Izolirano neutralno: što je i gdje se primjenjuje

Trenutno je izolirani neutralni teško pronaći u svakodnevnom životu, nikada ga nećete susresti ako radite ožičenje u stanovima. Iako se aktivno koristi u visokonaponskim linijama, kao iu nekim slučajevima u mrežama od 380 V. Detaljnije o tome što je mreža s izoliranom neutralom i koje su njezine značajke, reći ćemo vam jednostavnim riječima u ovom članku.

Što je

Definicija "izoliranog neutralnog" data je u Poglavlje 1.7. PUE, u točki 1.7.6. i GOST R 12.1.009-2009. Gdje se kaže da se izolirani nul naziva neutralnim na transformatoru ili generatoru, koji nije spojen na uređaj za uzemljenje općenito, ili kada je spojen preko zaštitnih uređaja, mjerenja, alarm.

Neutralna je točka u kojoj su namoti transformatora ili generatora spojeni kada su spojeni u krug "zvijezda".

Među električarima postoji zabluda da je skraćeni naziv za izolirani neutralan IT sustav, prema klasifikaciji str. 1.7.3. Što nije sasvim točno. Isti stavak kaže da su oznake TN-C / C-S / S, TT i IT usvojene za mreže i električne instalacije napona do 1 kV.

U istom poglavlju 1.7 PUE nalazi se klauzula 1.7.2. gdje se kaže da se s obzirom na mjere električne sigurnosti električne instalacije dijele na 4 vrste - izolirane ili čvrsto uzemljene do 1 kV i iznad 1 kV.

Dakle, postoje određene razlike u sigurnosti i primjeni takve mreže u različitim naponskim klasama te je 10 kV vod s izoliranim neutralnim sustavom u najmanju ruku netočno nazivati ​​„IT sustavom“. Iako shematski - gotovo isto.

U mrežama do 1 kV

Opće informacije

Otkrijmo gdje, kako i u kojim slučajevima se u električnim instalacijama napona do 1000 V koristi izolirani neutralni, tzv. IT sustav. U PUE poglavlju 1.7. NS. 1.7.3. data je definicija slična gornjoj, ali je malo drugačija. Kaže da kućišta i drugi vodljivi dijelovi u IT instalacijama moraju biti uzemljeni. Pogledajmo kako to izgleda na dijagramu.

Budući da nul transformatora IT mreže nije spojen na uzemljenje, onda, jednostavno rečeno, nemamo opasnu potencijalnu razliku između uzemljenja i faznih vodiča. I slučajno dodirivanje 1 žice pod naponom u IT sustavu je sigurno. Zbog relativno niskog napona, ovdje se zanemaruje kapacitivna vodljivost faza.

U mrežama s izoliranim neutralnim elementom nema izražene faze i nule - oba vodiča su jednaka.

Struja kroz ljudsko tijelo jednaka je:

ja_h = 3U_f/(3r_h+ z)

U_f - fazni napon; r_h - otpor ljudskog tijela (uzeto 1 kOhm); z je ukupni izolacijski otpor faze u odnosu na zemlju (100 kΩ ili više po fazi).

Struja se u ovom slučaju vraća u napajanje kroz izolaciju žica, a ne u zemlju, kao što je slučaj s TN-om.

Budući da je otpor izolacije veći od 100 kOhm po fazi, struja kroz tijelo bit će jedinice miliampera, što neće uzrokovati štetu.

Sljedeća značajka ovog sustava je da će struje curenja do okvira i struje kratkog spoja prema zemlji biti niske. Zbog toga zaštitna automatika (relej ili prekidači) ne radi na način na koji smo navikli u mrežama sa čvrsto uzemljenim neutralnim elementom. Ali aktivira se sustav nadzora izolacijskog otpora.

Sukladno tome, s jednofaznim zatvaranjem trofaznog voda, sustav će nastaviti funkcionirati. U tom slučaju napon na dvije preostale žice raste u odnosu na masu. Ako osoba dotakne faznu žicu, ona pada pod linijski napon.

U vezi s ovim dizajnom, u mreži s izoliranim neutralnim elementom ne postoje dvije vrste napona, za razliku od čvrsto uzemljenog, gdje između faza U_linearni (u svakodnevnom životu 380V), te između faze i nule U_faza (220 V). Za spajanje jednofaznog opterećenja na IT mrežu s naponom od 380 V, možete koristiti postupne transformatore tipa 380/220 i spojiti uređaje između dvije faze na mrežni napon.

Opseg primjene

Razgovarajmo o tome gdje se koristi takvo rješenje. Ovaj sustav napajanja korišten je u domaćim energetskim mrežama za prijenos električne energije do stambenih zgrada tijekom sovjetskog doba. Posebno za elektrifikaciju drvenih kuća, gdje je korištenje čvrsto uzemljenog neutralnog spoja povećalo opasnost od požara tijekom zemljospoja.

Sa stajališta električne sigurnosti, razlika između izolirane i čvrsto uzemljene neutralne nule u napajanju kuća je u tome što ako je u IT mreži jedan od vodiča će dodirnuti uzemljene vodljive dijelove, na primjer, zidne armature ili vodovodne cijevi, mreža će nastaviti funkcionirati zbog niskih struja curenja.

Sukladno tome, ni stanari ni bilo tko drugi neće znati za problem sve dok, dok netko istovremeno dotakne jednu od žica i cjevovod, nekoga ne šokira.

U sustavu s solidno uzemljenim neutralom će raditi barem diferencijalna zaštita, a u slučaju "dobrog" metalnog kruga prekidač će se isključiti. S početkom masovne izgradnje panelnih kuća (tzv. Hruščovci), napuštena je i 60-80-ih godina prešla je na TN-C, a krajem 90-ih na TN-C-S, pročitajte o razlozima u nastavku.

Trenutno se izolirana neutralna koristi svugdje gdje je potrebno osigurati povećanu sigurnost ili nije moguće učiniti normalno uzemljenje, naime:

• Na moru - na brodovima, platformama za proizvodnju nafte i plina, gdje se koristi trup platforme kao uzemljenje je nemoguće zbog anodne zaštite, a na mjestima gdje struja teče u vodu, počet će intenzivno hrđati i truleži.
• U rudnicima i drugim mjestima vađenja minerala (naponom 380-660V).
• U podzemlju.
• O rasvjetnim i upravljačkim krugovima u stacionarnim dizalicama itd.
• Također, u kućanskim benzinskim, plinskim ili dizel generatorima, to je izolirani neutralni nul na izlaznim stezaljkama.

Može se naći ne samo u obliku koji smo prikazali na dijagramu iznad, već iu obliku opadajućih i izolacijskih transformatora koji se koriste za napajanje prijenosni rasvjetni uređaji (ne više od 50V ili 12V PTEEP klauzula 2.12.6.) i druga oprema ili alati, uključujući one s kojima rade u zatvorenim i vlažnim uvjetima prostorije.

Da sumiramo

Shvatili smo zašto je potreban izolirani nul do 1 kV, sada navodimo prednosti i nedostatke sustava napajanja s izoliranim neutralom za kotliće u elektrici.

Prednosti korištenja:

1. Veća sigurnost.
2. Veća pouzdanost, što ga čini prikladnim za bolničku rasvjetu, na primjer.
3. Ekonomski čimbenik je da se u trofaznoj mreži s izoliranim neutralnim elementom električna energija može prenositi pomoću minimalnog mogućeg broja žica - tri.
4. Sustav će nastaviti raditi na jednofaznim kvarovima na zemlji.

nedostaci:

1. U slučaju zemljospoja povećava se opasnost od uporabe kako se napajanje nastavlja.
2. Male struje kratkog spoja.
3. Tijekom primarnog kratkog spoja nema iskri.

U mrežama iznad 1000 V

Trenutno se izolirani nul najčešće koristi u mrežama srednjeg naponskog razreda (1-35 kV). Za mrežu od 110 kV i više - gluho prizemljen. Zbog činjenice da kod kratkog spoja na uzemljenje napon, kako je rečeno, raste do linearnog, pa je u dalekovodu 110 kV fazni napon (između zemlje i fazne žice) 63,5 kV. To je osobito važno u slučaju zemljospoja i omogućuje smanjenje troškova izolacijskih materijala.

Inače, u transformatorskoj trafostanici većeg napona do 35 kV primarni namoti transformatora su spojeni u trokut, gdje nema nule kao takve.

Niske struje kratkog spoja i sposobnost rada s jednofaznim kratkim spojem na nadzemnim vodovima posebno su važni u distribucijskim mrežama i omogućuju vam organiziranje neprekinutog napajanja. U tom slučaju kut pomaka između faza koje su ostale u radu ostaje nepromijenjen - na 120˚.

Pri naponima od tisuća volti ne može se zanemariti kapacitivna vodljivost faza. Stoga je dodirivanje žica nadzemnih dalekovoda opasno za ljudski život. U normalnom načinu rada struje u fazama izvora određene su zbrojem opterećenja i kapacitivnih struja u odnosu na tlo, dok je zbroj kapacitivnih struja nula i struja ne prolazi kroz tlo.

Ako izostavimo neke detalje kako bismo ga predstavili jezikom razumljivim za početnike, tada se s kratkim spojem na masu napon u odnosu na masu oštećene faze približava nuli. Budući da naponi druge dvije faze rastu do linearnih vrijednosti, njihove kapacitivne struje rastu za √3 (1,73) puta. Kao rezultat toga, kapacitivna struja jednofaznog kratkog spoja je 3 puta veća od normalne. Na primjer, za nadzemni dalekovod od 10 kV duljine 10 km, kapacitivna struja je približno 0,3 A. Kada je faza spojena sa zemljom kroz luk, kao posljedica raznih pojava, nastaju opasni prenaponi do 2-4U_f, što dovodi do sloma izolacije i kratki spoj faza-faza.

Da bi se isključila mogućnost nastanka lukovima te otklanjanja mogućih posljedica, neutralni spoj se na tlo preko reaktora za gašenje luka. U ovom slučaju, njegova se induktivnost odabire prema kapacitetu na mjestu kratkog spoja na masu, a također i tako da osigurava rad relejne zaštite.

Dakle, zahvaljujući reaktoru:

1. Mnogo smanjuje I_kz.
2. Luk postaje nestabilan i brzo nestaje.
3. Nagomilavanje napona nakon gašenja luka usporava se, što smanjuje vjerojatnost ponovnog izbijanja luka i struje uključivanja.
4. Struje negativne sekvence su male, stoga njihov učinak na rotirajući rotor generatora nema značajan učinak.

Nabrojimo prednosti i nedostatke visokonaponskih mreža s izoliranim neutralnim.

prednosti:

1. Neko vrijeme može raditi u nuždi (s kratkim spojem na masu)
2. Na mjestima kvara pojavljuje se neznatna struja, pod uvjetom da je trenutni kapacitet nizak.

nedostaci:

1. Otkrivanje problema je složenije.
2. Potreba za izolacijom instalacija za mrežni napon.
3. Ako se kratki spoj nastavi dulje vrijeme, osoba može biti ozlijeđena strujnim udarom ako padne napon koraka.
4. Kod 1-faznih kratkih spojeva nije osiguran normalan rad relejna zaštita. Veličina struje zatvaranja izravno ovisi o grananju kruga.
5. Zbog nakupljanja izolacijskih nedostataka zbog učinka prenapona luka na njega, njegov se vijek trajanja smanjuje.
6. Oštećenja mogu nastati na više mjesta zbog kvara izolacije, kako na kabelima tako i na elektromotorima i drugim dijelovima električne instalacije.

Ovime je završen pregled principa rada i značajki mreža s izoliranim neutralnim elementom. Ako želite dopuniti članak ili podijeliti svoje iskustvo - napišite u komentarima, svakako ćemo ga objaviti!

Povezani materijali:

• Uzroci kratkog spoja
• Kako napraviti uzemljenje u privatnoj kući
• Koja je razlika između uzemljenja i uzemljenja