Заземление трансформатора пуэ: ПУЭ Глава 1.7. Часть 1. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ -Статьи

Содержание

Зачем и как делают заземление трансформаторов

От производителей электроэнергии передается ток высокого напряжения. Чтобы им могли пользоваться потребители на бытовом уровне, применяют понижающие трансформаторы. Согласно ПУЭ для них необходимо применять защитное заземление. Предусмотрен внешний и внутренний контур заземления. Устанавливают также защиту от ударов молнии.

Принципы устройства

Трансформатор преобразует (трансформирует) параметры переменного электрического тока. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Основные детали прибора – катушки (обмотки) с проводами и ферромагнитный сердечник.

На одну катушку ток поступает, и она называется первичной. Вторичных катушек может быть 1, 2 и больше. С них снимается ток с уже измененными характеристиками.

У повышающего трансформатора число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной. В прямой связи увеличивается индуцированное напряжение с одновременным понижением силы тока.

Устройство понижающих трансформаторов другое. Они сделаны с точностью наоборот. Число витков в первичной обмотке у них больше, чем на вторичной обмотке, поэтому индуцированное напряжение снижается.

На большие расстояния выгоднее передавать электричество высокого напряжения и низкой силы тока, поскольку потери энергии на выделения тепла наименьшие.

Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.

Способ соединения обмоток трансформатора может быть выбран «треугольник», «звезда» или «зигзаг». В случае «треугольника» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур. Способ «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток в одну точку. Ее называют нулевой (нейтральной) точкой.

В случае «зигзага» каждая фазная обмотка состоит из 2-х частей на разных стержнях. Соединение 2-х частей происходит навстречу друг другу. Образовавшиеся три вывода соединяют, как «звезду».

Для трансформаторов высокого напряжения применяют соединение «звезда». Заземляется нулевая точка или конец вторичной обмотки. При объединении в «звезду» заземляют фазный провод.

Применение

Для преобразования тока, который передается по электрическим сетям, применяют силовые трансформаторы. Такие устройства способны работать с большими мощностями. Они преобразуют напряжение на линиях с 35…750 кВ в напряжение 6 и 10 кВ и далее в 400 В. После этого электроэнергией могут пользоваться потребители на бытовом уровне.

Трансформаторы тока используют, чтобы снижать ток до требуемой величины. Их применяют в схемах бесконтактного управления, чтобы обезопасить людей и технику от поражения током.

Трансформаторы тока применяют также в измерительных и защитных устройствах, схемах сигнализации и в других приборах.

Особенность трансформатора тока в том, что его вторичная обмотка работает в режиме, близком к короткому замыканию.

Если по какой-то причине происходит разрыв цепи на вторичной обмотке, то напряжение на ней повышается до значительных величин.

Скачек напряжения может вызвать поломку оборудования, включенного в сеть. Поэтому должно присутствовать защитное заземление.

Существуют также трансформаторы напряжения, импульсные трансформаторы, автотрансформаторы, сварочные и другие. Для каждого из них существуют своя схема и особенности подключения заземления. Чтобы правильно его выполнить, необходимо изучить техническую документацию к оборудованию.

Зачем заземлять

Заземление нейтрали трансформатора необходимо для создания стабильной работы электроустановки и безопасности людей, которые могут находиться на подстанции.

Рабочее заземление на трансформаторе является частью защитного. Это значит, что заземление, предназначенное для стабильной работы устройства, также защищает от поражения током.

Правила устройства электроустановок требуют, чтобы все силовые трансформаторы были заземлены.

В трансформаторах напряжения заземляется только трансформатор. Согласно правилам устройства электроустановок у трансформатора напряжения заземление вторичной обмотки происходит путем соединения общей точки или одного из концов обмотки с заземляющим проводником.

В трансформаторах тока заземляются вторичные обмотки. Для подключения проводников предусмотрены специальные зажимы. Обмотки нескольких установок можно соединять одним проводником и подключать к одной шине.

В электротехнике выделяют понятие сети с эффективно заземленной нейтралью. Оно применимо для силового трансформатора, у которого заземлено большинство нейтралей обмоток (глухое заземление нейтрали).

Если произойдет однофазное замыкание, то напряжение на поврежденных фазах не должно быть выше 1,4 напряжения на рабочих фазах в нормальных условиях.

Дугогасящие реакторы

В сетях, рассчитанных на 110 кВ и выше, предусмотрена защита с глухозаземленной нейтралью. Если сеть рассчитана на 35 кВ и ниже, то применяется заземление с изолированной нейтралью.

Преимущество изолированной нейтрали в том, что если произойдет замыкание фазы на земли, то это не приведет к короткому замыканию.

На трансформаторах с системой изолированной нейтрали устанавливают дугогасящие реакторы. Они компенсируют емкостные токи, возникающие при замыкании на землю.

Дело в том, что вдоль линии электропередачи накапливается электрический заряд (емкостное электричество). И как только происходит разрыв или иное повреждение изоляции, при контакте с землей возникает ток.

Если он достигает 30 А, образуется разрядная дуга. В результате кабель нагревается, начинает разрушаться изоляция и вместе с ней проводник.

Такое явление приводит к двухфазному и трехфазному замыканию. Срабатывает защита, и трансформатор полностью отключается.

Обесточенными остаются сотни и тысячи потребителей электроэнергии.

Чтобы этого не произошло, устанавливают дугогасящие реакторы. Нейтраль заземляют через них. Во время однофазного замыкания на землю возрастает индуктивность дугогасящего реактора. Индуктивная проводимость компенсирует емкостную, и электрическая дуга не возникает.

Через дугогасящие реакторы заземляют нейтраль первичной обмотки одного из трансформаторов сети, в которой соединение обмоток происходит по типу «звезда-треугольник».

Если произошло замыкание на землю, то благодаря такой системе заземления, трансформатор сможет работать на протяжении еще 2-х часов, пока неполадки не будут устранены.

Создание внешнего контура

Чтобы сделать внешний контур заземления трансформатора, применяют вертикальные электроды, соединенные горизонтальными перемычками. Перемычки выполняют из листовой стали толщиной 4 мм и шириной 40 мм. Электроды втыкают в грунт по периметру трансформатора.

Проверяют удельное сопротивление грунта. Оно должно составлять максимум 100 Ом*м. Исходя из этого, требуется создать контур сопротивлением максимум 4 Ом.

Если взять круг диаметром 16 м, с условным трансформатором посередине, то для создания заземляющего контура потребуется минимум восемь электродов длиной по 5 м каждый.

Их размещают на расстоянии приблизительно 1 м от фундамента трансформаторной станции. Чем ближе стержни будут располагаться к стене, тем лучше. Горизонтальные полоски-соединения укладывают на ребро на глубину 0,5-0,7 м.

Такое требование к расположению связано с вопросами безопасности. Заземлитель не должен быть поврежден при проведении каких-либо ремонтных и строительных работ.

Защита от молний

Чтобы выполнить молниезащиты трансформаторной подстанции с металлической крышей, необходимо соединить крышу с внешним контуром заземления.

Соединение происходит в двух противоположных точках. То есть в одной точке кровля соединяется с внешним контуром, и со стороны, расположенной напротив, также происходит соединение кровли с контуром. Соединительным проводником становится проволока толщиной 8 мм.

Если кровля не металлическая, то на ней наверху создают специальный молниеприемник.

Создание внутреннего контура

Трансформаторная подстанция разделена на 3 помещения. Отдельно делают помещения для высокого и низкого напряжения – это помещения распределительных устройств (для входа и выхода). И отдельно предусмотрена трансформаторная камера, непосредственно для трансформатора.

В каждом отделении должна быть проложена заземляющая полоса. Ее прикрепляют к стенам на высоте 0,4…0,6 м, чтобы заземлить все части из металла, не предназначенные для проведения тока. Для крепления применяют дюбеля или специальные держатели круглых и плоских заземляющих проводников.

К заземляющей полосе подключают швеллер, предназначенный для установки трансформатора. Он размещен в стяжке пола. Подсоединяют и другие детали (шинный мост, металлические элементы барьера, крепежные детали, место присоединения переносного заземления). К системе заземления подключают все опорные конструкции из металла и стальные каркасы.

Для разборных соединений применяют болты, в остальных случаях элементы сваривают между собой. Для закрепления переносного заземления используют гайку с ушками «барашек».

Перемычки делают из гибкого медного провода ПВ3. Однако изоляционную оболочку с такого провода надо снять, чтобы можно было следить за целостностью жил.

Заделку в стены осуществляют посредством вставки гильз и заполнением свободного пространства негорючим материалом. Полосу окрашивают в желтый цвет с зелеными полосами. Такую окраску имеет защитный нулевой провод.

Нулевую шину подключают к заземляющему контуру. Корпус трансформатора соединяют с контуром перемычками.

При осмотре трансформатора на вход ставят оградительный барьер и навешивают табличку «Осторожно! Высокое напряжение!».

Разделительный трансформатор и заземление

Задача и особенности заземления трансформаторов.

Для начала нужно разобраться что такое заземление и для чего оно необходимо. Заземление — это преднамеренное соединение корпуса или другой части электроустановки с заземляющим контуром. Сопротивление этого контура, должно быть, не выше 4 Ом. Заземление может быть:

Защитным. Если оно предназначено непосредственно для защиты людей от поражения электрическим током.
Рабочим. Этот вид заземления определённой точки токоведущей части для обеспечения нормальной работы электроустановки.

Питание электроустановки переменного тока могут получать от трансформаторов или же генераторов. В любом случае для защиты человека любой корпус электрооборудования, выполненный из токопроводящего материала должен быть надёжно заземлён. Сети снабжения, а значит и трансформаторы, используемые и в быту, и на производстве, делятся на:

С изолированной нейтралью

Они чаще всего применяются в шахтах и в различных влажных помещениях, в любом случае даже при таком электроснабжении все корпуса, проводящие ток должны быть заземлены. Но также такие системы питания оборудуются специальными устройствами, контролирующими ток утечки. Если сопротивление изоляции при этом будет ниже определённого установленного значения, например, 10 000 Ом, то реле утечки автоматически должно отключить питающее устройство в данном случае трансформатор. Нельзя подключить какой-либо электроприбор или устройство к фазе и заземляющему контуру, немедленно произойдёт отключение. Также аварийное отключение произойдёт при попадании человека под опасное напряжение и прикасание его к земле, так как сопротивление человека от 1000 до 5000 Ом, в зависимости от влажности, и от кожного покрова;

С глухозаземлённой нейтралью

Этот вид снабжения очень распространён в быту для питания любых бытовых помещений и зданий. Основной особенностью его в работы является использование фазного напряжения. То есть в сетях 0,4 кВ или же, другими словами, 380 В, можно применять и запитывать электрические устройства от напряжения между фазой и нулём, оно будет равно 220 В. Именно это напряжения чаще всего применяется в квартирах, офисах, медучреждениях да и для обычного человека незнакомого с подробностями электроснабжения оно является самым популярным.

Глухозаземленная нейтраль трансформатора — это специальное преднамеренное соединение нейтрали трансформатора или генератора к заземляющему устройству или же контуру. Здесь и появляется такой термин, как зануление. Трёхфазный трансформатор при соединении обмоток звездой имеет общую точку, которая и называется нейтралью и именно её соединяют с заземляющим контуром с помощью заземлителя. Заземлитель, в свою очередь, это обычный проводник электрического тока, а также группа металлических токопроводящих элементов соединенных между собой и надёжно соприкасающихся с землёй.

На практике это металлические прутья, которые вбиваются в три точки в землю и соединяются между собой в треугольник, образуя собой контур. Корпуса трансформаторов заземляются путём соединения болта на корпусе (кожухе) к заземляющему устройству. Нулевая точка или нейтраль выводится отдельной шпилькой и подписывается буквой «N».

Главное, что должен знать каждый, это то что запрещается, в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), совмещение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в электрических однофазных сетях с глухозаземлённой нейтралью.

Заземление трансформаторов тока

Трансформатор тока — это особый вид устройств состоящих из магнитопровода и работающих по принципу электромагнитной индукции предназначенный для измерительных и защитных цепей. Как и обычный понижающий трансформатор, он состоит из первичной и вторичной обмотки. Именно вторичную обмотку, которая изолирована от первичной и заземляют, для защиты от пробоя и появления в цепях измерения высокого опасного для человека, и для аппаратуры напряжения. Так как зачастую первичной обмоткой трансформатора тока служит шина или токоведущая часть электроустановки, которая может находиться под очень большим порядка несколько тысяч вольт напряжением.

Заземляющие выводы трансформаторов тока обозначаются и выводятся отдельно на корпус устройства. Заземление группы трансформаторов тока можно выполнить к одной заземляющей шине. Однако в этом случае, это стоит делать через предохранитель, рассчитанный на напряжение пробоя до 1 кВ, а также шунтирующим сопротивлением порядка 100 Ом, которое будет выполнять функцию утечки статического электрического заряда. В итоге хотелось бы отметить что заземление вторичной обмотки трансформаторов тока является не сложной процедурой но весьма эффективной, для обеспечения безопасной работы людей с измерительными приборами и для сохранения всей электрической измерительной аппаратуры, подключенной к нему.

Заземления трансформаторов освещения 36 Вольт

Правила устройства электроустановок для повышения безопасности людей требуют заземлять не только корпус трансформатора, но ещё и его вторичную обмотку. Тогда в случае пробоя первичной обмотки, где протекает 220 или 380 Вольт, в цепях освещения не появится это смертельно опасное напряжение.

В любом случае человеческая жизнь является приоритетной в любой работе, поэтому перед прикосновением к металлическому корпусу любого электрического аппарата, устройства, шкафа, щита и т. д. стоит убедиться визуально в существовании заземления и его целостности.

Зачем и как делают заземление трансформаторов

Принципы устройства

Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.

Для трансформаторов высокого напряжения применяют соединение «звезда». Заземляется нулевая точка или конец вторичной обмотки. При объединении в «звезду» заземляют фазный провод.

Применение

Особенность трансформатора тока в том, что его вторичная обмотка работает в режиме, близком к короткому замыканию. Если по какой-то причине происходит разрыв цепи на вторичной обмотке, то напряжение на ней повышается до значительных величин.

Зачем заземлять

Правила устройства электроустановок требуют, чтобы все силовые трансформаторы были заземлены.

Дугогасящие реакторы

Такое явление приводит к двухфазному и трехфазному замыканию. Срабатывает защита, и трансформатор полностью отключается. Обесточенными остаются сотни и тысячи потребителей электроэнергии.

Через дугогасящие реакторы заземляют нейтраль первичной обмотки одного из трансформаторов сети, в которой соединение обмоток происходит по типу «звезда-треугольник».

Создание внешнего контура

Защита от молний

Если кровля не металлическая, то на ней наверху создают специальный молниеприемник.

Создание внутреннего контура

Нулевую шину подключают к заземляющему контуру. Корпус трансформатора соединяют с контуром перемычками.

Трансформаторы разделительные – ГОСТ 30030-93 – Заземление

Содержание материала

23 Заземление

23.1 Доступные металлические части трансформаторов класса I, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции, должны быть постоянно и надежно подсоединены к зажиму защитного заземления, расположенному внутри трансформатора.
Трансформаторы класса II не должны содержать никаких устройств для заземления.
Соответствие проверяют осмотром.
Примечание – Если доступные металлические части отделены от токоведущих частей металлическими частями, которые подсоединены к зажиму защитного заземления или заземляющему выводу, или если они отделены от токоведущих частей двойной или усиленной изоляцией, то они не рассматриваются как попадающие под напряжение в случае повреждения изоляции.

23.2 Зажимы защитного заземления для подсоединения к стационарной проводке и зажимы защитного заземления трансформаторов с креплениями типов Х и М должны соответствовать требованиям разд. 22. Их крепежные средства должны быть эффективно защищены от случайного ослабления, и их ослабление не должно быть возможным без применения инструмента.
Соответствие проверяют осмотром, испытанием вручную и испытаниями по разделу 22.
Примечание – Конструкции, используемые обычно для токоведущих зажимов, за исключением зажимов колонкового типа, обеспечивают достаточную упругость, чем удовлетворяется последнее требование; для других конструкций могут быть необходимы дополнительные меры, такие как использование достаточно упругих частей, которые не могут быть сняты случайно.

23.3 Все части зажима защитного заземления должны быть такими, чтобы при контакте этих частей с медным заземляющим проводом или другого металла с этими частями не возникала опасность коррозии.
Корпус зажима защитного заземления должен быть изготовлен из латуни или другого металла, не менее устойчивого к коррозии, если только он не является частью металлической рамы или оболочки, когда винты или гайки должны быть изготовлены из латуни или из другого металла, не менее устойчивого к коррозии.
Если корпус зажима защитного заземления является частью рамы или оболочки, изготовленных из алюминия или алюминиевого сплава, то должны быть приняты меры предосторожности во избежание коррозии, вследствие контакта между медью и алюминием или его сплавами.
Соответствие проверяют осмотром.
23.4 Штепсельные розетки во вторичной цепи не должны иметь заземляющих контактов.
Соответствие проверяют осмотром.
23.5 Соединение между зажимом защитного заземления (или заземляющим выводом) и подключенными к нему частями должно иметь низкое сопротивление.
Соответствие проверяют следующим испытанием.
Ток, равный 1,5 номинального первичного тока или 25 А, в зависимости от того, что больше, получаемый от источника переменного тока с напряжением холостого хода не выше 12 В, пропускают поочередно через зажим защитного заземления или контакт заземления к каждой из доступных металлических частей.
Примечание – Номинальный первичный ток определяют как частное от деления номинальной выходной мощности на номинальное первичное напряжение, а для многофазных трансформаторов – на номинальное первичное напряжение, умноженное на

Падение напряжения измеряют между зажимом защитного заземления или контактом заземления приборного ввода и доступной металлической частью, и значение сопротивления вычисляют по току и этому значению падения напряжения.
Сопротивление в любом случае не должно превышать 0,1 Ом.
Примечания
1 Следует обратить внимание на то, чтобы сопротивление между контактом измерительного щупа и испытуемой металлической частью не оказывало влияния на результаты испытаний.
2 При измерении сопротивления сопротивление шнура или гибкого кабеля не учитывают.

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 2 , либо из другого материала с эквивалентным по проводимости сечением.

Удельное электрическое сопротивление для различных проводников дано в таблице 1.

Материал проводника	Удельное сопротивление мкОм х м	Коэффициент сопротивления по отношению к меди	Требуемое сечение для шины заземления, мм 2
Медь	0,017	–	80
Сталь	0,1	5,88	470

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.

Сечение питающего проводника, мм 2	Сечение заземляющего проводника, мм 2
менее или равно 16	равно питающему
от 16 до 35	не менее 16
более 35	1/2 питающего

Минимальное сечение защитного заземляющего проводника, имеющего механическую защиту, должно быть 2,5 мм 2 , а не имеющего механической защиты – 4 мм 2 .
Все штепсельные розетки должны быть с заземляющими контактами с сечением проводников подключения 2,5 мм 2 .
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 мм 2 .

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:

Системы контроля изоляции, как отечественного, так и импортного производства не смогут обнаружить первичный пробой.
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.

Разделительный трансформатор 220В/220В, 380В/220В, 380В/380В, 220В/12В

Если вы планируете приобрести разделительный трансформатор, тогда помните, что это устройство предназначается для преобразования напряжения и переменного тока. Именно эти устройства могут использовать на входе и на выходе одинаковое напряжение.

В этой статье мы предоставили вашему вниманию подробную информацию. Если вы не знаете, как выглядит разделительный трансформатор, тогда в этой статье вы сможете найти эту информацию.

Разделительный трансформатор и его принцип работы

Трансформаторы напряжения необходимы для того, чтобы защитить вашу технику. Безопасный разделительный понижающий трансформатор производства АВВ не использует заземление. Если вы решите к нему прикоснуться, тогда он не принесет никакого труда. Это происходит благодаря тому, что обмотки значительно отдалены друг от друга. Единственное что вам нельзя делать, так это прикасаться к обмотке. В результате этого вас может ударить током.

Обычно это устройство используют для сети напряжение в которой составляет 120 Вольт. Минимальное напряжение в этом случае не должно быть меньшим 24 Вольт. При работе устройства будет создана гальваническая развязка сверхнизкого напряжения. Этот эффект удалось достигнуть благодаря специальному разделению обмоток. На стальной сердечник будет наматываться обмотка и между ней возникнет магнитное поле. Индуционирование тока, который получиться будет происходить во второй обмотке.

Основным преимуществом этого трансформатора считается то, что он способен предотвратить резкие перепады напряжения в электросети. Благодаря этому он также защищает вашу аппаратуру от скачков напряжения.

Применение

Специалисты знают, что применять это оборудование можно не только в быту, но и на производстве. Это объясняется тем, что использовать устройство не составляет труда. Также во время своей работы оно считается достаточно безопасным. Многие специалисты заявляют, что устройство может работать даже в условиях повышенной электробезопасности. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про идеальный трансформатор.

Особенно полезным устройство может стать, если вы планируете делать ремонт. Также при необходимости разделительный трансформатор можно использовать и для влажных помещений. Установку не следует выполнять самостоятельно. Если у вас нет определенных знаний, тогда лучше вызвать специалиста, который быстро выполнит установку.

Виды разделительного трансформатора

Виды разделительного трансформатора могут быть разнообразными. Их разделяют в зависимости от области применения и количества обмотки:

Если первичная обмотка трансформатора подключается к источникам тока, а вторичная подключается к измерительным приборам, тогда это устройство называется трансформатором тока. Это устройство можно будет использовать в различных измерительных цепях.
Импульсный трансформатор способен преобразовывать полученные сигналы и передавать электрический импульс. Чаще всего эти устройства применяются в технике.
Чтобы преобразовать синусоидальное напряжение многие специалисты используют пик-трансформатор.
Если первичная и вторичная обмотка соединяется напрямую, тогда это устройство можно называть автотрансформатором.
В силовом трансформаторе вы можете встретить несколько видов обмоток. Они предназначаются для преобразования тока с помощью электромагнитной индукции.
Разделительный трансформатор используют для обеспечения нормального тока для фонарей. Устройство представляет собою компактный прибор, который имеет изолированные обмотки. При необходимости портативный прибор можно установить на специальную подставку.

Разделительные трансформаторы могут быть достаточно разнообразными. Если устройство используется в медицине, тогда его называют индивидуальным медицинским разделительным трансформатором. Он способен работать в электрической цепи 220 Вольт. Среди отечественных производителей можно выделить компанию ОСО Электра.

Особенностью разделительного трансформатора можно считать то, что в этом устройстве практически полностью отсутствует гальваническая развязка с нейтралью и фазой. Благодаря этому вы сможете защитить себя от удара тока. При необходимости вы также можете подсоединить специальный блок, который будет управлять всеми необходимыми процессами. Для бытовых нужд обычно производители используют повышающий разделительный трансформатор. Он может быть бытовым или промышленным. При необходимости можете прочесть про намотку тороидального трансформатора.

В последнее время также могут применяться разделительные трансформаторы встроенные или специальные. Также многие устройства могут работать с номинальным первичным напряжением. Частота постоянного тока не должна превышать 50 Гц.

Подключение разделительного трансформатора к котлу отопления

Перед подключением вам необходимо отключить электропитание. Теперь вам необходимо развязать гальваническую цепь и для этого можно применить трансформатор. Предохраняющая техника должна иметь порог напряжения 10-15%. Теперь вам необходимо подключить устройства. При работе вы также можете соединить устройство с нулевым проводом.

Первую проверку можно выполнить уже после первого нагрева. При повторном подключении к сети необходимо дождаться полного охлаждения системы.

Как сделать разделительный трансформатор самому

Перед изготовлением вам необходимо изучить схему разделительного трансформатора, которая представлена вашему вниманию ниже. Это устройство способно соединять в себе два магнитных поля. Если вы планируете получить это устройство, тогда постарайтесь выбирать небольшую мощность.

Разделительный сетевой трансформатор необходимо будет подключать к сети 220 Вольт. Две обмотки необходимо соединить последовательным путем. Трогать их пока нельзя, так как они могут иметь напряжение. Теперь обмотки необходимо присоединить к каркасу. Основным моментом во время подключения считается то, что провода не должны соприкасаться между собой. Чтобы проверить устройство, вам необходимо подключить обычную лампу к контактам и включить ее в сеть. Если у вас есть желание, тогда к механизму можно подключить стабилизатор.

Если вы планируете создавать трансформаторы, тогда постарайтесь выполнять небольшие модели устройства. Электричество это раздел науки, который требует определенных навыков.

Режим изолированной нейтрали для операционных блоков

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ СЕТЕЙ ПИТАНИЯ

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.

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.

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.

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.

Обязательное наличие экранирующей обмотки.

Повышенные требования к изоляции трансформатора соответствующие медицинским стандартам.

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

Система плавного старта.

– Отклонение выходного напряжения на холостом ходу и под нагрузкой не более 5 % от U вх .

Повышенная нагрузочная способность.

Обязательный контроль температуры обмоток.

– Система контроля изоляции (РКИ).

– Выход дистанционного контроля (сигнализации) о превышении уровня нагрузки и температуры.

Пост дистанционного контроля трансформатора (ПДК).

Заземление и зануление- в чём разница?

20 Ноя 2014 База знаний электрика

Даже опытные электрики иной раз затрудняются ответить на казалось бы простой вопрос: а в чём разница между заземлением и занулением?

Замечательно объяснил суть заземления и зануления Михаил Ванюшин в своём видеокурсе, очень рекомендую всем электрикам к изучению.

Предлагаю все таки определиться что такое заземление, что такое зануление и выяснить что у них общего и что именно отличает эти понятия.

Как говорил товарищ Сталин- “Есть мнение” что:

Разница в физике защитного действия: заземление призвано снизить напряжение прикосновения до безопасных значений, а зануление должно вызвать срабатывание защиты и, таким образом отключить аварийную установку.
В большинстве случаев мы имеем дело с занулением, которое ошибочно называют заземлением.

Однако есть один нюанс: всё вышенаписанное относится к системам TN-..; если системы TT или IT, то там РЕ-проводник “живёт своей жизнью”.

А так как самая распространённая система заземления у нас является именно TN, то и рассуждать я буду исходя из применения именно систем типа TN.

Если строго говоря то понятие “заземление” согласно правил это только действие, то есть соединение с помощью заземляющего проводника- электродов заземляющего устройства с шиной ГЗШ (РЕ). Тут правильнее говорить наверное “провод заземления” или “защитный нулевой проводник”.

Если мы речь ведем о РЕ-проводнике то понимаем, что у нас где то выполнено разделение PEN на РЕ и N и у нас обязательно есть ну по крайней мере должен быть контур повторного заземления в ВРУ. Там организована ГЗШ (ну или шина РЕ) куда и подключен ноль с вводного кабеля (PEN- проводник).

В этом случае у нас все токопроводящие части заземлены. А может занулены? Или это одно и тоже?

Давайте разберемся что такое понятие “зануление”. Я сейчас по памяти попытаюсь сформулировать это понятие как я его понимаю, если не прав то вы друзья- коллеги электрики меня поправите.

Зануление— это преднамеренное соединение (то есть не аварийное, а мы специально соединяем) всех токопроводящих частей электроустановки с глухозаземленной нейтралью источника питания, то есть трансформатора, причем именно трехфазного трансформатора, так как у однофазного естественно никакой нейтрали нет.

А приходит к нам в ВРУ или щит учета эта нейтраль именно по PEN-проводнику, к которому есть определенные требования.

То есть для зануления нам надо все токопроводящие части нашего дома или квартиры, а это корпуса электроприборов там например стиралки или компа или холодильника- соединить с этим PEN-проводником. Ну если у нас электропроводка трехпроводная, то естественно что мы соединяем желто-зеленым проводом РЕ с PEN-проводом в ЩУ который у нас как мы помним прикручен на ГЗШ или шину РЕ.

Так получается что это одно и то же что заземление что зануление?? В обоих приведенных мною примерах схема получается абсолютно одинаковая!

Значит это как говаривали раньше- “Говорим партия подразумеваем Лениин, говорим Ленин подразумеваем партия” так и у нас тут получается говорим заземление, подразумеваем зануление, говорим зануление— подразумеваем заземление?

Разницы то получается совсем никакой и нет?

Достал тут из своих закромов ПУЭ-6 от 1985 года и что там нарыл по данному вопросу.

п.1.1.32: Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться путем:
-применения двойной изоляции

-соблюдения соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей

-применения блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям

—надежного и быстродействующего автоматического отключения частей электрооборудования, случайно оказавшегося под напряжением, и поврежденных участков сети, в том числе защитного отключения

-заземления или занулениякорпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствии повреждения изоляции

-применения разделительных трансформаторов

-применения напряжения 42 В и ниже переменного тока частотой 50Гц и 110 В и ниже постоянного тока

-применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

-применения устройств, снижающих напряженность электрических полей;

-использование средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического поля в электроустановках, в которых его напряженность превышает допустимые нормы.

Важные для нас моменты выделил жирным.

То есть в старых правилах небыло такого понятия как прямое или косвенное прикосновение, а речь велась просто о безопасности людей, в случае ухудшения или повреждения изоляции поврежденный участок должен был обязательно автоматически отключен, а электроустановка должна быть заземлена или занулена.

Переходим к главе 1.7 “Заземление и защитные меры электробезопасности”

Вот определение заземления по ПУЭ-6:

п.1.7.6: Заземлением какой либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.
п.1.7.7: Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Отличие от ПУЭ-7 в том, что в новых правилах добавлено что заземление- это преднамеренное соединение какой либо точки сети, а в остальном осталось по старому.

А сейчас самое важное- определение зануления по ПУЭ-6:

п.1.7.9: Занулением в электроустановках до 1кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Отличие этого определения от определения зануления по новым ПУЭ-7 заключается во первых в том, что в новых правилах зануление названо защитным занулением, а не просто занулением как в ПУЭ-6, а во вторых в новых ПУЭ нет слов “нормально не находящихся под напряжением”.

Больше отличий между старыми и новыми ПУЭ нет! То есть это в принципе осталось как и раньше- все токопроводящие корпуса электроприемникой соединяются с глухозаземленной нейтралью источника тока, например в этажном щите раньше присоединяли к нулевой жиле вводного кабеля.

По ПУЭ-6 не было таких определений как PEN, PE, и N- проводники, а было просто нулевой защитный и нулевой рабочий проводник, а в п.1.7.18 было уточнение что:
“В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью нулевой рабочий проводник может выполнять функции нулевого защитного проводника”

Отличие в определении нулевого защитного проводника между ПУЭ-6 и ПУЭ-7 заключается в том, что по ПУЭ-6 этот проводник соединяет с глухозаземленной нейтралью “зануляемые части” в электроустановках, а в ПУЭ-7 защитный нулевой проводник соединяет с глухозаземленной нейтралью трансформатора “открытые проводящие части электроустановки”.

Вот эти определения:

ПУЭ-6 п.1.7.17: Нулевым защитным проводником в электроустановках до 1кВ называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухоаземленной средней точкой в источнике постоянного тока.

ПУЭ-7 п.1.7.34: Защитный (РЕ) проводник- проводник, предназначенный для целей электробезопасности.
Защитный заземляющий проводник- защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.
Защитный проводник уравнивания потенциалов- защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.
Нулевой защитный проводник- защитный проводник в электроустановках до 1кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Заслуживает внимание в ПУЭ-6 тот момент, что запрещалось использовать электроустановки без зануления:

п.1.7.39: В электроустановках до 1кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а так же с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполненно зануление.
Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Так же по старым правилам разрешалось использовать нулевой рабочий провод для зануления, об этом говорит п.1.7.73:

“В качестве нулевых защитных проводников должны быть в первую очередь использованы нулевые рабочие проводники…”

Однако это не означало что это можно было для переносных электроприемников, об этом четко говорил п. 1.7.82:
“Не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников нулевые рабочие проводники, идущие к переносным электроприемникам однофазного и постоянного тока. Для зануления таких электроприемников должен быть применен отдельный третий проводник, присоединяемый во втычном соединителе ответвительной коробки, в щите, щитке, сборке и т.п. к нулевому рабочему или нулевому защитному проводнику.”

Еще в старых ПУЭ-6 был интересный пункт 1.7.84, согласно которому можно было использовать рабочий нулевой провод осветительной линии для зануления электрооборудования, питающегося от других линий.

То есть можно было тупо найти нулевой провод от светильника и использовать его для зануления корпусов электрооборудования, правда при этом должны были выполняться следующие условия указанные в этом пункте:

“п.1.7.84: Нулевые защитные проводники линий не допускается использовать для зануления электрооборудования, питающегося по другим линиям.
Допускается использовать нулевые рабочие проводники осветительных линий для зануления электрооборудования, питающегося по другим линиям, если все указанные линии питаются от одного трансформатора, проводимость их удовлетворяет требованиям настоящей главы и исключена возможность отсоединения нулевых рабочих проводников во время работы других линий.
В таких случаях не должны применяться выключатели, отключающие нулевые рабочие проводники вместе с фазными”

Если говорить о жилых помещениях, то п.7.1.59 пояснял что должно было зануляться по старым правилам:

“п. 7.1.59: В жилых и общественных зданиях должны зануляться металлические корпуса стационарных электрических плит, кипятильников и т.п., а так же переносных бытовых электрических приборов и машин мощностью более 1,3кВт и металлические трубы электропроводок.
Для зануления корпусов стационарных однофазных электрических плит, бытовых кондиционеров воздуха, электрополотенец и т.п., а так же переносных бытовых приборов и машин мощностью более 1,3кВт должен прокладываться от стояка, этажного или квартирного щитка отдельный проводник сечением, равный сечению фазного проводника.
Этот проводник присоединяется к нулевому защитному проводнику питающей сети перед счетчиком (со стороны ввода) и до отключающегося аппарата (при его наличии).”

Однако перемычку с рабочего нуля на заземление для электроплиты и по старым правилам запрещено было делать!- вот этот пункт:

п.7.1.60: Зануление трехфазной электроплиты следует осуществлять самостоятельным проводником, начиная от группового щитка (распределительного пункта). Использование нулевого рабочего проводника для зануления трехфазной электроплиты запрещается.

Итак, сейчас можно сделать некоторые выводы.

1. И заземление и зануление выполняется в целях электробезопасности.
2. Такие понятия как заземление и зануление были как в старых правилах ПУЭ-6 так и в новых ПУЭ-7.
3. Зануление от заземления отличается тем, что при занулении мы соединяем заземляемые части не только с заземляющим устройством, но и с глухозаземленной нейтралью источника тока.

То есть если у нас электропроводка в доме сделана по новым правилам, есть разделение на РЕ и N, то подключая корпус электрообогревателя к шинке РЕ мы таким образом и заземляем и зануляем! Так как в итоге шинка РЕ все равно соединена у нас или в ВРУ или в щите учета с PEN- проводом на вводе в дом. А PEN- проводник в свою очередь соединяется с глухозаземленной нейтралью трансформатора на подстанции.

Вот и получается что это одно и тоже понятие- защитное заземление и защитное зануление.

Говорим- заземление, подразумеваем зануление, говорим зануление, подразумеваем заземление

У некоторых может возникнуть вопрос- ну если это одно и тоже, тогда для чего мы вообще делаем зануление, то есть соединяем заземляемые части с глухозаземленной нейтралью трансформатора?

Отвечаю: это делается для того, что бы при замыкании фазного провода на корпус электроприбора возник ток короткого замыкания и его значение было очень высоким, таким что бы его значения хватило для срабатывания защиты- автоматического выключателя.

Сами представьте- при замыкании фазы источника питания на свою же глухозаземленную нейтраль этот источник замыкается накоротко, то есть сам на себя или что бы было еще понятнее- на минимальное сопротивление нагрузки, а раз нагрузки нет то и ток короткого замыкания стремится практически к бесконечности и ограничивается только активным внутренним сопротивлением самого трансформатора и соединительных проводов.

Поэтому например при нагрузке в 25 ампер ток короткого замыкания в электропроводке может достигнуть и 500 и 1000 ампер, что вполне достаточно для срабатывания автоматического выключателя.

Автомат с характеристикой “С” (самый распространенный) отключается при КЗ с кратностью в 5-10 от номинального тока, то есть например автомат на 25 ампер отключится при от 125 до 250 и выше ампер, а если ток КЗ будет 500 ампер то этот автомат надежно сработает и отключит поврежденный участок, так как этого значения более чем достаточно для срабатывания электромагнитного расцепителя автомата.

А что будет если зануление не делать, а просто соединить с заземляющим устройством, спросите вы. А вот тогда тока короткого замыкания мы можем и не получить и наш защитный автомат просто напросто не отработает и не отключит поврежденный участок что может привести не только к выходу из строй электрооборудования, электропроводки, но и к пожару…

Дело в том, что сопротивление заземляющего устройства очень велико, по крайней мере значительно выше внутренного сопротивления источника тока- трансформатора со всеми присоединенными проводами.

В этом случае при замыкании фазного провода на корпус электроприбора ток будет стекать через заземляющее устройство в землю и при этом значение электрического тока увеличится незначительно (ну если конечно у вас заземлитель не глубоководная скважина с сопротивлением меньше 1 Ома )

Допустим у вас контур повторного заземления сопротивлением в 10 Ом, тогда ток будет протекать:

I=U/R=230:10=23 ампера

Даже автомат на 16 ампер при таком токе отключится далеко не сразу, а может и вовсе не отключиться и это при том что автомат будет совершенно исправный, просто он устроен так, что этого значения тока ему недостаточно для отключения. Согласно ГОСТу автомат должен выдерживать ток 1,42 от номинального в течении часа и не отключаться, а для этого автомата это и получается:

16*1,42=22,72 ампер

Вот и получается что без зануления вроде и повреждение будет (замыкание фазы на корпус) и защитная аппаратура будет исправная, а поврежденный участок автоматически не отключится, что прямо противоречит требованиям ПУЭ-7.

Автор: Технарь (с форума http://ceshka.ru/forum/)

Буду рад вашим комментариям, если есть какие то технические вопросы- то прошу задавать их на форуме, именно там я отвечаю на вопросы- ФОРУМ.

Подписывайтесь на мой канал на Ютубе!

Свежее видео с канала “Советы электрика”:

Смотрите еще много видео по электрике для дома!

Узнайте первыми о новостях сайта!

Просто заполни форму:

Теги: заземление, зануление, системы заземления

Глухозаземлённая нейтраль в сетях 0,4 кВ: режимы, TN-S, TN-C, TN-C-S

Полная реконструкция технологических установок промышленных предприятий, включающая соответственно и полную реконструкцию их электроснабжения, проводится в настоящее время довольно редко в связи с большими инвестициями и длительностью ее реализации. Чаще всего реконструкция или техническое перевооружение проводится поэтапно в периоды капитальных ремонтов технологической установки.

Реконструкция электроустановок промышленных предприятий должна сопровождаться выполнением требований ПУЭ (седьмое издание), причем в п. 1.1.1. ПУЭ отмечено, что «по отношению к реконструируемым электроустановкам требования настоящих Правил распространяются лишь на реконструируемую часть электроустановок».

Это означает, что при реконструкции только трансформаторной подстанции (ТП) 6/0,4 кВ, включающей распредустройство (РУ) 0,4 кВ (без замены отходящих кабелей), требования Правил должны распространяться только на указанные ТП и РУ, не затрагивая других частей промышленной установки, не охваченных реконструкцией. В то же время при поэтапной реконструкции возникает проблема соответствия части электроустановки, спроектированной с учетом нового издания ПУЭ, частям электроустановки, реализованным по старым нормам и правилам. В основном это касается стороны 0,4 кВ, т. к. новыми Правилами введены возможные варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сетях 0,4 кВ, которые предъявляют более жесткие требования к этим электроустановкам (пятипроводная система, применение УЗО-Д и т.п.).

Работа нейтрали типовой подстанции 10-6/0,4кВ

Рассмотрим в качестве примера типичный вариант реконструкции ТП и РУ 0,4 кВ технологической установки нефтеперерабатывающего предприятия при условии максимального использования существующих кабельных линий к потребителям 0,4 кВ. В данном случае не будем касаться электроустановок во взрывоопасных зонах, проектирование которых должно осуществляться с учетом кроме ПУЭ ряда других нормативных документов (в том числе ГОСТ Р 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Электроустановки во взрывоопасных зонах».)

Упрощенная однолинейная принципиальная схема электроснабжения установки приведена на рис. 1.5. Схема состоит из комплектных распределительных устройств, содержащих ряд ячеек с автоматическими выключателями:

комплектная трансформаторная подстанция (КТП). Обычно со стороны высшего напряжения КТП имеют вводные шкафы: или напольные с отключающими аппаратами, или навесные для глухого ввода. Со стороны низшего напряжения КТП имеют шкафы: вводные, секционные и линейные с выкатными или стационарными автоматическими выключателями.
щиты станций управления (ЩСУ1, ЩСУ2), на которых устанавливают большое количество аппаратуры, необходимой для управления современными приводами механизмов. ЩСУ в сочетании с внешними командными аппаратами служат для дистанционного и автоматизированного управления приводами, обеспечивая пуск, работу

Однолинейная принципиальная схема электроснабжения установки на низшем напряжении (0,4 кВ) в нужных режимах, остановку, а также защиту двигателей. На рис. 1.5 отходящие от ЩСУ линии для упрощения схемы не показаны.

В схеме показаны две комплектные компенсирующие установки (ККУ-1, ККУ-2), которые, как правило, подключаются к КТП в случае необходимости компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ. На шины КТП также подключаются мощные двигатели (М) технологической установки и мощные и/или ответственные распределительные щиты (Щ). Для упрощения на схеме эти нагрузки обозначены по одному присоединению каждая. Щитов станций управления может быть несколько в зависимости от сложности и производительности технологической установки, следовательно, и располагаться они могут как в одном помещении с КТП, так и в разных. В нашем случае будем считать, что ЩСУ1 обозначает щиты, расположенные в одном помещении с КТП, а ЩСУ2 – в разных помещениях с КТП. Нагрузкой ЩСУ (на схеме не показана) в основном являются двигатели и распределительные щиты, которые значительно меньше по мощности, чем подключаемые к КТП.

Варианты работы нейтрали в соответствии с ПУЭ

Выберем варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сети 0,4 кВ рассматриваемой схемы электроснабжения, учитывая, что основные трехфазные электроприемники технологической установки на настоящий период подключены к РУ 0,4 кВ с помощью четырехжильных кабелей, основная часть которых по техническому заданию замене не подлежит. Согласно ПУЭ электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN (п. 1.7.57).

В этой связи мы должны в первую очередь рассмотреть возможность использования системы TN-C, а также необходимость применения систем TN-S или комбинированной TN-C-S для различных уровней схемы (КТП, ЩСУ, Щ).

Пункт 1.7.131. Правил ПЭУ гласит:

«В многофазных цепях в системе TN для стационарно проложенных кабелей, жилы которых имеют площадь поперечного сечения не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию, функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников могут быть совмещены в одном проводнике (PEN-проводник)».

Отсюда следует, что для КТП, мощные нагрузки которого обуславливают применение для их питания кабелей с жилами, превышающими указанные выше площади поперечного сечения, вполне подходит система TN-C. В связи с тем, что согласно пункту 1.1.26. Правил «проектирование и выбор схем, компоновок и конструкций электроустановок должны производиться на основе технико-экономических сравнений вариантов с учетом требований обеспечения безопасности обслуживания, применения надежных схем, внедрения новой техники, энерго- и ресурсосберегающих технологий, опыта эксплуатации», проанализируем выбор системы TN-C для КТП (см. рис. 1.6).

По технико-экономическим показателям данная система однозначно дешевле, чем TN-S из-за отсутствия пятого провода и УЗО, причем разница в затратах тем больше, чем более мощные нагрузки подключены к КТП и чем длиннее кабели к ним.

Меры повышения безопасности в системе TN-C

С точки зрения обеспечения безопасности обслуживания можно предложить ряд мер для ее повышения в системе TN-C по сравнению с TN-S.

Во-первых, в большинстве случаев для рассматриваемого нефтеперерабатывающего предприятия корпуса электродвигателей и распределительных шкафов, подключенных к КТП, имеют повторное заземление, которое сохраняется при реконструкции технологических установок. Эта мера соответствует современным требованиям, т.к. пункт 1.7.61. Правил гласит:
«При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется».
Во-вторых, для большинства ответственных электродвигателей 0,4 кВ в настоящее время предполагается установка защиты от замыкания на землю. Она выполняется или с помощью модуля защитногоотключения остаточного тока, присоединяемого непосредственно к клеммам автоматического выключателя, или с помощью отдельно устанавливаемого реле, подключаемого к трансформатору тока в виде разъемного (неразъемного) тора, охватывающего фазные жилы питающего кабеля (например, модуль Vigi. или реле Vigirex для низковольтного оборудования Merlin Gerin), как показано на рис. 1.6.
В-третьих, комплектные компенсирующие установки практически всегда располагаются в помещении КТП, поэтому кабели к ним имеют малую длину, а соответственно, мала вероятность их повреждения. Кроме того, доступ в помещение КТП имеет только квалифицированный электротехнический персонал (причем без постоянного присутствия людей в помещении), поэтому требование обеспечения безопасности обслуживания оборудования КТП можно считать выполненным. Это касается и ЩСУ1, находящегося в помещении КТП.

Рис. 1.6. Варианты применения систем TN-C и TN-C-S в рассматриваемой схеме:

* — обозначены четырехжильные кабели, **- обозначен пятижильный кабель.

Таким образом, в подавляющем большинстве случаев КТП могут быть выполнены по системе TN-C при хороших технико-экономических показателях и удовлетворительных мерах по обеспечению безопасности обслуживания электроустановок. Этот вывод подтверждается и многолетним опытом работы как отечественных, так и зарубежных электроустановок, характеризуемых наличием симметричной трехфазной нагрузки, в которых система TN-C выдержала испытание временем и потому ее применение разрешено.

Классификация потребителей для выбора режима нейтрали

Выбор системы для щитов станций управления обусловлен в первую очередь характером нагрузок на них. Здесь можно выделить три характерных типа ЩСУ:

ЩСУ с достаточно мощными трехфазными потребителями (насосы, вентиляторы, компрессоры, непосредственно участвующие в технологическом процессе), сечения жил кабелей которых удовлетворяют требованиям пункта 1.7.131 ПУЭ;
ЩСУ с большим количеством маломощных трехфазных потребителей (задвижки, вспомогательные насосы, вентиляторы и т.п.), кабели которых не удовлетворяют требованиям пункта 1.7.131 ПУЭ;
ЩСУ, имеющие в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов.

Для ЩСУ первого типа полностью подходят все вышеприведенные доводы, касающиеся КТП. Особенностью таких ЩСУ по сравнению с КТП является, например то, что они находятся в отдельном помещении на определенном удалении от КТП, что никак не влияет на выбор для них системы TN-C (см. ЩСУ1 на рис.1.6).

Более сложная ситуация возникает с выбором системы для ЩСУ второго типа, т.к. здесь по требованиям ПУЭ нельзя использовать совмещенный PEN-проводник, а требуется переход к системе TN-S. В этом случае можно предложить несколько выходов из создавшегося положения.

Во-первых, необходимо заказывать заводу-изготовителю распредустройство для данного ЩСУ с пятью шинами (тремя фазными, нулевой рабочей -N и нулевой защитной – РЕ).
Во-вторых, предусмотреть установку в ЩСУ, где это необходимо по требованиям нормативных документов, автоматических выключателей с модулями УЗО (устройствами дифференциальной защиты), причем на данном этапе реконструкции (замена оборудования ТП и РУ 0,4 кВ без замены кабелей) УЗО должны быть выведены из работы, до момента замены четырехпроводных кабелей на пятипроводные. Либо устанавливать УЗО в процессе замены кабелей, а при заказе оборудования для ЩСУ предусмотреть резервные места для установки УЗО в перспективе.
В-третьих, рассмотреть возможность использования одной из свободных (резервных) жил существующих кабелей, например для электрифицированных задвижек, в качестве защитного РЕ-проводника. Необходимо только иметь в виду, что в случае применения для таких потребителей автоматических выключателей с модулями УЗО, следует тщательно отстраивать уставки УЗО от больших емкостных токов утечки применяемых кабелей.

Для ЩСУ, имеющих в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов, скорее всего можно рекомендовать комбинированную систему TN-C-S (см. ЩСУ2 на рис.1.6).

При поэтапной реконструкции систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо решать проблему соответствия части электроустановки, спроектированной с учетом новых требований нормативных документов, узлам электроустановки, реализованным по старым нормам и правилам.
В связи с этим необходимо особенно обращать внимание на сторону напряжения 0,4 кВ, так как новой редакцией ПУЭ введены возможные варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сетях 0,4 кВ, предъявляющие более жесткие требования к этим электроустановкам (пятипроводная система, применение УЗО-Д и т. п.).
При проектировании реконструкции систем электроснабжения на стороне 0,4 кВ следует тщательно анализировать варианты применения системы глухого заземления нейтрали (TN-C, TN-C-S или TN-S) по отдельности для КТП, различных ЩСУ, щитов, сборок. При этом анализ следует проводить как на основе технико-экономического сравнения вариантов, так и с учетом обеспечения безопасности обслуживания и надежности применяемых схем.
Приведенный пример такого анализа показал, что в подавляющем большинстве случаев КТП и ЩСУ с достаточно мощными трехфазными потребителями могут быть выполнены по системе TN-C при хороших технико-экономических показателях и удовлетворительных мерах по обеспечению безопасности обслуживания электроустановок. ЩСУ и щиты с большим количеством маломощных трехфазных потребителей и кабелями малого сечения должны выполняться по системе TN-S. Система TN-C-S применима для ЩСУ и щитов, имеющих в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов.

Заземление, зануление | Школа электрика

Все действия в электроустановках должны выполняться при строгом соблюдении условий безопасности. Несоблюдение правил, приемов выполнения работ угрожает несчастным случаем. Соблюдение безопасности обязательно для владельцев бытовых установок.

Чтобы уберечь человека от травмы, разработаны специальные мероприятия. Действенным средством является защитное заземление электрической сети. Используется для трехфазных цепей до 1000 Вольт с изолированным нейтральным проводом, сетей 1000 Вольт и более с разной схемой нейтрального проводника.

Заземление для защиты людей выполняется созданием электрической связи между частями, которые не предназначены проводить ток, и контуром. Связь с «землей» уменьшает разность потенциала до величин, безопасных для человека. Потому прикосновение не приведет к травме или гибели.

Напряжение на оборудовании при нарушении изоляции тем ниже, чем менее сопротивление заземляющего устройства.

Чтобы безопасно работать, обслуживать оборудование, нужно, чтобы проводники не находились под опасным потенциалом при обычном режиме, а также при аварийной ситуации, когда пробит защитный слой.

Требования к заземлению излагают «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ»), глава 1.7. Документ утвержден Министерством энергетики РФ.

Для жилых, офисных строений Государственный комитет архитектуры разработал документ «Электрооборудование жилых, общественных зданий. Нормы проектирования». В документе перечислены требования по охране человека.

Способом защититься от удара током является зануление частей оборудования. Мера достигается созданием металлосвязи между нетоковедущими элементами оборудования и заземленной нейтралью вторичной обмотки генератора, трансформатора.

При нарушении изоляции, попадании напряжения на нетоковедущую часть происходит короткое замыкание, включается защита (плавкие предохранители, автоматический выключатель). Соединение с «нулем» применяется как защита для сетей до 1000 Вольт с глухим заземлением нейтрального проводника. Проводник, связывающий зануляемые элементы с глухозаземленной нейтралью, называется защитным нулевым.

Сети 220/380 Вольт соответственно ПУЭ выполняют с заземлением нейтрали (сеть переменного тока) либо нулевой точки (сеть постоянного тока) генератора либо трансформатора.

Соединение с «нулем» обеспечивает отключение части оборудования (линии), где произошло повреждение изоляции. Прикосновение вызывает замыкание, быстрое срабатывание защиты, отключение опасного участка. Время отсечения равняется скорости срабатывания защитной автоматики, это не позволяет человеку попасть под аварийный потенциал.

Ток прикосновения снижается до величин, не представляющих опасность для здоровья.

Выбор, применение защитных мер выполняются согласно ПУЭ.

Для сетей напряжением 380 Вольт и более переменного тока, либо 440 Вольт и выше постоянного тока связь с землей (контуром) либо зануление обязательно. При выборе метода следует учитывать схему сетевой нейтрали.

Для установок, работающих в условиях повышенной опасности или под открытым небом, меры обязательны при напряжениях от 42 Вольт и выше переменного тока либо 110 Вольт и выше постоянного тока.

В сетях 220 Вольт допускается не применять соединение с «землей» либо нулевым защитным проводом. Исключение составляют помещения с повышенной опасностью, что оговорено ПУЭ.

Безопасные условия эксплуатации оборудования, приборов напрямую зависят от соблюдения охранных мер. Практика показывает, что несчастные случаи, поражения током происходят там, где нарушаются правила обслуживания приборов, оборудования. Это одинаково относится к промышленным и бытовым условиям.

ПУЭ, глава 1.7: заземляющие устройства: y_kharechko — LiveJournal

В главе 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-го изд., которая действует с 1 января 2003 г., в том числе, изложены требования к заземляющим устройствам. Их подготовили с учётом требований ГОСТ Р 50571.10–96, который действовал с 1 января 1997 г. до 31 декабря 2012 г. и был заменён ГОСТ Р 50571.5.54–2011, действовавшим до 31 декабря 2014 г.
С 1 января 2015 г. действует ГОСТ Р 50571.5.54 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/729.html ), разработанный на основе стандарта МЭК 60364-5-54 «Низковольтные электрические установки. Часть 5-54. Выбор и монтаж электрического оборудования. Заземляющие устройства и защитные проводники».
Рассмотрим некоторые ошибки, допущенные в требованиях п. 1.7.100–1.7.104 к заземляющим устройствам низковольтных электроустановок и п. 1.7.109–1.7.120 к элементам заземляющих устройств: заземлителям, заземляющим проводникам и главным заземляющим шинам.
Названия п. 1.7.100−1.7.103 «Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью» и п. 1.7.104 «Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью» содержат несколько ошибок. Во-первых, неправильно установлено значение максимального номинального напряжения для низковольтных электроустановок постоянного тока, которое равно 1,5 кВ.
Во-вторых, в обоих названиях указана нейтраль, являющаяся элементом электроустановки переменного тока. Поэтому п. 1.7.100−1.7.104 не должны содержать требования к электроустановкам постоянного тока. Однако они там есть.
В-третьих, в электрической сети нейтрали может не быть, если обмотки трёхфазного источника питания соединены треугольником или применён однофазный источник питания с двумя выводами. Такие электрические сети формально не попадают под классификацию, установленную главой 1.7.
В п. 1.7.100 и др. указаны трёхфазный и однофазный токи, которых не существует.
Следующее требование п. 1.7.100 «заземляющий проводник должен быть дополнительно присоединен к колонне здания» изложено не правильно, поскольку проводник можно присоединить только к металлическим элементам колонны.
В п. 1.7.100 сказано об установке трансформатора тока в PEN-проводнике. Это требование противоречило п. 543.3.4 ГОСТ Р 50571.10–96, который запрещал включать в цепь защитного проводника обмотку устройства контроля непрерывности цепи заземления, и не соответствует требованиям ГОСТ Р 50571.5.54.
В п. 1.7.101–1.7.103, установивших максимально допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств, допущены ошибки. Во-первых, в п. 1.7.101 и 1.7.103 указаны номинальные напряжения, которые не соответствовали ГОСТ 29322–92 и не соответствуют действующему ГОСТ 29322 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/48222.html , http://y-kharechko.livejournal.com/49081.html , http://y-kharechko.livejournal.com/48469.html , http://y-kharechko.livejournal.com/48775.html ).
Во-вторых, требование п. 1.7.101 не охватывает вариант, когда к источнику питания подключена одна ВЛ.
В-третьих, в п. 1.7.101 и 1.7.103 указаны несогласованные значения сопротивлений заземляющих устройств. Например, сопротивление совокупного заземляющего устройства нейтрали источника питания для 400 В установлено равным 4 Ом. Максимально допустимые значения его составляющих: сопротивление заземляющего устройства, «расположенного в непосредственной близости от нейтрали» источника питания – 30 Ом и общее сопротивление заземляющих устройств «всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ» – 10 Ом. При сложении сопротивлений 30 и 10 Ом получаем 7,5 Ом.
В п. 1.7.102 сказано о повторных заземлениях «PEN-проводника в сетях постоянного тока». Однако здесь применяют PEM-проводники.
Требованиями п. 1.7.102 разрешено выполнение заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле, из стали чёрной, а требованиями п. 542.2 ГОСТ Р 50571.5.54 это не предусмотрено.
Сопротивление заземляющего устройства в системе IT, рассчитанное по формуле п. 1.7.104, может быть большим, например – 100 Ом и более. Однако требования этого же пункта не допускают сопротивления более 10 Ом.
В п. 1.7.109 сказано, что в качестве естественных заземлителей можно применять «железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия». Однако согласно требованиям п. С.2 ГОСТ Р 50571.5.54 использование таких фундаментов в качестве заземлителя не эффективно.
В п. 1.7.109 также указаны «обсадные трубы», которые могут быть выполнены из пластмассы. Здесь упомянуты «металлические оболочки бронированных кабелей» при их числе не менее двух. Однако их допустимо использовать в качестве заземлителей только в том случае, если кабели и электроустановку обслуживает одна организация.
Требования п. 1.7.110 «необходимость сварки арматурных стержней …, приварки анкерных болтов … должны быть определены расчетом» сформулированы неправильно. Здесь следует указать допустимые способы выполнения соединения проводящих частей между собой, а также присоединения их к заземляющим проводникам.
Требования п. 1.7.113 и 1.7.117 допускают применение в низковольтных электроустановках алюминиевых заземляющих проводников. Однако это запрещено следующим требованием п. 542.3.1 ГОСТ Р 50571.5.54: «Алюминиевые проводники не должны использовать в качестве заземляющих проводников».
В п. 1.7.117 упомянут «заземлитель рабочего (функционального) заземления». То есть этот пункт допускает выполнение в низковольтной электроустановке отдельного заземляющего устройства, предназначенного для осуществления функционального заземления. Однако требованиями п. 444.5.1 «Взаимное соединение заземляющих электродов» ГОСТ Р 50571-4-44–2011 (МЭК 60364-4-44:2007) «Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех» предписано выполнять одно общее заземляющее устройство.
Требования в п. 1.7.120 не распространяются на сечение проводника уравнивания потенциалов, соединяющего главные заземляющие шины, устанавливаемые у каждого вводного устройства обособленного ввода в низковольтную электроустановку. Эти требования распространяются только на главные заземляющие шины, установленные у встроенных в здание трансформаторных подстанций.

Заключение. Общие требования к заземляющим устройствам низковольтных электроустановок, изложенные в главе 1.7 ПУЭ 7-го изд., устарели и содержат много ошибок. Их следует привести в соответствие с исправленными требованиями ГОСТ Р 50571.5.54. Требования должны быть сформулированы в главе 1.7 для низковольтных электроэнергетических установок.

Заземление | энергетик

для сотовых телефонов: меню сайта

Заземляющие устройства (ЗУ), буквенные обозначения систем TN, IT, TT и S (N), C (PE) ЗУ, заземлители ЗУ, контур заземления ЗУ, главная заземляющая шина (ГЗШ), выбор грунта по глубине промерзания, расчёт заземляющего устройства, примеры расчёта заземляющего
устройства, схемы заземляющего устройства, паспорт заземляющего устройства.

В данной статье автор расскажет как правильно выполнить заземления своими руками. На сайте уже есть статьи на тему заземления, опубликованные в разное время и в разных разделах, поэтому в разделе «Заземление» публикуется полная версия на тему заземления и ГЗШ, с подробными комментариями автора.

Для тех кто хочет ознакомится полностью с разделом 1.7 Правил ПУЭ: «Заземление и защитные меры электробезопасности», может скачать архив с моего сайта здесь Скачать архив (учтите, в Worde это будет 38 стр.).

В данном разделе «Заземление» автор рекомендует для начало пройти по темам в том порядке как они изложены в статье заземление, чтобы отделим «мух от котлет», при этом автор обращает Ваше внимание на принятое буквенное обозначение в данной статье, как отмечалось уже ранее (в формулах заземления) нет единого требования к данному обозначению, кроме того в разных методических рекомендациях по расчёту заземления (рекомендованными разными институтами, поищите в инете), не только разное буквенное обозначение но и формулы трактуются по разному, при этом в некоторых формулах (возможно опечатки) допущены ошибки.

Рекомендованный переход по темам: «Заземление»

Определение и термины заземления:

Заземлением какой-либо части электроустановки и другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.
Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя — металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановки с заземлителем.
Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.
Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока и с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора (см. рис. 1), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно. Имеются и другие схемы заземления

Рис.1 Глухозаземлённая нейтраль трансформатора

нейтрали в сетях электроустановок, как правило выше напряжением 6 кВ., посмотрите для примера на плакат ниже, здесь мы их рассматривать не будем. Рис. 2

Возьмем на заметку:

ПУЭ 1.7.57. ⇒ Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN.

ПУЭ 1.7.3. ⇒ Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения: система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

ПУЭ 1.7.78. ⇒ При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ. При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.

Данный раздел по заземлению пока находится в разработке, ежедневно будет пополнятся новыми материалами, Вы можете посмотреть уже имеющий материал по данной теме, переход по внутренним ссылкам сайта энергетик: Выбор главной заземляющей шины (ГЗШ), Заземление электроустановок , Паспорт заземляющего устройства, удачи.

Как выбрать точку заземления системы и какова практика во всем мире

Выбор точки заземления

Обычно в напрямую заземленных и эффективно заземленных системах каждая доступная нейтральная точка заземляется. Отклонения от этого возникают, когда нейтральные точки трансформатора остаются незаземленными. Это сделано для ограничения максимального тока замыкания на землю, который может возникнуть, до разумных значений. В этих случаях нейтраль оснащается разрядниками для защиты от перенапряжения.

Как выбрать точку заземления системы и что практикуется во всем мире (на фото: резистор заземления нейтрали; кредит: swedishneutral.se)

Это допустимо только в том случае, если сеть во всех режимах работы все еще может считаться эффективно заземленной ( X0≤3X1 ). Для других способов заземления это несколько сложнее.

Например, желание поддерживать ток замыкания на землю более или менее постоянным, в то же время, как , сеть всегда должна быть заземлена независимо от режима работы , дает противоречия и затрудняет выбор.

Состав:

1.Индивидуальное заземление в каждой нейтральной точке источников питания

Когда на станции всего несколько генераторов или трансформаторов, часто используются индивидуальные импедансы нейтральной точки. Таким образом, соединение нейтральной точки фиксируется без использования промежуточных соединительных устройств.

Когда используются только два источника питания, предпочтительнее индивидуальное полное сопротивление нейтральной точки, а не общее полное сопротивление заземления.

Рисунок 1 — Заземление отдельной нейтральной точки с импедансом

При использовании нескольких источников питания ток замыкания на землю увеличивается каждый раз при подключении источника питания и может достигать нежелательных значений.При резистивном заземлении каждый резистор должен быть рассчитан на ток, достаточно высокий, чтобы обеспечить работу релейного оборудования, когда оно работает отдельно.

Следовательно, общий ток замыкания на землю в нескольких агрегатах становится в несколько раз больше значения, необходимого для удовлетворительной функции реле. Таким образом, часто предоставляется разъединитель, позволяющий отключать резисторы, когда система находится в параллельном рабочем состоянии.

Метод с индивидуальным заземлением обычно используется при заземлении через сопротивление и реактивное сопротивление, , но его также можно использовать при заземлении с высоким сопротивлением .Для резонансного заземления этот метод очень непригоден.

Совместное заземление с генераторами или двигателями может быть непригодным из-за опасности распространения токов третьей гармоники.

Вернуться к содержанию ↑

2. Общее заземление через нулевую шину

Если на станции установлено более двух генераторов или трансформаторов, может быть предпочтительнее использовать только один аппарат нейтральной точки. Нейтральная точка каждого источника питания затем подключается через соединительное устройство, прерыватель или разъединитель к общей шине нейтрали, которая заземляется через резистор или реактор.

Эта конструкция поддерживает ток замыкания на землю на оптимальном уровне, поскольку он никогда не должен быть выше, чем необходимо для предотвращения перенапряжений или для обеспечения безопасной работы релейной защиты. Всегда существует один и тот же ток замыкания на землю независимо от условий эксплуатации.

Два различных соединения с шинами нейтральной точки показаны на рисунках 2 и 3.

Соединение № 1

Сопротивление заземления нейтрали генератора с помощью шины нейтрали и отдельных выключателей нейтрали.

Рисунок 2 — Резонансное заземление нейтрали трансформатора с помощью шины нейтрали и отдельных выключателей нейтрали.

Соединение № 2

Резонансное заземление нейтрали трансформатора с помощью шины нейтрали и отдельных разъединителей.

Рисунок 3 — Резонансное заземление нейтральной точки трансформатора с нейтральной шиной и отдельными разъединителями

Из-за проблемы третьей гармоники только один из выключателей на рисунке 2 соотв. 3 должны быть закрыты одновременно. Когда один из генераторов выводится из эксплуатации, важно, чтобы соответствующий выключатель нейтральной точки (или разъединитель) был отключен.

Это связано с тем, что шина нейтрали будет выдерживать ток при замыкании на землю и обеспечивать фазное напряжение относительно земли .

Вернуться к содержанию ↑

3. Общее заземление через заземляющий трансформатор на сборной шине

Эффективный и зачастую дешевый способ убедиться, что система всегда правильно заземлена, — это подключить любой заземляющий трансформатор к сборной шине. См. Рис. 4, на котором показана та же сеть, что и на рис. 1 , но с альтернативным методом заземления .

Рисунок 4 — Заземление с трансформатором, подключенным Z / O на сборной шине

Вернуться к содержанию ↑

Практика заземления

Практика заземления сильно отличается от страны к стране. Однако можно выделить такие страны, как Германия, Нидерланды, Швеция и т. Д., Где основным направлением было для защиты телефонных сетей и людей .

Также можно выделить такие страны, как США, Канада и Англия, где защита электросети была рассмотрена в первую очередь.Первые упомянутые страны сосредоточили свое внимание на , ограничивающем токи замыкания на землю до низких значений , в то время как последние страны приняли более высокие токи замыкания на землю для предотвращения перенапряжений в энергосистеме и упрощения устранения замыканий.

К сожалению, обобщение практики в разных странах было бы очень обширным, тем более что сети различаются даже внутри страны.

Однако ниже приводится упрощенное резюме.

Напряжения более 100 кВ
Напряжения от 25 до 100 кВ
Напряжения от 1 до 25 кВ для распределения с или без прямого подключения генераторов
Сеть генераторов
Напряжения ниже 1 кВ

1. Напряжения выше 100 кВ

При высоком напряжении прямое (эффективное) заземление сети дает экономическое преимущество. Таким образом, трансформаторы, изоляторы и т. Д. Могут быть изготовлены с более низким испытательным напряжением в нейтрали и с дифференцированной изоляцией, что дает значительную экономию средств.

В большинстве стран нормально с прямым заземлением при напряжении более 100 кВ . В e. грамм. Германия, Нидерланды и Норвегия, однако есть сети на 130 кВ с резонансным заземлением.

Вернуться к содержанию ↑

2. Напряжение от 25 до 100 кВ

США — Большинство частей страны имеют прямое заземление, но имеется заземление по сопротивлению и реактивному сопротивлению.
Соединенное Королевство — Большая часть страны имеет сопротивление, заземленное в нейтральной точке источника питания.Сопротивление дает ток замыкания на землю той же величины, что и номинальный ток в трансформаторе. Однако некоторые сети на 33 кВ могут иметь резонансное заземление.
Германия, Швейцария, Австрия, Нидерланды, Бельгия, Испания, Ирландия, Норвегия, Дания, Швеция и Япония — Используйте резонансное заземление.
Франция и Южная Африка — Большинство стран имеют заземление через сопротивление (происходит заземление через реактивное сопротивление). Франция изучает возможности перехода на резонансное заземление (с защитой от переходных процессов измерения замыканий на землю).
Австралия — Используется прямое заземление и резонансное заземление. Однако некоторые сети на 33 кВ могут быть заземлены через сопротивление.
Новая Зеландия — Используется прямое заземление
Индия и Малайзия — Резонансное заземление является наиболее распространенным заземлением, но также имеет место заземление через сопротивление. В Индии также может происходить прямое заземление.

Вернуться к содержанию ↑

3. Напряжение от 1 до 25 кВ для распределения с или без прямого подключения генераторов

В большинстве стран могут применяться различные типы заземления , но наиболее распространенным является резонансное заземление .Однако могут возникнуть незаземленные сети, а также заземления с высоким сопротивлением.

Заземление через сопротивление наиболее распространено в США и Англии. Прямое заземление наиболее распространено в Австралии и Канаде, но также может иметь место в США и Финляндии.

Заземление в Швеции в основном определяется §73 стандартов Коммерческой школы, в котором говорится, что практически невозможно использовать прямое заземление или заземление с помощью реактивного сопротивления для этих уровней напряжения. Это связано с высокими требованиями к обнаружению сопротивлений короткого замыкания при замыканиях на землю .Значения отказоустойчивости 3000 соотв. 5000 Ом указаны в зависимости от типа фидера.

Вернуться к содержанию ↑

4. Сеть генераторов

Сети генераторов — это тип ограниченных сетей, которые состоят из одного или нескольких генераторов, подключенных к первичному трансформатору , но без прямого подключения к распределительным линиям .

Эти ограниченные сети почти всегда заземлены через высокое сопротивление . Однако при новостройках незаземленные сети встречаются редко.

Вернуться к содержанию ↑

5. Напряжение ниже 1 кВ

Эти сети обычно имеют прямое заземление. В отраслях с чисто моторными сетями в основном используются незаземленные или заземленные с высоким сопротивлением сети.

Особый тип заземления используется шведским государственным управлением электроснабжения в своей «незаземленной» моторной сети . Сеть с высоким сопротивлением заменена резистором, зависимым от напряжения. При замыкании на землю через резистор создается небольшой ток, и сеть может считаться незаземленной.

При перенапряжении от сети на первичной стороне трансформатора (обычно это сеть 10 кВ, заземленная с высоким сопротивлением) сопротивление резистора будет настолько низким, что перенапряжение в сети низкого напряжения будет ограничено до 2 кВ.

См. Рисунок 5 ниже.

Рисунок 5 — Заземление с помощью резистора, зависящего от напряжения, для ограничения перенапряжения при пробое высоковольтной сети

Вернуться к содержанию ↑

Ссылка // Справочник по применению защиты — BA THS / BU Transmission Systems и подстанции от ABB

Трехфазный трансформатор заземления в зигзагообразной конфигурации

Блок заземляющего трансформатора моделирует трехфазный Зигзагообразное соединение заземления или заземляющего трансформатора.Блок позволяет предоставить искусственная нейтраль в незаземленной трехфазной энергосистеме. Искусственный нейтральный создает путь с низким импедансом для тока нулевой последовательности и путь с высоким сопротивлением для ток прямой последовательности. Чтобы обеспечить нагрузку между фазой и нейтралью, обратный путь позволяет питание по схеме «треугольник».

Для получения дополнительной информации об использовании заземления с трехфазным зигзагообразным соединением трансформатор, см. Технические приложения

Уравнения

Этот блок реализован как в электрической, так и в магнитной областях, представляя физика фазных обмоток и магнитопровода.Эквивалентная схема для блок включает обмотки, сопротивления и вихревые токи.

Для зигзагообразной конфигурации магнитной цепи a -. b — и c -фазы представляют каждую ветвь магнитный сердечник.

Вы можете получить взаимосвязь между электрическими и магнитными свойствами. путем применения нескольких математических шагов на основе правила сохранения магнитного потока и по закону Гопкинсона.

Для заземляющих трансформаторов, муфты между фазами и всеми обмотками идентичны. В уравнениях ниже:

n — количество витков обмотки.
R — сопротивление намагничивания между фазы.
R _L — утечка нежелание.
L _eddy — магнитный индуктивность из-за потерь на вихревые токи между фазами.

Тогда соотношение между матрицей индуктивности в электрической области и Матрицу сопротивления в магнитной области можно записать как:

L = [L11L12L13L21L22L23L31L32L33] = [n2 (2Rl + 6R) −3n2R − 3n2R − 3n2Rn2 (2Rl + 6R) −3n2R − 3n2R − 3n2Rn2 (2Rl + 6R) сумма диагональных элементов утечки и

элементов диагональной утечки. намагничивающая индуктивность для каждой фазы, так что:

Следовательно:

Реализует трехфазный заземляющий трансформатор, обеспечивающий нейтраль в трехпроводном исполнении. система

Simscape / Электрооборудование / Специализированные энергосистемы / Фундаментальные блоки / Элементы

Описание

Заземляющие трансформаторы используются в коммунальных распределительных сетях и в некоторых энергосистемах. электронные преобразователи для обеспечения нейтральной точки в трехпроводной системе.Этот Трансформатор представляет собой трехфазный двухобмоточный трансформатор, в котором обмотка 1 и обмотка 2 соединены между собой. зигзагом, как показано на рисунке ниже.

На рисунке показана однофазная нагрузка, подключенная между фазой C и землей по трехпроводной схеме. система. Ток I , поглощаемый нагрузкой, возвращается к источнику через заземление и нейтраль заземляющего трансформатора. Из-за зигзагообразного соединения и с противоположной полярностью верхней и нижней обмоток заземляющий трансформатор обеспечивает низкий импеданс в нулевой последовательности при сохранении очень высокого импеданса в прямой последовательности.В Другими словами, через три обмотки может протекать только ток нулевой последовательности. По определению ток нулевой последовательности — это набор трехфазных токов, имеющих одинаковую величину и фазу. Следовательно, ток нейтрали I делится на три равных тока. I / 3 . Поскольку три тока, протекающие в заземляющем трансформаторе, равны равны, нейтральная точка остается фиксированной, а линейные напряжения остаются сбалансированными.

Заземляющий трансформатор моделируется тремя двухобмоточными трансформаторами с напряжением 1: 1. соотношение.Предположим шесть одинаковых обмоток с:

R = сопротивление обмоток
X = реактивные сопротивления утечки обмоток
Rmag , Xmag = параллельное сопротивление и реактивное сопротивление ветви намагничивания

Импеданс прямой последовательности Z ₁ и полное сопротивление нулевой последовательности Z ₀ заземления трансформатора задаются по формуле:

Z1 = R1 + jX1 = 3jRmagXmag (Rmag + Xmag) Z0 = R0 + jX0 = 2 (R + jX).

Реактивное сопротивление нулевой последовательности X ₀ является наибольшим важный параметр заземляющего трансформатора. Чтобы свести к минимуму разбаланс напряжений, реактивное сопротивление X ₀ должно быть как можно более низким.

Электрическое заземление с использованием нейтрализатора замыкания на землю (катушка Петерсена), метод

Основным преимуществом использования метода незаземления на промышленных предприятиях и в коммунальных системах является возможность поддерживать всю сеть в рабочем состоянии до устранения неисправности во время отключения для обслуживания или временных отказов.

Однако этот метод имеет недостатки, в том числе перенапряжение и феррорезонанс. Эти трудности могут быть устранены путем подключения нейтрали системы к земле через реактор с железным сердечником с высоким импедансом, известный как нейтрализатор замыкания на землю или катушка Петерсена, сохраняя преимущество непрерывности питания с улучшенными характеристиками.

Что такое катушка Петерсена?

Нейтрализатор замыкания на землю, или катушка Петерсена, представляет собой реактор с железным сердечником с высоким импедансом, используемый в трехфазных сетях для уменьшения тока одиночного замыкания на землю, уменьшения количества срабатываний выключателя и улучшения непрерывности работы.

Он был изобретен в 1916 году профессором Вальдемаром Петерсеном из Дармштадта, Германия, в результате его исследования явлений замыкания на землю. Чтобы поддержать это решение проблемы перебоев в подаче электроэнергии, он представил выдающийся анализ фундаментальных фактов с исчерпывающим и аргументированным теоретическим изложением своего изобретения.

Хотя Петерсен запатентовал свое изобретение как «Ограничение или подавление токов замыкания на землю, например, катушка Петерсена», существует некоторый недостаток последовательной и адекватной терминологии, чтобы назвать этот метод.Некоторые термины переоценивают действие, которое происходит во время замыканий на землю, вызванных пробоями в воздухе. Другие выражения указывают на то, что устройство состоит из змеевика, что влечет за собой его конструкцию как однофазный реактор. Широко используемый термин «дугогасящая катушка» не совсем удовлетворителен по обеим причинам, упомянутым выше. Также используются слова «настроенный-заземленный» и «резонансно-заземленный» из-за условий, которые мы увидим в следующих разделах.

Американский термин «нейтрализатор замыкания на землю» охватывает функцию устройства во время устойчивых замыканий на землю, а также защиту в случае сбоев в системах с большими токами зарядки.

В энергосистеме емкостной ток повреждения возвращается в систему через неисправность. Точно так же любой добавленный компонент тока повреждения, исходящий от других проводов между системой и землей, вернется через короткое замыкание. Результирующий ток короткого замыкания будет представлять собой наложение различных компонентов. Если два тока короткого замыкания одинаковой величины и противоположного знака сливаются в месте замыкания, они нейтрализуют друг друга.

Существенной особенностью изобретения Петерсена является добавление индуктивного тока соответствующей величины для нейтрализации емкостного тока короткого замыкания.

Ток нейтрализации может поступать от любого источника, если через повреждение проходит правильная величина. Первый подход может заключаться в подключении трехфазного реактора параллельно емкости к земле каждого проводника (рис. 1).

Рисунок 1. Устройство нейтрализации трехфазного замыкания на землю

Когда есть замыкание на землю в одной фазе, емкостной ток номинальной частоты, протекающий между неповрежденными фазами и землей (зарядный ток), будет по существу равен току номинальной частоты, протекающему в заземляющих реакторах.Эти компоненты будут сдвинуты по фазе на 180 ° в месте повреждения, и эффект нейтрализации будет очевиден.

Напряжение нейтрали повышается до межфазного напряжения неисправного проводника, и линейное напряжение появляется во всей системе между землей и двумя неповрежденными линиями (увеличение на 73%).

Ток через емкость:

Ic = Vph ∙ ω ∙ C

, а ток через реактор:

Ir = Vph / ω ∙ L

где:

В / ч = среднеквадратичное значение векторного напряжения
ω = радианная частота
C = емкость
L = индуктивность

Удовлетворяя условию ω ∙ L = 1 / ω ∙ C, мы можем подтвердить, что токи через емкости и реактор нейтрализуют друг друга.

Трехфазный метод теоретически верен, но экономически не оправдан. Реактор, подключенный к неисправной фазе, не работает и снижает рабочую мощность до двух третей (или менее) от общей установленной мощности. Токи через два работающих реактора сдвинуты по фазе на 60 °, и результирующий ток в 1,73 раза больше тока через один реактор (I0L).

Схема, показанная на рисунке 1, не является практическим предложением, но поучительно сравнить эту базовую форму фазового заземления с более совершенным применением того же принципа с реактором, подключенным к нейтрали, как показано на рисунке 2.Петерсен привел оба решения в своем оригинальном немецком патенте.

Рисунок 2. Емкостный и индуктивный токи

Реактор подключается к нейтралам генераторов, распределительным трансформаторам или зигзагообразным заземляющим трансформаторам.

Взаимодействие между проводниками системы и землей эквивалентно представлено тремя емкостями относительно земли, перенесенными на нейтраль источника.Индуктивное сопротивление заземления, подключенное к нейтрали напрямую или через заземляющий трансформатор, появится параллельно передаваемым емкостям.

В этом случае полное емкостное сопротивление относительно земли составляет:

1 / Σ ω ∙ Cn

, где n = 1, 2 и 3 для трехфазной системы.

Индуктивное реактивное сопротивление, удовлетворяющее условию

ω ∙ L = 1 / Σ ω ∙ Cn

отменяет такое емкостное реактивное сопротивление. Это выражение является правилом Петерсена для настройки заземляющих реакторов в соответствии с емкостью системы и согласуется с условием входа цепи в резонанс.

Система может быть настроена на 100% или не настроена. Когда он не настроен, он может быть недокомпенсирован или перекомпенсирован, в зависимости от баланса между емкостью и индуктивностью.

На рис. 2 показаны величины емкостных и индуктивных токов, протекающих во время одного замыкания на землю. Показанные числа даны на единицу (о.е.), с током перед повреждением 1 о.е. через естественную емкость относительно земли. Согласно действующему закону Кирхгофа, Ib + Ic + 3I0L = 0 на нейтрали.

На рис. 3 показана результирующая векторная диаграмма.

Рисунок 3. Напряжения и токи при одиночном замыкании на землю в фазе А

Исследование поведения системы методом симметричных компонент

Давайте проанализируем действие нейтрализатора замыкания на землю, расположенного в нейтрали, с использованием симметричных компонентов.

На рис. 4 показано последовательное соединение сетей прямой, отрицательной и нулевой последовательности при однофазном замыкании на землю в фазе a.

Рисунок 4. Подключение цепей последовательности для одиночного замыкания на землю на фазе А

Значения X1c, X2c и Xₒc, то есть распределенные емкостные реактивные сопротивления, существенны по сравнению со значениями последовательного импеданса Z1s, Z2s, ZTx, Z1line, Z2line и Zₒline. Затем Z1s и ZTx закорачивают X1c в цепи прямой последовательности, а Z2s и ZTx закорачивают X2c в сети обратной последовательности.Кроме того, сумма импедансов источника, трансформатора и линии приближается к нулю по сравнению с параллелью Xₒc и 3X ւ.

Для расчета тока короткого замыкания в фазе а подойдет сеть нулевой последовательности.

На рис. 5 показано соединение цепей последовательного включения несколько по-другому, с выделением распределения тока в реакторе, трансформаторе и емкости. В этом анализе не учитывается сопротивление импеданса трансформатора.

Рисунок 5. Распределение тока в сети нулевой последовательности

Обратите внимание, что ток через реактор на рисунке 5 только в один раз превышает индуктивную составляющую цепи нулевой последовательности, тогда как на рисунке 2 он был в три раза. Это обстоятельство не должно вызывать путаницу, поскольку это всего лишь алгебраический трюк, в котором число три переходит от тока к индуктивности, но их произведение, напряжение, остается прежним. Важно помнить, что реактивное сопротивление нейтрали имеет практическое значение, в три раза превышающее его реальное значение.

Для расчета приблизительного реального значения необходимого реактивного сопротивления нейтрали (в исправном состоянии системы) мы используем уравнение:

Xt + 3X ւ = Xₒc

и получаем:

X ւ = 1/3 (Xₒc — Xt)

Из рисунка 5:

Zₒ = j (Xt + 3X ւ) ∙ (-j Xₒc) / (j Xt + 3jX ւ — j Xₒc)

Но при резонансе:

ƖXt + 3X ւ Ɩ = ƖXₒcƖ

, затем:

Zₒ = j (Xt + 3X ւ) ∙ (-j Xₒc) / 0 = ꝏ

Это действует как разрыв цепи.

Когда одиночное замыкание между фазой и землей происходит в фазе a, и Zₒ =, напряжение нулевой последовательности при повреждении будет напряжением между фазой и нейтралью перед повреждением фазы a. Это напряжение позволит емкостным и индуктивным токам протекать в контуре нулевой последовательности, хотя ток не будет течь в сетях прямой и обратной последовательности.

Обратный путь через короткое замыкание несет только небольшой остаточный ток из-за компонентов потерь мощности (включая потери тока утечки изолятора и потери на коронный разряд), гармоник и несовершенной настройки.Компонент потери мощности будет синфазным с напряжением; напряжение и ток одновременно проходят через ноль и гаснут дугу на землю без повторного зажигания.

Полезным аспектом остаточного тока является то, что он помогает обнаруживать постоянные повреждения.

Кроме того, после гашения дуги резонансное состояние будет поддерживать величину напряжения на ней очень близкой к напряжению нулевой последовательности. Это состояние низкого напряжения будет дополнять небольшой остаточный ток при гашении дуги и предотвращении повторного пробоя.В компенсированной системе время восстановления напряжения намного меньше, чем в незаземленных сетях.

Ток замыкания на землю может составлять примерно 3–10% от тока в незаземленной системе. Напротив, величина циркулирующего тока в контуре, образованном реактором, и естественная емкость относительно земли могут быть значительными.

Обычно естественная емкость относительно земли в неперемещенных линиях или линиях с множеством однофазных отводов не сбалансирована равномерно (несимметричная конфигурация).Обе ситуации являются обычным явлением в системах распределения. В этих условиях токи нагрузки могут вызывать небольшие напряжения нулевой последовательности. Напряжение нулевой последовательности может действовать как источник между нейтралью и землей и создавать последовательно-резонансный контур с X ւ и Xₒc.

В резонансе напряжения на емкости и заземляющем реакторе равны по величине, но противоположны по фазе. Если сопротивление цепи низкое, эти напряжения могут стать очень большими, более значительными, чем приложенное напряжение нулевой последовательности.По этой причине для всех сетей потребуется межфазная изоляция.

В предыдущих установках использовался реактор с фиксированным значением мощности, и условия настройки менялись в зависимости от устройства системы. Отводы, установленные в новых реакторах, позволяют настраивать их вручную или автоматически. Другие устройства, такие как поршень с системой управления, предлагают надежные средства настройки системы.

Пример

Распределительная сеть 13,8 кВ имеет общую зарядную емкость относительно земли (рассчитанную по таблицам) равную 0.658 мкФ / фаза. Для номинальной частоты 60 Гц и без учета импеданса трансформатора рассчитайте:

Емкостное реактивное сопротивление нулевой последовательности на фазу (X0c)
Емкостной зарядный ток на фазу (I0c)
Действительное значение реактивного сопротивления, подключаемого к нейтрали (XL)
Ток через индуктивный элемент сети нулевой последовательности при одиночном замыкании на землю (I0L)
Номинальный ток при неисправности (Если)
Ток через реактор (3I0L)

Ответ:

-jX0c = -j / 120 ∙ π ∙ C = -j10⁶ / 120 ∙ π ∙ 0.658 = -j4 031,40 Ом / фаза
jI0c = jVLL / √3 ∙ X0c = j13 800 / √3 ∙ 4031,40 = j1,976 A / фаза
jX ւ = 1/3 (Xₒc — Xt) = j Xₒc / 3 = j4 031,40 / 3 = j1 343,80 Ом
-jI0L = -jVLL / 3 ∙ √3 ∙ XL = -j13 800/3 ∙ √3 ∙ 1 343,8 = -j1,976 A / фаза
Если = jI0c + (-jI0L) = j (I0c-I0L) = j (1,976 — 1,976) = 0 А
3I0L = 3 ∙ 1,976 = 5,928 ~ 6 A или VLL / √3 ∙ XL = 13 800 / √3 ∙ 1 343,80 = 5,928 ~ 6 A

Благоприятные характеристики и недостатки

Нейтрализатор замыкания на землю полезен в системах с частыми замыканиями на землю в воздухе, например, в воздушных линиях электропередачи.Большинство этих неисправностей временные. Пользователи этого метода утверждают, что частота отключений низкая, что повышает качество электросети. Нейтрализатор удерживает ток дуги ниже уровня самозатухания, устраняя переходное замыкание и деионизируя путь дуги, не отключая поврежденную линию.

Однако остаточные токи в КЗ по-прежнему представляют опасность для людей и оборудования, включая возникновение пожаров. В некоторых странах изолированный кабель используется в сетях среднего напряжения. Следовательно, нескомпенсированный остаточный ток существенно возрастает, увеличивая риски.

Для устойчивых повреждений коммунальные предприятия используют нейтрализаторы замыкания на землю вместе со схемой отключения. Типичная система защиты включает однополюсный выключатель байпаса, который замыкает реактор через заданное время, если неисправность не устранена. Замыкание байпасного выключателя надежно заземляет нейтраль, позволяя стандартным реле заземления обнаруживать и выборочно устранять неисправность. Время задержки устанавливает тепловую мощность реактора.

Другой метод — собрать резистор и однофазный силовой выключатель параллельно реактору или вспомогательной обмотке.Реактор ограничивает ток повреждения и переходное перенапряжение до безопасных значений в момент возникновения неисправности. В случае постоянной неисправности силовой выключатель замыкается по истечении заданного времени, а сопротивление обеспечивает достаточный ток замыкания на землю для срабатывания реле и подачи сигнала тревоги или отключения выключателя неисправного фидера.

Во многих странах действуют правила, устанавливающие максимально допустимое заданное время для защиты людей и имущества.

Существенным недостатком традиционного нейтрализатора замыкания на землю является его неспособность гасить повреждения твердой изоляции, такой как бумага, лакированный батист и резина.При использовании нейтрализатора замыкания на землю повреждения кабеля могут вызвать повторный пробой и вызвать короткое замыкание с током, достаточным для отключения выключателя поврежденного фидера.

К другим недостаткам нейтрализатора замыкания на землю относятся:

Все системы должны иметь изоляцию для линейного напряжения.
Перенастройка реактора необходима, чтобы справиться с изменениями в конфигурации системы.

Области применения нейтрализаторов замыканий на землю

Нейтрализатор замыкания на землю в течение многих лет использовался на больших территориях Европы для воздушных линий электропередачи, субпередач и распределительных линий, где большинство замыканий являются переходными однофазными замыканиями на землю.Китай, Израиль, Бразилия и другие части мира также используют этот метод заземления.

В США нейтрализаторы замыкания на землю не так популярны и поэтому не очень часто используются. Однако одним из приложений является заземление генераторов. Емкость системы в этом случае мала и фиксирована из-за небольшого расстояния от генератора до трансформатора, что снижает необходимость в повторной настройке. В случае замыкания на землю генератор может продолжать работать до своевременного отключения. Однако наиболее распространенным подходом для генераторов является заземление с высоким сопротивлением.

Из-за их несимметричных характеристик, обусловленных отсутствием перестановки и частыми однофазными ответвлениями, осторожно применяйте нейтрализаторы замыкания на землю в распределительных сетях. Кроме того, повторяющиеся операции переключения в распределительных системах требуют постоянной перенастройки реактора. В промышленности они рекомендуются только в критических процессах.

Когда в игру вступает силовая электроника

Силовая электроника еще раз помогает улучшить качество обслуживания электроэнергетических систем.Силовая электроника позволяет быстрее контролировать значение реактора (практически мгновенно) по сравнению с настраиваемой катушкой, настраиваясь в момент неисправности, и нет необходимости перенастраивать каждый раз, когда происходит изменение симметрии сети.

Силовая электроника также может компенсировать ток из-за составляющих потери мощности, гармоник и несовершенной настройки, вводя в сеть через дроссель дефазированный ток. Напряжение и ток при КЗ будут очень низкими независимо от полного сопротивления КЗ.

Добавленные функции силовой электроники:

Управление повторным зажиганием дуги в кабелях
Выявление неисправного питателя
Аннулирование высших нечетных гармоник
Мониторинг частичных разрядов и сканирование коронным разрядом
Управление резистором параллельного заземления нейтрали, если он установлен

Коммунальные предприятия и промышленность могут использовать нейтрализаторы замыкания на землю, управляемые силовой электроникой, для систем передачи, субпередачи и распределения с открытым проводом или изолированным кабелем.

В наши дни силовая электроника является ключевым фактором в достижении основных аспектов защиты: безопасность оператора, предотвращение пожаров и консервация оборудования.

Короче говоря, силовая электроника помогает устранить все недостатки, перечисленные для традиционного метода нейтрализации замыкания на землю. Это позволяет открытию профессора Петерсена служить на протяжении многих лет.

Обзор характеристик и использования катушки Петерсена

В воздушных линиях передачи, суб-передачи и распределения большинство неисправностей являются переходными однофазными замыканиями на землю.

Нейтрализатор замыкания на землю, или катушка Петерсена, представляет собой реактор с железным сердечником с высоким сопротивлением, настроенный так, чтобы резонировать с естественной распределенной емкостью системы. Когда в воздушной сети происходит одиночное замыкание на землю, пробой самозатухает, и течет только остаточный ток. Этот низкий ток, наряду с низким напряжением, уменьшит вероятность повторного пробоя.

Реактор может быть подключен непосредственно к нейтрали генератора, нейтрали трансформатора или зигзагообразному заземляющему трансформатору, когда другая нейтраль недоступна или не подходит.

Традиционный нейтрализатор замыкания на землю не может погасить повреждения твердой изоляции, такой как кабели, и наиболее вероятным исходом будет короткое замыкание со значительным током горения.

Нейтрализаторы замыкания на землю распространены в Европе и некоторых других странах, но не так часто в США.

Силовая электроника помогает преодолеть недостатки традиционных методик.

Устройства силовой электроники позволяют использовать нейтрализатор замыкания на землю в коммунальных службах и обрабатывающей промышленности, полностью компенсируя системы и устраняя остаточные токи.

(PDF) Анализ неисправностей и контроль заземления силового трансформатора

Анализ неисправностей и контроль заземления 275

Таблица 12 Влияние расстояния между электрогенераторами и

точкой повреждения

L (км) V1 (pu) V3 (pu) V5 (pu) Icc (pu)

1 0,8953 0,8963 0,8923 13,7313

10 0,8896 0,8914 0,8831 8,6943

100 0,8789 0,8848 0,7985 1,1423

1000 0,9732 0,9747 0,7874 0,1044

9000 В этой статье мы разработали новую математическую модель

для расчета тока короткого замыкания и напряжений

во время однофазного короткого замыкания.Эффективность предложенного метода

подтверждается результатом, полученным по закону

Ома.

Результаты моделирования системы образцов исследовали характеристики

каждого режима системы заземления нейтрали

во время однофазного короткого замыкания, а также сосредоточились на влиянии системы заземления

на значения напряжений.

Кроме того, способ подключения нейтрали к земле

определяет поведение всей энергосистемы во время однофазного короткого замыкания

Кроме того, мы подтверждаем, что для минимизации тока короткого замыкания

в электрической сети необходимо, чтобы

управлял настройкой нейтрали трансформаторов, на

выбирал сопротивление замыкания и переносил точку замыкания на

место вдали от электрогенератора. Мы также можем отметить, что если

нейтраль трансформатора изолирована, ток короткого замыкания

очень мал, и, следовательно, мы уменьшаем отключение потребителя.

Ссылки

Anderson, P.M. и Фуад, А.А. (1994) Power System Control

And Stability, IEEE Press, Нью-Йорк.

Arrillaga, J. and Arnold, C.P. (1990) Компьютерный анализ систем Power

, John Wiley & Sons, Сингапур.

Калискан, С.Ю. и Табуада, П. (2014) «На пути к сокращению

крон в общих электрических сетях», Automatica, Vol. 50,

pp. 2586–2590.

Чен, Т-Н. и Ян, Вашингтон.(2001) «Анализ систем распределения с четырьмя заземленными проводами

с учетом заземления нейтрали»,

IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, No. 4,

pp.710–717.

Дорфлер Ф. и Булло Ф. (2011) Редукция графов Крона с помощью

приложений для электрических сетей, динамических систем и

вычислений

, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, Санта

Барбара, Калифорния.

Фу, З., Ван, Н., Хуанг, Л.и Чжан Р. (2014) «Исследование режимов заземления нейтрали

в распределительной сети среднего напряжения

», Международный симпозиум 2014 г. по

Компьютер, потребитель и управление (IS3C), 10–12 июня, IEEE,

Тайчжун, стр. 154–157.

Хуа, С., Чжан, Х., Цянь, Ф., Чен, К. и Чжан, М. (2013) «Исследование

схемы заземления нейтрали электросети Fengxian 35 кВ и

10 кВ» , Энергетика и энергетика. 5,

с.897–901.

Джавад, Т. (2011) «Расчеты неисправностей с использованием трех клемм

Эквивалентная схема Тевенина», Электроэнергетика и энергия

Systems, Vol. 33. С. 1462–1469.

Джефф Р., Алтуве, Х. Дж. И Дацин, Х. (2001) Обзор метода защиты заземления

Метод защиты от отказов для заземленных, незаземленных и

Компенсированные распределительные системы », Schweitzer Engineering

Laboratories, Inc., Pullman, WA.

Джун, З. (2004) Анализ отказов системы передачи в фазовой области

, докторская диссертация, Техасский университет A&M,

Колледж-Стейшн, Техас.

Киртли-младший, Дж. (2003) Введение в симметричные компоненты,

Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс.

Кодси, С.К.М. и Canizares, C.A. (2003) Моделирование и

Моделирование шинной системы IEEE 14 с контроллерами фактов,

Технический отчет, Университет Ватерлоо, Ватерлоо.

Кундур П. (1993) Стабильность и управление энергосистемой, McGraw-

Hill, Inc., Нью-Йорк.

Линь, Х., Кэ, С., Гао, Ю., Ван, Б.и Лю П. (2011) «Селективная защита от замыканий на землю однофазной цепи

для неэффективных систем с заземлением нейтрали

», International Journal of Electrical Power

and Energy Systems, Vol. 33. С. 1012–1017.

Лю, Х., Сюн, X., Оуян, Дж., Гонг, X., Се, Ю. и Ли, Дж. (2014)

«Исследование метода принятия решения для режима заземления нейтральной точки

для среды распределительные сети напряжения », Journal of Power

and Energy Engineering, Vol.2. С. 656–664.

Равлич, С. и Марушич, А. (2015) «Имитационные модели для различных методов заземления нейтрали

в системах среднего напряжения»,

Procedure Engineering, Vol. 100, с.1182–1191.

Робертс Дж., Алтув Х. Дж. И Хоу Д. (2001) Обзор методов защиты заземления

Методы защиты от сбоев для заземленных, незаземленных и

Компенсированные распределительные системы, Schweitzer Engineering

Laboratories, Inc. Pullman, WA.

Sabonnadière, JC.и Hadjsaïd, N. (2007) Line and Electric

Network 2, Lavoisier, Hermes, Paris.

Weedy, B.M. (1979) Electric Power Systems, 3-е изд., John Wiley

& Sons, Чичестер / Нью-Йорк / Брисбен / Торонто.

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в настоящее время

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в настоящее время Логотип Public.Resource.Org На логотипе изображен черно-белый рисунок улыбающегося тюленя с усами. Вокруг печати красная круглая полоса с белым шрифтом, в верхней половине которого написано «Печать одобрения», а в нижней — «Общественность».Resource.Org «На внешней стороне красной круглой марки находится круглая серебряная круглая полоса с зубчатыми краями, напоминающая печать из серебряной фольги.

Public.Resource.Org

Хилдсбург, Калифорния, 95448
США

Этот документ в настоящее время недоступен для вас!

Уважаемый гражданин:

Вам временно отказано в доступе к этому документу.

Public Resource ведет судебный процесс за ваше право читать и говорить о законах.Для получения дополнительной информации см. Досье по рассматриваемому судебному делу:
Американское общество испытаний и материалов (ASTM), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), и Американское общество инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ASHRAE) против Public.Resource.Org (общедоступный ресурс), DCD 1: 13-cv-01215, Объединенный окружной суд округа Колумбия [1]

Ваш доступ к этому документу, который является законом Соединенных Штатов Америки, был временно отключен, пока мы боремся за ваше право читать и говорить о законах, по которым мы решаем управлять собой как демократическим обществом.

Чтобы подать заявку на получение лицензии на ознакомление с этим законом, ознакомьтесь с Сводом федеральных нормативных актов или применимыми законами и постановлениями штата. на имя и адрес продавца. Для получения дополнительной информации о постановлениях правительства и ваших правах как гражданина в соответствии с верховенством закона , пожалуйста, прочтите мое свидетельство перед Конгрессом Соединенных Штатов. Вы можете найти более подробную информацию о нашей деятельности на общедоступном ресурсе. в нашем реестре деятельности за 2015 год. [2] [3]

Спасибо за интерес к чтению закона.Информированные граждане — это фундаментальное требование для работы нашей демократии. Благодарим вас за усилия и приносим извинения за возможные неудобства.

С уважением,

Карл Маламуд
Public.Resource.Org
7 ноября 2015 г.

Банкноты

[1] http://www.archive.org/download/gov.uscourts.dcd.161410/gov.uscourts.dcd.161410.docket.html

[2] https://public.resource.org/edicts/

[3] https://public.resource.org/pro.docket.2015.html

Как работает заземленная сеть?

Вы ошибочно принимаете «Электростанцию» за точку возврата на землю. Электроэнергия переменного тока распределяется по всему городу под высоким напряжением на подстанции, где оно снижается до 7200 В переменного тока. Это, в свою очередь, распространяется на местные районы, где трансформаторы, установленные на столбах или заземляющих площадках, понижают напряжение до 240 В переменного тока с током, достаточным для питания от 1 до 4 домов.

Эти подстанции и трансформаторы изолируют нас от земли электростанции, и на самом деле самые высокие напряжения идут от трансформатора к трансформатору и имеют формат «треугольник», который не имеет заземления.«Заземление», как вы думаете, осуществляется путем заземления отвода нейтрали на каждой вторичной обмотке трансформатора, которая обеспечивает питание промышленных и жилых районов.

Электрики электросетей вставляют в это место медный заземляющий стержень, который устанавливает местное заземление для этот силовой трансформатор. Здесь ваш белый нейтральный провод к вашему дому и заземление впервые встречаются. Но вместо того, чтобы прокладывать отдельный провод заземления к каждому дому, у вас есть провод заземления (обычно голая медь), подключенный к нейтральному блоку на вашем выключателе. панели, и он идет к заземляющему стержню в пределах нескольких метров от панели.

Энергетической компании не нужно прокладывать заземляющий провод от трансформатора источника до вашего дома, потому что медь стоит дорого, и обычно на заземляющем проводе НЕТ напряжения или тока. Если есть, значит, у вас есть электроприбор, который пропускает ток на корпус, или, может быть, старая электродрель с изношенной проводкой. Затем заземляющий провод выполняет свою функцию, шунтируя утечку на землю через заземляющий стержень.

Электроснабжение дома или предприятия осуществляется нормально (я пропускаю «специальные» источники питания, такие как трехфазные) с 2 черными проводами, «горячими» проводами или L1 и L2, как их иногда называют.Каждый из них имеет 120 В переменного тока относительно нейтрали, но 240 В переменного тока между ними, так как они на 180 градусов не совпадают по фазе друг с другом. Белый нейтральный провод является возвратным током для устройств на 120 В переменного тока, независимо от того, какой черный провод является источником питания, и подключается к заземлению внутри панели выключателя, чтобы удерживать напряжение на нем как можно более низким.

Вы все еще можете получить шок от очень старых приборов, поэтому многие панели теперь используют прерыватели GFCI, которые отключатся, если обнаружен ток в землю. Если вы прикоснетесь к горячему и нейтральному проводу или одновременно к горячему и заземленному проводу.вы получите электрошок, который включает выходы изолирующего трансформатора, если вы коснетесь обоих проводов одновременно.

Это отрывок из Руководства по экологическому заземлению .pdf

РАЗРАБОТКА ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ ИНТЕРФЕЙС С НИЗКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ (ЗАЗЕМЛЕНИЕ)

Рой Б. Карпентер младший и Джозеф А. Ланцони Lightning Eliminators and Consultants, Inc. Боулдер, Колорадо, США

Введение

Заземление (или заземление) — это искусство электрического соединения с землей.Этот процесс представляет собой сочетание науки и «искусства» в отличие от чистой науки. Этот процесс необходим, потому что необходимо пройти процесс «тестирования вариантов», в отличие от расчетов, производимых с помощью какого-либо формального процесса. Варианты для каждого участка должны определяться посредством визуализации и оценки индивидуально с использованием связанных аналитических процесс.

Земля должна рассматриваться как полупроводник, а сам заземляющий электрод является чистым проводником. Эти факторы усложняют проектирование системы заземления, а не выводят его из простого расчета или случайного забивания нескольких стержней в почву.

Знание местных почвенных условий обязательно и является первым шагом в процессе проектирования. Это включает его влажность, температуру и удельное сопротивление при заданном наборе условий.

Разное