Режим изолированной нейтрали: что это такое и где она применяется

Режим изолированной нейтрали для операционных блоков

Как показывает практика, проектирование сетей питания медицинских учреждений во многих случаях сопровождается определенными трудностями. Основной причиной является отсутствие единого комплекса современной нормативной базы в данной области. К отечественным документам, регламентирующим проектирование и работы по силовым сетям питания медицинских учреждений, относятся:

Инструкция РТМ – 42 – 80. – организация питания операционных.

ПУЭ п.1.6.12 – пункт об обязательном применении автоматического непрерывного контроля изоляции в сетях переменного тока с изолированной нейтралью до 1 кВ.

ГОСТ 30030 – требования к изолирующим трансформаторам. Практическим выходом из сложившейся ситуации может быть ориентация на международные нормативы, где данные вопросы проработаны весьма тщательно. К таким стандартам относится IEC 60364–7–710. 2001 (стандарт безопасности в медицинских учреждениях).

Классификация помещений

Согласно IEC 60364–7–710. 2001 в зависимости от вида медицинских процедур, проводимых в помещениях, предусмотрена следующая классификация помещений:

Гр 0 – мед. помещения, где не используются электроприборы

Гр 1 – мед. помещения, где приборы используются внешне или внутренне, но авария силового питания не может привести к гибели или серьезному ущербу для жизни пациента.

Гр 2 – помещения, где первичная неисправность в цепи питания не должна приводить к отказу аппаратуры жизнеобеспечения.

К помещениям Гр 2 относятся: операционные, помещения интенсивной терапии, анестезионные, комнаты подготовки к операции, комнаты послеоперационного восстановления, искусственного сердца и помещения с детьми, родившимися недоношенными. Для питания электроприборов в помещениях медицинских учреждений Гр 2 с целью обеспечения максимальной электробезопасности предписывается использование разделительных трансформаторов с системой контроля изоляции сети (режим изолированной нейтрали или IT – сеть).

Построение сети с изолированной нейтралью

Основным способом получения IT – сети является применение разделительного трансформатора (рис.1).

Рисунок 1 – Применение разделительного трансформатора.

Нагрузка подключается к силовым выходам трансформатора, а корпус прибора к заземляющей шине для предотвращения накопления статического заряда.

В случае применения трехфазного трансформатора выходное напряжение может быть как 220/380 В, 50 Гц, так и трехфазное 220 В, 50 Гц без использования нейтрали, где однофазная нагрузка подключается к линейному напряжению.

Цель использования и достоинства IT — сетей

Применение разделительных трансформаторов с системами контроля изоляции требует достаточно больших затрат и возникает законный вопрос о необходимости тратить такое количество средств.

Приведем ряд преимуществ, которые дает сеть с изолированной нейтралью.

1. Первичный пробой (фаза – корпус) в отличие от TN – S сетей не приводит к аварии (рис. 2)

Рисунок 2 – Сеть с изолированной нейтралью.

Результатом короткого замыкания любого из выходов трансформатора на заземление (корпус прибора) становится переход IT – сети в разряд сети типа TN – S.

При отсутствии устройства контроля изоляции данная ситуация может пройти незамеченной, поэтому для сетей с изолированной нейтралью обязательным является применение реле контроля изоляции (РКИ), обеспечивающего непрерывный контроль за состоянием изоляции выходной обмотки трансформатора и распределительной сети.

2. Одновременное касание заземленного, неизолированного элемента конструкции и любого из силовых выходов разделительного трансформатора является безопасным. В «идеальной сети» напряжение равно нулю. В реальных сетях токи утечки составляют микроамперы, что значительно меньше уровня токов безопасности и не представляет угрозы.

3. Разделительный трансформатор сам по себе является неплохим фильтром помех и хорошей защитой от импульсных, грозовых перенапряжений, что обеспечивает более надежную работу подключенной аппаратуры. Это свойство часто используется для обеспечения надежной работы цифровой аппаратуры на предприятиях в условиях высокого уровня помех от работы оборудования.

В результате, высокая надежность, электробезопасность и помехозащищенность IT – сетей определило их использование в нефтехимической отрасли, на шахтах, на транспорте и в медицине.

Применение разделительных трансформаторов и организация распределительной сети для питания медицинской аппаратуры имеет ряд специфических требований и правил.

Для сетей питания медицинского оборудования принят пороговый уровень сопротивления изоляции IT – сети в 50 кОм, что соответствует току утечки 4,4 мА.

Принцип организации питания медицинской аппаратуры

В основу организации сети питания для мед. аппаратуры в помещениях Гр 2 заложены три основных принципа:

• Использование устройств преобразования, передачи и распределения энергии обеспечивающих высокий уровень изоляции и надежности сети.
• Обеспечение непрерывности питания аппаратуры, как необходимого условия безопасности жизни пациентов.
• Непрерывный контроль персонала за состоянием IT – сети.

Требования к разделительному трансформатору

• Мощность разделительных трансформаторов ограничена диапазоном 0,5 — 10 кВА, как для однофазных, так и для трехфазных трансформаторов.

Данное требование связано с тем, что контроль за множеством потребителей в сильно разветвленной распределительной сети менее эффективен. Возникновение аварии или нарушения изоляции в любой из частей может привести к общей аварии сети и затрудняет поиск места неисправности. С этим связано требование нормативов, определяющее питание

каждой операционной от одного трансформатора

(РТМ — 42).

• Выходное напряжение трехфазного изолирующего трансформатора 3 ф 220В.

Наличие линейного напряжения 380В в помещении с медицинским оборудованием запрещено, так как является фактором, снижающим электробезопасность помещения (IEC 60364–7–710, Инструкция РТМ – 42).

Подключение потребителей к трехфазному трансформатору осуществляется по приведенной схеме на рис.3:

Рисунок 3 – Подключение потребителей к трехфазному трансформатору.

Применение трехфазного трансформатора требует соответствующей схемы организации распределительной сети, так как провод нейтрали не используется.

• Обязательное наличие экранирующей обмотки.

Данное требование уменьшает вероятность пробоя изоляции между первичной и вторичной сетями в случае аварии трансформатора и существенно уменьшает токи утечки вызванные «паразитной» емкостью между обмотками. В-третьих, разделительный трансформатор с экранирующей обмоткой является неплохим фильтром высокочастотных помех, что весьма положительно сказывается на работе аппаратуры.

• Повышенные требования к изоляции трансформатора соответствующие медицинским стандартам.

Например, испытательное напряжение между обмотками и обмотками и корпусом 4150 В.

• Система плавного старта.

Обязательное требование ГОСТ 30030. Пусковой ток обычного трансформатора составляет от 5 до 8 крат рабочего тока, что может вызывать срабатывание автоматов защиты стандартного исполнения со стороны питающей сети и влиять на работу стороннего оборудования, инициируя кратковременный провал напряжения питания.

• Отклонение выходного напряжения на холостом ходу и под нагрузкой не более 5 % от U_вх.

• Повышенная нагрузочная способность.

• Обязательный контроль температуры обмоток.

Благодаря измерению этих параметров персонал получает оперативную информацию о перегрузке сети и выполняет необходимые мероприятия (например, отключает неиспользуемые нагрузки).

• Система контроля изоляции (РКИ).
• Выход дистанционного контроля (сигнализации) о превышении уровня нагрузки и температуры.
• Пост дистанционного контроля трансформатора (ПДК).

Требования к посту дистанционного контроля

• Индикация состояния сопротивления изоляции «НОРМА» при R > 50 кОм, «ПРОБОЙ» при R < 50 кОм.
• Индикация превышения допустимой температуры трансформатора.
• Кнопки дистанционного тестирования системы контроля изоляции.
• Функция необходимая для периодической проверки системы контроля изоляции.
• Отключаемый звуковой сигнал при выходе любого из контролируемых параметров за пределы нормы.

Так как большинство медицинских приборов имеет собственную звуковую сигнализацию (например ритм биения сердца), то звуковая сигнализация от поста дистанционного контроля может мешать проведению операции. Персонал, получив информацию о перегрузке трансформатора или снижении сопротивления изоляции сети, отключает звуковую сигнализацию поста.

• Исполнение, допускающее обработку санитарными растворами.
• Напряжение питания и индикации не более 24 В.

Обеспечение бесперебойности электропитания.

Ввиду исключительной важности стабильного функционирования электрооборудования в медицинских учреждениях предусматривается питание электросети по категории 1. Наличие двух независимых источников питания является обязательным условием. Однако участившиеся в последнее время техногенные аварии зачастую приводят к обесточиванию целых районов города и для надежности электроснабжения в качестве третьего источника питания применяют дизельные станции с системой автоматического запуска и источники бесперебойного питания.

Согласно IEC 60364–7–710. 2001 в зависимости от рода работ для помещений групп 1 и 2 установлены различные продолжительности времени переключения и работы резервного источника питания:

Время переключения менее 0,5 секунд для освещения операционных столов и другого необходимого осветительного оборудования с обеспечением бесперебойности электроснабжения при полной аварии по двум вводам на период не менее 3 ч.

Время переключения менее 15 секунд для аварийного освещения, медицинского оборудования группы 2, оборудования питания медицинского газа, пожарной сигнализации.

Время переключения более 15 секунд для оборудования поддержания больничных служб (стерилизаторы, холодильное, кухонное оборудование и т.д.).

В случае, если АВР на входе питания сети не удовлетворяет условию времени переключения (менее 0,5 сек), возможно локальное применение источников бесперебойного питания для части нагрузок.

Источник бесперебойного питания устанавливается до разделительного трансформатора.

Построения сети питания.

В настоящий момент не существует универсальной схемы электроснабжения для больниц и других учреждений здравоохранения. В каждом конкретном случае инженер проектировщик вынужден самостоятельно решать вопрос по структуре электроснабжения объекта. Использование типовых европейских схем представляется сомнительным, так как для первой категории электроснабжения по их стандартам достаточно иметь один ввод от трансформатора подстанции и дизельную станцию. Нагрузки делятся на две группы AV – рабочее электроснабжение и SV – резервированное электроснабжение соответственно. Дизельная станция, в случае аварии основного ввода, поддерживает лишь группу нагрузок SV (рис.4).

Рисунок 4 – Построения сети питания.

Опыт разделения нагрузок на две основные части имеет существенные преимущества, особенно для больших больничных комплексов:

1. Позволяет существенно уменьшить мощность дизельной станции, что в итоге сказывается на цене проекта.
2. Улучшает надежность работы ответственных нагрузок с точки зрения помех.

На рисунке 4 приведен пример структуры энергоснабжения, использующий именно этот принцип.

В нормальном режиме питание разделенных нагрузок осуществляется каждой от своего ввода. При аварии любого из вводов АВР автоматически переключает все нагрузки на рабочий ввод. В случае аварии обоих вводов автоматически запускается дизельная станция и обеспечивается подача питания на ответственные нагрузки (SV).

Создание АВР с подобной схемой и описанным алгоритмом работы на современном уровне элементной базы особых трудностей обычно не вызывает.

Размещение оборудования.

Принцип размещения электрооборудования достаточно стандартный, однако следует обратить особое внимание на расположение поста дистанционного контроля трансформатора (ПДК). Обязательно размещение его в зоне работы персонала, для оперативного получения информации о состоянии IT – сети и трансформатора.

При реконструкции больниц часто возникает проблема с установкой разделительных трансформаторов. В принципе, допустимо установить трансформатор в помещении операционной, но при выполнении следующего условия: трансформатор должен представлять собой закрытый электротехнический шкаф со степенью защиты IP 54 с возможностью обработки его санитарными растворами.

На рисунке 5 приведен пример типовой и проверенной на практике схемы подключения консолей жизнеобеспечения операционной к разделительному трехфазному трансформатору мощностью 6 кВА (перегрузочная способность до 10 кВА в течении 30 мин. ). Указанные номиналы автоматов обеспечивают стабильную работу системы и максимальную мощность нагрузки до 3,5 кВА на розетку.

Рисунок 5 – Размещение электрооборудования.

Светильники операционного стола.

К обеспечению электропитанием операционных светильников предъявляются самые жесткие требования. Согласно нормативам время прерывания напряжения питания должно составлять не более 0,5 сек и обеспечена бесперебойная подача напряжения не менее 3 ч при полном отключении электросети в случае аварии.

Средняя мощность светильников составляет 450 Вт. С напряжением питания возможны два варианта – 220 В, 50Гц или 24 В постоянного/переменного токов.

При первом варианте питание осуществляется от разделительного трансформатора (РТМ – 42 , пункт 2.3.7 ), запитанного в свою очередь от ИБП с соответствующей емкостью батареи.

Защитное заземление и выравнивание потенциалов.

Операционные помещения должны иметь защитную заземляющую шину из меди сечением не менее 80 мм², либо из другого материала с эквивалентным по проводимости сечением.

Удельное электрическое сопротивление для различных проводников дано в таблице 1.

Таблица 1.

Операционный стол, наркозный аппарат и вся электромедицинская аппаратура, выполненная по 01 и 1 классам электробезопасности, должны быть соединены с шиной заземления проводниками.

Выбор сечения заземляющего проводника см. таблице 2.

Таблица 2.

Минимальное сечение защитного заземляющего проводника, имеющего механическую защиту, должно быть 2,5 мм², а не имеющего механической защиты – 4 мм².

Все штепсельные розетки должны быть с заземляющими контактами с сечением проводников подключения 2,5 мм².

При расположении шины заземления по всему периметру операционной шину выравнивания потенциалов не устанавливают.

Шина заземления крепится к стене с плотным прилеганием. Щели недопустимы.

В случае если стены зашиты гипроком, то шина заземления должна проходить по капитальной стене, а в гипроке располагаются специальные розетки заземления, соединенные с основной шиной заземления проводником сечением 4 мм².

Рисунок 6 – Защитное заземление.

При согласовании готового проекта в Энергонадзоре, как правило, возникает довольно серьезный и конфликтный вопрос о заземлении розеток, питающихся от разделительного трансформатора. Дело в том, что в ПУЭ присутствует пункт 1.7.85 о подключении нескольких нагрузок к разделительному трансформатору в режиме изолированной нейтрали. Приведем дословно содержание:

«…Допускается питание нескольких электроприемников от одного разделительного трансформатора при одновременном выполнении следующих условий:

2) открытые проводящие части отделяемой цепи должны быть соединены между собой изолированными, незаземленными проводниками местной системы уравнивания потенциалов, не имеющей соединений с защитными проводниками и открытыми проводящими частями других цепей;

3) все штепсельные розетки должны иметь защитный контакт, присоединенный к местной незаземленной системе уравнивания потенциалов…»

Теперь, для наглядности, нарисуем рекомендуемую данным пунктом схему (рис. 7)

Рисунок 7 – Рекомендуемая схема подключения.

К сожалению, требования данного пункта пытаются распространить и на подключение аппаратов в операционных.

Результатом включения при данной схеме будет следующее:

1. Системы контроля изоляции, как отечественного, так и импортного производства не смогут обнаружить первичный пробой.
2. Появляется возможность накопления статического электричества на корпусах приборов, находящихся во взрывопожароопасном помещении операционной (мед. газы)

Пункт 1.7.85 противоречит пункту 1.7.104 того же ПУЭ, где даются расчеты заземления для сетей с изолированной нейтралью, пункту 2.4.4 РТМ–42, а заодно и европейским стандартам.

С точки зрения здравого смысла, в данном случае, для обеспечения безопасной и надежной работы электроаппаратов оптимально использовать подключение на выделенное технологическое заземление.

Преимущества и недостатки работы некомпенсированной сети с изолированной нейтралью

Подробности

Категория: Подстанции

• подстанции
• нейтраль
• сети
• среднее напряжение
• режимы работы

Содержание материала

• Режимы нейтрали электрических сетей
• Напряжения и токи при однофазном замыкании на землю
• Установившееся однофазное замыкание на землю
• Переходные процессы при замыкании на землю
• Перемежающееся дуговое замыкание на землю
• Преимущества и недостатки работы некомпенсированной сети с изолированной нейтралью
• Сеть с заземлением нейтрали через высокоомное активное сопротивление
• Компенсированная сеть
• Нормальный режим работы компенсированной сети, преимущества
• Сети с эффективным заземлением нейтрали
• Сопротивления трех последовательностей элементов сети
• Феррорезонансные процессы в электрических сетях при замыкании фазы на землю
• Феррорезонансные процессы в сети, возникающие при ее исправном состоянии
• Нагруженный ФНПП при учете потерь в его обмотках и магнитопроводах
• Мероприятия по ограничению феррорезонансных процессов в сети
• Феррорезонансные процессы в сетях, нормально работающих с глухозаземленной нейтралью
• Способы выполнения заземления нейтрали некомпенсированных сетей
• Эффективное заземление нейтрали электрических сетей
• Автоматическое замыкание на землю поврежденной фазы
• Развитие принципов выполнения дугогасящих аппаратов
• Конструкции дугогасящих реакторов
• ДГР с переключением ответвлений обмотки под напряжением
• Преимущества и недостатки ДГР различных типов
• Принципы автоматической настройки компенсации емкостного тока основной частоты
• АНК по фазовым характеристикам сети
• Компенсация активной и гармонических составляющих тока замыкания на землю
• Преимущества и недостатки основных принципов и устройств компенсации тока замыкания на землю
• Ограничение напряжения нейтрали в компенсированной сети
• Влияние режимов нейтрали на технико-экономические показатели электрической сети
• Режим нейтрали и надежность электроснабжения потребителей
• Влияние режимов нейтрали на условия безопасности в электрических сетях
• Влияние режимов нейтрали на выполнение устройств селективной защиты от замыканий на землю
• Выбор режимов нейтрали в сетях
• Список литературы

Страница 6 из 34

Очевидным и главным преимуществом полностью изолированной нейтрали сети является простота реализации такого режима, поскольку при этом отпадает необходимость в специальных устройствах для заземления нейтрали. Однако, как видно из изложенного выше, полностью изолированной нейтрали свойственны весьма серьезные недостатки, основным из которых является возможность возникновения в сети дуговых перемежающихся замыканий на землю, сопровождающихся значительными перенапряжениями на неповрежденных фазах, большой вероятностью развития однофазных замыканий в более тяжелые повреждения и т. д.

В некомпенсированных сетях с изолированной нейтралью существует также большая вероятность возникновения феррорезонансных процессов, сопровождающихся повреждением трансформаторов напряжения и другого оборудования (см. гл. VI и VII). Предотвращение феррорезонансных процессов связано с определенными трудностями.
Несмотря на отмеченные серьезные недостатки, полностью изолированная нейтраль до настоящего времени широко применяется в сетях 6—35 кВ при небольшом емкостном токе замыкания на землю (см. предисловие), а также в сетях с напряжением до 1000 В при наличии в них электроустановок с повышенной опасностью обслуживания. В ряде случаев целесообразность применения полностью изолированной нейтрали следует считать необоснованной.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Архив
• Подстанции
• Режимы нейтрали электрических сетей

Еще по теме:

• Коммунальные предприятия против «выскочек края сети»
• Решение режимных задач электрических сетей 6—35 кВ на ЭВМ
• Мероприятия по повышению пропускной способности городской сети
• Эксплуатация городской сети
• Защита сельских сетей от кз

Часто задаваемые вопросы — Schneider Electric

 {"searchBar":{"inputPlaceholder":"Поиск по ключевому слову или задать вопрос","searchBtn":"Поиск","error":"Пожалуйста, введите ключевое слово для поиска"} } 

0.0.0″> В чем основные отличия контакторов LC1D и LC1K?

Проблема: Различия между контакторами LC1D и LC1K Линейка продуктов: Контакторы и пускатели IEC Окружающая среда: Контакторы Tesys K и Tesys D Разрешение: Контакторы D-Line больше, надежнее и…

Опубликовано: 29.06.2009 Последнее изменение: 28.09.2021

Можно ли использовать пускатели GV2, GV3 и GV7 с обратной подачей?

Проблема: обратная подача Линейка продуктов GV2, GV3 и GV7: Пускатели и устройства защиты двигателя Окружающая среда: Ручные пускатели PowerPact™ Решение: Не рекомендуется.

Опубликовано:20.04.2009 Последнее изменение:02.08.2022

Как сохранить параметры в клавиатуре и загрузить в другую идентичную.

..

Проблема: Попытка сохранить параметры в клавиатуре и загрузить их на другой идентичный привод ATV630. Линейка продуктов: Приводы ATV630 Среда: Клавиатура Причина: Передача файлов Решение: Перейти к главному… Я использую ИБП отечественной модели APC на корабле

Проблема: В Северной Америке можно ожидать примерно 120 вольт при измерении от горячего к нейтральному и от горячего к земле. Однако большие корабли используют дельта-мощность. То есть есть два горячих…

Опубликовано:13.08.2012 Последнее изменение:29.09.2021

FAQs Popular Videos Popular Videos

Video: Как подключить TeSys T к Somove Video через Modbus…

Преобразование проекта ProWORX 32 в Unity Pro

Видео: Как подключить и запрограммировать привод ATV61/71 для 3-проводной…

Узнайте больше в разделе часто задаваемых вопросов по общим знаниямОбщие знания

0.0.0″> Проверка сопротивления изоляции и влажности

Проблема: Как влажность влияет на результаты испытаний сопротивления изоляции? Линейка продуктов: автоматические выключатели Окружающая среда: выключатели в литом и изолированном корпусах Разрешение: высокая влажность может значительно…

Опубликовано: 11.07.2018 Последнее изменение: 04.11.2021

Почему я теряю лицензию зарегистрированной копии сервера OFS после…

Проблема: потеря лицензии зарегистрированной копии сервера OFS в Windows10, Windows Server 2016 или Windows Server 2019 после обновления до версии сервера OFS 3.63. 08.11.2021

В чем разница между PNP и NPN при описании трехпроводного…

Большинство промышленных бесконтактных датчиков (индуктивные, емкостные, ультразвуковые и фотоэлектрические) являются полупроводниковыми. Термин твердотельный относится к типу компонентов, используемых в датчике. Твердотельный…

Опубликовано: 03.05.2012 Последнее изменение: 10.02.2022

Что означают термины AC1 и AC3?

Проблема: Каковы категории использования AC-1 и AC-3? Линейка продуктов: Schneider Electric Products Окружающая среда: Индуктивные и резистивные нагрузки Разрешение: AC-1 — Эта категория применяется ко всем нагрузкам переменного тока…

Опубликовано: 04.12.2020 Последнее изменение: 28.09.2021

Понимание заземления нейтрали в системах ИБП

Многие люди по-разному относятся к требованиям заземления нейтрали и корпуса ИБП. Некоторые специалисты утверждают, что для нейтрали ИБП должно быть предусмотрено отдельное заземление. Это правильно ? Об этом мы подробно поговорим в этой теме.

Во-первых, мы рассмотрим основы ИБП и два разных типа ИБП, чтобы лучше понять тему.

В этом разделе мы в основном обсуждаем ИБП с двойным преобразованием, которые будут иметь выпрямитель, батареи и инвертор вместе с трансформатором или без него.

При наличии сетевого питания мощность проходит через выпрямитель и инвертор на выход для питания основных/критических нагрузок. В этом режиме аккумулятор постоянно держится полностью заряженным. Во время перебоев в электроснабжении батарея питает инвертор, который затем обеспечивает бесперебойное питание критических нагрузок.

В дополнение к вышеперечисленному, ИБП также будет иметь статический байпас, который включается при возникновении проблемы в пути двойного преобразования, такой как перегрузка, короткое замыкание, перегрев и т. д. ИБП также будет иметь техническое обслуживание. байпас, который обходит или изолирует цепи ИБП и соединяет входную сеть с выходной во время обслуживания или ремонта ИБП.

Как правило, все трехфазные ИБП принимают вход в 3-проводной конфигурации и выдают выход в 4-проводной конфигурации. Если байпас включен, ИБП необходимо настроить для приема входных сигналов в 4-проводной конфигурации.

Существуют две разные категории ИБП. ИБП с трансформатором и без трансформатора

ИБП с трансформатором

ИБП с трансформатором будет иметь трансформатор на выходе инвертора в конфигурации треугольник/звезда с заземленной нейтралью во вторичной звезде. Этот трансформатор изолирует нейтраль входной сети от выхода. Когда вход изолирован от выхода с помощью трансформатора, схема становится «отдельно производным источником»

Эта компоновка имеет следующие преимущества:

• Это создаст отдельное новое подключение нейтрали, когда нейтраль источника входного сигнала имеет серьезные проблемы с качеством электроэнергии

Бестрансформаторный ИБП

Бестрансформаторный ИБП работает так же, как и трансформаторный ИБП, однако первый не имеет трансформатора в своей цепи.