Понятие глухозаземленная нейтраль и отличия от изолированной

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.

В сетях выше 1000 В

В настоящее время изолированная нейтраль чаще всего используется в сетях со средним классом напряжения (1-35 кВ). Для сети 110 кВ и выше – глухозаземленная. В связи с тем, что при КЗ на землю напряжение, как было сказано, возрастает до линейного, так в ЛЭП 110 кВ фазное напряжение (между землёй и фазным проводом) – 63,5 кВ

При КЗ на землю это особенно важно, и позволяет снизить расходы на изоляционные материалы

Кстати в КТП с высшим напряжением до 35 кВ первичные обмотки трансформаторов соединяются в треугольник, где нейтрали нет как таковой.

Низкие токи КЗ и возможность работать при однофазных КЗ на ВЛ – в распределительных сетях особенно важны и позволяют организовать бесперебойное электроснабжение. При этом угол сдвига между оставшимися в работе фазами остаётся неизменным — в 120˚.

При напряжениях в тысячи вольт емкостной проводимостью фаз пренебречь нельзя. Поэтому касание проводов ВЛЭП опасно для жизни человека. В нормальном режиме токи в фазах источника определяются суммой нагрузок и емкостных токов относительно земли, при этом сумма емкостных токов равна нулю и ток в земле не проходит.

Если опустить некоторые подробности, чтобы изложить языком, понятным для начинающих, то при КЗ на землю напряжение относительно земли поврежденной фазы приближается к нулю. Так как напряжения двух других фаз увеличиваются до линейных значений их емкостные токи увеличиваются в √3 (1,73) раз. В результате емкостный ток однофазного КЗ оказывается в 3 раза большим нормального. Например, для ВЛЭП 10 кВ длиной 10 км емкостный ток равен примерно 0,3 А. При замыкании фазы на землю через дугу в результате различных явлений возникают опасные перенапряжения до 2-4Uф, что приводит к пробою изоляции и междуфазному КЗ.

Для исключения возможности возникновения дуг и устранения возможных последствий нейтраль соединяют с землёй через дугогасящих реактор. Его индуктивность при этом подбирают согласно ёмкости в месте КЗ на землю, а также чтобы он обеспечивал работу релейной защиты.

Таким образом благодаря реактору:

1. Намного уменьшается Iкз.
2. Дуга становится неустойчивой и быстро гаснет.
3. Замедляется нарастание напряжения после гашения дуги, в результате уменьшается вероятность повторного возникновение дуги и коммутационного тока.
4. Токи обратной последовательности малы, следовательно, их действие на вращающейся ротор генератора не оказывает существенного влияния.

Перечислим плюсы и минусы высоковольтных сетей с изолированной нейтралью.

Преимущества:

1. Какое-то время может работать в аварийном режиме (при КЗ на землю)
2. В местах неисправности появляется незначительный ток, при условии малой емкости тока.

Недостатки:

1. Усложнено обнаружение неисправностей.
2. Необходимость изоляции установок на линейное напряжение.
3. Если замыкание продолжается длительное время, то возможно поражение человека электрическим током, если он попадёт под шаговое напряжение.
4. При 1-фазных КЗ не обеспечивается нормальное функционирование релейной защиты. Величина тока замыкания напрямую зависит от разветвленности цепи.
5. Из-за накапливания дефектов изоляции от воздействия на нее дуговых перенапряжений снижается срок её службы.
6. Повреждения могут возникнуть в нескольких местах из-за пробоя изоляции, как в кабелях, так и в электродвигателях и других частях электроустановки.

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 Индукционная паяльная станция

Системы с изоляцией от земли

Работа высоковольтных сетей с эффективно заземленной нейтралью изоляционного типа является распространенной в различных регионах России. В этом случае нейтральная точка в трансформаторе или генераторе с трехфазной обмоткой не заземляется. Популярность подобного варианта включения нейтрали объясняется тем, что замыкание на землю фазы не является коротким, т. к. попросту отсутствует взаимосвязь с грунтом.

Особенность же заключается в том, что ВЛ в таком аварийном режиме работает без существенных поломок на протяжении нескольких часов. Среди достоинств такой схемы отмечено также наличие малых токов в точке замыкания ОЗЗ (одна фаза на землю). Объясняется такой принцип небольшой емкостью сети по отношению к грунту.

Отсутствует необходимость во включении защитных быстродействующих устройств от ОЗЗ, в результате чего снижаются затраты при эксплуатации систем. Не обойтись и без недостатков при подключении:

1. В некоторых случаях создаются перенапряжения, имеющие дуговой эффект даже при небольших токах в месте заземления одной фазы.
2. Существует вероятность выхода из строя высоковольтных, кабельных установок вследствие повреждения изоляционного слоя.
3. Ведется повышенный учет напряжений (380 В). При необходимости линейная электрическая техника подвергается тщательной изоляции.
4. Сложное нахождение и определение конкретной точки повреждения.

Вам это будет интересно Кабельный канал или профиль для светодиодной ленты

Выбирая описанный тип подсоединения нейтральной точки, следует учитывать все его преимущества и недостатки, тщательно продумать последствия от возможных аварийных ситуаций.

Общие понятия

Для более чёткого понимания и восприятия материала рассмотрим два типа электрических сетей. Внешняя питающая электросеть — линии электропередач (ЛЭП), по которым электроэнергия поступает к нам в дом.

На фото ниже показан фрагмент городской воздушной линии электропередачи, питающей жилые дома по моей улице. В типовом случае используют четыре изолятора (ролика) закреплённых на опоре. Три верхних изолятора используют для фазных проводников (обозначены L1, L2, L3) и нижний изолятор используют для нулевого рабочего проводника (обозначен буквой N). При однофазном питании в жилой дом электроэнергия поступает по двум проводам (на фото показана отходящая линия (L1 — N), при трёхфазном электроснабжении в жилой дом электроэнергия поступает по 4 проводам, т. е. используются все четыре провода.

Таким образом, городская воздушная линия (ВЛ) представляет собой четырёхпроводную систему (обозначаемую комбинацией букв TN-C), в которой проводник N (в современной терминологии PEN) совмещает в себе функции рабочего и защитного проводника. Данная система (TN-C), несмотря на её существенные недостатки, для внешних питающих сетей разрешена к применению. Но вот использовать её внутри жилых помещений согласно действующим нормативным документам нельзя.

Внутренняя (внутридомовая) электрическая сеть — лектрическая сеть, проложенная внутри дома, посредством которой обеспечиваются электроэнергией потребители в жилом доме и в хозяйственных постройках, а также освещение помещений дома и хозяйственных построек.

Как отмечалось выше, использовать систему TN-C внутри жилых строений запрещено. К использованию разрешена лишь система TN-C-S. Причин достаточно:

• Невозможность системы TN-C обеспечить требуемую электробезопасность для жильцов дома и безопасность самого строения.
• Невозможность использования (по крайней мере, полноценного) современных устройств защитного отключения.
• Невозможность правильного и безопасного подключения современных бытовых приборов (телевизор, стиральная машина, холодильник и т. д.).

Для наглядности рассмотрим подключение к внутридомовой электросети современной бытовой техники, имеющей трёхконтактную вилку (в обиходе называют евровилкой). При однофазном питании жилого дома в дом приходит два провода (фазный и нулевой), как показано на фото выше. Для правильного и безопасного подключения бытовой техники, оборудованной евровилкой, требуется три провода, фазный (L), нулевой рабочий (N) и защитный (PE). Что и показано на фото ниже слева.

Таким образом, в случае подключения бытовой техники к двухпроводной электропроводке оборудование работать будет. Такое подключение современной бытовой техники характерно для старых многоквартирных домов. Но в этом случае возникает реальная угроза поражения электрическим током. Почему? Если посмотреть на схему подключения внутри самого устройства (стиральная машина, холодильник и т. д.), то мы увидим, что третий защитный провод (PE), идущий от вилки, подключён к корпусу оборудования. На фото справа показано подключение защитного проводника внутри сварочного аппарата (обведено белым кругом). Аналогично подключаются и прочее электрооборудование (стиральная машина, холодильник и т. д.). За счет такого подключения корпус электроприбора всегда защищён от появления на нём высокого (фазного) напряжения. Так как в случае повреждения (пробоя) изоляции и появления фазного напряжения на корпусе прибора, сработает защитный автомат (либо по току короткого замыкания, либо по току утечки) и отключит неисправный прибор. Тем самым исключается возможность поражения человека электрическим током при неисправном оборудовании.

К сожалению, на практике ситуация такова:

• Люди мирятся (либо вынуждены мириться) с возможной опасностью поражения электрическим током при использовании в доме устаревшей (двухпроводной) электрической сети.
• Начинают пытаться «решать проблему» народными методами.

Так, например, в сети Интернет высказывается идея объединить (соединить между собой) контакты проводников N и PE в розетке. Тем самым, якобы, корпус электроприборов будет занулён, и будет обеспечена безопасность жильцов. Делать этого категорически нельзя, так как вероятность поражения электрическим током существенно возрастает. Чтобы понять почему, рекомендую посмотреть мою статью «Электромонтажные работы в доме — по британскому стандарту».

Таким образом, для правильного безопасного подключения электрооборудования в доме с возможностью использования современных защитных устройств (УЗО), требуется модернизация (реконструкция) электрической сети в жилом доме.

Пример схемы IT

Как пример практической схемы смотрите фрагмент схемы подключения шкафа выпрямителей постоянного тока

Обратите внимание, что питание осуществляется из сети 3 фазы 230 В, каждый из трех выпрямителей включён между фазами, в линейное напряжение

Пример построения схемы с системой заземления IT

Фактически, провод защитного заземления есть, он приходит со стороны питающего генератора, но он служит только для заземления корпусов блоков питания.

В данном случае выходное напряжение – постоянное 12 В, но может быть любым! А “минус” всех блоков питания заземлён. Выходы каждого БП через защитные автоматы (не показаны) поступают на нагрузки.

Надеюсь, стало понятней как практически устроено подключение потребителей к системе IT

Спасибо за внимание

Василий Васильевич, автор статьи про систему заземления IT

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 однофазной цепи 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.

Система с изолированной нейтралью

В системе с изолированной нейтралью замыкание на землю одной фазы не является КЗ и практически не отражается на работе потребителей.

Однако этот вид повреждения создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, которые могут привести к нарушению изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и переходу однофазного замыкания на землю в междуфазное КЗ.

Рассмотрим характер изменения токов и напряжений в системе и их векторные диаграммы при однофазных замыканиях на землю, принимая для упрощения, что нагрузка системы отключена.

Каждая фаза системы обладает относительно земли емкостной и активной проводимостями.

На рисунке а) приведена схема замещения системы с изолированной нейтралью, на которой емкости и сопротивления утечки фаз показаны условно сосредоточенными. В нормальном режиме работы системы напряжения фаз относительно земли симметричны и численно равны фазному напряжению, геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю, а активные утечки по изоляции пренебрежимо малы. Емкостные токи между фазами можно не учитывать, так как при однофазных замыканиях на землю междуфазные напряжения не изменяются, а следовательно, не меняются и емкостные токи.

Таким образом, емкостный ток однофазного замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью равен тройному емкостному току на землю неповрежденной фазы при нормальном режиме и зависит от напряжения электроустановки, частоты и емкости фаз относительно земли. Практически ток Iз составляет единицы или десятки ампер.

Изменение напряжений фаз по отношению к земле можно рассматривать как результат наложения на напряжения фаз (Uа; Ub; Uc) напряжений нулевой последовательности Uао; Ubо; Ucо (рисунок в), равных по значению и противоположных по знаку фазному напряжению поврежденной фазы. При этом напряжения всех фаз относительно земли будут определяться геометрической суммой напряжений Uа; Ub; Uc в нормальном режиме работы системы и напряжений нулевой последовательности. Так, при полном замыкании на землю фазы L1 получим Uc’ = Uc + Ucj; Ub’ = Ub + Ubо; Uа’ = Uа + Uао.

Из векторной диаграммы (рисунок в)) видно, что Uc’ = Ub’ = √3*Ua, а угол между Uc’ и Ub’ равен 60°.

При однофазных замыканиях на землю междуфазные напряжения не изменяются по значению и остаются сдвинутыми по фазе на 120°, что видно из векторной диаграммы на рисунке (рисунок в)). Благодаря этому не нарушается электроснабжение потребителей, включенных на междуфазное напряжение, а система может продолжать работать с одной заземленной фазой, пока не будет найдено место повреждения, но не более 2 часов. Это является главным достоинством систем с изолированной нейтралью. Длительная работа системы в этом режиме недопустима, так как может привести к двойному замыканию на землю, возникающему вследствие повышенных напряжений неповрежденных фаз относительно земли и сопровождающегося прохождением значительного тока КЗ.

При неметаллическом замыкании на землю в месте замыкания возникает перемежающаяся дуга, сопровождающаяся повторными гашениями и зажиганиями. В колебательном контуре, образованном емкостью и индуктивностью системы, в этом случае возникают свободные электрические высокочастотные колебания, приводящие к возникновению перенапряжений, которые распространяются на всю электрически связанную сеть.

Значение перенапряжений может достигать 2,2 Uф (фазного напряжения) на поврежденной фазе и 3,2 Uф на неповрежденных фазах. При продолжительном горении как устойчивой, так и перемежающейся дуг перенапряжения, воздействующие на ослабленную изоляцию фаз, могут привести к двух- и трехфазным КЗ в системе и к отключению потребителей. поэтому в системах с изолированной нейтралью должны предусматриваться сигнализация и релейная защита от однофазных замыканий на землю.

Многолетний опыт эксплуатации незаземленных систем позволил установить критические значения емкостных токов замыкания на землю, которые в зависимости от номинального напряжения системы составляют 30 А при 3-6 кВ, 20 А при 10 кВ, 15 А при 15-20 кВ, 10 А при 35 кВ и 5 А в схемах блок генератор — трансформатор при напряжении генератора 6-20 кВ. если ток замыкания превышает указанные значения, то используют компенсацию его с помощью дугогасящих реакторов.

Зануление и заземление

7.3.132. На взрывоопасные зоны любого класса в помещениях и на наружные взрывоопасные установки распространяются приведенные в 1.7.38 требования о допустимости применения в электроустановках до 1 кВ глухозаземленной или изолированной нейтрали. При изолированной нейтрали должен быть обеспечен автоматический контроль изоляции сети с действием на сигнал и контроль исправности пробивного предохранителя.

7.3.133. Во взрывоопасных зонах классов B-I, B-Iа и B-II рекомендуется применять защитное отключение (см. гл. 1.7). Во взрывоопасных зонах любого класса должно быть выполнено уравнивание потенциалов согласно 1.7.47.

7.3.134. Во взрывоопасных зонах любого класса подлежат занулению (заземлению) также:

а) во изменение 1.7.33 — электроустановки при всех напряжениях переменного и постоянного тока;

б) электрооборудование, установленное на зануленных (заземленных) металлических конструкциях, которые в соответствии с 1.7.48, п. 1 в невзрывоопасных зонах разрешается не занулять (не заземлять). Это требование не относится к электрооборудованию, установленному внутри зануленных (заземленных) корпусов шкафов и пультов.

В качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников должны быть использованы проводники, специально предназначенные для этой цели.

7.3.135. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью зануление электрооборудования должно осуществляться:

а) в силовых сетях во взрывоопасных зонах любого класса отдельной жилой кабеля или провода;

б) в осветительных сетях во взрывоопасных зонах любого класса, кроме класса B-I, — на участке от светильника до ближайшей ответвительной коробки — отдельным проводником, присоединенным к нулевому рабочему проводнику в ответвительной коробке;

в) в осветительных сетях во взрывоопасной зоне класса B-I — отдельным проводником, проложенным от светильника до ближайшего группового щитка;

г) на участке сети от РУ и ТП, находящихся вне взрывоопасной зоны, до щита, сборки, распределительного пункта и т. п., также находящихся вне взрывоопасной зоны, от которых осуществляется питание электроприемников, расположенных во взрывоопасных зонах любого класса, допускается в качестве нулевого защитного проводника использовать алюминиевую оболочку питающих кабелей.

7.3.136. Нулевые защитные проводники во всех звеньях сети должны быть проложены в общих оболочках, трубах, коробах, пучках с фазными проводниками.

7.3.137. В электроустановках до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью заземляющие проводники допускается прокладывать как в общей оболочке с фазными, так и отдельно от них.

Магистрали заземления должны быть присоединены к заземлителям в двух или более разных местах и по возможности с противоположных концов помещения.

7.3.138. Использование металлических конструкций зданий, конструкций производственного назначения, стальных труб электропроводки, металлических оболочек кабелей и т. п. в качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников допускается только как дополнительное мероприятие.

7.3.139. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью в целях обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (без выдержки времени), следует руководствоваться требованиями, касающимися кратности тока КЗ и приведенными в 1.7.79.

7.3.140. Расчетная проверка полного сопротивления петли фаза-нуль в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью должна предусматриваться для всех электроприемников, расположенных во взрывоопасных зонах классов B-I и B-II, и выборочно (но не менее 10% общего количества) для электроприемников, расположенных во взрывоопасных зонах классов B-Iа, B-Iб, B-Iг и ВIIа и имеющих наибольшее сопротивление петли фаза-нуль.

7.3.141. Проходы специально проложенных нулевых защитных (заземляющих) проводников через стены помещений со взрывоопасными зонами должны производиться в отрезках труб или в проемах. Отверстия труб и проемов должны быть уплотнены несгораемыми материалами. Соединение нулевых защитных (заземляющих) проводников в местах проходов не допускается.

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.

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.

Способы включения нейтрали

Специфика работы высоковольтных (ВВ) систем состоит в том, что в случае обрыва или повреждения линии, сопровождающегося замыканием отдельного провода на землю, токи утечки могут достигать очень больших величин. В соответствии с этим защитные меры, предпринимаемые в таких сетях, заметно отличаются от аналогичных действий в цепях конечного потребителя.

Для сетей 6-35 киловольт характерны перечисленные ниже режимы заземления нейтрали:

• прямое соединение с ЗУ, обустроенным непосредственно у подстанции или у высоковольтной опоры (глухозаземленная нейтраль заземления);
• подключение через специальный дугогасящий реактор или компенсатор;
• использование для этих целей системы заземления, при которой нейтраль подключается через резистор;
• без подключения к ЗУ в границах защищаемой линии или объекта (изолированная нейтраль).

Установка специальных компенсационных элементов в цепи включения нейтрального проводника способствует снижению емкостных составляющих токов замыкания. В процессе работы такой цепочки эти токи удаётся нейтрализовать за счёт плавного изменения индуктивности катушки, напряжение в которой имеет обратную фазу.

https://youtube.com/watch?v=pkRcral1-qI

При определённом значении индуктивности ток в точке замыкания заземлителя на землю снижается до нулевого значения. Для повышения эффективности действия такого заземления параллельно индуктивности включается резистор, обеспечивающий условия для стекания активной составляющей тока, используемой для срабатывания высоковольтного реле защиты. Остальные варианты включения нейтрали будут рассмотрены отдельно ниже.

Каждая из этих схем предполагает обязательное устройство на приёмной стороне отдельного ЗУ, обеспечивающего повторное заземление нейтрали и создающего безопасные условия эксплуатации ВЛ.

Без этого устройства используемые схемы включения не могут эффективно выполнять свои защитные функции, поскольку при случайном обрыве нейтрального проводника силовое оборудование подстанций останется незащищённым.

Возможен ещё один вариант, при котором заземление нейтрали в сетях 6-35 кВ осуществляется через включение общей точки в питающую сеть, называемый эффективным заземлением и реализуемый через создание практически идеальных условий для стекания тока в землю. Однако он считается слишком дорогостоящим и применяется обычно лишь на питающих подстанциях с входными напряжениями 110 киловольт и выше.

Определение эффективно заземленной нейтрали

ЭЗН применяется в высоковольтных сетях 110 кВ и более. В случае замыкания фазы на землю, представляет собой однофазное КЗ.

Оно сопровождается значительными токами в месте повреждения, в результате чего срабатывает система защиты с отключением напряжения. Дадим определение, что это такое.

Эффективно заземленная нейтраль — это заземленная нейтраль в сетях трехфазного напряжения выше 1000 В, коэффициент замыкания на землю которой ≤ 1,4.

На ниже приведенном рисунке представлена схема ЭЗН:

Это значит, что при однофазном замыкании на землю, напряжение других, не поврежденных фаз, увеличится на величину, не превышающую значения 1,4.

И рассчитывается по нижеприведенной формуле:

Это имеет большое значение для высоковольтных сетей. Т.к. при такой схеме напряжение неповрежденных фаз не значительно превышает номинальное. А это значит, что нет необходимости увеличивать изоляцию сетей и оборудования.

Эксплуатация сетей с ЭЗН будет обходиться значительно дешевле. При этом следует учитывать, что экономия увеличивается по мере возрастания напряжения в линии.