Изолированная и глухозаземленная нейтраль отличия: отличия, заземление, понятие и принцип действия

Содержание

отличия, заземление, понятие и принцип действия

Чаще всего в электроустановках для защиты людей от удара током используется глухозаземленная нейтраль. В результате при аварийной ситуации потенциалы быстро уравниваются, а защитное оборудование работает более эффективно. Для грамотного использования этого механизма необходимо хорошо знать и уметь применять на практике нормы ПУЭ.

Преимущества и недостатки изолированной нейтрали

Сегодня в электроустановках используется два защитных механизма — изолированная и глухозаземленная нейтраль. Главное преимущество заключается в отсутствии необходимости экстренного отключения первого однофазного замыкания на землю. Также следует помнить, что в области повреждения электросети создается небольшой ток, но это справедливо только при низкой токовой емкости на землю. Однако есть несколько недостатков, из-за которых изолированная нейтраль используется сравнительно редко:

  • Возможно появление перемежающегося дугового напряжения.
  • Не исключается вероятность появления большего количества повреждений по причине пробоя изоляции проводников в местах появления дугового перенапряжения.
  • Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
  • Воздействие дугового перенапряжения на изоляцию носит продолжительный характер.
  • Часто возникают сложности с обнаружением мест повреждений.
  • При однофазном замыкании правильная работа систем релейной защиты не может быть гарантирована.

Все эти недостатки полностью нивелируют преимущества такого способа заземления нейтрали. В то же время этот метод защиты в некоторых ситуациях продолжает оставаться эффективным и не противоречит нормам ПУЭ.

Например, изолированная нейтраль может стать хорошим решением для защиты высоковольтных линий, так как позволяет избежать аварийного отключения. В свою очередь, требованиям защиты сетей конченого потребителя электроэнергии он не удовлетворяет.

Принцип работы глухозаземленной нейтрали

Сначала необходимо понять, что является определением понятия глухозаземленная нейтраль. Согласно ПУЭ этот способ предполагает прямое соединение нейтрали трансформатора с заземляющим элементом. В электротехнике такой способ заземления принято называть рабочим. Также необходимо помнить, что в электроустановках, рассчитанных на напряжение 220−380 вольт, сопротивление заземляющих элементов не должно превышать показатель в 4 Ом.

Принцип действия глухозаземленной нейтрали можно продемонстрировать на примере трехпроводной электроцепи, соединяющей источник энергии с жилым домом. При ее создании нейтраль просто распределяется по щитку, и к ней подключаются все заземляющие контуры потребителей. Такая цепь не предполагает наличия различных устройств, которые могут нарушить ее единство.

Если предположить, что по причине частых вибраций в холодильнике от места крепления отсоединился фазный проводник и вступил в контакт с корпусом, то такая ситуация является аварийной. Все это приводит к появлению короткого замыкания и стремительному увеличению силы тока. Однако автоматический выключатель быстро справляется с поставленной задачей и размыкает цепь. Если человек случайно дотронется до провода, то поражения током не произойдет, ведь сопротивление R0 будет меньше в сравнении с возникающим при прохождении через человеческое тело.

Плюсы и минусы способа

Глухозаземленная нейтраль имеет больше преимуществ и меньше недостатков в сравнении с изолированной. Среди преимуществ можно отметить:

  • Появляется возможность использовать оборудование с таким уровнем изоляции, который был изначально запланирован.
  • Отпадает необходимость в использовании специальных защитных схем.
  • Эффективно справляется с подавлением перенапряжения.

Однако это неидеальный способ и ему присущи некоторые недостатки. Начать стоит с того, что риски получения повреждений от удара электротоком сохраняются, хотя их и можно считать незначительными. Кроме этого, из-за большого замыкания тока на землю могут появиться помехи и даже повреждения сети.

Требования ПУЭ

Сегодня в электротехнике достаточно активно используются оба способа — глухозаземленная и изолированная нейтраль. Различия между ними в первую очередь заключаются в способе подключения трансформатора к заземляющему элементу. Вся необходимая информация по выбору способа защиты изложена в ПУЭ.

Если говорить о бытовой сети на 220 вольт, то место заземления можно расположить около трансформатора, и для решения поставленной задачи применяется отдельный проводник. Это позволит уменьшить путь прохождения тока и одновременно сократить расходы.

В загородном доме допускается соединение с металлическим каркасом строения, расположенным в глубине земли.

Если же заземляющим элементом является фундамент, то к его арматуре необходимо выполнить подключение минимум в двух точках.

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.

отличия, заземление, понятие и принцип действия

Глухозаземленная нейтраль: принцип работы, устройство, особенности

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.

Что такое глухозаземленная нейтраль – ее плюсы и минусы

Уберечь человека от поражения электрическим током во время возникновения аварийных ситуаций помогает глухозаземленная нейтраль, обеспечивающая его защитное отключение. Это становится возможным за счет выравнивания потенциалов и срабатывания устройства в момент возрастания силы тока.

Нужно понимать, что использование этого механизма в реальной жизни так же, как и с изолированной нейтралью, строго регулируется специальными правилам устройства электроустановок (ПУЭ).

Принцип действия

Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома. Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.

Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.

Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.

Достоинства и недостатки метода

Система имеет как плюсы, так и минусы.

К достоинствам можно отнести следующие факты:

  1. Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
  2. Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
  3. Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.

К минусам стоит отнеси:

  1. Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
  2. Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
  3. Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.

3-фазная сеть с глухозаземленной нейтралью

Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов. Целесообразно использование глухозаземленной нейтрали в случаях маломощности источника при коротком замыкании.

Что такое системы TN

TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали.

Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.

На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.

Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами. N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.

Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.

В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.

Итак, глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, которая подсоединена к заземляющему устройству.

Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.

Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Схема сети с глухозаземленной нейтралью служит для защиты человека от поражения электрическим током. В аварийных случаях глухозаземленная нейтраль выравнивает потенциалы, вследствие чего касание человека к металлическим частям электрооборудования становится безопасным.

Защитное устройство также сыграет свою роль в аварийных ситуациях, отключив подачу питания, так как при коротких замыканиях сила тока в сети возрастает.

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

Питание потребителей электрической энергией производится с помощью силовых трансформаторов и генераторов. Чаще всего обмотки трех фаз этих устройств соединены по схеме звезды, в которой общая точка является нейтралью. Если эта нейтраль соединена с заземлением через малое сопротивление, либо напрямую, непосредственно возле источника питания, то ее называют глухозаземленная нейтраль.

Рис 1

Применяются также и другие режимы работы нейтрали с заземлением, в зависимости от режимов работы сети при замыканиях на землю, необходимых методов защиты человека от удара током, методов ограничения перенапряжений с:
  • Эффективно заземленной нейтралью.
  • Незаземленной нейтралью.
  • Компенсированной нейтралью.

Такие режимы используются для электрических устройств на 6 киловольт и более. Изолированная нейтраль используется до 1 кВ, и не нашла широкого применения. Она делает безопасной работу только передвижных устройств, в которых невозможно выполнить контур заземления.

Монтаж на нейтрали устройств компенсации дает возможность снизить емкостный ток замыкания устройств, действующих с напряжением более 1 кВ. Компенсация производится с помощью катушек индуктивности, вследствие чего ток в точке замыкания становится нулевым. Для эффективной работы защиты применяется заземление нейтрали резистором. Он образует активную часть тока, на который действует защитное реле.

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения.

Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

Однофазные потребители подключаются между фазами и нолем равномерно. Силовой трансформатор на подстанции имеет заземляющий контур. В него входят металлические детали, соединенные между собой, и углубленные в землю. Размеры контура определяют с учетом эффективного распределения тока по земле при замыкании.

Работоспособность заземления определяется величиной сопротивления растекания тока. Допустимые величины этого параметра указаны в правилах электроустановок. Для электроподстанций сопротивление заземления не должно быть выше 4 Ом при напряжении 380 вольт.

Заземляющий контур соединяется с нулевой шиной, выполненной в виде металлической полосы. К ней подключается провод нулевого вывода трансформатора. Также к ней подключаются жилы кабелей, которые отходят к потребителям. Фазы подключаются к автоматическим выключателям, рубильникам, контактам предохранителей.

Кабели, отходящие от подстанции, имеют четыре жилы. В кабелях старого образца могут быть три жилы в алюминиевой оболочке, которая выступает в качестве провода ноля. Для ввода питания существуют вводные распределительные устройства, которые содержат шину ноля. К ней присоединяют нулевые жилы отходящих и питающих кабелей. Вводное устройство может иметь контур повторного заземления, подключенного также к шине ноля.

Чтобы понять, как работает глухозаземленная нейтраль, рассмотрим аварийный режим.

Пример аварийного случая

На некотором электрооборудовании, на котором работают люди, произошел обрыв провода фазы. При этом фазный провод прикоснулся к металлическим корпусным элементам. В результате возникло короткое замыкание, при котором резко повысилась сила тока. Плавкий предохранитель или электрический автомат сработают и отключат питание сети.

Резистор R0 (Рис. 1) будет иметь меньшее сопротивление, нежели сопротивление по пути протекания тока по телу человека, который случайно прикоснулся фазного проводника. Это исключает удар электрическим током.

В теории потенциал провода ноля относительно земли имеет нулевое значение. Повторное заземление в электроустановке потребителя упрочняет эту нулевую величину.

Возможные случаи поражения людей током:
  • Ошибки при эксплуатации и ремонте, которые приводят к прикосновению к частям и элементам оборудования, находящегося под напряжением.
  • Повреждение изоляции в электрооборудовании, в результате чего металлический корпус попадает под напряжение.
  • Повреждение изоляции токоведущих элементов или неисправность электрооборудования, вследствие чего на поверхности пола возникает зона разности потенциалов, которая создает опасность для прохождения в ней людей. Это называется шаговым напряжением.
  • Повреждение изоляции кабелей и проводников, вследствие чего металлические конструкции, по которым проходят кабели, оказываются под напряжением.

Чтобы исключить аварийные случаи, корпуса устройств соединяют с заземлением. В промышленности по периметру цехов прокладывают металлическую полосу, к которой подключают все металлические элементы. Таким образом уравниваются потенциалы с землей.

При замыкании фазы на корпус заземленного устройства, ток будет протекать к заземлению, даже при отказе защитных устройств. Сопротивление тела человека относительно земли значительно выше сопротивления между корпусом устройства и землей. Таким образом, человека спасает глухозаземленная нейтраль.

Другим принципом защиты является быстрое обесточивание сети. Этому способствует защитное устройство в виде автоматического выключателя, либо предохранителя.

Шаговое напряжение действует следующим образом. Если на влажном бетонном полу лежит неизолированный проводник, находящийся под напряжением, то подходить к нему очень опасно. Напряжение отходит от него волнами, подобно кругам на воде. При попадании ног человека в эту зону, возникает удар электрическим током.

Чтобы защитить людей от шагового напряжения, в полу помещения встраивают металлическую сетку, которая в разных местах соединяется с заземляющим контуром. Этим способом ноги человека шунтируются металлической арматурой решетки, и основная часть электрического тока пройдет мимо человека.

Требования ПУЭ

Заземление должно подключаться к устройству специальным проводником. Для сокращения пути протекания электрического тока и уменьшения затрат, подбирают место непосредственно рядом с источником напряжения, например, трансформатором. Имеется ограничение, заключающееся в том, что если заземлителем является имеющийся бетонный фундамент, то к арматуре бетонного основания, выполненного из металла, подключение выполняют в двух и более местах.

Подобное число подключений выполняют к каркасам из металла, которые расположены в глубине грунта. При таких условиях система заземления способна достаточно эффективно защитить человека от неприятных ситуаций.

Если в качестве источников питания выступают трансформаторы, находящиеся на разных этажах здания, то подключение к нейтрали производится отдельным проводом, который подключают к металлическому каркасу всего строения.

В цепи подключения заземления не должно находиться предохранителей, плавких вставок и других компонентов, которые могут нарушить неразрывность этой цепи. Также принимают вспомогательные меры, которые препятствуют механическим повреждениям.

Некоторые ограничения ПУЭ
  • Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
  • Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
  • на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
    • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.
Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:
  • 10 мм 2 – медный провод.
  • 16 мм 2 – алюминиевый проводник.
  • 75 мм 2 – стальной проводник.

Электрический автомат, устанавливаемый для защиты, должен иметь скорость срабатывания при коротком замыкании более 0,4 с при 220 вольт.

В бытовой сети согласно п. 7.1.36 ПУЭ требуется прокладывать сеть к потребителям от общих щитков тремя проводниками: фаза, рабочий ноль и защитное заземление (глухозаземленная нейтраль). Однако во многих квартирах это требование нередко нарушается, что подтверждается отсутствием в розетках заземляющего контакта.

Старые нормативные требования для отечественных зданий были определены для незначительных мощностей. На сегодняшний день мощности бытовых электрических устройств значительно повысились. В квартирах появились кондиционеры, варочные панели, духовые шкафы, которые имеют повышенную мощность.

Для повышения эффективности защиты в современных квартирах обязательным условием является наличие заземления. В новых домостроениях глухозаземленная нейтраль уже заложена в стандартных проектах. В старых постройках хорошие хозяева монтируют заземление при капитальном ремонте.

Что такое глухозаземленная нейтраль — определение простым языком

Глухозаземленная нейтраль является частью системы электроснабжения потребителей, она направлена на безопасное использование сетей до 1000 Вольт, которые чаще всего применяются в быту и на производстве в качестве источника стандартного уровня низкого напряжения — 0,38кВ, 0,22кВ и ниже. Нейтраль — это общая точка соединения обмоток звездой у источников электроэнергии, которыми являются трансформаторы или же генераторы. Если эту точку соединить с землёй, то и получится сеть с глухозаземлённой нейтралью. В нулевой точке происходит выравнивание потенциалов, что очень удобно для обеспечения электроэнергией и однофазных, и трехфазных источников.

Устройство и принцип действия сетей с глухозаземлённой нейтралью

Принцип работы источников электроэнергии, в частности, понижающих трансформаторов основан на законе взаимоиндукции и передаче энергии по магнитному сердечнику. Первичная обмотка при этом может и не иметь нулевого провода, в отличие от вторичной, где соединение его с нулём через проводник с низким сопротивлением, который можно приравнять с нулевым значением, будет являться эффективным средством защиты от поражения человека опасным для его жизни и здоровья напряжением.

Главной особенностью сетей с глухозаземлённой нейтралью является появление не только линейного, но и фазного напряжения. Что это такое и чем оно отличается друг от друга, рассмотрим на примере простой принципиальной схемы.

Фазное напряжение — это потенциал между одним из проводов линии и нулевой точкой, присоединенной к земле, то есть наглухо заземлённой. Линейное напряжение — разница потенциалов между двумя выводами линий, то есть L1 и L2, L1-L3, или же L2-L3, называется оно также межфазное. Такие источники электрической энергии в бытовых условиях имеют распространенное значение напряжения в виде 380 В — линейного, и 220 — фазного. Линейное напряжение больше фазного на √3, то есть на 1,72.

Но основная задача такой системы это не только транспортировка к потребителям напряжений двух значений при разном количестве фаз в одной системе электроснабжения, но и защита человека при пробое изоляции и появлении напряжения в точках, которые в нормальном состоянии не имеют опасного потенциала. В жилых зданиях это:

  • корпуса всех бытовых приборов, которые проводят электрический ток, то есть сделаны из стали или другого токопроводящего металла;
  • металлоконструкции щитовых и распределительных устройств;
  • защитная оболочка кабелей.

Также для обеспечения безопасности все перечисленные выше элементы должны быть заземлены, именно в этом случае опасность от использования напряжения и применения бытовых приборов в сетях с глухозаземлённой нейтралью будет минимальна. При этом для таких цепей обязательна равномерность распределения однофазных нагрузок.

Объяснение для чайников

Понижающая подстанция, в которой установлен трансформатор, имеет свой контур заземления. Он соединен между собой стальными шинами и прутами, в один заземляющий контур. К потребителям в электрический щиток от подстанции прокладывается кабель, который содержит четыре жилы. Если потребителю необходимо питание от трёхфазной цепи 380 Вольт, то подключаться необходимо ко всем жилам. В однофазное сети 220 В питание будет осуществляется от нулевого провода и от одной из фаз. Защита людей в однофазных и трехфазных цепях, если нет системы заземления, должна осуществляется за счёт специальных устройств защитного отключения (УЗО), которые срабатывают при небольшой утечке на ноль, при этом отключают надёжно потребителя от сети.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

  • L — фазный проводник;
  • N — рабочий ноль;
  • РЕ — защитный нулевой проводник;
  • РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

  • TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
  • TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
  • TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
  • ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Важно знать

Для электроснабжения однофазных и трёхфазных потребителей в промышленности и в бытовых условиях используют так называемое зануление, которое «якобы» является действенным методом, обеспечивающим автоматическое отключение электроустановки или части её, в которой произошло короткое замыкание. При занулении в цепях с глухозаземлённой нейтралью к нулевому проводу подключаются все металлические части и корпуса электрооборудования. Как работает данная защита? Дело в том что при любом коротком замыкании на корпус цепь переходит в режим короткого замыкания, ток в цепи автоматического выключателя сильно увеличивается и аварийный участок отключается от сети.

Преимуществом такой системы являются экономия расходов на проводку защитного заземления, а также снижение стоимости кабельной продукции, так как к одной и той же цепи можно подключить и однофазные и трёхфазные электроприёмники.

Однако недостатком глухозаземлённой нейтрали, организованной по принципу защитного зануления, можно назвать недостаточность обеспечения защиты человека при пробое изоляции на корпус электроприбора во время обрыва нулевого провода, который является и защитным. И это очень важный момент — зануление является опасной мерой защиты, поэтому оно организовываться в домашних условиях ни в коем случае не должно!

Современное электроснабжение всё-таки направлено больше на безопасность, поэтому требует установки УЗО и отдельного защитного заземляющего контура, через который даже самые незначительные токи утечки будут уходить в землю, при этом не подвергая человека опасности.

Теперь вы знаете, что такое глухозаземленная нейтраль, какой у нее принцип работы и в каких сетях она применяется. Если остались вопросы, можете задавать их в комментариях под статьей!

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.

Заземление нейтрали трансформатора

СИП – самонесущий изолированный провод

Антирезонансные трансформаторы напряжения

Расчет емкостного тока сети

Трансформатор тока нулевой последовательности

Трансформатор тока нулевой последовательности

Зачем нужно подключать электроприборы к РЕ-проводнику

2001-й год. Знакомый мастер-предприниматель привез из Германии стиральную машину вертикальной загрузки, отработавшую в немецкой семье заводские гарантии, и предложил купить ее соседям со значительной скидкой и бонусами: бесплатной установкой и его гарантией на 3 года.

Оформили договор и заплатили деньги. Покупку разместили на кухне. Семь месяцев машина изумительно проработала, а затем, в самый неожиданный момент, потекла во время стирки белья.

Хорошо, что хозяйка была дома и из удаленной комнаты услышала шум льющейся воды, которая заполнила пол на кухне. К тому же машина «ударила током» хозяйку, когда та к ней приблизилась. Естественно, затопили соседей снизу.

Вызванный мастер устранил неисправность и оплатил ремонт двух квартир без лишних вопросов, а машина после этого случая работает до сих пор.

Причина протечки банально проста: во время профилактической замены напорного шланга мастер забыл установить крепежный хомут не него. Шланг от вибраций, возникающих во время работы, слетел с места крепления, и вода под мощным напором водопроводной сети стала заливать внутренности машины, проникла в электропроводку.

Когда изоляция между фазным проводником и корпусом намокла, то через нее потенциал напряжения появился на металлических деталях машины. Поэтому хозяйку, стоящую на мокром полу и взявшуюся руками за металлический корпус, ударило током. А вот защитные устройства вводного щитка не сработали.

Ввод электроэнергии в квартиру был выполнен через автоматические выключатели на 16 ампер, схема заземления работала по системе TN-C. Тока утечки через тело человека не хватило для срабатывания защиты.

Схема образовавшихся электрических цепей в этой ситуации выглядит следующим образом.

Этот типичный случай довольно давно предусмотрен правилами эксплуатации электроустановок, которые в разное время предложили использовать:

Принцип работы зануления

У трехфазных систем электроснабжения переменных током нулевой проводник служит многим целям. В вопросах электробезопасности его используют для создания короткого замыкания с потенциалом фазы, проникшим на корпус электрических потребителей. Возникший при этом ток КЗ, когда превышает номинальное значение защитного автоматического выключателя, отключается последним.

Само зануление электрического прибора выполняется отдельным проводом, подключенным к рабочему нулю N во вводном щитке. Для этого используют третью жилу подводящего кабеля и дополнительный контакт в электророзетке.

Недостатком такого метода является необходимость возникновения величины тока утечки больше́й, чем выставленная уставка на срабатывание защиты. Когда выключатель обеспечивает номинальную работу электроприборов под нагрузкой до 16 ампер, то от малых токов утечки он не спасет.

В то же время сопротивление человеческого тела не может противостоять токам больших величин. При отягчающих обстоятельствах 50 миллиампер переменного тока достаточно для вызова фибрилляции сердца и его остановки. От таких токов зануление не защищает. Оно работает при создании критических нагрузок на автоматический выключатель.

Принцип работы заземления

Безопасная эксплуатация бытовых приборов с помощью подключения их корпуса к защитному нулю обеспечивается работой «Устройств защитного отключения» (УЗО) или дифференциальных автоматических выключателей. Они имеют рабочий орган, сравнивающий токи, входящие через фазный провод в квартиру и выходящие из нулевого рабочего проводника.

При нормальном режиме электропитания эти токи равны по величине и противоположно направлены. Поэтому в органе сравнения они уравновешивают взаимное действие, сбалансированы и обеспечивают работу приборов при номинальных параметрах.

Если возникает пробой изоляции в любом месте контролируемой цепи, то сразу через поврежденный участок начинает протекать ток, который направится на землю, минуя рабочий проводник нуля. В органе сравнения возникает дисбаланс токов, приводящий к отключению контактов защитного устройства и снятию напряжения питания со всей схемы. Уставка на срабатывание УЗО выбирается исходя из необходимых условий эксплуатации оборудования, и обычно может варьироваться от 300 до 10 миллиампер. Время отключения возникшей неисправности составляет доли секунды.

Для подключения к корпусу электрического прибора защитного заземления, используется отдельный РЕ-проводник, выведенный из распределительного щитка по индивидуальной магистрали к розетке, оборудованной третьим, специальным выводом.

Причем его конструкция обеспечивает электрический контакт земли с корпусом в начальный момент, когда вилка еще вставляется, а фаза и рабочий ноль не скоммутированы в схеме. В то же время этот контакт убирается в последнюю очередь при доставании вилки из розетки. Этим способом создается надежное заземление корпуса.

Электрическая схема выполнения заземления с помощью РЕ-проводника имеет следующий вид.

В этой цепи УЗО монтируется внутри квартирного щитка после вводного автомата. Следует учитывать, что оно совершенно не защищает электрооборудование от возникающих токов коротких замыканий, даже само может быть повреждено ими, требует согласования своих рабочих параметров с вводным автоматом.

По этой причине часто перед УЗО дополнительно приходиться доставлять автоматический выключатель соответствующего номинала. Функции УЗО с автоматическим выключателем в своей конструкции объединяет дифференциальный автомат. Его стоимость несколько выше, но он занимает меньше места при установке.

Особенности использования зануления и заземления в трехфазных электрических цепях

Принципы защиты персонала, работающего с промышленным и бытовым оборудованием трехфазного исполнения, соответствуют всему тому, что изложено выше. Только для подключения в схему используют трехфазные УЗО и дифавтоматы. Они постоянно сравнивают сумму токов во всех фазах и при ее изменении срабатывают на отключение.

В схемах трехфазного электропитания по системе TN-C встречается случай подключения двигателя по схеме треугольника. При этом нулевой проводник освобождается. Если его подключить на корпус, то получится дополнительная защита по принципу зануления, которая будет спасать оборудование и персонал от возникновения опасного потенциала на корпусе, устранит короткие замыкания фаз на него.

Выполняя электрические соединения для зануления, следует тщательно анализировать состояние коммутируемых проводов и их внутреннее сопротивление, обеспечивать надежные контакты. В отдельных случаях падение напряжения на них может быть таким, что тока замыкания будет не достаточно для срабатывания автоматических выключателей или предохранителей. В этом случае корпус электроприбора останется под опасным потенциалом.

При использовании зануления или заземления необходимо учитывать время срабатывания автоматики. Поскольку от него зависит безопасность, то необходимо подбирать и налаживать защиты с учетом минимально возможного времени отключения аварийных режимов.

Таким образом, функции защиты заземлением и занулением отличаются принципами работы и применением, настройкой автоматических устройств.

Используя их необходимо учитывать, что способы применения зануления и заземления в системах ТТ и TN имеют отличия, которые оговорены ПУЭ. Их необходимо обязательно соблюдать.

Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Схема сети с глухозаземленной нейтралью служит для защиты человека от поражения электрическим током. В аварийных случаях глухозаземленная нейтраль выравнивает потенциалы, вследствие чего касание человека к металлическим частям электрооборудования становится безопасным.

Защитное устройство также сыграет свою роль в аварийных ситуациях, отключив подачу питания, так как при коротких замыканиях сила тока в сети возрастает.

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

Питание потребителей электрической энергией производится с помощью силовых трансформаторов и генераторов. Чаще всего обмотки трех фаз этих устройств соединены по схеме звезды, в которой общая точка является нейтралью. Если эта нейтраль соединена с заземлением через малое сопротивление, либо напрямую, непосредственно возле источника питания, то ее называют глухозаземленная нейтраль.

Рис 1

Применяются также и другие режимы работы нейтрали с заземлением, в зависимости от режимов работы сети при замыканиях на землю, необходимых методов защиты человека от удара током, методов ограничения перенапряжений с:

  • Эффективно заземленной нейтралью.
  • Незаземленной нейтралью.
  • Компенсированной нейтралью.

Такие режимы используются для электрических устройств на 6 киловольт и более. Изолированная нейтраль используется до 1 кВ, и не нашла широкого применения. Она делает безопасной работу только передвижных устройств, в которых невозможно выполнить контур заземления.

Монтаж на нейтрали устройств компенсации дает возможность снизить емкостный ток замыкания устройств, действующих с напряжением более 1 кВ. Компенсация производится с помощью катушек индуктивности, вследствие чего ток в точке замыкания становится нулевым. Для эффективной работы защиты применяется заземление нейтрали резистором. Он образует активную часть тока, на который действует защитное реле.

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения. Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

Однофазные потребители подключаются между фазами и нолем равномерно. Силовой трансформатор на подстанции имеет заземляющий контур. В него входят металлические детали, соединенные между собой, и углубленные в землю. Размеры контура определяют с учетом эффективного распределения тока по земле при замыкании.

Работоспособность заземления определяется величиной сопротивления растекания тока. Допустимые величины этого параметра указаны в правилах электроустановок. Для электроподстанций сопротивление заземления не должно быть выше 4 Ом при напряжении 380 вольт.

Заземляющий контур соединяется с нулевой шиной, выполненной в виде металлической полосы. К ней подключается провод нулевого вывода трансформатора. Также к ней подключаются жилы кабелей, которые отходят к потребителям. Фазы подключаются к автоматическим выключателям, рубильникам, контактам предохранителей.

Кабели, отходящие от подстанции, имеют четыре жилы. В кабелях старого образца могут быть три жилы в алюминиевой оболочке, которая выступает в качестве провода ноля. Для ввода питания существуют вводные распределительные устройства, которые содержат шину ноля. К ней присоединяют нулевые жилы отходящих и питающих кабелей. Вводное устройство может иметь контур повторного заземления, подключенного также к шине ноля.

Чтобы понять, как работает глухозаземленная нейтраль, рассмотрим аварийный режим.

Пример аварийного случая

На некотором электрооборудовании, на котором работают люди, произошел обрыв провода фазы. При этом фазный провод прикоснулся к металлическим корпусным элементам. В результате возникло короткое замыкание, при котором резко повысилась сила тока. Плавкий предохранитель или электрический автомат сработают и отключат питание сети.

Резистор R0 (Рис. 1) будет иметь меньшее сопротивление, нежели сопротивление по пути протекания тока по телу человека, который случайно прикоснулся фазного проводника. Это исключает удар электрическим током.

В теории потенциал провода ноля относительно земли имеет нулевое значение. Повторное заземление в электроустановке потребителя упрочняет эту нулевую величину.

Возможные случаи поражения людей током:
  • Ошибки при эксплуатации и ремонте, которые приводят к прикосновению к частям и элементам оборудования, находящегося под напряжением.
  • Повреждение изоляции в электрооборудовании, в результате чего металлический корпус попадает под напряжение.
  • Повреждение изоляции токоведущих элементов или неисправность электрооборудования, вследствие чего на поверхности пола возникает зона разности потенциалов, которая создает опасность для прохождения в ней людей. Это называется шаговым напряжением.
  • Повреждение изоляции кабелей и проводников, вследствие чего металлические конструкции, по которым проходят кабели, оказываются под напряжением.

Чтобы исключить аварийные случаи, корпуса устройств соединяют с заземлением. В промышленности по периметру цехов прокладывают металлическую полосу, к которой подключают все металлические элементы. Таким образом уравниваются потенциалы с землей.

При замыкании фазы на корпус заземленного устройства, ток будет протекать к заземлению, даже при отказе защитных устройств. Сопротивление тела человека относительно земли значительно выше сопротивления между корпусом устройства и землей. Таким образом, человека спасает глухозаземленная нейтраль.

Другим принципом защиты является быстрое обесточивание сети. Этому способствует защитное устройство в виде автоматического выключателя, либо предохранителя.

Шаговое напряжение действует следующим образом. Если на влажном бетонном полу лежит неизолированный проводник, находящийся под напряжением, то подходить к нему очень опасно. Напряжение отходит от него волнами, подобно кругам на воде. При попадании ног человека в эту зону, возникает удар электрическим током.

Чтобы защитить людей от шагового напряжения, в полу помещения встраивают металлическую сетку, которая в разных местах соединяется с заземляющим контуром. Этим способом ноги человека шунтируются металлической арматурой решетки, и основная часть электрического тока пройдет мимо человека.

Требования ПУЭ

Заземление должно подключаться к устройству специальным проводником. Для сокращения пути протекания электрического тока и уменьшения затрат, подбирают место непосредственно рядом с источником напряжения, например, трансформатором. Имеется ограничение, заключающееся в том, что если заземлителем является имеющийся бетонный фундамент, то к арматуре бетонного основания, выполненного из металла, подключение выполняют в двух и более местах.

Подобное число подключений выполняют к каркасам из металла, которые расположены в глубине грунта. При таких условиях система заземления способна достаточно эффективно защитить человека от неприятных ситуаций.

Если в качестве источников питания выступают трансформаторы, находящиеся на разных этажах здания, то подключение к нейтрали производится отдельным проводом, который подключают к металлическому каркасу всего строения.

В цепи подключения заземления не должно находиться предохранителей, плавких вставок и других компонентов, которые могут нарушить неразрывность этой цепи. Также принимают вспомогательные меры, которые препятствуют механическим повреждениям.

Некоторые ограничения ПУЭ
  • Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
  • Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
  • на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
    • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.
Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:
  • 10 мм2 – медный провод.
  • 16 мм2 – алюминиевый проводник.
  • 75 мм2 – стальной проводник.

Электрический автомат, устанавливаемый для защиты, должен иметь скорость срабатывания при коротком замыкании более 0,4 с при 220 вольт.

В бытовой сети согласно п. 7.1.36 ПУЭ требуется прокладывать сеть к потребителям от общих щитков тремя проводниками: фаза, рабочий ноль и защитное заземление (глухозаземленная нейтраль). Однако во многих квартирах это требование нередко нарушается, что подтверждается отсутствием в розетках заземляющего контакта.

Старые нормативные требования для отечественных зданий были определены для незначительных мощностей. На сегодняшний день мощности бытовых электрических устройств значительно повысились. В квартирах появились кондиционеры, варочные панели, духовые шкафы, которые имеют повышенную мощность.

Для повышения эффективности защиты в современных квартирах обязательным условием является наличие заземления. В новых домостроениях глухозаземленная нейтраль уже заложена в стандартных проектах. В старых постройках хорошие хозяева монтируют заземление при капитальном ремонте.

Похожие темы:

Что такое глухозаземленная нейтраль и изолированная нейтраль

Схема сети с глухозаземленной нейтралью служит для защиты человека от поражения электрическим током. В аварийных случаях глухозаземленная нейтраль выравнивает потенциалы, вследствие чего касание человека к металлическим частям электрооборудования становится безопасным.

Защитное устройство также сыграет свою роль в аварийных ситуациях, отключив подачу питания, так как при коротких замыканиях сила тока в сети возрастает.

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

Питание потребителей электрической энергией производится с помощью силовых трансформаторов и генераторов. Чаще всего обмотки трех фаз этих устройств соединены по схеме звезды, в которой общая точка является нейтралью. Если эта нейтраль соединена с заземлением через малое сопротивление, либо напрямую, непосредственно возле источника питания, то ее называют глухозаземленная нейтраль.

Рис 1

Применяются также и другие режимы работы нейтрали с заземлением, в зависимости от режимов работы сети при замыканиях на землю, необходимых методов защиты человека от удара током, методов ограничения перенапряжений с:
  • Эффективно заземленной нейтралью.
  • Незаземленной нейтралью.
  • Компенсированной нейтралью.

Такие режимы используются для электрических устройств на 6 киловольт и более. Изолированная нейтраль используется до 1 кВ, и не нашла широкого применения. Она делает безопасной работу только передвижных устройств, в которых невозможно выполнить контур заземления.

Монтаж на нейтрали устройств компенсации дает возможность снизить емкостный ток замыкания устройств, действующих с напряжением более 1 кВ. Компенсация производится с помощью катушек индуктивности, вследствие чего ток в точке замыкания становится нулевым. Для эффективной работы защиты применяется заземление нейтрали резистором. Он образует активную часть тока, на который действует защитное реле.

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения. Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

Однофазные потребители подключаются между фазами и нолем равномерно. Силовой трансформатор на подстанции имеет заземляющий контур. В него входят металлические детали, соединенные между собой, и углубленные в землю. Размеры контура определяют с учетом эффективного распределения тока по земле при замыкании.

Работоспособность заземления определяется величиной сопротивления растекания тока. Допустимые величины этого параметра указаны в правилах электроустановок. Для электроподстанций сопротивление заземления не должно быть выше 4 Ом при напряжении 380 вольт.

Заземляющий контур соединяется с нулевой шиной, выполненной в виде металлической полосы. К ней подключается провод нулевого вывода трансформатора. Также к ней подключаются жилы кабелей, которые отходят к потребителям. Фазы подключаются к автоматическим выключателям, рубильникам, контактам предохранителей.

Кабели, отходящие от подстанции, имеют четыре жилы. В кабелях старого образца могут быть три жилы в алюминиевой оболочке, которая выступает в качестве провода ноля. Для ввода питания существуют вводные распределительные устройства, которые содержат шину ноля. К ней присоединяют нулевые жилы отходящих и питающих кабелей. Вводное устройство может иметь контур повторного заземления, подключенного также к шине ноля.

Чтобы понять, как работает глухозаземленная нейтраль, рассмотрим аварийный режим.

Пример аварийного случая

На некотором электрооборудовании, на котором работают люди, произошел обрыв провода фазы. При этом фазный провод прикоснулся к металлическим корпусным элементам. В результате возникло короткое замыкание, при котором резко повысилась сила тока. Плавкий предохранитель или электрический автомат сработают и отключат питание сети.

Резистор R0 (Рис. 1) будет иметь меньшее сопротивление, нежели сопротивление по пути протекания тока по телу человека, который случайно прикоснулся фазного проводника. Это исключает удар электрическим током.

В теории потенциал провода ноля относительно земли имеет нулевое значение. Повторное заземление в электроустановке потребителя упрочняет эту нулевую величину.

Возможные случаи поражения людей током:
  • Ошибки при эксплуатации и ремонте, которые приводят к прикосновению к частям и элементам оборудования, находящегося под напряжением.
  • Повреждение изоляции в электрооборудовании, в результате чего металлический корпус попадает под напряжение.
  • Повреждение изоляции токоведущих элементов или неисправность электрооборудования, вследствие чего на поверхности пола возникает зона разности потенциалов, которая создает опасность для прохождения в ней людей. Это называется шаговым напряжением.
  • Повреждение изоляции кабелей и проводников, вследствие чего металлические конструкции, по которым проходят кабели, оказываются под напряжением.

Чтобы исключить аварийные случаи, корпуса устройств соединяют с заземлением. В промышленности по периметру цехов прокладывают металлическую полосу, к которой подключают все металлические элементы. Таким образом уравниваются потенциалы с землей.

При замыкании фазы на корпус заземленного устройства, ток будет протекать к заземлению, даже при отказе защитных устройств. Сопротивление тела человека относительно земли значительно выше сопротивления между корпусом устройства и землей. Таким образом, человека спасает глухозаземленная нейтраль.

Другим принципом защиты является быстрое обесточивание сети. Этому способствует защитное устройство в виде автоматического выключателя, либо предохранителя.

Шаговое напряжение действует следующим образом. Если на влажном бетонном полу лежит неизолированный проводник, находящийся под напряжением, то подходить к нему очень опасно. Напряжение отходит от него волнами, подобно кругам на воде. При попадании ног человека в эту зону, возникает удар электрическим током.

Чтобы защитить людей от шагового напряжения, в полу помещения встраивают металлическую сетку, которая в разных местах соединяется с заземляющим контуром. Этим способом ноги человека шунтируются металлической арматурой решетки, и основная часть электрического тока пройдет мимо человека.

Требования ПУЭ

Заземление должно подключаться к устройству специальным проводником. Для сокращения пути протекания электрического тока и уменьшения затрат, подбирают место непосредственно рядом с источником напряжения, например, трансформатором. Имеется ограничение, заключающееся в том, что если заземлителем является имеющийся бетонный фундамент, то к арматуре бетонного основания, выполненного из металла, подключение выполняют в двух и более местах.

Подобное число подключений выполняют к каркасам из металла, которые расположены в глубине грунта. При таких условиях система заземления способна достаточно эффективно защитить человека от неприятных ситуаций.

Если в качестве источников питания выступают трансформаторы, находящиеся на разных этажах здания, то подключение к нейтрали производится отдельным проводом, который подключают к металлическому каркасу всего строения.

В цепи подключения заземления не должно находиться предохранителей, плавких вставок и других компонентов, которые могут нарушить неразрывность этой цепи. Также принимают вспомогательные меры, которые препятствуют механическим повреждениям.

Некоторые ограничения ПУЭ
  • Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
  • Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
  • на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
    • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.
Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:
  • 10 мм 2 – медный провод.
  • 16 мм 2 – алюминиевый проводник.
  • 75 мм 2 – стальной проводник.

Электрический автомат, устанавливаемый для защиты, должен иметь скорость срабатывания при коротком замыкании более 0,4 с при 220 вольт.

В бытовой сети согласно п. 7.1.36 ПУЭ требуется прокладывать сеть к потребителям от общих щитков тремя проводниками: фаза, рабочий ноль и защитное заземление (глухозаземленная нейтраль). Однако во многих квартирах это требование нередко нарушается, что подтверждается отсутствием в розетках заземляющего контакта.

Старые нормативные требования для отечественных зданий были определены для незначительных мощностей. На сегодняшний день мощности бытовых электрических устройств значительно повысились. В квартирах появились кондиционеры, варочные панели, духовые шкафы, которые имеют повышенную мощность.

Для повышения эффективности защиты в современных квартирах обязательным условием является наличие заземления. В новых домостроениях глухозаземленная нейтраль уже заложена в стандартных проектах. В старых постройках хорошие хозяева монтируют заземление при капитальном ремонте.

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.

Однако 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.

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.

Глухозаземленная нейтраль — принцип работы, преимущества и недостатки

Уберечь человека от поражения электрическим током во время возникновения аварийных ситуаций помогает глухозаземленная нейтраль, обеспечивающая его защитное отключение. Это становится возможным за счет выравнивания потенциалов и срабатывания устройства в момент возрастания силы тока.

Схема глухозаземленной нейтрали

Нужно понимать, что использование этого механизма в реальной жизни так же, как и с изолированной нейтралью, строго регулируется специальными правилам устройства электроустановок (ПУЭ).

Принцип действия

Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома. Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.

Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.

Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.

Достоинства и недостатки метода

Система имеет как плюсы, так и минусы.

К достоинствам можно отнести следующие факты:

  1. Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
  2. Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
  3. Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.

К минусам стоит отнеси:

  1. Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
  2. Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
  3. Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.
3-фазная сеть с глухозаземленной нейтралью

Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов. Целесообразно использование глухозаземленной нейтрали в случаях маломощности источника при коротком замыкании.

Что такое системы TN

TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали.

Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.

На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.

Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами. N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.

Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.

В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.

Итак, глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, которая подсоединена к заземляющему устройству.

Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.

О глухозаземленной нейтрали: определение изолированного глухого заземления

В настоящее время на территории Российской Федерации сетевыми организациями эксплуатируются электрические сети среднего и низкого напряжения со следующими режимами работы нейтрали:

  • Глухозаземленная нейтраль;
  • Изолированная нейтраль;
  • Резистивная нейтраль (перспективное направление).


Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью


Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Дополнительная информация. При определении способа заземления нейтрали в распределительных сетях высокого напряжения обычно применяют метод, называющийся эффективно заземленная нейтраль.

Сеть с глухозаземленной нейтралью

Рядовые потребители электрической энергии редко понимают, что источником тока в розетке являются силовые трансформаторы. При соединении трёхфазных обмоток трансформатора в «звезду» появляется совместная точка. Нейтраль – так она называется. При соединении нейтрали с контуром заземления непосредственно у источника появляется глухозаземленная нейтраль.

Наибольшая область применения систем с глухозаземленной нейтралью – напряжение до 1000 Вольт (так называемое низкое напряжение). Электрические сети городов и посёлков, дачные домики и элитные коттеджи – все они запитываются от силовых трансформаторов с заземлѐнной нейтралью.

Особенности конструктива

Конструктивной особенностью глухозаземленной нейтрали является наличие фазного и линейного напряжения. Источники электрической энергии, используемые в рассматриваемых электроустановках, обладают тремя силовыми: фазными концами и одним нейтральным – нулевым. Разность потенциалов, появляющаяся между фазными проводами, называется линейным напряжением, а между одним из фазных и нулевым – фазным.

По величине показателя линейного напряжения говорят о напряжении всей электросети. В нашей стране оно зафиксировано на значениях, равных 220В, 380В и 660В.

√3 раз – такова разница между фазным и линейным напряжением. Соответственно, фазное напряжение будет принимать вид 127 В, 220 В и 380 В. Самое распространённая величина номинального напряжения – 380 В. При линейном напряжении 380 В фазное равно 220 В.

Электрическую сеть с нейтралью, заземлённой непосредственно рядом с источником, можно использовать для электроснабжения трехфазных нагрузок на напряжение 380 В и однофазных на напряжение 220 В. Для последних подключение производится между «фазой» и «нулём». Распределение однофазных потребителей производят равномерно по фазам А, В и С во избежание перекоса.


Контур заземления ТП

Любая трансформаторная подстанция с действующим трансформатором обязана быть окружена контуром заземления. Контур заземления трансформаторной подстанции – это таким образом соединённые между собой металлические заземлители, заглублённые в грунт, чтобы сопротивление их не превышало 4-х Ом при номинальном напряжении 380 В. Это значение закреплено в главном нормативном документе электротехники – ПУЭ.

От контура заземления подстанции делаются выводы для присоединения в распределительном устройстве к специальной металлической полосе – нулевой шине. К ней же подключается нулевой вывод трансформатора. У отходящих кабельных линий соответствующие жилы так же заводятся на эту шину. Фазные жилы «сажаются» на коммутационные аппараты.

Кабели, выходящие из кабельного полуэтажа подстанции, должны быть четырёхжильными. В давно введённых в эксплуатацию электроустановках встречаются кабели с тремя жилами и оболочкой из алюминия. В этом случае она используется как нулевой проводник.

Для принятия напряжения от сетевой организации каждый потребитель обязан организовать у себя на объекте вводное распределительное устройство 0,4 кВ (ВРУ). В нем необходимо предусмотреть нулевую шину соответствующего сечения. К ней присоединяются все нулевые жилы подходящих и отходящих кабелей. Повторное заземление ВРУ тоже заводится на нулевую шину.

Что это такое

Определение понятия «изолированная нейтраль» приведено в главе 1.7. ПУЭ, в пункте 1.7.6. и ГОСТ Р 12.1.009-2009. Где сказано, что изолированной называется нейтраль у трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству вообще, или, когда она присоединена через приборы защиты, измерения, сигнализации.

Нейтралью называется точка, в которой соединены обмотки у трансформаторов или генераторов при включении по схеме «звезда».

Среди электриков есть заблуждение о том, что сокращенное название изолированной нейтрали – это система IT, по классификации п. 1.7.3. Что не совсем верно. В этом же пункте сказано, что обозначения TN-C/C-S/S, TT и IT приняты для сетей и электроустановок напряжением до 1 кВ.

В той же главе 1.7 ПУЭ есть пункт 1.7.2. где сказано, что в отношении мер электробезопасности электроустановки делятся на 4 типа — изолированную или глухо заземленную до 1 кВ и выше 1 кВ.

Таким образом есть некоторые отличия в безопасности и применении такой сети в разных классах напряжения и называть линию 10 кВ с изолированной нейтралью «система IT» по меньше мере неправильно. Хотя схематически – почти тоже самое.

Советуем изучить Индуктивность: формула

Меры предосторожности

Задача и особенности заземления трансформаторов.

Теперь разберём, для чего выполняется заземление нейтрали трансформатора, и физику работы такой электрической сети.

В теоретической физике потенциал нулевого проводника по отношению к земле не должен превышать нулевого значения. Повторное заземление у принимающего устройства потребителя помогает добиться этого значения с ещё более высокой степенью вероятности, особенно, если до ТП есть достаточное расстояние.

Поражение током возможно в следующих ситуациях:

  1. Повреждение изоляции токоведущих частей, выход из строя электрооборудования. Образуется шаговое напряжение – на плоскости пола появляется потенциал, небезопасный для идущего человека;
  2. Повреждение изоляции электрооборудования. В этом случае на корпусе может оказаться опасное для здоровья напряжение;
  3. Повреждение защитной изоляции кабелей. Здесь напряжение появляется на металлических полках, с лежащими кабельными линиями;
  4. Нарушение технологии производства работ, приведшее к прикосновению к токоведущим частям, находящимся под фазным напряжением.

К включенному в сеть проводу, лежащему на влажном полу, подходить не рекомендуется. В этой ситуации появляется потенциал, опасный для человека. При попытке сделать шаг ноги оказываются под действием различных величин потенциала. Удар током обеспечен. Для избегания подобного развития событий перед заливкой бетона укладывается металлический каркас, соединённый с контуром заземления минимум в 2-х точках. За счёт этого при возникновении на полу потенциала ноги идущего человека будут зашунтированы, поражения электрическим током удастся избежать.

Для недопущения появления напряжения на нетоковедущих частях электрической системы ПУЭ обязывает заземлить абсолютно все металлические детали, находящиеся в распредустройствах трансформаторных подстанций и потребителя, а также корпуса электроприборов. В промышленных цехах, где присутствует электрическое оборудование (станки, производственные линии), по периметру пускается стальная полоса для присоединения всех без исключения металлсодержащих частей. Таким образом, выравниваются потенциалы земли и металлических частей, расположенных в помещении.

При возникновении пробоя на заземлённый корпус электрический ток пойдёт по пути наименьшего сопротивления, т.е. по заземляющим проводникам до контура заземления, а не через обладающее большим сопротивлением человеческое тело, даже при не сработавшей защите.


Меры предосторожности при работе в сети с глухозаземленной нейтралью

По этой причине ток через контур заземления направится в сторону нейтрали силового трансформатора. Это приводит к короткому замыканию с большой величиной электрического тока. На превышение заданного параметра должен будет среагировать защитный коммутационный аппарат: плавкая вставка или автоматический выключатель. За счёт этого повреждённый участок цепи будет выведен из работы. Таким образом, организуется быстрая локализация аварийного режима.

Пригласить на тендер

Если у Вас идет тендер и нужны еще участники:

Выберите из списка инересующий вас вид работАудит промышленной безопасностиИдентификация и классификация ОПО, получение лицензии на эксплуатацию ОПОРазработка ПЛА, планов мероприятий, документации, связанной с готовностью предприятий к ГОЧС и пожарной безопасностиОбследование и экспертиза промышленной безопасности зданий и сооруженийРаботы на подъемных сооруженияхРаботы на объектах котлонадзора и энергетического оборудованияРаботы на объектах газового надзораРаботы на объектах химии и нефтехимииРаботы на объектах, связанных с транспортированием опасных веществРаботы на производствах по хранению и переработке растительного сырьяРаботы на металлургических литейных производствахРаботы на горнорудных производствахОценка соответствия лифтов, техническое освидетельствование лифтовРазработка обоснования безопасности опасного производственного объектаРазработка документации системы управления промышленной безопасностьюРазработка деклараций промышленной безопасностиРаботы на объектах Минобороны (ОПО воинских частей) и объектах ФСИН России (ОПО исправительных учреждений)ПроектированиеРемонтно-монтажные работыРемонт автомобильной грузоподъемной техникиЭлектроремонтные и электроизмерительные работыРазработка и производство приборов безопасности для промышленных объектовРазработка и изготовление нестандартных металлоизделий и оборудованияНегосударственная экспертиза проектной документации (инженерных изысканий)Предаттестационная подготовка по правилам и нормам безопасностиПрофессиональное обучение (рабочие профессии)Обучение по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности, теплоэнергетикеСпециальная оценка условий труда (СОУТ) (до 2014г. аттестация рабочих мест)Аккредитация и аттестация в системе экспертизы промышленной безопасностиСертификация оборудования, декларирование соответствияЭнергоаудитРазработка схем теплоснабжения и водоснабженияДругие работыПовышение квалификации, профессиональная переподготовкаОсвидетельствование стеллажейСкопируйте в это поле ссылку на Ваш тендер, для этого перейдите в браузер, откройте Вашу площадку, выделите и скопируйте строку адреса, затем вставьте в это поле. Если не получится напишите просто номер тендера и название площадки.персональных данных

Советуем изучить Полярность аккумулятора

Разновидности систем TN

Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности

Существует несколько видов таких систем:

  • TN-C. К нулевому проводнику, соединенному с нейтралью, подключаются все металлические детали и корпуса электроприборов. Носит название совмещённого. Общепринятое обозначение – PEN. Старая схема, была широко распространена в Советском Союзе. Небезопасна. Для рядовых потребителей в настоящее время не используется, т.к. заземление корпусов бытовых электрических приборов сложно выполнимо. Имеет серьёзный недостаток: при обрыве PEN-проводника на занулённых электроприборах появляется небезопасный потенциал;

Важно! Зануление – это электрическое соединение незаземленных корпусов, в нормальном состоянии не под напряжением, и нулевым проводом трансформатора.


Разновидности схем TN

  • TN-S. Безопасность при возникновении аварийного режима существенно увеличивается. Здесь функции рабочего и защитного проводника разделяются по всей длине, вплоть до распределительного устройства потребителя. Однако требуется использование пятипроводного кабеля, что несколько удорожает стоимость прокладки кабельной линии;
  • TN-C-S. Самая часто встречающаяся в современной электротехнике система заземления. PEN-проводник подвергается разделению на N и РЕ непосредственно в ГРЩ потребителя. При повреждении PEN-проводника до точки раздела на металлоконструкциях так же, как и в случае с системой TN-C, может появиться напряжение. Чтобы этого не произошло, делаются повторные заземления PEN-проводника по всей длине кабельной линии;
  • ТТ. Предусматривает создание у потребителя индивидуального заземляющего устройства. Встречается редко.

Данный режим работы заземленной нейтрали защищает от поражения электрическим током. При аварии потенциал выравнивается, поэтому прикосновение к металлическим конструкциям перестает быть опасным.

Заземление и зануление

Из-за того, что технологическая нейтраль обмоток трансформатора заземляется, существует путаница в применение проводников N и PE.

Советуем изучить Гирлянда бахрома

Правила устройства электроустановок четко определяют, что технологическую нейтраль – провод N – можно подключать к корпусам электроприборов только в трехфазной сети. Именно в этом случае по нему не течет ток и потому он называется нулевым проводником, а способ его подключения занулением.

При питании однофазных потребителей по проводу N течет ток. Поэтому его категорически нельзя подключать к корпусу электроприбора. Во-первых, это опасно из-за возможности поражения людей электрическим током. Во-вторых, питание на потребителя не будет подано, поскольку между его схемой и корпусом нет электрической связи.

Аналогичной ошибкой является подключение к клемме N АВДТ или УЗО защитного проводника PE. Если PE подключен к входу и выходу, то защита не будет срабатывать. А при разноименной коммутации, например, провод N на входе, а PE на выходе, будет, наоборот, происходить постоянное отключение.

Глухозаземленная нейтраль не является гарантированной защитой от поражения людей электрическим током. Она только снижает тяжесть последствий. Поэтому соблюдение правил электробезопасности в любом случае обязательно.

Консультации — Специалист по спецификациям | 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 персонала, 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 заключается 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. В этой статье основное внимание уделяется описанию топологий заземления, доступных для заземленных и незаземленных систем, и того, как они работают.

Важность обеспечения надежно заземленной цепи для безопасности была признана в первых 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 разность потенциалов между точкой заземления и любой другой точкой в ​​цепи не превышает 150 В и может быть заземлен, если максимальная разность 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 прикоснуться к неисправной линии, оборудованию или шасси.

Системы с глухим заземлением

Сегодня, поскольку заземленные системы обеспечивают большую стабильность напряжения, большинство систем, описанных в Статье 250.20 NEC требуют наличия 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 при меньшем сопротивлении заземляющего электрода. Статья 250.2 NEC гласит, 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 размыкать цепь и 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. Обычно размер оборудования определяется 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 системе с глухим заземлением.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 защитные устройства от перегрузки по току обнаруживать и быстро срабатывать, чтобы изолировать замыкания, когда они возвращаются к источнику в путях, спроектированных так, чтобы иметь наименьшее сопротивление.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 сверхтока может не работать должным образом. Заземление в одном месте у источника также дает преимущества для всей электрической системы, предотвращая циркуляцию токов.

Хотя проектировщик 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 номинал устройства максимального тока. Это считается серьезным недостатком системы с глухим заземлением, поскольку эти неисправности могут оставаться незамеченными до тех пор, пока оборудование не будет повреждено. Конструктивное решение состоит в том, чтобы ввести в схему обнаружение замыкания на землю. В 1970-х годах NEC признала 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 оборудованы 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 рисков, связанных с оборудованием, не набирало обороты до середины 1930-х годов. Экономически эффективным решением было заземлить угол вторичной обмотки треугольника. Таким образом, во многих исторических зданиях до сих пор работают трансформаторы, работающие по схеме треугольник-треугольник, где один угол трансформатора был заземлен для обеспечения мощности 120/240 В на объекте.

Основная цель системы с глухим заземлением — как можно быстрее разомкнуть цепь, чтобы ограничить 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 большой ток (см. Рисунок 3).Хотя теоретически эта система не заземлена, на самом деле 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, чтобы изолировать замыкание. 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 предназначены 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 с оборудованием 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 системы с заземлением.

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 всего пять различных систем / подсистем электроснабжения, в которых комитет по кодексу определил опасность 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, как правило, для использования 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 работать 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).Установка изолированной силовой панели сигнализируется локально, 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 потребность 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 цепи 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 с соединением звездой прерывистые 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, потому что, 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 использование устройств защиты от перенапряжения (они должны быть рассчитаны на цепи с незаземленной нейтралью), и ИБП должен быть заземлен совместимым методом для его входа и выхода. проводка.Отслеживание неисправностей довольно сложно и должно выполняться в цепях, находящихся 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.Следовательно, 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 входили в ту же статью, 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 линейных нагрузках на землю для NEC явно требуется система 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 достоинства.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, это 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 высших учебных заведениях, исследовательских центрах и критически важных проектах. Ее последние проекты были связаны с онкологическим исследовательским центром Фреда Хатчинсона и исследовательским центром медицинской школы Вашингтонского университета в районе Саут-Лейк-Юнион в Сиэтле.

Незаземленные, глухозаземленные и заземленные через сопротивление системы

Незаземленные, глухозаземленные и заземленные через сопротивление системы


НЕЗЕМНАЯ СИСТЕМА


Преимущества

• Возможна работа с одной неисправной фазой


Недостатки

• Замыкания на землю трудно обнаружить
• Переходные перенапряжения повреждают оборудование



СИСТЕМА С НАДЕЖНЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ


Преимущества

• Устраняет переходные перенапряжения
• Возможность выборочного отключения


Недостатки

• Дорогостоящие повреждения в месте неисправности
• Не может работать при замыкании на землю
• Опасность дугового замыкания на землю
• Повышенный риск дугового разряда



СИСТЕМА С СОПРОТИВЛЕНИЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ


Преимущества

• Сниженное повреждение в месте повреждения и риск дугового разряда
• Устраняет переходные перенапряжения
• Упрощает определение места замыкания на землю.
• Непрерывная работа при замыкании на землю
• Возможность выборочного отключения
• Отсутствие опасности дугового разряда при замыкании на землю


Недостатки

• Отказ резистора заземления нейтрали приводит к неработоспособности токоизмерительной защиты от замыканий на землю



Преобразование систем с глухим заземлением в системы с заземлением через сопротивление


Резистивное заземление защищает систему от опасности возникновения дугового разряда, вызванного замыканиями на землю, и обеспечивает метод непрерывной работы или упорядоченную процедуру отключения.(По оценкам, замыкания на землю составляют 98% всех электрических неисправностей.)


Поскольку имеется нейтральная точка источника питания, прочное соединение между нейтралью и землей заменяется заземляющим резистором. Этот резистор ограничивает ток замыкания на землю до заданного значения, обычно 5 А для систем на 480 В (ток емкостной зарядки системы обычно меньше 3 А). Ограничивая ток замыкания на землю до 5 А или менее, исключается опасность дугового разряда, связанная с замыканиями на землю.Это обеспечивает непрерывную работу во время первого замыкания на землю.


Во время замыкания на землю в системе с заземленным сопротивлением (RG) происходит сдвиг напряжения (тот же сдвиг, что и в незаземленных системах). Поврежденная фаза падает до ~ 0 В, неповрежденные фазы повышаются до линейного напряжения по отношению к земле, а нейтральная точка повышается до линейного напряжения по отношению к земле.


Примечание по проектированию 1 : Преобразование NGR для системы с глухим заземлением требует подключения нейтрали к существующей энергосистеме, как правило, на главном трансформаторе или распределительном устройстве.См. Рисунок 2.

Примечание по проектированию 2 : Сдвиг напряжения требует, чтобы оборудование было полностью рассчитано на линейное напряжение по отношению к земле. Это может потребовать перенастройки или замены TVSS, VFD, счетчиков и т. Д.

Примечание по проектированию 3 : Сдвиг напряжения также ограничивает нейтральное распределение. Нейтраль обычно не может быть распределена из-за повышения ее потенциала во время замыканий на землю. Однофазные нагрузки с линейным напряжением должны обслуживаться изолирующим трансформатором 1: 1 или преобразованы в линейные нагрузки.

Примечание по проектированию 4 : Проходящий ток через резистор должен быть больше, чем ток емкостной зарядки системы (см. Раздел I). 15

Примечание к проектированию 5 : Системы защиты, координации и оповещения зависят от целостности NGR. Рекомендуется мониторинг с помощью монитора SE-330 или SE-325 NGR.

Система с заземлением

— обзор

1.

Мгновенная защита от замыканий на землю

Двигатели мощностью более 50 л.с., питаемые от заземленной системы, должны быть защищены от замыканий на землю, чтобы уменьшить повреждение и риск несчастных случаев, особенно двигатели без защищен дифференциальной защитой.

Ротор также защищен от замыканий на землю.

2.

Дифференциальные защиты

Обычно они устанавливаются в машинах мощностью 1000 л.с. и выше.

Поперечная дифференциальная защита может использоваться от межвитковых замыканий, когда обмотки статора разделены на две или более цепи.

3.

Защита от перегрузки и опрокидывания

Тепловые реле используются для защиты от перегрузки, а также отдельное реле опрокидывания используется для условий остановки двигателя.

4.

Мгновенная максимальная токовая защита с высокой уставкой

Может быть включена с тепловыми реле перегрузки.

5.

Защита от дисбаланса

Защита от небаланса или обратной последовательности фаз должна использоваться для нагрева ротора из-за небалансных токов, являющихся функцией составляющей обратной последовательности линейных токов.

Когда двигатель останавливается из-за потери одной фазы, нагрев концентрируется в одной части ротора, и блок мгновенной обратной последовательности может обеспечить полную защиту.

6.

Защита от восстановления питания

Синхронные машины должны быть защищены от этого состояния, потому что они могут не синхронизироваться с питанием после прерывания. Для этого состояния используется чувствительное реле пониженной частоты.

Асинхронные двигатели защищены от этого состояния расцепителем обесточивания на пускателе, поскольку напряжение на клеммах двигателя быстро падает при потере питания.

7.

Защита от обратного чередования фаз

Для обнаружения этого состояния можно использовать реле обратного чередования фаз и пониженного напряжения.

8.

Защита подшипника от отказа

Отказ подшипника может вызвать остановку двигателя. На неисправный подшипник указывают повышение температуры и вибрация, а также небольшое повышение тока двигателя. Датчик температуры, встроенный в подшипники, дает соответствующее предупреждение.

9.

Потеря синхронизма и обрыв поля в защите синхронного двигателя

Обработка нейтральной точки | Сеть с твердым 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 звезды 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 эффективно 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, буквально через крышу идет не напряжение, а ток. Благодаря проводящему соединению между точкой звезды и землей цепь может эффективно замыкаться.

Жестко заземленная сеть с 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 точки 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 по напряжению в области максимального напряжения означают, что надежное заземление является первым выбором наших операторов систем передачи и что сети 220 кВ и 380 кВ предпочтительно имеют надежное заземление.

Особенности системы с глухозаземленной нейтралью

Однако, поскольку токи короткого замыкания в сети с глухим заземлением 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 протекающих 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.

В нашем двуполярном мире, 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 низкоомных заземленных систем.

В следующий раз: заземление с низким сопротивлением

С уважением

[PDF] Преимущества и недостатки различных типов нейтрали

Скачать преимущества и недостатки различных типов нейтрали …

Преимущества и недостатки различных типов систем заземления нейтрали, представленные Джоном С. Левином, P.E. Levine Lectronics and Lectric, Inc. [адрес электронной почты защищен] www.L-3.com Post Glover Resistors, Inc. 1

НЕЙТРАЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ СИЛОВЫХ СИСТЕМ ЦЕЛИ 1. Обсудите пять типов заземления для энергосистем.2. Обсудите преимущества заземления с высоким сопротивлением. 3. Показать оборудование 2

ЗАЗЕМЛЕНИЕ СИЛОВОЙ СИСТЕМЫ Заземление энергосистемы — это соединение между электрической цепью или оборудованием и землей или каким-либо проводящим телом, которое служит вместо земли. Данная презентация касается проектирования заземления энергосистем промышленных и коммерческих объектов, но не инженерных сетей. 3

ОБСУЖДЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ 1. Незаземленная система 2. Жестко заземленная система 3. Реактивное заземление 4.Заземление энергосистем с низким сопротивлением 5. Заземление энергосистем с высоким сопротивлением 4

Вы в опасности? Вы пользуетесь электричеством? Электрические дефекты являются основным источником воспламенения и причиной пожара и взрыва.

5

Что такое замыкание на землю? Контакт между землей и проводом под напряжением. Выделяет большое количество электроэнергии. Опасно для оборудования и людей.

6

ОТКАЗЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСЕТИ — КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ (ОТКАЗЫ) РЕЖИМ ОТКАЗА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 1.ЛИНИЯ К ЗАЗЕМЛЕНИЮ 2. ФАЗА — ФАЗА 3. ТРЕХФАЗА

ПРОЦЕНТ ОТКАЗОВ 98% (20 МВА, 13 800 Вольт) остановка может занять от 5 до 20 секунд. Рабочая группа IEEE написала серию из четырех статей. Они предложили гибридную систему с системой заземления с низким сопротивлением, а при возникновении неисправности переключаться на систему с заземлением с высоким сопротивлением. 92

ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА

93

Фотографии оборудования

94

Стандартные опции Тип корпуса Исполнение корпуса Трансформатор тока Трансформатор потенциала Выключатель Входные / выходные вводы Подъемная стойка Класс сейсмостойкости Классификация опасной зоны

95

97

98

99

100

101

Эту презентацию можно найти по адресу: http: // www.l-3.com/private/ieee/ post_glover_resistance_grounding_2010.pdf

102

103

Спасибо Вопросы? 104

Liebert Web: изолированное заземление

Liebert Web: изолированное заземление Энергетические системы

Изолированное заземление Liebert Корпорация

(Traducción en Español)

РЕЗЮМЕ

Изолированное заземление (IG) — это метод, часто используемый с чувствительное электронное оборудование для уменьшения синфазного шума.IG изолирует заземление чувствительного нагрузочного оборудования от кабелепровода и кабелепровода система заземления и контролирует подключение к системе заземления питания. Таким образом, потенциал земли смещается из-за паразитных токов заземления, протекающих в система кабелепроводов исключена, а кабельные каналы и кабелепроводы обеспечивают электромагнитные / радиопомехи. экранирование. ИГ иногда неверно интерпретируют как отдельный «изолированный» заземление для чувствительной нагрузки и конфигурации, основанные на этой интерпретации обычно небезопасны и противоречат требованиям Национального электротехнического кодекса.Если токи, наведенные в изолированном заземлении нагрузочного оборудования, могут поток через кабели данных, связи и управления, провод IG может фактически вносят вклад в индуктивно связанный синфазный шум при применении в цепях которые имеют соединенное между собой нагрузочное оборудование.

Синфазный шум — это любой общий нежелательный сигнал. ко всем проводам цепи одновременно по отношению к земле. Различия в потенциале между нейтралью и землей — одна из форм синфазного шума.Еще одна более неприятная форма — это различие потенциалов заземления на всех участках. электрическая система. Кроме того, подавление перенапряжения, проводка, экранирование, и заземление электрической системы здания (включая систему управления, данные и коммуникационные кабели) могут оказывать заметное влияние на уровни синфазных сигналов, которым подвержена чувствительная электроника.

Потому что потенциалы заземления оборудования (или их изменения) было замечено, что они влияют на работу определенных электронных устройств, часто существуют специальные и специальные инструкции по заземлению.Большая инструкция основаны на эмпирической проверке, а не на строгом анализе, и основные принципы электричества иногда игнорируются. Имейте в виду, что основная цель заземления — безопасность персонала, а не снижение шум. Эти две цели могут быть взаимоисключающими. Если это так, безопасность должен преобладать.

Один метод заземления, используемый в энергосистемах переменного тока низкого напряжения для уменьшения синфазных помех используется изолированное заземление (IG). IG разрешен в U.S. Национальным электротехническим кодексом (NEC) ³ а в Канаде — Канадским электротехническим кодексом (CEC). 4 В обоих случаях IG является исключением из стандартных требований к заземлению. NEC 250-74 и 250-75 допускают IG только «там, где это необходимо для уменьшения электрический шум «.

Что такое изоляция?

Изоляция заземления относится к изолированному (действительно изолированный) путь заземления от компьютера обратно к заземлению питания точка.Это , а не отдельная «чистая» система заземления для компьютера, изолирован от «грязного» хозяйственного грунта. Может быть только одно основание. Создание второго, отдельного заземления — это не только опасность, но и кодекс. нарушение, это может вызвать больше проблем с шумом, чем решить.

Концепцию IG можно увидеть, сравнив стандартную розетку к розетке IG, как показано на рисунке 1. В розетке IG розетка клеммы заземления электрически изолированы от металлической розеточной коробки а также металлические каналы и дорожки качения.Таким образом, имеется два изолированных заземления. пути обратно к заземлению единой энергосистемы. Розетки IG часто окрашены в оранжевый цвет или отмечены оранжевым треугольником.


Как минимум полагается на кабелепровод или кабельный канал. заземлить розетку. Когда неметаллические трубы и самые гибкие кабелепроводы (которые не обеспечивают эффективного заземления) используются с Розетка IG, для NEC требуется отдельный заземляющий провод. розетку.

Основными причинами заземления систем питания переменного тока являются: ограничить напряжение в цепи, стабилизировать напряжение цепи относительно земли и облегчить работу устройства защиты от перегрузки по току (OPD) в в случае замыкания на землю. Для надежно заземленного источника переменного тока низкого напряжения систем, NEC-250-51 требует, чтобы все металлические корпуса электрические системы должны быть эффективно заземлены, чтобы свести к минимуму электрические потенциал удара и облегчить работу OPD, чтобы очистить землю вина.NEC определяет эффективное заземление как имеющий путь заземления, который (1) постоянно и непрерывно, (2) имеет достаточную допустимую нагрузку по току для обработки потенциального тока замыкания на землю, и (3) имеет достаточно низкий сопротивление, позволяющее срабатыванию OPD быстро устранить неисправность. Эти требования требуют, чтобы заземляющий провод оборудования был постоянно подключить все металлические корпуса электрической системы и любые другие токопроводящие части, которые могут оказаться под напряжением.Чтобы облегчить работа OPD для устранения замыкания на землю, заземляющих проводов оборудования должен быть подключен к точке заземления энергосистемы.

Заземление

С обычными розетками заземление оборудования провод находится параллельно пути заземления кабелепровода. Хотя земля сопротивление тракта улучшено, на земле кабелепровода могут возникать помехи. С участием изолированные розетки заземления, тракт заземления оборудования отделен от кабелепровод, чтобы избежать помех от заземления компьютера.

На рисунке 2 показан пример типичного источника переменного тока низкого напряжения. система с использованием стандартных розеток. Сравните это с рисунком 3, типичный система с использованием розеток IG, как это разрешено NEC. Клемма заземления розетки на Рисунке 3 не подсоединен к заземлению кабелепровода. система на розетке. Вместо этого к розетке подключается провод IG. клемма заземления и проложена вместе с силовыми проводниками, проходящими через один или несколько щитовых щитов, оставшихся изолированными от металлического канала и система заземления корпуса до момента его завершения на заземлении энергосистемы точка на служебном входе.

Изолированный заземляющий провод от нагрузочного оборудования должны быть проложены через кабелепровод. Экспериментальные данные5 указывают на существенно более низкий импеданс заземляющего проводника в кабелепроводе, поскольку в отличие от одного, выведенного за пределы канала.




Если короткое замыкание на землю произошло на нагрузочном оборудовании либо системы с традиционным заземлением, либо системы с заземлением IG, рисунки 4 и 5 обе схемы обеспечивают эффективный путь заземления.

Нагрузочное оборудование с жестким монтажом

Еще одна форма проводки IG разрешена в NEC 250-75 (также по исключению). Он предназначен для оборудования нагрузки с жестким монтажом, как показано на рисунке 6. Поскольку нет розетки IG, непроводящего изолятора или кабелепровода фитинг вставляется там, где кабелепровод или дорожка качения оканчиваются на нагрузке корпус оборудования.


Недавно NEC добавила исключение для проводных оборудования, но его эффективность и безопасность все еще под вопросом.Изолировать заземление грузового оборудования, металлический каркас грузового оборудования должен быть изолирован от заземленного окружения, возможно, здания сам. Есть опасения, что это может привести к поражению электрическим током или боковому удару. вспышки между заземленной средой и нагрузочным оборудованием корпус при протекании больших токов заземления, например, при ударах молнии.

IG для отдельно производного источника

Блочные распределительные центры с отдельно выведенными источники (определенные в NEC / NFPA 70-1993) обычно обеспечивают наилучшее заземление для компьютерных систем.Обычно они находятся в компьютерном зале, что сводит к минимуму длина проводки к нагрузочному оборудованию. Длинные участки проводки IG между нагрузочным оборудованием и точкой заземления может вызвать общий режим проблемы с шумом из-за высокочастотного импеданса и резонанса.

На рисунке 7 показано подключение розетки IG с отдельным производный источник. Когда изолированные розетки заземления используются с отдельно производные источники, изолированная система заземления оканчивается на отдельно стоящих производный источник, а не на служебном входе.


Неправильная и небезопасная проводка IG

На рисунке 8 показана неправильная и небезопасная интерпретация. разводки IG. Этот подход является очевидной попыткой изолировать нагрузку. заземление оборудования от «грязного» заземления. Иногда экстраординарный прилагаются усилия, чтобы обеспечить хорошее соединение с землей в надежде обеспечить «тихая земля» для чувствительной электроники.



Этот подход не обеспечивает эффективного заземления. в соответствии с требованиями NEC.Учитывайте возможность замыкания на землю в Загрузите оборудование, как показано на Рисунке 9.




Нет эффективного пути заземления между изолированными заземления и заземляющего электрода источника питания (служебного входа). В путь заземления между двумя заземляющими электродами может быть или не быть постоянным, непрерывно или с большой допустимой нагрузкой по току. Более того, маловероятно заземляющий тракт имеет достаточно низкий импеданс, чтобы OPD мог очистить замыкание на землю быстро и безопасно.Импеданс соединений заземляющих электродов к земле измеряется в омах, в то время как требуемый импеданс пути замыкания на землю должен быть в миллиомном диапазоне.

Поскольку изолированное заземление считается бесшумным, а заземление энергосистемы считается грязным, есть предполагаемая разница в потенциале между изолированной землей и землей источника питания. Любой такие различия будут проявляться как синфазное (N-G) напряжение у погрузочного оборудования.

Итак, в то время как первоначальное намерение изолированной земли было Чтобы предотвратить электрические помехи, результатом неправильного подключения IG является фактически увеличение синфазных шумовых потенциалов.Значительная земля разность потенциалов может возникнуть при больших токах заземления течет, например, при замыкании на землю, при ударе молнии или даже при электрическом заряженные грозовые тучи движутся над землей. Обычный результат неправильного Изолированная проводка IG во время этих событий приводит к повреждению подключенной нагрузки оборудование.

Нагрузочное оборудование, обслуживаемое неправильной проводкой IG, может работать обычно, за исключением особых условий, например, при замыкании на землю или гроза.

Преимущества IG Wiring

Очевидно, что кабелепроводы и кабельные каналы обеспечивают экранирование EMI ​​/ RFI содержащихся в них проводников питания и IG. Более практичный преимущество, хотя проводка xxxxx IG сводит к минимуму паразитные токи заземления (см. рис. 10).



Блуждающие токи заземления, протекающие по системе заземления вызывают изменения потенциалов земли во всей системе заземления.Блуждающие токи заземления — это реальность практически для любой энергосистемы и существуют в различных условиях, большинство из которых являются динамическими. Они могут быть результатом электростатического разряда на корпусе, замыкания на землю токи, или даже скачок емкостного тока заземления, когда нагрузка находится под напряжением.

Как показано на Рисунке 10, любой паразитный ток заземления вызовет потенциал земли щитового шкафа возрастает относительно заземление на служебном входе.Со стандартным заземлением конфигурация, оборудование компьютерных систем наземное опорное отношение к силе заземления также поднимется, потому что клемма заземления на щитке подключается к корпусу и изменяется в зависимости от потенциала заземления корпуса. изменения.

В схеме IG, показанной на Рисунке 11, заземление для нагрузочного оборудования изолирован от металлического кабелепровода и корпуса наземная система. Блуждающие токи заземления протекают по кабелепроводу и корпусу системы, и изменения потенциала земли ограничены кабелепроводом и корпусом наземная система.В проводке IG нет паразитных токов, поэтому земля Ссылка на загрузочное оборудование не затронута.




Недостатки техники подключения IG

Есть возможность наведенного тока по IG-проводник и кабельная разводка во взаимосвязанных системах.

В большинстве электрических кабелепроводов или кабельных каналов несколько отдельных вместо заводского кабеля используются жилы (см. рисунок 12).Таким образом, положение IG-проводника относительно силовых проводов произвольно. Если заземляющий провод не находится на равном расстоянии между силовыми проводниками, магнитные поля, связанные с токами, протекающими в силовых проводниках не будет сбалансирован в заземляющем проводе. Чистое магнитное поле переменного тока будет наводить ток в заземляющий провод, если он является частью полного путь, по которому может течь ток (контур заземления).


IG-цепей, по-видимому, исключают проблему индуцированного заземляющие токи, потому что Провод IG, заземленный только на один конец, не образует полную петлю, через которую может течь ток — если только есть взаимосвязанные системы, связанные данными, связью или контролем кабели между отдельными блоками нагрузки, как показано на рисунке 13.



Кабели, соединяющие нагрузочное оборудование, могут завершить цикл для индуцированные токи в проводнике ВГ. И потому что индуцированные токи вынуждены течь по соединительным кабелям, повышается вероятность опрокидывания или повреждения чувствительной нагрузки. Наведенные токи в кабелях может быть особенно проблематичным, если сигналы, проходящие по кабелям могут быть нарушены частотами энергосистемы, т.е.е., 60 Гц и гармоники 60 Гц. Аудио и видео оборудование и аналоговые сигнальные процессоры особенно чувствителен к частотам энергосистемы.

Наведенные токи в соединительных кабелях привели к Широко распространена практика заземления экрана кабеля только на одном конце. Хотя такая практика может разорвать петлю, она допускает возможность повреждающее или опасное напряжение, возникающее в системе, особенно во время замыкание на землю, молния или другие скачки напряжения.

Обычно стандартные методы заземления вызывают меньше проблем с наведенными токами заземления. Это связано с тем, что индуцированные токи заземления имеют тенденцию течь без практических последствий в петлях, образованных заземляющим проводом и систему кабелепровода, минуя петли с более высоким импедансом, которые включают соединительные кабели.

Иногда непреднамеренно применяются методы подключения IG при прерывании пути заземления кабелепровода или кабелепровода. Частая причина использование неметаллических корпусов в агрессивных средах.Другой представляет собой прямое заглубление неметаллического канала в землю или бетон. В результате могут возникать наведенные токи в соединенных между собой системах. Может также могут возникнуть проблемы с помехами EMI / RFI, если исключить металлическое экранирование.

Практические правила

Простое правило, которое следует помнить при установке проводки IG: следующее:

От изолированной розетки заземления, изолированной земли провод должен следовать за проводкой до первого заземления нейтрали. точка соединения и заземление только в этой точке.Изолированный Земля не должна выходить за пределы этой точки или подключаться к отдельному заземляющий электрод (строительная сталь, металлическая водопроводная труба или ведомый стержень). И самое основное из всех правил при обосновании производительности системы — следовать NEC — безопасность прежде всего.

Ссылки:

H.W. Денни, Заземление для контроля ЭМИ , Дон White Consultants, Inc., Гейнсвилл, штат Вирджиния, 1983. Хорошая информация о основы борьбы с шумом.

E.C. Soares, Заземление электрических распределительных систем по безопасности , Marsh Publishing Company, Inc., Уэйн, штат Нью-Джерси, 1966.

ANSI / NFPA 70-1993, Национальный электротехнический кодекс , Национальный Ассоциация противопожарной защиты, Batterymarch Park, Куинси, Массачусетс, 1992.

4 CSA Std. C22.1, Канадский Электрический код , Канадская ассоциация стандартов, Онтарио, Канада, 1990.

5 Р. Х. Кауфманн, «Некоторые основы проектирования цепи заземления оборудования », AIEE Transactions , ноябрь 1954, стр.227-232.

Дополнительные ссылки для информации по изолированному заземлению:

Т.М. Грузс, «Компьютерные системы нуждаются в изолированном заземлении, которое безопасен и не шумит », Computer Technology Review , Spring 1988, стр. 103-108.

W.H. Льюис, «Использование и злоупотребление изолированным заземлением», Транзакции IEEE в промышленности Приложение , Vol. 25, № 6, Ноябрь / декабрь 1989 г., стр. 1093–1101.

Рекомендуемая практика IEEE для питания и заземления Чувствительное электронное оборудование, Изумрудная книга, IEEE Std., 1100–1992.

Т.М. Грузс, «Как и почему изолированное заземление», Седьмая Международная конференция по качеству электроэнергии, Intertec International, Октябрь 1993 г., стр. 685-698.

SL-24275


LIEBERT WEB УВЕДОМЛЕНИЕ И УСЛОВИЯ
Авторские права © 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, Liebert Corporation.
Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected]

Заземление отдельно созданных систем | Fluke

Джек Смит

Как я и обещал в моей последней колонке, эта колонка «Твердое заземление» посвящена трансформаторам и заземлению.Начнем с некоторых определений. Мнения расходятся относительно «официального» определения «распределительного трансформатора». Однако Федеральный регистр США (том 71, № 81; стр. 24,995, выпущен 27 апреля 2006 г.) определяет распределительный трансформатор как такой, который соответствует всем следующим критериям:

  • Имеет входное напряжение не более 34,5 кВ.
  • Имеет выходное напряжение 600 В или менее
  • Рассчитан на работу при частоте 60 Гц
  • Имеет мощность от 10 кВА до 2500 кВА для жидкостных трансформаторов или от 15 кВА до 2500 кВА для сухих трансформаторов. трансформаторы.

Это определение специально исключает автотрансформаторы, а также приводные (изоляционные), заземляющие, станочные (управляющие) и невентилируемые (сухие) трансформаторы, а также длинный список других.

Несмотря на расплывчатость, это определение, по-видимому, подразумевает, что распределительный трансформатор обычно является единицей, принадлежащей коммунальному предприятию, обычно находящейся на подстанции или на стороне коммунального предприятия. Многие из нас помнят, как называли их силовыми трансформаторами. По-видимому, в настоящее время широко распространено использование распределительного трансформатора для обслуживания потребителей коммунальных услуг, в то время как силовой трансформатор обслуживает территорию.

Служебный вход

В соответствии со статьей 100 Национального электротехнического кодекса (NEC) служебный вход — это единственная точка, через которую электроэнергия поступает на объект. Сервисное оборудование обычно включает автоматические выключатели, переключатели, предохранители и их аксессуары и подключается к концу нагрузки сервисных проводов. Сервисное оборудование является основным средством контроля и отключения электроэнергии, но не включает измерительное оборудование.

Сервисные проводники — согласно NEC — берут начало в пунктах обслуживания и заканчиваются на стороне линии сервисного оборудования.Проводники и оборудование на стороне нагрузки сервисного оборудования — например, вторичные проводники от трансформаторов, принадлежащих заказчику; проводники от генераторов, систем ИБП или фотоэлектрических (фотоэлектрических) систем; и проводники, обслуживающие удаленные сооружения, считаются фидерными проводниками.

Отдельно производная система — это «система электропроводки в помещении, питание которой поступает от источника электроэнергии или оборудования, не являющегося служебным. Такие системы не имеют прямого электрического соединения, включая жестко соединенный провод заземленной цепи, с проводниками питания, идущими в другая система », — говорится в сообщении NEC.Примеры отдельно созданной системы включают трансформаторы, в которых источник питания или первичная обмотка изолированы от вторичной за исключением магнитной связи; генераторы (автономный или альтернативный источник питания), у которых заземленный провод (нейтраль) не подключен жестко в безобрывном переключателе; аккумуляторные / инверторные системы, в которых выходы не соединены между собой; и автономные фотоэлектрические системы.

Заземление и соединение

Заземление означает подключение чего-либо к земле. Связь означает соединение объектов вместе.Отдельно производная система должна быть заземлена у источника. Все нетоковедущие металлические части и оборудование должны быть подключены к точке заземления производной системы. Соединение металлического оборудования обеспечивает эффективный путь тока замыкания на землю, чтобы гарантировать безопасность электрической системы от поражения электрическим током и возгорания. Правильное заземление отдельно выделенных систем стабилизирует фазное напряжение. В статье 250 NEC в целом и 250-26 в частности рассматриваются требования к заземлению отдельно созданной системы.

Правильное заземление трансформатора имеет решающее значение. Выполнение заземляющего соединения — обычно со строительной сталью, которую необходимо прикрепить ко всем трубам с холодной водой — устанавливает заземление. Выполняйте надлежащие склеивающие соединения экзотермическим швом, а не зажимами, которые со временем могут ослабнуть. Убедитесь, что высокочастотное сопротивление проводника заземляющего электрода как можно меньше. Широкие плоские проводники имеют меньшее индуктивное сопротивление на высоких частотах и ​​по этой причине предпочтительнее круглых проводников.Расстояние между заземлением нейтрали (N-G) на трансформаторе и заземляющим электродом должно быть как можно короче.

Нейтраль и земля должны быть подключены к шине нейтрали трансформатора. Не рекомендуется выполнять соединение N-G на главной панели, чтобы отделить нормальные обратные токи от токов заземления. Шина нейтрали трансформатора — единственная точка в системе, где должны быть соединены нейтраль и земля.

Поиск неисправности

Чрезмерный ток заземления и контуры заземления могут вызвать неисправность оборудования, неточные показания прибора и проблемы с безопасностью.Двумя источниками чрезмерного тока заземления являются незаконные заземляющие соединения, которые могут появиться в субпанелях, розетках или оборудовании; и «изолированные» заземляющие стержни. Соединения субпанелей N-G создают параллельный путь тока, позволяя нормальному обратному току возвращаться через заземляющий провод. Это создает ситуацию, когда защитное заземление оборудования станет единственным обратным путем, если нейтраль когда-либо откроется. Если обратный путь имеет высокое сопротивление, может возникнуть опасное напряжение.

Отдельные «изолированные» заземляющие стержни известны тем, что создают две опорные точки заземления с разными потенциалами.Эта ситуация вызывает циркуляцию тока контура заземления, чтобы попытаться уравновесить эту разность потенциалов. Эта ситуация может вызвать периодически возникающие проблемы с системой и оборудованием, а также создавать потенциальную угрозу безопасности и оборудованию.

Осмотр заземления трансформатора должен быть частью регулярного технического обслуживания. Вот несколько советов, на которые следует обратить внимание при проверке заземления трансформатора:

  • Проверьте целостность заземляющего соединения с помощью высококачественного тестера импеданса заземления — высокоомное заземляющее соединение может вызвать колебания напряжения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.