Neutro isolato: cos'è e dove si applica

Attualmente, un neutro isolato è difficile da trovare nella vita di tutti i giorni, non lo incontrerai mai se esegui il cablaggio negli appartamenti. Mentre è attivamente utilizzato nelle linee ad alta tensione, nonché in alcuni casi nelle reti a 380 V. Più in dettaglio su cos'è una rete con un neutro isolato e quali sono le sue caratteristiche, te lo diremo in parole semplici in questo articolo.

Cos'è

La definizione di "neutro isolato" è data in Capitolo 1.7. PUE, al punto 1.7.6. e GOST R 12.1.009-2009. Dove si dice che un neutro isolato è chiamato neutro in un trasformatore o generatore, non collegato a dispositivo di messa a terra in genere, o quando collegato tramite dispositivi di protezione, misure, allarme.

Il punto neutro è il punto in cui sono collegati gli avvolgimenti di trasformatori o generatori quando accesi in un circuito "a stella".

C'è un equivoco tra gli elettricisti che il nome abbreviato per neutro isolato sia

sistema informatico, secondo la classificazione di p. 1.7.3. Il che non è del tutto vero. Lo stesso paragrafo dice che le designazioni TN-C / C-S / S, TT e IT sono adottate per reti e impianti elettrici con tensioni fino a 1 kV.

Nello stesso capitolo 1.7 del PUE è presente la clausola 1.7.2. dove si dice che per quanto riguarda le misure di sicurezza elettrica, gli impianti elettrici sono suddivisi in 4 tipi: isolati o solidamente messi a terra fino a 1 kV e oltre 1 kV.

Pertanto, ci sono alcune differenze nella sicurezza e nell'applicazione di tale rete in diverse classi di tensione ed è almeno errato chiamare una linea da 10 kV con un "sistema IT" neutro isolato. Sebbene schematicamente - quasi lo stesso.

In reti fino a 1 kV

Informazione Generale

Scopriamo dove, come e in quali casi viene utilizzato un neutro isolato negli impianti elettrici con tensioni fino a 1000 V, il cosiddetto sistema IT. Nel capitolo PUE 1.7. NS. 1.7.3. viene data una definizione simile a quella data sopra, ma è leggermente diversa. Dice che gli alloggiamenti e le altre parti conduttive nelle installazioni IT devono essere messe a terra. Vediamo come appare nel diagramma.

Poiché il neutro del trasformatore di rete IT non è collegato a terra, quindi, in parole povere, non abbiamo una pericolosa differenza di potenziale tra i conduttori di terra e di fase. E toccare accidentalmente 1 filo sotto tensione nel sistema IT è sicuro. A causa della tensione relativamente bassa, qui viene trascurata la conduttanza capacitiva delle fasi.

Nelle reti con neutro isolato, non c'è fase pronunciata e zero: entrambi i conduttori sono uguali.

La corrente attraverso il corpo umano è pari a:

io_h = 3U_F/(3r_h+ z)

tu_F - tensione di fase; R_h - la resistenza del corpo umano (presa 1 kOhm); z è la resistenza di isolamento totale della fase rispetto alla terra (100 kΩ o più per fase).

La corrente in questo caso ritorna all'alimentazione attraverso l'isolamento dei fili, e non a terra, come nel caso di TN.

Poiché la resistenza di isolamento è superiore a 100 kOhm per fase, la corrente attraverso il corpo sarà di unità di milliampere, che non causeranno danni.

La prossima caratteristica di questo sistema è che le correnti di dispersione verso il telaio e le correnti di cortocircuito verso terra saranno basse. Di conseguenza, gli automatismi di protezione (relè o interruttori automatici) non funzionano nel modo in cui siamo abituati nelle reti con un neutro solidamente messo a terra. Ma il sistema di monitoraggio della resistenza di isolamento è attivato.

Di conseguenza, con una chiusura monofase di una linea trifase, il sistema continuerà a funzionare. In questo caso, la tensione sui due fili rimanenti aumenta rispetto alla terra. Se una persona tocca il filo di fase, cade sotto tensione di linea.

In relazione a questo progetto, in una rete con neutro isolato, non esistono due tipi di tensione, a differenza di una messa a terra solida, dove tra le fasi U_lineare (nella vita di tutti i giorni 380V), e tra fase e zero U_fase (220V). Per connettere alla rete informatica un carico monofase con una tensione di 380V, si possono utilizzare trasformatori step-down del tipo 380/220 e collegare alla tensione di linea i dispositivi tra le due fasi.

Ambito di applicazione

Parliamo di dove viene utilizzata tale soluzione. Questo sistema di alimentazione è stato utilizzato nelle reti elettriche domestiche per trasmettere elettricità agli edifici residenziali durante l'era sovietica. Soprattutto per l'elettrificazione delle case in legno, dove l'uso di un neutro con messa a terra solida aumentava il rischio di incendio durante i guasti a terra.

Dal punto di vista della sicurezza elettrica, la differenza tra un neutro isolato e uno solidamente messo a terra nell'alimentazione delle abitazioni è che se in una rete informatica uno dei conduttori toccherà parti conduttive messe a terra, ad esempio raccordi a parete o tubi dell'acqua, la rete continuerà a funzionare a causa delle basse correnti perdite.

Di conseguenza, né i residenti, né nessun altro sapranno del problema, finché, mentre qualcuno tocca uno dei fili e la tubazione, qualcuno non rimarrà fulminato.

In un sistema con un neutro solidamente messo a terra, almeno la protezione differenziale funzionerà e, in caso di un circuito metallico "buono", l'interruttore si spegnerà. Con l'inizio della costruzione di massa di case a pannelli (i cosiddetti Krusciov), fu abbandonata e negli anni '60-'80 si passò a TN-C, e alla fine degli anni '90 in poi TN-C-S, leggi i motivi di seguito.

Attualmente, il neutro isolato viene utilizzato ovunque sia necessario fornire una maggiore sicurezza o non sia possibile eseguire la normalità messa a terra, ovvero:

• In mare - su navi, piattaforme di produzione di petrolio e gas, dove l'uso dello scafo della piattaforma come la messa a terra è impossibile a causa della protezione anodica e, nei luoghi in cui la corrente scorre nell'acqua, inizierà ad arrugginire intensamente e marcire.
• Nelle miniere e in altri luoghi di estrazione (con una tensione di 380-660 V).
• Nel sottosuolo.
• Sui circuiti di illuminazione e controllo di gru fisse, ecc.
• Inoltre, nei generatori domestici a benzina, gas o diesel, è il neutro isolato ai terminali di uscita.

Può essere trovato non solo nella forma che abbiamo mostrato nello schema sopra, ma anche sotto forma di trasformatori step-down e di isolamento, che vengono utilizzati per alimentare dispositivi di illuminazione portatili (non più di 50V o 12V PTEEP clausola 2.12.6.) e altre apparecchiature o strumenti, compresi quelli con cui lavorano in ambienti chiusi e umidi locali.

Riassumiamo

Abbiamo capito perché è necessario un neutro isolato fino a 1 kV, ora elenchiamo i vantaggi e gli svantaggi di un sistema di alimentazione con neutro isolato per bollitori nell'impianto elettrico.

Vantaggi dell'utilizzo:

1. Maggiore sicurezza.
2. Grande affidabilità, che lo rende adatto per l'illuminazione ospedaliera, ad esempio.
3. Il fattore economico è che in una rete trifase con neutro isolato, l'elettricità può essere trasmessa utilizzando il numero minimo possibile di fili: tre.
4. Il sistema continuerà a funzionare su guasti a terra monofase.

Svantaggi:

1. In caso di guasto a terra, il pericolo di utilizzo aumenta man mano che l'alimentazione continua.
2. Piccole correnti di cortocircuito.
3. Non ci sono scintille durante il cortocircuito primario.

In reti superiori a 1000 V

Attualmente, il neutro isolato viene utilizzato più spesso nelle reti con classe di media tensione (1-35 kV). Per una rete di 110 kV e oltre - sordamente a terra. A causa del fatto che con un cortocircuito a terra, la tensione, come è stato detto, aumenta a lineare, quindi in una linea di trasmissione di potenza da 110 kV la tensione di fase (tra la terra e il filo di fase) è 63,5 kV. Ciò è particolarmente importante in caso di cortocircuito verso terra e consente di ridurre il costo dei materiali isolanti.

A proposito, in una sottostazione di trasformazione con una tensione più elevata fino a 35 kV, gli avvolgimenti primari dei trasformatori sono collegati in un triangolo, dove non c'è un neutro in quanto tale.

Le basse correnti di cortocircuito e la capacità di lavorare con il cortocircuito monofase sulle linee aeree sono particolarmente importanti nelle reti di distribuzione e consentono di organizzare un'alimentazione ininterrotta. In questo caso, l'angolo di spostamento tra le fasi rimaste in funzione rimane invariato - a 120˚.

A tensioni di migliaia di volt, la conduttanza capacitiva delle fasi non può essere trascurata. Pertanto, toccare i fili delle linee elettriche aeree è pericoloso per la vita umana. In modalità normale le correnti nelle fasi sorgente sono determinate dalla somma dei carichi e delle correnti capacitive relative al suolo, mentre la somma delle correnti capacitive è nulla e la corrente non passa attraverso la terra.

Se omettiamo alcuni dettagli per presentarlo in un linguaggio comprensibile ai principianti, quindi con un cortocircuito a terra, la tensione relativa alla terra della fase danneggiata si avvicina a zero. Poiché le tensioni delle altre due fasi aumentano a valori lineari, le loro correnti capacitive aumentano di √3 (1,73) volte. Di conseguenza, la corrente capacitiva di un cortocircuito monofase è 3 volte superiore a quella normale. Ad esempio, per una linea di trasmissione aerea da 10 kV con una lunghezza di 10 km, la corrente capacitiva è di circa 0,3 A. Quando una fase viene chiusa a terra attraverso un arco, a seguito di vari fenomeni, si verificano pericolose sovratensioni fino a 2-4U_F, che porta a una rottura dell'isolamento e cortocircuito fase-fase.

Per escludere la possibilità che si verifichi archi ed eliminazione di possibili conseguenze, il neutro è collegato a terra tramite il reattore di soppressione dell'arco. In questo caso, la sua induttanza viene selezionata in base alla capacità nel punto del cortocircuito a terra e anche in modo da garantire il funzionamento della protezione del relè.

Quindi, grazie al reattore:

1. Diminuisce molto I_kz.
2. L'arco diventa instabile e svanisce rapidamente.
3. L'accumulo di tensione dopo l'estinzione dell'arco viene rallentato, il che riduce la probabilità di ri-arco e di commutazione della corrente.
4. Le correnti di sequenza negativa sono piccole, quindi il loro effetto sul rotore rotante del generatore non ha alcun effetto significativo.

Elenchiamo i pro e i contro delle reti ad alta tensione con neutro isolato.

Vantaggi:

1. Per qualche tempo può funzionare in modalità emergenza (con corto circuito a terra)
2. Nei luoghi di malfunzionamento, appare una corrente insignificante, a condizione che la capacità di corrente sia bassa.

Svantaggi:

1. Il rilevamento dei problemi è più complicato.
2. La necessità di isolare gli impianti per la tensione di linea.
3. Se il cortocircuito continua per un lungo periodo, una persona potrebbe essere ferita da scosse elettriche se cade sotto tensione di passo.
4. Con cortocircuiti monofase, il funzionamento normale non è garantito protezione relè. L'entità della corrente di chiusura dipende direttamente dalla ramificazione del circuito.
5. A causa dell'accumulo di difetti di isolamento dovuti all'effetto delle sovratensioni dell'arco su di esso, la sua durata è ridotta.
6. I danni possono verificarsi in più punti a causa della rottura dell'isolamento, sia nei cavi che nei motori elettrici e in altre parti di un'installazione elettrica.

Con questo si conclude la panoramica del principio di funzionamento e delle caratteristiche delle reti con neutro isolato. Se vuoi integrare l'articolo o condividere la tua esperienza, scrivi nei commenti, lo pubblicheremo sicuramente!

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