Что такое изолированная нейтраль и где она используется

В наши дни в быту сложно найти изолированную нейтраль, мы никогда не встретим ее, если проведем проводку в квартире. С другой стороны, он активно используется в высоковольтных линиях, а в некоторых случаях и в сетях 380 В. Подробнее о том, что такое изолированная нейтральная сеть и в чем ее особенности, мы расскажем простыми словами в этой статье.

  • Что это
  • В сетях до 1 кВ
  • обзор
  • Применение
  • подведение итогов
  • В сетях выше 1000 В

Что это такое

Определение понятия «изолированная нейтраль» дано в главе 1.7 ПУЭ п. 1.7.6 и ГОСТ Р 12.1.009-2009. Когда указано, что изолированная нейтральная точка — это нейтральная точка трансформатора или генератора, которая вообще не подключена к заземлителю или когда он подключен с помощью устройств защиты, измерения и сигнализации.

Нейтральная точка — это точка, в которой обмотки трансформаторов или генераторов соединены звездой.

Среди электриков существует неправильное представление о том, что сокращенное название изолированной нейтрали — это система IT, как это определено в разделе 1.7.3. В этом же пункте указано, что обозначения TN-C / C-S / S, TT и IT принимаются для сетей и электроустановок до 1 кВ.

В той же главе 1.7 ПУЭ есть пункт 1.7.2, в котором сказано, что по мерам безопасности различают четыре типа установки: изолированные или глухозаземленные до 1 кВ и выше 1 кВ.

Так что есть некоторые различия в безопасности и реализации такой сети в разных классах напряжения, и называть линию 10 кВ с изолированной нейтралью «IT-система» не очень правильно. Но схематично это почти то же самое.

В сетях до 1 кВ

Общие сведения

Разберемся, где, как и в каких случаях используются изолированные нейтральные точки в электроустановках до 1000 В, т.н. IT-система. В правилах монтажа п. 1.7, п. 1.7.3. 1.7.3. дает определение, аналогичное приведенному выше, но немного отличается. В нем говорится, что корпуса и другие токопроводящие детали в установках IT-систем должны быть заземлены. Давайте посмотрим, как это выглядит на схеме.

Поскольку нейтральный провод трансформатора сети IT не заземлен, у нас нет опасной разности потенциалов между землей и фазными проводниками. И случайное прикосновение к 1 проводу под напряжением в IT-системе безопасно. Из-за относительно низкого напряжения здесь не учитывается фазовая емкость.

В сетях с изолированной нейтралью нет выраженной фазы и нуля — оба проводника равны.

Ток, протекающий по телу человека, равен:

В

ф

— фазное напряжение; р

ч

— сопротивление тела человека (принимаемое за 1 кОм); z — полное сопротивление изоляции между фазой и землей (100 кОм или более на фазу).

В этом случае ток течет обратно к источнику питания через изоляцию проводов, а не на землю, как в случае TN.

Поскольку сопротивление изоляции превышает 100 кОм на фазу, ток, протекающий через корпус, будет измеряться в миллиамперах, что не вызовет никаких повреждений.

Еще одной особенностью этой системы является то, что токи утечки корпуса и токи замыкания на землю будут низкими. Поэтому автоматика защиты (реле или автоматические выключатели) не будет работать так, как мы привыкли в сетях с глухозаземленной нейтралью. Но система контроля сопротивления изоляции работает.

Таким образом, в случае отказа однофазной трехфазной линии система продолжит работу. В этом случае напряжение на двух других проводниках увеличивается относительно земли. Если кто-то прикоснется к фазовому проводу, он попадет под напряжение сети.

Благодаря такой конструкции в сетях с изолированной нейтралью нет двух напряжений, в отличие от глухозаземленных сетей, где U

сетевое напряжение

(380 В при ежедневном использовании), а также между фазой и нейтралью U

фаза

(220В). Может использоваться для подключения однофазных приемников к сети IT с напряжением 380В.введите понижающие трансформаторы 380/220 и подключите устройства между двумя фазами к сетевому напряжению.

Сфера применения

Поговорим о том, где применяется это решение. Эта энергосистема использовалась в национальных электрических сетях для передачи электроэнергии в жилые дома в советское время. Особенно в случае электрификации деревянных домов, где использование нейтрального заземления в мертвом состоянии увеличивало риск возгорания в случае замыкания на землю.

С точки зрения электробезопасности разница между изолированной и незаземленной нейтралью при подаче электричества в дома заключается в том, что если один из проводников в сети IT касается заземленных проводящих частей, таких как стенная арматура или водопровод, сеть будет продолжать функционировать. , из-за малых токов утечки.

Соответственно, ни жители, ни кто-либо другой не узнают о проблеме, пока кто-то одновременно не коснется одного из проводов и трубопровода — кого-то ударит током.

В установке с заземлением глухой нейтрали, по крайней мере, сработает дифференциальная защита, а в случае «хорошего» металлического короткого замыкания сработает автоматический выключатель. С началом массового строительства панельных домов (так называемых хрущевок) он был заброшен, а в 60-80-х годах переведен на TN-C, а в конце 90-х на TN-CS можете прочитать о причинах.

В настоящее время изолированный нейтральный проводник используется там, где требуется повышенная безопасность или невозможно использовать обычное заземление, а именно:

  • В море — на судах, нефтегазодобывающих платформах, где использование корпуса платформы в качестве подложки невозможно из-за анодной защиты, и он начнет интенсивно ржаветь и гнить в местах, где ток течет в воду. .
  • В шахтах и ​​других местах добычи полезных ископаемых (при напряжении 380-660В).
  • Подземка.
  • О схемах освещения и управления стационарных кранов и т. Д.
  • Также в бытовых бензиновых, газовых или дизельных генераторах это изолированная нейтраль на выходных клеммах.

Это не только в виде, показанном на приведенной выше схеме, но и в виде понижающих трансформаторов и разделительных трансформаторов, которые используются для питания переносных осветительных приборов (не более 50 В или 12 В ПТЭП пункт 2.12.6) и другие устройства или инструменты, в том числе работающие в закрытых или сырых помещениях.

Подведем итоги

Мы разобрались, зачем нужна изолированная нейтраль до 1 кВ, теперь перечислим достоинства и недостатки системы электроснабжения с изолированной нейтралью для чайников по электрике.

  1. Повышенная безопасность.
  2. Повышенная надежность, что позволяет использовать его, например, для освещения в больницах.
  3. Экономический фактор — в трехфазной сети с изолированным нулевым проводом можно передавать электроэнергию с минимально возможным количеством проводов — тремя.
  4. Система продолжит работу при однофазных замыканиях на землю.
  1. Неисправности заземления увеличивают опасность работы при продолжении подачи электроэнергии.
  2. Низкие токи короткого замыкания.
  3. Отсутствие искрения при первичных повреждениях.

В сетях выше 1000 В

В настоящее время изолированная нейтраль чаще всего применяется в сетях среднего класса напряжения (1-35 кВ). Для сетей напряжением 110 кВ и выше — глухозаземленные. В связи с тем, что в случае замыкания на землю, напряжение, как упомянуто выше, увеличивается до линейного напряжения, поэтому в линиях электропередачи 110 кВ фазное напряжение (между землей и фазным проводом) составляет 63,5 кВ. В случае замыкания на землю это особенно важно и снижает стоимость изоляционных материалов.

Кстати, на высоковольтной подстанции до 35 кВ первичные обмотки трансформатора соединены по схеме треугольник, где нулевой точки как таковой нет.

Особенно важны низкие токи короткого замыкания и способность устранять однофазные замыкания на воздушных линиях.в распределительных сетях, что позволяет обеспечить бесперебойное электроснабжение. При этом фазовый угол между рабочими фазами остается неизменным и составляет 120˚.

При напряжениях в тысячи вольт нельзя игнорировать фазную емкость. Поэтому прикосновение к воздушным проводам опасно для жизни человека. В нормальном режиме работы фазные токи источника определяются суммой токов нагрузки и емкостных токов относительно земли, при этом сумма емкостных токов равна нулю, а по земле нет тока.

Проще говоря, если мы опускаем некоторые детали, напряжение на землю поврежденной фазы приближается к нулю во время замыкания на землю. Когда напряжения двух других фаз увеличиваются до линейных значений, их емкостные токи увеличиваются в √3 раз (1,73). В результате емкостный ток однофазного короткого замыкания в 3 раза превышает нормальный ток. Например, для воздушной линии 10 кВ протяженностью 10 км емкостной ток составляет примерно 0,3 А. В случае короткого замыкания фазы на землю возникают опасные перенапряжения до 2-4U.

ф

что приводит к пробою изоляции и межфазному короткому замыканию.

Чтобы исключить возможность возникновения электрической дуги и устранить ее эффекты, нейтральный проводник заземлен через дуговой дроссель. Индуктивность дросселя должна выбираться в соответствии с емкостью замыкания на землю, а также должна быть достаточной для обеспечения срабатывания релейной защиты.

Итак, благодаря реактору:

  1. И

    короткое замыкание.
  2. Дуга становится нестабильной и быстро гаснет.
  3. Повышение напряжения после гашения дуги замедляется, что снижает вероятность повторного зажигания дуги и переключения тока.
  4. Токи обратной последовательности малы, поэтому их влияние на вращающийся ротор генератора не оказывает существенного влияния.

Перечислим достоинства и недостатки высоковольтных сетей с изолированной нейтралью.

  1. Некоторое время может работать в аварийном режиме (при замыкании на землю)
  2. В точках отказа появляется небольшой ток, пока текущая емкость низкая.

  1. Сложность обнаружения неисправностей.
  2. Необходимо изолировать установки сетевого напряжения.
  3. Если неисправность сохраняется в течение длительного времени, люди, у которых возникнет скачок напряжения, могут получить удар током.
  4. При однофазных КЗ нормальная работа релейной защиты не обеспечивается. Величина тока короткого замыкания напрямую зависит от ответвленной цепи.
  5. Из-за накопления дефектов утеплителя сокращается срок его службы.
  6. Повреждение может произойти во многих местах из-за трещин в изоляции линий, а также в двигателях и других частях установки.

На этом мы завершаем обзор работы и свойств сетей с изолированными нейтральными точками. Если вы хотите дополнить статью или поделиться своим опытом, пишите в комментариях и мы обязательно опубликуем!