Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

У переважній більшості електромереж (до 1 кВ) застосовується глухозаземленою нейтраллю, оскільки таке виконання найбільш оптимально для діючих вимог електробезпеки. З огляду на поширеність цієї схеми заземлення нейтрали, має сенс докладно ознайомитися з її пристроєм, принципом роботи і технічними особливостями, а також основними вимогами ПУЕ до електроустановок до 1 кВ.

Що таке глухозаземленою нейтраллю?

Почнемо з визначення нейтрали, в електротехніці під цим терміном мається на увазі точка в місці з'єднання всіх фазних обмоток трансформаторів і генераторів, коли застосовується тип підключення «Зірка». Відповідно, при включенні «Трикутником» нейтрали бути не може.

Включення обмоток: а) «зіркою»; б) «трикутником»

Якщо нейтраль обмоток генератора або трансформатора заземлити, то така система отримає назву глухозаземленной, з її організацією можна ознайомитися нижче.

Мал. 2. Мережа з глухозаземленою нейтраллю

Пристрій мереж з голухозаземленной нейтраллю

Як видно з малюнка 2, характерною особливістю електромереж TN типу є заземлення нейтрали. Зауважимо, що в даному випадку мова йде не про захисному заземленні, а про робочому з'єднанні між нульовим проводом і заземлюючим контуром. Згідно з діючими нормами, максимальний опір такого з'єднання - 4-е Ома (для мереж 0, 4 кВ). При цьому нульовий провід, що йде від глухозаземленою середньою точки, повинен зберігати свою цілісність, тобто, не комутуватися і не обладнуватися захисними пристроями, наприклад, запобіжниками або автоматичними вимикачами.

В ВЛ до 1-го кВ, що використовуються в системах з глухозаземленою нейтраллю, нульові дроти прокладаються на опорах, як і фазні. У місцях, де робиться відведення від ЛЕП, а також через кожні 200, 0 метрів магістралі, належить повторно заземлювати нульові лінії.

Приклад пристрою мережі TN-CS

Якщо від трансформаторних підстанцій відводяться кабелі до споживача, то при використанні схеми з глухозаземленою нейтраллю, довжина такої магістралі не може перевищувати 200, 0 метрів. На вступних РУ також слід підключати шину РЕ до контуру заземлення, що стосується нульового проводу, то необхідність у його підключенні до «землі» залежить від схеми виконання.

Технічні особливості

У даній системі, де використовується загальна середня точка, крім межфазного присутній і фазну напругу. Останнє утворюється між робочим нулем і лінійними проводами. Наочно відміну першого від другого продемонстровано нижче.

Різниця між фазним і лінійним напругою

Різниця потенціалів U F1, U F2 і U F3 прийнято називати фазними, а величини U L1, U L2 і U L3 - лінійними або міжфазних. Характерно, що U L перевищує U F приблизно в 1, 72 рази.

В ідеально збалансованої мережі трифазного електричного струму повинні виконуватися підтримуватися наступні співвідношення:

U F1 = U F2 = U F3;

U L1 = U L2 = U L3.

На практиці досягти такого результату неможливо по ряду причин, наприклад через нерівномірне навантаження, струмів витоку, погану ізоляцію фазних провідників і т.д. Коли нейтраль заземлена, дисбаланс лінійних і фазних характеристик енергосистеми істотно знижується, тобто, робочий нуль дозволяє вирівнювати потенціали.

Обрив нульового проводу вважається серйозною аварією, яка з великою ймовірністю призведе до порушення симетрії навантаження, більш відомої під терміном «перекіс фаз». У таких випадках в мережах однофазних споживачів відбудеться різке збільшення амплітуди електричного струму, що з великою ймовірністю виведе з ладу обладнання, яке розраховане на напругу 220 В. Отримати більш детальну інформацію про перекосі фаз і способи захисту від нього, можна на сторінках нашого сайту.

Принцип дії мереж з глухозаземленою нейтраллю

Тепер розглянемо докладно, з якою метою заземляется нейтраль і як подібна реалізація забезпечує належний рівень електробезпеки, для цього перерахуємо обставини, які можуть призвести до ураження електрострумом:

  • Безпосередній дотик до струмоведучих елементів. В даному випадку ніяке заземлення не допоможе. Необхідно обмежувати доступ до таких ділянок і бути уважним при наближенні до них.
  • Освіта зон з кроковим напругою в результаті аварій на ПЛ або інших видах електрогосподарства.
  • Пошкодження внутрішньої ізоляції може призвести до «пробою» на корпус електроустановки, тобто, на ньому з'являється небезпечне для життя напруга.
  • В результаті порушення електроізоляції струмоведучих ліній під напругою можуть виявитися кабельні канали, короби та інші металеві конструкції, які використовуються при трасуванні.

В ідеалі між нульовим проводом і землею різниця потенціалів повинна прагнути до нуля. Підключення до захисного заземлення та на вводі споживача істотно сприяє виконанню цієї умови, в тих випадках, коли ТП знаходиться на значній відстані. При правильній організації заземлення така особливість може врятувати людське життя, як мінімум, в двох останніх випадках з наведеного вище списку.

Щоб уникнути згубного впливу електроструму необхідно заземлювати корпуса електроприладів, а також і інших металевих частин електроустановок будівель. Це призведе до того, що при «пробої» виникне замикання фази на землю. В результаті відбудеться автоматичне відключення постачання харчуванням електроприймачів, викликане спрацьовуванням пристрої захисту від струмів КЗ.

Навіть якщо захист не спрацює, а хто-небудь доторкнеться до металевого елементу, все одно струм буде текти по заземляющему провіднику, оскільки в цьому ланцюзі буде менший опір.

Рух струму при КЗ на корпус

Говорячи про принцип роботи захисту заземленою нейтралі можна не відзначити швидкий вихід в аварійний режим, коли один з фазних проводів замикається на шину PEN. По суті, це КЗ на нейтраль, наслідком якого є різке зростання струму, що приводить до захисного відключення енергоустановки або проблемної ділянки ланцюга.

При певних умовах можна навіть організувати захист від утворення небезпечних зон з кроковим напругою. Для цього на підлогу в потенційно небезпечному приміщенні стелять (якщо необхідно, то замуровують в бетон) металеву мережу, підключену до загального заземлювального контуру.

Відмінності глухозаземленной нейтрали від ізольованої

Щоб дати пояснити відмінність необхідно, коротко розповісти про основні особливості ізольованою нейтралі, приклад такого виконання наведено нижче.

Мал. 6. Електрична установка з ізольованою нейтраллю

Як видно з малюнка при даному способі нейтраль ізольована від контуру заземлення (у разі з'єднання обмоток «трикутником» вона взагалі відсутня), тому відкриті провідні частини (далі по тексту ОПЧ) електроустановок заземляются незалежно від мережі. Основна перевага такої системи полягає в тому, що при першому однофазном замиканні можна не проводити захисне відключення. Це безсумнівний плюс для високовольтних ліній, оскільки забезпечується більш висока надійність електропостачання. На жаль, такий режим заземлення не задовольняє вимоги електробезпеки для мереж кінцевих споживачів.

Низький рівень електробезпеки основний, але не єдиний недолік ізольованою нейтралі, з їх повним списком, а також іншими особливостями цієї схеми електропостачання, можна ознайомитися на нашому сайті.

Системи TN і її підсистеми

Почнемо з абревіатури. Перші дві букви характеризують варіант виконання заземлення для нейтрали і ОПЧ відповідно. Варіанти для першої літери:

  • T (від англ. Terra - земля) - позначає глухозаземленою нейтраллю.
  • I (від англ. Isolate - ізолювати) - вказує, що з'єднання з «землею» відсутня.

Варіанти друге літер говорять про виконання заземлення ОПЧ: N або Т, використовується глухозаземленою нейтраллю або незалежний контур, відповідно.

Зараз практикується три схеми нейтрали:

  1. Ефективне заземлення позначається, як ТТ. Особливість такої схеми полягає в тому, що глухозаземленной висновок (N) вважається робочим проводом, а для захисту використовується власний заземлювальний провідник (РЕ).
    Схема заземлення ТТ
  2. Ізольована нейтраль (прийняте позначення IT), схема системи була представлена вище на рис. 6.
  3. Варіант TN (глухозаземленной виконання).

У останнього варіанту виконання є три підвиди:

  • Суміщений варіант, прийняте позначення TN-С. У даного підвиду захисний нуль з'єднаний з нейтральним проводом, що не забезпечує належного рівня електробезпеки. При обриві РЕ + N захисне занулення стає марним. Це основна причина, по якій від системи TN-C поступово відмовляються.
    Схема заземлення TN-С
  • Варіант TN-S, нульовий і захисний провідники прокладені окремо. Така схема найбільш безпечна, але для неї потрібно використовувати не 4-х, а 5-ти жильний кабель, що підвищує вартість реалізації.
    Схема заземлення TN-S
  • Підсистема, що поєднує в собі два попередні варіанти - TN-CS. Від підстанції до введення споживача йде один провід, в РУ він підключається до шин PE, N і захисного заземлення та. Така підсистема заземленою нейтралі зараз найбільш поширена.
    Схема заземлення TN-CS

вимоги ПУЕ

У Правилах нормам і вимогам до глухозаземленной присвячена глава 1.7, наведемо найбільш значущі витримки з неї:

  • Для підключення нейтралі до контуру заземлення необхідно використовувати спеціальний провідник.
  • При виборі місця під заземлюючих пристроїв слід виходити з мінімально допустимої відстані між ним і нейтраллю.
  • Якщо в якості заземлення використовується жб конструкція фундаменту, то до його армуючому основи слід підключатися не менше ніж в 2-х точках, це гарантує найбільш ефективний захист.
  • Опір заземлюючого провідника для трифазного ланцюга електричної мережі 0, 4 кВ має обмеження 4-е Ома. У виняткових випадках ця норма може бути переглянута виходячи з характеристик грунту.
  • У лінії глухозаземленной нейтрали заборонено встановлювати запобіжники, захисні пристрої і інші елементи, які можуть порушити цілісність провідника.
  • Правилами пропонується забезпечити заземляющему провіднику надійний захист від механічних пошкоджень.
  • ВЛ повинна бути обладнана дублюючими заземлювачами, вони встановлюються на початку і в кінці лінії, на відводах, а також через кожні 200 м.
  • Дублюючий заземлення повинно виконуватися і на вводі споживача і обов'язково зазначатися в схемі щитка ВРУ.
  • При організації побутових однофазних мереж від ВРУ повинна виконуватися розводка трьома проводами, один з яких фаза, другий - нуль (N) і третій - захисний (РЕ).
  • Швидкість спрацьовування захисних автоматів, встановлених в однофазних мережах з глухозаземленою нейтраллю, не повинна бути триваліший 0, 40 сек.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик