Изолированная нейтраль и глухозаземленная: Нейтраль — это… (определение, примеры)

Содержание

Нейтраль — это… (определение, примеры)

В этой статье мы рассмотрим, что такое нейтраль, что она из себя представляет и какое электрооборудование её имеет. Также мы рассмотрим, почему термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограни­ченное применение и их следует исключить из нормативной документации.

Что такое нейтраль?

Согласно определения из ГОСТ 30331.1-2013 [1]:

Нейтраль (neutral) — это общая часть многофазной системы переменного тока, соединённой звездой, находящаяся под напряжением, или средняя часть однофазной системы переменного тока, находящаяся под напряжением.

Какое электрооборудование имеет нейтрали?

Чтобы ответить на данный вопрос обратимся к книге [2] Ю.В. Харечко, который пишет:

« Некоторые виды электрооборудования переменного тока имеют нейтрали, например: трехфазные трансформаторы, генераторы и электродвигатели, обмотки которых соединены звездой, трехфазные электронагреватели, нагревательные элементы которых также соединены звездой. В составе трехфазной электрической системы могут быть десятки, сотни и тысячи электротехнических изделий, имеющих нейтрали. »

[2]

Что представляет собой нейтраль?

Ю.В. Харечко в своей книге [2] вполне однозначно описал нейтраль:

« Нейтраль представляет собой общую токоведущую часть многофазного источника питания переменного тока. Нейтралью, например, является общий вывод обмоток трёхфазного электрогенератора или трансформатора, соединённых в звезду. У однофазного источника питания нейтралью является средняя токоведущая часть, например, средний вывод обмотки однофазного трансформатора или электрогенератора. Указанная токоведущая часть может быть заземлена или изолирована от земли. В нормативной документации (особенно в ПУЭ) ее соответственно называют глухозаземленной или изолированной нейтралью. »

[2]

Найти нейтраль вы можете на рисунке 1 ниже (в качестве примера).

Рис. 1. Система TT трехфазная четырехпроводная (показана нейтраль) (на основе рисунка 31F1 ГОСТ 30331.1-2013)

Термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» корректны, если их правильно употребляют.

Если обратиться к книгам Ю.В. Харечко [2] и [3], то можно в них найти анализ действовавшей ранее и действующей в настоящее время нормативной документации в которой некорректно трактуются и употребляются данные термины. В частности Ю.В. Харечко вполне справедливо делает заключение:

« В нормативных требованиях термин «изолированная нейтраль» иногда используют недостаточно корректно. При соединении обмоток трехфазного электрогенератора или трансформатора треугольником у источника питания нет нейтрали. Токоведущие части однофазного источника питания, имеющего одну обмотку, например выводы однофазного электрогенератора, также не являются нейтралью. Поэтому в низковольтных электрических системах переменного тока с так называемой «изолированной нейтралью» нейтрали, как таковой, может и не быть вовсе. В указанных случаях более правильно говорить об изолированных от земли токоведущих частях источника питания. »

[2]

« Поэтому термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограни­ченное применение. Их можно исключить из нормативных требо­ваний к низковольтным электроустановкам. Низковольтные элек­трические системы правильнее классифицировать по типам за­земления системы. В противном случае требования нормативных документов больше напоминают собой нагромождение понятий, повторяющих друг друга. »

[3]

Список использованной литературы

  1. ГОСТ 30331.1-2013
  2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 1// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2011. – № 3. – 160 c.
  3. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий, 3-издание, 2004

Изолированная и глухозаземленная нейтраль

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

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

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

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

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

Основные недостатки изолированной нейтрали:

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

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

Глухозаземленная нейтраль

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

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

Особенности глухого заземления

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

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

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

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

Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Вход в личный кабинет

Контекстная реклама

Щитовое оборудование CHINT

Официальный представитель производителя CHINT.
Широкий ассортимент, продукция в наличии.

 

Силовые автоматические выключатели CHINT

Такое нельзя пропустить! Смотрите запись от 1 февраля 2021 г. Неожиданные новинки, сенсационное партнерство.

 

Корпус RS52 — решение для Вас!

Цените своё время и беспокоитесь о безопасности при установке электрооборудования? Вам нужен RS52 ТМ «Узола»!

 

Face Temp

Многофункциональный терминал для распознавания лица и измерения температуры. Доставка.

 

Удлинители и сетевые фильтры ЭРА

«КраснодарЭлектро»: напрямую от производителя. Выгодные цены, широкий ассортимент, гарантия, доставка.

 

Страница «/upload/file/sprav/sprav21.htm» не найдена.

Поиск по сайту

Контекстная реклама

Автоматические выключатели CHINT

Широкий ассортимент электрооборудования и низковольтной аппаратуры удобно приобрести в интернет магазине официального представителя.

 

Автоматические выкл. ВА88 MASTER IEK

Рабочее напряжение до 690 В. Служат для защиты электрических сетей от КЗ, перегрузки, снижений напряжения. Компактные размеры.

 

H07RN-F медный кабель от производителя

Кабели по международному стандарту. Напрямую с завода, доставка по всей России, комплексные заказы.

 

Надёжное электрощитовое оборудование!

Широкий ассортимент, доступные цены и высокое качество. Добро пожаловать на страницы каталога ГК «Узола»!

 

«ВРУ-1» от ГК «Узола» снова в наличии!

Только сейчас «Узола» предлагает самые выгодные цены и условия на покупку корпусов ВРУ! Заходите к нам!.

 

Свежий номер

Рассылка

Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку!

*/
]]]]>]]>

Режимы работы нейтралей трансформаторов системы электроснабжения

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

  • требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,
  • допустимыми токами замыкания на землю,
  • перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств, 
  • необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,
  • возможностью применения простейших схем электрических сетей.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали. 

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

  • глухозаземленная нейтраль,

  • изолированная нейтраль,

  • эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой, а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью.

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью.

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями срезонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью.

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть срезистивнозаземлённой нейтралью.

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть сэффективнозаземлённой нейтралью.

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем
















Напряжение, кВ Режим нейтрали Примечание
0,23 Глухозаземленная нейтраль Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4
0,69 Изолированная нейтраль Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110 Эффективно заземленная нейтраль Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Системы с глухозаземленной нейтралью — это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью. При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а — заземленная нейтраль, б — изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов — до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

 

Вызвать электрика в Ростове на Дону можно по телефонам 89081775067 и 241 92 67

http://rostovelectric.ru/ 
http://vk.com/elektrik89381019528 
http://ok.ru/group/51833654542481 
http://vk.com/stroikarus 
http://elektrik-rostov-do.wix.com/220-380 
http://vk.com/gruzoperevozki_rostov_61 
http://vk.com/parket_rostov_89064173503 
https://vk.com/moto_rostov_na_donu 
https://www.instagram.com/motoelektrik_rnd/ 
https://vk.com/skuter_rostov 
https://ok.ru/group/54561223475345 
https://yandex.ru/uslugi/profile/AlexSergeev-204022 
https://vk.com/motovel 
http://89081775067. tt34.ru/ 
http://wikimapia.org/39762599/ru/

252

Эффективно заземлённая нейтраль — нейтраль трёхфазной электрической сети выше 1000В, коэффициент замыкания на землю в которой не более Кзам = 1.4. Коэффициент з

Пользователи также искали:



эффективно заземленная нейтраль трансформатора. особенности работы,

эффективно заземленная нейтраль,

изолированная нейтраль,

как поставить на нейтраль bmw e65,

компенсированная нейтраль,

можно ли на автомате на ходу включать нейтраль,

режимы работы нейтрали в сетях до 1кв,

резистивно заземленная нейтраль,

резонансно заземленная нейтраль,

рычаг кпп не возвращается в нейтраль гранта,

рычаг кпп не возвращается в нейтраль лансер 9,

рычаг кпп не возвращается в нейтраль сенс,

рычаг кпп не возвращается в нейтраль ваз 2114,

рычаг кпп не возвращается в нейтраль,

рычаг переключения коробки передач не возвращается в нейтраль фольксваген,

виды нейтралей пуэ,

нейтраль,

Эффективно,

эффективно,

заземленная,

заземленной,

нейтрали,

заземленная нейтраль,

эффективно заземленной,

эффективно заземленная,

эффективно заземленная нейтраль,

электротехники,

электротехнике,

заземленной нейтрали,

заземлённая,

нейтралей,

заземлённая нейтраль,

электротехнических,

эффективно заземлённая нейтраль,

электротехнические,

electrical,

эффективно заземленной нейтрали,

электротехника,

Электротехника,

электротехнического,

нейтраль заземленная,

электротехнической,

заземлённой,

эффективным,

эффективно заземлённой,

эффективности,

                                     



Чем называют эффективно заземленную нейтраль. Эффективно заземленная нейтраль, присутствующая в трансформаторах на подстанциях. Краткий обзор самых распространенных способов. .. Заземляющие устройства электроустановок СОНЭЛ. Глухозаземленная заземленная применяется в случае ≥ 110 кВ. Нейтраль считается эффективно заземленной, если при. .. Эффективно заземлённая нейтраль wand. 9 май 2018 Конструктивные особенности разных видов заземления нейтрали. Изолированная, компенсированная, эффективно заземленная,. .. преимущества и недостатки сети с компенсированной нейтралью. эффективно нейтралью электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий. .. Режимы работы нейтралей в электроустановках. Эффективно заземлённая нейтраль трёхфазной электрической сети выше 1000В, коэффициент замыкания на землю в которой не более. .. Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение. Различают несколько режимов работы нейтрали: изолированная, глухозаземленная и эффективно заземленная. У каждого режима есть свои. .. Эффективное заземление нейтрали в сети: описание типов и. 11 янв 2014 В зависимости от номинального напряжения может быть или эффективно заземленная нейтраль электрической сети.. .. Режимы работы нейтралей в электрических сетях. Однако этот режим обладает и целым букетом недостатков по сравнению с режимом эффективно заземленной нейтрали, к которым следует отнести. .. Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических. изолированная. эффективно заземленная нейтраль. Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью. .. Электрические сети с эффективно заземленной нейтралью. Эффективно заземленной нейтралью называется заземленная нейтраль трехфазной электросети с напряжением более 1 кВ, у которой коэффициент.

Earthed: перевод, произношение, транскрипция, примеры. По условиям изоляции эффективность заземления нейтрали Допустимая длительность работы с заземленной фазой определяется ПТЭ и. .. Режимы работы нейтрали. 10 апр 2015 КЗ ≤ 1.4, то такое заземление нейтрали называют эффективным, а сеть – эффективно заземленной. Это имеет место, если. .. Режимы работы нейтралей трансформаторов системы. effective earthed neutral эффективно заземлённая нейтраль transformer трёхфазный трансформатор с заземлением нейтрали через резистор. .. Расчет сечения кабеля СибИнформГрупп. Схемы непосредственного заземления нейтралей трансформаторов используются в. .. Области применения различных систем заземления нейтрали. напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью заземляющей сетки, примыкающих к местам присоединения нейтралей. .. Влияние режима нейтрали сети на уровень перенапряжения. Что же такое эффективно заземленная нейтраль – это трехфазная сеть с. .. Заземляющие устройства. 1. Режимы работы нейтралей в электри. Сети эффективно заземленными нейтралями применяют на напряжение. Допустимая длительность работы с заземленной фазой определяется. .. Характеристики основных режимов заземления нейтралей в. В сетях до выше 1кВ заземление нейтрали имеет свои особенности. эффективно и резонансно заземленная нейтраль.. .. Режимы работы нейтрали трансформатора: разновидности. 28 ноя 2016 работы нейтрали. А именно, глухозаземленная, изолированная от земли и эффективно заземленная, компенсированная нейтраль. .. Виды заземления нейтрали YouTube. В аварийных случаях глухозаземленная нейтраль выравнивает потенциалы, вследствие чего касание Эффективно заземленной нейтралью..

Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений

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

Для чего нужна нейтраль | Авто Брянск

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

Содержание

Назначение [ править | править код ]

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

Обозначение [ править | править код ]

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

Нейтраль в ЛЭП [ править | править код ]

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

Глухозаземлённая нейтраль [ править | править код ]

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

Изолированная нейтраль [ править | править код ]

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

Эффективно заземленная нейтраль [ править | править код ]

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

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

Общее назначение нулевого провода в обмотках трансформатора

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

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

Типы соединения обмоток силовых трансформаторов

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

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

Изолированная нейтраль в электрических сетях

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

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

Главными недостатками изолированных сетей считаются:

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

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

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

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

Заземление через низкоомные резисторы

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

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

Важными недостатками такого типа заземления:

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

Глухое заземление силовых трансформаторов на землю

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

Основными преимуществами такого типа нейтрали считаются:

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

К недостаткам относится:

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

Резонансно-заземленные или компенсированные нейтрали

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

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

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

Недостатками сети с таким типом нейтрали считаются:

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

Нулевой проводник и дугогасящая катушка, реактор

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

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

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

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

Что такое глухозаземленная нейтраль?

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

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

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

Рис. 2. Сеть с глухозаземленной нейтралью

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

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

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

Пример устройства сети TN-C-S

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

Технические особенности

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

Разница между фазным и линейным напряжением

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

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

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

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

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

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

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

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

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

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

Движение тока при КЗ на корпус

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

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

Отличия глухозаземленной нейтрали от изолированной

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

Рис. 6. Электроустановка с изолированной нейтралью

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

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

Системы TN и её подсистемы

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

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

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

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

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

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

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

Требования ПУЭ

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

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

Характеристики способов заземления нейтрали различных энергосистем: факт и вымысел

% PDF-1. 6
%
697 0 объект
> / Метаданные 748 0 R / Страницы 692 0 R / StructTreeRoot 82 0 R / Тип / Каталог / Просмотрщик Настройки >>>
endobj
748 0 объект
> поток
False11.08.5122018-09-12T16: 33: 19.799-04: 00 Библиотека Adobe PDF 15.0Eatond370a7cf961b5e116f39239b18ba82040f5ccb05572860 Adobe InDesign CC 13.1 (Macintosh) 2018-09-12T15: 28: 50.000-05: 002018-09-12 -09-11T15: 15: 48.000-04: 00application / pdf2018-09-12T16: 35: 16.869-04: 00

  • Eaton
  • Заземление энергосистем, вероятно, является наиболее непонятым элементом конструкции любой энергосистемы. В этом прикладном документе рассматриваются характеристики различных методов заземления энергосистем, которые применяются в настоящее время и неправильно применяются в промышленности сегодня
  • Характеристики способов заземления нейтрали различных энергосистем: факты и вымыслы
  • xmp.id:d6e83ae2-534f-4ea6-a932-172e506a329axmp.сделал: 07801174072068118DBBAB668637C198proof: pdfuuid: 73c0f137-3a57-4ade-908C-7a2950247f27xmp. iid: f643fd8c-df25-4c05-b0f2-d9bbb9329113xmp.did: 07801174072068118DBBAB668637C198defaultxmp.did: 886738FBB5CEE21192DD8F08ADAD9468

  • convertedAdobe InDesign CC 13,1 (Macintosh) 2018-09-11T14: 15 : 48.000-05: 00от приложения / x-indesign к приложению / pdf /
  • Библиотека Adobe PDF 15.0false

  • eaton: таксономия продукции / системы управления распределением мощности среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-5-15kv-36-wide
  • eaton: таксономия продукции / распределительные устройства среднего напряжения / распределительные устройства среднего напряжения / vacclad-w-27-kv-42-wide-arc-устойчивые-металлические-плакированные-распределительные устройства среднего напряжения
  • eaton: таксономия продукции / распределительные-распределительные устройства среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-38-kv-42-wide-arc-устойчивое-металлическое-плакированное-распределительное устройство среднего напряжения
  • eaton: таксономия продукции / распределительные устройства среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-38-kv-42-wide-metal-clad-medium-voltage-switchgear
  • eaton: ресурсы / технические ресурсы / заметки по применению
  • eaton: language / en-us
  • eaton: таксономия продукции / распределительные-системы-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-5-kv-26-широкая-узкая-конструкция-металлическая-оболочка-распределительное устройство среднего напряжения
  • eaton: вкладки поиска / тип содержимого / ресурсы
  • eaton: страна / северная америка / сша
  • eaton: таксономия продукции / распределительные-системы-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-27-kv-36-wide-metal-clad-medium-voltage-switchgear
  • eaton: таксономия продукции / распределительные-системы-распределения-среднего напряжения / распределительное устройство среднего напряжения / vacclad-w-5-15-kv-36-wide-arc-устойчивые-металлические-плакированные-среднего напряжения -распределитель
  • конечный поток
    endobj
    692 0 объект
    >
    endobj
    82 0 объект
    >
    endobj
    83 0 объект
    > / A10> / A5> / A6> / A7> / A8> / Pa0> / Pa1> / Pa10> / Pa11> / Pa12> / Pa13> / Pa14> / Pa15> / Pa17> / Pa18> / Pa19> / Pa2> / Pa20> / Pa3> / Pa4> / Pa5> / Pa6> / Pa7> / Pa8> / Pa9 >>>
    endobj
    84 0 объект
    >
    endobj
    85 0 объект
    >
    endobj
    86 0 объект
    >
    endobj
    87 0 объект
    [124 0 R 123 0 R 125 0 R 126 0 R 126 0 R 126 0 R 126 0 R 126 0 R 126 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 127 0 R 128 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 129 0 R 130 0 R 130 0 R 130 0 R 130 0 R 132 0 R 133 0 R 134 0 R 134 0 R 134 0 R 134 0 R 134 0 134 0 R 134 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 135 0 R 136 0 R 136 0 R 136 0 R 136 0 R 137 0 R 137 0 R 137 0 R 137 0 R 137 0 R 137 0 R 137 0 R 137 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 138 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 139 0 R 140 0 R 140 0 R 140 0 R 117 0 R 119 0 R 117 0 R 120 0 R 117 0 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R 118 0 R]
    endobj
    88 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 142 0 R 142 0 R 142 0 R 143 0 R 143 0 R 144 0 R 144 0 R 145 0 R 145 0 R 146 0 R 146 0 R 147 0 R 147 0 R 147 0 R 148 0 R 148 0 R 148 0 R 149 0 R 149 0 R 150 0 R 150 0 R 150 0 R 151 0 R 151 0 R 151 0 R 152 0 R 153 0 R 154 0 R 154 0 R 691 0 R 690 0 R 688 0 R 687 0 R 685 0 R 684 0 R 682 0 R 681 0 R 156 0 R 156 0 R 157 0 R 157 0 R 157 0 R 157 0 R 157 0 R 675 0 R 674 0 R 674 0 R 672 0 671 0 R 669 0 R 668 0 R 666 0 R 665 0 R 159 0 R 159 0 R 159 0 R 159 0 R 160 0 R 160 0 160 0 R 160 0 R 160 0 R 160 0 R 163 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 165 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 167 0 R 168 0 R 168 0 R 168 0 R 168 0 R 168 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 R 169 0 170 0 R 170 0 R 170 0 R 170 0 R 170 0 R 171 0 R 171 0 R 171 0 R 172 0 R 172 0 R 172 0 R 173 0 R 173 0 R 173 0 R 174 0 R 174 0 R 174 0 656 р. 174 р. 0 657 р. 0 174 р. 0 658 р. 0 174 р. 0 659 р. 0 174 р. 0 174 р.]
    endobj
    89 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 177 0 R 178 0 R 178 0 R 178 0 R 178 0 R 178 0 R 178 0 R 655 0 R 654 0 R 653 0 R 181 0 R 181 0 R 181 0 R 181 0 R 181 0 R 181 0 R 181 0 R 181 0 R 182 0 R 182 0 182 0 R 182 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 185 0 R 186 0 R 186 0 R 186 0 R 186 0 R 186 0 R 186 0 R 186 0 R 186 0 R 187 0 R 648 0 R 187 0 R 649 0 R 187 0 R 650 0 R 187 0 R 647 0 R 646 0 R 645 0 R 642 0 R 641 0 R 640 0 R]
    endobj
    90 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 194 0 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 р 194 0 R 637 0 R 636 0 R 635 0 R 632 0 R 631 0 R 630 0 R 199 0 R 199 0 R 199 0 R 199 0 R 200 0 R 200 0 R 201 0 R 201 0 R 201 0 R 201 0 R 627 0 R 626 0 R 626 0 R 626 0 R 623 0 R 619 0 R 618 0 R 615 0 R 611 0 R 610 0 R 609 0 R 605 0 R 604 0 R 603 0 R 599 0 R 598 0 R 597 0 593 р. 592 0 р. 591 0 р. 587 0 р. 586 0 р. 585 0 р. 581 0 р. 580 0 р. 579 0 р. 575 0 р. 571 0 р. 570 0 р. 569 0 565 р. 564 0 р. 563 0 р. 559 0 р. 558 0 р. 557 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 р. 206 0 R 207 0 R 207 0 R 208 0 R 209 0 R 209 0 R 209 0 R 210 0 R 211 0 R 212 0 R 212 0 R 212 0 R 212 0 R 212 0 R 212 0 R]
    endobj
    91 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL null 0 217 руб. 0 21 руб. 7 0 R 217 0 R 217 0 R 217 0 R 217 0 R 217 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 218 0 R 219 0 R 219 0 R 219 0 R 219 0 R 219 0 219 0 R 219 0 R 539 0 R 538 0 R 537 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 222 0 R 223 0 R 223 0 R 223 0 R 223 0 R 223 0 R 223 0 R 223 0 R 223 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 224 0 R 227 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 228 0 R 229 0 R 230 0 R 231 0 R 232 0 R 232 0 232 0 R 232 0 R 232 0 R 232 0 R 232 0 R 232 0 R 232 0 R 232 0 R 233 0 R 233 0 R 233 0 R 233 0 R 233 0 R 534 0 R 533 0 R 530 0 R 531 0 R 530 0 R 532 0 R 530 0 R]
    endobj
    92 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 238 0 R 238 0 R 238 0 R 238 0 R 238 0 R 238 0 R 238 0 R 238 0 R 238 0 R 239 0 R 239 0 R 239 0 R 239 0 R 239 0 R 239 0 R 239 0 R 240 0 R 240 0 R 240 0 R 240 0 R 527 0 R 240 0 R 240 0 R 240 0 R 240 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 R 241 0 241 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 242 0 R 245 0 R 245 0 R 245 0 R 245 0 R 245 0 R 245 0 R 245 0 R 245 0 R 526 0 R 525 0 R 524 0 R 248 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 R 249 0 249 р. 0 249 р. 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 249 0 р. 521 0 р. 520 0 р. 519 0 р.]
    endobj
    93 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL NULL 254 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 255 0 R 256 0 R 256 0 R 256 0 R 256 0 R 256 0 R 256 0 R 256 0 R 516 0 R 515 0 R 514 0 R 261 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 262 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R 263 0 R]
    endobj
    94 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 266 0 R 267 0 R 267 0 R 267 0 R 267 0 R 267 0 R 267 0 R 267 0 R 267 0 267 р 267 0 р 268 0 р 268 0 р 268 0 р 268 0 р 268 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 р 269 0 269 р. 269 0 р. 269 0 р. 269 0 р. 269 0 р. 269 0 р. 269 0 р. 269 0 р. 269 0 р. 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 270 0 R 271 0 R 271 0 R 271 0 R 271 0 R 271 0 R 511 0 R 510 0 R 509 0 R]
    endobj
    95 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 278 0 R 278 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 R 501 0 R 279 0 R 502 0 R 279 0 R 503 0 R 279 0 R 504 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 R 505 0 R 279 0 R 279 0 R 279 0 279 р. 279 р. 0 р. 279 0 р. 506 0 р. 279 0 р. 279 0 р. 279 0 р. 279 р. 279 0 р. 279 0 р. 279 0 р. 279 0 р. 279 0 р. 279 0 р 500 0 р. 0 R 282 0 R 282 0 R 282 0 R 495 0 R 490 0 R 491 0 R 490 0 R 492 0 R 490 0 R 493 0 R 490 0 R 494 0 R 490 0 R 487 0 R 487 0 R 482 0 R 481 0 R 483 0 R 481 0 R 484 0 R 481 0 R 485 0 R 481 0 R 486 0 R 481 0 R 478 0 R 477 0 R 474 0 R 472 0 R 470 0 R 467 0 R 468 0 R 467 0 469 рэнд 0 467 0 R 464 0 R 464 0 R 461 0 R 462 0 R 461 0 R 463 0 R 461 0 R 458 0 R 458 0 R 455 0 R 456 0 R 455 0 R 457 0 R 455 0 R 450 0 R 451 0 R 450 0 R 452 0 R 450 0 R 448 0 R 448 0 R 447 0 R 447 0 R 287 0 R 288 0 R 288 0 R 288 0 R 288 0 R 288 0 R 433 0 R 288 0 R 434 0 R 288 0 R 288 0 R 288 0 R 288 0 R 289 0 R 289 0 R 289 0 R 289 0 R 289 0 R 289 0 R 289 0 R 290 0 R 290 0 R 290 0 R 290 0 R 290 0 R 290 0 290 0 R 429 0 R 290 0 R 430 0 R 290 0 R 431 0 R 290 0 R 432 0 R 290 0 R 290 0 R]
    endobj
    96 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 291 0 R 292 0 R 292 0 R 292 0 R 293 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 294 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 295 0 R 296 0 R 296 0 R 296 0 R 296 0 R 296 0 R 296 0 R 296 0 R 296 0 R 299 0 R 299 0 R 299 0 R 299 0 R 299 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 300 0 R 301 0 R 301 0 R 301 0 R 301 0 R 301 0 R 302 0 R 302 0 R 302 0 R 302 0 R 302 0 R 302 0 R 302 0 R 303 0 R 303 0 R 303 0 R 428 0 R 427 0 R 424 0 R 423 0 R 422 0 R 422 0 R 421 0 R 421 0 R 420 0 R 413 0 R 411 0 R 412 0 R 411 0 R 410 0 R 410 0 R 408 0 R 409 0 R 408 0 R 407 0 R 401 0 R 401 0 R 401 0 R 401 0 R 400 0 R 399 0 R 399 0 R 398 0 R 398 0 R 397 0 R 396 0 396 рэнд 395 0 р 394 0 р 385 0 р 384 0 р 383 0 р 382 0 р 381 0 р 380 0 р 379 0 р 378 0 р 369 0 р 369 0 р 368 0 р 367 0 р 366 0 р 365 0 364 руб. 0 руб. 363 0 руб. 362 0 руб. 353 0 R 352 0 R 352 0 R 351 0 R 351 0 R 350 0 R 350 0 R 350 0 R 349 ​​0 R 349 ​​0 R 348 0 R 348 0 R 347 0 R 347 0 R 346 0 R 346 0 R 337 0 336 р. 336 р. 0 р. 336 0 р. 336 0 р. 335 0 р. 335 0 р. 334 0 р. 334 0 р. 334 0 р. 333 0 р. 333 0 р. 333 0 р. 333 0 р. 332 0 р. 332 0 р. 332 0 р. 331 0 331 0 R 331 0 R]
    endobj
    97 0 объект
    [null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null ноль null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 98 0 R 99 0 R 99 0 R 99 0 R 99 0 R 99 0 R 99 0 R 99 0 R 100 0 R 100 0 R 100 0 R 101 0 R 102 0 R 102 0 R 103 0 R 103 0 R 103 0 R 104 0 R 104 0 R 104 0 R 105 0 R 105 0 R 106 0 R 105 0 R 107 0 R 108 0 R 108 0 R 109 0 R 109 0 R 109 0 R 109 0 R 110 0 R 110 0 R 111 0 R 111 0 R 112 0 R 112 0 R]
    endobj
    98 0 объект
    >
    endobj
    99 0 объект
    >
    endobj
    100 0 объект
    >
    endobj
    101 0 объект
    >
    endobj
    102 0 объект
    >
    endobj
    103 0 объект
    >
    endobj
    104 0 объект
    >
    endobj
    105 0 объект
    >
    endobj
    106 0 объект

    Когда использовать систему с глухим заземлением?

    Заземление с очень низким импедансом

    Как видно из названия, глухозаземленная система — это система , в которой нейтраль системы напрямую соединена с землей без создания какого-либо преднамеренного сопротивления в цепи заземления.

    Когда использовать глухозаземленную систему (на фото: стержень на месте с прикрепленным соединительным проводом к заземляющему электроду; кредит: diynetwork.com)

    При соответствующем выборе типа и количества заземляющих электродов можно получить очень заземление с низким сопротивлением, иногда всего 1 Ом .

    Система с глухим заземлением плотно зажимает нейтраль относительно земли и гарантирует, что при замыкании на землю в одной фазе напряжение исправных фаз относительно земли не возрастет до значений, значительно превышающих значение при нормальном условия эксплуатации.

    Рис. 1 — Обнаружение замыкания на землю с помощью разрыва треугольного соединения — в состоянии замыкания на землю

    Преимущества этой системы

    1. Короткое замыкание легко обнаруживается и, следовательно, быстро изолируется с помощью устройств защиты цепи. Довольно часто защита от короткого замыкания (например, автоматические выключатели или предохранители) достаточна для обнаружения и изоляции замыканий на землю.

    2. Легко идентифицировать и выборочно отключить неисправную цепь , чтобы питание других цепей или потребителей могло оставаться неизменным (сравните это с незаземленной системой, в которой может потребоваться значительное нарушение работы системы, чтобы обеспечить обнаружение неисправной цепи).

    3. Отсутствие переходных перенапряжений.

    Недостаток

    Главный недостаток заключается в том, что при применении в распределительных цепях с более высоким напряжением (5 кВ и выше) очень низкое сопротивление заземления приводит к чрезвычайно высоким токам замыкания, почти равным или в некоторых случаях превышающим системные трехфазные токи короткого замыкания.

    Это может увеличить номинальные характеристики разрывной нагрузки оборудования, которое будет выбрано в этих системах.

    Такие высокие токи могут не иметь серьезных последствий, если произойдет отказ в распределительных проводниках (воздушных или кабельных). Но когда неисправность происходит внутри устройства, такого как двигатель или генератор, такие токи приведут к значительному повреждению активных магнитных частей , через которые они протекают, достигая земли.

    По этим причинам использование твердого заземления нейтрали ограничивается системами с более низким напряжением (380 В / 480 В). обычно используются в помещениях потребителей.Во всех остальных случаях всегда используется какая-либо форма сопротивления заземления для уменьшения повреждения критически важных компонентов оборудования.

    2014 NEC — Система заземляющих электродов (ВИДЕО)

    Не можете посмотреть это видео? Щелкните здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.

    Ссылка: Практическое заземление, соединение, экранирование и защита от перенапряжения Г. Виджаярагхаван, Марк Браун и Малкольм Барнс (приобретите бумажную копию на Amazon)

    Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

    Электрическое заземление с использованием изолированного (или незаземленный) Метод

    Заземление системы является основным элементом любой электрической системы.Правильно подобранное заземление системы улучшает рабочие характеристики, обеспечивает источник реле тока замыкания на землю и повышает безопасность персонала.

    Эта статья является частью серии, в которой обсуждаются различные методы заземления системы, подчеркиваются их преимущества, недостатки и области применения. Обладая этой информацией, человек может качественно оценить систему заземления, оценить, правильно ли она выбрана и применена, и при необходимости посоветовать улучшения.Формы заземления, обсуждаемые в этой статье, относятся к системам переменного тока.

    Системные инженеры

    сделали значительные шаги в способе управления частотой отказов, чтобы улучшить непрерывность обслуживания, быстро обнаруживая и выделяя области неисправности или неисправности. В этом процессе они анализируют поведение энергосистем в нормальных и неисправных (как сбалансированных, так и несбалансированных) условиях.

    Самые ранние энергосистемы не были заземлены по двум ключевым причинам: для обеспечения непрерывности работы в случае временного заземления и для сокращения затрат на заземляющее оборудование и проводники.Однако инженеры продолжали сталкиваться с множеством трудностей, связанных с неисправностями. Статистика неисправностей показала, что большинство из них связано с землей, поэтому они разработали способы подключения к ней частей, находящихся под напряжением. Эта практика позволяет более высокому току короткого замыкания возвращаться к источнику и позволяет защитным устройствам улавливать его и срабатывать.

    Что такое заземление системы?

    Системное заземление соединяет токоведущий компонент электрической системы с землей: нейтрали трансформаторов, нейтрали вращающегося оборудования, линии передачи и распределения. Доступен выбор методов, которые при продуманном применении позволяют добиться значительных улучшений даже в сложных обстоятельствах. Среди наиболее известных методов — незаземление, нейтрализатор замыкания на землю, заземление по сопротивлению, заземление по реактивному сопротивлению и твердое или эффективное заземление. Все эти термины относятся к природе внешней цепи от нейтрали системы до земли.

    От одного полюса к другому существует несколько степеней заземления, которые зависят от отношения реактивного сопротивления нулевой последовательности к субпереходному реактивному сопротивлению прямой последовательности (Xₒ / X1) и отношения сопротивления нулевой последовательности к субпереходному реактивному сопротивлению прямой последовательности ( Rₒ / X1), если смотреть с места повреждения.Согласно стандартам ANSI, когда Xₒ / X1≤3.0 и Rₒ / X1≤1, система эффективно заземлена, что означает отсутствие импеданса между нейтралью системы и землей, и мы обозначаем это как твердое заземление.

    Мнения и темы, связанные с заземлением системы, демонстрируют разнообразие, которое варьируется от догматических убеждений до непредвзятого рассмотрения альтернатив, от удовлетворения пациента до желания совершенства. Выбор метода зависит от применимых требований норм, напряжений, технических характеристик установки, а также опыта и личных предпочтений инженера.

    Обзор метода симметричных компонент

    Хотя тщательный анализ метода симметричных компонентов выходит за рамки этой статьи, быстрое повторение полезно для изучения несбалансированных состояний.

    Когда нет симметрии в трех фазах энергосистемы — в результате несимметричных нагрузок, несбалансированных неисправностей или коротких замыканий — полезно использовать метод симметричных компонентов в расчетах характеристик.Этот метод позволяет преобразовать несимметричную систему в три уравновешенные системы, сначала получив симметричные составляющие тока в месте повреждения. Анализируя их как однофазные, он позволяет точно прогнозировать значения тока и напряжения во всей системе.

    Первая статья, показывающая возможности разделения несимметричной системы токов на составляющие прямой и обратной последовательности, как они теперь известны, была опубликована L.G. Стоквис в 1912 году.Эти компоненты были побочным продуктом попытки Stokvis найти метод определения величины напряжения третьей гармоники, создаваемого несимметричными линиями между фазой и нагрузкой.

    В 1913 г. Fortescue начал поиск способа преобразовать несбалансированную систему из n связанных векторов в n систем сбалансированных векторов, называемых симметричными компонентами исходных векторов. Он назвал общую структуру термином «Симметричные координаты». N векторов каждого набора компонентов имеют одинаковую длину, а соседние векторы имеют равные углы между собой.Его выводы были представлены в статье AIEE под названием «Метод симметричных координат, применяемый к решению многофазных сетей в 1918 году». В этой работе была представлена ​​концепция напряжений и токов нулевой последовательности.

    К другим разработанным системам относятся системы положительно-отрицательной, положительно-отрицательной и нулевой последовательности, а также компоненты α, β, 0.

    Оценка этого метода

    Метод, оцениваемый в этой статье, будет состоять из симметричных компонентов из-за его широкого распространения.Компоненты последовательности, полученные в результате преобразования, представляют собой положительную последовательность, отрицательную последовательность и нулевую последовательность. В каждом наборе будет три количества, по одному на фазу.

    С исходными векторами, обозначенными как a, b и c, три вектора прямой последовательности равны по величине и смещены на 120 ° с фазовой последовательностью в качестве исходных векторов (abc). Векторы обратной последовательности имеют те же характеристики, но последовательность фаз противоположна последовательности фаз исходных векторов (acb). Синфазные векторы нулевой последовательности равны по величине.Три набора векторов вращаются с одинаковой угловой скоростью, обычно против часовой стрелки.

    Нижний индекс для компонентов прямой последовательности равен 1, для отрицательной последовательности равен 2, а для нулевой последовательности равен 0. Следовательно, вектор напряжения прямой последовательности фазы a будет равен Va1, а отрицательной последовательности — Va2, и нулевой последовательности Va0, как показано на рисунке 1.

    Рисунок 1. Симметричные компоненты трех несимметричных векторов

    Добавление компонентов положительной, отрицательной и нулевой последовательности приводит к исходным несбалансированным векторам, показанным на рисунке 2.

    Рис. 2. Добавление симметричных компонентов

    Ток любой одной последовательности протекает в независимой цепи, известной как цепь последовательности, которая включает в себя источник, если таковой имеется, и полное сопротивление последовательности.

    Падение напряжения в цепи последовательности равно импедансу последовательности, умноженному на ток последовательности. Импедансы прямой (Z1), обратной (Z2) и нулевой (Z0) последовательности могут иметь разные значения, как показано на рисунке 3.

    Рисунок 3. Сети последовательностей

    Импеданс — это комплексное число, состоящее из отношения двух векторов: напряжения и тока (Z = V / I). Он имеет реальную составляющую, сопротивление (R), и мнимую составляющую, реактивное сопротивление (X). Тогда полное сопротивление последовательной цепи составляет

    Z = R + jX

    для индуктивного реактивного сопротивления или

    Z = R-jX

    для емкостного реактивного сопротивления.

    Полное сопротивление последовательности, выраженное в сопротивлении и реактивном сопротивлении, составляет

    Z1 = R1 + jX1

    Z2 = R2 + jX2

    Z0 = R0 + jX0

    Взаимосвязь цепей последовательности зависит от исследуемой неисправности.

    Изолированные или незаземленные системы

    Это естественный факт, что все энергосистемы так или иначе заземлены. С точки зрения электрической системы, изолированный или незаземленный означает отсутствие намерения заземления. Однако у проводников всего электрического оборудования есть распределенная естественная емкость между ними и землей. Также существуют конденсаторы, используемые для коррекции коэффициента мощности и поддержки напряжения, но мы не рассматриваем их. Незаземленная система — это система, заземленная через емкость.

    Эта естественная емкость является результатом прохождения электрических зарядов между проводниками под напряжением через диэлектрическую среду, включая землю. В воздушных линиях диэлектрической средой является окружающий воздух, а в кабелях — изоляция. В нормальных условиях в линиях протекает симметричный набор трехфазных емкостных токов, независимо от подключенной нагрузки: зарядный ток .Рисунки 4 и 5 иллюстрируют эти концепции.

    Рис. 4. Распределенная естественная емкость относительно земли и емкостные (зарядные) токи

    Рисунок 5. Напряжения и емкостные (зарядные) токи при нормальных условиях

    Обычно зарядный ток в воздушных линиях меньше, чем в кабелях из-за большей емкости последних.

    Когда линия замыкается на землю, ток короткого замыкания (обозначенный на схеме ниже как If) возвращается к источнику через распределенные собственные емкости. Этот ток небольшой по величине и недостаточен для срабатывания защитных устройств, оставляя систему в работе. Это свойство означает меньшее количество перебоев в работе линий передачи и распределения, бесперебойную работу заводов и критически важных систем.

    Рис. 6. Одиночное замыкание линии на землю в фазе a.

    Представьте себе распределительную линию по пересеченной местности с волнообразным движением вблизи веток деревьев в ветреный день. Если одна из ветвей контактирует с линейным проводом, это замыкание на землю. Как указывалось ранее, низкий ток короткого замыкания будет искать источник через распределенные естественные емкости системы, и никакое защитное устройство не улавливает его. Скорее всего, неисправность будет кратковременной, и линия продолжит работу.

    Теперь представьте себе завод с высокими простоями.Грызуны получают доступ к изоляции кабеля, съедают ее и вызывают замыкание на землю. Энергосистема не остановится (грызуны!). Устраните неисправность, когда оборудование не используется — нет необходимости в простоях или остановках производства.

    Эти два примера показывают, почему многие инженеры считают незаземленные системы преимуществом. Но в реальной жизни работа не всегда так проста и имеет некоторые недостатки, как мы увидим в следующих параграфах.

    Недостатки незаземленных систем

    Опыт показывает, что по мере роста длины и напряжения систем передачи и распределения большая часть кратковременных заземлений — кратковременные заземления и молнии — больше не самоочищаются.Это происходит потому, что увеличение емкости увеличивает ток короткого замыкания до значительных значений.

    Перед замыканием на землю нейтраль незаземленной системы остается близкой к потенциалу земли, заблокированная там сбалансированной емкостью трех фаз. Повреждение вызывает сдвиг потенциала нейтрали, и линейное напряжение появляется во всей системе между землей и двумя неповрежденными линиями — увеличение на 73% — до тех пор, пока неисправность не будет устранена. Пример этого можно увидеть ниже на рисунке 7.

    Рис. 7. Сдвиг напряжения нейтрали при замыкании на землю

    Если координация изоляции недостаточна и неисправность может сохраняться в течение длительного времени, изоляция может значительно сократить срок ее службы или полностью выйти из строя. Это вызовет отказы вращающегося оборудования, трансформаторов, кабелей и прочего электрооборудования, нарушив тем самым нормальную работу. Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует использования детекторов заземления для индикации возникновения неисправности, а квалифицированный обслуживающий персонал должен как можно скорее отследить и удалить заземление.

    С экономической точки зрения более высокий уровень изоляции означает более высокие затраты. Например, кабели доступны с тремя уровнями изоляции: 100% для устранения неисправности менее одной минуты, 133% для менее одного часа и 173% для неопределенного времени. Чем выше процент, тем выше ценник.

    Еще одно неудобство заключается в том, что для поиска неисправностей, обнаруженных наземными детекторами, требуются время и деньги. Если второе замыкание на землю совпадает в другой фазе (что очень часто), это приводит к высокому току короткого замыкания.Этот ток вызовет срабатывание одного или двух защитных устройств, нанесет значительный ущерб оборудованию и создаст опасность поражения электрическим током для персонала.

    На рис. 5 показана векторная диаграмма напряжения источника и емкостных токов в нормальных условиях, а на рис. 8 показана векторная диаграмма напряжений и емкостных токов при одном замыкании на землю в фазе а. Обратите внимание на влияние линейных напряжений, управляющих емкостями неповрежденных линий: напряжение относительно земли и зарядные токи увеличиваются на √3, а фазовое соотношение токов изменяется от 120 ° до 60 °.

    Рис. 8. Напряжения и емкостные токи при одиночном замыкании на землю в фазе А

    Другие проблемы незаземленных систем проявляются в переходных перенапряжениях от дуговых замыканий на землю и феррорезонансных эффектах .

    Дуговое замыкание на землю — это форма последовательного отключения и повторного зажигания, которая может создавать перенапряжения, превышающие стандартное напряжение более чем в пять раз.Ток короткого замыкания, хотя и небольшой, может быть достаточным для поддержания этой дуги. Феррорезонанс — это нелинейное явление, вызванное резонансом емкости системы с возбуждающим реактивным сопротивлением трансформаторов, что создает очень большую амплитуду и искаженные формы сигналов. Эти два события являются существенными факторами, препятствующими практике эксплуатации энергосистем без заземления.

    Исследование поведения системы методом симметричных компонент

    Давайте рассмотрим поведение системы с трансформатором, подключенным по схеме треугольник-треугольник, во время замыкания на землю с помощью метода симметричных компонентов. Сначала мы последовательно соединяем три последовательные сети (рисунок 9).

    Рис. 9. Последовательные сети при замыкании на землю

    Во-вторых, обратите внимание, что значения распределенных емкостных реактивных сопротивлений X 1 c, X 2 c и X 0 c, большие по сравнению со значениями последовательного импеданса Z 1 с, Z 2 с , ZTx, Z 1 строка, Z 2 строка и Zₒline.Для грубого расчета предположим, что Z 1 s и ZTx закорачивают X 1 c в цепи прямой последовательности и что Z 2 s и ZTx коротко замыкают X 2 c в сети обратной последовательности. . Кроме того, сумма импедансов источника, трансформатора и линии приближается к нулю относительно X 0 c. Следовательно, ключевым компонентом для расчета тока повреждения является емкостное реактивное сопротивление нулевой последовательности X 0 c.

    Тогда напряжение источника Vs = V (фаза-нейтраль)

    I1 = I2 = Iₒ = V ւո / Xₒc.

    Ток повреждения If = Ia = 3Iₒ = 3V ւո / Xₒc = √3V ււ / Xₒc, где V ււ = √3V ւո = линейное напряжение источника.

    Получите токи в фазах b и c, используя векторную диаграмму на рисунке 8.

    Пусть Ia = -1 на единицу, тогда Ib = 0,577 Ia∠ + 30 ° pu и Ic = 0,577 Ia I-30 ° pu.

    Обратите внимание, что Iₒ = ток заряда, а абсолютное значение Ia = √3Ib = √3Ic = 3x ток заряда.

    Для расчета зарядного тока и тока короткого замыкания на этапе проектирования обычно используют типичные зарядные емкости (Cₒ) из таблиц для всех компонентов энергосистемы и складывают их, чтобы найти общую зарядную емкость в микрофарадах (мкФ) на фазу.Тогда Xₒc = 1 / 2πꬵ Cₒ = 1 / 120πCₒ Ω / фаза для частоты 60 Гц.

    В установленных низковольтных системах лучший способ определить величину зарядного тока — это испытание путем намеренного заземления одной фазы с помощью специального устройства. Однако соблюдайте осторожность, поскольку это рискованная операция.

    Пример 1

    Рассчитайте зарядный ток и ток замыкания на землю для незаземленной энергосистемы 13,8 кВ, общая зарядная емкость которой была оценена по таблицам в 0.658 мкФ на фазу.

    Сначала рассчитайте емкостное реактивное сопротивление нулевой последовательности = Xₒc = 10⁶ / (120×3,14×0,658) = 4,031 Ом / фаза.

    Тогда зарядный ток = Iₒ = V ւո / Xₒc = 13,8кВ / (√3×4,031) = 1,98 А / фаза.

    Наконец, ток повреждения Если = 3Iₒ = 3×1,98 = 5,94 A

    Пример 2

    В незаземленной энергосистеме 69 кВ происходит замыкание одной линии на землю в фазе a. Зарядный ток на фазу — 19.7А. Рассчитайте емкостное реактивное сопротивление нулевой последовательности, ток повреждения и токи в фазах b и c, пока повреждение активно.

    Во-первых, из Iₒ = V / Xₒc, емкостное реактивное сопротивление Xₒc = V ւո / Iₒ = 69 кВ / √3×19,7 = 2,022 Ом / фаза.

    Тогда ток повреждения Если = Ia = 3Iₒ = 3×19,7 = 59,1 A.

    Наконец, из рисунка 8, Ib = 0,577 мкм + 30 ° = 0,577×59,1∠ + 30 ° = 34,1∠ + 30 ° A.

    Ic = 0.577Ia∠-30 ° = 0,577×59,1∠-30 ° = 34,1∠-30 ° A.

    Значения, используемые в этих примерах, взяты из реальных энергосистем. Типичные зарядные токи для распределительных сетей на промышленных предприятиях составляют от менее 1 А до 20 А. Системы распределения электроэнергии будут иметь более высокие значения из-за большей длины проводника.

    Благоприятные характеристики и недостатки

    Основное преимущество незаземленной системы на промышленных предприятиях заключается в возможности поддерживать обслуживание всей сети, включая неисправный участок, при устранении неисправности во время профилактического отключения, тем самым сокращая время простоя.В линиях передачи и распределения обслуживание не прерывается во время временных неисправностей, таких как молния или случайный контакт с растительностью или животными.

    С этим преимуществом следует уравновесить недостатки, такие как сложность автоматической ретрансляции неисправности, сложность ее локализации, длительное перенапряжение изоляции неповрежденных фаз, опасность наличия нескольких заземлений в разных фазах, переходные перенапряжения из-за к заземлению дуги, эффектам феррорезонанса и повышенной стоимости изоляции всех электрических компонентов.

    Области применения

    Выбор метода заземления зависит от использования энергосистемы и допустимой степени прерывания питания. Системы питания на большинстве старых заводов были незаземленными, трехфазными, трехпроводными, треугольником, и многие из них используются до сих пор. Они основывали свой выбор на трех факторах: непрерывность работы, меньшее использование меди (требуется меньше проводов) и отсутствие необходимости в заземляющем оборудовании. Однако у него высокая дополнительная стоимость утеплителя.

    В настоящее время общая рекомендация в промышленных системах — не использовать незаземленный метод, за исключением случаев, когда требуется непрерывность обслуживания или определенные требования кодекса. Он также не рекомендуется для систем передачи и распределения в коммунальных службах.

    Сводка

    Заземление системы — решающий фактор для правильной работы любой энергосистемы. Он заключается в соединении токоведущих проводов, таких как нейтрали, на землю либо жестко, либо с помощью устройства ограничения тока.

    Все электрические компоненты имеют распределенную естественную емкость относительно земли. Когда подается переменное напряжение, небольшой ток (зарядный ток) течет на землю через емкость.

    Подключение изолированных или незаземленных систем к земле осуществляется через распределенную естественную емкость. Когда происходит замыкание на землю, заземление замыкает емкость этой фазы, и напряжение на землю и зарядные токи незаземленных фаз увеличиваются на √3.

    Эту систему следует рассматривать только тогда, когда последствия внезапного отключения более серьезны, чем последствия небольшого тока замыкания на землю, протекающего в течение некоторого времени. Однако недостатки использования незаземленных систем противоречат его практике, наиболее существенными недостатками являются перенапряжения дуги на землю и феррорезонансные условия.

    Нейтральная точка лечения | Сеть с надежным заземлением

    ELCOME Дорогие друзья техники защиты и управления.В предыдущем посте мы рассмотрели электрические сети с изолированным заземлением нейтрали, сегодня мы рассмотрим глухозаземленную сеть. Удачи и поехали!

    Сеть с глухим заземлением

    Мы всегда говорим о сети с глухим заземлением, если точка нейтрали одного или нескольких генераторов, трансформаторов или заземляющих трансформаторов эффективно заземлена, а заземление выполняется практически без сопротивления. Слово «прочно» здесь означает, что сопротивление заземления практически равно нулю.Строго говоря, глухозаземленная сеть, таким образом, представляет собой особую форму эффективно заземленной или активной сети, которая также включает в себя заземление нейтрали с низким импедансом и характеризуется коэффициентом заземления менее 1,4.

    Сеть с глухим заземлением

    Еще раз запомните

    Коэффициент заземления — это отношение нарастания значений фазных напряжений на землю исправных фаз в случае замыкания на землю к фазному напряжению на землю в безупречное состояние.В изолированной сети мы показали, что напряжение в исправной фазе стационарно повышается в 1,73 раза по сравнению со значением до замыкания на землю.

    Коэффициент заземления изолированной сети

    Мы определили магический предел коэффициента заземления равным 1,4 и сказали: Если коэффициент заземления больше 1,4, мы говорим о сети, которая не заземлена. С другой стороны, в нашей надежно заземленной сети и во всех надежно заземленных сетях коэффициент заземления 1,4 не превышается ни в какой точке.

    Сети и коэффициент заземления

    Теперь, когда происходит однополюсное замыкание на землю, мы говорим о коротком замыкании, это не напряжение, а ток, который буквально проходит через крышу. Благодаря проводящему соединению между нейтралью и землей цепь может эффективно замыкаться.

    Сеть с глухим заземлением и коротким замыканием на землю

    Таким образом, величина входящего тока короткого замыкания в решающей степени зависит от положительного и нулевого импеданса сети. Это, в свою очередь, формируется всеми компонентами, находящимися в зоне короткого замыкания, такими как генераторы, трансформаторы, линии, а также импедансом звезды, который практически равен нулю в нашей нынешней системе с глухим заземлением.

    Короткое замыкание в компонентной сети

    Еще одним решающим фактором для уровня ожидаемого тока короткого замыкания является сопротивление в месте повреждения, которое мы также традиционно называем:

    Устойчивость к повреждению.

    Таким образом, наш однополюсный ток короткого замыкания на землю рассчитывается следующим образом:

    Формула для однополюсных коротких замыканий на землю в глухозаземленных сетях

    Положительный импеданс в сумме удваивается, поскольку положительный и отрицательный импеданс одинаковы размер и Z2 был упрощен заменен.

    Другие важные особенности

    Системы с глухим заземлением имеют большое преимущество, заключающееся в значительном уменьшении переходных колебаний и быстром и автоматическом отключении замыкания на землю. Это приводит к более низкому напряжению изоляции, чем в компенсированных или изолированных сетях. Прежде всего, высокие требования к изоляции напряжения в области максимального напряжения означают, что надежное заземление является первым выбором наших операторов систем передачи и что сети 220 кВ и 380 кВ предпочтительно заземлены.

    Особенности системы с глухозаземленной нейтралью

    Однако, поскольку токи короткого замыкания в сети с глухозаземленной нейтралью могут достигать нескольких 1000 ампер, также возникают более высокие контактные напряжения, чем в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией замыкания на землю. С другой стороны, очень короткое время выключения, которое эффективно ограничивает риск косвенного ущерба здоровью из-за более продолжительных токов короткого замыкания на землю, является преимуществом.

    Конечно, поскольку каждое короткое замыкание на землю приводит к отключению затронутого компонента, всегда логическим следствием является прерывание питания.Из-за тока короткого замыкания в сети среднего и низкого напряжения возникает дополнительное падение напряжения, которое продолжается даже в исправных розетках до тех пор, пока неисправный отходящий фидер не будет отключен защитным устройством.

    С точки зрения нашего биполярного мира, как всегда, есть свои преимущества и недостатки.

    Особенности системы с глухим заземлением

    В следующем посте мы остановимся на эффективно заземленных сетях и подробно рассмотрим особенности заземленных систем с низким импедансом.

    В следующий раз: заземление с низким импедансом

    С уважением

    Осторожно, высокое напряжение: системы заземления более 1000 В

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

    Способы заземления

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

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

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

    Одноточечное заземление

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

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

    Системы с заземленной нейтралью

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

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

    Консультации — Инженер по подбору | Заземленная и незаземленная система электрооборудования и электроснабжения

    Автор: Джон Шуринг, ЧП, Ch3M, Портленд, штат Орегон.

    20 июня 2017 г.

    Цели обучения

    • Определите электрические и силовые системы, требующие заземления.
    • Определите лучшие методы заземления систем распределения электроэнергии и мощности.
    • Поймите, когда следует указывать системы бесперебойного питания.

    Незаземленные электрические системы используются нечасто из-за реальных и предполагаемых проблем безопасности. Преимущественно коммерческие системы имеют прочное заземление (SG). Системы SG характеризуются высоким током замыкания на землю с опорой на быструю защиту от сверхтока для ограничения выброса опасной энергии. Замыкания на землю в системе SG предназначены для устранения наиболее быстрыми из возможных средств. Электрические системы, разработанные до 1940-х годов, не были заземлены.Проблема, обнаруженная в этот период, заключалась в том, что системные сбои оставались необнаруженными до тех пор, пока вторая ошибка не приводила к пожару или травмам.

    Альтернативы системе SG включают заземление с низким сопротивлением (LRG), заземление реактивного сопротивления (RG) и заземление с высоким сопротивлением (HRG). Системы LRG или RG рекомендуются для систем среднего напряжения для ограничения токов короткого замыкания при срабатывании максимальной токовой защиты. Системы HRG, которые ограничивают ток короткого замыкания до небольшого значения, были приняты в нефтяной и химической промышленности в качестве альтернативы незаземленной системе.Полупроводниковые предприятия с аналогичными требованиями к непрерывности критических процессов также приняли системы HRG. В последние годы критически важные центры обработки данных были разработаны с использованием систем HRG. Системы местного производства электроэнергии и бесперебойного питания (ИБП) широко используются там, где затраты на оборудование могут быть оправданы с учетом потерь из-за прерывания непрерывности бизнеса (см. Рисунок 1).

    Бестрансформаторные ИБП

    предпочтительнее из-за экономии на эффективности, меньшего теплового отвода и меньшей занимаемой площади по сравнению с системами ИБП на основе трансформаторов.Эти бестрансформаторные системы были внедрены в последнее десятилетие и широко используются в центрах обработки данных и в критических производственных процессах. Для домашних, средних и крупных приложений инженеры определяют распределение ИБП в виде трехпроводной системы 480 В с блоками распределения питания (PDU) 208 В в точке подключения. При обслуживании однофазных нагрузок предоставляется блок распределения питания или разделительный трансформатор. Нейтраль не требуется и не рекомендуется для этой системы, пока не потребуются однофазные нагрузки (см. Рисунок 2).

    Для небольших систем, таких как входной источник ИБП 208/120 В, может быть указана 4-проводная система (см. Рисунок 3). Системы на рисунках 2 и 3 работают без заземления во время отключения питания. Независимо от того, происходит ли короткое замыкание через нейтральный провод или заземляющий провод, когда ИБП обеспечивает питание, транзисторы в выпрямителе ИБП изолируют входную мощность, размыкая цепь питания и прерывая обратный путь.

    Для приложений, которые не допускают наличия незаземленной зоны в системе распределения электроэнергии, можно использовать изолирующий трансформатор внутри ИБП.Без изолирующего трансформатора не существует безопасного способа подключения источника постоянного тока к земле без создания параллельного обратного пути. Поскольку бестрансформаторные приложения являются ведущим выбором в отрасли, для инженеров важно снизить и понять риски эксплуатации незаземленной системы во время передачи энергии. Электрические системы не обязательно должны быть заземлены в соответствии с NFPA 70-2017: Национальный электрический кодекс (NEC). Осторожное применение заземления продолжает занимать первое место.1 в приоритете безопасности. Заземлять все по умолчанию — ошибка. Дублирование заземления создает параллельные пути, что категорически запрещено для нейтральных проводников. Конструктивно при подключении открытых металлических шкафов и кабелепровода к системе заземления существует много параллельных путей к источнику. Однако правильно заземленные системы подключаются к источнику только один раз. Заземленный провод предназначен для преднамеренного возврата несимметричного тока обратно к источнику. Эти заземленные проводники отделены от системы заземления, чтобы избежать параллельного обратного пути.Наиболее важно то, что изоляция заземленного проводника от заземления предохраняет эти предназначенные и непреднамеренно открытые металлические пути от прохождения тока в нормальных условиях.

    Для критически важных приложений обычно используются резервные компоненты вместе с альтернативными служебными и резервными источниками. Эти отдельно производные системы заземлены у источника и связаны между собой схемами безобрывного переключения. Требуется заземление, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать опасностей, таких как невозможность изолировать замыкание на землю или циркулирующие токи заземления.Если требуются 4-проводные источники, схемы автопереключения должны учитывать переключение нейтрали. См. Статью Инженер-консультант «Выбор между 3-полюсным и 4-полюсным безобрывным переключателем».

    Требования к заземлению NEC

    Учтите, что система заземляющих электродов соответствует требованиям статьи 250.53 NEC «Установка заземляющих электродов». Для системного переменного напряжения от 50 до 1000 В следующие разделы статьи 250 требуют пересмотра.Сначала рассмотрите Часть II «Заземление системы», Раздел 250.20 «Заземление систем переменного тока», которая разрешает заземление этой системы: «Другие системы должны быть заземлены. Если такие системы заземлены, они должны соответствовать положениям настоящей статьи о применении. Источником системы не обязательно должна быть нейтраль, используемая в качестве проводника с током, как указано в Статье 250.20 (B) (2), и не удовлетворяет другим положениям Части 20. »

    Во-вторых, статья 250.30 «Заземление отдельно выведенных систем переменного тока». Без трансформатора ИБП не считается отдельно производным источником (SDS). См. Определение ПБ в Статье 100, Определения: «Источник электрического тока, кроме службы, не имеющий прямого (-ых) соединения (-ей) с проводниками цепи любого другого источника электроэнергии, кроме тех, которые установлены посредством заземления и соединения соединителей». Обратитесь к Рисунку 2 и обратите внимание, что между источником постоянного тока нет изоляции. Система постоянного тока обычно работает без заземления, поскольку для подключения к нейтрали требуется отвод средней точки с индуктивным дросселем.

    Для аккумуляторной системы применяется статья 250 Часть VIII NEC «Системы постоянного тока». На Рисунке 4 представлена ​​типичная конфигурация заземления. Для этой аккумуляторной системы, работающей при напряжении более 500 В постоянного тока, заземление не требуется. Статья 250.162 «Заземляемые цепи и системы постоянного тока» применяется к системам, работающим от напряжения более 60 В, но не более 300 В. Заземление аккумуляторного шкафа осуществляется в соответствии со статьей 250.169. Заземляющий электрод постоянного тока необходим для соединения батарейного шкафа и других открытых металлических частей между батареей и первым отключением.Для крупномасштабных ИБП максимальный размер проводника по умолчанию составляет 3/0. Обратите внимание, что обнаружение замыкания на землю требуется для незаземленной системы в соответствии со статьей 250.169 NEC, Незаземленные автономные системы постоянного тока. Читатель должен ознакомиться со спецификацией и убедиться, что производитель ИБП включает эту опцию.

    Переключаемая нейтраль

    Рассмотрим этот пример с переключенной нейтралью. На рис. 5 показан резервный генератор для электросети с переключенной нейтралью.Нейтраль ИБП подключена к источнику питания и, следовательно, не может быть подключена к системе заземления по определению отдельно производного источника. Во время потери мощности выполняются следующие шаги:

    1. Выключатель М1 отключен

    2. Запуск генератора
    3. Выключатель G1 замкнут.

    В течение времени, необходимого для включения генератора, ИБП обеспечивает питание критических нагрузок. Нейтраль отключается от системы заземления, когда 4-полюсные выключатели разомкнуты.Это временно переводит ИБП в незаземленное состояние. Если короткое замыкание линии на землю должно было произойти до включения выключателя генератора, в ИБП должны быть приняты меры для продолжения подачи питания. Во время нормальной работы сбой в нисходящем направлении заставит ИБП перейти в режим байпаса, чтобы система смогла устранить сбой.

    Пока ИБП обеспечивает резервное питание, необходимо заблокировать байпас во время замыкания на землю. Это можно сделать с помощью встроенного ПО ИБП. Проконсультируйтесь с другими производителями, чтобы узнать, какие опции доступны для рассматриваемого вами производителя.Блокировка байпаса позволяет продолжать работу без отключения электроэнергии. Это желательно для системы HRG.

    Одним из вариантов снижения воздействия этих опасностей и эксплуатационных рисков является установка 3-проводной системы и, если условия соответствуют статье 250.36 NEC, Системы заземленной нейтрали с высоким сопротивлением, установка заземления с высоким сопротивлением. При первом повреждении ток ограничивается до менее 10 ампер. Срабатывает тревога и предоставляется система обнаружения. Это соответствует замыслу заземленной системы.Заземленная система изолирует и обнаруживает неисправность с помощью выключателя.

    Риски при незаземленной эксплуатации сводятся к минимуму наработкой. Когда альтернативный источник подключается к сети, необоснованность устраняется. Системы ИБП рассчитаны на работу менее 10 минут, а обычный резервный генератор подключается за 10 секунд. Системы резервного генератора могут быть спроектированы так, чтобы вызывать нагрузку в течение 5–45 секунд после запуска. Это оставляет систему незаземленной от 15 до 55 секунд.В течение этого короткого периода может произойти замыкание на землю. Эта первая неисправность обнаруживается ИБП, но не приводит к отключению системы. Напряжение и 120-град. фазовое разделение сохраняется. Вторая неисправность обеспечит обратный путь и, вероятно, отключит систему. Возникло ли такое состояние за 20 лет с момента ввода этих систем в эксплуатацию? Сегодня это исследование недоступно, но неофициальные данные свидетельствуют о том, что риск минимален.

    Система с тремя источниками, показанная на рисунке 6, не предназначена для параллельной работы этих источников.Не показан резервный ИБП, который соответствует показанному. В этой конфигурации ИБП можно вывести из эксплуатации без снижения надежности питания. Для заземления с высоким сопротивлением каждый источник должен иметь свою индивидуальную систему. Это предотвращает переключение источника на повреждение без ограничения тока HRG. Показанные системы ИБП являются трехпроводными, как показано на рисунке 2, и заземлены в соответствии с рисунком 5.

    Лучшие практики

    Основное внимание в этой статье уделяется требованиям безопасности NEC и передовым методам предотвращения циркуляции заземляющих токов для ИБП.Для глобальных приложений, где используется обычное распределительное напряжение 400/230 В, нейтраль проводится по всей системе. HRG не подходит для этой конфигурации. Во время отключения нейтраль плавает, фазы остаются 120 град. отдельно, и работа последовательна. Дополнительные требования см. В руководстве по установке производителя. Эти инструкции были обновлены в последние годы. Методы обнаружения замыкания на землю и последовательность операций у каждого производителя различаются. Промышленность находится в процессе совершенствования 3-проводных систем ИБП и все еще развивается.


    Джон Шуринг — старший инженер-электрик в Ch3M. Его опыт заключается в проектировании крупномасштабных полупроводниковых и критически важных объектов. В течение последних 25 лет он разрабатывал проекты в США, Европе, Азии и, в последнее время, на Ближнем Востоке, где и возникло вдохновение для этой статьи.

    Консультации — Инженер по подбору | Выбор между заземленной и незаземленной схемой электрических систем

    Заземление и экранирование электрических систем имеют ключевое значение для инженеров-электриков.Понимание основных операций между заземленными и незаземленными электрическими системами необходимо для согласования соответствующей топологии заземления с желаемыми характеристиками электрической системы.

    Выбор правильной топологии заземления для системы распределения электроэнергии важен для обеспечения безопасности и здоровья людей, находящихся на предприятии, а также для надежной и безопасной работы электрического оборудования. Согласно NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC), статья 250.4 (A) (1), цель заземления электрической системы состоит в следующем: «Ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения, которые стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы.«Статья 250 посвящена описанию топологий заземления, доступных для заземленных и незаземленных систем, и того, как они работают.

    Цель заземления электрической системы, как указано в NFPA 70: Национальный электрический кодекс (NEC), заключается в следующем: «Ограничить напряжение, вызываемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения, которые стабилизируют напряжение относительно земли во время Нормальная операция.» Для достижения этих целей NEC обеспечивает основу для выбора методологий заземления в статье 250.Основное внимание в этой статье уделяется описанию топологий заземления, доступных для заземленных и незаземленных систем, и их работы.

    Важность обеспечения надежно заземленной цепи для безопасности была признана в ранних изданиях NEC. Согласно «Книге Soares по заземлению» МАГАТЭ, 100 лет назад комитет NEC 1913 года потребовал, чтобы «вторичные трансформаторы распределительных систем были заземлены при условии, что максимальная разница потенциалов между точкой заземления и любой другой точкой в ​​цепи не превышает 150 В и может быть заземлен, когда максимальная разница потенциалов между точкой заземления и любой другой точкой в ​​цепи превышает 150 В.Комитет по кодексу признал, что при возникновении неисправности в заземленной цепи заземленный провод поддерживает напряжение системы на стабильном исходном напряжении, а не поднимается до более высокого потенциала. Это защищает людей от потенциально смертельного удара током, если они коснуться неисправной линии, оборудования или шасси.

    Системы с глухим заземлением

    Сегодня, поскольку заземленные системы обеспечивают большую стабильность напряжения, большинство систем, описанных в статье 250.20 NEC требуют заземленной системы, будь то система с глухим заземлением или система с заземленным сопротивлением. Исторически наиболее часто используемая система — это система с глухим заземлением (см. Рисунок 1).

    NEC допускает сопротивление заземления до 25 Ом, распознавая различное удельное сопротивление грунта, обнаруженное в США. Однако чем ниже сопротивление заземления (или выше проводимость заземления), тем лучше будет работать система обнаружения замыкания на землю. Обычно сопротивление 5 Ом является хорошей основой для проектирования коммерческих зданий.Для некоторого медицинского оборудования для визуализации может потребоваться более низкое сопротивление заземления. В системе с глухим заземлением система защиты от замыканий на землю работает лучше с меньшим сопротивлением заземляющего электрода. В статье 250.2 NEC говорится, что эффективный путь тока замыкания на землю состоит из «специально сконструированного, с низким импедансом, электропроводящего пути, спроектированного и предназначенного для передачи тока в условиях замыкания на землю». Поэтому в системе с глухим заземлением целью проекта является обеспечение заземления, чтобы как можно быстрее разомкнуть цепь, чтобы изолировать короткое замыкание на основе большого тока.Это предотвращает нарастание неисправности, а также защищает подключенные двигатели и оборудование от повреждений (см. Рисунок 2).

    Виды неисправностей

    Существует несколько типов неисправностей, которые электрическая система должна выдерживать. Наихудший, но менее распространенный отказ — это трехфазное замыкание с болтовым соединением с небольшим импедансом цепи на пути замыкания или без него. Оборудование обычно имеет размер и указывается номинальный ток повреждения, основанный на расчетах неисправностей для этих ситуаций. При небольшом импедансе в заземленной цепи возможны высокие уровни тока короткого замыкания, и опасность вспышки дуги может присутствовать в глухозаземленной системе.Высокий уровень тока короткого замыкания считается одним из основных недостатков системы с глухим заземлением. Например, при трехфазном замыкании на землю напряжение остается постоянным, а поскольку полное сопротивление системы намеренно минимизировано, прямой результат применения закона Ома предсказывает протекание большого тока замыкания. Преимущество состоит в том, что высокий ток короткого замыкания заставит вышестоящие устройства защиты от перегрузки по току обнаруживать и быстро срабатывать, чтобы изолировать замыкания, когда они возвращаются к источнику в путях, разработанных с наименьшим сопротивлением.Задача проектировщика — обеспечить адекватный путь для надлежащего отвода повреждения обратно к источнику с помощью таких стратегий, как компрессионные муфты на дорожках качения, соединение со сталью и периодические испытания системы заземляющих электродов.

    Поскольку значение этого тока достаточно велико для отключения устройств максимального тока, NEC требует, чтобы соединение нейтрали с землей было выполнено внутри оборудования служебного входа. Это важно для правильной работы схемы обнаружения замыкания на землю.Если заземление выполнено за пределами оборудования, реактивное сопротивление цепи увеличится. Полный импеданс цепи выражается как (R + X j ), где X j — реактивное сопротивление системы. Когда общий импеданс системы слишком высок, устройство защиты от сверхтоков может не работать должным образом. Заземление в одном месте у источника также дает преимущества для всей электрической системы, предотвращая циркулирующие токи.

    Хотя разработчик должен учитывать наихудший сценарий, трехфазное короткое замыкание встречается довольно редко.Фактически, замыкания на землю составляют от 90% до 95% всех зарегистрированных аварийных событий в промышленных условиях. Эти сбои могут проявляться как дуговые замыкания, которые могут вызвать протекание тока на более низком уровне, чем номинальный ток устройства максимального тока. Это считается серьезным недостатком системы с глухим заземлением, поскольку эти сбои могут оставаться незамеченными до тех пор, пока оборудование не будет повреждено. Конструктивное решение — ввести в цепь обнаружение замыкания на землю. В 1970-х годах NEC осознала эту проблему и добавила формулировку, требующую, чтобы фидеры с номиналом 1000 А или более в глухозаземленных системах с соединением звездой 480 Y / 277 В были оснащены функцией обнаружения замыкания на землю.Обнаружение замыкания на землю может стать сложным, особенно если в системе используется несколько уровней. Подобно координации автоматического выключателя, необходимо координировать время-токовые кривые для максимальной токовой защиты от замыкания на землю, чтобы предотвратить отключение вышестоящих выключателей до выключателя GFI, ближайшего к месту повреждения. В противном случае больше систем, чем хотелось бы, будет отключено.

    Современные низковольтные трансформаторы в основном спроектированы и изготовлены с треугольником первичной обмотки и вторичной обмоткой звезда.В большинстве коммерческих и промышленных приложений стандартизованное напряжение составляет 480 Y / 277 В на вторичной стороне. Ранние версии NEC не требовали заземления систем на вторичной обмотке для напряжений выше 150 В. Заземление вторичных обмоток этих служебных трансформаторов в целях безопасности и минимизации риска для оборудования не набирало обороты до середины 1930-х годов. Экономически эффективным решением было заземлить угол вторичной обмотки дельты. Таким образом, во многих исторических зданиях все еще есть рабочие трансформаторы, работающие по схеме треугольник-треугольник, где один угол трансформатора был заземлен для обеспечения мощности 120/240 В внутри объекта.

    Основная цель системы с глухим заземлением — как можно быстрее разомкнуть цепь, чтобы уменьшить повреждение и опасность для жизни. Для крупных технологических и промышленных предприятий остановка процесса может быть не менее опасной. До середины 1930-х годов концепция незаземленной системы все еще поддерживалась из-за преимуществ непрерывности обслуживания, которые обеспечивала незаземленная система. Неисправность в незаземленной системе не вызывает срабатывания автоматического выключателя источника. Фактически, система будет продолжать работать до тех пор, пока оператор не обнаружит неисправность или пока вторая неисправность не приведет к замыканию основного компонента электрической системы на землю, во время которого протекает ток большой величины (см. Рисунок 3).Хотя теоретически эта система является незаземленной, в действительности три фазы имеют емкостную связь с землей (см. Рисунок 4).

    Вместо истинного заземления, это емкость системы, которая помогает стабилизировать напряжение в нормальных рабочих условиях. Однако во время короткого замыкания — обычно от линии к земле (через емкость системы) — отсутствует прямое соединение с землей, и нет сильного тока, который в противном случае отключил бы автоматический выключатель для изоляции замыкания. Вместо этого он вызывает повышение фазного напряжения на 1.В 73 раза больше напряжения на других фазах без отключения выключателя (из «Защита от замыкания на землю в незаземленных и заземленных с высоким сопротивлением системах», Пост Гловер). Если бы кабельные системы и системы двигателей не были указаны для того, чтобы выдерживать эти более высокие уровни напряжения, электрические системы были бы подвержены нежелательным нагрузкам, которые со временем сказались бы на них. Более того, в случае периодического короткого замыкания, такого как дуговое замыкание, которое может возникнуть и возобновиться, может возникнуть перенапряжение, в 6 раз превышающее типичное линейное напряжение, что может серьезно повредить изоляцию кабеля и чувствительное оборудование.По мере старения оборудования оно становится более уязвимым для этих ударов до тех пор, пока, в конечном итоге, оно не выйдет из строя и не заземлится из-за ящиков оборудования или, что еще хуже, через человека. Поскольку автоматические выключатели не срабатывают, неисправности в незаземленной системе трудно отследить и часто остаются незамеченными до тех пор, пока во время второго повреждения не произойдет серьезное повреждение оборудования. Из-за этих проблем некоторые промышленные предприятия в 1930-х годах начали преобразовывать свою электрическую инфраструктуру в заземленные системы.

    Незаземленные системы с заземлением через сопротивление

    Хотя NEC требует, чтобы большинство электрических систем было заземлено, некоторые из них фактически должны быть незаземленными.В Статье 250.22 NEC указано только пять различных систем / подсистем электроснабжения, в которых комитет по кодексу определил опасности заземления, чтобы перевесить преимущества безопасности, связанные с заземлением. Одним из этих типов систем является изолированная система электропитания, которая представляет собой распределительную систему электропитания ограниченного размера, обычно используемую в операционных больниц. Эти области должны иметь незаземленную систему, потому что было бы неприемлемо отключение электроэнергии во время хирургической процедуры.Типичная изолированная энергосистема состоит из однофазного изолирующего трансформатора 10 кВА, в котором вторичная сторона остается незаземленной. Электростатический экран трансформатора заземлен и эффективно шунтирует высокочастотный шум на землю. Оборудование на 120 В, подключенное к этим системам, продолжит работу после первого отказа, как и в незаземленной системе. Эти энергосистемы особенно подходят для использования в операционных, где может присутствовать вода или жидкости и где обычно требуется установка розетки GFCI (требуемая NEC во влажных помещениях).При установке изолированной силовой панели сигнализируется локальная сигнализация, поэтому в случае замыкания на землю команда будет уведомлена, но любые текущие процедуры не нужно прерывать.

    В 1970-х годах в NEC был добавлен язык, требующий наличия датчиков отключения при замыкании на землю для фидеров на 1000 А и выше в электрических системах с заземлением на 480 В. Потребность в непрерывности электроснабжения в секторе промышленных процессов вызвала необходимость в гибридной системе, чтобы сочетать преимущества стабильности и безопасности заземленной системы с преимуществами непрерывной эксплуатации незаземленной системы.За это время стали набирать обороты системы с заземленным сопротивлением. Непрерывность обслуживания делает этот тип системы заземления сегодня очень привлекательным для традиционной целлюлозно-бумажной промышленности, а также для высокотехнологичных центров обработки данных. Система с заземленным сопротивлением включает в себя преимущества как заземленной, так и незаземленной системы. Зеленая книга IEEE определяет следующие преимущества:

    • Снижает эффекты горения и плавления в неисправном электрооборудовании
    • Снижает механические нагрузки в неисправных цепях и кабелях
    • Снижает опасность поражения электрическим током, вызванного паразитными токами замыкания на землю в пути заземления
    • Снижает опасность возникновения дуги или вспышки
    • Уменьшает кратковременное падение напряжения в сети, вызванное неисправностью, и последующее отключение.
    • Управляет переходными перенапряжениями и предотвращает отключение цепи при первом замыкании на землю.

    Системы с заземленным сопротивлением включают конфигурации с заземлением с высоким сопротивлением (HRG) и заземлением с низким сопротивлением (LRG). Для трансформатора, соединенного звездой, на рисунке 5 показано, как известное сопротивление согласуется с профилем нагрузки объекта и вставляется непосредственно между вторичной обмоткой рабочего трансформатора и землей. Чтобы добиться этого с помощью трансформатора вторичной обмотки треугольником, необходимо создать искусственную нейтраль с помощью зигзагообразного трансформатора.

    В системе HRG, соединенной звездой, периодические неисправности, которые вызывают столько проблем в незаземленных системах, будут устранены резистором заземления нейтрали, поскольку его вставка ограничивает общий ток, протекающий на землю.

    Непрерывность системы поддерживается, поскольку, несмотря на срабатывание сигнализации замыкания на землю, устройства максимального тока не работают. Этот ток в низковольтной системе (от 480 до 600 В) обычно ограничивается до 10 А, так что неисправность может быть обнаружена, а затем устранена в запланированное время, не подвергая персонал опасным уровням неисправности (см. Рисунок 6). Хотя системы HRG хорошо подходят для крупных центров обработки данных, существуют подводные камни, такие как неправильное применение устройств защиты от перенапряжения (они должны быть рассчитаны на цепи с заземленной нейтралью), а ИБП должен быть заземлен совместимым методом на его входе и выходе. проводка.Отслеживание неисправностей довольно сложно и должно выполняться в цепях под напряжением с использованием генераторов импульсов.

    Системы

    с заземлением LRG обычно используются для приложений среднего напряжения 15 кВ, где зарядный ток может быть слишком высоким, чтобы соответствовать HRG. Системы LRG, как правило, работают более похоже на жестко заземленные системы, чем на незаземленные. В этом случае добавленный резистор ограничивает токи повреждения между 200 A и 400 A, что слишком велико для непрерывной работы во время повреждения.Поэтому оборудование для обнаружения замыкания на землю должно быть настроено на максимально быстрое срабатывание при обнаружении. Преимущество управления током состоит в том, что может быть достигнута улучшенная селективность между устройствами защиты от сверхтока в системе. Интересно отметить, что в кодовом цикле 1999 года системы с заземленным сопротивлением / сопротивлением находились в той же статье, что и незаземленные, из-за их сходства в работе.

    Заключение

    NEC обеспечивает основу для применения заземленных и незаземленных систем.В таблице 1 приведены преимущества и недостатки этих различных систем заземления, организованных NEC. На предприятии с преобладающей потребностью в нагрузках между фазой и землей, NEC явно требует системы с глухим заземлением. Система с прочным заземлением является самой простой и дешевой для реализации в полевых условиях. Обычно он встречается в современных коммерческих зданиях. Напротив, если объект имеет только трехфазные нагрузки и завершение его внутренних процессов считается слишком большим риском, тогда незаземленная система имеет определенные преимущества.Однако есть золотая середина, когда требуется непрерывность обслуживания и преимущества изоляции и обнаружения неисправности для дополнительной безопасности. В этих ситуациях можно рассмотреть систему HRG, которая имеет проверенный опыт использования на промышленных предприятиях, а также в проектах крупных центров обработки данных. Система HRG обеспечивает одноточечную систему заземления для объекта. Однако, если и когда произойдет замыкание на землю, оно не приведет к простоям.

    Статья 250 NEC оставалась в значительной степени неизменной на протяжении многих лет, с некоторыми резкими изменениями в 1940-х и 1970-х годах.Следует отдать должное первоначальным членам комитета по кодексу пониманию основ и преимуществ безопасности заземления системы. Хотя заземление часто считается загадочным, соблюдение правил обезопасит жителей и оборудование объекта.


    Шарп — старший инженер-электрик в Affiliated Engineers Inc. У нее более 20 лет опыта проектирования в сфере высшего образования, исследовательских центрах и критически важных проектах.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *