Что такое глухозаземленная нейтраль – ее плюсы и минусы

Сеть с глухозаземленной нейтралью

Рядовые потребители электрической энергии редко понимают, что источником тока в розетке являются силовые трансформаторы. При соединении трёхфазных обмоток трансформатора в «звезду» появляется совместная точка. Нейтраль – так она называется. При соединении нейтрали с контуром заземления непосредственно у источника появляется глухозаземленная нейтраль.

Наибольшая область применения систем с глухозаземленной нейтралью – напряжение до 1000 Вольт (так называемое низкое напряжение). Электрические сети городов и посёлков, дачные домики и элитные коттеджи – все они запитываются от силовых трансформаторов с заземлѐнной нейтралью.

Особенности конструктива

Конструктивной особенностью глухозаземленной нейтрали является наличие фазного и линейного напряжения. Источники электрической энергии, используемые в рассматриваемых электроустановках, обладают тремя силовыми: фазными концами и одним нейтральным – нулевым. Разность потенциалов, появляющаяся между фазными проводами, называется линейным напряжением, а между одним из фазных и нулевым – фазным.

По величине показателя линейного напряжения говорят о напряжении всей электросети. В нашей стране оно зафиксировано на значениях, равных 220В, 380В и 660В.

√3 раз – такова разница между фазным и линейным напряжением. Соответственно, фазное напряжение будет принимать вид 127 В, 220 В и 380 В. Самое распространённая величина номинального напряжения – 380 В. При линейном напряжении 380 В фазное равно 220 В.

Электрическую сеть с нейтралью, заземлённой непосредственно рядом с источником, можно использовать для электроснабжения трехфазных нагрузок на напряжение 380 В и однофазных на напряжение 220 В. Для последних подключение производится между «фазой» и «нулём». Распределение однофазных потребителей производят равномерно по фазам А, В и С во избежание перекоса.

Контур заземления ТП

Любая трансформаторная подстанция с действующим трансформатором обязана быть окружена контуром заземления. Контур заземления трансформаторной подстанции – это таким образом соединённые между собой металлические заземлители, заглублённые в грунт, чтобы сопротивление их не превышало 4-х Ом при номинальном напряжении 380 В. Это значение закреплено в главном нормативном документе электротехники – ПУЭ.

От контура заземления подстанции делаются выводы для присоединения в распределительном устройстве к специальной металлической полосе – нулевой шине. К ней же подключается нулевой вывод трансформатора. У отходящих кабельных линий соответствующие жилы так же заводятся на эту шину. Фазные жилы «сажаются» на коммутационные аппараты.

Кабели, выходящие из кабельного полуэтажа подстанции, должны быть четырёхжильными. В давно введённых в эксплуатацию электроустановках встречаются кабели с тремя жилами и оболочкой из алюминия. В этом случае она используется как нулевой проводник.

Для принятия напряжения от сетевой организации каждый потребитель обязан организовать у себя на объекте вводное распределительное устройство 0,4 кВ (ВРУ). В нем необходимо предусмотреть нулевую шину соответствующего сечения. К ней присоединяются все нулевые жилы подходящих и отходящих кабелей. Повторное заземление ВРУ тоже заводится на нулевую шину.

Типы систем заземления

Вы замечали, что нулевой провод в трёхфазном кабеле имеет меньшее сечение, чем остальные? Это вполне объяснимо, ведь на него ложится не вся нагрузка, а только разница токов между фазами. Хотя бы один контур заземления в сети должен быть, и обычно он находится рядом с источником тока: трансформатор на подстанции. Здесь система требует обязательного зануления, но при этом нулевой проводник перестаёт быть защитным: что бывает, если в ТП «отгорел ноль», знакомо многим. По этой причине заземляющих контуров по всей протяжённости ЛЭП может быть несколько, и обычно так оно и есть.

Конечно, повторное зануление, в отличие от заземления, вовсе не обязательно, но зачастую крайне полезно. По тому, в каком месте выполняется общее и повторные зануления трехфазной сети, различают несколько типов систем.

Разница между заземлением и занулением

В системах под названием I-T или T-T защитный проводник всегда берётся независимо от источника. Для этого у потребителя устраивается собственный контур. Даже если источник имеет свою точку заземления, к которой подключен нулевой проводник, защитной функции последний не имеет. Он с защитным контуром потребителя никак не контактирует.

Системы без заземления на стороне потребителя более распространены. В них защитный проводник передаётся от источника потребителю, в том числе и посредством нулевого провода. Обозначаются такие схемы приставкой TN и одним из трёх постфиксов:

TN-C: защитный и нулевой проводник совмещены, все заземляющие контакты на розетках подключаются к нулевому проводу.
TN-S: защитный и нулевой проводник нигде не контактируют, но могут подключаться к одному и тому же контуру.
TN-C-S: защитный проводник следует от самого источника тока, но там всё равно соединяется с нулевым проводом.

Ключевые моменты электромонтажа

Итак, чем вся эта информация может быть полезна на практике? Схемы с собственным заземлением потребителя, естественно, предпочтительны, но иногда их технически невозможно реализовать. Например, в квартирах высоток или на скальном грунте. Вы должны знать, что при совмещении нулевого и защитного проводника в одном проводе (называемом PEN) безопасность людей не ставится в приоритет. А потому оборудование, с которым контактируют люди, должно иметь дифференциальную защиту.

И здесь начинающие монтажники допускают целый ворох ошибок. Неправильно определяя тип системы заземления/зануления и, соответственно, неверно подключают УЗО. В системах с совмещённым проводником УЗО может устанавливаться в любой точке, но обязательно после места совмещения. Эта ошибка часто возникает в работе с системами TN-C и TN-C-S. А особенно часто, если в таких системах нулевой и защитный проводники не имеют соответствующей маркировки.

Разница между заземлением и занулением

Поэтому никогда не используйте жёлто-зелёные провода там, где в этом нет необходимости. Всегда заземляйте металлические шкафы и корпуса оборудования, но только не совмещённым PEN-проводником. На нём при обрыве нуля возникает опасный потенциал. Это необходимо делать защитным проводом PE, который подключается к собственному контуру.

Кстати, при наличии собственного контура на него выполнять незащищённое зануление очень и очень не рекомендуется. Если только это не контур вашей собственной подстанции или генератора. Дело в том, что при обрыве нуля вся разница асинхронной нагрузки в общегородской сети проследует в землю через ваш контур, раскаляя соединяющий провод.

Защитное заземление. Чем опасно самостоятельное выполнение заземления?

Принцип работы заземления для зданий по системе ТN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление дома. Монтаж контура заземления!

Контур заземления. Заземление и зануление на объектах.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

Принцип работы системы заземления TN-S

Электрическая схема питания электроприборов, подключённых к системе TN-S, а аналогична обычной схеме электроснабжения, которая использовалась со времён Теслы и Эдисона. Отличие заключается в наличии дополнительного провода, соединяющего корпус оборудования со средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Разделение нейтрали N и заземления РЕ позволяет исключить попадание высокого напряжения на непредназначенные для этого части электроприборов.

В системе заземления TN-S нейтраль трансформатора соединяется с заземляющими устройствами напрямую, без автоматов или рубильников. Такая нейтраль называется «глухозаземлённой».

Согласно ГОСТ Р 50571.1-2009 п.312.2.1.1, заземлять проводник РЕ в дальнейшем нет необходимости. Однако при монтаже этой схемы следует учесть требования ПУЭ п.7.1.87, согласно которым в водном щитке этот провод присоединяется к системе уравнения потенциалов СУП.

Для этого соединяются следующие элементы:

провод РЕ, приходящий из трансформаторной подстанции;
стальные трубы коммуникаций, в том числе те, в которых проложены кабеля;
металлические элементы конструкции и инженерных сооружений.
корпус вводного электрощита и этажных щитков.

При пробое изоляции на корпус через заземление начинает идти ток, что вызывает отключение автоматического выключателя. Если же он недостаточен для срабатывания защиты то, благодаря заземлению, напряжение на корпусе будет отсутствовать. Это позволит избежать электротравмы, а появляющийся при этом ток утечки вызовет срабатывание УЗО.

Соединение большинства бытовых электроприборов с заземлением происходит в розетках с заземляющим контактом, во время монтажа к которому присоединяется провод РЕ.

Важно! В системах защитного заземления TN-S и TN-C-S розетки подключаются трёхжильным кабелем. К заземляющему контакту присоединяется провод с жёлтой или жёлто-зелёной изоляцией

Достоинства системы TN-S по сравнению с другими системами

На сегодняшний день система защитного заземления TN-S обеспечивает максимально возможную защиту людей от поражения электрическим током. Её надёжность можно ещё больше повысить, если дополнительно установить систему уравнивания потенциалов и подключить УЗО или дифавтомат.

Дополнительное достоинство этого вида защиты в отсутствии необходимости устанавливать контур заземления в каждом доме. Такие заземления, согласно ПТЭЭП п.2.7.9., требуют ежегодной проверки своего состояния. Естественно, в большинстве случаев она проводится формально или не производится совсем, что не делает проживание в доме более безопасным.

Ещё одно преимущество заключается в том, что вся электронная аппаратура, находящаяся в металлическом заземлённом корпусе, оказывается защищённой от высокочастотных помех. Такие помехи создают электробритвы, пылесосы, электросварка и другая аппаратура. Поэтому эту систему предпочитают работники, имеющие дело с компьютерными сетями, телевидением, звукозаписывающей и радиолокационной аппаратурой.

Единственный, но существенный, недостаток этой системы заключается в её более высокой цене, поэтому допускается использовать вместо схемы TN-S уже установленное заземление типа TN-C-S.

Заключение

Подводя итог статье можно увидеть, что система TN-S является лучшей из существующих видов заземления и должна применяться во всех новых электросетях. При невозможности заменить на эту схему существующие линии электропередач следует использовать схему TN-C-S.

Похожие материалы на сайте:

5 систем заземления согласно ПУЭ
Система заземления TT для частного дома

Принцип действия сетей с глухозаземленной нейтралью

Теперь рассмотрим подробно, с какой целью заземляется нейтраль и как подобная реализация обеспечивает должный уровень электробезопасности, для этого перечислим обстоятельства, которые могут привести к поражению электротоком:

Непосредственное прикосновение к токоведущим элементам. В данном случае никакое заземление не поможет. Необходимо ограничивать доступ к таким участкам и быть внимательным при приближении к ним.
Образование зон с шаговым напряжением в результате аварий на ВЛ или других видах электрохозяйства.
Повреждения внутренней изоляции может привести к «пробою» на корпус электроустановки, то есть, на нем появляется опасное для жизни напряжение.
В результате нарушения электроизоляции токоведущих линий под напряжением могут оказаться кабельные каналы, короба и другие металлические конструкции, используемые при трассировке.

В идеале между нейтралью и землей разность потенциалов должна стремиться к нулю. Подключение к заземляющему контуру на вводе потребителя существенно способствует выполнению этого условия, в тех случаях, когда ТП находится на значительном удалении. При правильной организации заземления такая особенность может спасти человеческую жизнь, как минимум, в двух последних случаях из указанного выше списка.

Чтобы избежать пагубного воздействия электротока необходимо заземлять корпуса электроприборов, а также и других металлических частей электроустановок зданий. Это приведет к тому, что при «пробое» возникнет замыкание фазы на землю. В результате произойдет автоматическое отключение снабжения питанием электроприемников, вызванное срабатыванием устройства защиты от токов КЗ.

Даже если защита не сработает, а кто-либо прикоснется к металлическому элементу, все равно ток будет течь по заземляющему проводнику, поскольку в этой цепи будет меньшее сопротивление.

Движение тока при КЗ на корпус

Говоря о принципе работы защиты заземленной нейтрали нельзя не отметить быстрый выход в аварийный режим, когда один из фазных проводов замыкается на шину PEN. По сути, это КЗ на нейтраль, следствием которого является резкое возрастание тока, приводящее к защитному отключению энергоустановки или проблемного участка цепи.

При определенных условиях можно даже организовать защиту от образования опасных зон с шаговым напряжением. Для этого на пол в потенциально опасном помещении стелют (если необходимо, то замуровывают в бетон) металлическую сеть, подключенную к общему заземляющему контуру.

Трехфазные сети с эффективно-заземленными нейтралями

В сетях 110 кВ и выше определяющим в выборе способа заземления нейтралей является фактор стоимости изоляции. Здесь применяется эффективное заземление нейтралей, при котором во время однофазных замыканий напряжение на неповрежденных фазах относительно земли равно примерно 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы. Это основное достоинство такого способа заземления нейтрали.

Рис.6. Трехфазная сеть с эффективно-заземленной нейтралью

Однако рассматриваемый режим нейтрали имеет и ряд недостатков. Так, при замыкании одной фазы на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника с малым сопротивлением, к которому приложена ЭДС фазы (рис.6). Возникает режим КЗ, сопровождающийся протеканием больших токов. Во избежание повреждения оборудования длительное протекание больших токов недопустимо, поэтому КЗ быстро отключаются релейной защитой. Правда, значительная часть однофазных повреждений в электрических сетях напряжением 110 кВ и выше относится к самоустраняющимся, т.е. исчезающим после снятия напряжения. В таких случаях эффективны устройства автоматического повторного включения (АПВ), которые, действуя после работы устройств релейной защиты, восстанавливают питание потребителей за минимальное время.

Второй недостаток — значительное удорожание выполняемого в распределительных устройствах контура заземления, который должен отвести на землю большие токи КЗ и поэтому представляет собой в данном случае сложное инженерное сооружение.

Третий недостаток — значительный ток однофазного КЗ, который при большом количестве заземленных нейтралей трансформаторов, а также в сетях с автотрансформаторами может превышать токи трехфазного КЗ. Для уменьшения токов однофазного КЗ применяют, если это возможно и эффективно, частичное разземление нейтралей (в основном в сетях 110-220 кВ). Возможно применение для тех же целей токоограничивающих сопротивлений, включаемых в нейтрали трансформаторов.

Эффективно-заземлённая нейтраль | Электротехнический журнал

Эффективно-заземлённая нейтраль (трех-фазной электроустановки) — нейтраль трёхфазной электрической сети выше 1000В (1 кВ и выше), коэффициент замыкания на землю в которой не более Кзам = 1,4.

Термин «глухозаземлённая нейтраль» в сетях выше 1000В в данный момент не применяется. Электроустановки, в которых нейтраль соединяется с заземляющим устройством непосредственно, также относятся к электроустановкам с эффективно-заземлённой нейтралью.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — это отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания.

Иначе говоря при замыкании фазы в сети с изолированной нейтралью напряжение между землёй и неповреждёнными фазами возрастает до линейного — примерно в 1,73 раза; в сети с эффективно заземлённой нейтралью напряжение на неповреждённых фазах относительно земли возрастёт не более чем в 1,4 раза

Это особенно важно для сетей высокого напряжения, что уменьшает количество изоляции при изготовлении сетей и аппаратов, удешевляя их производство. Согласно рекомендации МЭК к сетям с эффективно-заземлённой нейтралью относят сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление

В СССР и России сети с эффективно-заземлённой нейтралью — это сети напряжением 110 кВ и выше.

Недостатки

Возникновение больших токов короткого замыкания (ТКЗ) через заземлённые нейтрали трансформаторов при замыкании одной фазы на землю, что должно быть быстро устранено отключением от устройств релейной защиты. Большинство коротких замыканий на землю в сетях 110 кВ и выше относятся к самоустранимым и электроснабжение обычно восстанавливается АПВ.
Удорожание сооружения контура заземления, способного отводить большие токи к.з.
Значительный ток однофазного к.з., при большом количестве заземлённых нейтралей трансформаторов может превышать значение трёхфазного тока к.з. Для устранения этого вводят режим частично разземлённых нейтралей трансформаторов (часть трансформаторов 110-220 кВ работают с изолированной нейтралью: нулевые выводы трансформаторов присоединяются через разъединители, которые находятся в отключённом состоянии). Ещё одним из способов ограничения тока к.з. на землю-это заземление нейтралей трансформаторов через активные токоограничивающие сопротивления.

Особенности выполнения эффективно заземлённой нейтрали

Согласно ПТЭЭП максимально допустимая величина сопротивления заземляющего устройства для сетей с эффективно заземлённой нейтралью (для электроустановок выше 1000 В и с большим током замыкания на землю — свыше 500 А — каждого объекта) составляет 0,5 Ом с учётом естественного заземления (при сопротивлении искусственного заземляющего устройства — не более 1 Ом). Это вызвано необходимостью пропускания значительных токов при к.з. на землю, высоким и сверхвысоким напряжением сети, требованием ограничения напряжения между землёй и неповреждёнными фазами, а также возможностью появления при авариях высоких напряжений прикосновения, шаговых напряжений и опасных «выносов потенциалов» за территорию подстанции. Необходимость равномерности распределения потенциалов внутри подстанции и исключения появления шаговых напряжений на значительном удалении от подстанции исключается т.н. устройством выравнивания потенциалов, которое является составной частью заземляющего устройства для эффективно заземлённых нейтралей. Особые требования для заземляющих устройств с эффективно заземлёнными нейтралями создаёт значительные трудности для их расчёта и сооружения, делает их материалоёмкими, особенно для грунтов с высоким удельным сопротивлением (каменистые, скальные, песчаные грунты) и стеснёнными условиями сооружения.

Примечания

ПУЭ — правила устройства электроустановок, издание 6-е и 7-е.
ПТЭЭП — правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Просмотров всего: 135, Просмотров за день: 1

www.el-info.ru

Эффективно заземленная нейтраль и глухозаземленная отличия
Испытания кабеля из сшитого полиэтилена 10 кв
Испытания кабеля из сшитого полиэтилена 10 кв
Плюсы и минусы тэц
Плюсы и минусы тэц
Разъединитель шинный 10 кв
Разъединитель шинный 10 кв
Разъединитель рндз
Разъединитель рндз
Протокол испытания кабеля сшитого полиэтилена
Протокол испытания кабеля сшитого полиэтилена

Достоинства и недостатки

Эффективно заземленная нейтраль применяется в сетях 110 кВ и выше. Она обладает рядом преимуществ.

Главным назначением таких схем являются:

В схемах с ЭЗН происходит стабилизация потенциала нейтрали и исключение вероятности возникновения устойчивых заземляющих дуг и последствий возникающих вследствие КЗ.
При КЗ на землю и переходных процессах, на изоляцию не воздействуют большие напряжения. Что дает возможность применить изоляцию с меньшим запасом прочности. А это в свою очередь дает значительный экономический эффект от применения менее дорогостоящей изоляции, что снижает эксплуатационные затраты сетей.
Применение быстродействующей селективной автоматики. Мгновенная работа защиты не позволяет усугубить возникшую неисправность.

Кроме очевидных достоинств, сети имеют и недостатки.

К ним относятся:

При любом КЗ на землю происходит обесточивание неисправного участка. При этом релейные системы защиты оборудуются средствами автоматического повторного включения. При отключении напряжения средствами автоматики, происходит нарушение бесперебойной подачи напряжения, что негативно сказывается на потребителях. А в некоторых случаях, ответственные потребители, вынуждены устанавливать устройства подачи бесперебойного напряжения.
В момент короткого замыкания возникает повышенный электромагнитный импульс. Он отрицательно влияет на средства связи. Их приходится дополнительно экранировать.
Применение сложных быстродействующих средств защиты.
Выход генератора из синхронизма при значительных токах короткого замыкания. Т.е. в момент КЗ происходит «притормаживание» генератора.
Значительные токи короткого замыкания могу вызвать повреждение кабеля с повреждением изоляции, механическое разрушение изоляторов на ЛЭП, повреждение железа статора генератора в случае пробоя изоляции на землю и т.п.
Возникает опасность поражения людей электрическим током вследствие повышенного и шагового напряжения при коротком замыкании на землю.
Изготовление заземляющих устройств. Отсутствие дублирующего заземления может оставить оборудование без защиты, если произойдет обрыв нейтрального провода.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

L — фазный проводник;
N — рабочий ноль;
РЕ — защитный нулевой проводник;
РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника однофазной цепи его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Принцип работы глухозаземленной нейтрали

Сначала необходимо понять, что является определением понятия глухозаземленная нейтраль. Согласно ПУЭ этот способ предполагает прямое соединение нейтрали трансформатора с заземляющим элементом. В электротехнике такой способ заземления принято называть рабочим. Также необходимо помнить, что в электроустановках, рассчитанных на напряжение 220−380 вольт, сопротивление заземляющих элементов не должно превышать показатель в 4 Ом.

Принцип действия глухозаземленной нейтрали можно продемонстрировать на примере трехпроводной электроцепи, соединяющей источник энергии с жилым домом. При ее создании нейтраль просто распределяется по щитку, и к ней подключаются все заземляющие контуры потребителей. Такая цепь не предполагает наличия различных устройств, которые могут нарушить ее единство.

Если предположить, что по причине частых вибраций в холодильнике от места крепления отсоединился фазный проводник и вступил в контакт с корпусом, то такая ситуация является аварийной. Все это приводит к появлению короткого замыкания и стремительному увеличению силы тока. Однако автоматический выключатель быстро справляется с поставленной задачей и размыкает цепь. Если человек случайно дотронется до провода, то поражения током не произойдет, ведь сопротивление R0 будет меньше в сравнении с возникающим при прохождении через человеческое тело.

Плюсы и минусы способа

Глухозаземленная нейтраль имеет больше преимуществ и меньше недостатков в сравнении с изолированной. Среди преимуществ можно отметить:

Появляется возможность использовать оборудование с таким уровнем изоляции, который был изначально запланирован.
Отпадает необходимость в использовании специальных защитных схем.
Эффективно справляется с подавлением перенапряжения.

Источник: ledsshop.ru