) подает напряжение постоянного или переменного тока низкой частоты между сетью и землей. В случае переменного тока устройство измеряет ток, протекающий обратно через импеданс изоляции сети, и вычисляет сдвиг напряжение-ток. Затем можно определить резистивную и емкостную составляющие этого тока и, таким образом, связать порог только с резистивной составляющей. Развитие этого метода отслеживания поощряется применением цифровых технологий для управления распределением электроэнергии. Этот отчет включает спецификации для оборудования среднего напряжения, способного противостоять первому повреждению (например, усиление изоляции двигателей, трансформаторов, кабелей и т. д.), а также международный опыт определения места повреждения среднего напряжения с использованием интеллектуальных устройств определения места повреждения (IFL) или аналогичных систем.

Изворни език
Английский

Знанства поручья
Электротехника

Напомена
Это исследование проводится для отдела исследований и разработок Électricité de France (EDF).

ПОВЕЗАНОСТЬ РАДЫ

---

Установо:
Факультет электротехники и машиностроения, Загреб

Citiraj ovu publikaciju:

Odaberite…CROSBI citatHARVARD citatBibTeX citat (HR)BibTeX citat (EN)

Филипович-Грчич, Божидар; Стипетич, Нина; Милардич, Виктор; Углешич, Иво

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью, 2018 г. (разработка).

Филипович-Грчич, Б., Стипетич, Н., Милардич, В. и Углешич, И. (2018) Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью. Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью. Разработать.

@неизвестно{неизвестно, автор = {Филипови\'{с}-Гр\в{с}и\'{с}, Бо\в{з}идар и Стипети\'{с}, Нина и Миларди\'{с}, Виктор и Угле \v{s}i\'{c}, Иво}, год = {2018}, ключевые слова = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, кратковременные дуговые замыкания, обнаружение и локализация замыканий на землю}, title = {Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью}, ключевое слово = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, прерывистое дуговое замыкание, обнаружение и локализация замыкания на землю} }

@неизвестно{неизвестно, автор = {Филипови\'{с}-Гр\в{с}и\'{с}, Бо\в{з}идар и Стипети\'{с}, Нина и Миларди\'{с}, Виктор и Угле \v{s}i\'{c}, Иво}, год = {2018}, ключевые слова = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, кратковременные дуговые замыкания, обнаружение и локализация замыканий на землю}, title = {Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью}, ключевое слово = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, прерывистое дуговое замыкание, обнаружение и локализация замыкания на землю} }

---

Причины использования заземляющего резистора нейтрали? – Aktif Group

Основная цель резистора заземления нейтрали (NGR) – ограничить ток замыкания, уже присутствующий в одной линии, до замыкания на землю. Вот почему NGR в основном используются в распределительных сетях низкого и среднего напряжения (НН и СН) , чтобы обеспечить защиту генераторов и трансформаторов от токов повреждения в случае замыкания на землю. Альтернативные системы защиты, такие как прямая заземленная нейтраль и изолированная нейтраль, имеют серьезные недостатки, например, кратковременные перенапряжения, повреждающие токи замыкания с возможным взрывом дуги и трудности локализации замыкания на землю в изолированных системах). Это не относится к системе NGR, поскольку она обеспечивает быструю реакцию для локализации неисправности и даже предотвращает перегрев. Система NGR может быть вставлена ​​между нейтральной точкой трансформатора и землей, чтобы ограничить замыкание на землю, чтобы получить окно возможностей для быстрой локализации неисправности. Самое главное, это обеспечивает сохранность оборудования.

От прекращения подачи электроэнергии до повреждения оборудования в месте неисправности и даже преждевременного старения оборудования, причин для установки НЭР множество.

Резисторы заземления нейтрали обычно используются для ветряных турбин.

NGR снижает ток замыкания на землю до заданного значения. С правильно спроектированной системой заземления нейтрали вы можете получить преимущества как от незаземленных, так и от глухозаземленных систем. Когда мы вставляем систему NGR между нейтралью и землей в энергосистеме, она начинает обеспечивать защиту от замыканий на землю, ограничивая токи замыкания на землю до безопасного уровня. Следовательно, это гарантирует, что все электрическое оборудование в вашей энергосистеме полностью защищено. NER не только поглощают огромное количество энергии, но и рассеивают ее на время возникновения неисправности таким образом, чтобы температура не превышала ограничений. Поэтому проектирование и выбор NER чрезвычайно важны, если вы хотите защитить оборудование и обеспечить безопасность персонала.

При правильно спроектированной системе заземления нейтрали вы можете использовать как незаземленные, так и глухозаземленные системы.

Назначение резистора заземления нейтрали

Таким образом, основная цель NGR в энергосистеме — ограничить большой ток, протекающий из-за замыкания линии на землю. NGR работает как регулятор тока неисправности. Он ограничивает ток короткого замыкания сопротивлением. Таким образом, при наличии сильного тока короткого замыкания он может легко повредить проводник, поскольку реле защиты требуют некоторого времени для надлежащей изоляции энергосистемы. На это короткое время NGR вмешивается, ограничивая внезапный поток тока короткого замыкания и преобразовывая его в тепловую энергию.

Больше интересует: Распределительное устройство среднего напряжения

Aktif Group производит резистор заземления нейтрали самого высокого качества

Резисторы заземления нейтрали также могут помочь в работе реле замыкания на землю. Это можно сделать, контролируя и измеряя ток, протекающий через NGR. В случае замыкания на землю реле замыкания на землю отключит цепь. Резистор заземления нейтрали может помочь подключить защитное оборудование, которое обычно не может работать с большим током. Возьмем пример реле. NGR можно использовать для уменьшения тока, чтобы защитному оборудованию не приходилось работать с большим током. NGR также защищает от пробоя изоляции в электрооборудовании. Неисправности электрооборудования возникают из-за кратковременных перенапряжений, возникающих при замыкании на землю незаземленных систем. В глухозаземленных системах их уменьшению способствуют механические напряжения в аппаратах и ​​цепях, по которым проходят токи замыкания и NGR. NGR также помогает измерять ток короткого замыкания через трансформаторы с заземлением нейтрали. Он также может работать как система сигнализации, работая с замыканием на землю. Более того, он обеспечивает достаточные уровни срабатывания, которые помогают в точном обнаружении замыкания на землю.

Силовые резисторы

Внутри резисторов заземления нейтрали Aktif

Когда вам подходит NGR?

Есть много причин для использования NGR. Вот некоторые из них:

• Существует высокий риск поражения электрическим током или дуговых вспышек, представляющих опасность для персонала и оборудования
• Высокие обратные токи на землю могут привести к повреждению или сбоям в работе оборудования
• Существует вероятность того, что высокие обратные токи на землю начнут мешать работе вашего телекоммуникационного оборудования
• NGR обеспечивает безопасность надежным, простым и селективным средством защиты
• Возможны потери из-за незапланированного простоя

• NGR снижает шаговое напряжение
• Расходы на техническое обслуживание могут возрасти из-за устаревшего оборудования
• Кроме того, это также снижает эксплуатационные расходы

Еще интересует: Тормозные резисторы

В любой электрической системе система заземления всегда играет важную роль. Чтобы избежать повреждения оборудования и иметь безопасную рабочую среду для персонала, в распределительных сетях переменного тока необходим НЭР.

Резистор заземления нейтрали Итог

Мы объяснили, насколько важно использовать NGR. Нет сомнений в том, что NGR обеспечивают повышенную безопасность персонала и обеспечивают большую надежность обслуживания. Кроме того, NGR также помогают увеличить срок службы оборудования. Aktif гордится тем, что предлагает ряд высокопроизводительных решений NGR своим уважаемым клиентам. Итак, если у вас есть какие-либо вопросы, связанные с использованием резистора заземления нейтрали или у вас есть другие вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

 

Типы заземления нейтрали в электрораспределении

Типы заземления нейтрали в электрораспределении:

 Введение:

• Введение:
  • не требует отключения системы. Внеплановое отключение при первом замыкании на землю было особенно нежелательно для непрерывных технологических процессов. Этим энергосистемам требовались системы обнаружения заземления, но локализация неисправности часто оказывалась сложной задачей. Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроля переходных перенапряжений.
  • Между проводниками системы и землей в типичной распределительной системе существует емкостная связь. В результате эта последовательная резонансная LC-цепь может создавать перенапряжения, значительно превышающие междуфазное напряжение, при повторяющихся повторных замыканиях одной фазы на землю. Это, в свою очередь, снижает срок службы изоляции, что может привести к отказу оборудования.
  • Системы заземления нейтрали аналогичны предохранителям в том смысле, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя. Затем, подобно предохранителям, они защищают персонал и оборудование от повреждений. Ущерб возникает из-за двух факторов: как долго длится неисправность и насколько велик ток короткого замыкания. Реле заземления отключают выключатели и ограничивают продолжительность неисправности, а резисторы заземления нейтрали ограничивают величину тока короткого замыкания.

   

  Важность заземления нейтрали:
  • Существует множество вариантов заземления нейтрали для энергосистем низкого и среднего напряжения. Нейтральные точки трансформаторов, генераторов и вращающихся механизмов по отношению к сети заземления обеспечивают контрольную точку нулевого напряжения. Эта защитная мера предлагает много преимуществ по сравнению с незаземленной системой, такой как
  .
  1. Уменьшенная величина переходных перенапряжений
  2. Упрощенное определение места замыкания на землю
  3. Улучшенная защита от сбоев системы и оборудования
  4. Сокращение времени и затрат на техническое обслуживание
  5. Повышенная безопасность для персонала
  6. Улучшенная молниезащита
  7. Уменьшение частоты отказов.
  Метод заземления нейтрали:
  • Существует пять методов заземления нейтрали.
  1. Раскопанная нейтральная система
  2. Система с глухозаземленной нейтралью.
  3. Система заземления нейтрали с сопротивлением. Резонансная система заземления нейтрали.
     1. Заземление с низким сопротивлением.
     2. Заземление с высоким сопротивлением.
  4. Система резонансного заземления.
  5. Заземление трансформатора заземления.

   

  (1) Системы с незаземленной нейтралью:
  •  В незаземленной системе отсутствует внутреннее соединение между проводниками и землей. Однако в системе существует емкостная связь между проводниками системы и прилегающими заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» на самом деле является «емкостно-заземленной системой» благодаря распределенной емкости.
  • При нормальных условиях эксплуатации эта распределенная емкость не вызывает проблем. На самом деле это выгодно, потому что фактически устанавливает нейтральную точку для системы; В результате фазные проводники испытывают нагрузку только при фазном напряжении над землей.
  • Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю на одной линии приводит к тому, что полное междуфазное напряжение появляется во всей системе. Таким образом, на всей изоляции в системе присутствует напряжение, в 1,73 раза превышающее нормальное напряжение. Эта ситуация часто может вызывать отказы старых двигателей и трансформаторов из-за пробоя изоляции.
  •   Преимущество:
  1. После первого замыкания на землю, при условии, что оно остается одиночным, цепь может продолжать работать, позволяя продолжать производство до тех пор, пока не будет запланировано удобное отключение для проведения технического обслуживания.
  • Недостатки:
  1. Взаимодействие между неисправной системой и ее распределенной емкостью может привести к возникновению переходных перенапряжений (в несколько раз выше нормы) между линией и землей во время нормального переключения цепи с замыканием на землю (короткое замыкание). Эти перенапряжения могут вызвать нарушение изоляции в точках, отличных от первоначальной неисправности.
  2. Вторая ошибка на другой фазе может произойти до того, как первая ошибка будет устранена. Это может привести к очень высоким токам между линиями, повреждению оборудования и нарушению обеих цепей.
  3. Стоимость повреждения оборудования.
  4. Усложнить поиск неисправностей, включая утомительный процесс проб и ошибок: сначала изолировать правильный фидер, затем ответвление и, наконец, неисправное оборудование. Результатом являются излишне длительные и дорогостоящие простои.

   

  (2) Системы с глухозаземленной нейтралью:
  • Системы с глухозаземленной нейтралью обычно используются в устройствах с низким напряжением до 600 вольт.
  • В системе с глухозаземленным заземлением нейтральная точка соединена с землей.
  • Solidly Neutral Grounding немного уменьшает проблему переходных перенапряжений, встречающихся в незаземленной системе, и обеспечивает путь для тока замыкания на землю в диапазоне от 25 до 100 % трехфазного тока замыкания системы. Однако, если реактивное сопротивление генератора или трансформатора слишком велико, проблема переходных перенапряжений не будет решена.
  • Несмотря на то, что системы с глухозаземленным заземлением лучше незаземленных систем и ускоряют поиск неисправностей, им не хватает способности заземления сопротивления ограничивать ток и дополнительной защиты, которую оно обеспечивает.
  • Для поддержания работоспособности и безопасности систем нейтраль трансформатора заземляется, а заземляющий проводник должен быть протянут от источника до самой дальней точки системы в пределах того же канала или кабелепровода. Его цель состоит в том, чтобы поддерживать очень низкий импеданс к замыканиям на землю, чтобы протекал относительно высокий ток замыкания, что гарантирует, что автоматические выключатели или предохранители быстро устранят неисправность и, следовательно, сведут к минимуму ущерб. Это также значительно снижает опасность поражения персоналом электрическим током
  • Если система не имеет жесткого заземления, нейтральная точка системы будет «плавать» по отношению к земле в зависимости от нагрузки, подвергая нагрузку между фазой и нейтралью дисбалансу напряжения и нестабильности.
  • Ток однофазного замыкания на землю в системе с глухозаземленным заземлением может превышать ток трехфазного замыкания. Величина тока зависит от места повреждения и сопротивления повреждения. Один из способов уменьшить ток замыкания на землю — оставить некоторые нейтрали трансформатора незаземленными.
  • Преимущество:
  1. Основным преимуществом глухозаземленных систем является низкое перенапряжение, что делает конструкцию заземления распространенной при высоких уровнях напряжения (ВН).
  • Недостаток:
  1. Эта система обладает всеми недостатками и опасностями высокого тока замыкания на землю: максимальный ущерб и помехи.
  2. На неисправном фидере отсутствует непрерывность обслуживания.
  3. Опасность для персонала высока во время неисправности, так как создаваемые напряжения прикосновения высоки.
  • Применение:
  1. Распределенный нейтральный проводник.
  2. 3-фазное + нейтральное распределение.
  3. Использование нулевого провода в качестве защитного проводника с систематическим заземлением на каждом полюсе передачи.
  4. Используется при низкой мощности короткого замыкания источника.
  (3) Системы с заземлением через сопротивление:
  • Заземление через сопротивление уже много лет используется в трехфазных промышленных устройствах и решает многие проблемы, связанные с глухозаземленными и незаземленными системами.
  • Системы заземления сопротивления ограничивают токи замыкания фазы на землю. Причины для ограничения тока замыкания фазы на землю с помощью сопротивления заземления:
  1. Для уменьшения эффекта горения и плавления неисправного электрического оборудования, такого как распределительные устройства, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины.
  2. Для снижения механических напряжений в цепях/оборудовании с токами короткого замыкания.
  3. Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
  4. Для уменьшения опасности взрыва дуги или вспышки.
  5. Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
  6. Для одновременного контроля кратковременных перенапряжений.
  7. Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.
  • Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов, генераторов и заземляющих трансформаторов для ограничения максимального тока короткого замыкания в соответствии с законом Ома до значения, которое не повредит оборудование в энергосистеме и обеспечить достаточное протекание тока короткого замыкания для обнаружения и срабатывания реле защиты заземления для устранения неисправности. Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю можно значительно уменьшить. Вследствие этого устройства защиты могут не определить неисправность.
  • Таким образом, это наиболее распространенное применение для ограничения токов однофазного замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с низким сопротивлением приблизительно до номинального тока трансформатора и/или генератора.
  • Кроме того, ограничение токов короткого замыкания до заданных максимальных значений позволяет проектировщику выборочно координировать работу защитных устройств, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро определить место повреждения.
  • Существует две категории сопротивления заземления:

  (1) Заземление с низким сопротивлением.

  (2) Заземление с высоким сопротивлением.

  • Ток замыкания на землю, протекающий через любой тип резистора при замыкании одной фазы на землю, увеличивает фазное напряжение двух оставшихся фаз. В результате Номинальные параметры изоляции проводников и разрядников для защиты от перенапряжений должны основываться на линейном напряжении . Это временное увеличение фазного напряжения также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, устанавливаемых в низковольтных системах с заземлением через сопротивление.
  • Увеличение фазного напряжения, связанное с токами замыкания на землю, также препятствует подключению нагрузки фаза-нейтраль непосредственно к системе. Если присутствуют нагрузки от линии к нейтрали (например, освещение 277 В), они должны обслуживаться системой с глухим заземлением. Это может быть достигнуто с помощью изолирующего трансформатора, который имеет трехфазную первичную обмотку треугольником и трехфазную четырехпроводную обмотку вторичной обмотки звездой 9.0042
  • Ни одна из этих систем заземления (с низким или высоким сопротивлением) не снижает опасность дугового разряда, связанную с межфазными замыканиями, но обе системы значительно снижают или практически устраняют опасность дугового разряда, связанную с межфазными замыканиями. Оба типа систем заземления ограничивают механические нагрузки и уменьшают термические повреждения электрического оборудования, цепей и аппаратов, по которым течет ток КЗ.
  • Разница между заземлением с низким сопротивлением и заземлением с высоким сопротивлением зависит от восприятия и поэтому четко не определена. В общем случае заземление с высоким сопротивлением относится к системе, в которой сквозной ток NGR составляет менее 50–100 А. Заземление с низким сопротивлением означает, что ток NGR будет выше 100 А.
  • Лучшим различием между двумя уровнями может быть только тревога и отключение. Система только сигнализации продолжает работать с одним замыканием на землю в системе в течение неопределенного периода времени. В системе отключения замыкание на землю автоматически устраняется защитными реле и устройствами отключения цепи. Системы только сигнализации обычно ограничивают ток NGR до 10 А или менее.
  • Номинал резистора заземления нейтрали:
  1. 1.    Напряжение: Линейное напряжение системы, к которой он подключен.
  2. 2.    Начальный ток: Начальный ток, который будет протекать через резистор при номинальном напряжении.
  3. 3.    Время: «время включения», в течение которого резистор может работать без превышения допустимого повышения температуры.
  (A).Заземление с низким сопротивлением:
  • Заземление с низким сопротивлением используется в больших электрических системах, где требуются большие капиталовложения в капитальное оборудование или длительный выход из строя оборудования имеет значительные экономические последствия, и обычно оно не используется в системах низкого напряжения из-за ограниченного тока замыкания на землю. слишком низкий для надежной работы расцепителей или предохранителей. Это затрудняет достижение селективности системы. Кроме того, заземленные системы с низким сопротивлением не подходят для 4-проводных нагрузок и, следовательно, не используются в коммерческих приложениях
  • Резистор подключается от нейтральной точки системы к земле и, как правило, рассчитан на то, чтобы пропускать только от 200 А до 1200 А тока замыкания на землю. Должен протекать достаточный ток, чтобы защитные устройства могли обнаружить неисправную цепь и отключить ее, но не настолько большой ток, чтобы вызвать серьезное повреждение в месте повреждения.
  • Поскольку импеданс заземления имеет форму сопротивления, любые переходные перенапряжения быстро гасятся, и все явления переходных перенапряжений больше не применимы. Хотя теоретически возможно применение в системах с низким напряжением (например, 480 В), значительное количество системного напряжения падает на заземляющем резисторе, но недостаточно напряжения на дуге, вызывающей протекание тока, для надежного обнаружения неисправности. По этой причине низкоомное заземление не применяется для слаботочных систем (до 1000 вольт линия к линии).
  • Преимущества:
  1. Ограничивает фазные токи на землю до 200–400 А.
  2. Снижает ток дуги и, в некоторой степени, ограничивает опасность вспышки дуги, связанную только с условиями тока дуги фаза-земля.
  3. Может ограничивать механические повреждения и термические повреждения короткозамкнутых обмоток трансформаторов и вращающихся машин.
  • Недостатки:
  1. Не препятствует работе устройств перегрузки по току.
  2. Не требует системы обнаружения замыкания на землю.
  3. Может использоваться в системах среднего и высокого напряжения.
  4. Изоляция проводников и разрядники для защиты от перенапряжений должны быть рассчитаны на основе междуфазного напряжения. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через изолирующий трансформатор.
  • Используемый: В системах среднего напряжения обычно используется до 400 ампер в течение 10 секунд.
  (B). Заземление с высоким сопротивлением:
  • Заземление с высоким сопротивлением почти идентично заземлению с низким сопротивлением, за исключением того, что величина тока замыкания на землю обычно ограничена 10 амперами или менее . Заземление с высоким сопротивлением выполняет две задачи.
  • Во-первых, величина тока замыкания на землю достаточно мала, так что в точке замыкания не происходит заметного повреждения. Это означает, что неисправная цепь не должна отключаться в автономном режиме при первом возникновении неисправности. Это означает, что если неисправность действительно возникает, мы не знаем, где она находится. В этом отношении он работает так же, как незаземленная система.
  • Во-вторых, он может управлять явлением переходного перенапряжения в незаземленных системах, если спроектирован правильно.
  • В условиях замыкания на землю сопротивление должно преобладать над зарядной емкостью системы, но не до такой степени, чтобы пропускать чрезмерный ток и тем самым исключать непрерывную работу
  • Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) ограничивают ток короткого замыкания при коротком замыкании или дуговом разряде одной фазы системы на землю, но на более низких уровнях, чем системы с низким сопротивлением.
  • В случае замыкания на землю HRG обычно ограничивает ток до 5–10 А.
  • HRG рассчитаны на непрерывный ток, поэтому описание конкретного устройства не включает номинальную выдержку времени. В отличие от NGR, ток замыкания на землю, протекающий через HRG, обычно не имеет значительной величины, чтобы привести к срабатыванию устройства перегрузки по току. Поскольку ток замыкания на землю не прерывается, необходимо установить систему обнаружения замыкания на землю.
  • Эти системы включают обходной контактор, подключенный к части резистора, который пульсирует (периодически открывается и закрывается). Когда контактор разомкнут, ток замыкания на землю протекает через весь резистор. Когда контактор замкнут, часть резистора шунтируется, что приводит к несколько более низкому сопротивлению и несколько более высокому току замыкания на землю.
  • Во избежание кратковременных перенапряжений размер резистора HRG должен быть таким, чтобы величина тока замыкания на землю , протекающего через блок, превышала зарядный ток электрической системы. Как правило, зарядный ток оценивается в 1 А на 2000 кВА мощности системы для низковольтных систем и 2 А на 2000 кВА мощности системы при 4,16 кВ.
  • Расчетные зарядные токи увеличиваются при наличии ограничителей перенапряжения. Каждый набор подавителей, установленных в системе низкого напряжения, дает примерно 0,5 А дополнительного зарядного тока, а каждый набор подавителей, установленных в системе 4,16 кВ, добавляет 1,5 А дополнительного зарядного тока.
  •  Расчетный зарядный ток системы мощностью 3000 кВА при напряжении 480 В будет составлять 1,5 А. Добавьте один комплект ограничителей перенапряжения, и общий зарядный ток увеличится на 0,5–2,0 А. В этой системе можно использовать стандартный резистор 5А. Большинство производителей резисторов публикуют подробные оценочные таблицы, которые можно использовать для более точной оценки зарядного тока электрической системы.
  • Преимущества:
  1. Обеспечивает обнаружение повреждений с высоким импедансом в системах со слабой емкостной связью с землей
  2. Некоторые замыкания фазы на землю устраняются автоматически.
  3. Сопротивление нейтральной точки можно выбрать для ограничения возможных переходных процессов перенапряжения до значения, в 2,5 раза превышающего максимальное напряжение основной частоты.
  4. Ограничивает фазные токи на землю до 5–10 А.
  5. Снижает ток дуги и практически устраняет опасность дугового разряда, связанную только с условиями дугового разряда между фазой и землей.
  6. Устраняет механические повреждения и может ограничивать тепловые повреждения короткозамкнутых обмоток трансформаторов и вращающихся машин.
  7. Предотвращает работу устройств перегрузки по току до тех пор, пока неисправность не будет обнаружена (когда только одна фаза замыкается на землю).
  8. Может использоваться в системах низкого или среднего напряжения до 5 кВ. Стандарт IEEE 141-1993 гласит, что «заземление с высоким сопротивлением должно быть ограничено системами класса 5 кВ или ниже с зарядным током около 5,5 А или меньше и не должно применяться в системах 15 кВ, если не используется надлежащее релейное заземление».
  9. Изоляция проводников и разрядники для защиты от перенапряжений должны быть рассчитаны на основе междуфазного напряжения. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через изолирующий трансформатор.
  • Недостатки:
  1. Генерирует большие токи замыкания на землю в сочетании с сильным или умеренным емкостным соединением с землей. Затраты.
  2. Требуется система обнаружения замыкания на землю, чтобы уведомить инженера объекта о возникновении условия замыкания на землю.
  (4) Резонансно-заземленная система:
  • Добавление индуктивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле — это простой способ ограничить имеющееся замыкание на землю от чего-то близкого к максимальной мощности трехфазного короткого замыкания (тысячи ампер) до относительно низкое значение (от 200 до 800 ампер).
  • Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме реактор нейтрали может быть подключен между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.
  • Система, в которой хотя бы одна нейтраль соединена с землей через
  1. Индуктивное реактивное сопротивление.
  2. Катушка Петерсена / Дугогасящая катушка / Нейтрализатор замыкания на землю.
  • Ток, генерируемый реактивным сопротивлением при замыкании на землю, приблизительно компенсирует емкостную составляющую тока однофазного замыкания на землю, называется резонансной системой заземления.
  • Система практически никогда не настраивается точно, т. е. реактивный ток не точно равен емкостному току замыкания на землю системы.
  • Система, в которой индуктивный ток немного превышает емкостной ток замыкания на землю, имеет чрезмерную компенсацию. Система, в которой индуцированный ток замыкания на землю немного меньше емкостного тока замыкания на землю, считается недостаточно компенсированным
  • Однако опыт показал, что это индуктивное сопротивление относительно земли резонирует с шунтирующей емкостью системы относительно земли в условиях дугового замыкания на землю и создает очень высокие переходные перенапряжения в системе.
  • Для контроля переходных перенапряжений конструкция должна позволять не менее 60 % трехфазного тока короткого замыкания протекать в условиях подземного КЗ.
  • Пример. Доступен заземляющий реактор на 6000 ампер для системы с мощностью 10000 ампер при трехфазном коротком замыкании. Из-за высокой величины тока замыкания на землю, необходимого для контроля переходных перенапряжений, индуктивное заземление редко используется в промышленности.

  • Катушки Петерсена:
  • Катушка Петерсена подключается между нейтралью системы и землей и рассчитана таким образом, что емкостный ток при замыкании на землю компенсируется индуктивным током, пропускаемым катушкой Петерсена . Небольшой остаточный ток останется, но он настолько мал, что любая дуга между поврежденной фазой и землей не будет поддерживаться, и неисправность погаснет. Незначительные замыкания на землю, такие как поломка штыревого изолятора, могут быть устранены в системе без прерывания питания. Кратковременные неисправности не приведут к перебоям в подаче электроэнергии.
  • Хотя стандартная «катушка Петерсона» не компенсирует весь ток замыкания на землю в сети из-за наличия резистивных потерь в линиях и катушке, теперь можно применить «компенсацию остаточного тока», вводя дополнительные 180° фазного тока в нейтраль через катушку Петерсона. Таким образом, ток короткого замыкания снижается практически до нуля. Такие системы известны как «Резонансное заземление с компенсацией нулевой последовательности» и могут рассматриваться как частный случай реактивного заземления.
  • Резонансное заземление может снизить ЭПР до безопасного уровня. Это связано с тем, что катушка Петерсена часто может эффективно действовать как NER с высоким импедансом, что значительно снижает любые токи замыкания на землю и, следовательно, также любые соответствующие опасности ЭПР (например, напряжения прикосновения, шаговые напряжения и передаваемые напряжения, включая любые опасности ЭПР, воздействующие на близлежащие телекоммуникационные сети).
  • Преимущества:
  1. Небольшой реактивный ток замыкания на землю, не зависящий от емкости системы между фазой и землей.
  2. Включает обнаружение неисправности с высоким импедансом.
  • Недостатки:
  1. Риск обширных активных потерь от замыканий на землю.
  2. Связаны высокие затраты.
  (5) Трансформаторы заземления:
  • В случаях, когда нейтральная точка недоступна для заземления нейтрали (например, для обмотки треугольником), заземляющий трансформатор может использоваться для обеспечения обратного пути при однофазном замыкании. токи
  • В таких случаях полного сопротивления заземляющего трансформатора может быть достаточно, чтобы действовать как эффективное полное сопротивление заземления. При необходимости последовательно можно добавить дополнительный импеданс. Специальный «зигзагообразный» трансформатор иногда используется для заземления обмоток треугольником, чтобы обеспечить низкий импеданс нулевой последовательности и высокий импеданс прямой и обратной последовательности для токов короткого замыкания.
  Заключение:
  • Системы заземления сопротивления имеют много преимуществ по сравнению с системами с глухим заземлением, включая снижение опасности дугового разряда, ограничение механических и тепловых повреждений, связанных с неисправностями, и контроль переходных перенапряжений.
  • Системы заземления с высоким сопротивлением также могут использоваться для поддержания непрерывности работы и помощи в обнаружении источника неисправности.
  • При проектировании системы с резисторами инженер-конструктор/консультант должен учитывать конкретные требования к номинальным характеристикам изоляции проводников, номинальным характеристикам разрядника перенапряжения, номинальным характеристикам однополюсного выключателя и способу обслуживания нагрузок фаза-нейтраль.
  Сравнение систем заземления нейтрали:

  Состояние	Незаземленный	С твердым заземлением	С заземлением низкого сопротивления	Высокоомное заземление	Реактивное заземление
  Устойчивость к переходным перенапряжениям	Хуже	Хорошо	Хорошо	Лучший	Лучший
  Увеличение напряжения на 73 % при замыкании на землю	Бедный	Лучший	Хорошо	Бедный
  Защищенное оборудование	Хуже	Бедный	Лучше	Лучший	Лучший
  Безопасность персонала	Хуже	Лучше	Хорошо	Лучший	Лучший
  Надежность обслуживания	Хуже	Хорошо	Лучше	Лучший	Лучший
  Стоимость обслуживания	Хуже	Хорошо	Лучше	Лучший	Лучший
  Простота обнаружения первого замыкания на землю	Хуже	Хорошо	Лучше	Лучший	Лучший
  Позволяет разработчику координировать защитные устройства	Невозможно	Хорошо	Лучше	Лучший	Лучший
  Снижение частоты отказов	Хуже	Лучше	Хорошо	Лучший	Лучший
  Осветительный разрядник	Тип незаземленной нейтрали	Тип заземления нейтрали	Тип незаземленной нейтрали	Тип незаземленной нейтрали	Тип незаземленной нейтрали
  Ток замыкания фазы на землю в процентах от тока трехфазного замыкания	Менее 1%	Варьируется, может быть 100% или больше	от 5 до 20%	Менее 1%	от 5 до 25%

  Ссылка:

  • Майкл Д. Сил, ЧП, старший инженер по спецификациям GE.
  • Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электроэнергии на промышленных предприятиях»
  • Дон Селкирк, П.Инг, Саскатун, Саскачеван Канада

  Оценить:

  Нравится:

  Нравится Загрузка…

  Рубрика: Без рубрики

  О Jignesh.Parmar (BE, Mtech, MIE, FIE, CEng)
  Jignesh Parmar закончил M.Tech (управление энергосистемой), BE (электрика). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в области передачи-распределения-обнаружения хищения электроэнергии-электротехнического обслуживания-электрических проектов (планирование-проектирование-технический анализ-координация-выполнение). В настоящее время он работает в одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Electrical Mirror», «Electrical India», «Lighting India», «Smart Energy», «Industrial Electrix» (Australian Power Publications). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные электрические программы на основе Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знаком с английским, хинди, гуджарати и французским языками. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить себя по различным инженерным темам.

  ЗАЗЕМЛЕНИЕ НЕЙТРАЛИ

  1. Методы заземления нейтрали

  Заземление нейтрали генераторов, передающих и распределительных сетей может быть:

  • С глухим заземлением
  • Заземление через импеданс или сопротивление
  • Незаземленный

  Заземление нейтрали генераторов используется для защиты генератора и связанного с ним оборудования от повреждений, вызванных ненормальными электрическими условиями, для того, чтобы:

  • Сведение к минимуму повреждений сердечника статора, вызванных внутренними замыканиями на землю
  • Обеспечение чувствительных средств обнаружения замыкания на землю
  • Ограничение переходного перенапряжения на изоляцию статора генератора
  • Ограничение механической нагрузки на генератор при внешних замыканиях на землю

  Общие методы заземления нейтрали генераторов:

  Метод заземления и выбранные компоненты зависят от сети и размера генераторов и влияют на используемые средства защиты.

  • Твердое основание
  • Заземление через сопротивление
  • Заземление через трансформатор с резистором, подключенным к клеммам вторичной обмотки

  Нейтраль с глухозаземленным заземлением используются на генераторах малых размеров и в генераторах, работающих от изолированной сети, так как это улучшает работу генератора при несбалансированных нагрузках.

  Дизельные аварийные генераторы являются примером этого метода.

  Заземление через сопротивление ограничивает токи замыкания на землю и обычно используется в генераторах средней и большой мощности

  Заземление через трансформатор используется на генераторах большой мощности.

  В сетях высокого напряжения (напряжением выше 52 кВ) для ограничения величины перенапряжений на оборудовании, которые могут повлиять на диэлектрические характеристики изоляционных материалов, и для уменьшения толщины изоляции обмоток по направлению к нейтральной точке, нейтральная точка трансформаторы надежно заземлены.

  Для сетей с нейтралью с твердозаземленной потенциал нейтрали близок к потенциалу земли. При возникновении неисправности ток короткого замыкания достаточно велик для мгновенного срабатывания устройств защиты

  Среди технических причин для этого метода :

  • Плавающий потенциал на обмотках более низкого напряжения (вторичной и третичной) поддерживается на безопасном уровне.
  • Дуговые замыкания на землю не создают опасно высокого напряжения на здоровых фазах.
  • Контролируя величину тока замыкания на землю, можно контролировать индуктивные помехи между силовыми цепями и цепями связи.

  Глубоко заземленный означает прямое соединение с проводником соответствующего размера от нейтрали к заземляющей сети.

  Полное сопротивление не введено намеренно, кроме сопротивления самого заземляющего проводника.

  Термин «эффективное заземление» часто используется для определения этого типа заземления.

  В распределительных сетях среднего напряжения целью является снижение значения тока короткого замыкания между фазами на землю.

  Нейтральная точка установки заземляется через сопротивление, обычно ограничивающее ток короткого замыкания до 300 А, или через импеданс, обычно катушку Петерсена .

  Катушка Петерсена состоит из реактора с железным сердечником, подключенного к нейтрали трехфазной системы.

  В случае неисправности емкостной зарядный ток нейтрализуется током через реактор, равным по величине, но сдвинутым по фазе на 180 градусов.

  Компенсирует опережающий ток, потребляемый линейными емкостями. Коэффициент мощности разлома приближается к единице. Это облегчает гашение дуги, так как и напряжение, и ток имеют одинаковое пересечение нуля.

  Для сетей с нейтралью , заземленной через полное сопротивление или сопротивление , при замыкании фазы на землю значение тока короткого замыкания зависит от значения полного сопротивления.

  Напряжение между фазами без повреждений состоит из межфазного напряжения и линейного напряжения.

  Преимущества этого метода:

  • Уменьшение повреждений от плавления, горения и механического воздействия благодаря более низкому току замыкания на землю
  • Уменьшенная опасность вспышки дуги
  • Снижение мгновенных падений напряжения при замыканиях на землю

  Обычно у силовых трансформаторов обмотки среднего напряжения соединены «треугольником»; для достижения нейтрального заземления необходимо сформировать искусственную нейтральную точку.

  Это достигается с помощью зигзагообразного заземляющего трансформатора , как показано на рисунке ниже.

   

   

  Зигзагообразный заземляющий трансформатор

   

   

   

  Сети низкого напряжения обычно имеют нейтраль с глухозаземленным заземлением .

  Незаземленные системы — это системы без заземления, за исключением устройств с высоким импедансом, таких как трансформаторы напряжения. Также необходимо учитывать емкость относительно земли каждого из фазных проводников.

  Преимущества незаземленных систем заключаются в том, что единичное замыкание на землю не приводит к выходу системы из строя, а стоимость оборудования для обнаружения замыкания на землю невелика.

  Недостатками являются то, что они подвержены кратковременным перенапряжениям, а прочность изоляции оборудования, подключенного к незаземленным системам, должна быть выше, чем для заземленных систем.

  Системы с незаземленной нейтралью используются, когда отключение при первой неисправности может быть опаснее, чем продолжение работы установки.

  Типичными ситуациями являются больничные операционные и послеоперационные палаты.

  Для сетей с незаземленной нейтралью , если изоляция в сети вне места повреждения исправна, не имеет дефектов и повреждение затрагивает только одну фазу, ток короткого замыкания не вызовет срабатывания защитных устройств.

  В этом случае для обеспечения баланса 3-фазной системы потенциал нейтрали относительно земли приближается к фазному напряжению сети. Это означает, что напряжение между фазами без повреждения и землей равно междуфазному напряжению.

   

  2. Заземление нейтрали и обнаружение замыкания на землю

  Метод заземления нейтрали влияет на обнаружение замыкания на землю.

  В сетях с нейтралью с глухозаземленной Замыкания фазы на землю обнаруживаются реле защиты от перегрузки по току.

  В системах , заземленных по сопротивлению и полному сопротивлению, замыкания фазы на землю можно обнаружить, контролируя ток, протекающий через устройство заземления нейтрали.

  Трансформатор тока (ТТ) устанавливается вокруг проводника от устройства к земле, а вторичный ток ТТ питает реле максимального тока.

  В системах с заземлением через высокое сопротивление, где ток замыкания на землю низкий, реле максимального тока обнаружения замыкания на землю может инициировать аварийный сигнал, а не срабатывание.

  В незаземленных системах одиночное замыкание на землю не приведет к протеканию тока замыкания.

  При замыкании на землю на одной из фаз напряжение относительно земли на двух исправных фазах возрастет.

  Реле напряжения, измеряющие напряжение относительно земли для каждой из фаз, могут использоваться для обнаружения замыкания на землю в незаземленных системах.

  Обычно требуется обеспечить обнаружение замыкания на землю в незаземленных системах.

   

  3. Системы TT, TN и IT – низкое напряжение

  В сетях низкого напряжения и в соответствии со стандартом IEC 60364-4-41 заземление нейтрали классифицируется следующим образом:

  • A система электроснабжения с заземленной (заземленной) нейтралью, в которой нейтраль источника и электрооборудование заземлены (заземлены) раздельно (земля служит обратным путем для токов утечки и замыканий).
  • TN : Заземленная (заземленная) система электроснабжения, в которой нейтраль используется для заземления оборудования. Эту систему можно разделить на:
  • TN-C : система электроснабжения с заземленной нейтралью, в которой нейтраль служит защитным проводником, т. е. проводник PEN . Эту систему можно использовать только в том случае, если сечение нейтрального провода равно ≥ 10 мм2 .
  • TN-S : Заземленная (заземленная) система электроснабжения с отдельными нейтральным и защитно заземленным ( PE ) проводниками.
  • IT : Незаземленная (изолированная) система электроснабжения с распределенной нейтралью или без нее. Оборудование заземлено (заземлено).

   

  TT system

   

   

   

  TN system

   

   

   

   

  IT system

   

   

   

   

  In LV ungrounded neutral системы и 9Реле контроля изоляции 0025 обычно используется для обнаружения первого замыкания на землю.

  Это реле защиты соответствует требованиям стандарта IEC 61557 .