Заземление с глухозаземленной нейтралью


Глухозаземленная нейтраль: принцип действия, устройство, схемы

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:

UF1= UF2=UF3;

UL1=UL2=UL3.

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.

В чем разница между нейтралью, землей и землей?

Основное различие между нейтралью, землей и землей?

Чтобы понять разницу между нейтралью, землей и землей, мы должны сначала понять необходимость этих вещей.

Нейтраль

Нейтраль - это обратный путь для цепи переменного тока, которая должна проводить ток в нормальных условиях. Этот ток может возникать по многим причинам, в первую очередь из-за дисбаланса фазных токов, а иногда также из-за 3-й и 5-й гармоник.

Могут быть и другие причины, но величина этого тока является долей фазного тока, а в некоторых случаях может быть даже вдвое больше фазного тока. Таким образом, предполагается, что нейтральный провод всегда заряжен (в активной цепи). Этот нейтральный провод подключается к земле (путем заземления), чтобы второй вывод нейтрального провода находился под нулевым потенциалом.

Земля или земля

Земля или земля предназначен для обеспечения безопасности от утечки или остаточных токов в системе через путь наименьшего сопротивления.В то время как фаза и нейтраль подключены к основной силовой проводке, заземление может быть подключено к корпусу оборудования или к любой системе, которая в нормальных условиях не проводит ток, но в случае некоторого нарушения изоляции должна пропускать небольшой ток.

Этот ток исходит не напрямую от провода под напряжением или фазы, а от вторичных звеньев, которые в нормальном состоянии не контактировали с системой под напряжением. Этот ток обычно намного меньше, чем ток основной линии или фазный ток, и в большинстве случаев имеет порядок мА.Но этого тока утечки достаточно, чтобы убить кого-нибудь или вызвать пожар. Такой ток проходит по пути с низким сопротивлением и направляется на землю через заземляющий провод.

Из-за разницы в применении мы никогда не смешиваем заземление нейтрали и земли. Однако оба они обоснованы (конечно, процесс может быть другим). Если оба будут смешаны, то заземляющий провод, который не должен пропускать ток в нормальных условиях, может иметь некоторые заряды и станет опасным.

Полезно знать:

Разница между заземлением и заземлением.

Нет разницы между заземлением и заземлением, но это те же термины, которые используются для заземления или заземления.

Заземление - это слово, обычно используемое для заземления в североамериканских стандартах , таких как IEEE, NEC, ANSI и UL и т. Д., А Заземление используется в европейских , странах Содружества и стандартах B ritain, таких как IS и IEC и т. д.

Проще говоря, Заземление и Заземление являются синонимами.Оба слова используются для обозначения одного и того же

Вы также можете прочитать:

.

Разница между заземлением и заземлением со сравнительной таблицей

Одно из основных различий между заземлением и заземлением состоит в том, что при заземлении токоведущая часть соединяется с землей, тогда как при заземлении нетоковедущие части соединяются с землей. Другие различия между ними объясняются ниже в виде сравнительной таблицы.

Содержание: Заземление V / S Заземление

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Заземление Заземление
Определение Токоведущая часть соединена с землей. Корпус оборудования заземлен.
Расположение Между нейтралью оборудования и землей Между корпусом оборудования и землей, расположенной под поверхностью земли.
Символ
Нулевой потенциал Нет Есть
Защита Защита оборудования энергосистемы. Защитите человека от поражения электрическим током.
Приложение
Обеспечьте обратный путь к току. Он отводит электрическую энергию на землю.
Типы Три (сплошное, резистивное и реактивное заземление) Пять (трубное, пластинчатое, стержневое заземление, заземление через отвод и ленточное заземление)
Цвет провода Черный Зеленый
Используйте Для балансировки несбалансированной нагрузки. Во избежание поражения электрическим током.
Примеры Нейтраль генератора и силового трансформатора заземлена. Корпус трансформатора, генератора, двигателя и т. Д. Заземлены.

Определение заземления

При заземлении токоведущие части напрямую соединены с землей. Заземление обеспечивает обратный путь для тока утечки и, следовательно, защищает оборудование энергосистемы от повреждений.

Когда в оборудовании возникает неисправность, ток во всех трех фазах оборудования становится несимметричным. Заземление отводит ток короткого замыкания на землю и, следовательно, уравновешивает систему.

Заземление имеет несколько преимуществ, например, исключает перенапряжение, а также разряжает перенапряжение на землю. Заземление обеспечивает большую безопасность оборудования и повышает надежность обслуживания.

Определение заземления

«Заземление» означает соединение нетоковедущей части оборудования с землей.Когда в системе возникает неисправность, возрастает потенциал обесточенной части оборудования, и когда какой-либо человек или бродячие животные коснутся корпуса оборудования, они могут получить электрический ток.

Заземление отводит ток утечки на землю и, следовательно, защищает персонал от поражения электрическим током. Он также защищает оборудование от ударов молнии и обеспечивает путь разряда для разрядника, разрядника и других устройств.

Заземление достигается путем соединения частей установки с землей с помощью заземляющего проводника или заземляющего электрода в тесном контакте с почвой, размещенной на некотором расстоянии ниже уровня земли.

Основные различия между заземлением и заземлением

  1. Заземление определяется как соединение нетоковедущей части, такой как корпус оборудования или корпус, с землей. При заземлении токоведущая часть, например нейтраль трансформатора, напрямую соединена с землей.
  2. Для заземления используется провод черного цвета, а для заземления зеленого цвета - провод.
  3. Заземление уравновешивает несимметричную нагрузку, тогда как заземление защищает оборудование и людей от поражения электрическим током.
  4. Заземляющий провод помещается между нейтралью оборудования и землей, в то время как при заземлении заземляющий электрод помещается между корпусом оборудования и заземляющей ямой, которая находится под землей.
  5. При заземлении оборудование физически не связано с землей, и ток не равен нулю на земле, тогда как при заземлении система физически связана с землей и имеет нулевой потенциал.
  6. Заземление создает путь для нежелательного тока и, следовательно, защищает электрооборудование от повреждений, в то время как заземление снижает высокий потенциал электрического оборудования, вызванный неисправностью, и, таким образом, защищает тело человека от поражения электрическим током.
  7. Заземление подразделяется на три типа. Это твердое заземление, заземление по сопротивлению и заземление по реактивному сопротивлению. Заземление может быть выполнено пятью способами: заземление трубопровода, пластинчатое заземление, стержневое заземление, заземление через кран и ленточное заземление.

Технические характеристики заземляющих электродов

  1. Электрод заземления нельзя размещать вблизи здания, система установки которого заземлена на расстоянии более 1,5 м.
  2. Сопротивление заземляющего провода не должно быть более 1 Ом.
  3. Проволока, используемая для электрода и цепи, должна быть из одного материала.
  4. Электроды следует располагать вертикально так, чтобы они касались слоев земли.

Размер жилы не должен быть меньше 2,6 мм. 2 или половина проволоки, используемой для электропроводки. Для заземления используется неизолированный медный провод. Зеленая 6 THHN (провод с термопластичным покрытием с высоким теплообменом) и медная проволока различных размеров, например 2,4,6,8 и т. Д.также используются для заземления.

.

Что такое заземление нейтрали? Определение и типы заземления нейтрали

В системе заземления нейтрали нейтраль системы, вращающейся системы или трансформатора соединена с землей. Заземление нейтрали является важным аспектом проектирования энергосистемы, поскольку характеристики системы в отношении коротких замыканий, стабильности, защиты и т. Д. В значительной степени зависят от состояния нейтрали. Трехфазная система может работать двумя способами

  1. С незаземленной нейтралью
  2. С заземленной нейтралью

Незаземленная нейтраль

В системе с незаземленной нейтралью нейтраль не соединена с заземленной.Другими словами, нейтраль изолирована от земли. Следовательно, эта система также известна как система с изолированной нейтралью или система со свободной нейтралью, показанная на рисунке ниже.

Заземленная система

В системе заземления нейтрали нейтраль системы соединена с землей. Из-за проблем, связанных с незаземленной нейтралью, нейтрали в большинстве высоковольтных систем заземлены.

Ниже перечислены некоторые преимущества заземления нейтрали.

  1. Напряжения фаз ограничены напряжениями между фазой и землей.
  2. Исключены скачки напряжения из-за дуги заземления.
  3. Перенапряжения из-за разряда молнии на землю.
  4. Обеспечивает большую безопасность персонала и оборудования.
  5. Обеспечивает повышенную надежность обслуживания.

Метод заземления нейтрали

Методы, обычно используемые для заземления нейтрали системы:

  1. Жесткое заземление (или эффективное заземление)
  2. Заземление сопротивления
  3. Реактивное заземление
  4. Заземление катушки Петерсона (или резонансное заземление)

Выбор типа заземления зависит от размера устройства, напряжения системы и используемой схемы защиты.

.

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях:

Введение:

  • Раньше системы электроснабжения в основном нейтрали были незаземленными, поскольку первое замыкание на землю не требовало отключения системы. Незапланированный останов при первом замыкании на землю был особенно нежелателен для производств с непрерывным производством. Для этих энергосистем требовались системы обнаружения заземления, но часто было сложно определить место неисправности.Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроль переходных перенапряжений.
  • В типичной распределительной сети между проводниками системы и землей существует емкостная связь. В результате эта последовательная резонансная цепь L-C может создавать перенапряжения, значительно превышающие линейное напряжение, когда подвергается повторяющимся повторным ударам одной фазы на землю. Это, в свою очередь, сокращает срок службы изоляции, что может привести к отказу оборудования.
  • Системы заземления нейтрали похожи на предохранители в том, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя.Затем они, как предохранители, защищают персонал и оборудование от повреждений. Повреждение возникает из-за двух факторов: как долго длится короткое замыкание и насколько велик ток замыкания. Реле заземления отключают выключатели и ограничивают продолжительность короткого замыкания, а резисторы заземления нейтрали ограничивают величину тока замыкания.

Важность заземления нейтрали:

  • Существует множество вариантов заземления нейтрали для энергосистем низкого и среднего напряжения. Нейтральные точки трансформаторов, генераторов и вращающегося оборудования относительно сети заземления обеспечивают опорную точку нулевого вольт.Эта защитная мера имеет много преимуществ по сравнению с незаземленной системой, например,
  • .
  1. Пониженная величина переходных перенапряжений
  2. Упрощенное определение места замыкания на землю
  3. Улучшенная защита системы и оборудования от неисправностей
  4. Сокращение времени и затрат на техническое обслуживание
  5. Повышенная безопасность персонала
  6. Улучшенная молниезащита
  7. Снижение частоты неисправностей.

Метод заземления нейтрали:

  • Существует пять методов заземления нейтрали.
  1. Незаземленная нейтральная система
  2. Система с твердым заземлением нейтрали.
  3. Система резистивного заземления нейтрали. Резонансная система заземления нейтрали.
    1. Заземление с низким сопротивлением.
    2. Заземление с высоким сопротивлением.
  4. Система резонансного заземления.
  5. Заземление Заземление трансформатора.

(1) Незаземленные нейтральные системы:

  • В незаземленной системе нет внутренней связи между проводниками и землей.Однако в системе существует емкостная связь между проводниками системы и соседними заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система», в действительности, является «емкостной заземленной системой» в силу распределенной емкости.
  • В нормальных условиях эксплуатации эта распределенная емкость не вызывает проблем. Фактически, это выгодно, потому что оно фактически устанавливает нейтральную точку для системы; В результате фазные проводники испытывают напряжение только при напряжении между фазой и нейтралью над землей.
  • Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю в одной линии приводит к появлению полного линейного напряжения во всей системе. Таким образом, на всей изоляции системы присутствует напряжение в 1,73 раза превышающее нормальное. Эта ситуация часто может вызвать отказы старых двигателей и трансформаторов из-за пробоя изоляции.

  1. После первого замыкания на землю, если предположить, что оно остается единичным, схема может продолжать работу, позволяя продолжить производство до тех пор, пока не будет запланировано удобное отключение для обслуживания.
  1. Взаимодействие между неисправной системой и ее распределенной емкостью может вызвать переходные перенапряжения (в несколько раз нормальные), возникающие при переходе от линии к земле во время нормального переключения цепи, имеющей короткое замыкание на землю (короткое замыкание). Эти перенапряжения могут вызвать нарушения изоляции в точках, отличных от первоначального повреждения.
  2. Вторая ошибка на другой фазе может произойти до того, как будет устранена первая ошибка. Это может привести к очень высоким токам замыкания между фазами, повреждению оборудования и разрыву обеих цепей.
  3. Стоимость повреждения оборудования.
  4. Complicate для поиска неисправностей, включая утомительный процесс проб и ошибок: сначала изолировать правильный фидер, затем ответвление и, наконец, неисправное оборудование. Результат - излишне длительные и дорогостоящие простои.

(2) Системы с глухозаземленной нейтралью:

  • Системы с глухим заземлением обычно используются в системах с низким напряжением 600 В или меньше.
  • В системе с глухим заземлением нейтраль соединена с землей.
  • Solidly Neutral Grounding немного снижает проблему переходных перенапряжений, обнаруживаемых в незаземленной системе, а предусмотренный путь для тока замыкания на землю находится в диапазоне от 25 до 100% от тока трехфазного замыкания системы. Однако, если реактивное сопротивление генератора или трансформатора слишком велико, проблема переходных перенапряжений не будет решена.
  • Хотя системы с глухим заземлением являются усовершенствованием по сравнению с незаземленными системами и ускоряют обнаружение неисправностей, им не хватает способности ограничения тока резистивного заземления и дополнительной защиты, которую оно обеспечивает.
  • Для поддержания работоспособности и безопасности системы нейтраль трансформатора заземлена, и заземляющий провод должен проходить от источника до самой дальней точки системы в пределах одной и той же кабелепровода или кабелепровода. Его цель состоит в том, чтобы поддерживать очень низкий импеданс к замыканиям на землю, чтобы протекать относительно высокий ток короткого замыкания, таким образом гарантируя, что автоматические выключатели или предохранители быстро устранят повреждение и, следовательно, минимизируют повреждения. Это также значительно снижает опасность поражения персонала электрическим током
  • Если система не имеет прочного заземления, нейтральная точка системы будет «плавать» по отношению к земле в зависимости от нагрузки, подвергая нагрузки между фазой и нейтралью несбалансированным и нестабильным напряжением.
  • Ток однофазного замыкания на землю в системе с глухим заземлением может превышать ток трехфазного замыкания. Величина тока зависит от места повреждения и сопротивления замыкания. Один из способов уменьшить ток замыкания на землю - оставить нейтраль трансформатора незаземленной.
  • Преимущество:
  1. Основным преимуществом систем с глухим заземлением является низкое перенапряжение, что делает конструкцию заземления обычной при высоких уровнях напряжения (ВН).
  1. Эта система включает в себя все недостатки и опасности высокого тока замыкания на землю: максимальное повреждение и помехи.
  2. Нет непрерывности обслуживания неисправного фидера.
  3. Опасность для персонала во время неисправности высока, поскольку создаваемое напряжение прикосновения велико.
  1. Распределенный нейтральный провод.
  2. 3 фазы + нейтраль.
  3. Использование нейтрального проводника в качестве защитного проводника с систематическим заземлением на каждом полюсе передачи.
  4. Используется при низкой мощности короткого замыкания источника.

(3) Системы с заземлением через сопротивление:

  • Резистивное заземление уже много лет используется в трехфазных промышленных системах и решает многие проблемы, связанные с глухозаземленными и незаземленными системами.
  • Система резистивного заземления ограничивает токи междуфазных замыканий на землю. Причины ограничения тока замыкания между фазой и землей путем заземления сопротивления:
  1. Для уменьшения эффектов горения и плавления в неисправном электрическом оборудовании, таком как распределительное устройство, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины.
  2. Для снижения механических напряжений в цепях / оборудовании, несущем токи повреждения.
  3. Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
  4. Для уменьшения опасности возникновения дуги или вспышки.
  5. Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
  6. Для одновременного контроля переходных перенапряжений.
  7. Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.
  • Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов, генераторов и заземляющих трансформаторов , чтобы ограничить максимальный ток короткого замыкания в соответствии с Законом Ом до значения, которое не повредит оборудование в энергосистеме и обеспечит достаточный поток ток короткого замыкания для обнаружения и срабатывания реле защиты от земли для устранения замыкания.Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю можно значительно снизить. В результате устройства защиты могут не распознавать неисправность.
  • Таким образом, это наиболее распространенное приложение для ограничения однофазных токов короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с низким сопротивлением приблизительно до номинального тока трансформатора и / или генератора.
  • Кроме того, ограничение токов короткого замыкания до заранее определенных максимальных значений позволяет проектировщику выборочно координировать работу защитных устройств, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро локализовать место замыкания.
  • Существует две категории резистивного заземления:

(1) Заземление с низким сопротивлением.

(2) Заземление с высоким сопротивлением.

  • Ток замыкания на землю, протекающий через резистор любого типа при замыкании одной фазы на землю, увеличивает межфазное напряжение двух оставшихся фаз. В результате номинальные характеристики изоляции проводов и ограничителя перенапряжения должны основываться на межфазном напряжении . Это временное увеличение напряжения между фазой и землей также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, установленных в заземленных через сопротивление низковольтных системах.
  • Повышение напряжения между фазой и землей, связанное с токами замыкания на землю, также препятствует подключению нагрузок между фазой и нейтралью непосредственно к системе. Если присутствуют нагрузки между фазой и нейтралью (например, освещение 277 В), они должны обслуживаться системой с глухим заземлением. Это может быть достигнуто с помощью изолирующего трансформатора, который имеет трехфазную первичную обмотку треугольником и трехфазную четырехпроводную вторичную обмотку звезды
  • Ни одна из этих систем заземления (с низким или высоким сопротивлением) не снижает опасность возникновения дугового разряда, связанного с межфазными замыканиями, но обе системы значительно снижают или практически устраняют опасность возникновения дугового разряда, связанного с замыканиями на землю.Оба типа систем заземления ограничивают механические нагрузки и уменьшают тепловые повреждения электрического оборудования, цепей и аппаратов, по которым проходит ток короткого замыкания.
  • Разница между заземлением с низким сопротивлением и заземлением с высоким сопротивлением - это вопрос восприятия и, следовательно, не имеет четкого определения. Вообще говоря, заземление с высоким сопротивлением относится к системе, в которой сквозной ток NGR составляет менее 50-100 А. Заземление с низким сопротивлением означает, что ток NGR будет выше 100 А.
  • Лучшее различие между двумя уровнями - только тревога и отключение. Система только для сигнализации продолжает работать с одним замыканием на землю в системе в течение неопределенного времени. В системе отключения замыкание на землю автоматически устраняется с помощью защитных реле и устройств отключения цепи. Системы только сигнализации обычно ограничивают ток NGR до 10 А или меньше.
  • Рейтинг резистора заземления нейтрали:
  1. 1. Напряжение: линейное напряжение системы, к которой он подключен.
  2. 2. Начальный ток: начальный ток, который будет протекать через резистор при приложенном номинальном напряжении.
  3. 3. Время: «Время включения», в течение которого резистор может работать без превышения допустимого повышения температуры.

(A). Низкое сопротивление заземлено:

  • Заземление с низким сопротивлением используется для больших электрических систем, где требуются большие инвестиции в капитальное оборудование или длительный отказ оборудования имеет значительные экономические последствия и обычно не используется в системах низкого напряжения, поскольку ограниченный ток замыкания на землю слишком велик. низкий для надежной работы автоматических расцепителей или предохранителей.Это затрудняет достижение избирательности системы. Кроме того, системы с заземлением с низким сопротивлением не подходят для 4-проводных нагрузок и, следовательно, не используются на коммерческих рынках.
  • Резистор подключается от нейтральной точки системы к земле и обычно рассчитан на пропускание только 200A до 1200 ампер тока замыкания на землю. Должен протекать достаточный ток, чтобы защитные устройства могли обнаружить неисправную цепь и отключить ее, но не настолько большой, чтобы вызвать серьезное повреждение в точке повреждения.

  • Поскольку полное сопротивление заземления представляет собой сопротивление, любые переходные перенапряжения быстро гасятся, и все явления переходных перенапряжений больше не применяются. Хотя теоретически возможно применение в системах с низким напряжением (например, 480 В), значительная часть напряжения системы падает на заземляющем резисторе, но на дуге недостаточно напряжения, вынуждающего протекать ток, для надежного обнаружения неисправности. По этой причине низкоомное заземление не используется для низковольтных систем (ниже 1000 вольт между фазами).
  • Преимущества:
  1. Ограничивает межфазные токи до 200-400 А.
  2. Снижает ток дуги и, в некоторой степени, ограничивает опасность возникновения дуги, связанную только с условиями дугового тока между фазой и землей.
  3. Может ограничить механическое повреждение и термическое повреждение закороченных обмоток трансформатора и вращающегося оборудования.
  1. Не препятствует работе сверхтоковых устройств.
  2. Не требует системы обнаружения замыкания на землю.
  3. Может использоваться в системах среднего и высокого напряжения.
  4. Изоляция проводов и разрядники для защиты от перенапряжения должны быть рассчитаны на линейное напряжение. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через разделительный трансформатор.
  • Используется: До 400 ампер в течение 10 секунд обычно используются в системах среднего напряжения.

(B) .Заземление с высоким сопротивлением:

  • Заземление с высоким сопротивлением почти идентично заземлению с низким сопротивлением, за исключением того, что величина тока замыкания на землю обычно ограничивается 10 ампер или менее .Заземление с высоким сопротивлением выполняет две задачи.
  • Во-первых, величина тока замыкания на землю достаточно мала, например, , чтобы в точке повреждения не было нанесено заметных повреждений. Это означает, что неисправная цепь не должна отключаться от сети при первом возникновении неисправности. Означает, что если неисправность действительно возникает, мы не знаем, где она находится. В этом отношении он работает как незаземленная система.
  • Во-вторых, он может контролировать явление переходного перенапряжения , которое присутствует в незаземленных системах, если оно спроектировано должным образом.
  • В условиях замыкания на землю сопротивление должно преобладать над зарядной емкостью системы, но не до такой степени, чтобы пропускать чрезмерный ток и тем самым исключать непрерывную работу.
  • Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) ограничивают ток короткого замыкания, когда одна фаза системы замыкается на землю или замыкается на землю, но на более низких уровнях, чем системы с низким сопротивлением.
  • В случае замыкания на землю, HRG обычно ограничивает ток до 5-10А.
  • HRG рассчитаны на длительный ток, поэтому описание конкретного устройства не включает временной рейтинг. В отличие от NGR, ток замыкания на землю, протекающий через HRG, обычно не имеет значительной величины, чтобы привести к срабатыванию устройства защиты от сверхтока. Поскольку ток замыкания на землю не прерывается, необходимо установить систему обнаружения замыкания на землю.
  • Эти системы включают байпасный контактор, подключенный к части резистора, которая пульсирует (периодически размыкается и замыкается).Когда контактор разомкнут, ток замыкания на землю протекает через весь резистор. Когда контактор замкнут, часть резистора обходится, что приводит к немного меньшему сопротивлению и немного большему току замыкания на землю.
  • Чтобы избежать переходных перенапряжений, резистор HRG должен иметь такой размер, чтобы величина тока замыкания на землю , которую устройство допускает, превышала ток зарядки электрической системы. Как показывает практика, зарядный ток оценивается в 1 А на 2000 кВА емкости системы для низковольтных систем и 2 А на 2000 кВА емкости системы при 4.16кВ.
  • Эти расчетные токи заряда увеличиваются при наличии ограничителей перенапряжения. Каждый набор ограничителей, установленных в системе низкого напряжения, дает примерно 0,5 А дополнительного зарядного тока, а каждый набор ограничителей, установленных в системе 4,16 кВ, добавляет 1,5 А дополнительного зарядного тока.
  • Система с мощностью 3000 кВА при 480 вольт будет иметь расчетный ток зарядки 1,5 А. Добавьте один комплект ограничителей перенапряжения, и общий ток зарядки увеличится на 0.От 5А до 2,0А. В этой системе можно использовать стандартный резистор на 5 А. Большинство производителей резисторов публикуют подробные оценочные таблицы, которые можно использовать для более точной оценки зарядного тока электрической системы.
  • Преимущества:
  1. Позволяет обнаруживать повреждения с высоким сопротивлением в системах со слабым емкостным подключением к земле
  2. Некоторые замыкания на землю устраняются автоматически.
  3. Можно выбрать сопротивление нейтральной точки, чтобы ограничить возможные переходные перенапряжения до 2.В 5 раз больше максимального напряжения основной частоты.
  4. Ограничивает межфазные токи до 5-10А.
  5. Снижает ток дуги и существенно устраняет опасность возникновения дуги, связанную только с условиями дугового тока между фазой и землей.
  6. Устранит механическое повреждение и может ограничить термическое повреждение закороченных обмоток трансформатора и вращающегося оборудования.
  7. Предотвращает работу устройств перегрузки по току, пока не будет обнаружена неисправность (когда только одна фаза замыкается на землю).
  8. Может использоваться в системах низкого или среднего напряжения до 5 кВ. Стандарт IEEE 141-1993 гласит, что «заземление с высоким сопротивлением должно быть ограничено системами класса 5 кВ или ниже с зарядными токами около 5,5 А или меньше и не должно применяться к системам 15 кВ, если не используется надлежащее реле заземления».
  9. Изоляция проводов и разрядники для защиты от перенапряжения должны быть рассчитаны на линейное напряжение. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через разделительный трансформатор.
  1. Создает сильные токи замыкания на землю в сочетании с сильным или умеренным емкостным подключением к земле.
  2. Требуется система обнаружения замыкания на землю для уведомления инженера объекта о возникновении замыкания на землю.

(4) Система с резонансным заземлением:

  • Добавление индуктивного реактивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле - это простой метод ограничения доступного замыкания на землю от максимальной емкости трехфазного короткого замыкания (тысячи ампер) до относительно низкого значения (от 200 до 800 ампер).
  • Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме реактор с нейтралью может быть подключен между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.
  • Система, в которой хотя бы одна нейтраль подключена к земле через
  1. Индуктивное реактивное сопротивление.
  2. Катушка Петерсена / Дугогасящая катушка / Нейтрализатор замыкания на землю.
  • Ток, генерируемый реактивным сопротивлением во время замыкания на землю, приблизительно компенсирует емкостную составляющую однофазного тока замыкания на землю, называется системой с резонансным заземлением.
  • Система редко когда-либо точно настраивается, т. Е. Реактивный ток не в точности равен емкостному току замыкания на землю системы.
  • Система, в которой индуктивный ток немного больше, чем ток емкостного замыкания на землю, перекомпенсирован. Система, в которой индуцированный ток замыкания на землю немного меньше, чем ток емкостного замыкания на землю, не компенсируется
  • Однако опыт показал, что это индуктивное реактивное сопротивление относительно земли резонирует с шунтирующей емкостью системы на землю в условиях дугового замыкания на землю и создает в системе очень высокие переходные перенапряжения.
  • Чтобы контролировать переходные перенапряжения, конструкция должна допускать прохождение не менее 60% тока трехфазного короткого замыкания в условиях подземного замыкания.
  • Пример. Заземляющий реактор на 6000 А для системы, имеющей мощность трехфазного короткого замыкания 10000 А. Из-за высокой величины тока замыкания на землю, необходимого для управления переходными перенапряжениями, индуктивное заземление редко используется в промышленности.
  • Катушки Петерсена:

  • Катушка Петерсена подключается между нейтральной точкой системы и землей и рассчитана таким образом, что емкостной ток при замыкании на землю компенсируется индуктивным током, проходящим через катушку Петерсена .Небольшой остаточный ток останется, но он настолько мал, что любая дуга между поврежденной фазой и землей не будет поддерживаться, и повреждение погаснет. Незначительные замыкания на землю, такие как сломанный штыревой изолятор, могут сохраняться в системе без прерывания питания. Кратковременные неисправности не приведут к перебоям в подаче электроэнергии.
  • Хотя стандартная «катушка Петерсона» не компенсирует весь ток замыкания на землю в сети из-за наличия резистивных потерь в линиях и катушке, теперь можно применить «компенсацию остаточного тока» путем подачи дополнительных 180 ° наружу. фазного тока в нейтраль через катушку Петерсона.Таким образом, ток короткого замыкания снижается практически до нуля. Такие системы известны как «Резонансное заземление с компенсацией остатка» и могут рассматриваться как частный случай реактивного заземления.
  • Резонансное заземление может снизить EPR до безопасного уровня. Это связано с тем, что катушка Петерсена часто может эффективно действовать как высокоимпедансный NER, который существенно снижает любые токи замыкания на землю и, следовательно, также любые соответствующие опасности EPR (например, напряжения прикосновения, ступенчатые напряжения и передаваемые напряжения, включая любые опасности EPR, воздействующие на близлежащие телекоммуникационные сети).
  • Преимущества:
  1. Малый реактивный ток замыкания на землю не зависит от емкости системы между фазой и землей.
  2. Позволяет обнаруживать повреждения с высоким сопротивлением.
  1. Риск обширных активных потерь при замыкании на землю.
  2. Связанные с высокими затратами.

(5) Трансформаторы заземления:

  • Для случаев, когда нет нейтральной точки для заземления нейтрали (например,грамм. для обмотки треугольником) можно использовать заземляющий трансформатор для обеспечения обратного пути для токов однофазного замыкания
  • В таких случаях импеданса заземляющего трансформатора может быть достаточно, чтобы действовать как эффективное полное сопротивление заземления. При необходимости можно последовательно добавить дополнительный импеданс. Для заземления обмоток треугольником иногда используется специальный «зигзагообразный» трансформатор, чтобы обеспечить низкий импеданс нулевой последовательности и высокий импеданс прямой и обратной последовательности для токов короткого замыкания.

Заключение:

  • Системы резистивного заземления имеют много преимуществ перед системами с глухим заземлением, включая снижение опасности возникновения дуги, ограничение механических и тепловых повреждений, связанных с повреждениями, и контроль переходных процессов перенапряжения.
  • Системы заземления с высоким сопротивлением также могут использоваться для обеспечения непрерывности работы и помощи в обнаружении источника неисправности.
  • При проектировании системы с резисторами инженер-проектировщик / инженер-консультант должен учитывать особые требования к номинальным характеристикам изоляции проводов, номинальным характеристикам ограничителя перенапряжения, номинальным характеристикам однополюсного выключателя и способу обслуживания нагрузок между фазой и нейтралью.

Сравнение системы заземления нейтрали:

Состояние Un с заземлением с твердым заземлением Заземленный с низким сопротивлением Заземление с высоким сопротивлением Реактивное заземление
Устойчивость к переходным перенапряжениям Хуже Хорошо Хорошо Лучшее Лучшее
73% увеличение напряжения при замыкании на землю Плохо Лучшее Хорошо Плохо
Защищенное оборудование Хуже Плохо Лучше Лучшее Лучшее
Безопасность персонала Хуже Лучше Хорошо Лучшее Лучшее
Надежность обслуживания Хуже Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Стоимость обслуживания Хуже Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Простота обнаружения первого замыкания на землю Хуже Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Разрешает проектировщику координировать защитные устройства Невозможно Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Снижение частоты неисправностей Хуже Лучше Хорошо Лучшее Лучшее
Разрядник освещения Незаземленная нейтраль Тип заземления-нейтраль Незаземленная нейтраль Незаземленная нейтраль Незаземленная нейтраль
Ток при замыкании фазы на землю в процентах от тока трехфазного замыкания Менее 1% варьируется, может быть 100% или больше от 5 до 20% Менее 1% от 5 до 25%

Артикул:

  • Майкл Д.Сил, П.Э., старший инженер по спецификации GE.
  • Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электроэнергии на промышленных предприятиях»
  • Don Selkirk, P.Eng, Саскатун, Саскачеван, Канада

Нравится:

Нравится Загрузка ...

Связанные

О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар завершил M.Tech (Power System Control), B.E (электрические). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение). В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Промышленный Электрикс» (австралийские энергетические публикации).Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновиться по различным инженерным темам.

.

Смотрите также