Сеть с изолированной нейтралью для чайников: Как работает сеть трехфазного тока с изолированной нейтралью / Публикации / Energoboard.ru

Содержание

Как работает сеть трехфазного тока с изолированной нейтралью

Электронные сети могут работать с заземленной либо изолированной нейтралью трансформаторов и генераторов. Сети 6, 10 и 35 кВ работают с изолированной нейтралью трансформаторов. Сети 660, 380 и 220 В могут работать как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Более всераспространены четырехпроводные сети 380/220, которые в согласовании с требованиями правил устройства электроустановок (ПУЭ) обязаны иметь заземленную нейтраль.

Разглядим сети с изолированной нейтралью. На рисунке 1,а изображена схема таковой сети трехфазного тока. Обмотка изображена соединенной в звезду, но все произнесенное ниже относится также и к случаю соединения вторичной обмотки в треугольник.

Рис. 1. Схема сети трехфазного тока с изолированной нейтралью (а). Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью (б).

Вроде бы хороша ни была в целом изоляция токоведущих частей сети от земли, все таки проводники сети имеют всегда связь с землей. Связь эта двойственного рода.

1. Изоляция токоведущих частей имеет определенное сопротивление (либо проводимость) по отношению к земле, обычно выражаемое в мегомах. Это значит, что через изоляцию проводников и землю проходит ток не которой величины. При неплохой изоляции этот ток очень мал.

Допустим, к примеру, что меж проводником одной фазы сети и землей напряжение равно 220 В, а измеренное мегомметром сопротивление изоляции этого провода равно 0,5 МОм. Это означает, что ток на землю 220 этой фазы равен 220 / (0,5 х 1000000) = 0,00044 А либо 0,44 мА. Этот ток именуется током утечки.

Условно для наглядности на схеме сопротивления изоляции 3-х фаз r1, r2, r3 изображаются в виде сопротивлений, присоединенных каждое к одной точке провода. По сути токи утечки в исправной сети распределяются умеренно по всей длине проводов, в каждом участке сети они замыкаются через землю и их сумма (геометрическая, т. е. с учетом сдвига фаз) равна нулю.

2. Связь второго рода появляется емкостью про водников сети по отношению к земле. Как это осознавать?

Каждый проводник сети и землю можно представить для себя как две обкладки протяженного конденсатора. В воздушных линиях проводник и земля — это вроде бы обкладки конденсатора, а воздух меж ними — диэлектрик. В кабельных линиях обкладками конденсатора являются жила кабеля и железная оболочка, соединенная с землей, а диэлектриком — изоляция.

При переменном напряжении изменение зарядов конденсаторов вызывает появление и прохождение через конденсаторы переменных токов. Эти так именуемые емкостные токи в исправной сети умеренно распределены по длине проводов и в каждом отдельно взятом участке также замыкаются через землю. На рис. 1,а сопротивления емкостей 3-х фаз на землю х1, х2, х3 условно показаны присоединенными каждое к одной точке сети. Чем больше длина сети, тем огромную величину имеют токи утечки и емкостные токи.

Поглядим, что все-таки произойдет в изображенной на рисунке 1,а сети, если в одной из фаз (к примеру, А) произойдет замыкание на землю, т. е. провод этой фазы будет соединен с землей через относительно маленькое сопротивление. Таковой случай изображен на рисунке 1,б. Так как сопротивление меж проводом фазы А и землей не достаточно, сопротивления утечки и емкости на землю этой фазы шунтируются сопротивлением замыкания на землю. Сейчас под воздействием линейного напряжения сети UB через место замыкания и землю будут проходить токи утечки и емкостные токи 2-ух исправных фаз. Пути прохождения тока показаны стрелками на рисунке.

Замыкание, показанное на рисунке 1,б, именуется однофазовым замыканием на землю, а возникающий при всем этом аварийный ток — током однофазового замыкания.

Представим для себя сейчас, что однофазовое замыкание вследствие повреждения изоляции вышло не конкретно на землю, а на корпус какого-либо электроприемника — электродвигателя, электронного аппарата, или на железную конструкцию, по которой проложены электронные провода (рис. 2). Такое замыкание именуется замыканием на корпус. Если при всем этом корпус электроприемника либо конструкция не имеют связи с землей, тогда они получают потенциал фазы сети либо близкий к нему.

Рис. 2. Замыкание на корпус в сети с изолированной нейтралью

Прикосновение к корпусу равносильно прикосновению к фазе. Через человеческое тело, его обувь, пол, землю, сопротивления утечки и емкостные сопротивления исправных фаз появляется замкнутая цепь (для простоты на рис. 2 емкостные сопротивления не показаны).

Ток в этой цепи замыкания находится в зависимости от ее сопротивления и может нанести человеку тяжелое поражение либо оказаться для него смертельным.

Рис. 3. Прикосновение человека к проводнику в сети с изолированной нейтралью при наличии в сети замыкания на землю

Из произнесенного следует, что для прохождения тока через землю нужно наличие замкнутой цепи (время от времени представляют для себя, что ток «уходит в землю» — это ошибочно). В сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В токи утечки и емкостные токи обычно невелики. Они зависят от состояния изоляции и длины сети. Даже в разветвленной сети они находятся в границах нескольких ампер и ниже. Потому эти токи, обычно, недостаточны для расплавления плавких вставок либо отключения автоматических выключателей.

При напряжениях выше 1000 В основное значение имеют емкостные токи, они способны достигать нескольких 10-ов ампер (если не предусмотрена их компенсация). Но в этих сетях отключение покоробленных участков при однофазовых замыканиях обычно не применяется, чтоб не создавать перерывов в электроснабжении.

Таким макаром, в сети с изолированной нейтралью при наличии однофазового замыкания (о чем говорят приборы контроля изоляции) продолжают работать электроприемники. Это может быть, потому что при однофазовых замыканиях линейное (междуфазное) напряжение не меняется и все электроприемники получают энергию бесперебойно. Но при всяком однофазовом замыкании в сети с изолированной нейтралью напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле растут до линейных, а это содействует появлению второго замыкания на землю в другой фазе. Образовавшееся двойное замыкание на землю делает суровую опасность для людей. Как следует, неважно какая сеть с наличием в ней однофазового замыкания должна рассматриваться как находящаяся в аварийном состоянии, потому что общие условия безопасности при таком состоянии сети резко ухудшаются.

Так, наличие «земли» наращивает опасность поражения электронным током при прикосновении к частям, находящимся под напряжением. Это видно, к примеру, из рисунка 3, где показано прохождение тока поражения при случайном прикосновении к токоведущему проводу фазы А и неустраненной «земле» в фазе С. Человек при всем этом оказывается под воздействием линейного напряжения сети. Потому однофазовые замыкания на землю либо на корпус должны устраняться в кратчайший срок.

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

T — заземление.

N — подключение к нейтрали.

I — изолирование.

C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.

S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

N — функциональный «ноль»;

PE — защитный «ноль»;

PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Смотрите также:

Обработка нейтральных точек — Изолированная сеть

Добро пожаловать Дорогие друзья техники защиты и управления. 5 самых важных видов лечения звездными точками — захватывающая тема нашей новой серии статей. Режим «звезда» сети не влияет на передачу электроэнергии, пока сеть находится в исправном состоянии. Почему лечение звездными точками вообще настолько важно, что мы должны говорить об этом здесь, и даже целые конференции посвящены только этой теме?

В дополнение ко многим другим аспектам, это, прежде всего, наличие соответствующей электрической сети, которая в особой степени зависит от выбора формы сети. Когда дело доходит до частоты отказов из-за аварийных отключений, имеет диаметральное значение, находимся ли мы в сети с низким сопротивлением или в сети с компенсацией. Кроме того, есть еще много вопросов, которые включаются в выбор лечения нейтральной точки.

🌐Какое повышение напряжения происходит в случае неисправности?

🌐Насколько велика вероятность следующих неисправностей?

🌐Как избежать перенапряжения и блокировки?

🌐А шаг и напряжение прикосновения ведут себя вблизи неисправности?

🌐Как контролировать величину токов замыкания?

🌐Может ли выбор типа сети повлиять на самогашение замыканий на землю?

а как насчет экономической составляющей требуемой сетевой структуры?

В нашей серии статей мы рассмотрим 5 наиболее важных типов лечения звездными точками и начнем сегодня с изолированная сеть .

Изолированная сеть

В изолированной сети нейтрали всех существующих генераторов, трансформаторов и формирователей нейтрали заземлены , а не (рис. 1 и 2). Даже если генератор должен быть подключен к земле через нейтральный трансформатор, это все равно будет изолированная сеть, так как нет эффективного заземления из-за высокого импеданса.

Рис.1: Изолированная сетьРис. 2: Изолированная сеть — напряжения

Напряжения

Теперь, если происходит однофазное замыкание на землю, мы говорим о замыкании на землю, больше всего страдают напряжения.

Рис. 3: Изолированная сеть — напряжения в случае замыкания на землю

Сначала происходит процесс компенсации переходных процессов в миллисекундном диапазоне, и два здоровых проводника, на которые не влияет замыкание, впоследствии повышаются до стационарной величины, равной междуфазное напряжение. Это означает, что величины фазных напряжений здоровых фаз увеличиваются в ∛ раз. Этот коэффициент нарастания называется коэффициентом замыкания на землю. Если это значение больше 1,4, речь идет о сети с неэффективным заземлением. Если меньше, перед нами эффективно заземленная сеть.

В нашей изолированной сети напряжение исправных проводников увеличивается в 1,73 раза по сравнению с напряжением между фазой и землей в безаварийных условиях, и поэтому мы находимся в сети, которая не имеет эффективного заземления.

Рис. 4: Изолированная сеть — напряжения и коэффициент заземления Aufgrund der hohen Beanspruchungen durch die netzfrequente und stationäre Spannungsüberhöhung in den gesunden Leittern und durch ggf. zusätzlich intermittierendes Verhalten im Erdschlussfall, besteht im isolierten Netz eine vergleichsweise hohe Wahrscheinlichkeit für einen Folgeerdschluss. Dieses Ereignis wird von uns Schutztechnikern liebevoll als Doppelerdschluss bezeichnet.

Если замыкание на землю не гаснет при первом переходе напряжения через ноль, а вместо этого несколько раз повторно загорается из-за повторяющегося напряжения в канале дуги, результатом являются бегущие волны, которые создают дополнительную нагрузку на изоляцию сети.

Таким образом, существенная особенность изолированной сети становится очевидной. Из-за высоких нагрузок, вызванных частотой сети и стационарными скачками напряжения в здоровых проводниках, а также, возможно, дополнительным прерывистым поведением в случае замыкания на землю, существует сравнительно высокая вероятность последующего замыкания на землю в изолированной сети. Наши специалисты по защите ласково называют это событие двойным замыканием на землю.

Токи

Токи ведут себя довольно скучно в изолированной сети. Из-за емкостей фаза-земля емкостной ток замыкания на землю Ic протекает через место повреждения.

Рис. 5: Изолированная сеть — Токи в случае замыкания на землю в фазе 3

Его размер находится в линейной зависимости от протяженности сети и, следовательно, от размера существующей емкости заземления. Чем больше сетка, тем больше емкостной ток замыкания на землю.

Рис. 6: Емкостный ток

Чтобы зажженная дуга погасла сама по себе, не должен быть превышен так называемый предел гашения. Где именно находится этот предел, нельзя определить универсально, так как он зависит не только от величины тока, но и от уровня напряжения и наклона повторяющегося напряжения. В сетях среднего напряжения с преобладающей долей кабеля ток должен быть ограничен максимальным значением 60 А через место повреждения. Возьмем пример и возьмем кабель ВПЭ 20 кВ сечением 120, обеспечивающий емкостной ток на землю порядка 2,5 А/км. Максимально допустимая длина кабеля в нашем примере составляет 24 км (15 миль).

По этой причине изолированная сеть в Германии и Австрии в основном используется в генераторных блоках и в небольших промышленных и вспомогательных сетях с небольшим расширением и, как следствие, низкими емкостными токами замыкания на землю и имеет разброс менее 10%. Единственным исключением являются наши друзья и коллеги из Швейцарии, которые эксплуатируют более 70% своих сетей среднего напряжения в изолированном режиме.

Что произойдет, если мы не будем рассматривать точки звезды нашей сети изолированно, а соединим их с землей без сопротивления?

В данном случае речь идет о глухом заземлении, о котором мы расскажем в следующей части.

Спасибо за прочтение и приветствие Alex

Почему нейтраль заземления?

Задавать вопрос

спросил
4 года, 7 месяцев назад

Изменено
4 года, 7 месяцев назад

Просмотрено
61к раз

\$\начало группы\$

Мой папа электрик, а я сам инженер-конструктор по электронике, и до сих пор он так и не смог обосновать мне это.

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

На первой картинке человек получает удар током. Классический случай. Это связано с тем, что между рукой человека и землей у его ног существует разница в 240 В переменного тока. Ключевым моментом здесь является то, что именно разница 240VAC вызвала шок.

На втором рисунке человек снова прикасается к активному проводу — однако, поскольку земля не подключена к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока. Никто. Подобно подключению только одного конца батареи к свету, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить удар током — это если человек будет оставаться активным и нейтральным одновременно — что вы должны были бы делать 9.0024 попытка покончить с собой, если вы каким-то образом это сделали (т. е. я хочу сказать, что большинство поражений электрическим током вызваны активным -> потенциалом земли, не активным -> нейтральным — и , привязка нейтрали к земле ничего не делает для предотвращения активного -> нейтральные потенциальные шоки).

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

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

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

сеть

земля

заземление

\$\конечная группа\$

15

\$\начало группы\$

Есть четыре причины для заземления нейтрали.

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

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

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

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

4. реакция прерывателя. Это обеспечивает превентивную защиту пользователя.

Вкратце

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

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

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

\$\конечная группа\$

13

\$\начало группы\$

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

Проблема вторая. Если только у вас нет обслуживающего персонала, активно выполняющего тестирование изоляции, а также отслеживающего и устраняющего это первое замыкание на землю , оно выйдет из строя тихо, незаметно и будет ждать . Итак, вы снова в том же затруднительном положении, что и , только теперь вы понятия не имеете, горячее или нейтральное будет для вас смертельным сегодня.

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

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

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

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

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

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

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

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

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

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

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

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

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

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

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

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

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

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

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

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Ответ одним словом: Предсказуемость.

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

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

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

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

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

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

Ток повреждения всегда стремится вернуться к источнику (трансформатору).

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

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

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

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

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