Начинающим электрикам о заземлении
Вторичная обмотка трехфазного трансформатора устроена более сложно. Она состоит из трёх одинаковых обмоток, которые могут быть соединены «в треугольник» (мы этот случай не будем здесь рассматривать) или «в звезду», где начала обмоток соединены вместе. Точка, где они соединены, также называется «нейтральной точкой».
Если нейтральная точка не соединена с землёй либо соединена через большое сопротивление, то такая сеть называется сетью с изолированной нейтралью. В такой сети (здесь мы рассматриваем сети с напряжением до 1000 Вольт) также может быть заземляющий провод. Поскольку он только только заземляющий, его называют PE — проводником (без N). Объяснение ниже.
Если напряжение в сети меньше 1000 Вольт (например, 380/220 Вольт) и в сети между трансформатором подстанции и потребителем нет ещё трансформаторов, то это сеть, скорее всего, с заземлённой нейтралью. Исключение — сети предприятий с особыми условиями работы, например, шахт.
Если между трансформатором подстанции и потребителем электроэнергии имеется ещё трансформатор, у которого нейтральная точка вторичной обмотки не соединена с землёй, то участок от вторичной обмотки до потребителя по сути является сетью с изолированной нейтралью. Примеры — понижающие трансформаторы, в том числе в кранах, в станках и пр.
Заземление нейтрали в сетях – типы, схемы согласно требованиям ПУЭ
- Сопротивление нагрузки на этой фазе уменьшится.
- Падение напряжения на нагрузке уменьшится, а стало быть
- Напряжение между этой фазой и нулём должно уменьшиться, но
- Возрастёт ток в нагрузке, а стало быть
- Возрастёт ток в соответствующей трети вторичной обмотки
- Магнитное поле вторичной обмотки усилится
- Это магнитное поле направлено так, что оно уменьшает индуктивное сопротивление соответствующего сектора первичной обмотки, и поэтому
- Это индуктивное сопротивление ещё уменьшится
- В первичной обмотке (в соответствующей её трети) возрастёт ток, а стало быть
- Усилится её магнитное поле
- Это магнитное поле будет создавать большее напряжение в соответствующем секторе вторичной обмотки, и поэтому
- Напряжение между данным фазным проводом (фазой) и нейтралью (нулём) останется стабильным
Заземление в сетях с изолированной нейтралью
Тем не менее, токи утечки (и емкостные) могут нанести поражение, и даже смертельное, если человек коснётся фазного провода (рис. 2). Чем выше напряжение сети, тем опаснее такие токи.
Если при таком замыкании человек, стоящий на земле, коснётся другой фазы, это будет для него смертельно опасно — он окажется под линейным напряжением, то есть под напряжением между двумя фазами (рис. 4).
А зачем нужно соединять защитный провод с землёй? Что это даёт? Может, достаточно просто соединить металлоконструкции друг с другом проводником, чтобы срабатывала защита? Земля является дополнительным защитным проводником (если металлоконструкции соединены с землёй), а случае обрыва основного (защитного проводника), и единственным, хотя и не очень надёжным (рис.5) Я так это понимаю.
Виды нейтралей электроустановок
Нейтраль – та часть электроустановки, которая имеет нулевой потенциал относительно физической земли или ее токопроводящих элементов. Трехфазные цепи могут иметь как технологическую, имеющую физическое соединение с токопроводящими частями, так и конструктивную, отдельную от них нейтраль. Это зависит от способа соединения выходных обмоток силовых трансформаторов.
В первом случае – звездой, во втором – треугольником. Поскольку в этом проводнике течет ток, что происходит в результате или аварии, или технологического перекоса фаз, выражение «режим работы нейтрали» имеет полное право на существование. О том, каким он может быть, и о способах подключения нейтральных проводников пойдет речь в этой статье.
Глухозаземленная нейтраль
- Не эффективен при больших токах замыкания на землю, так как появляются проблемы на подстанциях, где установлены низкоомные резисторы.
- Низкая эффективность на ВЛ, а также на линиях большой протяженности. В первом случае малейшее приближение веток деревьев станет причиной отключения фидера. Особенно актуально с потребителями 1 особой, 1 и 2 категории.
- Лишние отключения, которые возникают из-за неправильного срабатывания защит (отсутствие АПВ), предполагает простои в потреблении, материальные потери энергоснабжающей организации.
Изолированная нейтраль в электрических сетях
Применяется в распределительных сетях 6-35 кВ. Что касается физических проявлений изолированной нейтрали, напряжение возрастает до линейного. Основное назначение подобного типа связывается со следующими моментам:
- Сеть не отключается, продолжает работать. Потребители на фазах без замыкания используют однофазные бытовые приборы до отключения линии. Перекос по напряжению в сетях 0,4 кВ отсутствует, в сетях 6-35 увеличивается до линейного.
- Реализация таких сетей в разы дешевле в обслуживании, что позволяет экономить значительные средства на распределение электрической энергии.
- Высокая надежность работы, особенно на воздушных линиях электропередач. Падение ветки не отключит фидер и обеспечит его работоспособность.
Главными недостатками изолированных сетей считаются:
- При однофазном замыкании сеть продолжает работать, защиты не срабатывают, что иногда приводит к несчастным случаям с населением.
- Наличие феррорезонансных процессов и возникновение реактивной мощности, которая ухудшает качество электрической энергии.
Эффективно Заземленная Нейтраль Что Это Такое
- отсутствие дуговых перенапряжений высокой кратности и многоместных повреждений в сети;
- отсутствие необходимости в отключении первого однофазного замыкания на землю (только для высокоомного заземления нейтрали);
- исключение феррорезонансных процессов и повреждений трансформаторов напряжения;
- уменьшение вероятности поражения персонала и посторонних лиц при однофазном замыкании (только для низкоомного заземления и быстрого селективного отключения повреждения);
- практически полное исключение возможности перехода однофазного замыкания в многофазное (только для низкоомного заземления и быстрого селективного отключения повреждения);
- простое выполнение чувствительной и селективной релейной защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на токовом принципе.
- увеличение тока в месте повреждения;
- необходимость в отключении однофазных замыканий (только для низкоомного заземления);
- ограничение на развитие сети (только для высокоомного заземления).
Рис. 2. Схема двухтрансформаторной подстанции с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.
Рис. 3. Схема двухтрансформаторной подстанции с нейтралью, заземленной через резистор.
Рис. 4. Варианты включения резистора в нейтраль сети 6-10 кВ.
Рис. 5*. Североамериканский трансформатор потребителя.
Рис. 5. Схема воздушной четырехпроводной распределительной сети 4-25 кВ США.
- уровня емкостного тока сети;
- допустимого тока однофазного замыкания, исходя из разрушений в месте повреждения;
- безопасности персонала и посторонних лиц;
- допустимости отключения однофазных замыканий с позиций непрерывности технологического цикла;
- наличия резерва;
- типа и характеристик используемых защит.
© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна
