Izolovaný neutrálny: čo to je a kde sa používa

V súčasnosti je izolovaný neutrál ťažké nájsť v každodennom živote, nikdy sa s ním nestretnete, ak robíte elektroinštaláciu v bytoch. Zatiaľ čo vo vysokonapäťových vedeniach sa aktívne používa, ako aj v niektorých prípadoch v sieťach 380V. Podrobnejšie o tom, čo je sieť s izolovaným neutrálom a aké sú jej vlastnosti, vám v tomto článku povieme jednoduchými slovami.

Čo to je

Definícia „izolovaného neutrálu“ je uvedená v Kapitola 1.7. PUE, v bode 1.7.6. a GOST R 12.1.009-2009. Kde sa hovorí, že izolovaný neutrál sa nazýva neutrál na transformátore alebo generátore, ktorý nie je pripojený uzemňovacie zariadenie všeobecne, alebo keď je pripojené cez ochranné zariadenia, merania, alarm.

Neutrálny bod je bod, v ktorom sú pripojené vinutia transformátorov alebo generátorov pri zapnutí v obvode "hviezda".

Medzi elektrikármi existuje mylná predstava, že skrátený názov pre izolovaný neutrál je IT systém, podľa klasifikácie p. 1.7.3. Čo nie je celkom pravda. Ten istý odsek hovorí, že označenia TN-C / C-S / S, TT a IT sú prijaté pre siete a elektrické inštalácie s napätím do 1 kV.

V tej istej kapitole 1.7 PUE je ustanovenie 1.7.2. kde sa hovorí, že s ohľadom na elektrické bezpečnostné opatrenia sa elektroinštalácie delia na 4 typy - izolované alebo pevne uzemnené do 1 kV a nad 1 kV.

Existujú teda určité rozdiely v bezpečnosti a aplikácii takejto siete v rôznych napäťových triedach a je prinajmenšom nesprávne nazývať 10 kV vedenie s izolovaným neutrálnym "IT systémom". Aj keď schematicky - takmer rovnaké.

V sieťach do 1 kV

Všeobecné informácie

Poďme zistiť, kde, ako a v akých prípadoch sa v elektrických inštaláciách s napätím do 1000 V používa izolovaný neutrál, takzvaný IT systém. V kapitole PUE 1.7. NS. 1.7.3. je uvedená definícia podobná tej, ktorá je uvedená vyššie, ale je mierne odlišná. Hovorí, že kryty a iné vodivé časti v IT inštaláciách musia byť uzemnené. Pozrime sa, ako to vyzerá na diagrame.

Keďže neutrál transformátora siete IT nie je spojený so zemou, jednoducho povedané, nemáme nebezpečný potenciálny rozdiel medzi zemným a fázovým vodičom. A náhodný dotyk 1 živého vodiča v IT systéme je bezpečný. V dôsledku relatívne nízkeho napätia sa tu zanedbáva kapacitná vodivosť fáz.

V sieťach s izolovaným neutrálom nie je výrazná fáza a nula - oba vodiče sú rovnaké.

Prúd prechádzajúci ľudským telom sa rovná:

ja_h = 3U_f/(3r_h+ z)

U_f - fázové napätie; r_h - odpor ľudského tela (odobratý 1 kOhm); z je celkový izolačný odpor fázy voči zemi (100 kΩ alebo viac na fázu).

Prúd sa v tomto prípade vracia do napájacieho zdroja cez izoláciu vodičov, a nie do zeme, ako je to v prípade TN.

Pretože izolačný odpor je viac ako 100 kOhm na fázu, prúd cez telo bude v jednotkách miliampérov, čo nespôsobí škodu.

Ďalšou vlastnosťou tohto systému je, že zvodové prúdy do rámu a skratové prúdy do zeme budú nízke. V dôsledku toho ochranná automatika (relé alebo ističe) nepracuje tak, ako sme zvyknutí v sieťach s pevne uzemneným neutrálom. Spustí sa však systém sledovania izolačného odporu.

V súlade s tým, s jednofázovým uzavretím trojfázového vedenia, systém bude naďalej fungovať. V tomto prípade sa napätie na dvoch zostávajúcich vodičoch zvyšuje vzhľadom na zem. Ak sa človek dotkne fázového vodiča, spadne sieťové napätie.

V súvislosti s týmto dizajnom v sieti s izolovaným neutrálom neexistujú dva typy napätia, na rozdiel od pevne uzemneného, ​​kde medzi fázami U_lineárne (v každodennom živote 380 V) a medzi fázou a nulou U_fáza (220 V). Na pripojenie jednofázovej záťaže do IT siete s napätím 380V môžete použiť znižovacie transformátory typu 380/220 a pripojiť zariadenia medzi dvoma fázami na sieťové napätie.

Pôsobnosť

Povedzme si, kde sa takéto riešenie používa. Tento systém napájania sa používal v domácich energetických sieťach na prenos elektriny do obytných budov počas sovietskej éry. Najmä pri elektrifikácii drevených domov, kde použitie pevne uzemneného neutrálu zvýšilo riziko požiaru zo zemných porúch.

Z hľadiska elektrickej bezpečnosti je rozdiel medzi izolovaným a pevne uzemneným neutrálom v napájaní domov v tom, že ak je v sieti IT jeden z vodičov sa dotkne uzemnených vodivých častí, napríklad nástenných armatúr alebo vodovodných potrubí, sieť bude naďalej fungovať kvôli nízkym prúdom úniky.

Obyvatelia ani nikto iný sa teda o probléme nedozvie, až kým sa niekto nedotkne jedného z drôtov a potrubia, niekoho nezasiahne elektrický prúd.

V systéme s pevne uzemneným neutrálom bude fungovať aspoň diferenciálna ochrana a v prípade "dobrého" kovového obvodu sa vypne istič. So začiatkom masovej výstavby panelových domov (tzv. Chruščovov) sa od toho upustilo a v 60-80 prešli na TN-Ca koncom 90. rokov na TN-C-S, prečítajte si o dôvodoch nižšie.

V súčasnosti sa izolovaný neutrál používa všade tam, kde je potrebné zabezpečiť zvýšenú bezpečnosť alebo to nie je možné urobiť normálne uzemnenie, menovite:

• Na mori - na lodiach, plošinách na ťažbu ropy a plynu, kde sa využíva trup platformy ako uzemnenie je nemožné kvôli anodickej ochrane a na miestach, kde prúd tečie do vody, začne intenzívne hrdzavieť a hnilobou.
• V baniach a iných miestach ťažby (s napätím 380-660V).
• V podzemí.
• Na osvetľovacích a riadiacich obvodoch v stacionárnych žeriavoch atď.
• Tiež v benzínových, plynových alebo naftových generátoroch pre domácnosť je to izolovaný neutrál na výstupných svorkách.

Možno ho nájsť nielen v podobe, ktorú sme si ukázali na vyššie uvedenom diagrame, ale aj vo forme znižovacích a izolačných transformátorov, ktoré sa používajú na napájanie prenosné osvetľovacie zariadenia (nie viac ako 50 V alebo 12 V PTEEP bod 2.12.6.) a iné zariadenia alebo nástroje vrátane tých, s ktorými pracujú v uzavretých a vlhkých priestoroch priestorov.

Poďme si to zhrnúť

Zistili sme, prečo je potrebný izolovaný neutrál do 1 kV, teraz uvádzame výhody a nevýhody systému napájania s izolovaným neutrálom pre varné kanvice v elektrike.

Výhody použitia:

1. Väčšia bezpečnosť.
2. Vyššia spoľahlivosť, vďaka čomu je vhodný napríklad pre nemocničné osvetlenie.
3. Ekonomický faktor - v trojfázovej sieti s izolovaným neutrálom môže byť elektrina prenášaná pomocou minimálneho možného počtu drôtov - troch.
4. Systém bude naďalej fungovať pri jednofázových zemných poruchách.

Nevýhody:

1. V prípade zemného spojenia sa zvyšuje nebezpečenstvo používania, pretože napájanie pokračuje.
2. Malé skratové prúdy.
3. Počas primárneho skratu nie sú žiadne iskry.

V sieťach nad 1000 V

V súčasnosti sa izolovaný neutrál najčastejšie používa v sieťach s triedou vysokého napätia (1-35 kV). Pre sieť 110 kV a viac - hlucho uzemnený. Vzhľadom na to, že pri skrate k zemi sa napätie, ako bolo povedané, zvyšuje na lineárne, takže v 110 kV vedení na prenos energie je fázové napätie (medzi zemou a fázovým vodičom) 63,5 kV. Toto je obzvlášť dôležité v prípade zemnej poruchy a umožňuje vám to znížiť náklady na izolačné materiály.

Mimochodom, v transformátorovej rozvodni s vyšším napätím do 35 kV sú primárne vinutia transformátorov zapojené do trojuholníka, kde nie je neutrál ako taký.

Nízke skratové prúdy a schopnosť pracovať s jednofázovými skratmi na nadzemných vedeniach sú obzvlášť dôležité v distribučných sieťach a umožňujú vám zorganizovať neprerušované napájanie. V tomto prípade zostáva uhol posunu medzi fázami zostávajúcimi v prevádzke nezmenený - 120˚.

Pri napätiach tisícok voltov nemožno zanedbať kapacitnú vodivosť fáz. Preto je dotyk s drôtmi nadzemného elektrického vedenia nebezpečný pre ľudský život. V normálnom režime sú prúdy vo fázach zdroja určené súčtom záťaží a kapacitných prúdov vzhľadom na zem, pričom súčet kapacitných prúdov je nulový a prúd zemou neprechádza.

Ak vynecháme niektoré detaily, aby sme to prezentovali jazykom zrozumiteľným pre začiatočníkov, tak pri skrate na zem sa napätie voči zemi poškodenej fázy blíži k nule. Keďže napätia ostatných dvoch fáz narastajú na lineárne hodnoty, ich kapacitné prúdy sa zvyšujú √3 (1,73) krát. V dôsledku toho je kapacitný prúd jednofázového skratu 3-krát vyšší ako normálny. Napríklad pre nadzemné prenosové vedenie 10 kV s dĺžkou 10 km je kapacitný prúd približne 0,3 A. Keď je fáza uzavretá k zemi cez oblúk, v dôsledku rôznych javov dochádza k nebezpečným prepätiam až do 2-4U_f, čo vedie k rozpadu izolácie a medzifázový skrat.

Aby sa vylúčila možnosť výskytu oblúky a eliminácii možných následkov je neutrál spojený so zemou cez reaktor na potlačenie oblúka. Jeho indukčnosť sa v tomto prípade volí podľa kapacity v mieste skratu k zemi a tiež tak, aby zabezpečovala činnosť reléovej ochrany.

Vďaka reaktoru:

1. Veľmi znižuje I_kz.
2. Oblúk sa stáva nestabilným a rýchlo mizne.
3. Nárast napätia po zhasnutí oblúka je spomalený, čo znižuje pravdepodobnosť opätovného oblúka a spínacieho prúdu.
4. Záporné sekvenčné prúdy sú malé, preto ich vplyv na rotujúci rotor generátora nemá významný vplyv.

Uveďme klady a zápory vysokonapäťových sietí s izolovaným neutrálom.

Výhody:

1. Po určitú dobu môže pracovať v núdzovom režime (so skratom na zem)
2. V miestach poruchy sa objaví nevýznamný prúd za predpokladu, že prúdová kapacita je nízka.

Nevýhody:

1. Detekcia porúch je zložitejšia.
2. Potreba izolovať inštalácie od sieťového napätia.
3. Ak skrat trvá dlhú dobu, môže dôjsť k zraneniu osoby elektrickým prúdom, ak spadne krokové napätie.
4. Pri 1-fázových skratoch nie je zabezpečená normálna prevádzka reléová ochrana. Veľkosť záverného prúdu priamo závisí od vetvenia obvodu.
5. V dôsledku nahromadenia defektov izolácie z účinku oblúkových prepätí na ňom sa znižuje jeho životnosť.
6. Poškodenie môže na viacerých miestach v dôsledku porušenia izolácie, ako v kábloch, tak aj v elektromotoroch a iných častiach elektroinštalácie.

Týmto sa uzatvára prehľad princípu fungovania a vlastností sietí s izolovaným neutrálom. Ak chcete článok doplniť alebo sa podeliť o svoje skúsenosti - napíšte do komentárov, určite ho zverejníme!

Súvisiace materiály:

• Príčiny skratu
• Ako urobiť uzemnenie v súkromnom dome
• Aký je rozdiel medzi uzemnením a uzemnením