Заземленная нейтраль изолированная нейтраль: HydroMuseum – Изолированная нейтраль

Нейтраль трансформатора, назначение заземления нейтрали

Силовые трансформаторыСиловые трансформаторы, Устройство трансформаторовНет комментариев для Что такое нейтраль трансформатора

Содержание:

Нейтраль трансформатора — это 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.

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

• требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,
• допустимыми токами замыкания на землю,
• перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле,
• пределяющих уровень изоляции электротехнических устройств,
• необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,
• возможностью применения простейших схем электрических сетей.

Заземление нейтрали трансформатора

Используются следующие режимы нейтрали:

• глухозаземленная нейтраль,
• изолированная нейтраль,
• эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок. при однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы:

• изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях.
• Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали.

Глухозаземленная нейтраль

Глухозаземленная нейтраль трансформатора

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой, а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью.

Изолированная нейтраль

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью.

Компенсированная нейтраль

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями с резонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью.

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть с резистивнозаземлённой нейтралью.

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),
• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),
• электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,
• электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Общее назначение нулевого провода в обмотках трансформатора

Режим работы нейтрали

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Назначение заземления нейтрали трансформатора для повышения чувствительности защиты от однофазных замыканий на землю.

В нормальном режиме высокоомный резистор, и при необходимости дугогасящий реактор (ДГР) подключаются к нейтрали специального трансформатора заземления нейтрали (ТЗН).

Чтобы обеспечить чувствительность и селективность защиты от ОЗЗ необходимо кратковременно увеличить ток через устройство защиты. Обоснование возможности кратковременного индуктивного заземления нейтрали специальным трансформатором заземления нейтрали. При возникновении на линии ОЗЗ трансформатор через 0,5 с кратковременно подключается выключателем к сборным шинам. Благодаря глухому заземлению нейтрали создается ограниченный индуктивностью ТЗН ток однофазного короткого замыкания, достаточный для обеспечения чувствительности от ОЗЗ и создания условия гашения дуги.

Защита действует без выдержки времени на отключение линии. Выключатель с заданной выдержкой времени отключается. Отключение линии предотвращает двойные замыкания на землю (ДЗЗ) и многоместные замыкания на землю (МЗЗ), неизбежные в сетях напряжением 6-10 кВ с высокой изношенностью кабелей и оборудования.

Такой режим отключения поврежденных кабельных линий несколько лет проходит опытную эксплуатацию в ОАО «Пятигорские электрические сети». Однако, отключение линий возможно только при наличии надежного резервирования и в случаях, оговоренных правилами устройств электроустановок.

Предотвращения перехода ОЗЗ в ДЗЗ или МЗЗ осуществляется резистором Rн (см. рисунок 1), подключенным к нейтрали ТЗН. В нормальном режиме выключатель Q3) в цепи ТЗН отключен. При ОЗЗ срабатывают реле контроля изоляции KSV1 и (или) реле тока КА1, или устройство определения поврежденной фазы (см. рисунок 1).

После замыкания контактов срабатывает реле времени КТ1, замыкающиеся контакты которого включают выключатель Q3. Выключатель Q3 шунтирует сопротивление Rн и ДГР.

Рис.1 — Поясняющая схема и схема автоматического заземления нейтрали

Замыкающиеся контакты реле КТ1 с выдержкой времени 0,3 с отключают выключатель Q3. При замыкании этих контактов срабатывает промежуточное реле KL1. Размыкающие контакты реле разрывают цепь КТ1. Возврат схемы осуществляется дежурным с помощью ключа SА. При этом реле К13 замыкает свои контакты в цепи реле КТ1. После отключения выключателя Q3 сеть вновь переходит в режим с заземленной нейтралью через высокоомное сопротивление и при необходимости через ДГР.

При увеличении тока через реле срабатывает защита от ОЗЗ с действием на сигнал с выдержкой времени 0,2 с. Отключение выключателя выполняется с выдержкой времени 0,2 с. Сеть вновь переходит в режим с нейтралью, заземленной через резистор.

Заземление нейтрали трансформатора 110 кв

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ни­же работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.
Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.

В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора.

Остаточный в результате компенсации малый ток не способен под­держивать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически.

Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов.

При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.

Однофазное короткое замыкание в сети с эффективным заземлением нейтрали.

В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2 распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.

Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.

Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ.

Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.

Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. До­статочно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действую­щим напряжением гашения 50 кВ.

Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах ком­мутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.

Видео: Режимы работы нейтрали сетей 0,4 10 кВ

Видео: Виды заземления нейтрали

Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений

Електроенергетика мережi, обладнання

Деталі

Категорія: Практика

• трансформатор
• заземлення
• нейтраль

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ни­же работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.
Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.

В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора. Остаточный в результате компенсации малый ток не способен под­держивать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически. Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов. При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.
В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и Т2 распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.

Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.
Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.

Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ. А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. До­статочно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действую­щим напряжением гашения 50 кВ.
Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах ком­мутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.

Рис. 1.19. Однофазное короткое замыкание в сети с эффективным заземлением нейтрали.

Неполнофазное включение ненагруженных трансформаторов. На рис. 1.20 показан трехфазный трансформатор с изолированной нейтралью. Из векторной диаграммы видно, что при симметричном напряжении сети и параметрах схемы токи намагничивания и магнитные потоки в сердечнике также симметричны, т. е. , , а напряжение на нейтрали равно нулю.
При пофазной коммутации трансформатора его электрическое и магнитное состояние изменяется. Включение трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, двумя фазами (рис. 1. 20, б) приводит к исчезновению потока Фс и появлению на нейтрали и на отключенной фазе напряжения, равного половине фазного:

Напряжение на разомкнутых контактах коммутационного аппарата

При подаче напряжения по одной фазе все обмотки трансформатора и его нейтраль будут находиться под напряжением включенной фазы. Между разомкнутыми контактами аппарата напряжение D U = U л .
В эксплуатации задержка в устранении неполнофазных режимов ненагруженных трансформаторов неоднократно приводила к авариям. Лучшей мерой защиты пониженной изоляции трансформаторов от опасных напряжений является глухое заземление их нейтралей. Поэтому необходимо перед включением или отключением от сети (разъединителями, отделителями или воздушными выключателями) трансформаторов 110-220 кВ, у которых нейтраль защищена вентильными разрядниками, глухо заземлять нейтраль включаемой под напряжение или отключаемой обмотки, если к тем же шинам или к питающей линии не подключен другой трансформатор с заземленной нейтралью.

Испытаниями установлено, что глухое заземление нейтрали трансформатора облегчает процессы отключения и включения намагничивающих токов. Дуга при отключении трансформатора горит менее интенсивно и быстро гаснет.
Отключение заземляющего разъединителя в нейтрали трансформатора, работающего нормально с разземленной нейтралью, защищенной разрядником, следует производить сразу же после включения под напряжение и проверки полнофазности включения коммутационного аппарата. Нельзя длительно оставлять заземленной нейтраль, если это не предусмотрено режимом работы сети. Заземлением нейтрали вносится изменение в распределение токов нулевой последовательности и нарушается селективность действия защит от однофазных замыканий на землю.

Схемы питания от одиночных и двойных проходящих линий 110-220 кВ подстанций, выполненных по упрощенным схемам, в настоящее время получили широкое распространение. Число присоединяемых к линии трансформаторов не регламентируется и доходит до четырех-пяти. Если к линии присоединены два трансформатора и более (рис. 1.21), то целесообразно постоянно (или на время производства операций) хотя бы у одного из них иметь глухое заземление нейтрали (трансформаторы Т2 и ТЗ на рис. 1.21). Это позволит избежать появления опасных напряжений на изолированных нейтралях других трансформаторов в случае неполнофазной подачи напряжения на линию вместе с подключенными к ней трансформаторами.
Так, при однофазном включении (фаза В) питающей линии под напряжение (рис. 1.22, а) в сердечниках отключенных фаз трансформатора с глухозаземленной нейтралью T 1 замкнется магнитный поток Ф B неотключенной фазы. Он наведет в обмотках фаз А и С примерно равные ЭДС взаимоиндукции Е A и ес. Трансформатор T 1 будет находиться в уравновешенном однофазном режиме.
При однофазной симметричной системе напряжений на линейных выводах трансформатора (сумма этих напряжений равна нулю) напряжение на незаземленной нейтрали Т2 относительно земли также равно нулю:

где
При двухфазном включении (фаз А и В) питающей линии (рис. 1.22, б) по сердечнику отключенной фазы замыкается суммарный магнитный поток Ф A +Ф B =-Ф C , который наведет в обмотке отключенной фазы ЭДС взаимоиндукции E C , равную по значению и направлению напряжению фазы U c , если бы она была включена. Таким образом, на линейных вводах всех подключенных к линии трансформаторов образуется симметричная трехфазная система напряжений, при которой напряжение на изолированной нейтрали трансформатора Т2 равно нулю:

где

Рис. 1.20. Полнофазный (а) и двухфазный (б) режимы включения ненагруженного трансформатора с изолированной нейтралью

Рис. 1.21. Схема питания ответвительных подстанций от проходящей линии

В сетях с эффективно заземленной нейтралью трансформаторы подвержены опасным перенапряжениям в аварийных режимах, когда, например, при обрыве и соединении провода с землей выделяется по тем или иным причинам участок сети, не имеющий заземленной нейтрали со стороны источника питания. На таком участке напряжение на нейтралях трансформаторов становится равным по значению и обратным по знаку ЭДС заземленной фазы, а напряжение неповрежденных фаз относительно земли повышается до линейного. Возникающие при этом в результате колебательного перезаряда емкостей фаз на землю перенапряжения представляют собой серьезную опасность для изоляции трансформаторов и другого оборудования участка.
В сетях с эффективно заземленной нейтралью на случай перехода части сети в режим работы с изолированной нейтралью от замыканий на землю предусматривают защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности 3 U о , которое появляется на зажимах разомкнутого треугольника трансформатора напряжения при соединении фазы с землей. Защиты действуют на отключение выключателей трансформаторов с незаземленной нейтралью. Защиты от замыканий на землю в сети настраивают таким образом, чтобы при однофазном повреждении первыми отключались питающие сеть трансформаторы с изолированной нейтралью, а затем трансформаторы с заземленной нейтралью. На тех подстанциях 110 кВ, где силовые трансформаторы не могут получать подпитку со стороны СН и НН, такие защиты от замыканий на землю не устанавливаются, не производится также и глухое заземление нейтралей.
Рекомендации оперативному персоналу. На основании изложенного оперативному персоналу могут быть даны следующие рекомендации.

При выводе в ремонт силовых трансформаторов, а также изменениях схем подстанций необходимо следить за сохранением режима заземления нейтралей, принятого в энергосистеме, и не допускать при переключениях в сетях с эффективно заземленной нейтралью выделения участков без заземления нейтралей у питающих сеть трансформаторов.
Во избежание же автоматического выделения таких участков на каждой системе шин подстанции, где возможно питание от сети другого напряжения, желательно иметь трансформатор с заземленной нейтралью с включенной на нем токовой защитой нулевой последовательности. В случае вывода в ремонт трансформатора, нейтраль которого заземлена, необходимо предварительно заземлить нейтраль другого параллельно работающего с ним трансформатора.

Без изменения положения нейтралей других трансформаторов производится отключение трансформаторов с изолированной нейтралью (трансформаторы старых выпусков с равнопрочной изоляцией выводов) или нейтралью, защищенной вентильным разрядником.

Сеть с эффективным заземлением нейтрали — сеть, в которой заземлена большая часть нейтралей обмоток силовых трансформаторов. При однофазном замыкании в такой сети напряжение на неповрежденных фазах не должно превышать 1,4 фазного напряжения нормального режима работы сета. В СССР сети напряжением 110 кВ и выше, работающие, как правило, с глухозаземленной нейтралью, относят к сетям с эффективно заземленной нейтралью

Неполнофазным отключением (включением) называется коммутация, при которой выключатели, разъединители или отделители в цепи оказываются включенными не тремя, а двумя или даже одной фазой

• Попередня
• Наступна

Трансформатори

Близьки публікації

• Требования к заземлению электроустановок до 1 кВ с заземленной и с изолированной нейтралью
• Требования к заземлению электроустановок напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью
• Глухозаземлена нейтраль
• Нормативные рекомендации для электроустановок до 1 кВ с заземленной нейтралью
• Теплопроводность обмоток и охлаждение трансформаторов малой мощности

Copyright © 2007 — 2022 Електроенергетика При цитуванні — посилання є обов`язковим (в інтернеті — активне гіперпосилання).

Наверх

Сеть с плавающей нейтралью, изолирующие трансформаторы и защита от ударов

спросил
3 года 11 месяцев назад

Изменено
1 год, 6 месяцев назад

Просмотрено
996 раз

\$\начало группы\$

Я работаю с изолирующими трансформаторами, и мне нужно знать концепцию изолирующего трансформатора, устанавливаемого на опоре электростанции, потому что они связаны между собой.

Если нейтраль полюса электросети в Северной Америке не заземлена ниже полюса, нейтраль считается плавающей (как показано ниже). Но как можно получить удар током, прикоснувшись к нему, если нет прямого пути к земле?

Помните, что вторичная обмотка трансформаторов общего назначения аналогична концепции изолирующих трансформаторов. Если вы не заземлите вторичную обмотку, вы сможете безопасно работать с оборудованием, поскольку нет прямого пути к земле, поэтому даже если вы случайно коснетесь одного провода и земли, вас не ударит током. Но почему я читал отчеты о людях, получающих удар током, когда они касаются нейтрали, которая не заземлена на опоре? Каков путь к земле в изолирующих трансформаторах полюса?

• трансформатор

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Во-первых, то, что нейтраль не соединена с землей на полюсе, не означает, что она не соединена с землей в другом месте, например, на служебном входе в здание.

Во-вторых, даже если вторичная обмотка полностью плавает относительно земли, имейте в виду, что между первичной и вторичной обмотками имеется значительная емкость, а на первичную обмотку подается напряжение в несколько тысяч вольт. Этот емкостной ток может быть весьма значительным. Это одна из причин, по которой вторичная обмотка заземлена в первую очередь.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Плавающая нейтраль просто означает, что нейтраль не привязана к шасси. Когда нейтраль не соединена с шасси, вам нужно 2 неисправности, чтобы получить удар, например, короткое замыкание на шасси, а затем касание шасси и нейтрали (или просто касание нейтрали и стояние на земле, если шасси заземлено). Это, возможно, более опасно, потому что существующая ошибка может остаться незамеченной, а затем просто невинно коснуться нейтраль и шасси вызовут вторую ошибку. Вы можете самостоятельно заземлить нейтраль, подключив ее к заземленной шине потребительского блока, и тогда она будет вести себя как генератор с заземленной нейтралью, особенно когда вы также заземляете шасси.

При использовании генератора с заземленной нейтралью при замыкании на корпусе отключается автоматический выключатель. Прикосновение к току и шасси может привести к удару током. Идея состоит в том, что человеческая вина заключается в прикосновении к живым, что они делают с меньшей вероятностью.

Плавающее состояние — это не совсем то же самое, что «плавающее» в плавающем штырьке — в данном контексте оно всегда подтягивается к нулевому потенциалу, а плавающее заземление может быть подтянуто до некоторого напряжения, если используются Y-конденсаторы, а не полностью отсоединенные, как плавающий штифт. Я думаю, что плавающий в этом случае означает, что он просто не подключен к земле, так что, когда вы используете вольтметр для привязки его к земле, вы не получаете 0 В, вы либо получаете ненулевое напряжение, либо разомкнутая цепь (высокий импеданс).

\$\конечная группа\$

3

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Почему нейтраль сети заземлена?

Задавать вопрос

спросил
4 года, 7 месяцев назад

Изменено
4 года, 7 месяцев назад

Просмотрено
61к раз

\$\начало группы\$

Мой папа электрик, а я сам инженер-конструктор электроники, и до сих пор он не смог объяснить мне вескую причину.

Рассмотрим два следующих рисунка/ситуации — на обоих один и тот же случай, но с нейтралью, не заземленной во втором. Извиняюсь за плохие схемы, но представьте, что они втыкают вилку в вилку/нож в тостер/и т.д. для того, чтобы прикоснуться к активному.

На первой картинке человек получает удар током. Классический случай. Это связано с тем, что между рукой человека и землей у его ног существует разница в 240 В переменного тока. Здесь важно отметить, что это был 240VAC 9.0097 отличие , вызвавшее шок.

На втором рисунке человек снова прикасается к активному проводу — однако, поскольку земля не подключена к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока. Никто. Подобно подключению только одного конца батареи к свету, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить удар током — это если человек будет оставаться активным и нейтральным одновременно — что вы должны быть , пытающимся убить себя, если вы каким-то образом это сделаете (т. по активному -> потенциалу земли, неактивному -> нейтральному — и , соединение нейтрали с землей не предотвращает ударов активный -> нейтральный потенциал).

Да, земля может быть плавающей и может иметь «любой» потенциал по отношению к активному, и хорошо бы привязать его к нейтрали на электростанциях, трансформаторных розетках и вне нашего дома заземлителем, чтобы «мы знали» какой потенциал он сидит на. Но вы могли бы выдвинуть аргумент, что он может подняться до некоторого опасного потенциала в отношении любого изолированного источника питания . Так что я не думаю, что это веский аргумент и единственная причина. Кроме того, изолированные трансформаторы/источники питания иногда используются с единственной целью защиты от ударов — так почему бы нам просто не изолировать всю землю от нашей энергосистемы? Ха-ха.

Очевидно, что заземляющее шасси также не было бы необходимо, если бы нейтраль не была привязана к земле — потому что прикосновение к металлическому корпусу не было бы опасным, если бы по какой-то причине устройство оказалось под напряжением (т.е. как в ситуации 2).

TL;DR: является ли единственной причиной , по которой мы привязываем землю к нейтрали, чтобы мы знали, что земля под нами имеет 0 В по отношению к активной? Или есть какая-то другая причина?

• сеть
• земля
• заземление

\$\конечная группа\$

15

\$\начало группы\$

Есть четыре причины для заземления нейтрали.

1. Заземляющая нейтраль обеспечивает общую ссылку для всего, что подключено к системе электропитания. Это делает соединения между устройствами безопасными(r).

2. Без заземления статическое электричество будет накапливаться до такой степени, что в распределительном устройстве возникнет искрение, что приведет к значительным потерям передаваемой мощности, перегреву, пожарам и т. д.

3. С плавающей системой возможно короткое замыкание между внутренней и соседней системами через заземляющий тракт, как показано ниже. Включение света в вашем доме может привести к тому, что свет загорится и в доме ваших соседей. Эта характеристика крайне непредсказуема.

^{смоделируйте эту цепь – Схема создана с помощью CircuitLab}

4. реакция прерывателя. Это обеспечивает превентивную защиту пользователя.

Резюме

В простой модели кажется, что не привязывать землю к нейтрали было бы безопаснее. Однако на самом деле в распределенной энергосистеме нет никакой гарантии этого, поскольку у вас нет возможности узнать, есть ли какой-то другой путь обратно к трансформатору по другому маршруту. То есть в пункте 3 выше вам может угрожать опасность поражения электрическим током точно так же, как если бы ваша нейтраль была заземлена.

В конце концов, другие преимущества привязки заземления к нейтрали перевешивают одно возможное, но ненадежное преимущество изоляции.

ПРИМЕЧАНИЕ: Начиная с пункта 4 происходит сдвиг парадигмы в том, как вам нужно думать о соединении нейтрали с землей. Не думайте, что нейтраль соединена с землей, вместо этого представьте, что земля соединена с нейтралью, чтобы позволить току от короткого замыкания на землю вернуться к трансформатору.

\$\конечная группа\$

13

\$\начало группы\$

Вы говорите об изолированной системе . У меня есть расширенный трактат об этом здесь. В изолированной системе «первое замыкание на землю является свободным» (и становится соединением нейтрали и земли). Это идея, которую вы продвигаете.

Проблема вторая. Если у вас нет обслуживающего персонала, активно выполняющего тестирование изоляции, отслеживающего и устраняющего первое замыкание на землю , он выйдет из строя незаметно, незамеченным и будет ждать . Итак, тебе снова оказался в том же затруднительном положении, что и , только теперь ты понятия не имеешь, горячее или нейтральное будет для тебя смертельным сегодня.

Существует также заблуждение, что вы обнаружили один вариант использования, в котором ваша идея лучше, но не рассмотрели все остальные варианты использования. NFPA делает и рассматривает их все в балансе и разрабатывает передовые методы, которые спасут большинство жизней и домов. Это буквально их работа, будучи Национальной ассоциацией пожарной безопасности.

Также изолированная система не работает, если у вас нет собственного трансформатора, потому что вся система должна находиться под общим обслуживанием, чтобы вы могли гарантировать, что она останется изолированной. Я могу позволить себе роскошь иметь собственный трансформатор. Я случайно запустил его как «изолированную систему» ​​(неисправная связь между нейтралью и землей). «Первое замыкание на землю» действительно произошло бесшумно и застало меня врасплох. Я обнаружил это после того, как обесточил цепь и выдернул провода из розетки. Я вспыхнул на землю, чтобы убедиться, что цепь отключена, и это повторно зажженная схема! Что??? Оказывается, на несвязанной цепи, горячее замыкание на землю. Земля была 120 В от нейтрали везде в системе , даже в цепях, которые были отключены! Это очень плохо, и это просто ерунда, которая происходит в изолированных системах, которые не обслуживаются должным образом. Отсутствие звука — ПЛОХО.

Скажу так: это была хорошая проверочная проверка предыдущей работы, которая представляла собой полную перенастройку сайта, который имел десятка серьезных дефектов.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

В ИТ-сети, где обе линии на сокете находятся под напряжением, GFCI не будет работать при одиночной ошибке .
Преимущество этого преимущества заключается в том, что в некоторых системах с высокой непрерывностью (например, в операционных) одна неисправность не отключает все.
Но вам потребуется активно отслеживать отдельные неисправности с помощью контроля изоляции.

Вместо этого заземляем нейтраль, чтобы даже при единичной неисправности сработали механизмы защиты. Мы называем это TT-сетью.

Это не имеет ничего общего с безопасностью прикосновения. SELV (безопасное сверхнизкое напряжение 42 В) предназначено для влажных помещений и защиты от прикосновения.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Как заметил Нейл, общая картина такова, что вы являетесь частью большой электрической сети, и если бы она не была заземлена, вся эта чертова штука плавала бы высоко — возможно, до вольт молнии.

Ваш второй вопрос «Не безопаснее ли было бы просто плавать на нем» становится очень интересным вопросом, когда у вас есть локальная, неподключенная солнечная энергетическая система. Электрические правила (здесь) обязывают вас заземлять N, но на самом деле это просто делает его небезопаснее.

Это тема, о которой мы (установка солнечной энергии) долго спорили, но так и не пришли к хорошему выводу.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

В телелаборатории мы прописали использование разделительного трансформатора для гальванической развязки тестируемого устройства от сети. Это сделало телевизор безопасным для прикосновения ОДНОЙ рукой. Это также сделало телевизор безопасным для тестирования, то есть для подключения земли вашего осциллографа к цепи. Но когда вы подключаете заземленный прицел к плавающей цепи, он снова становится заземленным, и в принципе прикасаться к нему небезопасно!

Чтобы перейти к делу, у нас был закон, запрещающий подключать удлинитель к разделительному трансформатору. Используйте один трансформатор на устройство. В противном случае становится слишком легко прикоснуться к двум устройствам и узнать на собственном горьком опыте, что одно «горячее» по отношению к другому. Вы не можете гальванически разъединить все здание и ожидать, что цепь останется плавающей и безопасной.

Помимо непреднамеренного заземления через какое-либо устройство, существует также ток утечки на землю через конденсаторы. Ваш компьютер имеет гальванически развязанный блок питания, поэтому к нему можно прикасаться. Но между первичной и вторичной землей есть C, чтобы закоротить электромагнитные помехи SMPS. Если заземление не подключено и вы касаетесь корпуса, то ток 50-60 Гц через этот C (и C трансформатора) вызывает у вас покалывание. Соедините 10 таких устройств с 10 C вместе, не заземляя явно ни одно из них, и это покалывание станет шоком. Вот почему для современных электронных устройств следует использовать розетку с заземлением.
[править: добавлена ​​схема из другой ветки Henry Crun]

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Основной причиной является перегорание защитных предохранителей, чтобы гарантировать, что ток короткого замыкания достаточен для этой цели. Однако это также помогает ограничить скачки напряжения в 3-фазном распределении.

Фаза на массу корпуса является распространенной ошибкой. Без заземления нейтрали не будет протекать значительный ток, который перегорит предохранитель и отключит питание.

Рассмотрим трехфазный местный распределительный трансформатор, 240 В между фазами и нейтралью, 415 В между фазами. Если замыкание под напряжением на землю заземляет красную фазу, то напряжение N станет 240 В относительно земли, а синяя и желтая фазы станут 415 В относительно земли, что приведет к увеличению нагрузки на изоляцию во всех других свойствах, получающих однофазное питание от одного и того же трансформатора. .

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Ответ одним словом: Предсказуемость.

Иногда лучше, чтобы сеть была предсказуемой, чем «иногда» или «обычно» быть безопаснее/дешевле/лучше каким-то другим образом. Предсказуемость делает возможной безопасность/эффективность/эффективность global , поскольку упрощает использование сети и проектирование подключенных к ней вещей. Вы решаете проблемы один раз, а не при каждой реализации.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Здесь, в Австралии, существует так называемая система MEN. Множественная нейтральная земля, IEC описывает систему MEN как систему TN-CS (Terra Neutral Combined Seperate), что является причудливым способом сказать; нулевой и заземляющий проводники функционально и физически являются одним и тем же проводником между нейтралью распределительного трансформатора и точкой питания, которая будет находиться в собственности потребителя.

В точке подачи комбинированный проводник разделяется на два физических проводника: нейтральный и заземляющий. Основная заземляющая клемма затем соединяется с большей массой земли через главный заземляющий проводник и заземляющий штырь. Этот процесс повторяется для каждого объекта и, таким образом, является частью системы, которую мы называем системой PME (защитное многократное заземление).

Причина, по которой система PME проста, заключается в том, что чем дальше вы находитесь от трансформатора, тем выше потенциал на нейтральном проводнике по отношению к земле. Система PME позволяет снижать нарастание напряжения на землю в каждом объекте и, таким образом, поддерживает постоянно низкое напряжение нейтрали. Поддерживая напряжение нейтрали как можно ближе к потенциалу земли, можно использовать хорошее опорное напряжение и средство для уменьшения разности напряжений, возникающей между открытыми проводящими частями оборудования и посторонними проводящими частями за счет уравнивания потенциалов.

Наличие заземляющего проводника позволяет автоматически отключать питание в случае короткого замыкания на землю из-за тока короткого замыкания. Путь с низким импедансом достаточен для срабатывания устройства защиты цепи.

Ток повреждения всегда стремится вернуться к источнику (трансформатору).

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос; заземление на самом деле является очень сложной частью любой распределительной системы и составляет неотъемлемую часть защитных устройств, позволяя им функционировать так, как они были разработаны. Заземляющий проводник не получает должного внимания за то, что он делает!!!

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Этот столб электропередач возле моего дома демонстрирует преимущество заземления нейтрального провода. Провод под напряжением расположен отдельно в самом высоком и безопасном месте, а нейтральный провод находится ниже на столбе.

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Суть заземляющих устройств заключается в том, что если (реально когда) происходит короткое замыкание на часть, которую можно коснуться, замыкание цепи, ток течет быстро в течение очень короткого периода времени, а затем срабатывает защита от перегрузки по току на ответвлении поездки, предупреждающие наблюдателя о наличии проблемы.