Закрыть

Что такое изолированная нейтраль: HydroMuseum – Изолированная нейтраль

Содержание

Сети с изолированной нейтралью - ElectrikTop.ru

Электрические сети — это сложные системы. Схемы подключения генераторов и трансформаторов предполагает подключение глухозаземленной и изолированной нетрали.  В нашей энергосистеме в основном используется система с глухозаземленной нетралью. Однако, существует оборудование, которое должно работать в условиях где применяется трехпроводная сеть с изолированной нейтралью.

Это передвижные установки, оборудование торфоразработок, при добыче калийных удобрений и угольных шахтах, то есть оборудование, работающее на напряжение 380-660 В и 3-35 Кв.  Питающий кабель передвижных установок выполняется четырехпроводным кабелем. Отличие одного вида заземления от другого заключается в том, что общая точка вторичной обмотки трансформатора подключается непосредственно в трансформаторной подстанции к заземлителю.

Такая система с изолированной нейтралью получается при подключении вторичных обмоток трансформатора треугольником. В этом случае средней точки просто не существует. Это используется, когда по условия безопасности не допускают аварийное обесточивание при коротком замыкании на землю. Такие системы получили обозначение IT.

Что является определением изолированной нейтрали

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ)существует определение, что собой представляет схема с изолированной нейтралью. Рассмотрим, чем называют IT схемой. Это система, в которой нулевой провод генератора или трансформатора не подключается к заземлителю. Он может быть подключен к контуру заземления путем соединения приборов сигнализации, средств измерения, защиты или аналогичных приборов к нулю.  Все эти устройства должны обладать большим сопротивлением.

Систему с изолированной нейтралью можно представить трехфазной сетью, обмотка трансформатора, в которой соединена треугольником, но может быть и звездой. А от линии отходят резисторы, подключенные к заземлению и параллельно сопротивлению стоят конденсаторы. Через которые в кабельной или воздушной линии протекают токи утечки, их можно представить двумя составляющими. Одна из которых активная, а вторая реактивная.

Так как сопротивление не поврежденной изоляции имеет величину около мегаома. При таком сопротивлении ток утечки очень маленький и рассчитывается по закону Ома. I=U/R, а при величине сопротивления 0,5 Мом и напряжении 220 В, составляет 0,44 Ма.  Реактивную составляющую представляют в виде конденсатора. Одной обкладкой служит провод линии, а второй земля.

Когда имеется исправная трехфазная сети с изолированной нейтралью нагрузка между фазами распределяется равномерно. При возникновении пробоя одной фазы на землю, т. е. возникают однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

В этом случае возникает аварийный ток однофазного замыкания. Чаще всего замыкание происходит на корпус электрического потребителя. В качестве последнего могут выступать электродвигатели или металлические конструкции.

Если они не заземлены, то на корпусе прибора возникает фазное напряжение или близкое к нему. Прикосновение человека к корпусу будет равносильно прикосновению к фазе. Что смертельно опасно.
Когда возникает однофазное КЗ в сети с изолированной нейтралью, ток замыкания небольшой, его значение составляет миллиамперы. При таких токах невозможно установить защитные устройства.

Поэтому для обеспечения отключения используются приборы, которые автоматически контролируют состояние изоляции. Такие системы устанавливают, когда необходима защита от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Достоинства

Какие же существуют достоинства и недостатки сети с изолированной нейтралью? К основным достоинствам следует отнести то, что нет необходимости оперативного отключения питающего напряжения при возникновении короткого замыкания одной фазы на землю.

Недостатки

Это считается аварийным режимом, и он не предполагает длительной работы оборудования. Такой режим имеет следующие недостатки:

  • Обнаружить неисправный участок довольно непросто;
  • Изоляция электроприборов должна быть рассчитана на пробой от линейного напряжения;
  • При продолжительном замыкании увеличивается вероятность поражения обслуживающего персонала электричеством;
  • Вследствие постоянного воздействия дуговых перенапряжений и постоянного накопления дефектов, снижается срок службы изоляции;
  • Из-за появления дуговых перенапряжений возникают повреждения изоляции в разных местах;
  • Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью затрудняет работу релейной защиты;
  • Возможное появление дуги малых токов в месте однофазного замыкания на землю.

Большое количество недостатков существенно снижает применение такой схемы в сетях до 1 000 В. Более широкое распространение такая система получила в высоковольтных сетях.

Что такое и чем отличается изолированная нейтраль в сетях с напряжением выше 1 000В

В сетях среднего напряжения (6 — 10 КВ) изолированная нейтраль трансформатора отсутствует, так как обмотки трансформатора соединены треугольником. При соединении обмоток звездой появляется возможность в организации защиты компенсации тока однофазного замыкания на землю в высоковольтной сети с изолированной нейтралью.

Для компенсации реактивных токов короткого замыкания применяют дугогасящие реакторы в случае:

  1. Линии напряжением 3-6 КВ и током свыше 30А;
  2. Напряжение сети 10 КВ и ток больше 10А;
  3. Ток, превышающий 15 А и напряжения 15-20 КВ;
  4. Воздушная линия электропередач напряжением 3 – 20 КВ и током, превышающим 10 А;
  5. Кабельные и ЛЭП напряжением 35 КВ;
  6. При напряжении на генераторе 6-20 КВ и токе на землю 5А в схеме «генератор – трансформатор».

Трехпроводная трехфазная система с изолированной нейтралью допускает производить корректировку тока КЗ, что осуществляется подключением нейтрали к заземлению при помощи высокоомного сопротивления.

В нашем случае изолированная нейтраль используется в сетях:

  • Применяется в двухфазных сетях постоянного тока;
  • Трехфазные сети переменного тока до 1 000 кВ;
  • Трехфазные сети 6 – 35 кВ при допустимом токе короткого замыкания;
  • Сети 0,4 КВ, в которых применяются устройства защиты в виде разделяющих трансформаторов.

разновидности устройства, принцип действия, преимущества и недостатки

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

Режимы работы нейтралей

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

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

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

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

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

Описание изолированного устройства

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

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

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

  • активную;
  • реактивную.

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

Принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки

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

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

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

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

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

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

УЗИП серии ETHERNET

Для защиты оборудования, использующего интерфейс Ethernet. От гроз, электростатических разрядов и др.

 

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.

Страница "/upload/file/sprav/sprav21.htm" не найдена.

Поиск по сайту

Контекстная реклама

Лестничные лотки LESTA IEK®

Металлические кабельные лотки высотой: 55, 80, 100, 150 мм. Высокая нагрузка и стойкость к коррозии. Надежная прокладка кабельной трассы.

 

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»!

 

 

Свежий номер

Рассылка

Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку!

*/ ]]]]>]]>

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

Изолированная нейтраль - трансформатор

Cтраница 1


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

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

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

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

Такое положение имеется лишь при изолированной нейтрали трансформатора.  [6]

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

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

В электроустановках до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью трансформатора магистрали заземления выполняют проводниками из полосовой или круглой стали, которые прокладывают по стенам производственных помещений на расстоянии 400 - 600 мм от пола. Магистрали заземления соединяют с заземлителями не менее чем двумя проводниками в противоположных местах. Ответвления от магистрали для заземления электрооборудования могут быть проложены открыто и скрыто под чистым полом с предварительной защитой их антикоррозионным покрытием от воздействия агрессивных сред, если такие возможны по технологии производства. Ответвления, проложенные скрыто, не должны иметь соеди.  [10]

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

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

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

Страницы:      1    2    3

Режимы работы нейтрали трансформатора: разновидности, достоинства и недостатки

В высоковольтных сетях возможны следующие виды заземления нейтрали трансформатора:

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

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

Изолированная нейтраль

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

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

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

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

Режимы работы нейтрали по уровню напряжения

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

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

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

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

Компенсированная нейтраль

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

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

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

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

Про ферромагнитный резонанс смотрите в видео ниже:

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

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

Высокоомное резистивное заземление нейтрали

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

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

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

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

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

Про резистивное заземление нейтрали можно посмотреть в видео ниже:

Низкоомное заземление нейтрали

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

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

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

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

Эффективно заземленная нейтраль

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

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

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

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

Основные правила: изолированный нейтраль

[индекс]

Нейтраль - проводник с током. Единственное различие между нейтралью и питающим (или «горячим») проводником заключается в том, что каждый из них маркирован по-разному, питающий провод проходит через автоматический выключатель, а по проводам ток и напряжение не совпадают по фазе на 180 °. Оба они проводят один и тот же ток, и с ними обращаются одинаково в пределах одного учреждения. Они проходят параллельно друг другу и изолированы друг от друга и от земли. Внутри объекта как горячие, так и нейтральные проводники рассчитаны на , плавучие или проходящие через них без заземления или соединения с такими корпусами, как распределительные коробки, коробки устройств, ISBP и субпанели. Таким образом, нейтральный провод изолирован от внутри объекта. Эта изоляция важна на всем объекте ниже по потоку от входа подачи электроэнергии, или ESE .

Большая, если не большая часть опасности, создаваемой паразитными токами и электромагнитными полями на объекте, может быть отнесена к электрическому нейтральному проводнику, который подключен к системе заземления где-то внутри объекта рядом с людьми, находящимися ниже по течению от ESE. Такое действие будет нарушением статьи 384-20 NEC (1999) и / или закона муниципалитета или штата.

Если это случится с «горячим» проводником, это, скорее всего, приведет к срабатыванию выключателя, и это будет исправлено на месте любым электриком. Изоляция «горячего» проводника обычно выполняется для подачи питания туда, куда он должен идти, для предотвращения опасности поражения электрическим током и возгорания, а также для устранения коротких замыканий и «замыканий на землю». Все эти причины применимы и к нейтральному проводнику, но многие электрики относятся к нейтральному проводнику как к еще одному заземлению, а не как к «горячему» проводнику. Это приводит к появлению множества нестандартных и опасных конфигураций проводки на розетках, распределительных коробках и субпанелях, поиск и ремонт которых требует времени.

Слишком важно, чтобы провода питания были сбалансированы для безопасности жизни. Балансировка предотвращает перегрев, возгорание и поражение электрическим током, а также преждевременный выход из строя электрической системы. Поддержание баланса напряжения между горячим и нейтральным проводниками также устраняет паразитные электромагнитные поля, делая внутреннюю часть помещения «тихой»."

Никакая электрическая нейтраль не должна иметь альтернативного пути к заземлению на стороне нагрузки ESE . Это означает, что по всей длине нейтрального проводника, включая стыки и шины, необходимо держать изолированным до стороны питания ESE . Это должно быть сделано таким же образом, как и изоляция пути провода горячего питания. Всегда подключайте нейтральный провод и провод под напряжением параллельно, подключайте их к в корпусах и обеспечьте отдельный заземляющий провод.

Только на стороне питания ESE должно быть выполнено единственное соединение между землей и нейтралью. Только в этой же точке на объекте может быть сформирован тракт нейтраль-земля . Это точка, которая соответствует описанию нейтрали как «заземленного проводника» на объекте. Дальнейшее обсуждение заземления нейтрали вне помещений можно найти на странице, озаглавленной «Как протекает ток».

Никакая электрическая нейтраль не должна быть заземлена в любом ISBP.

Аналогичным образом, если электрическая розетка должна быть установлена ​​в непосредственной близости от или построена на ISBP , она должна быть установлена ​​с изолированной нейтралью и изолированной горячей, а ее заземление должно быть напрямую подключено к сервисному модулю электропитания. ISBP . Изолированная нейтраль и провода под напряжением должны будут следовать по пути GEC назад от улицы к ESE для подключения на стороне нагрузки службы.

Сводка

Даже в ISBP не может быть проведено соединение или путь между нейтралью и землей. Сохранение изолированной нейтрали на стороне нагрузки ESE не менее важно, чем наличие ISBP . Такое соединение между землей и нейтралью должно выполняться только на стороне питания ESE .

Заземленная нейтраль после ESE опасна; он будет работать против объекта и против ISBP , без необходимости подвергая опасности жителей объекта и преждевременно ослабляя систему электрического заземления внутри объекта. На объектах, получающих услуги электроснабжения, изолированная нейтраль после ESE может предотвратить и смягчить проблемы, связанные с неправильно заземленным проводом нейтрали .

Почему нейтраль главной цепи привязана к земле?

Мой отец - электрик, а я - инженер-конструктор электроники, и до сих пор он все еще не может назвать мне вескую причину для этого.

Рассмотрим два следующих изображения / ситуации - оба одинаковых случая, но с нейтралью, не привязанной к земле во втором.Приносим извинения за плохие диаграммы, но представьте, что они воткнут вилку в вилку / нож в тостер и т. Д. для того, чтобы прикоснуться к активному.

На первом снимке человек получает удар электрическим током. Классический чехол. Это потому, что разница в 240 В переменного тока между рукой человека и землей у его ног. Ключевым моментом здесь является то, что шок вызвал разность между и 240 В переменного тока .

На втором изображении человек снова касается активного провода - однако, поскольку земля не привязана к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока.Никто. Подобно подключению к свету только одного конца батареи, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить шок - это если человек будет одновременно оставаться активным и нейтральным - для чего вам нужно будет попытаться убить себя, если вы каким-то образом это сделаете (то есть я хочу сказать, что большинство электрических разрядов вызываются активным -> потенциалом земли, не активным -> нейтральным - и , привязка нейтрали к земле ничего не делает для предотвращения ударов активного -> нейтрального потенциала).

Да, земля может быть плавающей и иметь «любой» потенциал по отношению к активному, и приятно привязать ее к нейтрали на электростанциях, выходах трансформаторов и за пределами нашего дома с помощью заземляющего стержня, чтобы «мы знали», какой у нее потенциал. сидит на. Но вы можете привести этот аргумент, что он может возрасти до некоторого опасного потенциала около любого изолированного источника питания . Так что я не думаю, что это веский аргумент и единственная причина. Вдобавок ко всему, изолированные трансформаторы / источники питания иногда используются с единственной целью защиты от ударов - так почему бы нам просто не изолировать всю землю от нашей электросети? Ха-ха.

Очевидно, что заземление шасси больше не потребуется, если нейтраль не будет привязана к земле - потому что прикосновение к металлическому корпусу не будет опасным, если по какой-либо причине устройство окажется под напряжением (то есть так же, как в ситуации 2).

TL; DR: только причина, по которой мы привязываем землю к нейтрали, чтобы мы знали, что земля под нами составляет 0 В по отношению к активному? Или есть какая-то другая причина?

Возникновение и обнаружение замыкания на землю в энергосистемах среднего напряжения с изолированной нейтралью

Методы заземления нейтрали

Режим работы промышленной энергосистемы среднего напряжения, гальванически изолированной от электросети общего пользования, определяется методом заземления нейтрали. на вторичной стороне передаточного трансформатора.

Как реле защиты обнаруживает замыкание на землю в энергосистемах среднего напряжения с изолированной нейтралью

Для заземления нейтральных точек вторичной стороны передаточных трансформаторов можно использовать следующие методы заземления нейтрали:

  • Изолированная нейтраль,
  • Компенсация замыкания на землю или резонансная нейтраль заземление,
  • Заземление нейтрали с низким сопротивлением.

Энергетические системы с заземлением нейтрали с низким сопротивлением также включают системы с изолированной нейтралью или с резонансным заземлением нейтрали, нейтральная точка которых временно заземляется при каждом замыкании на землю.

Заземление сплошной нейтралью, которое не упоминается, не имеет особого значения в промышленных энергосистемах среднего напряжения из-за высоких токов короткого замыкания между фазой и землей и возникающих в результате помех (ЭМС), заземления (допустимое напряжение прикосновения) и размеров проблемы (требуемый номинальный кратковременный выдерживаемый ток экрана кабеля).


Энергосистема с изолированной нейтралью

Силовая система с изолированной нейтралью (рисунок 1) определяется как энергосистема, в которой нейтральные точки трансформаторов и генераторов либо не соединены с землей, либо соединены с землей только посредством измерения и защиты. устройства с очень высоким импедансом или через устройство защиты от перенапряжения.

Рисунок 1 - Система среднего напряжения с изолированной нейтралью при замыкании на землю линии L1

Ток повреждения: I F = I CE = j × 3 × ω × C E × U LE ; I CE ≤ 30 A

Где:

  • C E - Емкость между фазой и землей
  • I CE - Емкостный ток замыкания на землю
  • U LE - Напряжение между фазой и землей (U LE = U LL / √3)
  • U EN - Напряжение смещения нейтрали
  • ω - Угловая частота (2 × π × ƒ)

Работа с изолированной нейтралью - это простейшая форма подключения нейтрали с защитой от замыканий на землю. В случае замыкания на землю происходит смещение напряжения на землю .

Это смещение напряжения, которое показано на рисунке 2 в виде векторной диаграммы , характеризуется тем, что нейтральная точка системы (нейтральная точка трансформатора) принимает полное напряжение звезды на землю, а линии без повреждений повышают свое напряжение. на землю от напряжения звезды до напряжения треугольника.

Напряжение между фазами в системе питания с замыканием на землю, с другой стороны, не изменяется.Из-за этого не возникает реакции, которая является невыгодной для нагрузок, подключенных к энергосистеме, и работа может поддерживаться даже в случае замыкания на землю.

Рисунок 2 - Векторная диаграмма напряжений и токов при замыкании на землю линии L1 в системе с изолированной нейтралью

Где:

  • U L1 , U L2 , U L3 - Напряжение звезды линии L1, L2, L3
  • U L2 , U L3 - Напряжение звезды на исправных фазах L2 и L3, увеличенное в √3
    (перенапряжение промышленной частоты)
  • U EN или U en - Напряжение смещения нейтрали
  • I C-L2 или I C-L3 - Емкостный зарядный ток линии L2 или L3
  • I CE - Емкостное замыкание на землю ток в месте повреждения

Однако смещение напряжения на землю вызывает протекание емкостного тока замыкания на землю I CE всей энергосистемы через место замыкания на землю.Этот ток замыкания на землю, который в значительной степени определяется емкостью заземления линий C E , имеет величину I CE ≈ 3 × ω × C E × U LE .

Для надежной работы промышленных кабельных сетей с изолированной нейтралью рекомендуется диапазон тока короткого замыкания 10 A CE ≤ 30 A . В этом диапазоне можно ожидать, что риск периодических замыканий на землю с высокими переходными перенапряжениями и тепловое воздействие дуги замыкания на землю относительно незначительны.

Из-за сравнительно низкой тепловой нагрузки при I CE <30 A дуга замыкания на землю может гореть дольше, не разрушая изоляцию неповрежденных проводников. Разрушение этой изоляции повлечет за собой серьезную опасность того, что замыкание на землю перерастет в двойное замыкание на землю или короткое замыкание.

Опасность распространения короткого замыкания и риск двойного замыкания на землю можно предотвратить только с помощью небольших токов замыкания на землю, если замыкание на землю обнаруживается выборочно и работа продолжается только в течение ограниченного времени.Как правило, ограничение по времени в 3 часа для непрерывной работы должно быть достаточным для создания необходимых условий для устранения замыкания на землю без какого-либо неблагоприятного воздействия на производственный процесс.

Для обнаружения места замыкания на землю можно использовать реле SIPROTEC с чувствительным обнаружением замыкания на землю. Они измеряют емкостные остаточные токи. Остаточные токи исправного и замкнутого на землю фидера различаются по величине и направлению (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Распределение остаточных токов при замыкании на землю в системе с изолированной нейтралью

В исправных фидерах все остаточные токи протекают в одном направлении.Их величина зависит от величины соответствующего емкостного зарядного тока . Остаточный ток фидера при замыкании на землю представляет собой сумму зарядных токов всех исправных фидеров, протекающих в противоположном направлении.

Посредством измерения относительно напряжения смещения нейтральной точки U и этого емкостного остаточного тока (измерение sinφ) реле SIPROTEC обнаруживает замыкание на землю в фидере.

Напряжение смещения нейтральной точки U и , необходимое для определения направления замыкания на землю, получается путем подключения однополюсных заземленных индуктивных трансформаторов напряжения (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Подключение однополюсных заземленных индуктивных трансформаторов напряжения для измерения напряжения смещения нейтральной точки Uen

Если это используется в системе с изолированной нейтралью, существует риск релаксационных колебаний (феррорезонанс). Релаксационные колебания вызваны взаимодействием нелинейной индуктивности холостого хода трансформаторов напряжения, подключенных к земле, с емкостью заземления сети.

Релаксационные колебания, которые в основном возникают при гашении дуги замыкания на землю или при включении питания, переводят железный сердечник в состояние насыщения и вызывают высокие потери в сердечнике.

Вследствие этих высоких потерь в сердечнике, трансформатор напряжения может быть перегружен термически и окончательно разрушиться .

Самый простой и безопасный способ избежать релаксационных колебаний - это вставить омический демпфирующий резистор R D в обмотки замыкания на землю трех блоков трансформатора напряжения, соединенных треугольником (рисунок 4). Демпфирующий резистор R D рассчитан на то, чтобы ни он, ни трансформатор напряжения не подвергались термической перегрузке.

Таблица 1 содержит стандартные значения демпфирующих резисторов, которые оказались удобными на практике.

Таблица 1 - Стандартные значения демпфирующих резисторов R D

en или da-dn обмотка трансформатора напряжения Демпфирующий резистор R D
Номинальный тепловой ограничивающий выход S сек Номинальный длительный ток I Δ
75 Вт 4 A 25 Ом / 500 Вт
100 Вт 6 A 25 Ом / 500 Вт
150 Вт 8 A 12.5 Ом / 1000 Вт

Выбор R D основан на тепловой ограничивающей мощности (номинальный длительный ток) обмотки e-n или da-dn трансформатора напряжения . Если эти стандартные значения использовать нельзя, можно рассчитать другие значения.

Расчет должен выполняться следующим образом (Уравнения 1, 2, 3 и 4):

Где:

  • R D-req Требуемый демпфирующий резистор (минимальное значение)
  • R D -select выбранный демпфирующий резистор
  • P V-req требуемая тепловая нагрузка (минимальное значение)
  • P V-select выбранная тепловая нагрузка
  • U r sec вторичное номинальное напряжение обмотки замыкания на землю
  • S r sec номинальный тепловой ограничивающий выход

Пример

Пример расчета размеров демпфирующего резистора в соответствии с приведенными выше формулами ( R D-req. и P V-req ): см. Таблицу 2 ниже.

Пример расчета размеров демпфирующего резистора

Таблица 2 - Расчет демпфирующего резистора

Номинальное вторичное напряжение обмотки остаточного напряжения U r сек = 100 В / 3
Номинальная тепловая ограничивающая мощность S r сек = 30 ВА
Требуемый демпфирующий резистор в соотв. к уравнению. 1 R D-req = 64,2 Ом
Выбранный демпфирующий резистор R D-select = 65 Ом
Требуемая номинальная тепловая нагрузка в соотв.к уравнению. 3 P V-req = 186,2 Вт
Выбранная номинальная тепловая нагрузка P V-select = 200 Вт

Еще одним отрицательным явлением в системах с изолированной нейтралью являются уровни перенапряжения, которые приводят к при чрезмерном напряжении, воздействующем на изоляцию оборудования.

При возникновении замыкания на землю изменение емкостного заряда исправных линий происходит из-за переходного процесса. Этот переходный процесс возникает как колебание средней частоты, которое на короткое время вызывает перенапряжение.Переходное перенапряжение при замыкании на землю может быть в 3–3,5 раза больше напряжения звезды .

Это переходное перенапряжение контролируется уровнем изоляции, который стандартизирован и соответствует определенному номинальному напряжению элемента оборудования (таблица 3).

Таблица 3 - Стандартизированные уровни изоляции в диапазоне 1 кВ м ≤ 36 кВ согласно DIN EN 60071-1 или IEC 60071-1

Стандартизированные уровни изоляции в диапазоне 1 кВ
  1. Переменное напряжение с частотой от 48 Гц до 62 Гц и продолжительностью 60 сек.
  2. Импульс напряжения со временем нарастания 1,2 мкс и временем до полувыведения 50 мкс
  3. Для диапазона среднего напряжения 1 кВ м ≤ 36 кВ в стандарте не определен номинальный уровень коммутирующего импульса. Он учитывается при согласовании изоляции с абсолютным значением 0,8 × U rp . Из-за большего времени до половинного значения переходного коммутационного перенапряжения U rSIL меньше, чем U rp .

Устранение длительных перенапряжений промышленной частоты с помощью оборудования номинального напряжения кабельной сети (например,грамм. U m = 24 кВ при U nN = 20 кВ) обеспечивается, если отдельное замыкание на землю не существует дольше 8 часов, а сумма всех времен замыкания на землю за год не превышает примерно 125 часов.

Соблюдение этих сроков должно быть обеспечено при эксплуатации кабельных сетей с изолированной нейтралью.

Несмотря на свои отрицательные побочные эффекты (феррорезонанс, высокие переходные процессы и длительные перенапряжения промышленной частоты), работа с изолированной нейтралью очень важна для промышленных источников питания. Этот метод заземления нейтрали предпочтителен в небольших кабельных сетях и сетях без (n – 1) резервирования.

Источник: Руководство по проектированию распределительных станций, Dr.-Ing. Хартмут Кианк и дипл. Инж. Вольфганг Фрут (Siemens)

Обработка нейтральной точки - Изолированная сеть

Добро пожаловать, дорогие друзья техники защиты и управления. 5 наиболее важных типов лечения по методу звезды - это захватывающая тема нашей новой серии статей.Обработка нейтральной точки сети не влияет на передачу электроэнергии, пока сеть находится в безупречном состоянии. Почему лечение в звездных точках так важно, что мы должны говорить об этом здесь, и даже целые конференции посвящены только этой теме?

Помимо многих других аспектов, это, прежде всего, доступность соответствующей электрической сети, которая в особой степени зависит от выбора формы сети. Когда дело доходит до частоты отказов из-за аварийных отключений, имеет диаметральное значение, находимся мы в сети с низким сопротивлением или в компенсированной.Кроме того, есть еще много вопросов, которые входят в выбор метода лечения нейтральной точки.

🌐Какое повышение напряжения происходит в случае неисправности?

🌐Как велика вероятность следующих неисправностей?

🌐Как избежать перенапряжения и блокировки?

🌐Как насчет ступенчатого напряжения и напряжения прикосновения вблизи неисправности?

🌐Как контролировать величину токов короткого замыкания?

🌐Может ли выбор типа сети повлиять на самозатухание замыканий на землю?

а как насчет экономического аспекта требуемой сетевой структуры?

В нашей серии статей мы рассмотрим 5 наиболее важных типов нейтрализации нейтрали. Сегодня мы начнем с изолированной сети .

Изолированная сеть

В изолированной сети нейтральные точки всех существующих генераторов, трансформаторов и формирователей нейтральной точки не заземлены (рис. 1 и 2). Даже если генератор должен быть подключен к земле через нейтральный трансформатор, это все равно изолированная сеть, поскольку нет эффективного заземления из-за высокого импеданса.

Рис.1: Изолированная сеть Рис. 2: Изолированная сеть - напряжения.

. Напряжения.

Рис. 3: Изолированная сеть - напряжения в случае замыкания на землю

Во-первых, происходит процесс компенсации переходных процессов в миллисекундном диапазоне, и два исправных проводника, на которые не влияет сбой, впоследствии повышаются до стационарной величины, равной межфазное напряжение. Это означает, что величины напряжения фаза-земля исправных фаз увеличиваются в раз. Этот коэффициент увеличения называется коэффициентом замыкания на землю. Если это значение больше 1,4, мы говорим о сети, которая не имеет эффективного заземления.Если он меньше, перед нами эффективно заземленная сеть.

В нашей изолированной сети напряжение здоровых проводников увеличивается в 1,73 раза по сравнению с напряжением между фазой и землей в безаварийных условиях, и поэтому мы находимся в сети, которая не имеет эффективного заземления.
Рис. 4: Изолированная сеть - напряжения и коэффициент заземления

Damit wird ein wesentliches Merkmal des isolierten Netzes offensichtlich. Aufgrund der hohen Beanspruchungen durch die netzfrequente und Stationäre Spannungsüberhöhung in den gesunden Leitern und durch ggf.zusätzlich intermittierendes Verhalten im Erdschlussfall, besteht im isolierten Netz eine vergleichsweise hohe Wahrscheinlichkeit für einen Folgeerdschluss. Dieses Ereignis wird von uns Schutztechnikern liebevoll als Doppelerdschluss bezeichnet.

Если короткое замыкание на землю не гаснет при первом переходе напряжения через нуль, а вместо этого повторно зажигается несколько раз из-за повторяющегося напряжения в канале дуги, в результате возникают бегущие волны, которые создают дополнительную нагрузку на изоляцию сети.

Таким образом, становится очевидной существенная особенность изолированной сети. Из-за высоких нагрузок, вызванных выбросом частоты сети и стационарного напряжения в исправных проводниках, а также, возможно, дополнительной неустойчивой работы в случае замыкания на землю, существует сравнительно высокая вероятность следующего замыкания на землю в изолированной сети. Наши инженеры по защите с любовью называют это событие двойным замыканием на землю.

Токи

Токи ведут себя довольно скучно в изолированной сети.Из-за емкостей между фазой и землей через место повреждения протекает емкостной ток Ic замыкания на землю.

Рис. 5: Изолированная сеть - токи в случае замыкания на землю в фазе 3

Его размер находится в линейной зависимости от протяженности сети и, следовательно, от размера существующей емкости заземления. Чем больше сеть, тем больше ток емкостного замыкания на землю.

Рис. 6: Емкостной ток

Чтобы зажженная дуга погасла сама по себе, нельзя превышать так называемый предел гашения.Где именно находится этот предел, не может быть определен универсально, поскольку он зависит не только от величины тока, но также от уровня напряжения и крутизны повторяющегося напряжения. В сетях среднего напряжения с преобладающей долей кабеля ток должен быть ограничен максимум до 60 А через место повреждения. Возьмем пример и предположим, что кабель VPE на 20 кВ с поперечным сечением 120 обеспечивает емкостной ток заземления около 2,5 А / км. Максимально допустимая длина кабеля в нашем примере составляет 24 км (15 миль).

По этой причине изолированная сеть в Германии и Австрии в основном используется в генераторных блоках, а также в небольших промышленных и вспомогательных сетях с малым расширением и, как следствие, низкими емкостными токами замыкания на землю и разбросом менее 10%. Исключение составляют наши друзья и коллеги из Швейцарии, которые изолированно эксплуатируют более 70% своих сетей среднего напряжения.

Что произойдет, если мы не будем рассматривать точки звезды нашей сети изолированно, а соединим их с землей по току без сопротивления?

В данном случае речь идет о надежном заземлении, о котором мы расскажем в следующей части.

Спасибо за чтение и привет Alex

Электрическая цепь с изолированной нейтралью. КЗ в сетях с изолированной нейтралью. Под нейтралью нейтраль трансформаторов, включенных в электрическую сеть одного напряжения

Нейтрали электроустановок называются - общие точки обмотки генераторов или трансформаторов, соединенные звездой. Тип связи нейтрали машин и трансформаторов с землей во многом определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационного оборудования, величины перенапряжений и способы их ограничения, токи с замыканиями на однофазную землю, условия работы реле. защита и безопасность в электрических сетях, электромагнитное воздействие на линии связи и др.

В зависимости от режима нейтрали электричество сети делится на четыре группы:

1) сети с незаземленной (изолированной) нейтралью;

2) сети с резонансным заземлением (компенсированные

миль) нейтральные;

3) сети с эффективно заземленной нейтралью;

4) сети с глухими нейтралами.

К первой и второй группам относятся сети напряжением 3-35 кВ, нейтраль трансформаторов или генераторы которых изолированы от земли или заземлены через заземляющие реакторы.

Сети с эффективно заземленной нейтралью применяются на напряжение выше 1 кВ. В них коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Коэффициент замыкания на землю - это отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей

.

в точке замыкания на землю поврежденной фазы до разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. В эту группу входят сети 110 кВ и выше. В четвертую группу входят сети 220, 380 и 660 В.Режим работы нейтрали определяет ток короткого замыкания. Сети, в которых однофазный ток замыкания на землю составляет менее 500 А, называются сетями с небольшими токами замыкания на землю (в основном сетями с незаземленной и резонансно заземленной нейтралью).

Токи более 500 А соответствуют сетям с большими токами на замыкание на землю (это сети с эффективно заземленной нейтралью).

В сетях S. Изолированная нейтраль Нейтральная точка источника (генератора или трансформатора) не привязана к контуру заземления.В распределительных сетях 6-10 кВ обмотки питающих трансформаторов, как правило, подключаются к треугольнику, поэтому нейтральная точка физически отсутствует. В установках с изолированной нейтралью процесс заземления оборудования не должен превышать 4 Ом и с мощностью источника питания до 100 кВА РЗ.

В Eu до 1 кВ с изолированной нейтралью при замыкании одной фазы на землю отключается вся цепь для увеличения эл. безопасность. Такие установки применяются с повышенными требованиями к электронной почте.безопасность (шахты, столичные, торфяные бассейны, мобильные установки, некоторые химические комбинаты).

Преимущества:

Отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;

Малый ток в месте повреждения (при малой пропускной способности сети на землю).

Недостатки:

Возможность возникновения дуговых перенапряжений со смешанным характером дуги с малым током (единицы-десятки ампер) в месте однофазного заземления;

Возможность множественного повреждения (выход из строя нескольких электродвигателей, кабелей) из-за пробоев изоляции на других соединениях, связанных с дуговыми перенапряжениями;

Возможность длительного воздействия на изоляцию дугового выброса, что приводит к накоплению в ней дефектов и сокращению срока службы;

Необходимость выполнения изоляции электрооборудования относительно земли на линейное напряжение;

Сложность определения места повреждения;

Опасность для электропроводящего персонала и посторонних лиц при длительном наличии замыкания на землю в сети;

Сложность обеспечения исправной работы релейной защиты от однофазных замыканий, так как реальный ток замыкания на землю зависит от режима работы сети (количества включений).

Сеть с изолированной нейтралью эффективно работает только при наличии надежных устройств непрерывного контроля изоляции При отключении сети с недопустимым снижением сопротивления изоляции.

Поскольку безземельные сети небольшой протяженности, а также компенсированные сети могут длительное время работать с установкой фазы на землю, релейную защиту от повреждений этого вида принято выполнять с воздействием на сигнал.

Аварийный сигнал замыкания на землю может быть неизбирательным и избирательным. Неселективная сигнализация извещается обслуживающим персоналом о возникновении замыкания на землю без указания приставки, на которой произошло нарушение изоляции. Выборочная тревога, напротив, указывает, какое вложение вызвало закрытие.

Неселективная сигнализация или, иначе, устройство контроля изоляции основано на изменении напряжений проводов относительно земли. Для этого обычно используются измерительные трансформаторы напряжения - три однофазных или один трехфазный с пятидорожечной магнитной системой.Обмотки соединены по треугольнику звезда-звезда-звезда-открытый. Заземление нулевой точки звезды первичной обмотки трансформаторов обеспечивается измерением напряжений проводов относительно земли.


Для этого есть три вольтметра для напряжения вторичной фазы. Реле максимального напряжения прикреплено к вспомогательной вторичной обмотке, подключенной к разомкнутому треугольнику. Напряжение на выходах открытого треугольника равно геометрической сумме трех вторичных фаз относительно Земли.

В штатном режиме вольтметры показывают фазные напряжения, а напряжение на обмотке реле равно нулю. При замыкании проводов на землю на обмотке реле возникает напряжение, пропорциональное потенциалу нейтрали Un (или напряжению нулевой последовательности):

Реле срабатывает и запускает предупредительную сигнализацию, привлекающую внимание обслуживающего персонала к нарушению нормального режима. Вольтметры контроля изоляции, показывающие напряжение провода относительно земли, позволяют определить поврежденный провод и приблизительно оценить значение сопротивления Р.. Поскольку напряжение провода относительно земли во всей электрически связанной сети одинаково, его размер не может указывать на расположение земли.

Режим изолированной нейтрали Применяется при напряжении до 1 кВ только в электроустановках с повышенными требованиями безопасности (взрывные установки и т. Д.). При напряжении 6 ... 35 кВ данный режим нейтрали рекомендуется Пуэ во всех электроустановках.

Причина широкого распространения режима работы с изолированной нейтралью в том, что в такой сети замыкание одной фазы на землю непродолжительное.Сеть с изолированной нейтралью может работать до нескольких часов с замыканием фазы на землю. Ток замыкания на землю оказывается во много раз меньше тока межфазного КЗ. Это главное преимущество сети с изолированной нейтралью. В такой сети обычно нет необходимости применять специальную высокоскоростную защиту от земли, т.е. дополнительных затрат не требует и защита защиты.

Однако при закрытии от Земли такой недостаток сети обнаруживается как возникающие перенапряжения на поврежденных фазах относительно Земли.

На рис. 1, и упрощенная схема с изолированной нейтралью, когда фаза фазы А. Включение проходит через землю замыкания на землю í z.z. Это связано с пропускной способностью фаз сети с B, с от относительно Земли. Величина этого тока небольшая и обычно не превышает 100 А.

Рис. 1. Упрощенная схема с изолированной нейтралью при замкнутой фазе земли

В нормальном режиме (рис. 1, б) фазные напряжения относительно Земли одинаковы и составляют U F = U L / √3, где u l - линейное напряжение.Когда фаза замкнута, потенциал Фазы А становится равным нулю, т.е. потенциал Земли (рис.1, Б). Напряжение поврежденных фаз B и C относительно фазы A останется таким же, как в нормальном режиме, поскольку линейные напряжения не изменяются. Таким образом, фазные напряжения в и с относительно земли увеличиваются до линейных, u 'B = u' c = u l (увеличение в √3 раза), т.е. коэффициент замыкания на Земле равен √3. В то же время возможность перехода замыкания на землю в двойное, что является коротким замыканием и сопровождается большим током.

В сети с изолированной нейтралью изоляция фаз относительно земли выбирается линейным напряжением, чтобы сеть могла длительное время работать с землей.

Правила технической эксплуатации (ПТЭ) электрических станций и сетей Российской Федерации допускают воздушные и кабельные линии с замыканием на землю при изолировании нейтрали сети до устранения повреждений. При этом к поиску места повреждения следует приступить незамедлительно и устранить повреждение в кратчайшие сроки из-за опасности поражения током людей и животных.

Фазные напряжения в сети с изолированной нейтралью во время замыкания на землю могут превышать линейные напряжения, что связано с возникновением так называемой прерывистой электрической дуги. Термин «вкрапленный» означает, что электрическая дуга нестабильна: сначала загорается, затем гаснет и через некоторое время снова загорается. Переходные процессы, возникающие в электрической цепи сети (рис.1, а) с учетом прерывистой дуги, приводящие к появлению перенапряжений, которые могут достигать (3.0 + 3.5) 11, где u - амплитуда фазного напряжения в нормальном режиме. Это часто приводит к пробою изоляции, особенно электродвигателей напряжением выше 1 кВ.

Наличие перенапряжений, вызванных смешанной электрической дугой, является основным недостатком сети с изолированной нейтралью. Этот недостаток объясняет обилие предложений по оптимизации нейтрального режима городских электрических сетей.

Основным методом снижения перенапряжений при замыкании на землю, согласно PTE, является компенсация емкостного тока замыкания на землю, что достигается с помощью специальных реакторов пожаротушения (катушек индуктивности), которые включают между нейтралью и заземлением.В соответствии с PTE, компенсация i 3 3 производится, если ее значение больше, чем ниже:

Некомпенсированные токи в замыкании на землю могут обеспечить нестабильное горение электрической дуги, т.е., как следствие, привести к возникновению перенапряжений. Особенно опасно заземление на землю в сетях с воздуховодами на железобетонных и металлических опорах, так как ток I z. могут выйти из строя заземляющие устройства и несущие металлические части опор. Поэтому в сетях напряжением 6-35 кВ с воздушными линиями на указанных опорах допустимое значение тока замыкания на землю составляет 10 А.

Ток в месте замыкания на Земле рассчитывается по приблизительной формуле

где u - линейное напряжение, кВ; l в - общая протяженность сети сетевых линий, км; L K - общая длина кабельных линий сети, км.

Пример. Рассчитать ток замыкания на землю в сети с напряжением 10 кв. Сеть включает две воздушные линии протяженностью 2 км и 7 км и 5 кабельных линий протяженностью 1,5 км; 2.5 км; 0,8 км; 1,2 км; 1.6 км.

Решение:

Определяем общие длины воздушных и кабельных линий L Б = 2 + 7 = 9 км; L К = 1,5 + 2,5 + 0,8 + 1,2 + 1,6 = 7,6 км.

Замыкание на землю

Очевидно, что компенсация емкостного тока замыкания на землю в этой сети не требуется.

Страница ошибки | Rexel USA

{{еще}} {{if false &&! empty projectsData.рабочие места && projectsData.status eq 'success'}}

Чтобы продолжить, выберите хотя бы один проект.

Пожалуйста, выберите рабочее место, чтобы выбрать все связанные проекты. {{если projectsData.maxWorksites! = null}} Вы можете выбрать до {{: projectsData.maxWorksites}} сайтов. {{/если}}

Показаны рабочие сайты {{: projectsData.worksites.length}}

Отображение рабочие места

Расширить все | Свернуть все

{{! - Статус потребления CLOUD-36019 с датой окончания при отступлении -}}

Отступление

Истекает

Потребление

{{для projectsData.рабочие места}} {{для проектов}} {{! - Статус потребления CLOUD-36019 с датой окончания при отступлении -}}

{{:кодовое имя}}

Истекает: {{:истекает}} {{if expiresIn> 1}} дней {{/если}} {{if expiresIn == 1}} День {{/если}}

Расход:

{{если! isApplicableAmountLimit}}

Нет максимальной суммы

{{еще}} {{/если}} {{/для}}
{{/для}}

Необходимо выбрать хотя бы одну учетную запись клиента

Сохранить

{{/если}} {{if true &&! empty projectsData.result && projectsData.status eq 'success'}} {{если ложь}}

Выберите учетную запись клиента

{{/если}} {{для projectsData.result}} {{/для}}

Необходимо выбрать хотя бы одну учетную запись клиента

Сохранить {{/если}} {{/если}}

Изолированная земля - ​​Jade Learning

Изолированная земля

Автор: Джерри Дарем | 9 мая 2019 г.

Изолированная земля (IG) - это тип заземления оборудования, которое, теоретически , снижает помехи, возникающие в электронике и контрольно-измерительных приборах от радиочастотного (РЧ) шума, путем подключения этого оборудования непосредственно к заземлению. терминал сервисного оборудования, никогда не соприкасаясь с другим металлическим компонентом или заземленной поверхностью, который потенциально может служить антенной для радиочастотного шума, переносимого по воздуху.

Изолированная система заземления

Система с изолированным заземлением (IG) полагается на подведение заземляющего проводника оборудования (EGC) на всем пути от точки заземления - источника (например, центра нагрузки / электрической панели и т. Д.) До точка, в которой он подключается к нагрузке, которую он обслуживает - никогда не контактирует с заземлением другого оборудования, металлической розеткой, металлической системой кабелепровода и т. д. Частотная (RF) обратная связь (и) на базе компьютерного и электронного оборудования распределительных цепей за десятилетия.

Когда требуемый заземляющий проводник оборудования (EGC) в ответвленной цепи подключен к хрупкой контрольно-измерительной аппаратуре или чувствительной электронике, снижение или устранение «антенного эффекта» этого проводника, а также его способность принимать различные бортовые радиочастоты становится на высоте. список «дел» каждого, когда речь идет о защите этого чувствительного оборудования от повреждений, а также о создании надежной базы для подключения оборудования для получения согласованных показаний и результатов. Радиочастотные помехи - враг «согласованности», когда вы имеете дело с оборудованием с низким выходом / входом.

Изолированная система заземления обычно обслуживает предназначенную ей нагрузку или устройство в виде изолированной розетки заземления , подключенной к вышеупомянутому «изолированному» заземляющему проводнику оборудования (EGC). Этот проводник защищен от чрезмерного радиочастотного шума за счет обязательной изоляции по всей его длине. Опять же, этот изолированный заземляющий проводник должен оставаться удаленным (отключенным) от всех других соединений заземления в системе заземления, пока он не достигнет своей цели: клеммной колодки EGC внутри панели .
Назначение: Чтобы нежелательные радиочастотные шумы не попадали в нашу хрупкую электронику через EGC.

Изолируя изолированный заземляющий провод по всей его длине, а затем запрещая дополнительное сращивание этого проводника для загрузки, мы обеспечиваем заземляющий проводник оборудования обратный путь к электрической панели, не позволяя ему когда-либо соприкасаться с другим куском проводящего металла на пути туда; «проводящий металл » , который может служить антенной для радиочастотного шума из-за его преднамеренного контакта с металлом конструкции, водопровода и электрической системы по всему зданию.

Использование изолированной системы заземления - это хорошо известный и широко применяемый метод уменьшения этого мешающего (если не повреждающего) «шума» в электронике, когда присутствует много радиочастот. Однако , есть некоторые, которые предполагают, работает ли практика установки изолированного заземления - вообще! И категорически противодействуйте тем, кто рекомендовал бы это как решение, ссылаясь на то, что оно может фактически УВЕЛИЧИТЬ РЧ помехи, а не уменьшить их.

Независимо от того, в какой лагерь вы попали, «за» или «против» . Изолированная земля может также служить еще одной цели . Он может функционировать в качестве заземляющего проводника оборудования (EGC) для устройства или нагрузки, обеспечивая при этом защиту этой нагрузки от любого «нежелательного тока», который может возникать в системе заземления этой электрической системы .

Нежелательный ток - это не то же самое, что , как RF Noise .

Непредвиденный ток - это измеримый ток, который протекает в системе EGC, которого там не должно быть, но - это из-за неправильного соединения между заземленным проводником (также известным как белый провод) и заземленной металлической поверхностью или заземляющим проводником, где-то остальное в системе. Неприемлемый ток также может присутствовать из-за неисправности где-то в подключенной нагрузке, что позволяет току протекать через изолирующий материал на землю этой нагрузки и, как следствие, на систему заземления всей электрическая система.

Этот минимальный нежелательный ток, который иногда может быть обнаружен в системах заземления больших и / или старых электрических систем, обычно не имеет последствий для обычных индуктивных / резистивных нагрузок и, проще говоря, не повреждает ничего. Но для хрупкой твердотельной электроники этот минимальный ток на земле оборудования может нанести электрический ущерб.
При использовании изолированного заземляющего проводника и , затем проводника (по умолчанию), не касающегося какой-либо части потенциально «заряженной» системы заземления оборудования, вы значительно снизили вероятность возникновения этого незначительного электрического заряда на заземлении. система перенаправляется «вверх» через EGC вашей нагрузки в электронику вашей хрупкой нагрузки.И вместо этого вы переместили точку, в которой EGC вашей нагрузки соприкасается с этой слегка заряженной системой заземления оборудования, так что она будет так далеко от вашего хрупкого оборудования и так близко к месту, где основная перемычка (MBJ) связывает земля ing системы, вместе с землей ed (нейтраль) системы, что нежелательный ток не будет иметь никакого выбора, но выбор «наименьшего сопротивления», при этом ток должен полностью покинуть проводку в помещении, а также вашу чувствительную электрическую нагрузку, и покинуть помещение через сервисную нейтраль, вплоть до заземленной коммутационной сети.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *