Neutro isolado: o que é e onde é usado

Atualmente, um neutro isolado é difícil de encontrar no dia a dia, você nunca o encontrará se fizer a fiação em apartamentos. Enquanto em linhas de alta tensão, é usado ativamente, bem como em alguns casos em redes de 380V. Com mais detalhes sobre o que é uma rede com um neutro isolado e quais são seus recursos, falaremos em palavras simples neste artigo.

O que é isso

A definição de "neutro isolado" é dada em Capítulo 1.7. PUE, na cláusula 1.7.6. e GOST R 12.1.009-2009. Onde é dito que um neutro isolado é chamado de neutro em um transformador ou gerador, não conectado a dispositivo de aterramento em geral, ou quando conectado por meio de dispositivos de proteção, medidas, alarme.

O ponto neutro é o ponto no qual os enrolamentos dos transformadores ou geradores são conectados quando ligados em um circuito "estrela".

Há um equívoco entre os eletricistas de que o nome abreviado de neutro isolado é

Sistema de TI, de acordo com a classificação da p. 1.7.3. O que não é totalmente verdade. O mesmo parágrafo diz que as denominações TN-C / C-S / S, TT e IT são adotadas para redes e instalações elétricas com tensões de até 1 kV.

No mesmo capítulo 1.7 da PUE existe a cláusula 1.7.2. onde se afirma que, no que se refere às medidas de segurança elétrica, as instalações elétricas são divididas em 4 tipos - isoladas ou solidamente aterradas até 1 kV e acima de 1 kV.

Assim, existem algumas diferenças na segurança e aplicação de tal rede em diferentes classes de tensão e é pelo menos incorreto chamar uma linha de 10 kV com neutro isolado “sistema IT”. Embora esquematicamente - quase o mesmo.

Em redes até 1 kV

Informação geral

Vamos descobrir onde, como e em que casos um neutro isolado é utilizado em instalações elétricas com tensões de até 1000 V, o chamado sistema IT. No capítulo 1.7 da PUE. NS. 1.7.3. uma definição semelhante à dada acima é dada, mas é um pouco diferente. Diz que as caixas e outras peças condutoras nas instalações de TI devem ser aterradas. Vamos ver como fica no diagrama.

Como o neutro do transformador da rede IT não está conectado ao terra, então, em termos simples, não temos uma diferença de potencial perigosa entre os condutores de terra e de fase. E tocar acidentalmente em 1 fio energizado no sistema de TI é seguro. Devido à tensão relativamente baixa, a condutância capacitiva das fases é desprezada aqui.

Em redes com neutro isolado, não há fase pronunciada e zero - os dois condutores são iguais.

A corrente através do corpo humano é igual a:

eu_h = 3U_f/(3r_h+ z)

você_f - tensão de fase; r_h - resistência do corpo humano (tomada 1 kOhm); z é a resistência de isolamento total da fase em relação à terra (100 kΩ ou mais por fase).

A corrente neste caso retorna para a alimentação através da isolação dos fios, e não para o terra, como é o caso do TN.

Como a resistência de isolamento é superior a 100 kOhm por fase, a corrente através do corpo será de unidades de miliamperes, o que não causará danos.

A próxima característica deste sistema é que as correntes de fuga para a estrutura e as correntes de curto-circuito para a terra serão baixas. Como resultado, os dispositivos automáticos de proteção (relé ou disjuntores) não funcionam da maneira que estamos acostumados em redes com um neutro solidamente aterrado. Mas o sistema de monitoramento de resistência de isolamento é acionado.

Consequentemente, com um fechamento monofásico de uma linha trifásica, o sistema continuará a funcionar. Nesse caso, a tensão nos dois fios restantes aumenta em relação ao terra. Se uma pessoa toca o fio de fase, ela cai sob tensão da linha.

Em conexão com este projeto, em uma rede com neutro isolado, não existem dois tipos de tensão, ao contrário de uma solidamente aterrada, onde entre as fases U_linear (na vida cotidiana 380V), e entre a fase e zero U_Estágio (220V). Para conectar uma carga monofásica à rede de TI com uma tensão de 380 V, você pode usar transformadores abaixadores do tipo 380/220 e conectar dispositivos entre as duas fases à tensão da linha.

Âmbito de aplicação

Vamos falar sobre onde essa solução é usada. Este sistema de fornecimento de energia foi usado em redes de energia domésticas para transmitir eletricidade a edifícios residenciais durante a era soviética. Especialmente para a eletrificação de casas de madeira, onde o uso de neutro solidamente aterrado aumenta o risco de incêndio durante faltas à terra.

Do ponto de vista da segurança elétrica, a diferença entre um neutro isolado e um neutro solidamente aterrado na alimentação de residências é que se trata de uma rede informática um dos condutores tocará partes condutoras aterradas, por exemplo, acessórios de parede ou tubos de água, a rede continuará a funcionar devido a baixas correntes vazamentos.

Dessa forma, nem os moradores, nem ninguém mais saberá do problema, até que, enquanto alguém tocar em um dos fios e na tubulação, alguém não será eletrocutado.

Em um sistema com neutro solidamente aterrado, pelo menos a proteção diferencial funcionará e, no caso de um circuito de metal "bom", o disjuntor será desligado. Com o início da construção em massa de casas de painel (os chamados Khrushchevs), foi abandonado e nos anos 60-80 mudaram para TN-C, e no final dos anos 90 em TN-C-S, leia sobre os motivos abaixo.

Atualmente, o neutro isolado é usado onde for necessário para fornecer maior segurança ou não for possível fazer o normal aterramento, a saber:

• No mar - em navios, plataformas de produção de petróleo e gás, onde a utilização do casco da plataforma como o aterramento é impossível devido à proteção anódica, e em locais onde a corrente flui para a água, ela começará a enferrujar intensamente e apodrecer.
• Em minas e outros locais de mineração (com tensão de 380-660V).
• No subsolo.
• Em circuitos de iluminação e controle em guindastes estacionários, etc.
• Além disso, em geradores domésticos a gasolina, gás ou diesel, é o neutro isolado nos terminais de saída.

Ele pode ser encontrado não apenas na forma que mostramos no diagrama acima, mas também na forma de transformadores abaixadores e de isolamento, que são usados ​​para alimentar dispositivos portáteis de iluminação (não mais que 50V ou 12V PTEEP cláusula 2.12.6.) e outros equipamentos ou ferramentas, incluindo aqueles com os quais trabalham em ambientes fechados e úmidos instalações.

Vamos resumir

Descobrimos porque é necessário um neutro isolado de até 1 kV, agora listamos as vantagens e desvantagens de um sistema de alimentação com neutro isolado para chaleiras elétricas.

Benefícios de usar:

1. Maior segurança.
2. Grande confiabilidade, tornando-o adequado para iluminação hospitalar, por exemplo.
3. O fator econômico é que em uma rede trifásica com neutro isolado, a eletricidade pode ser transmitida usando o número mínimo possível de fios - três.
4. O sistema continuará a operar em faltas monofásicas à terra.

Desvantagens:

1. No caso de uma falha de aterramento, o perigo de uso aumenta à medida que o fornecimento de energia continua.
2. Pequenas correntes de curto-circuito.
3. Não há faíscas durante o curto-circuito primário.

Em redes acima de 1000 V

Atualmente, o neutro isolado é mais frequentemente usado em redes com classe de média tensão (1-35 kV). Para uma rede de 110 kV e superior - mosca aterrada. Devido ao fato de que com um curto-circuito ao terra, a tensão, como foi dito, aumenta para linear, então em uma linha de transmissão de 110 kV a tensão de fase (entre o terra e o fio de fase) é de 63,5 kV. Isso é especialmente importante no caso de um curto-circuito à terra e permite reduzir o custo dos materiais de isolamento.

Aliás, em uma subestação transformadora com tensão superior a 35 kV, os enrolamentos primários dos transformadores são conectados em um triângulo, onde não existe neutro propriamente dito.

Baixas correntes de curto-circuito e a capacidade de trabalhar com curto-circuito monofásico em linhas aéreas são especialmente importantes em redes de distribuição e permitem que você organize uma fonte de alimentação ininterrupta. Neste caso, o ângulo de deslocamento entre as fases restantes em operação permanece inalterado - em 120˚.

Em tensões de milhares de volts, a condutância capacitiva das fases não pode ser desprezada. Portanto, tocar os fios de linhas elétricas aéreas é perigoso para a vida humana. No modo normal, as correntes nas fases da fonte são determinadas pela soma das cargas e das correntes capacitivas em relação ao terra, enquanto a soma das correntes capacitivas é zero e a corrente não passa pelo solo.

Se omitirmos alguns detalhes para apresentá-lo em uma linguagem compreensível para iniciantes, então, com um curto-circuito no terra, a tensão relativa ao terra da fase danificada se aproxima de zero. Como as tensões das outras duas fases aumentam para valores lineares, suas correntes capacitivas aumentam em √3 (1,73) vezes. Como resultado, a corrente capacitiva de um curto-circuito monofásico é 3 vezes maior do que o normal. Por exemplo, para uma linha de transmissão aérea de 10 kV com um comprimento de 10 km, a corrente capacitiva é de aproximadamente 0,3 A. Quando uma fase é fechada à terra por meio de um arco, como resultado de vários fenômenos, ocorrem sobretensões perigosas de até 2-4U_f, o que leva a uma quebra do isolamento e curto-circuito fase-fase.

Para excluir a possibilidade de ocorrência arcos e eliminação de possíveis consequências, o neutro é conectado ao solo através do reator de supressão de arco. Neste caso, sua indutância é selecionada de acordo com a capacidade no local do curto-circuito à terra, e também de forma que garanta o funcionamento da proteção do relé.

Assim, graças ao reator:

1. Diminui muito eu_kz.
2. O arco se torna instável e desaparece rapidamente.
3. O aumento da tensão após a extinção do arco é desacelerado, o que reduz a probabilidade de novo arco e comutação da corrente.
4. As correntes de seqüência negativa são pequenas, portanto, seu efeito no rotor giratório do gerador não tem efeito significativo.

Vamos listar os prós e os contras das redes de alta tensão com neutro isolado.

Vantagens:

1. Por algum tempo pode funcionar em modo de emergência (com curto-circuito ao solo)
2. Em locais de mau funcionamento, uma corrente insignificante aparece, desde que a capacidade de corrente seja baixa.

Desvantagens:

1. A detecção de problemas é mais complicada.
2. A necessidade de isolar as instalações da tensão da linha.
3. Se o curto-circuito continuar por um longo tempo, uma pessoa pode ser ferida por choque elétrico se cair tensão de passo.
4. Com curtos-circuitos monofásicos, a operação normal não é garantida proteção de relé. A magnitude da corrente de fechamento depende diretamente da ramificação do circuito.
5. Devido ao acúmulo de defeitos de isolamento pelo efeito de sobretensões de arco sobre ele, sua vida útil é reduzida.
6. Podem ocorrer danos em vários locais devido à quebra de isolamento, tanto em cabos como em motores elétricos e outras partes de uma instalação elétrica.

Isso conclui a visão geral do princípio de operação e características das redes com neutro isolado. Se você quiser complementar o artigo ou compartilhar sua experiência - escreva nos comentários, com certeza iremos publicá-lo!

Materiais relacionados:

• Causas de um curto-circuito
• Como fazer aterramento em uma casa particular
• Qual é a diferença entre aterramento e aterramento