Нейтрали в электросетях

Нейтраль в электросети (которая также именуется нулевым проводом, нулем или нейтральным проводником) — это проводник, который обычно используется в трехфазных и однофазных системах переменного тока (AC) для завершения электрической цепи и обеспечения пути для возврата тока.

Нейтраль – важная часть электрической сети, обеспечивающая путь для возврата тока и в идеале имеет нулевой потенциал относительно земли. Этот провод нельзя назвать безопасным, обращаться с ним нужно осторожно.

Заземление нейтрали в сетях до 1кВ

В сетях до 1 кВ (киловольта) используются различные виды заземления нейтрали, каждый из которых имеет свои особенности и применяется в зависимости от требований безопасности и условий эксплуатации. Вот основные виды заземления нейтрали в сетях до 1 кВ:

Система TN

Один из наиболее распространенных типов заземления, который очень часто применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ. Название происходит от французского «Terra Neutral», что означает «Земля-Нейтраль». Главной особенностью этой популярной системы является прямое заземление нейтрали источника питания (обычно трансформатора). В системе TN нейтраль источника питания напрямую соединена с землей, при этом обеспечивается низкое сопротивление между нейтралью и землей, и обязательно используется защитный проводник (PE), который предназначен для надежного соединения корпусов электрооборудования с заземляющим устройством. Основной целью данной системы является обеспечение защиты от поражения электрическим током при повреждениях изоляции и возникновении тока утечки. Система TN подразделяется на три основных подтипа. Все зависит от того, как организованы защитный и рабочий нулевые проводники. TN-S – это система, в которой защитный проводник (PE) и рабочий нулевой проводник (N) разделены по всей длине сети, начиная от источника питания. TN-S обеспечивает высокую электробезопасность, так как разделение проводников PE и N предотвращает появление напряжения на корпусах оборудования при обрыве нейтрального проводника, а также снижает вероятность возникновения электромагнитных помех. TN-S часто используется в новых зданиях, где требуется высокая безопасность и в промышленных установках. В системе TN-C защитный и рабочий нулевые проводники объединены в один проводник PEN по всей длине сети. TN-C менее безопасна, чем TN-S, так как при обрыве PEN-проводника возможно появление опасного напряжения на корпусах оборудования, и в основном встречается в старых электросетях. Система TN-C-S представляет собой компромисс, в которой функции защитного и рабочего нулевых проводников объединены в один проводник PEN на участке от подстанции до вводного распределительного устройства, а затем разделяются на PE и N. TN-C-S часто применяется в современных зданиях и промышленных установках.

Система заземления TT

Тип заземления, где и нейтраль источника питания, и открытые проводящие части электроустановки заземляются независимо друг от друга. Название происходит от французского «Terra Terra», что означает «Земля-Земля». В системе TT нейтраль источника питания (обычно трансформатора) имеет свое собственное заземление, а открытые проводящие части электроустановки (например, корпуса оборудования) имеют свое отдельное, независимое заземление. Также используются защитные проводники (PE), которые соединяют корпуса электрооборудования с их собственным заземляющим устройством. Ключевой особенностью является наличие двух отдельных заземляющих устройств: одно для нейтрали источника, а другое – для защиты оборудования. Основная цель системы TT – обеспечение защиты от поражения электрическим током при повреждении изоляции, путем отвода тока утечки в землю через собственное заземление оборудования. За счет наличия отдельного заземляющего контура на каждом объекте снижается вероятность появления опасного напряжения на корпусе оборудования при замыкании. Нейтральная точка трансформатора, питающего сеть, заземлена на подстанции. Открытые проводящие части электрооборудования заземляются через свои заземляющие проводники (PE) на локальное заземляющее устройство, не связанное с заземлением нейтрали источника. В случае повреждения изоляции и попадания напряжения на корпус оборудования, ток утечки проходит через защитный проводник (PE) в землю через отдельное заземляющее устройство. При достаточно большом токе утечки, устройства защитного отключения (УЗО) срабатывают, отключая подачу питания и предотвращая поражение током. Система TT часто применяется в случаях, когда сложно или невозможно обеспечить надежное заземление нейтрали, или когда требуется более высокий уровень защиты, например, в частном секторе, в местах с высоким уровнем грунтовых вод, а также в передвижных установках.

Система заземления IT

Особый тип заземления, отличающийся от систем TN и TT. Название происходит от «Isolé Terra», что означает «Изолированная Земля». Главной особенностью системы IT является отсутствие прямого соединения нейтрали источника питания с землей, либо заземление нейтрали через большое сопротивление. Нейтраль источника питания (обычно трансформатора) не имеет прямого соединения с землей. Она может быть полностью изолирована или заземлена через значительное сопротивление. Открытые проводящие части электроустановки (корпуса оборудования) заземлены. В системе IT не происходит немедленного отключения электропитания при первом замыкании на землю. Система спроектирована так, чтобы персонал мог устранить первую неисправность без отключения оборудования. IT-системы предназначены для обеспечения непрерывного электроснабжения, особенно в критически важных областях. В системе IT предъявляются повышенные требования к изоляции проводников и оборудования. Обязательным элементом IT-системы является наличие устройств контроля изоляции, которые непрерывно измеряют сопротивление изоляции сети относительно земли и сигнализируют о первом замыкании. Нейтраль трансформатора не заземлена напрямую, что предотвращает циркуляцию токов через землю при нормальной работе системы. Открытые проводящие части электрооборудования заземлены на локальный заземляющий контур, что обеспечивает защиту от поражения электрическим током. При первом замыкании на корпус оборудования, ток замыкания протекает через емкостные сопротивления изоляции сети и заземление, но не вызывает немедленного отключения. При обнаружении первого замыкания на землю срабатывает сигнализация, оповещая персонал о необходимости устранения неисправности. Отключение питания происходит только при возникновении второго замыкания на другую фазу. Система IT применяется в ситуациях, где непрерывность электроснабжения является критически важной, например, в операционных, на шахтах, в системах автоматизации производства и в других местах, где малейший перебой электропитания может привести к серьезным последствиям.

Заземление в сетях от 1 кВ

В сетях с напряжением от 1 кВ (киловольта) и выше, системы заземления имеют свои особенности, обусловленные более высокими уровнями напряжения и мощностями. Заземление в таких сетях играет ключевую роль в обеспечении безопасности и надежной работы оборудования. Основная цель заземления в высоковольтных сетях - это защита персонала и оборудования от перенапряжений, вызванных атмосферными явлениями (молнии) или коммутационными процессами, а также обеспечение безопасного отвода тока в случае повреждений изоляции или коротких замыканий. В отличие от сетей до 1 кВ, где наиболее распространены системы TN, в высоковольтных сетях часто используют другие подходы. Например, нейтраль трансформаторов может быть эффективно заземлена через низкое сопротивление или, наоборот, изолирована от земли, либо заземлена через резистор. Конкретный тип заземления нейтрали зависит от множества факторов, включая требования к безопасности, условия эксплуатации, типы оборудования и уровни напряжения. Важным аспектом является использование специальных заземляющих устройств, способных выдерживать высокие токи и напряжения. Это могут быть контуры заземления, углубленные электроды, а также специальные заземляющие проводники. Для защиты от перенапряжений применяются разрядники и ограничители перенапряжений, которые отводят избыточную энергию в землю. Кроме того, в высоковольтных сетях заземляются не только нейтрали и корпуса оборудования, но и металлические конструкции, опоры линий электропередач и другие элементы, находящиеся в зоне действия электрического поля. При проектировании систем заземления в высоковольтных сетях учитываются требования соответствующих стандартов и норм, а также характеристики грунта, его удельное сопротивление и другие факторы, влияющие на эффективность заземляющего устройства. Выбор конкретного типа заземления и его параметров - это сложная инженерная задача, требующая высокой квалификации специалистов и тщательных расчетов.

Правильное заземление – неотъемлемая часть безопасной и надежной работы различных электроустановок. Выбор подходящей системы должен быть обоснован и адаптирован к конкретным условиям эксплуатации. Важно, чтобы он обеспечивал надежную защиту от поражения электрическим током и повреждения оборудования. Игнорирование данных важных требований может привести к серьезным последствиям, в том числе к травмам и материальному ущербу.

Профессиональный электромонтаж и электролаборатория. Обращайтесь в компанию ТМ Электро!