Зачем трансформатор тока в нейтрали

Обновлено: 03.05.2024

Классификация нейтралей в сетях и электроустановках

Нейтралью называют соединение трансформаторных или генераторных обмоток в одной точке, при соединении трехфазной электрической сети переменного тока звездой. Если концы обмоток соединены треугольником, применяют схему «скользящего треугольника».

Через этот проводник протекает ток, в случае аварийной ситуации или при технологическом перекосе фазных значений, важно понимать, какой режим выбран для нейтрали.

Содержание

Виды нейтралей в сетях

В зависимости от используемых сетей, режим нейтрали разделяют, с учетом использования на следующих магистралях:

Сети напряжением менее 1 000 В по способу выполнения нейтрали в свою очередь подразделяют на системы TN, IT, TT, первые буквы в обозначениях которых говорят о следующем:

• Т (терра) – глухозаземленной нейтрали;
• I (изолят) – изолированной нейтрали.

Расшифровка вторых букв свидетельствует о таком значении:

• N (нейтраль) – заземление ОПЧ выполнено посредством глухозаземленной нейтрали от энергоисточника;
• Т – независимое заземление.

TN делят еще на три подгруппы с дополнительным обозначением С, S и С-S. В данном случае С и S соответственно указывают на возможность совмещения в одном заземляющем проводнике защитных и рабочих функций (комбинированный и раздельный).

Сети до 1 кВ

Далее представлен краткий обзор систем нейтралей для сетей с напряжением менее 1 кВ.

Выполняют с глухозаземленной нейтралью, с заземлением через нее открытых проводящих частей. Заземляющий проводник непосредственно соединяют с заземлительным контуром электросваркой или болтовым контактом. Возможно подключение через незначительный резистор (токовый трансформатор).

В указанных сетях назначение глухозаземленной нейтрали предполагает питание потребителей с однофазными и трехфазными характеристиками.

Также читайте: Назначение изолирующих штанг

В данном случае также устраивают глухозаземленную нейтраль, а для заземления открытых проводников подключенной установки используют отдельное устройство, отделенное от нейтрального провода. Т. е. вывод защитного заземления производят не от энергоисточника, а от потребляющего агрегата.

Для системы IT трансформаторные и генераторные нейтральные проводники изолированы и заземлены, с применением устройства с высоким сопротивлением, при независимом заземлении открытой части. Такой способ применяют на электросетях для подключения промышленных комплексов, где перерыв энергоснабжения не допускается.

Сети более 1 кВ

На высоковольтных сетях применяются другие способы подключения нейтрали.

• сети 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью,
• сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий ректор,
• сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через активное сопротивление,
• сети 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью,
• сети 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.

Изолированная нейтраль

Система при отсутствии нулевой точки, когда три фазы соединены треугольником. Применяют при величине напряжения в диапазоне от 6 до 35 кВ.

Изолированная нейтраль

Эффективно-заземленная нейтраль

Эффективно-заземленная нейтраль

Используют для сетей, при значении напряжения более 110 кВ. При возникновении однофазного замыкания, на фазах, сохранивших целостность, величина напряжения удерживается на уровне 0,8 по отношению к междуфазному при нормальной работе сети. Требует выполнения сложного и дорогого заземлительного контура, поскольку система рассчитана на большие токи короткого замыкания.

Заземление посредством резистора или реактора

Заземление посредством резистора или реактора

Применяют в сетях от 6 до 35 кВ, чтобы снизить значение тока при КЗ. При использовании реактора, в момент, когда задействован заземлитель, через него протекает КЗ емкостного происхождения и индуктивного (от данного устройства). При равной величине этих токов, происходит резонанс, с нулевой нагрузкой в сети.

При использовании резистора, возможна организация низкоомного и высокоомного заземления, в зависимости от величины тока, инициируемого сопротивлением при пробое на землю. При малых емкостных токах в сети, заземление отличается высокоомными характеристиками, что позволяет задержку отключения подачи энергии.

Также читайте: Как и какими огнетушителями тушить электрооборудование

При большом емкостном токе, предусмотрено использование низкоомного заземления.

Виды нейтралей в электроустановках

Использование нейтрали в электроустановках – способ сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность обслуживающего персонала при авариях. Предусмотрено применение следующих заземлительных систем:

• изолированной;
• резонансно-заземленной;
• глухозаземленной;
• эффективно-заземленной.

Далее – детальнее о каждом из перечисленных способов.

Изолированный заземлитель

В данном случае нейтраль отсутствует. Проводники соединяют треугольником, при отсутствии нулевого вывода. Если возникают однофазные пробои на землю, изменения энергопотребления рабочими фазами не происходит. Используют для установок с характеристиками напряжения от 6 до 35 кВ.

Резонансно-заземленная система

Нулевой провод подключают посредством трансформаторной или генераторной обмотки, с дугогасящими катушками(катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью. Используемое оборудование снижает ток, предотвращая масштабные повреждения установки.

Глухозаземленная сеть

Наиболее распространенный способ, используемый для установок бытового назначения. Низковольтные контакты трансформаторных обмоток соединяют разомкнутой звездой, при заземлении нулевого провода посредством контура трансформатора или подстанции. При возникновении пробоя, создаваемый потенциал с землей включает защиту, выключающую устройство.

Эффективно-заземленная сеть

Применяют для сетей с напряжением более 110 кВ. Нейтраль выводят на землю через заземлитель одноколонкового типа (ЗОН). Это оборудование снижает значение токов, возникающих при пробое.

Использование нейтрали – один из способов, чтобы сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность персонала. Выбор оптимальной методики зависит от множества факторов и влияет на эффективность данной защиты в конкретной ситуации.

Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Всем привет!
Как выбрать коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, устанавливаемый на нейтральном проводе силового трансформатора? (на стороне "звезда"). Допустим для ТТ для плеч трансформатора выбираются по номинальной мощности и номинальному напряжению. А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

2 Ответ от scorp 2014-07-16 08:31:39

только пример
тр-р 63 МВА 220/20/20 в нейтрале 600/1,по стороне ВН тоже 600/1
ат 500 МВА 500/220/20 в нейтрале 1500/1,по ВН 1000/1

мое отношение к окружающим зависит от того, с какой целью они меня окружают

3 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 08:47:26

scorp пишет:

только пример
тр-р 63 МВА 220/20/20 в нейтрале 600/1,по стороне ВН тоже 600/1
ат 500 МВА 500/220/20 в нейтрале 1500/1,по ВН 1000/1

хм. может для ТР KTTN=KTT ВН?) а для Автотрансформатора 1.5 KTT ВН?)

4 Ответ от вадим 2014-07-16 09:31:12

Зигмунд Фрейд пишет:

ак выбрать коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, устанавливаемый на нейтральном проводе силового трансформатора? (на стороне "звезда"). Допустим для ТТ для плеч трансформатора выбираются по номинальной мощности и номинальному напряжению. А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

5 Ответ от retriever 2014-07-16 09:32:06

Зигмунд Фрейд пишет:

А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

Значит, надо смотреть несимметричный режим.
Имхо, он должен прежде всего не насыщаться при КЗ на землю (чтобы пройти 10% погрешность). А нагрузочный режим здесь, по идее, вообще роли не играет.

6 Ответ от вадим 2014-07-16 09:32:50

Повторюсь:
Для любой дифференциальной защиты, да и вообще для любой защиты от КЗ необходимо подключать токовые цепи не к измерительному а к релейному керну ТТ, мы вообще никогда не ставим измерительный керн в нейтрали. А соответственно и выбирать его нужно по токам КЗ, чтобы при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

7 Ответ от retriever 2014-07-16 09:42:15

вадим пишет:

при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

Интересно, как может насытиться ТТ при замыкании в нейтрали, если это просто эквивалент глухого заземления?
Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

8 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 10:04:20

вадим пишет:

Из-за того, что долго не получал ответа на этот вопрос, решил вынести эту тему отдельно. Благодарю за ответ.

9 Ответ от Саня 2014-07-16 10:51:03

retriever пишет:

Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

добавлю, в максимальном режиме, в максимально близкой точке.

10 Ответ от вадим 2014-07-16 12:47:24

retriever пишет:

Интересно, как может насытиться ТТ при замыкании в нейтрали, если это просто эквивалент глухого заземления?Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

11 Ответ от fll 2014-07-16 13:00:02

это.
вроде как в госте номинальные токи встроенных ТТ в нейтрали и на ВН и СН прописаны

12 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-15 16:08:41

Спасибо! Все понятно!
Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора (допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?
как выбрать ТТ на плечах понятно (по номинальному току трансформатора). А как на счет нейтрали?

13 Ответ от SVG 2014-07-15 16:21:51

Зигмунд Фрейд пишет:

(допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?

С этого места поподробнее пожалуйста.
Так и хочется сказать "Будьте добры, помедленнее, я записываю".

Чему бы грабли не учили, а сердце верит в чудеса

14 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-15 16:32:26

С этого места поподробнее пожалуйста.
Так и хочется сказать "Будьте добры, помедленнее, я записываю".

От однофазных КЗ на стороне "звезды" с глухозаземленной нейтралью (или эффективно) можно использовать дифференциальную защиту нулевой последовательности).
Для реализации дифф. защиты необходимо иметь ТТ на нейтрали защищаемого трансформатора. Вопрос: Как определяется коэффициент трансформации трансформатора тока, устанавливаемый на нейтрали стороны "звезды"?

15 Ответ от вадим 2014-07-16 08:26:25

Зигмунд Фрейд пишет:

Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора (допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?

Для любой дифференциальной защиты, да и вообще для любой защиты от КЗ необходимо подключать токовые цепи не к измерительному а к релейному керну ТТ, мы вообще никогда не ставим измерительный керн в нейтрали. А соответственно и выбирать его нужно по токам КЗ, чтобы при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

16 Ответ от вадим 2014-07-16 08:33:03

Зигмунд Фрейд пишет:

От однофазных КЗ на стороне "звезды" с глухозаземленной нейтралью (или эффективно) можно использовать дифференциальную защиту нулевой последовательности).

17 Ответ от Bach 2014-07-16 11:04:07

вадим пишет:

Продольная ДЗТ с начальным током срабатывания 0,3xIном вообще не реагирует на КЗ на землю вблизи нейтрали (как показано на рис выше) вне зависимости от режима нейтрали (глухо-заземлённая или эффективно-заземлённая), равно как и не чувствует витковые замыкания с током на выводах меньше тока срабатывания, в отличие от более чувствительной дифзащиты нулевой последовательности (REF) – может иметь ток срабатывания от 0,05xIном (как правило 0,15xIном).
В руководящих указаниях по РЗ №13 присутствует дифзащита НП под названием: "защита регулировочной обмотки РПН" – дополняет ГЗ РПН (реагирует также на внутренние повреждения в АТ, и в том числе витковые).
Требование наличия дифзащиты НП на АТ не является излишним, а скорее обязательным (более чувствительная защита от внутренних повреждений АТ, в том числе от витковых замыканий, относительно продольной ДЗТ). Пренебрежение данного требования может свидетельствовать о пристрастиях к производителям, не имеющих дифзащиты НП в составе терминалов РЗ АТ (в ущерб защитоспособности комплекса РЗ АТ в целом).

18 Ответ от Bach 2014-07-16 13:08:26

Зигмунд Фрейд пишет:

Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора

Длительное протекание тока через заземлённую нейтраль возможно в неполнофазном режиме (максимально допустимый ток определяется характеристиками заземлителя, см. ниже из РД 153-34.3-20.670-97
"Методические указания по применению неполнофазных режимов работы основного электрооборудования электроустановок 330-1150 кВ"
4.6. Указания по обеспечению электробезопасности и термической стойкости заземляющих устройств распределительных устройств подстанций при неполнофазных режимах работы автотрансформаторов и шунтирующих реакторов
4.6.1. При неполнофазной работе AT или ШР для обеспечения термической стойкости ЗУ длительный ток при входном сопротивлении ЗУ относительно ввода тока R0 =0,25 Ом не должен превышать 650 А.
При отличии сопротивления ЗУ, равного Rn от приведенного, допустимый ток определяется как Iдоп = R0 · I0/ Rn

Собственно вопрос в заголовке.
В РУМе 4м эти ТТ для пеперечной дифференциальной ТЗНП использовались, а сейчас они зачем могут быть нужны?

2 Ответ от grsl 2011-06-15 10:44:43

Для резервной защиты от однофазных КЗ в системе.
Сегодня для дифзащиты нулевой последовательности трансформатора, сегодня смотрю становится очень и очень популярно.

3 Ответ от Fiksius 2011-06-15 13:37:58

grsl пишет:

Для резервной защиты от однофазных КЗ в системе.

Ни разу не заводили цепи с ТТ в нейтрали в комплект резервных защит тр-ра, 3Io можно же и с ТТ на вводе взять

grsl пишет:

Сегодня для дифзащиты нулевой последовательности трансформатора, сегодня смотрю становится очень и очень популярно.

Тоже не применяли. Их на тр-рах 110 кВ ставят? Такой функции в отечественных терминалах вроде не встречал

4 Ответ от grsl 2011-06-15 14:12:14

:D
только сказал когда используют. если не нужны, так не используйте.

5 Ответ от dominator 2011-06-15 14:13:06

Видел однажды на электростанции в нейтрали защиту от ЗЗ с выдержкой времени 8 с. :)

6 Ответ от Fiksius 2011-06-15 14:21:23

Просто в проектах тт в нейтраль ставим и ни разу не использовали, вот и стало интересно, применяют ли их другие

И с диф защитой нулевой последовательности на тр-рах (АТ) не встречался. Подскажите, когда в ней необходимость появляется? Или это модный девайс просто? :)

7 Ответ от Fiksius 2011-06-15 14:24:32

dominator пишет:

Видел однажды на электростанции в нейтрали защиту от ЗЗ с выдержкой времени 8 с.

С выдержкой 8 сек? Интересно зачем она нужна?

8 Ответ от dominator 2011-06-15 14:29:04

Из одного стандарта ФСК:
"Замыкания на землю, возникающие в обмотках или на выводах трансформатора (автотрансформатора), могут иметь ограниченную величину в зависимости от сопротивления цепи заземления и от процента обмотки трансформатора (автотрансформатора), вовлеченной в замыкание. Обычно применяют резервную защиту от замыканий на землю, питающуюся от одного ТТ, установленного в нейтрали трансформатора (автотрансформатора), что обеспечивает защиту обмоток и выводов трансформатора (автотрансформатора) с выдержкой времени. Особенно с увеличением размеров защищаемого объекта, становится недопустимо полагаться на защиту с выдержкой времени, поскольку это приводит к увеличению степени повреждения трансформатора (автотрансформатора). Обычным требованием, поэтому, является обеспечение мгновенной защиты от междуфазных КЗ и замыканий на землю. Эти требования могут быть выполнены путем использования дифференциальной защиты. Однако, ток замыкания на землю обмотки НН, особенно, если он мал, может быть не обнаружен дифференциальным реле, поскольку оно измеряет только соответствующий ток ВН. Поэтому применяется мгновенная защита, действующая только при замыканиях на землю в трансформаторе (автотрансформаторе). Она называется дифференциальной, или балансной защитой от замыканий на землю (ДЗНЗ или БЗНЗ). Термин балансная (БЗНЗ) обычно используется применительно к защите обмотки, соединенной в треугольник."

9 Ответ от grsl 2011-06-15 14:29:30

:)
На электростанциях у нас стоят всегда ТТ в нейтрали , в сетях с глухозаземлёной нейтралью.
уставка конечно не 8с, сейчас не помню, там токовременая кривая.

на всех трансах с заземлением через сопротивление или катушку, обязательно стоят.

По поводу, дифзащиты нулевой последовательности, для трасов заземлёных через сопротивление или катушку сегодня обязательно.

для трансов с глузозеземлёной нейтралью, имхо, совсем невредно, т.к. уставка намного ниже чем обычная ДЗТ. если память не изменяет то для АТ очень хорошая защита, раньше делали высокоимпедансную, сегодня есть и низкоимпадансная, токи заведены.

денег не стоит, в терминалах забугорных стандартная функция.

10 Ответ от Conspirator 2011-06-15 14:45:21

Очень полезная защита, в западной литературе называется REF - Restricted Earth Fault (ограниченная от замыканий на землю) Термин "ограниченная" означает, что ограничена расположением ТТ, т.е дифференциальная. По принципу действия отстроена от внешних КЗ на землю, поэтому очень чувствительная,но у нас ее не умеют (или не хотят. ) применять.

Зачем трансформатор тока в нейтрали

19.2.1 На подстанциях, в точках коммерческого учета должны
применяться трехфазные трехэлементные счетчики, которые должны
включаться в каждую фазу присоединения.

Явно недостаточно двух. Несимметрии тока бывают процентов по 50 и больше. Двух ТТ могло хватать при симметричных нагрузках и учёте класса 2.0

SVG>Явно недостаточно двух. Несимметрии тока бывают процентов по 50 и больше. Двух ТТ могло хватать при симметричных нагрузках и учёте класса 2.0

SVG>Факт из жизни. Небалансы на секции шин ПС постоянно плясали в диапазоне 10-15%. Выявили фидера с несимметричной нагрузкой, поставили по три ТТ. Небаланс стал не больше 1%. Разница очевидна.

Я порисовал векторные диаграммы для асиметричных режимов, получается, что несимметрия нагрузки не должна влиять на точность измерений.
При самой большой возможной несимметрии - нагрузка подключена на фазы только A и B, т.е. ток в фазе C равен 0 (фаза B соединена с нолевой клеммой счетчика). Учитывая, что в этом случае на нагрузке будет напряжение Uab=Ua-Ub=1,73Ua, т.е fi нужно отсчитывать от приложенного напряжения, мы получим мощность на двухэлементном счетчике:

на трехэлементном счетчике:

минусы в углах приняты если ток опережает напряжение, но это не имеет значения т.к. косинус.
Тригонометрией страдать неохота, но видно, что при одинаковом fi результат одинаковый.

Откуда появляется ноль в трансформаторе

Кроме фазных контактов в трансформаторе существует ноль, выполняющий роль нейтрали и начала, служащего исходной точкой для измерения характеристик напряжения. Рассмотрим, откуда берётся ноль в трансформаторе и его функции.

Содержание

Понятие нуля в трансформаторе

Вырабатываемая на электростанциях электроэнергия изначально подаётся на ближайшие распределительные подстанции по высоковольтным линиям. Для снижения величины напряжения до используемой в технике 380 В задействуются понижающие трансформаторы.

Для этого применяются трёхфазные трансформаторы, в которых ток направляется на первичные катушки, каждая из которых включает 3 фазные обмотки. Таким образом преобразователь состоит из 6 обмоток на входе и 12 – на выводе.

Фазные контакты в трёхфазном трансформаторе могут соединяться по схеме:

• звёзды;
• звёзды с нулевым контактом;
• треугольника.

Нулём в трансформаторе называют соединение фазных контактов. Ноль существует только у трёхфазных агрегатов.

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.

Различают следующие виды нулевого провода:

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.

Функции

В идеальной ситуации ноль должен выполнять функции проводника, обеспечивая замыкание электрической цепи. Но фактически нередко напряжение по фазам значительно отличается.

Также читайте: Коэффициент трансформации

При возрастании мощности в одной из фаз происходит снижение силы тока и смещение нуля, с образованием напряжения смещения. Данная характеристика прямо пропорциональна разнице фазного напряжения. В результате отдельным потребителям подаётся напряжение с повышенным, а другим – с пониженным вольтажом.

Назначение нулевого провода состоит в выравнивании напряжения между фазами, чтобы потребителям подавался ток со стандартными характеристиками.

Если для одной фазы вольтаж возрастает, избыток через ноль на подстанции переходит на другую фазу, выравнивая показатели.

Системы подачи напряжения

Различают следующие системы подачи напряжения, предусматривающие наличие различных выводов:

• с глухозаземлённой нейтралью – когда подаются 3 фазных провода и один заземлённый нулевой, получаемый от их соединения и заземления на подстанции;
• с двумя нулевыми проводниками – в данной схеме, кроме рабочего нулевого, предусмотрено наличие нулевого защитного провода с разделёнными функциями.

Последняя из приведённых схем обязательна после изменения положений действующего ПУЭ. Таким способом обеспечивается безопасность при выполнении зануления корпусов электрооборудования (соединения их с нулевым проводом).

При первой из приведённых схем, через нулевой провод мог проходить ток. Поэтому подобная мера приводила к высокому риск поражения персонала электрическим током.

Если разделить функции рабочего и защитного нулевого проводов, как регламентируется современными стандартами, нагрузочный ток проходит только по первому из них. Второй предназначен для соединения контактов от корпусов оборудования на заземляющий контур. При подводе к каждому доку, такой проводник подключается к отдельному заземляющему контуру, что обеспечивает дополнительную безопасность.

Рядовому потребителю важно правильно понимать возникновение фазы и нуля при подаче напряжения. Особенно возрастает необходимость повышения начального уровня грамотности в вопросах электротехники, если рядовые потребители дополнительно устанавливают индивидуальные трансформаторы для выравнивания характеристик электрического тока, подаваемого к дому. Это требуется для правильного подключения оборудования и обеспечения безопасной его эксплуатации.

Режимы работы нейтралей трансформаторов системы электроснабжения

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

• требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,

• допустимыми токами замыкания на землю,

• перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств,

• необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,

• возможностью применения простейших схем электрических сетей.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали .

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой , а сети, подсоединённые к ней, соответственно, - сетями с глухозаземлённой нейтралью .

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями с резонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть с резистивнозаземлённой нейтралью .

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть с эффективнозаземлённой нейтралью .

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),

• электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,

• электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Напряжение, кВ	Режим нейтрали	Примечание
0,23	Глухозаземленная нейтраль	Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4
0,69	Изолированная нейтраль	Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110	Эффективно заземленная нейтраль	Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Системы с глухозаземленной нейтралью - это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью . При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а - заземленная нейтраль, б - изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов - до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Измерительный трансформатор тока

Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

Содержание

Особенности конструкции и принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на использовании закона электромагнитной индукции.

Прибор состоит из следующих элементов:

Обмотки накручены вокруг сердечника, изолированно от него и друг от друга. Иногда первичная обмотка может заменяться медной или алюминиевой шиной. Трансформация величины электрического тока происходит за счёт разницы количества витков первичной и вторичной обмоток. В большинстве случаев устройство предназначено для снижения показателя тока, поэтому вторичная обмотка выполняется с меньшим количеством витков, нежели первичная.

Электроток подаётся на первичную обмотку при последовательном подключении. В результате на катушке формируется магнитный поток и наводится электродвижущая сила, вызывающая возникновение тока на выходной катушке.

К выходной обмотке подключают потребляющий прибор, в зависимости от целей, для которых используется устройство.

Некоторые устройства выполняются с несколькими выходными катушками, что позволяет путём переключения изменять величину трансформации электрического тока. В целях безопасности, для обеспечения защиты при пробое изоляции, выходной контур заземляется.

Виды трансформаторов тока

Данные электротехнические устройства классифицируются по нескольким характеристикам. В зависимости от назначения токовые трансформаторы могут быть:

• защитными – снижающими параметры тока для предотвращения выхода из строя потребляющих устройств;
• измерительными – через которые подключаются средства измерения, в том числе электросчётчики;
• промежуточными – устанавливаемыми в системы релейной защиты;
• лабораторными – используемыми для исследовательских целей, обладающими низкой погрешностью измерения, нередко – с несколькими коэффициентами трансформации.

Также читайте: Измерительный трансформатор напряжения

Учитывая характер условий эксплуатации, различают трансформаторы:

для наружной установки – защищённые от воздействия атмосферных факторов, которые можно использовать на открытом воздухе;

В зависимости от исполнения первичных обмоток различают устройства:

• одновиткового исполнения;
• многовитковые;
• шинные.

С учётом способа установки их подразделяют на следующие типы:

По числу ступеней изменения тока выделяют трансформаторы:

• одноступенчатого,
• двухступенчатого (каскадного) типа.

Устройства, в зависимости от величины напряжения, на которое они рассчитаны делят на предназначенные для работы в условиях более и менее 1000 В.

Для изготовления сердечника применяется специальная трансформаторная сталь. Изоляция выполняется сухой (бакелитовой, фарфоровой), обычной или бумажно-масляной.

Расшифровка маркировки

Расшифровка маркировки трансформаторов тока

Технические параметры

Трансформаторы тока характеризуются следующими индивидуальными параметрами:

При выборе устройства необходимо учитывать значение указанных и других характеристик.

Схемы подключения трансформаторов тока

Силового оборудования

Схема подключения для 110 кВ и выше:

Схема подключения для 6-10 кВ в ячейках КРУ:

Вторичные цепи

Схема включение трансформатора тока в полную звезду:

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(З а счет распределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети):

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(для контроля линейного тока с помощью реле):

Схема включение трансформатора тока в полную звезду с подключением обмотки реле к фильтру нулевой последовательности(ФТНП):

Популярные виды и стоимость трансформаторов

Бытового потребителя больше интересуют токовые трансформаторы, используемые для подключения электросчётчиков. В продаже предлагаются приборы типов:

Цена зависит от разновидности, конструкции, характеристик и напряжений на котором будет использоваться ТН:

Возможные неисправности

Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.

Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.

Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.

Как работает сеть трехфазного тока с изолированной нейтралью

Электрические сети могут работать с заземленной или 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. Наиболее распространены четырехпроводные сети 380/220, которые в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок (ПУЭ) должны иметь заземленную нейтраль.

Рассмотрим сети с изолированной нейтралью . На рисунке 1,а изображена схема такой сети трехфазного тока. Обмотка изображена соединенной в звезду, однако все сказанное 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).

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

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

Допустим, например, что между проводником одной фазы сети и землей напряжение равно 220 В, а измеренное мегомметром сопротивление изоляции этого провода равно 0,5 МОм. Это значит, что ток на землю 220 этой фазы равен 220 / (0,5 х 1000000) = 0,00044 А или 0,44 мА. Этот ток называется током утечки.

Условно для наглядности на схеме сопротивления изоляции трех фаз r1 , r2 , r3 изображаются в виде сопротивлений, присоединенных каждое к одной точке провода. На самом деле токи утечки в исправной сети распределяются равномерно 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 образуется емкостью про водников сети по отношению к земле. Как это понимать?

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

При переменном напряжении изменение зарядов конденсаторов вызывает возникновение и прохождение через конденсаторы переменных токов. Эти так называемые емкостные токи в исправной сети равномерно распределены по длине проводов и в каждом отдельном участке также замыкаются через землю. На рис. 1,а сопротивления емкостей трех фаз на землю х1, х2, х3 условно показаны присоединенными каждое к одной точке сети. Чем больше длина сети, тем большую величину имеют токи утечки и емкостные токи.

Посмотрим, что же произойдет в изображенной на рисунке 1,а сети, если в одной из фаз (например, А) произойдет замыкание на землю , т. е. провод этой фазы будет соединен с землей через относительно малое сопротивление. Такой случай изображен на рисунке 1,б. Поскольку сопротивление между проводом фазы А и землей мало, сопротивления утечки и емкости на землю этой фазы шунтируются сопротивлением замыкания на землю. Теперь под воздействием линейного напряжения сети UB через место замыкания и землю будут проходить токи утечки и емкостные токи двух исправных фаз. Пути прохождения тока показаны стрелками на рисунке.

Замыкание, показанное на рисунке 1,б, называется однофазным замыканием на землю, а возникающий при этом аварийный ток — током однофазного замыкания.

Представим себе теперь, что однофазное замыкание вследствие повреждения изоляции произошло не непосредственно на землю, а на корпус какого-нибудь электроприемника — электродвигателя, электрического аппарата, либо на металлическую конструкцию, по которой проложены электрические провода (рис. 2). Такое замыкание называется замыканием на корпус. Если при этом корпус электроприемника или конструкция не имеют связи с землей, тогда они приобретают потенциал фазы сети или близкий к нему.

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

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

Ток в этой цепи замыкания зависит от ее сопротивления и может нанести человеку тяжелое поражение или оказаться для него смертельным.

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

Из сказанного следует, что для прохождения тока через землю необходимо наличие замкнутой цепи (иногда представляют себе, что ток «уходит в землю» — это неверно). 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 пределах нескольких ампер и ниже. Поэтому эти токи, как правило, недостаточны для расплавления плавких вставок или отключения автоматических выключателей.

При напряжениях выше 1000 В основное значение имеют емкостные токи, они могут достигать нескольких десятков ампер (если не предусмотрена их компенсация). Однако в этих сетях отключение поврежденных участков при однофазных замыканиях обычно не применяется, чтобы не создавать перерывов в электроснабжении.

Таким образом, в сети с изолированной нейтралью при наличии однофазного замыкания (о чем сигнализируют приборы контроля изоляции) продолжают работать электроприемники. Это возможно, так как при однофазных замыканиях линейное (междуфазное) напряжение не изменяется и все электроприемники получают энергию бесперебойно. Но при всяком однофазном замыкании в сети с изолированной нейтралью напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле возрастают до линейных, а это способствует возникновению второго замыкания на землю в другой фазе. Образовавшееся двойное замыкание на землю создает серьезную опасность для людей. Следовательно, любая сеть с наличием в ней однофазного замыкания должна рассматриваться как находящаяся в аварийном состоянии , так как общие условия безопасности при таком состоянии сети резко ухудшаются.

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

Читайте также:

  
• Совесть это моральный светильник озаряющий хороший путь
  
• Коробка накладного монтажа 1 пост для встраиваемых розеток 20а и 32а 100x100x36мм
  
• Sq1818 0007 розетка 2п 3 открытой установки ip54 16а с прозрачной крышкой белая селигер tdm
  
• Умная розетка xiaomi обзор
  
• Инфракрасный выключатель света на взмах руки своими руками