Нейтраль трансформатора, назначение заземления нейтрали

Понятия нулевой точки в трехфазном трансформаторе

Электроэнергия из ГЭС или ТЭС для снижения напряжения до 380 В подается на трехфазный трансформатор подстанции. Из линии электропередачи ток поступает на входные трехфазные катушки (на каждую с отдельного провода трехфазной сети). Каждая катушка состоит из 3-х фазных обмоток. То есть, у преобразователя 6 обмоток и 12 выводов. На выходные трехфазные катушки электроэнергия подается при помощи электромагнитной индукции.

Трехфазный преобразователь условно можно разделить на 3 однофазных, если взять по одному фазному проводу и каждого присоединить к нулю.

В трехфазном преобразователе концы обмоток катушек можно соединять:

  • «звездой» (Y);
  • «звездой» с нулем (Y0);
  • треугольником (Δ).

Самый экономичный первый вариант, так как позволяет рассчитывать изоляцию по фазному напряжению.

Но откуда берется 0 в трансформаторе? Он появляется, если концы одной или обеих обмоток соединены в «звезду» в одной точке. На подстанции образуется нейтраль, которая там же и заземляется, чтобы снизить напряжение проводов. Начала обмоток подключаются к сети фазными проводами.

Но для подключения к линии электропередачи нужна не точка, а отвод, поэтому требуется ответ на вопрос: откуда берется нулевой провод в трансформаторе? Это вывод с нулевой точки (центра «звезды»), который подводится к потребителям вместе с фазными проводами и заземлением.

Нулевой провод бывает:

  • изолированный (без соединения с шиной заземления в распределительном шкафу);
  • не изолированный (соединенный с шиной заземления в распределительном шкафу).

В старых домах нулевой провод заземлен, то есть, щиток занулен, но с землей не соединен. В новых постройках ноль и заземление разделяются. Ток проходит по фазному проводу, ноль соединен с нейтралью на подстанции. В щитках для подключения фазных проводов, нуля и заземления предусмотрены отдельные шины.

Видео

Режимы работы нейтрали по уровню напряжения

напряжения К тому же при ОЗЗ резко повышается напряжение на неповрежденных фазах. Особенно это проявляется при замыканиях с перемежающейся дугой, погасающей при прохождении синусоидального напряжения в месте КЗ через ноль. При повторном нарастании напряжения дуга загорается вновь.

При резком погасании дуги осуществляется зарядка емкостей фаз, на которых ОЗЗ нет, до напряжения, выше номинального рабочего. Последующее зажигание дуги дает толчок к их дополнительному заряду и так далее. Результат грозит пробоем изоляции в других местах сети, имеющих ослабленную изоляцию. Дополнительно возникает риск возникновения резонансных явлений в сердечниках трансформаторов напряжения.

Это явление, называемое феррорезонансом, гарантированно выводит из строя их первичные обмотки.

 Работу трансформаторов, у которых нейтраль изолирована, целесообразно использовать в неразветвленных сетях малой протяженности.

Изолированная нейтраль в электрических сетях

Применяется в распределительных сетях 6-35 кВ. Что

Применяется в распределительных сетях 6-35 кВ. Что касается физических проявлений изолированной нейтрали, напряжение возрастает до линейного. Основное назначение подобного типа связывается со следующими моментам:

  1. Сеть не отключается, продолжает работать. Потребители на фазах без замыкания используют однофазные бытовые приборы до отключения линии. Перекос по напряжению в сетях 0,4 кВ отсутствует, в сетях 6-35 увеличивается до линейного.
  2. Реализация таких сетей в разы дешевле в обслуживании, что позволяет экономить значительные средства на распределение электрической энергии.
  3. Высокая надежность работы, особенно на воздушных линиях электропередач. Падение ветки не отключит фидер и обеспечит его работоспособность.

Главными недостатками изолированных сетей считаются:

  1. При однофазном замыкании сеть продолжает работать, защиты не срабатывают, что иногда приводит к несчастным случаям с населением.
  2. Наличие феррорезонансных процессов и возникновение реактивной мощности, которая ухудшает качество электрической энергии.

Заземленная через ДГК (ДГР)

Режим нейтралей называется резонансно-заземленным,

Режим нейтралей называется резонансно-заземленным, когда его точка проходит через дугогасящую катушку или реактор. Подобная система в основном применима для кабельных распределительных сетей. Она позволяет компенсировать индуктивность и уберечь систему от более масштабных и сложных повреждений.

При появлении однофазного замыкания на землю начинает работать катушка или реактор, которая компенсирует силу тока, снижая его в месте пробоя. Необходимо отметить, что разница между ДГК и ДГР связывается с наличием автоматической подстройки при изменении индуктивности в сети.

Основным преимуществом является компенсация энергии, которая не дает повреждению кабельной линии перерастать из однофазных в межфазное. Что касается недостатков, это появление прочих повреждений в слабых местах изоляции кабельных линий.

Общее представление

Режимы нейтрали электроустановок выбираются из общепринятой, устоявшейся мировой практики. Некоторые изменения и корректировки вносятся из особенностей государственных энергосистем, что связывается с финансовыми возможностями объединений, протяженностью сети и другими параметрами.

Чтобы определить нейтраль и режим ее работы, достаточно ориентироваться в наглядных схемах электроустановок. Необходимо особое внимание уделить силовым трансформаторами и их обмоткам. Последние могут выполняться звездой или треугольником. Подробнее — ниже.

Треугольник предполагает изолированность нулевой точки. Звезда — наличие заземлителя, который присоединяется к:

  • контуру заземления;
  • резистору;
  • дугогасящему реактору.

Доверьте обслуживание профессиональным электрикам

Сегодняшние дома и офисы, оснащенные множеством бытовых приборов и оргтехники, предъявляют повышенные требования к электрическим системам. Учитывая сильную зависимость от их работы, жители города осознают необходимость качественных услуг по монтажу и профессиональному обслуживанию электросистем. Электромонтажные работы в доме — это сфера, в которой нельзя доверять любителям. Обращение к непрофессионалам принесет больше вреда, чем пользы, влечет серьезные опасности, дополнительные расходы. Если возникла потребность в монтаже электрической системы с нуля или ее ремонте, предлагаем жителям Нижнего Новгорода обратиться в нашу фирму. Вызвать квалифицированного электрика на дом можно в любой подходящий для заказчика момент. Расценки на сопоставимы с оплатой работ частного мастера, найденного по объявлению. При практически одинаковых ценах уровень нашего профессионализма, надежности и безопасности обслуживания значительно выше, чем у конкурентов.

Окраска фазы

В тех случаях, когда монтаж электроустановки выполнен при помощи жестких металлических шин, применяется окраска шин несмываемой краской следующих цветов:

  • желтый — фаза А (L1);
  • зеленый — фаза В(L2);
  • красный — фаза С (L3);
  • голубой — нулевая шина;
  • продольные или наклонные полосы желтого и зеленого цвета — шина заземления.

Расцветка фаз должна сохраняться в пределах всего устройства, но не обязательно на всей поверхности шины. Допускается маркировать обозначение фазы только в местах подсоединения. На окрашенной поверхности можно продублировать цвет символами «ЖЗК» для краски соответствующих цветов.

Если шины недоступны для осмотра или работы, когда на них присутствует напряжение, то допускается их не окрашивать.

Цвет фазных проводов, подключенных к жестким шинам, может не совпадать с ними по расцветке, поскольку видна разница в принятых системах обозначений гибких проводников и жестких стационарных распределительных шин.

Компенсированная нейтраль

Большие емкостные токи ОЗЗ приходится снижать. Для этого сеть с изолированной нейтралью дополняется установкой компенсации. В состав ее входит силовой трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду и имеющей вывод нейтрали. Вторичная обмотка его иногда не используется, а может питать какую либо нагрузку.

Нейтраль трансформатора установки компенсации заземляется через дугогасящую катушку (катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью.

Обмотка его находится на магнитопроводе и помещена в бак с маслом, как у обычного трансформатора. Регулировка индуктивности осуществляется либо переключением отводов, либо путем изменения зазора в магнитопроводе. В сетях 35кВ распространен способ подключения катушки непосредственно к нейтрали силового трансформатора. Настройка катушки возможна в резонанс с емкостью сети, но тогда ток ОЗЗ исчезает совсем. Его не зафиксировать стандартными элементами защиты, состоящими из ТТНП и токового реле, реагирующего на ток нулевой последовательности.

Чтобы защита работала, используют режим работы катушки с перекомпенсацией. Но использование компенсированного заземления не избавляет сеть от опасных перенапряжений, не устраняет проблему ферромагнитного резонанса. Оно всего лишь снижает токи ОЗЗ.

Про ферромагнитный резонанс смотрите в видео ниже:

Но и это может обратиться во вред: неразвившееся повреждение в кабельной линии в дальнейшем сложнее найти.

Тем не менее, установки компенсации встраиваются во все разветвленные и протяженные сети 6-35 кВ РФ.

Системы TN и её подсистемы

Начнем с аббревиатуры. Первые две буквы характеризуют вариант исполнения заземления для нейтрали и ОПЧ соответственно. Варианты для первой литеры:

  • T (от англ. terra — земля) — обозначает глухозаземленную нейтраль.
  • I (от англ. isolate — изолировать) – указывает, что соединение с «землей» отсутствует.

Варианты вторых литер говорят об исполнении заземления ОПЧ: N или Т, используется глухозаземленная нейтраль или независимый контур, соответственно.

Сейчас практикуется три схемы нейтрали:

  1. Эффективное заземление обозначается, как ТТ. Особенность такой схемы заключается в том, что глухозаземленный вывод (N)считается рабочим проводом, а для защиты используется собственный заземляющий проводник (РЕ).

    
Схема заземления ТТ

  2. Изолированная нейтраль (принятое обозначение IT), схема системы была представлена выше на рис. 6.
  3. Вариант TN (глухозаземленное исполнение).

У последнего варианта исполнения есть три подвида:

  • Совмещенный вариант, принятое обозначение TN-С. У данного подвида защитный нуль соединен с нейтральным проводом, что не обеспечивает должного уровня электробезопасности. При обрыве РЕ+N защитное зануление становится бесполезным. Это основная причина, по которой от системы TN-C постепенно отказываются.

    
Схема заземления TN-С

  • Вариант TN-S, нулевой и защитный проводники проложены раздельно. Такая схема наиболее безопасна, но для нее требуется использовать не 4-х, а 5-ти жильный кабель, что повышает стоимость реализации.

    
Схема заземления TN-S

  • Подсистема, совмещающая в себе два предыдущих варианта – TN-C-S. От подстанции до ввода потребителя идет один провод, в РУ он подключается к шинам PE, N и заземляющему контуру. Такая подсистема заземленной нейтрали сейчас наиболее распространена.

    
Схема заземления TN-C-S

Откуда берётся

Важно понимать, откуда берётся нулевой провод в данном агрегате. Его получают при соединении обмоток в одну точку. Таким способом формируется нейтраль, заземляемая для снижения напряжения в проводниках.

Чтобы обеспечить подвод нулевой фазы к потребителям, от указанного места контакта выполняется отвод, который подаётся на линию, наряду с фазными и заземляющими проводниками.

  1. Изолированный – который не соединяется с заземляющим контактом в распределительной коробке.
  2. Глухозаземленный – соединяемый с заземлением.

Для старых домов характерно выполнение заземления нулевого провода. Распределительный щиток зануляется, но не подсоединяется к земле. По новым стандартам заземление с нулём разделены. Напряжение подаётся по фазе, а ноль соединяется с нейтральным контактом на распределительной подстанции.

Щитки оборудуются отдельными шинами для подсоединения фазного, нулевого и заземляющего контактов.

Резонансно-заземленные или компенсированные нейтрали

Резонансно-заземленные нейтрали применяются в осно

Резонансно-заземленные нейтрали применяются в основном в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ, где схема подключения выполняется кабельными линиями. Присоединение нулевой точки осуществляется через специальные плунжерные или регулируемые трансформаторы РУОМ. Подобная система позволяет определить индуктивность в сети при однофазном замыкании, что обеспечивает компенсацию уровня тока.

Нейтраль такого типа снижает риск развития аварии, переход однофазного замыкания в межфазное. Достоинствами для напряжения 6-35 кВ являются:

  1. Основное преимущество связывается с назначением оборудования. Высокая степень защиты изоляции кабельных линий при правильной подстройке.

Недостатками сети с таким типом нейтрали считаются:

  1. Трудность настройки. Может возникнуть недокомпенсация или перекомпенсация, что не позволит правильно использовать оборудование. Для выстраивания необходим расчет индуктивности токов в зависимости от длины линии, мощности трансформаторов. В случае изменения схемы или добавления энергооборудования, плунжерные трансформаторы не всегда справляются с поставленными задачами.
  2. Неправильно настроенное оборудование и высокий износ кабельных линий приводит к цепной реакции, которая предполагает выход из строя нескольких слабых участков сети.
  3. Повышение технических потерь, которые возникают во время работы, а также проблемы безопасности. Компенсация тока на подстанции реализовывается относительно земли.
  4. Невозможность определения линии, где произошло замыкание. Процесс выбора фидера с «землей» осуществляется через сравнение токов гармоник, что не всегда считается эффективным средством получения достоверной информации.

Низкоомное заземление нейтрали

Уменьшение сопротивления резистора необходимо в случае, если требуется обеспечить быстродействующее отключение присоединения с ОЗЗ релейной защитой.

При этом еще больше снижается величина перенапряжений, что приводит к повышению степени безаварийности работы электрооборудования.

Увеличение тока КЗ через низкоомный резистор приводит к необходимости увеличения его способности отводить тепло. Если это невозможно, то предусматривается ограничение длительности протекания тока с помощью устройств РЗА. При срабатывании защиты резистор отключается, и нейтраль переводится в изолированный режим работы.

Есть и второй вариант: перевод нейтрали через заранее установленное время, необходимое для ликвидации повреждения в ней устройствами РЗА, с низкоомного заземления на высокоомное. Режим низкоомного заземления иногда применяется в комбинации с установками компенсации емкостных токов. В случае фиксации ОЗЗ к сети кратковременно подключается резистор, помогающий срабатывать устройствам защиты.

Теги