Co to jest izolowany neutralny i gdzie jest używany?

Obecnie izolowany przewód neutralny jest trudny do znalezienia w życiu codziennym, nigdy go nie spotkasz, jeśli wykonasz okablowanie w mieszkaniach. Podczas gdy linie wysokiego napięcia są aktywnie wykorzystywane, a także w niektórych przypadkach w sieciach 380 V. W tym artykule powiemy więcej o tym, czym jest izolowana neutralna sieć i jakie funkcje ma ona w prostych słowach.

Co to jest

Definicja „izolowanego neutralnego” jest podana w rozdział 1.7. PUE, w pkt 1.7.6. i GOST R 12.1.009-2009. Mówi się, że izolowany jest przewód neutralny na transformatorze lub generatorze, niepodłączony w ogóle do urządzenia uziemiającego lub gdy jest on podłączony przez urządzenia zabezpieczające, pomiarowe i sygnalizacyjne.

Punkt zerowy to punkt, w którym uzwojenia transformatorów lub generatorów są połączone po włączeniu zgodnie ze schematem „gwiazdy”.

Wśród elektryków istnieje błędne przekonanie, że jest to skrócona nazwa izolowanego neutralnego system informatyczny, zgodnie z klasyfikacją w pkt 1.7.3. Co nie jest do końca prawdą. Ten sam akapit mówi, że oznaczenia TN-C / C-S / S, TT i IT są akceptowane dla sieci i instalacji elektrycznych o napięciu do 1 kV.

W tym samym rozdziale 1.7 EIC znajduje się klauzula 1.7.2. gdzie mówi się, że w odniesieniu do elektrycznych środków bezpieczeństwa instalacje elektryczne są podzielone na 4 typy - izolowane lub solidnie uziemione do 1 kV i powyżej 1 kV.

Istnieją zatem pewne różnice w bezpieczeństwie i zastosowaniu takiej sieci w różnych klasach napięcia i co najmniej błędne jest wywoływanie linii 10 kV z izolowanym neutralnym „systemem IT”. Chociaż schematycznie - prawie tak samo.

W sieciach do 1 kV

Informacje ogólne

Zobaczmy, gdzie, jak iw jakich przypadkach używają izolowanego przewodu neutralnego w instalacjach elektrycznych o napięciu do 1000 V, tak zwanego systemu informatycznego. W rozdziale 1.7 PUE. Sekcja 1.7.3. podana jest definicja podobna do podanej powyżej, ale jest nieco inna. Mówi, że obudowy i inne części przewodzące w systemach IT muszą być uziemione. Zastanów się, jak to wygląda na schemacie.

Ponieważ przewód neutralny transformatora sieci IT nie jest podłączony do uziemienia, najprościej mówiąc, nie mamy niebezpiecznej różnicy potencjałów między przewodami uziemiającymi a fazowymi. I przypadkowe dotknięcie 1 przewodu pod napięciem w systemie IT jest bezpieczne. Ze względu na stosunkowo niskie napięcie pomija się tutaj przewodnictwo fazy pojemnościowej.

W sieciach z izolowanym punktem zerowym nie ma wyraźnej fazy i zera - oba przewody są równe.

Prąd przepływający przez ludzkie ciało jest równy:

ja_h = 3U_fa/ (3r_h+ z)

U_fa - napięcie fazowe; r_h - opór ludzkiego ciała (przyjmuje się 1 kOhm); z to całkowita rezystancja izolacji fazy względem ziemi (100 kOhm lub więcej na fazę).

Prąd w tym przypadku wraca do źródła zasilania przez izolację przewodów, a nie do ziemi, jak ma to miejsce w przypadku TN.

Ponieważ rezystancja izolacji wynosi więcej niż 100 kOhm na fazę, prąd przepływający przez ciało będzie wynosił jednostki miliamperów, co nie spowoduje szkód.

Inną cechą tego systemu jest to, że prądy upływowe do obudowy i prądy zwarciowe do ziemi będą niskie. W rezultacie automatyka ochronna (przekaźnik lub wyłączniki) nie działa w sposób, w jaki jesteśmy przyzwyczajeni w sieciach z uziemionym punktem zerowym. Ale system monitorowania rezystancji izolacji działa.

W związku z tym w przypadku obwodu jednofazowego linii trójfazowej system będzie nadal działał. W tym przypadku napięcie na dwóch pozostałych drutach wzrasta w stosunku do ziemi. Jeśli ktoś dotknie drutu fazowego, spada napięcie sieciowe.

W związku z taką konstrukcją nie ma dwóch rodzajów napięcia w sieci z izolowanym punktem zerowym, w przeciwieństwie do nieuziemionego, gdzie pomiędzy fazami U_liniowy (w życiu codziennym 380 V) oraz pomiędzy fazą a zero U_faza (220 V). Aby podłączyć jednofazowe obciążenie do sieci z systemem informatycznym o napięciu 380 V, można zastosować transformatory obniżające typu 380/220 i podłączyć urządzenia między dwiema fazami do napięcia liniowego.

Szereg zastosowań

Porozmawiajmy o tym, gdzie stosuje się takie rozwiązanie. Ten system zasilania był używany w krajowych sieciach elektroenergetycznych do przesyłania energii elektrycznej do budynków mieszkalnych w czasach sowieckich. Szczególnie w przypadku elektryfikacji domów drewnianych, w których przy zastosowaniu uziemionego przewodu neutralnego wzrosło ryzyko pożaru z powodu zwarć doziemnych.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa elektrycznego różnica między izolowanym a uziemionym punktem zerowym w zasilaniu domów polega na tym, że jeśli jeden z przewodów dotknie uziemionych części przewodzących w sieci IT, na przykład armatury ściennej lub rur wodnych, sieć będzie nadal działać z powodu niskich prądów upływowych.

W związku z tym ani mieszkańcy, ani nikt inny nie będą wiedzieć o problemie, dopóki ktoś nie dotknie jednego z przewodów i rurociągu, ktoś będzie zszokowany.

W systemie z uziemionym punktem zerowym zadziała co najmniej zabezpieczenie różnicowe, a przy „dobrym” obwodzie metalowym nastąpi otwarcie wyłącznika. Wraz z początkiem masowej budowy domów z płyt (tzw. Chruszczowa) porzucili ją i w latach 60-80 przeszli na TN-Ci pod koniec lat 90 TN-C-S, o przyczynach przeczytanych poniżej.

Obecnie izolowana neutralna jest używana wszędzie tam, gdzie jest to konieczne, aby zapewnić zwiększone bezpieczeństwo lub czy nie jest możliwe przywrócenie normalności grunt, a mianowicie:

• Na morzu - na statkach, platformach naftowych i gazowych, gdzie zastosowanie korpusu platformy jako uziemienia jest niemożliwe ze względu na ochronę anodową, aw miejscach, w których prąd wpływa do wody, zacznie intensywnie rdzewieć i gnić.
• W kopalniach i innych zakładach górniczych (o napięciu 380–660 V).
• W podziemiu.
• O obwodach oświetleniowych i sterujących w dźwigach stacjonarnych itp.
• Również w domowych generatorach benzyny, gazu lub oleju napędowego na zaciskach wyjściowych występuje izolowany przewód neutralny.

Można go znaleźć nie tylko w formie, którą przedstawiliśmy na powyższym schemacie, ale także w postaci transformatorów obniżających napięcie i izolujących, które są używane do zasilania przenośnych urządzeń oświetleniowych (nie więcej niż 50 V lub 12V PTEEP str. 2.12.6.) Oraz inny sprzęt lub narzędzia, w tym te, z którymi pracują w zamkniętych i wilgotnych pomieszczeniach.

Podsumowując

Zrozumieliśmy, dlaczego potrzebujemy izolowanego przewodu neutralnego do 1 kV, teraz wymienimy zalety i wady systemu zasilania z izolowanym punktem zerowym dla manekinów w elektrykach.

Korzyści z użytkowania:

1. Świetne bezpieczeństwo.
2. Większa niezawodność, która pozwala na przykład na oświetlenie w szpitalach.
3. Czynnik ekonomiczny - w sieci trójfazowej z izolowanym punktem zerowym możliwe jest przesyłanie energii elektrycznej przez możliwie najmniejszą liczbę przewodów - w trzech.
4. System będzie nadal pracował z jednofazowymi zwarciami doziemnymi.

Niedogodności:

1. Zwarcia doziemne zwiększają ryzyko użytkowania wraz z ciągłym zasilaniem.
2. Małe prądy zwarciowe.
3. Brak iskier podczas głównej awarii.

W sieciach powyżej 1000 V.

Obecnie izolowany przewód neutralny jest najczęściej stosowany w sieciach o średnim napięciu (1-35 kV). Dla sieci 110 kV i wyższej - solidnie uziemiony. Z uwagi na fakt, że podczas zwarcia do ziemi napięcie, jak powiedziano, wzrasta do liniowego, więc w linii przesyłowej 110 kV napięcie fazowe (między ziemią a przewodnikiem fazowym) wynosi 63,5 kV. W przypadku zwarcia do ziemi jest to szczególnie ważne i pozwala obniżyć koszty materiałów izolacyjnych.

Nawiasem mówiąc, w podstacjach transformatorowych o wyższym napięciu do 35 kV uzwojenia pierwotne transformatorów są połączone w trójkąt, w którym nie ma neutralnego jako takiego.

Niskie prądy zwarciowe i zdolność do pracy z jednofazowym zwarciem na liniach napowietrznych - w sieciach rozdzielczych są szczególnie ważne i pozwalają na zorganizowanie nieprzerwanego zasilania. W tym przypadku kąt przesunięcia między pozostałymi fazami pracy pozostaje niezmieniony - na 120 °.

Przy napięciach tysięcy woltów nie można pominąć przewodnictwa pojemnościowego faz. Dlatego dotykanie przewodów VLEP jest niebezpieczne dla życia ludzkiego. W trybie normalnym prądy w fazach źródła są określane przez sumę obciążeń i prądów pojemnościowych względem ziemi, podczas gdy suma prądów pojemnościowych wynosi zero, a prąd w ziemi nie przechodzi.

Jeśli pominiemy niektóre szczegóły, aby stwierdzić w języku zrozumiałym dla początkujących, to w przypadku zwarcia do masy napięcie względem ziemi uszkodzonej fazy zbliża się do zera. Ponieważ napięcia pozostałych dwóch faz rosną do wartości liniowych, ich prądy pojemnościowe rosną √3 (1,73) razy. W rezultacie prąd pojemnościowy zwarcia jednofazowego jest 3 razy wyższy niż normalnie. Na przykład dla linii przesyłowej wysokiego napięcia 10 kV o długości 10 km prąd pojemnościowy wynosi około 0,3 A. Gdy faza jest zwarta do ziemi przez łuk, w wyniku różnych zjawisk powstają niebezpieczne przepięcia do 2-4U_fa, co prowadzi do uszkodzenia izolacji i zwarcie międzyfazowe.

Aby wykluczyć możliwość wystąpienia łuk i wyeliminować możliwe konsekwencje, neutralny jest połączony z ziemią przez reaktor tłumienia łuku. W takim przypadku jego indukcyjność dobierana jest zgodnie z pojemnością w miejscu zwarcia do masy, a także tak, aby zapewniała działanie zabezpieczenia przekaźnika.

Zatem dzięki reaktorowi:

1. Zmniejszam się znacznie_krótki
2. Łuk staje się niestabilny i szybko gaśnie.
3. Wzrost napięcia po wygaszeniu łuku jest spowolniony, w wyniku czego zmniejsza się prawdopodobieństwo ponownego wystąpienia łuku i prądu przełączania.
4. Prądy w sekwencji odwrotnej są małe, dlatego ich wpływ na wirujący wirnik generatora nie ma znaczącego wpływu.

Podajemy zalety i wady sieci wysokiego napięcia z izolowanym punktem zerowym.

Korzyści:

1. Przez pewien czas może pracować w trybie awaryjnym (z zwarciem do masy)
2. Nieznaczny prąd pojawia się w miejscach awarii, pod warunkiem, że jego pojemność jest niewielka.

Niedogodności:

1. Skomplikowane wykrywanie błędów.
2. Konieczność odizolowania instalacji napięcia sieciowego.
3. Jeśli obwód trwa długo, wówczas osoba może zostać porażona porażeniem prądem, jeśli spadnie napięcie krokowe.
4. W przypadku zwarcia 1-fazowego normalna praca nie jest zapewniona ochrona przekaźnika. Wartość prądu zwarciowego zależy bezpośrednio od obwodu rozgałęzienia.
5. Z powodu nagromadzenia wad izolacji w wyniku narażenia na przepięcia łuku, jego żywotność jest krótsza.
6. Uszkodzenie może wystąpić w kilku miejscach z powodu uszkodzenia izolacji, zarówno w kablach, jak i silnikach elektrycznych i innych częściach instalacji elektrycznej.

To kończy przegląd zasady działania i cech sieci z izolowanym punktem neutralnym. Jeśli chcesz uzupełnić artykuł lub podzielić się swoimi doświadczeniami - napisz w komentarzach, opublikujemy go!

Powiązane materiały:

• Przyczyny zwarcia
• Jak wykonać uziemienie w prywatnym domu
• Jaka jest różnica między uziemieniem a uziemieniem