Neutru izolat: ce este și unde se aplică

În prezent, un neutru izolat este greu de găsit în viața de zi cu zi, nu îl vei întâlni niciodată dacă faci cablaj în apartamente. În timp ce se află în liniile de înaltă tensiune, este utilizat în mod activ, precum și în unele cazuri în rețelele de 380V. Mai detaliat despre ce este o rețea cu un neutru izolat și care sunt caracteristicile acesteia, vă vom spune în cuvinte simple în acest articol.

Ce este

Definiția „neutru izolat” este dată în Capitolul 1.7. PUE, în clauza 1.7.6. și GOST R 12.1.009-2009. Acolo unde se spune că un neutru izolat se numește neutru la un transformator sau generator, neconectat la dispozitiv de împământare în general, sau atunci când este conectat prin dispozitive de protecție, măsurători, alarma.

Punctul neutru este punctul în care înfășurările transformatoarelor sau generatoarelor sunt conectate atunci când sunt pornite într-un circuit „stea”.

Există o concepție greșită în rândul electricienilor că numele abreviat pentru neutru izolat este

sistem IT, conform clasificării p. 1.7.3. Ceea ce nu este în întregime adevărat. Același alineat spune că denumirile TN-C / C-S / S, TT și IT sunt adoptate pentru rețelele și instalațiile electrice cu tensiuni de până la 1 kV.

În același capitol 1.7 din PUE există clauza 1.7.2. unde se spune că în ceea ce privește măsurile de siguranță electrică, instalațiile electrice se împart în 4 tipuri - izolate sau împământate solid până la 1 kV și peste 1 kV.

Astfel, există unele diferențe în ceea ce privește siguranța și aplicarea unei astfel de rețele în diferite clase de tensiune și este cel puțin incorect să apelați o linie de 10 kV cu un „sistem IT” neutru izolat. Deși schematic - aproape la fel.

În rețele de până la 1 kV

Informații generale

Să ne dăm seama unde, cum și în ce cazuri se folosește un neutru izolat în instalațiile electrice cu tensiuni de până la 1000 V, așa-numitul sistem IT. În capitolul PUE 1.7. NS. 1.7.3. este dată o definiție similară cu cea dată mai sus, dar este ușor diferită. Se spune că carcasele și alte părți conductoare din instalațiile IT trebuie împământate. Să vedem cum arată în diagramă.

Deoarece neutrul transformatorului rețelei IT nu este conectat la pământ, atunci, în termeni simpli, nu avem o diferență de potențial periculoasă între firele de pământ și de fază. Și atingerea accidentală a unui fir sub tensiune în sistemul IT este sigură. Datorită tensiunii relativ scăzute, aici se neglijează conductanța capacitivă a fazelor.

În rețelele cu un neutru izolat, nu există o fază pronunțată și zero - ambii conductori sunt egali.

Curentul prin corpul uman este egal cu:

eu_h = 3U_f/(3r_h+ z)

U_f - tensiunea de fază; r_h - rezistenta corpului uman (luat 1 kOhm); z este rezistența totală de izolație a fazei față de pământ (100 kΩ sau mai mult pe fază).

Curentul în acest caz revine la sursa de alimentare prin izolarea firelor, și nu la pământ, așa cum este cazul TN.

Deoarece rezistența de izolație este mai mare de 100 kOhm pe fază, curentul prin corp va fi unități de miliamperi, ceea ce nu va provoca daune.

Următoarea caracteristică a acestui sistem este că curenții de scurgere către cadru și curenții de scurtcircuit la pământ vor fi scăzuti. Ca urmare, automatele de protecție (releu sau întrerupătoare) nu funcționează așa cum suntem obișnuiți în rețelele cu un neutru solid împământat. Dar sistemul de monitorizare a rezistenței de izolație este declanșat.

În consecință, cu o închidere monofazată a unei linii trifazate, sistemul va continua să funcționeze. În acest caz, tensiunea pe cele două fire rămase crește în raport cu pământul. Dacă o persoană atinge firul de fază, cade sub tensiunea de linie.

În legătură cu acest proiect, într-o rețea cu un neutru izolat, nu există două tipuri de tensiune, spre deosebire de una cu împământare solidă, unde între fazele U_liniar (în viața de zi cu zi 380V), și între fază și zero U_fază (220V). Pentru a conecta o sarcină monofazată la rețeaua IT cu o tensiune de 380V, puteți utiliza transformatoare descendente de tip 380/220 și conectați dispozitive între cele două faze la tensiunea de linie.

Scopul aplicatiei

Să vorbim despre unde se folosește o astfel de soluție. Acest sistem de alimentare cu energie electrică a fost folosit în rețelele electrice domestice pentru a transmite energie electrică către clădirile rezidențiale în timpul erei sovietice. În special pentru electrificarea caselor din lemn, unde utilizarea unui neutru solid împământat a crescut riscul de incendiu din cauza defecțiunilor la pământ.

Din punct de vedere al siguranței electrice, diferența dintre un neutru izolat și unul solid împământat în alimentarea caselor este că dacă într-o rețea IT unul dintre conductori va atinge părțile conductoare împământate, de exemplu, fitingurile de perete sau conductele de apă, rețeaua va continua să funcționeze din cauza curenților scăzuti scurgeri.

În consecință, nici locuitorii, nici altcineva nu vor ști despre problemă, până când, în timp ce cineva atinge unul dintre fire și conductă, cineva nu va fi electrocutat.

Într-un sistem cu un neutru solid împământat, cel puțin protecția diferențială va funcționa, iar în cazul unui circuit metalic „bun”, întrerupătorul se va opri. Odată cu începutul construcției în masă a caselor cu panouri (așa-numitele Hrușciovi), a fost abandonată și în anii 60-80 au trecut la TN-C, iar la sfârșitul anilor '90 TN-C-S, citește mai jos despre motivele.

În prezent, neutru izolat este utilizat oriunde este necesar pentru a oferi o siguranță sporită sau nu este posibil să se facă normal împământare, și anume:

• Pe mare - pe nave, platforme de producție de petrol și gaze, în cazul în care utilizarea cocii platformei ca Împământarea este imposibilă datorită protecției anodice, iar în locurile în care curentul curge în apă, va începe să ruginească intens și putrezesc.
• În mine și alte locuri de minerit (cu o tensiune de 380-660V).
• În subteran.
• Pe circuitele de iluminat și control în macaralele staționare etc.
• De asemenea, la generatoarele de uz casnic pe benzină, pe gaz sau diesel, este neutru izolat la bornele de ieșire.

Acesta poate fi găsit nu numai sub forma pe care am arătat-o ​​în diagrama de mai sus, ci și sub forma transformatoarelor de reducere și de izolare, care sunt utilizate pentru alimentarea dispozitive portabile de iluminat (nu mai mult de 50 V sau 12 V PTEEP clauza 2.12.6.) și alte echipamente sau unelte, inclusiv cele cu care lucrează în condiții închise și umede sediul.

Să rezumam

Ne-am dat seama de ce este nevoie de un neutru izolat de până la 1 kV, acum enumeram avantajele și dezavantajele unui sistem de alimentare cu un neutru izolat pentru ceainice în electricitate.

Beneficiile utilizării:

1. Siguranță mai mare.
2. Fiabilitate mai mare, făcându-l potrivit pentru iluminatul spitalelor, de exemplu.
3. Factorul economic - într-o rețea trifazată cu un neutru izolat, electricitatea poate fi transmisă folosind numărul minim posibil de fire - trei.
4. Sistemul va continua să funcționeze pe defecțiuni la pământ monofazate.

Dezavantaje:

1. În cazul unei defecțiuni la pământ, pericolul de utilizare crește pe măsură ce alimentarea cu energie continuă.
2. Curenți mici de scurtcircuit.
3. Nu există scântei în timpul scurtcircuitului primar.

În rețelele de peste 1000 V

În prezent, neutrul izolat este cel mai des utilizat în rețelele cu clasa de medie tensiune (1-35 kV). Pentru o rețea de 110 kV și mai sus - întemeiat surd. Datorită faptului că, la un scurtcircuit la pământ, tensiunea, după cum s-a spus, crește la liniară, astfel încât într-o linie de transport de energie electrică de 110 kV tensiunea de fază (între pământ și firul de fază) este de 63,5 kV. Acest lucru este deosebit de important în cazul unei defecțiuni la pământ și vă permite să reduceți costul materialelor izolatoare.

Apropo, într-o stație de transformare cu o tensiune mai mare de până la 35 kV, înfășurările primare ale transformatoarelor sunt conectate într-un triunghi, unde nu există neutru ca atare.

Curenții mici de scurtcircuit și capacitatea de a lucra cu scurtcircuite monofazate pe liniile aeriene sunt deosebit de importanți în rețelele de distribuție și vă permit să organizați o alimentare neîntreruptă. În acest caz, unghiul de deplasare între fazele rămase în funcțiune rămâne neschimbat - la 120˚.

La tensiuni de mii de volți, conductanța capacitivă a fazelor nu poate fi neglijată. Prin urmare, atingerea firelor liniilor electrice aeriene este periculoasă pentru viața umană. În modul normal, curenții din fazele sursei sunt determinați de suma sarcinilor și a curenților capacitivi în raport cu pământul, în timp ce suma curenților capacitivi este zero și curentul nu trece prin pământ.

Dacă omitem câteva detalii pentru a o prezenta într-un limbaj ușor de înțeles pentru începători, atunci cu un scurtcircuit la pământ, tensiunea relativă la pământ a fazei deteriorate se apropie de zero. Deoarece tensiunile celorlalte două faze cresc la valori liniare, curenții lor capacitivi cresc de √3 (1,73) ori. Ca urmare, curentul capacitiv al unui scurtcircuit monofazat este de 3 ori mai mare decât cel normal. De exemplu, pentru o linie de transmisie aeriană de 10 kV cu o lungime de 10 km, curentul capacitiv este de aproximativ 0,3 A. Când o fază este închisă la pământ printr-un arc, ca urmare a diferitelor fenomene, apar supratensiuni periculoase de până la 2-4U_f, ceea ce duce la o deteriorare a izolației și scurtcircuit fază la fază.

Pentru a exclude posibilitatea apariției arcuri și eliminarea posibilelor consecințe, neutrul este conectat la pământ prin reactorul de suprimare a arcului. În acest caz, inductanța sa este selectată în funcție de capacitatea de la locul scurtcircuitului la pământ și, de asemenea, astfel încât să asigure funcționarea protecției releului.

Astfel, datorită reactorului:

1. Scade mult I_kz.
2. Arcul devine instabil și dispare rapid.
3. Creșterea tensiunii după stingerea arcului este încetinită, ceea ce reduce probabilitatea de re-arc și curent de comutare.
4. Curenții de secvență negativă sunt mici, prin urmare, efectul lor asupra rotorului rotativ al generatorului nu are un efect semnificativ.

Să enumerăm avantajele și dezavantajele rețelelor de înaltă tensiune cu neutru izolat.

Avantaje:

1. De ceva timp poate funcționa în modul de urgență (cu un scurtcircuit la pământ)
2. În locurile de defecțiune apare un curent nesemnificativ, cu condiția ca capacitatea curentului să fie scăzută.

Dezavantaje:

1. Detectarea problemelor este mai complicată.
2. Necesitatea izolarii instalatiilor pentru tensiunea de linie.
3. Dacă scurtcircuitul continuă pentru o perioadă lungă de timp, atunci o persoană poate fi rănită de șoc electric dacă cade sub tensiune de treaptă.
4. În cazul scurtcircuitelor monofazate, funcționarea normală nu este asigurată protecția releului. Mărimea curentului de închidere depinde direct de ramificarea circuitului.
5. Datorită acumulării defectelor de izolație din efectul supratensiunilor arcului asupra acestuia, durata de viață a acestuia este redusă.
6. Deteriorările pot apărea în mai multe locuri din cauza defectării izolației, atât la cabluri, cât și la motoarele electrice și alte părți ale unei instalații electrice.

Aceasta încheie prezentarea generală a principiului de funcționare și a caracteristicilor rețelelor cu neutru izolat. Dacă doriți să completați articolul sau să vă împărtășiți experiența - scrieți în comentarii, îl vom publica cu siguranță!

Materiale conexe:

• Cauzele unui scurtcircuit
• Cum se face împământare într-o casă privată
• Care este diferența dintre împământare și împământare