Wat is geïsoleerd neutraal en waar wordt het gebruikt?

Momenteel is een geïsoleerde neutrale moeilijk te vinden in het dagelijks leven, je zult hem nooit tegenkomen als je bedrading in appartementen maakt. Terwijl hoogspanningslijnen wordt het actief gebruikt, evenals in sommige gevallen in 380V-netwerken. We zullen u in dit artikel in eenvoudige bewoordingen meer vertellen over wat een geïsoleerd neutraal netwerk is en welke functies het heeft.

Wat is dit

De definitie van "geïsoleerd neutraal" wordt gegeven in hoofdstuk 1.7. PUE, in paragraaf 1.7.6. en GOST R 12.1.009-2009. Waar wordt gezegd dat geïsoleerd de nulleider is bij de transformator of generator, helemaal niet is aangesloten op het aardingsapparaat of wanneer het is aangesloten via beveiligings-, meet- en signaleringsapparatuur.

Neutraal is het punt waarop de wikkelingen van transformatoren of generatoren worden aangesloten wanneer ze worden ingeschakeld volgens het "ster" -schema.

Onder elektriciens bestaat er een misvatting dat de verkorte naam van geïsoleerde neutraal is IT-systeem, volgens de classificatie van clausule 1.7.3. Wat niet helemaal waar is. In dezelfde paragraaf staat dat de aanduidingen TN-C / C-S / S, TT en IT worden geaccepteerd voor netwerken en elektrische installaties met spanning tot 1 kV.

In hetzelfde hoofdstuk 1.7 van de EIC staat clausule 1.7.2. waar wordt gezegd dat elektrische installaties in verband met elektrische veiligheidsmaatregelen zijn onderverdeeld in 4 typen - geïsoleerd of stevig geaard tot 1 kV en hoger dan 1 kV.

Er zijn dus enkele verschillen in de veiligheid en toepassing van een dergelijk netwerk in verschillende spanningsklassen en het is in ieder geval onjuist om een ​​10 kV-lijn te bellen met een geïsoleerd neutraal "IT-systeem". Hoewel schematisch - bijna hetzelfde.

In netwerken tot 1 kV

Algemene informatie

Laten we eens kijken waar, hoe en in welke gevallen ze een geïsoleerde nulleider gebruiken in elektrische installaties met een spanning tot 1000 V, het zogenaamde IT-systeem. In het PUE hoofdstuk 1.7. Sectie 1.7.3. er wordt een soortgelijke definitie gegeven als hierboven, maar deze is iets anders. Er staat dat behuizingen en andere geleidende onderdelen in IT-systemen moeten worden geaard. Overweeg hoe het eruit ziet in het diagram.

Aangezien de nulleider van de transformator van het IT-netwerk niet is verbonden met aarde, hebben we in eenvoudige bewoordingen geen gevaarlijk potentiaalverschil tussen de aarde en fasedraden. En per ongeluk 1 stroomdraad in het IT-systeem aanraken is veilig. Door de relatief lage spanning wordt hier capacitieve fasegeleiding verwaarloosd.

In netwerken met geïsoleerde neutraal is er geen uitgesproken fase en nul - beide geleiders zijn gelijk.

De stroom door het menselijk lichaam is gelijk aan:

Ik_h = 3U_f/ (3r_h+ z)

U_f - fasespanning; r_h - weerstand van het menselijk lichaam (1 kOhm wordt geaccepteerd); z is de totale isolatieweerstand van de fase ten opzichte van de grond (100 kOhm of meer per fase).

De stroom keert in dit geval terug naar de stroombron door de isolatie van de draden en niet naar de grond, zoals het geval is bij TN.

Aangezien de isolatieweerstand meer dan 100 kOhm per fase is, zal de stroom door het lichaam eenheden van milliampère zijn, wat geen schade zal veroorzaken.

Een ander kenmerk van dit systeem is dat de lekstromen naar de behuizing en de kortsluitstromen naar de grond laag zullen zijn. Hierdoor werken beveiligingsautomatisering (relais of stroomonderbrekers) niet zoals we gewend zijn in netwerken met een geaarde nulleider. Maar het bewakingssysteem voor isolatieweerstand werkt.

Dienovereenkomstig zal het systeem met een enkelfasig circuit van een driefasige lijn blijven functioneren. In dit geval neemt de spanning op de twee overgebleven draden toe ten opzichte van de aarde. Als een persoon een fasedraad aanraakt, valt hij onder lijnspanning.

In verband met een dergelijk ontwerp zijn er geen twee soorten spanning in een netwerk met een geïsoleerde neutrale, in tegenstelling tot een niet-geaarde, waar tussen de fasen U_lineair (in het dagelijks leven 380V), en tussen fase en nul U_fase (220V). Om een ​​enkelfasige belasting op het netwerk aan te sluiten met een IT-systeem met een spanning van 380V, kunt u step-down transformatoren van het type 380/220 gebruiken en de apparaten tussen de twee fasen aansluiten op een lineaire spanning.

Toepassingsgebied

Laten we eens kijken waar een dergelijke oplossing wordt gebruikt. Dit voedingssysteem werd gebruikt in huishoudelijke elektriciteitsnetten om elektriciteit over te dragen aan woongebouwen tijdens het Sovjettijdperk. Speciaal voor de elektrificatie van houten huizen, waarbij bij gebruik van een geaarde nulleider het brandgevaar door aardfouten groter is geworden.

Vanuit het oogpunt van elektrische veiligheid is het verschil tussen een geïsoleerde en een geaarde nulleider in de stroomtoevoer van huizen dat als een van de geleiders de geaarde geleidende delen in het IT-netwerk raakt, bijvoorbeeld wandbeslag of waterleidingen, het netwerk blijft functioneren door lage lekstromen.

Dienovereenkomstig zullen noch de bewoners, noch iemand anders van het probleem op de hoogte zijn totdat iemand, terwijl hij een van de draden en de pijpleiding aanraakt, geschokt zal zijn.

In een systeem met een geaarde nulleider werkt ten minste de differentiaalbeveiliging en met een "goed" metalen circuit gaat de stroomonderbreker open. Met het begin van de massabouw van paneelhuizen (de zogenaamde Chroesjtsjov), verlieten ze het en schakelden in de jaren 60-80 over op TN-C, en eind jaren 90 TN-C-S, over de redenen die hieronder worden gelezen.

Momenteel wordt geïsoleerd neutraal gebruikt waar het nodig is om meer veiligheid te bieden of wanneer het niet mogelijk is om normaal te maken aardingnamelijk:

• In de zee - op schepen, olie- en gasplatforms, waar het gebruik van het platformlichaam als aarding onmogelijk is vanwege de anodebescherming, en op plaatsen waar stroom in het water stroomt, zal het gaan roesten en intens gaan rotten.
• In mijnen en andere mijnsites (met een spanning van 380-660V).
• In de metro.
• Over verlichtings- en regelcircuits in stationaire kranen, enz.
• Ook in huishoudelijke benzine-, gas- of dieselgeneratoren aan de uitgangsterminals is een geïsoleerde neutraal.

Het is niet alleen te vinden in de vorm die we in het bovenstaande diagram hebben gepresenteerd, maar ook in de vorm van step-down en isolatietransformatoren die worden gebruikt om draagbare verlichtingsapparatuur van stroom te voorzien (niet meer dan 50 V of 12V PTEEP p. 2.12.6.) En andere apparatuur of gereedschappen, waaronder die waarmee ze werken in gesloten en vochtige ruimtes.

Samenvattend

We hebben uitgezocht waarom we een geïsoleerde nulleider tot 1 kV nodig hebben, nu zullen we de voor- en nadelen van het voedingssysteem opsommen met een geïsoleerde nulleider voor dummy's in elektriciteit.

Voordelen van gebruik:

1. Geweldige beveiliging.
2. Grotere betrouwbaarheid, waardoor u bijvoorbeeld kunt gebruiken voor verlichting in ziekenhuizen.
3. De economische factor - in een driefasig netwerk met geïsoleerde nulleider is het mogelijk om elektriciteit over een zo klein mogelijk aantal draden over te dragen - in drie.
4. Het systeem blijft werken met enkelfasige aardfouten.

Nadelen:

1. Aardfouten vergroten het risico van gebruik naarmate de stroomvoorziening doorgaat.
2. Kleine kortsluitstromen.
3. Geen vonken tijdens primaire fout.

In netwerken boven 1000 V

Momenteel wordt geïsoleerde neutraal het vaakst gebruikt in netwerken met een middenspanningsklasse (1-35 kV). Voor een netwerk van 110 kV en hoger - vast geaard. Vanwege het feit dat tijdens kortsluiting naar aarde de spanning, zoals gezegd, lineair wordt, dus in de 110 kV-transmissielijn is de fasespanning (tussen de aarde en de fasegeleider) 63,5 kV. Met kortsluiting naar de grond is dit vooral belangrijk en kan de kosten van isolatiematerialen worden verlaagd.

Trouwens, in transformatorstations met een hogere spanning tot 35 kV zijn de primaire wikkelingen van de transformatoren verbonden met een driehoek, waar geen neutraal als zodanig is.

Lage kortsluitstromen en de mogelijkheid om te werken met enkelfasige kortsluiting op bovengrondse lijnen - in distributienetwerken zijn bijzonder belangrijk en stellen u in staat een ononderbroken stroomvoorziening te organiseren. In dit geval blijft de schakelhoek tussen de resterende fasen in het werk ongewijzigd - op 120 °.

Bij spanningen van duizenden volt kan de capacitieve geleidbaarheid van de fasen niet worden verwaarloosd. Daarom is het aanraken van de VLEP-draden gevaarlijk voor het menselijk leven. In de normale modus worden de stromen in de fasen van de bron bepaald door de som van de belastingen en capacitieve stromen ten opzichte van de grond, terwijl de som van de capacitieve stromen nul is en de stroom in de grond niet doorgaat.

Als we enkele details weglaten om in een voor beginners begrijpelijke taal te vermelden, dan nadert de spanning ten opzichte van de grond van de beschadigde fase met een kortsluiting naar aarde nul. Omdat de spanningen van de andere twee fasen toenemen tot lineaire waarden, nemen hun capacitieve stromen toe met √3 (1,73) keer. Als resultaat is de capacitieve stroom van een enkelfasige kortsluiting 3 keer hoger dan normaal. Bijvoorbeeld, voor een 10 kV hoogspannings transmissielijn van 10 km lang, is de capacitieve stroom ongeveer 0,3 A. Wanneer een fase wordt kortgesloten naar aarde via een boog, ontstaan ​​gevaarlijke overspanningen tot 2-4U als gevolg van verschillende fenomenen._f, wat leidt tot een afbraak van isolatie en kortsluiting tussen fasen.

Om de mogelijkheid van voorkomen uit te sluiten boog en om mogelijke gevolgen te elimineren, is de nulleider verbonden met de aarde via een boogonderdrukkingsreactor. In dit geval wordt de inductantie geselecteerd op basis van de capaciteit in de plaats van kortsluiting naar aarde, en ook zodat het de werking van relaisbeveiliging verzekert.

Dus dankzij de reactor:

1. Ik neem veel af_kort
2. De boog wordt onstabiel en gaat snel uit.
3. De toename van de spanning na het uitdoven van de boog wordt vertraagd, waardoor de kans op het opnieuw optreden van de boog en de schakelstroom wordt verminderd.
4. De stromen in de omgekeerde volgorde zijn klein, daarom heeft hun effect op de roterende rotor van de generator geen significant effect.

We vermelden de voor- en nadelen van hoogspanningsnetwerken met geïsoleerde neutraal.

Voordelen:

1. Het werkt al enige tijd in de noodmodus (met kortsluiting naar aarde)
2. Op de plaatsen van storing treedt een onbeduidende stroom op, mits de stroomcapaciteit klein is.

Nadelen:

1. Gecompliceerde foutdetectie.
2. De noodzaak om lijnspanningsinstallaties te isoleren.
3. Als het circuit lang meegaat, kan een persoon worden geschokt door een elektrische schok als deze eronder valt stapspanning.
4. Bij 1-fase kortsluiting is een normale werking niet gegarandeerd relaisbescherming. De waarde van de foutstroom is direct afhankelijk van het vertakte circuit.
5. Door de opeenhoping van isolatiedefecten als gevolg van blootstelling aan overspanningen in de boog, wordt de levensduur verkort.
6. Schade kan op meerdere plaatsen ontstaan ​​door defecte isolatie, zowel in kabels als in elektromotoren en andere delen van de elektrische installatie.

Hiermee is de herziening van het werkingsprincipe en de kenmerken van netwerken met geïsoleerde neutraal afgerond. Als u het artikel wilt aanvullen of uw ervaring wilt delen - schrijf in de opmerkingen, we zullen het publiceren!

Gerelateerde materialen:

• Oorzaken van kortsluiting
• Hoe aarding te maken in een privéwoning
• Wat is het verschil tussen aarding en aarding