O que é isolado neutro e onde é usado?

Atualmente, é difícil encontrar um neutro isolado na vida cotidiana; você nunca o encontrará se fizer a fiação nos apartamentos. Enquanto linhas de alta tensão, é usado ativamente, bem como em alguns casos em redes de 380V. Falaremos mais sobre o que é uma rede neutra isolada e quais recursos ela possui em palavras simples neste artigo.

O que é isso

A definição de "neutro isolado" é dada em capítulo 1.7. PUE, no ponto 1.7.6. e GOST R 12.1.009-2009. Onde se diz que isolado é o neutro no transformador ou gerador, que não está conectado ao dispositivo de aterramento ou quando é conectado através de dispositivos de proteção, medição e sinalização.

Neutro é o ponto no qual os enrolamentos de transformadores ou geradores são conectados quando ligados, de acordo com o esquema "estrela".

Entre os eletricistas, existe um equívoco de que o nome abreviado de neutro isolado seja Sistema de TI, de acordo com a classificação da cláusula 1.7.3. O que não é inteiramente verdade. O mesmo parágrafo diz que as designações TN-C / C-S / S, TT e TI são aceitas para redes e instalações elétricas com tensão de até 1 kV.

No mesmo capítulo 1.7 da EIC, há a cláusula 1.7.2. onde se diz que, em relação às medidas de segurança elétrica, as instalações elétricas são divididas em 4 tipos - isolados ou solidamente aterrados até 1 kV e acima de 1 kV.

Portanto, existem algumas diferenças na segurança e aplicação de uma rede em diferentes classes de tensão e é pelo menos incorreto chamar uma linha de 10 kV com um "sistema de TI" neutro isolado. Embora esquematicamente - quase o mesmo.

Em redes de até 1 kV

Informações gerais

Vamos ver onde, como e em que casos eles usam um neutro isolado em instalações elétricas com tensão de até 1000 V, o chamado sistema de TI. No capítulo 1.7 da PUE. Seção 1.7.3. é dada uma definição semelhante à fornecida acima, mas é ligeiramente diferente. Ele diz que os gabinetes e outras partes condutoras dos sistemas de TI devem ser aterrados. Considere como fica no diagrama.

Como o neutro do transformador de rede de TI não está conectado à terra, em termos simples, não temos uma diferença de potencial perigosa entre os fios terra e fase. E tocar acidentalmente em 1 fio ativo no sistema de TI é seguro. Devido à tensão relativamente baixa, a condutividade da fase capacitiva é negligenciada aqui.

Em redes com neutro isolado, não há fase pronunciada e zero - ambos os condutores são iguais.

A corrente através do corpo humano é igual a:

Eu_h = 3U_f/ (3r_h+ z)

U_f - tensão de fase; r_h - resistência do corpo humano (1 kΩ é aceito); z é a resistência total de isolamento da fase em relação à terra (100 kOhm ou mais por fase).

A corrente nesse caso retorna à fonte de energia através do isolamento dos fios, e não ao terra, como é o caso da TN.

Como a resistência do isolamento é superior a 100 kOhm por fase, a corrente no corpo será de unidades de miliamperes, o que não causará danos.

Outra característica deste sistema é que as correntes de fuga para o invólucro e as correntes de curto-circuito para o solo serão baixas. Como resultado, a automação de proteção (relé ou disjuntores) não funciona da maneira como estamos acostumados em redes com um neutro aterrado. Mas o sistema de monitoramento de resistência de isolamento funciona.

Consequentemente, com um circuito monofásico de uma linha trifásica, o sistema continuará funcionando. Nesse caso, a tensão nos dois fios restantes aumenta em relação ao terra. Se uma pessoa toca em um fio de fase, ela cai em tensão da linha.

Em relação a esse projeto, não há dois tipos de tensão em uma rede com um neutro isolado, em contraste com um neutro não aterrado, onde entre as fases U_linear (na vida cotidiana 380V) e entre fase e zero U_fase (220V). Para conectar uma carga monofásica à rede com um sistema de TI com tensão de 380V, você pode usar transformadores redutores do tipo 380/220 e conectar os dispositivos entre as duas fases a uma tensão linear.

Âmbito de aplicação

Vamos falar sobre onde essa solução é usada. Este sistema de fornecimento de energia foi usado em redes domésticas para transferir eletricidade para edifícios residenciais durante a era soviética. Especialmente para a eletrificação de casas de madeira, onde ao usar um neutro aterrado, o risco de incêndio devido a falhas na terra aumenta.

Do ponto de vista da segurança elétrica, a diferença entre um neutro isolado e aterrado na fonte de alimentação das casas é que, se um dos condutores tocar nas partes condutoras aterradas na rede de TI, por exemplo, acessórios de parede ou tubulações, a rede continuará funcionando devido a baixas correntes de vazamento.

Assim, nem os moradores, nem ninguém saberá sobre o problema até que, enquanto alguém tocar um dos fios e o oleoduto, alguém ficará chocado.

Em um sistema com um neutro aterrado, pelo menos a proteção diferencial funcionará e, com um "bom" circuito de metal, o disjuntor será aberto. Com o início da construção em massa de casas de painéis (os chamados Khrushchev), eles a abandonaram e, nos anos 60-80, mudaram para TN-Ce no final dos anos 90 em TN-C-S, sobre os motivos lidos abaixo.

Atualmente, o neutro isolado é usado sempre que necessário para proporcionar maior segurança ou se não é possível fazer aterramento, a saber:

• No mar - em navios, plataformas de petróleo e gás, onde o uso do corpo da plataforma como aterramento é impossível devido à proteção do ânodo, e em locais onde a corrente flui para a água, ela começa a enferrujar e apodrecer intensamente.
• Em minas e outros locais de mineração (com uma tensão de 380-660V).
• No metrô.
• Sobre circuitos de iluminação e controle em guindastes estacionários, etc.
• Também nos geradores domésticos de gasolina, gás ou diesel nos terminais de saída existe um neutro isolado.

Ele pode ser encontrado não apenas na forma que apresentamos no diagrama acima, mas também na forma de transformadores redutores e de isolamento que são usados ​​para alimentar dispositivos de iluminação portáteis (PTEEP não superior a 50V ou 12V p. 2.12.6.) E outros equipamentos ou ferramentas, incluindo aquelas com as quais trabalham em salas fechadas e úmidas.

Resumir

Nós descobrimos por que precisamos de um neutro isolado de até 1 kV, agora listaremos as vantagens e desvantagens do sistema de fonte de alimentação com um neutro isolado para manequins em eletricidade.

Benefícios do uso:

1. Ótima segurança.
2. Maior confiabilidade, que permite usar, por exemplo, iluminação em hospitais.
3. O fator econômico - em uma rede trifásica com neutro isolado, é possível transferir eletricidade através do menor número possível de fios - em três.
4. O sistema continuará operando com faltas à terra monofásicas.

Desvantagens:

1. Falhas de aterramento aumentam o risco de uso, à medida que a fonte de alimentação continua.
2. Pequenas correntes de curto-circuito.
3. Nenhuma faísca durante a falha primária.

Em redes acima de 1000 V

Atualmente, o neutro isolado é mais frequentemente usado em redes com uma classe de média tensão (1-35 kV). Para uma rede de 110 kV e superior - sólido aterrado. Devido ao fato de que durante o curto-circuito ao terra, a tensão, como foi dito, sobe para linear, portanto, na linha de transmissão de 110 kV, a tensão de fase (entre o terra e o condutor de fase) é de 63,5 kV. Com um curto-circuito no chão, isso é especialmente importante e permite reduzir o custo de materiais isolantes.

A propósito, em subestações de transformadores com uma tensão mais alta de até 35 kV, os enrolamentos primários dos transformadores são conectados em um triângulo, onde não há neutro como tal.

Baixas correntes de curto-circuito e a capacidade de trabalhar com curto-circuito monofásico em linhas aéreas - nas redes de distribuição são especialmente importantes e permitem que você organize a fonte de alimentação ininterrupta. Nesse caso, o ângulo de deslocamento entre as fases restantes no trabalho permanece inalterado - a 120 °.

A tensões de milhares de volts, a condutividade capacitiva das fases não pode ser negligenciada. Portanto, tocar os fios da VLEP é perigoso para a vida humana. No modo normal, as correntes nas fases da fonte são determinadas pela soma das cargas e correntes capacitivas em relação ao solo, enquanto a soma das correntes capacitivas é zero e a corrente no solo não passa.

Se omitirmos alguns detalhes para declarar em um idioma compreensível para iniciantes, com um curto para o terra, a tensão relativa ao solo da fase danificada se aproxima de zero. Como as tensões das outras duas fases aumentam para valores lineares, suas correntes capacitivas aumentam em √3 (1,73) vezes. Como resultado, a corrente capacitiva de um curto-circuito monofásico é 3 vezes maior que o normal. Por exemplo, para uma linha de transmissão de alta tensão de 10 kV com 10 km de comprimento, a corrente capacitiva é de aproximadamente 0,3 A. Quando uma fase é encurtada para aterrar através de um arco, sobretensões perigosas de até 2-4U ocorrem como resultado de vários fenômenos._f, o que leva a uma quebra de isolamento e curto-circuito interfase.

Para excluir a possibilidade de ocorrência arco e eliminar possíveis conseqüências, o neutro é conectado à terra através de um reator de supressão de arco. Nesse caso, sua indutância é selecionada de acordo com a capacitância no lugar de um curto-circuito ao terra, e também para garantir a operação da proteção do relé.

Assim, graças ao reator:

1. Eu diminui muito_curto
2. O arco se torna instável e desaparece rapidamente.
3. O aumento da tensão após a extinção do arco é desacelerado, como resultado, a probabilidade de ocorrência do arco e da corrente de comutação é reduzida.
4. As correntes da sequência reversa são pequenas, portanto, seu efeito no rotor rotativo do gerador não tem um efeito significativo.

Listamos os prós e contras de redes de alta tensão com neutro isolado.

Vantagens:

1. Por algum tempo, pode funcionar em modo de emergência (com curto-circuito ao terra)
2. Uma corrente insignificante aparece nos locais de mau funcionamento, desde que a capacidade atual seja pequena.

Desvantagens:

1. Detecção de falhas complicada.
2. A necessidade de isolar instalações de tensão de linha.
3. Se o circuito durar muito tempo, uma pessoa poderá sofrer um choque elétrico se cair tensão de passo.
4. Com curto-circuito monofásico, a operação normal não é garantida proteção de relé. O valor da corrente de falta depende diretamente do circuito de ramificação.
5. Devido ao acúmulo de defeitos de isolamento por exposição a sobretensões de arco, sua vida útil é reduzida.
6. Podem ocorrer danos em vários locais devido à quebra do isolamento, tanto em cabos quanto em motores elétricos e outras partes da instalação elétrica.

Isso conclui a revisão do princípio de operação e recursos de redes com neutro isolado. Se você deseja complementar o artigo ou compartilhar sua experiência - escreva nos comentários, nós o publicaremos!

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