Isolerad neutral: vad det är och var det appliceras

För närvarande är en isolerad neutral svår att hitta i vardagen, det kommer du aldrig att stöta på om du drar ledningar i lägenheter. Medan den används aktivt i högspänningsledningar, såväl som i vissa fall i 380V-nätverk. Mer detaljerat om vad ett nätverk med en isolerad neutral är och vad dess funktioner är, kommer vi att berätta med enkla ord i den här artikeln.

Vad det är

Definitionen av "isolerad neutral" ges i Kapitel 1.7. PUE, i klausul 1.7.6. och GOST R 12.1.009-2009. Där det sägs att en isolerad nolla kallas nolla vid en transformator eller generator, inte ansluten till jordningsanordning i allmänhet, eller när den är ansluten via skyddsanordningar, mätningar, larm.

Neutral är punkten där lindningarna på transformatorer eller generatorer är anslutna när de är anslutna i en "stjärna" krets.

Det finns en missuppfattning bland elektriker att det förkortade namnet för isolerad neutral är

IT-system, enligt klassificeringen av sid. 1.7.3. Vilket inte är helt sant. Samma paragraf säger att beteckningarna TN-C / C-S / S, TT och IT är antagna för nätverk och elinstallationer med spänningar upp till 1 kV.

I samma kapitel 1.7 i PUE finns klausul 1.7.2. där det sägs att när det gäller elsäkerhetsåtgärder är elinstallationer indelade i 4 typer - isolerade eller fast jordade upp till 1 kV och över 1 kV.

Det finns alltså vissa skillnader i säkerheten och tillämpningen av ett sådant nät i olika spänningsklasser och det är åtminstone felaktigt att kalla en 10 kV-ledning med ett isolerat neutralt "IT-system". Fast schematiskt - nästan samma.

I nätverk upp till 1 kV

Allmän information

Låt oss ta reda på var, hur och i vilka fall en isolerad nolla används i elektriska installationer med spänningar upp till 1000 V, det så kallade IT-systemet. I PUE kapitel 1.7. NS. 1.7.3. en definition som liknar den ovan ges, men den är något annorlunda. Det står att höljen och andra ledande delar i IT-installationer ska jordas. Låt oss se hur det ser ut i diagrammet.

Eftersom nollan på IT-nätverkstransformatorn inte är ansluten till jord, så har vi förenklat inte någon farlig potentialskillnad mellan jord- och fasledare. Och att av misstag röra 1 strömförande ledning i IT-systemet är säkert. På grund av den relativt låga spänningen försummas här fasernas kapacitiva konduktans.

I nätverk med en isolerad nolla finns det ingen uttalad fas och noll - båda ledarna är lika.

Strömmen genom människokroppen är lika med:

jag_h = 3U_f/(3r_h+ z)

U_f - fasspänning; r_h - människokroppens motstånd (tagen 1 kOhm); z är fasens totala isolationsresistans i förhållande till jord (100 kΩ eller mer per fas).

Strömmen i detta fall återgår till strömförsörjningen genom isoleringen av ledningarna, och inte till marken, som är fallet med TN.

Eftersom isolationsmotståndet är mer än 100 kOhm per fas, kommer strömmen genom kroppen att vara enheter på milliampere, vilket inte kommer att orsaka skada.

Nästa egenskap hos detta system är att läckströmmarna till ramen och kortslutningsströmmarna till jord blir låga. Som ett resultat av detta fungerar inte skyddsautomatik (relä eller strömbrytare) på det sätt vi är vana vid i nätverk med fast jordad noll. Men systemet för övervakning av isolationsmotståndet utlöses.

Följaktligen kommer systemet att fortsätta att fungera med en enfas stängning av en trefasledning. I detta fall ökar spänningen på de två återstående ledningarna i förhållande till marken. Om en person rör vid fastråden faller han under linjespänning.

I samband med denna design, i ett nätverk med en isolerad noll, finns det inga två typer av spänning, till skillnad från en fast jordad, där mellan faserna U_linjär (i vardagen 380V), och mellan fas och noll U_fas (220V). För att ansluta en enfaslast till IT-nätet med en spänning på 380V kan man använda nedtrappningstransformatorer av typen 380/220 och koppla enheter mellan de två faserna till nätspänning.

Tillämpningsområde

Låt oss prata om var en sådan lösning används. Detta strömförsörjningssystem användes i inhemska elnät för att överföra el till bostadshus under sovjettiden. Speciellt för elektrifiering av trähus, där användningen av en solid jordad nolla ökade brandrisken vid jordfel.

Ur elsäkerhetssynpunkt är skillnaden mellan en isolerad och en solid jordad nolla i husens strömförsörjning att om i ett IT-nätverk en av ledarna kommer att vidröra jordade ledande delar, till exempel väggbeslag eller vattenrör, nätverket kommer att fortsätta att fungera på grund av låga strömmar läckor.

Följaktligen kommer varken invånarna eller någon annan att veta om problemet, förrän någon inte kommer att få elektriska stötar medan någon rör vid en av ledningarna och rörledningen.

I ett system med en solid jordad nolla kommer åtminstone differentialskyddet att fungera, och vid en "bra" metallkrets kommer strömbrytaren att stängas av. Med början av massbyggandet av panelhus (de så kallade Chrusjtjovs) övergavs det och på 60-80-talet bytte man till TN-C, och i slutet av 90-talet vidare TN-C-S, läs om orsakerna nedan.

För närvarande används isolerad neutral där det är nödvändigt för att ge ökad säkerhet eller det inte är möjligt att göra normalt grundstötning, nämligen:

• Till sjöss - på fartyg, olje- och gasproduktionsplattformar, där användningen av plattformens skrov som jordning är omöjlig på grund av anodskydd, och på platser där ström rinner ut i vattnet kommer det att börja rosta intensivt och ruttna.
• I gruvor och andra gruvplatser (med en spänning på 380-660V).
• I underjorden.
• Om belysning och styrkretsar i stationära kranar m.m.
• I hushållsbensin-, gas- eller dieselgeneratorer är den också den isolerade nollan vid utgångsterminalerna.

Det kan hittas inte bara i den form som vi har visat i diagrammet ovan, utan också i form av step-down och isoleringstransformatorer, som används för att driva bärbara belysningsanordningar (högst 50V eller 12V PTEEP klausul 2.12.6.) och annan utrustning eller verktyg, inklusive sådana som de arbetar med i slutna och fuktiga lokal.

Låt oss sammanfatta

Vi kom på varför en isolerad neutral upp till 1 kV behövs, nu listar vi fördelarna och nackdelarna med ett strömförsörjningssystem med en isolerad neutral för vattenkokare i el.

Fördelar med att använda:

1. Större säkerhet.
2. Stor tillförlitlighet, vilket gör den lämplig för exempelvis sjukhusbelysning.
3. Den ekonomiska faktorn är att i ett trefasnät med en isolerad neutral kan el överföras med minsta möjliga antal ledningar - tre.
4. Systemet kommer att fortsätta att fungera på enfas jordfel.

Nackdelar:

1. Vid jordfel ökar risken för användning när strömförsörjningen fortsätter.
2. Små kortslutningsströmmar.
3. Det finns inga gnistor under den primära kortslutningen.

I nätverk över 1000 V

För närvarande används oftast isolerad noll i nätverk med medelspänningsklass (1-35 kV). För ett nätverk på 110 kV och över - dövt grundad. På grund av det faktum att med en kortslutning till marken ökar spänningen, som det sades, till linjär, så i en 110 kV kraftöverföringsledning är fasspänningen (mellan jord och fastråd) 63,5 kV. Detta är särskilt viktigt vid kortslutning till jord och gör att du kan minska kostnaderna för isoleringsmaterial.

Förresten, i en transformatorstation med en högre spänning upp till 35 kV, är transformatorernas primärlindningar anslutna i en triangel, där det inte finns någon neutral som sådan.

Låga kortslutningsströmmar och förmågan att arbeta med enfas kortslutning på luftledningar är särskilt viktiga i distributionsnät och gör att du kan organisera en oavbruten strömförsörjning. I detta fall förblir skiftvinkeln mellan faserna som är kvar i drift oförändrad - vid 120˚.

Vid spänningar på tusentals volt kan fasernas kapacitiva konduktans inte försummas. Därför är det farligt för människoliv att röra vid ledningarna i luftledningar. I normalt läge bestäms strömmarna i källfaserna av summan av lasterna och de kapacitiva strömmarna i förhållande till marken, medan summan av de kapacitiva strömmarna är noll och strömmen inte passerar genom marken.

Om vi ​​utelämnar några detaljer för att presentera det på ett språk som är förståeligt för nybörjare, närmar sig spänningen i förhållande till marken för den skadade fasen noll med en kortslutning till marken. Eftersom spänningarna för de andra två faserna ökar till linjära värden, ökar deras kapacitiva strömmar med √3 (1,73) gånger. Som ett resultat är den kapacitiva strömmen för en enfas kortslutning 3 gånger högre än den normala. Till exempel, för en 10 kV luftledning med en längd på 10 km, är den kapacitiva strömmen ungefär 0,3 A. När en fas stängs till jord genom en båge, till följd av olika fenomen, uppstår farliga överspänningar upp till 2-4U_f, vilket leder till ett haveri av isoleringen och fas-till-fas kortslutning.

För att utesluta möjligheten till förekomst bågar och eliminering av möjliga konsekvenser, nollan är ansluten till marken genom ljusbågsdämpningsreaktorn. I det här fallet väljs dess induktans enligt kapaciteten på platsen för kortslutningen till marken, och också så att den säkerställer driften av reläskyddet.

Alltså, tack vare reaktorn:

1. Minskar mycket I_kz.
2. Bågen blir instabil och tonar ut snabbt.
3. Spänningsuppbyggnaden efter ljusbågssläckning saktas ner, vilket minskar sannolikheten för återuppbyggnad och växlingsström.
4. Negativa sekvensströmmar är små, därför har deras effekt på generatorns roterande rotor ingen signifikant effekt.

Låt oss lista för- och nackdelar med högspänningsnät med isolerad noll.

Fördelar:

1. Under en tid kan den fungera i nödläge (med kortslutning till marken)
2. På platser med fel uppstår en obetydlig ström, förutsatt att strömkapaciteten är låg.

Nackdelar:

1. Felsökning är mer komplicerat.
2. Behovet av att isolera installationer för nätspänning.
3. Om kortslutningen fortsätter under lång tid, kan en person skadas av elektriska stötar om han faller under stegspänning.
4. Med 1-fas kortslutningar är normal drift inte säkerställd reläskydd. Storleken på stängningsströmmen beror direkt på kretsens förgrening.
5. På grund av ackumuleringen av isoleringsdefekter från effekten av bågöverspänningar på den, reduceras dess livslängd.
6. Skador kan uppstå på flera ställen på grund av isolationsbrott, både i kablar och i elmotorer och andra delar av en elinstallation.

Detta avslutar översikten över principen om drift och funktioner i nätverk med isolerad neutral. Om du vill komplettera artikeln eller dela din erfarenhet - skriv i kommentarerna, vi kommer definitivt att publicera den!

Relaterat material:

• Orsaker till kortslutning
• Hur man gör jordning i ett privat hus
• Vad är skillnaden mellan jordning och jordning