Neutre isolé: qu'est-ce que c'est et où il est appliqué

Actuellement, un neutre isolé est difficile à trouver dans la vie de tous les jours, vous ne le rencontrerez jamais si vous faites du câblage dans des appartements. Alors qu'il est activement utilisé dans les lignes à haute tension, ainsi que dans certains cas dans les réseaux 380V. Plus en détail sur ce qu'est un réseau avec un neutre isolé et quelles sont ses caractéristiques, nous vous le dirons en termes simples dans cet article.

Ce que c'est

La définition de "neutre isolé" est donnée dans Chapitre 1.7. PU, à l'article 1.7.6. et GOST R 12.1.009-2009. Où il est dit qu'un neutre isolé est appelé neutre à un transformateur ou à un générateur, non connecté à dispositif de mise à la terre en général, ou lorsqu'il est connecté via des dispositifs de protection, des mesures, alarme.

Le neutre est le point auquel les enroulements des transformateurs ou des générateurs sont connectés lorsqu'ils sont connectés dans un circuit "en étoile".

Il existe une idée fausse parmi les électriciens selon laquelle le nom abrégé de neutre isolé est Système informatique, selon la classification de p. 1.7.3. Ce qui n'est pas tout à fait vrai. Le même paragraphe dit que les désignations TN-C / C-S / S, TT et IT sont adoptées pour les réseaux et les installations électriques avec des tensions jusqu'à 1 kV.

Dans le même chapitre 1.7 du PUE se trouve la clause 1.7.2. où il est dit qu'en ce qui concerne les mesures de sécurité électrique, les installations électriques sont divisées en 4 types - isolées ou solidement mises à la terre jusqu'à 1 kV et au-dessus de 1 kV.

Ainsi, il existe certaines différences dans la sécurité et l'application d'un tel réseau dans différentes classes de tension et il est au moins incorrect d'appeler une ligne de 10 kV avec un neutre isolé "système IT". Bien que schématiquement - presque le même.

Dans les réseaux jusqu'à 1 kV

informations générales

Voyons où, comment et dans quels cas un neutre isolé est utilisé dans les installations électriques avec des tensions allant jusqu'à 1000 V, le système dit IT. Dans le PUE chapitre 1.7. NS. 1.7.3. une définition similaire à celle donnée ci-dessus est donnée, mais elle est légèrement différente. Il dit que les boîtiers et autres pièces conductrices des installations informatiques doivent être mis à la terre. Voyons à quoi cela ressemble dans le diagramme.

Étant donné que le neutre du transformateur du réseau IT n'est pas connecté à la terre, alors, en termes simples, nous n'avons pas de différence de potentiel dangereuse entre les conducteurs de terre et de phase. Et toucher accidentellement 1 fil sous tension dans le système informatique est sans danger. En raison de la tension relativement faible, la conductance capacitive des phases est ici négligée.

Dans les réseaux avec un neutre isolé, il n'y a pas de phase et de zéro prononcés - les deux conducteurs sont égaux.

Le courant traversant le corps humain est égal à :

je_h = 3U_F/(3r_h+ z)

U_F - tension de phase; r_h - la résistance du corps humain (prise 1 kOhm); z est la résistance d'isolement totale de la phase par rapport à la terre (100 kΩ ou plus par phase).

Le courant dans ce cas retourne à l'alimentation à travers l'isolation des fils, et non à la terre, comme c'est le cas avec TN.

Étant donné que la résistance d'isolement est supérieure à 100 kOhm par phase, le courant à travers le corps sera des unités de milliampères, ce qui ne causera pas de dommages.

La caractéristique suivante de ce système est que les courants de fuite vers le châssis et les courants de court-circuit vers la terre seront faibles. Par conséquent, les automatismes de protection (relais ou disjoncteurs) ne fonctionnent pas comme nous en avons l'habitude dans les réseaux avec un neutre solidement mis à la terre. Mais le système de surveillance de la résistance d'isolement est déclenché.

En conséquence, avec une fermeture monophasée d'une ligne triphasée, le système continuera à fonctionner. Dans ce cas, la tension sur les deux fils restants augmente par rapport à la terre. Si une personne touche le fil de phase, elle tombe sous tension de ligne.

Dans le cadre de cette conception, dans un réseau avec un neutre isolé, il n'y a pas deux types de tension, contrairement à une tension solidement mise à la terre, où entre les phases U_linéaire (dans la vie courante 380V), et entre phase et zéro U_phase (220V). Pour connecter une charge monophasée au réseau informatique avec une tension de 380V, vous pouvez utiliser des transformateurs abaisseurs de type 380/220 et connecter des appareils entre les deux phases à la tension de ligne.

Champ d'application

Parlons de l'endroit où une telle solution est utilisée. Ce système d'alimentation a été utilisé dans les réseaux électriques domestiques pour transmettre l'électricité aux bâtiments résidentiels pendant l'ère soviétique. Surtout pour l'électrification des maisons en bois, où l'utilisation d'un neutre solidement mis à la terre augmentait le risque d'incendie lors de défauts à la terre.

Du point de vue de la sécurité électrique, la différence entre un neutre isolé et un neutre solidement mis à la terre dans l'alimentation électrique des maisons est que si dans un réseau informatique l'un des conducteurs touchera des pièces conductrices mises à la terre, par exemple des raccords muraux ou des conduites d'eau, le réseau continuera à fonctionner en raison des faibles courants fuites.

En conséquence, ni les résidents, ni personne d'autre ne seront au courant du problème, jusqu'à ce que, pendant que quelqu'un touche l'un des fils et le pipeline, personne ne soit électrocuté.

Dans un système avec un neutre solidement mis à la terre, au moins la protection différentielle fonctionnera et en cas de "bon" circuit métallique, le disjoncteur se désactivera. Avec le début de la construction massive de maisons à panneaux (les soi-disant Khrouchtchev), il a été abandonné et dans les années 60-80, ils sont passés à TN-C, et à la fin des années 90 sur TN-C-S, lisez les raisons ci-dessous.

Actuellement, le neutre isolé est utilisé partout où il est nécessaire d'assurer une sécurité accrue ou il n'est pas possible de faire la normale mise à la terre, à savoir :

• En mer - sur les navires, les plates-formes de production de pétrole et de gaz, où l'utilisation de la coque de la plate-forme comme la mise à la terre est impossible en raison de la protection anodique, et dans les endroits où le courant s'écoule dans l'eau, il commencera à rouiller intensément et pourrir.
• Dans les mines et autres lieux d'exploitation (avec une tension de 380-660V).
• Dans le métro.
• Sur les circuits d'éclairage et de commande des grues fixes, etc.
• De plus, dans les générateurs domestiques à essence, à gaz ou diesel, il s'agit du neutre isolé aux bornes de sortie.

On le trouve non seulement sous la forme que nous avons montrée dans le schéma ci-dessus, mais aussi sous la forme de transformateurs abaisseurs et d'isolement, qui sont utilisés pour alimenter appareils d'éclairage portables (pas plus de 50V ou 12V PTEEP clause 2.12.6.) et autres équipements ou outils, y compris ceux avec lesquels ils travaillent en milieu fermé et humide locaux.

Résumons

Nous avons compris à quoi servait un neutre isolé jusqu'à 1 kV, maintenant nous énumérons les avantages et les inconvénients d'un système d'alimentation avec un neutre isolé pour les bouilloires électriques.

Avantages de l'utilisation :

1. Plus de sécurité.
2. Une plus grande fiabilité, ce qui le rend adapté à l'éclairage des hôpitaux, par exemple.
3. Le facteur économique - dans un réseau triphasé avec un neutre isolé, l'électricité peut être transmise en utilisant le nombre minimum de fils possible - trois.
4. Le système continuera à fonctionner sur des défauts de terre monophasés.

Désavantages:

1. En cas de défaut à la terre, le danger d'utilisation est accru au fur et à mesure que l'alimentation électrique se poursuit.
2. Petits courants de court-circuit.
3. Il n'y a pas d'étincelles pendant le court-circuit primaire.

Dans les réseaux au-dessus de 1000 V

Actuellement, le neutre isolé est le plus souvent utilisé dans les réseaux de classe moyenne tension (1-35 kV). Pour un réseau de 110 kV et plus - sourdement à la terre. En raison du fait qu'avec un court-circuit à la terre, la tension, comme il a été dit, augmente jusqu'à devenir linéaire, donc dans une ligne de transmission de puissance de 110 kV, la tension de phase (entre la terre et le fil de phase) est de 63,5 kV. Ceci est particulièrement important en cas de défaut à la terre, et permet de réduire le coût des matériaux isolants.

À propos, dans un poste de transformation avec une tension plus élevée jusqu'à 35 kV, les enroulements primaires des transformateurs sont connectés en triangle, où il n'y a pas de neutre en tant que tel.

Les faibles courants de court-circuit et la capacité de travailler avec des courts-circuits monophasés sur les lignes aériennes sont particulièrement importants dans les réseaux de distribution et vous permettent d'organiser une alimentation électrique ininterrompue. Dans ce cas, l'angle de décalage entre les phases restant en fonctionnement reste inchangé - à 120˚.

A des tensions de milliers de volts, la conductance capacitive des phases ne peut être négligée. Par conséquent, toucher les fils des lignes électriques aériennes est dangereux pour la vie humaine. En mode normal, les courants dans les phases de la source sont déterminés par la somme des charges et des courants capacitifs relatifs à la terre, tandis que la somme des courants capacitifs est nulle et le courant dans la terre ne passe pas.

Si l'on omet quelques détails afin de le présenter dans un langage compréhensible pour les débutants, alors avec un court-circuit à la terre, la tension par rapport à la terre de la phase endommagée se rapproche de zéro. Étant donné que les tensions des deux autres phases augmentent jusqu'à des valeurs linéaires, leurs courants capacitifs augmentent de √3 (1,73) fois. En conséquence, le courant capacitif d'un court-circuit monophasé est 3 fois plus élevé que le courant normal. Par exemple, pour une ligne aérienne de transport de 10 kV d'une longueur de 10 km, le courant capacitif est d'environ 0,3 A. Lorsqu'une phase est fermée à la terre par un arc, à la suite de divers phénomènes, des surtensions dangereuses jusqu'à 2-4U se produisent_F, ce qui entraîne une rupture de l'isolation et court-circuit entre phases.

Pour exclure la possibilité d'occurrence arcs et élimination des conséquences possibles, le neutre est relié à la terre par un réacteur de suppression d'arc. Dans ce cas, son inductance est choisie en fonction de la capacité à l'endroit du court-circuit à la terre, et aussi pour qu'elle assure le fonctionnement du relais de protection.

Ainsi, grâce au réacteur :

1. Diminue beaucoup je_kz.
2. L'arc devient instable et s'estompe rapidement.
3. L'accumulation de tension après l'extinction de l'arc est ralentie, ce qui réduit la probabilité de ré-arc et de commutation de courant.
4. Les courants inverses sont faibles, par conséquent, leur effet sur le rotor en rotation du générateur n'a pas d'effet significatif.

Listons les avantages et les inconvénients des réseaux haute tension à neutre isolé.

Avantages :

1. Pendant un certain temps il peut fonctionner en mode secours (avec un court-circuit à la terre)
2. Dans les lieux de dysfonctionnement, un courant insignifiant apparaît, à condition que la capacité de courant soit faible.

Désavantages:

1. La détection des problèmes est plus compliquée.
2. La nécessité d'isoler les installations pour la tension de ligne.
3. Si le court-circuit persiste pendant une longue période, une personne peut être blessée par un choc électrique si elle tombe sous tension de pas.
4. Avec des courts-circuits monophasés, le fonctionnement normal n'est pas assuré relais de protection. L'amplitude du courant de fermeture dépend directement de la dérivation du circuit.
5. En raison de l'accumulation de défauts d'isolement sous l'effet des surtensions d'arc, sa durée de vie est réduite.
6. Des dommages peuvent survenir à plusieurs endroits en raison d'une rupture d'isolation, à la fois dans les câbles et dans les moteurs électriques et d'autres parties d'une installation électrique.

Ceci conclut l'aperçu du principe de fonctionnement et des caractéristiques des réseaux à neutre isolé. Si vous souhaitez compléter l'article ou partager votre expérience - écrivez dans les commentaires, nous le publierons certainement !

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