Изолированная нейтраль что это такое

Применение электрических сетей с изолированной нейтралью

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству либо присоединенная к нему через большое сопротивление.

Электрические сети с изолированной нейтралью применяются в электрических сетях на напряжении 380 — 660 В и 3 — 35 кВ.

Применение сетей с изолированной нейтралью при напряжении до 1000 В

Трехпроводные электрические сети с изолированной нейтралью применяются на напряжении 380 — 660 В при необходимости соблюдения повышенных требований электробезопасности (электрические сети угольных шахт, калийных рудников, торфяных разработок, передвижных установок). Сети передвижных электроустановок могут выполняться четырехпроводными.

В нормальном режиме работы напряжения фаз сети относительно земли симметричны и численно равны фазному напряжению установки, а токи в фазах источника — фазным токам нагрузки.

В сетях напряжением до 1 кВ (как правило, небольшой протяженности) пренебрегают емкостной проводимостью фаз относительно земли.

При касании человеком фазы сети проходящий через его тело ток

I ч = 3 U ф/(3 r _ч + z)

где U ф — фазное напряжение; r _ч — сопротивление тела человека (принимается равным 1 кО м ); z — полное сопротивление из оляции фазы относительно земли (составляет 100 кОм и более на фазу).

Поскольку z >> r _ч , ток I, незначителен. Следовательно, прикосновение человека к фазе относительно безопасно. Именно это обстоятельство обусловливает применение изолированной нейтрали в электроустановках указанных объектов, помещения которых с точки зрения опасности поражения людей электрическим током относятся к помещениям особо опасным или с повышенной опасностью.

При неисправной изоляции, когда z ч, человек, касаясь фазы, попадает под фазное напряжение. В этом случае ток. проходящий через тело человека, может превосходить смертельно опасное значение.

При однофазных замыканиях на землю напряжение исправных фаз относительно земли возрастает до линейного и ток, проходящий через тело человека при его прикосновении к неповрежденной фазе в момент замыкания, всегда опасен, так как достигает нескольких сотен миллиампер (здесь z ч и вместо значения U ф в формулу следует подставлять линейное значение напряжения , т. с. √ 3 .

Следствием сказанного является применение в таких сетях в качестве защитной меры защитного отключения или заземления в сочетании с контролем состояния и золя ции сети. Длительная работа сети при однофазных замыканиях на землю в указанных электроустановках не допускается.

Основанием для применения заземления в сочетании с контролем изоляции сечи служит то обстоятельство, что ток глухого замыкания на землю I з в сетях с изолированной нейтралью не зависит от сопротивления заземления корпусов электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением (в связи с тем, что проводимость в месте замыкания на землю значительно превосходит сумму проводимостей нейтрали, изоляции и емкости фаз отно сит ельно земли), и напряжение поврежденной фазы относительно земли Uz составляет небольшую часть фазного напряжения источника.

Значения величин I з и Uz при симметричных сопротивлениях изоляции относительно земли определяются так:

I з = 3 U ф/ z , Uz = I з х r_z = 3 U ф х ( r_z/z)

где r_z — сопротивление заземления корпусов электрооборудования. Так как z >> r_z , то Uz

Как видно из формул, в сетях с изолированной нейтралью замыкание одной фазы на землю не вызывает токов короткого замыкания, ток I, составляет несколько миллиампер. Защитное отключение обеспечивает автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током и в подземных сетях строится на основе автоматического контроля за состоянием изоляции.

Применение сетей с изолированной нейтралью при напряжении выше 1000 В

К трехпроводным электрическим сетям напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю) относятся сети напряжением 3 — 33 кВ. Здесь емкостной проводимостью фаз относительно земли пренебречь нельзя.

В нормальном режиме токи в фазах источника определяются геометрической суммо й нагрузок и емкостных токов фаз относительно земли Геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю, поэтому ток в земле не проходит.

При глухом замыкании на землю напряжение относительно земли этой поврежденной фазы становится примерно равным нулю , а напряжения относительно земли двух других (поврежденных) фаз увеличиваются до линейных значений. Емкостные токи неповрежденных фаз также увеличиваются в √3 раз, поскольку к емкостям фаз уже приложены не фазные, а линейные напряжения. В результате емкостный ток однофазного замыкания на землю оказывается в 3 раза большим нормального емкостного тока фазы.

Абсолютное значение указанных токов относительно невелико. Так, для воздушной линии электропередачи напряжением 10 кВ и длиной 10 км емкостный ток равен п римерно 0,3 А , а для кабельной линии такого же напряжения и протяженности — 10 А .

Применение трехпроводной сети напряжением 3 — 35 кВ с изолированной нейтралью обусловлено не требованиями электробезопасности (такие сети всегда опасны для человека), а возможностью обеспечения нормальной работы электроприемников, включенных на междуфазное напряжение, в течение определенного промежутка времени. Дело в том, что при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью междуфазное напряжения остаются неизменными по величине и сдвинутыми по фазе на угол 120°.

Повышение напряжения в неповрежденных фазах до линейного значения распространяется н а всю есть, и при длительном воздействии возможно повреждение изоляции и последующее короткое замыкание между фазами. Поэтому в таких сетях для быстрого отыскания замыканий на землю должен выполняться автоматический контроль изоляции, действующий на сигнал при уменьшении сопротивления изоляции одной из фаз ниже заданного значения.

В сетях, питающих подстанции передвижных установок, торфяных разработок, угольных шах т и калийных рудников защита от замыканий на землю должна действовать на отключение.

При замыкании фазы на землю через перемежающуюся дугу могут возникнуть резонансные явления и опасные перенапряжения до (2 , 5 — 3,9)Uф, которые при ослабленной изоляции приводят к ее пробою и короткому замыканию. Поэтому уровень линейной изоляции определяется кратностью резонансных перенапряжений.

Перемежающиеся дуги возникают в сетях при емкостных токах замыкания на землю свыше 10 и 15 А при напряжении соответственно 35 и 20 кВ, свыше 20 и 30 А при напряжении соответственно 6 и 10 кВ.

Для исключения возможности возникновения перемежающихся дуг и устранения связанных с этим опасных последствий для изоляции электрооборудования в нейтраль трехпроводной сети включают индуктивный дугогасящий реактор. Индуктивность реактора подбирают таким обра з ом, чтобы емкостный ток в месте замыкания на землю был возможно меньшим и в то же время обеспечивал работу релейной зашиты, реагирующей на однофазное замыкание на землю.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Словарь специальных терминов

Электрическая сеть представляет сово­купность электроустановок, служащих для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций рас­пределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропере­дачи. Работа электроустановки 3-х фазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц во многом определяется режимом работы нейтралей генераторов или транс­форматоров. Практикуется в основном два вида централей, изолированная нейтраль и заземленная нейтраль.

Изолированная нейтраль — это нейтраль генератора или трансформатора, которая не присоединена к заземляющему устройс­тву или присоединена через устройства с большим электрическим сопротивлением (приборы сигнализации, защиты, дугогасительные реакторы). Заземленная нейтраль — это нейтраль генератора или трансфор­матора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству или через малое электрическое сопротивление. От режима работы нейтралей зависит в значительной степени уровень изоляции электроустановок, выбор коммутационной аппаратуры, величины перенапряжений и способы их ограничения, величины токов однофазных коротких замыканий на землю (корпус), условия работы релейной защиты и т.п.

Замыканием на землю называется слу­чайное соединение находящихся под напря­жением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или непосредственно с землей.

Замыканием на корпус называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с их конструктивными частями, нормально не находящимися под напряжением.

Электроустановки, в которых ток за­мыкания на землю (корпус) не превыша­ет 500 А, считаются электроустановками с малыми токами замыкания на землю. Электроустановки с током замыкания на землю (корпус) более 500 А считаются электроустановками с большими токами замыкания на землю.

С малыми токами однофазного замы­кания на землю (033) работают электроус­тановки напряжением до и выше 1000 В с изолированной нейтралью генератора или трансформатора. Это 3-фазные электроус­тановки с линейным напряжением соответственно 220-380-660 В и 3-35 кВ.

С большими токами замыкания на зем­лю работают электроустановки с заземлен­ной нейтралью (эффективно заземленной нейтралью) напряжением 110 кВ и выше. С заземленной нейтралью работают также 4 проводные 3-фазные электрические сети напряжением до 1000 В, в которых токи 033 могут не иметь больших значений. Это электроустановки напряжением 220/127 В, 380/220 В, 660/380 В.

Однофазные аварийные замыкания на землю (корпус) составляют до 75% от всех видов повреждений в электроустановках.

Режим работы нейтрали в значитель­ной степени влияет также на условия электробезопасности людей. В электроус­тановках с изолированной и заземленной нейтралью применяются разные элект­розащитные мероприятия, которые будут рассмотрены ниже. Электроустановки по условиям электробезопасности разделя­ются на электроустановки напряжением до 1000 В включительно и выше 1000 В.

а) Электроустановки с изолирован­ной нейтралью.

Рассмотрим работу электрической сети с изолированной нейтралью генератора.

Каждый провод сети с изолированной нейтралью относительно земли обладает определенной величиной сопротивления изоляции, а также определенной величи­ной электрической емкости, т.к. каждый из проводов можно рассматривать, как протяженный конденсатор. На воздушных линиях обкладками конденсатора являются проводник и земля, а диэлектриком воздух; на кабельных линиях обкладками конденса­тора являются жила кабеля и металлическая оболочка кабеля, соединенная с землей, а диэлектриком служит изоляция жил ка­беля. Сопротивление изоляции измеряется в мегаоммах. (1 мОм = 10 6 Ом); емкость измеряется в микрофарадах (1 мкФ = 10 -6 Ф). Это означает, что при нормальном режиме работы электроустановки через сопротив­ления изоляции и землю протекают токи утечки, а через конденсаторы на землю протекают токи, называемые емкостными (I_CO).

В исправной электрической сети гео­метрическая сумма токов утечки и емкостных токов (т.е. с учетом сдвига фаз в 3-х фазной сети на 120°) равна нулю.

Эти токи равномерно распределены по всей длине проводов. При этом между каж­дой фазой сети и землей будет действовать фазное напряжение сети (V_ф= V_л:√3).

Токи утечки можно определить по фор­муле:

Например, при V_л = 380 В и R_из = 1 мОм ток утечки будет равен:

Емкостные токи определяются по фор­муле:

Их величина зависит от величины на­пряжения электрической сети и протяжен­ности воздушных и кабельных линий.

Приближенно I_со можно определить по следующим формулам:

Ico = (V∙e):350 (A) — для воздушных линий

Ico = (V∙e):10 (A) — для кабельных ли­ний

где V — линейное напряжение сети (кВ)

е — длина сети (км)

При нормальных условиях работы сети токи утечки и емкостные токи невелики и не оказывают влияния на нагрузку генераторов или трансформаторов.

При возникновении замыкания одной из фаз на землю, земля получает потенциал поврежденной фазы, а между исправными фазами и землей будет линейное напря­жение. Под действием этого линейного напряжения через место замыкания и через землю будут протекать токи утечки и ем­костные токи двух исправных фаз.

Ток замыкания на землю возрастает в 3 раза и имеет, как правило, ёмкостной характер:

Если замыкание на землю неметалли­ческое, то в месте замыкания может воз­никать, так называемая, перемежающаяся дуга, которая периодически гаснет и за­горается при токах I_с более 5—10 А. При этом могут возникать опасные для изоляции электрооборудования перенапряжения от­носительно земли, достигающие величины равной (3—4) V_ф сети, что может привести к пробою изоляции и возникновению 2-фазных коротких замыканий. Опасность дуговых перенапряжений для изоляции возрастает с увеличением напряжения электрической сети, поэтому величина токов замыкания на землю I_с нормируется. В сетях напряже­нием 6 кВ — I_с не должно превышать 30 А, в сетях 10 кВ — не превышать 20 А, в сетях 35 кВ — не превышать 10 А.

С целью уменьшения токов замыка­ния на землю в сетях 3—35 кВ применяют компенсацию емкостных токов замыкания на землю путем заземления нейтралей генераторов или трансформаторов через специальные дугогасящие катушки.

Так как емкостной ток замыкания на землю и индуктивный ток дугогасящей катушки отличаются по фазе на 180°, то в месте замыкания на землю они ком­пенсируют друг друга. В результате ток замыкания на землю не будет превышать 5—10 А, благодаря чему не возникает пе­ремежающаяся дуга.

С точки зрения электробезопасности возникает повышенная опасность для лю­дей, т.к. человек, касающийся неповреж­денной фазы и корпуса, оказывается под действием линейного напряжения.

При однофазных замыканиях на землю не нарушается система межфазных напря­жений, устойчивость работы электрической сети и потребителей, поэтому не требуется немедленное отключение питающих линий энергоснабжения, чтобы не создавать пере­рыва в электроснабжении потребителей.

Исключение составляют электроуста­новки, где требуются повышенные условия электробезопасности (электроустановки торфоразработок, угольных шахт, пере­движные электроустановки). В этих элект­роустановках применяется немедленное от­ключение токов 033. Отключаются релейной защитой также синхронные генераторы и двигатели при внутренних замыканиях обмо­ток статора на корпус при I_О 5-10А из-за возможного выгорания железа статора.

В электрических сетях с изолированной нейтралью однофазные замыкания состав­ляют до 63% от всех повреждений.

ПТЭ электроустановок потребителей до­пускают работу электрических питающих сетей с однофазным замыканием на землю в течение 2-х часов с обязательным нахождением и от­ключением поврежденной питающей линии.

В сетях с изолированной нейтралью должен осуществляться непрерывный кон­троль изоляции.

Трехфазная электрическая сеть до 1000 В, которая связана с сетью напря­жением выше 1000 В через понижающий трансформатор, должна быть защищена пробивным предохранителем на случай повреждения изоляции между обмотками высшего и низшего напряжения. Пробивной предохранитель устанавливается на нейтра­ли трансформатора или на фазе обмотки низшего напряжения.

Должен предусматриваться контроль за целостностью пробивных предохрани­телей.

б) Электроустановки с эффективно заземленной нейтралью.

В 3-фазных электроустановках напря­жением 110 кВ и выше при нормальном режиме работы между каждым фазным про­водом сети и землей имеет место фазное напряжение электрической сети.

При возникновении замыкания одной из фаз на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника питания, к которому приложено фазное напряжение сети.

При этом токи 033 могут достигать значений в несколько десятков килоампер.

Длительное протекание таких токов может вызвать повреждение электрооборудования, поэтому в этих электроустановках предус­матривается быстрое отключение их уст­ройствами релейной защиты. В этом случае также устраняются перенапряжения, вызыва­емые перемежающимися дугами, что имеет место в электроустановках с изолированной нейтралью. Недостатком указанных элект­роустановок является возникновение пере­рыва в питании электропотребителей после отключения токов 033, а также значительная стоимость заземляющего устройства, кото­рое согласно ПУЭ, должно обладать весьма малым сопротивлением (R≤0,5ом). 3-фазные четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В относятся к сетям с занулением, работа которых рассматривается ниже.

в) Электроустановки постоянного тока.

В электроустановках постоянного тока с номинальным напряжением электроприём­ников 110—220—440 В каждый из проводов имеет относительно земли некоторое со­противление изоляции, распределенное по всей его длине. При этом между «плюсовым» и «минусовым» полюсом через сопротивле­ния изоляции проводов и землю образуется электрическая цепь, и протекают некоторые токи утечки.

При нормальном режиме работы токи утечки незначительны.

Если сопротивления изоляции каждого из проводов относительно земли одина­ковы, то каждый из проводов будет иметь относительно земли напряжение равное 0,5 V_ном сети. При неодинаковых сопротивле­ниях изоляции относительно земли напря­жения распределяются таким образом, что их сумма будет равна V_ном сети.

При замыкании одного из проводов на землю между землей и другим рабочим проводом возникает напряжение, равное полному напряжению сети.

Это значительно увеличивает опасность поражения человека при касании неповрежденного провода. Режим работы электроус­тановки а этом случае не нарушается, если не применено защитное отключение.

В этих электроустановках должен осу­ществляться непрерывный контроль изо­ляции. В электроустановках, применяемых для систем электрической тяги, приняты следующие величины номинальных напря­жений электроприемников:

Городской наземный транспорт (трам­вай, троллейбус) — 550 В; метрополитен — 750 В;

магистральные и пригородные желез­ные дороги — 3000 В;

промышленный электротранспорт: под­земный — 250 В; наземный — 500 В, 1500 В.

На шинах питающих тяговых подстанций номинальные напряжения приняты на 10% выше, чем на токоприемниках подвижного состава.

В тяговых электрических сетях контак­тный провод и контактный рельс на мет­рополитене являются плюсовым полюсом источника постоянного тока, которые изо­лированы от земли с помощью специальных изоляторов, закрепленных на металличес­ких или железобетонных конструкциях опор контактной сети и других сооружениях.

Ходовые рельсы являются минусовым полюсом источника тока. Все металличес­кие части опор контактной сети и других сооружений заземляются на ходовые рель­сы с помощью специальных заземляющих проводников.

В случаях нарушения изоляции кон­тактной сети, обрыва контактной сети, замыкания разнополярных проводов, не­исправности в подвижном составе и т.д. возникают короткие замыкания. Из-за устойчивого горения дуги постоянного тока при коротких замыканиях могут воз­никнуть пережоги контактных проводов, разрушиться токоприемники и другое электрооборудование, возникнуть пожары на подвижном составе, что может вызвать длительный перерыв в движении подвиж­ного состава и угрозу для жизни людей.

Поэтому в системе электрической тяги предусматривается быстрое, надежное, селективное отключение токов короткого замыкания на поврежденных участках кон­тактной сети с помощью быстродействую­щих автоматических выключателей посто­янного тока, имеющих собственное время отключения порядка 0,04—0,05 секунд.

Для обеспечения четкого отключения токов короткого замыкания на участках контактной сети должны быть соблюдены условия, при которых токи короткого за­мыкания были бы больше максимальных расчетных токов нагрузки линии и установок зашиты быстродействующих линейных вы­ключателей.

Если указанные условия не выполня­ются, то применяются специальные техни­ческие мероприятия, способствующие на­дежному отключению быстродействующих выключателей. Это позволяет обеспечить также повышенную электробезопасность людей.

Изолированная нейтраль. Устройство и работа. Применение

Понятие «изолированная нейтраль» неразрывно связано со способами передачи энергии, а также с защитой потребителя в трехфазных электрических сетях переменного тока. Для решения этих задач применяются линейные системы из 4-х проводов с равномерно распределенной нагрузкой по каждой из фаз. Достичь этого удается за счет введения в электрическую цепь нулевой жилы, называемой нейтралью.

Ее наличие, помимо создания обратной цепочки для рабочего тока, позволяет устанавливать в линии приборы релейной защиты, а также организовать повторное заземление на стороне потребителя. Для этого на обслуживаемом объекте обустраивается защитный контур, соединяемый отдельной шиной с нейтральным проводом трехфазной цепи.

Что такое изолированная нейтраль и в каких случаях она применяется

Изолированная нейтраль – это нулевая точка трехфазной сети, не заземленная на стороне источника электроэнергии (генератора переменного тока или трансформатора на подстанции). Сюда же относятся случаи, когда она соединяется с землей через вспомогательные приборы с большим внутренним сопротивлением (защитные, измерительные устройства или средства сигнализации).

Подобное решение нередко применяется в российских энергосистемах, где нейтраль вообще не предусмотрена. Такая возможность объясняется тем, что в высоковольтных линиях электропередач 6-10 кВ в качестве схемы распределения фаз применяется «треугольник«.

При изолированной нейтрали важно предусмотреть обязательное заземление оборудования на приемной стороне, защитив таким способом пользователя от удара током.

В отечественных силовых сетях изолированная нейтраль применяется в следующих системах передачи электроэнергии:

• 3-фазные сети с действующим напряжением до 1 кВ (система заземления IT).
• Их аналоги с напряжениями от 6 до 35 кВ (использование разрешено при допустимых значениях токов замыкания).
• Низковольтные цепи, оснащенные защитными и измерительными устройствами в различных исполнениях (разделительными трансформаторами, в частности).

Изолированная нейтраль в сетях с напряжениями до 1000 В и низковольтные цепи

При эксплуатации электрических сетей, рассчитанных на напряжения 380 или 660 В, особое внимание уделяется безопасности обслуживающего персонала и исключению случайного искрообразования.

К объектам, на которых используются такие сети, относят:

• Угольные шахты.
• Рудники и торфяные разработки.
• Мобильные (передвижные) станции.
• Особо опасные помещения, в которых хранятся легко воспламеняющиеся и взрывчатые вещества.

Особенность этих систем состоит в том, что при напряжениях до 1 кВ в сетях небольшой протяженности емкостная проводимость относительно земли очень мала. По этой причине при случайном касании человеком одной из фаз ток, проходящий через его тело, сравнительно невелик и практически безопасен. Это объясняется тем, что замкнутой цепи для его протекания не образуется.

Именно поэтому использование изолированной нейтрали в электроустановках перечисленных объектов считается не только целесообразным, но и соответствующим требованиям ТБ. Низковольтные цепи с защитными устройствами различного типа относятся к этой же категории трехфазных силовых сетей.

Сети с напряжением более 1 кВ

К электрическим сетям этого класса, отличающимся небольшими по величине токами замыкания, относятся силовые трехфазные линии напряжением до 35 кВ. В этом случае емкостной составляющей токов утечки пренебречь уже не удается. В штатном режиме токовые показатели в каждой из фаз определяются векторной суммой импедансов, образующихся из-за емкостных утечек в землю. Поскольку геометрическая сумма рабочих токов в каждой из фаз равна нулю – утечки в землю в этом случае практически отсутствуют.

В аварийных ситуациях (при замыкании на грунт) потенциал поврежденной фазы падает до нуля, а напряжения на двух других – возрастают до линейных величин (380 В). Емкостные токи в оставшихся неповрежденными линиях также увеличиваются в √3 раз. Это объясняется тем, что к образующим емкость линиям прикладываются не фазные, а линейные напряжения. В итоге емкостный ток замыкания на землю оказывается в 3 раза большим, чем тот же показатель в штатном режиме.

В нормальных условиях рабочие значения указанных величин относительно невелики. К примеру, для (высоковольтных линий) ВЛ 10 кВ протяженностью порядка 10 км емкостный ток составляет всего 0,3 А, а для кабельной линии с теми же параметрами от равен 1,0 А.

Популярность ВЛ напряжением 3-35 кВ, в состав которых входит изолированная нейтраль, связана не только с их безопасностью (при нарушении правил эксплуатации они все равно опасны для пользователя). Их привлекательность объясняется способностью обеспечить нормальные условия работы оборудования при линейном напряжении.

Требования к изоляции ВЛ

При замыкании фазы высоковольтных систем на землю возможно возникновение перемежающейся дуги, сопровождающейся опасными перенапряжениями и резонансными явлениями. При величине этих перенапряжений, достигающих (2,5-3,9) Uф в случае поврежденной или изношенной изоляции возможен ее пробой и короткое замыкание в линии. Именно поэтому провода в ВЛ подбираются с учетом качества линейной изоляции, определяемой кратностью резонансных явлений.

Возникновение перемежающейся дуги возможно при величинах емкостных токов замыкания на землю порядка 10, 15, 20 или 30 А для различных условий эксплуатации. Два нижних токовый предела относится к сетям с рабочими напряжениями 35 и 20 кВ. При напряжениях 6 и 10 кВ они составляют соответственно 20 и 30 А и более.

Для исключения проявлений опасного для оборудования и человека эффекта в нейтрали трехфазных сетей устанавливается компенсирующий реактор в виде дугогасящего индуктивного элемента. Его основной показатель (индуктивность) подбирается из того расчета, чтобы по возможности полностью компенсировать емкостный ток в месте замыкания. Вместе с тем он должен быть достаточным для того, чтобы во время аварии срабатывали исполнительные цепи релейной зашиты.

Преимущества и недостатки электрических сетей с изолированной нейтралью

К преимуществам, относят:

• Замыкание фазы на землю при изолированной нейтрали не означает КЗ, поскольку прямое электрическое соединение между ними отсутствует.
• Токи однофазного замыкания (ОЗЗ) незначительны по величине.
• Допустимость работы системы в режиме ОЗЗ некоторое время, достаточное для отыскания неисправности и ее устранения.
• Емкостной характер токов замыкания, объясняемый особым типом связи, существующей между кабельными/воздушными линиями с электрооборудованием и землей.

Плюсом этого способа организации 4-х проводной линии также считается отсутствие активной токовой составляющей. Последнее объясняется тем, что резистивной связи между землей и нейтралью в этом случае не существует.

Изолированная нейтраль в составе трехфазных цепей передачи электроэнергии применяется крайне редко, поскольку у нее имеется ряд серьезных недостатков. К ним относятся:

• Сложность выявления и устранения неисправностей.
• Необходимость надежной изоляции линейных проводников.
• Опасность поражения высоким напряжением при длительном замыкании на землю.
• Невозможность обеспечить нормальную работу релейной защиты при 1-фазных замыканиях.
• Возможность повреждения изоляции из-за воздействия на нее дуговых перенапряжений. Случайные разрушения могут обнаружиться на любых участках ВЛ или кабельной укладки из-за пробоя изоляции в проблемных местах.

Все перечисленное позволяет заключить, что недостатки этих систем при напряжениях выше 1 кВ превышают их достоинства. Однако в определенных условиях этот режим достаточно эффективен и не нарушает требований, предъявляемых к электросетям нормативными документами (ПУЭ, в частности).

Области применения

Как правило, изолированная нейтраль используется на участках линий, к которым предъявляются повышенные требования в части безопасности эксплуатации. Кроме того, она востребована на объектах, где нет возможности обустроить полноценное заземление. К таким местам относятся:

• Морские суда, а также нефте- и газодобывающие платформы.
• Шахты и подобные им объекты, связанные с добычей полезных ископаемых при рабочих напряжениях 380-660 В.
• Подземные службы гражданского назначения (метро, в частности).
• Цепи управления рельсовыми подъемными кранами.
• Осветительные сети.

В открытом море и на платформах использование корпуса в качестве заземления невозможно, поскольку он имеет специальную анодную защиту. К тому же в зоне стекания тока в жидкую среду защитный слой со временем разрушается.

Изолированная нейтраль также применяется в бытовых генераторах, работающих на различных видах горючего топлива (бензине, газе или солярке).

Этот способ организации питающих линий широко распространен в виде понижающих/разделительных трансформаторов, необходимых для безопасной эксплуатации переносных светильников. Последние предназначаются для работы в особо опасных условиях и в замкнутых пространствах, к которым относятся траншеи, цистерны и помещения с повышенным уровнем влажности.

Похожие темы:

• Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение
• Устройство заземления. Виды и особенности. Правила и монтаж
• Уравнивания потенциалов. Виды и применение. Установка
• Защитное зануление. Работа и устройство. Применение и особенности

Нейтраль трансформатора

Нейтраль трансформатора точка соединения фазных обмоток при схеме подключения «звезда». Разность потенциалов в этой точке равна нулю. Разность потенциалов между концами фаз и нейтралью соответствует линейному напряжению между фазами.

При замыкании на землю изменяется симметрия электрической системы; изменяется значение напряжения между землей и фазами; образуются токи замыкания на землю, возникает перенапряжение в сети. Степень искажения симметрии зависит от выбранного режима присоединения нейтрали.

Выбранный режим должен обеспечивать безопасность обслуживающего персонала, экономичность электроустановки, бесперебойность электроснабжения потребителей и надежность работы.

Нейтрали трансформаторов электрических установок заземляются непосредственно, либо через активные или индуктивные сопротивления, либо изолируются от земли.

• Глухозаземленная нейтраль присоединяется к заземляющему устройству непосредственно.
• Изолированная нейтраль не соединена с заземлением.
• Резонанснозаземленная (компенсированная) нейтраль соединяется через индуктивное сопротивление (реактор) компенсирующее ёмкостный ток сети.
• Резистивнозаземленная нейтраль заземляется через активное сопротивление (резистор).
• Сетью с эффективнозаземленной нейтралью считается сеть напряжением свыше 1 кВ, коэффициент замыкания на землю которого не более 1,4.

Заземляющее устройство, к которому присоединяется нейтраль трансформатора или генератора должно иметь сопротивление не выше 4 Ом для электроустановок с напряжением 380/220В.

В отличие от защитного заземления, заземление нейтрали трансформатора или генератора называется рабочим заземлением.

Для выбора метода заземления нейтрали не утверждены стандарты. При проектировании электрических систем, энергетических установок и линий необходимо руководствоваться практикой эксплуатации существующих установок, директивными рекомендациями по предотвращению перенапряжений и параметрами электрооборудования.