Mod neutru la sol în rețele de 0,4 kV
În capitolul 1.7 al noii ediții a PUE [1] sunt oferite opțiunile posibile (moduri) pentru împământarea neutră și părțile conducătoare deschise 1 în rețele de 0,4 kV. Acestea corespund opțiunilor specificate în standardul Comisiei Electrotehnice Internaționale (IEC) [2].Modul de împământare neutru și părțile conductoare deschise sunt indicate prin două litere: prima indică modul de împământare a neutrului alimentării cu energie electrică (transformator de putere 6-10 / 0,4 kV), celelalte 13 părți conductive deschise. Notația folosește literele inițiale ale cuvintelor franceze [3,4]:
- T (13 pământ) 13 este legat la pământ;
- N (neutru 13 neutru) 13 este conectat la sursa neutră;
- I (izol) 13 este izolat.
- TN 13 neutrul sursei este împământat la sursă, carcasele echipamentelor electrice sunt conectate la firul neutru;
- Sursa neutră TT 13 și carcasele echipamentelor electrice sunt împământate la sursă (împământarea poate fi separată);
- IT 13 sursa neutră este izolată sau legată la pământ prin dispozitive sau dispozitive cu rezistență mare, carcasele echipamentelor electrice sunt împământate.
- TN-C 13 conductori de lucru și de protecție sunt combinați (cu 13 prima literă a cuvântului englez combinat 13 combinat) peste tot. Conductorul zero combinat se numește PEN cu primele litere ale limbii engleze. cuvinte neutru de protecție pământ 13 pământ de protecție, neutru;
- TN-S 13 conductorul de lucru zero și conducta de protecție neutră PE sunt separate (S 13 prima literă a cuvântului englez separate 13 separate);
- TN-C-S 13 Conductorii de lucru și protecția zero sunt conectați la secțiunile principale ale rețelei din conductorul PEN și sunt împărțite în continuare în conductori N și PE.
2 contact indirect 13 contactul electric al oamenilor și al animalelor cu componente conductive deschise care se află sub tensiune atunci când izolația este deteriorată. Aceasta este o atingere a carcasei metalice a echipamentului electric în cazul defectării izolației pe corp.
Să comparăm posibilele moduri de împământare neutră și părțile conductoare deschise în rețele de 0,4 kV 13 să remarcăm avantajele și dezavantajele semnificative. Principalele criterii de comparare sunt:
- siguranta electrica (protectie impotriva socurilor electrice);
- siguranța la foc (probabilitatea apariției incendiilor în cazul scurt-circuitelor);
- alimentare neîntreruptă pentru consumatori;
- supratensiune și protecție la izolație;
- compatibilitate electromagnetică (în funcționare normală și scurtcircuit);
- avarierea echipamentelor electrice în scurtcircuitul monofazat;
- proiectarea și funcționarea rețelei.
Rețelele de 0,4 kV cu modul neutru de împământare și porțiunile conductive deschise (prin zero) până în prezent au fost distribuite pe scară largă în Rusia.
Siguranța electrică în rețeaua TN-C cu contact indirect2 este asigurată prin oprirea defectelor monofazate pe carcasă prin intermediul unor siguranțe sau întrerupătoare de circuit. Modul TN-C a fost adoptat ca fiind cel principal, la un moment dat când siguranțele și întreruptoarele au fost principalele aparate pentru protecția împotriva scurgerilor la carcasă. Caracteristicile funcționării acestor dispozitive de protecție au fost determinate în timp util de caracteristicile liniilor aeriene protejate (VL) și liniilor de cablu (KL), a motoarelor electrice și a altor sarcini. Asigurarea siguranței electrice a fost o sarcină secundară.
La valori relativ scăzute ale curenților de scurtcircuit monofazat (distanța dintre sarcină de la sursă, secțiunea mică a firului), timpul de oprire crește semnificativ. În același timp, electroporarea unei persoane care atinge o cutie metalică este foarte probabilă. De exemplu, pentru a asigura siguranța electrică, scurtcircuitul la carcasa din rețeaua de 220 V trebuie deconectat pentru o perioadă care nu depășește 0,2 s [2]. Dar un astfel de timp de siguranțe de deconectare și întreruptoare este capabil să furnizeze doar curenții de scurtcircuit în raport cu curentul nominal la nivelul de 6-10. Astfel, în rețeaua TN-C, există o problemă de securitate cu o atingere indirectă din cauza imposibilității de a oferi o oprire rapidă. În plus, rețeaua TN-C monofazat scurtcircuit la consumatorii de energie a carcasei există o capacitate takeaway la conductorul neutru pe carcasa echipamentului intacte, inclusiv cu handicap și repararea extras. Acest lucru crește probabilitatea de vătămare a persoanelor care intră în contact cu rețeaua electrică. Capacitate la tot corpul dispare apare în defect de fază unică pe linia de alimentare (de exemplu faza de rupere sârmă 0,4 kV cădea la pământ) printr-o rezistență scăzută (în comparație cu impedanță de împământare substație 6-10 / 0,4 kV bucla) . În același timp, pe durata protecției pe firul zero și pe carcasele conectate la acesta, se produce o tensiune apropiată de tensiunea de fază. Un pericol deosebit în rețeaua TN-C este ruperea (arderea) a firului zero. În acest caz, toate carcasele neutralizate metalice ale receptoarelor electrice conectate în spatele punctului de rupere vor fi sub tensiune de fază.
Cel mai mare dezavantaj al rețelelor TN-C este inoperabilitatea dispozitivelor de curent rezidual (RCD) sau a dispozitivelor de curent rezidual (RCD) în funcție de clasificarea occidentală.
Siguranța la incendiu a rețelelor TN-C este scăzută. În cazul scurtcircuitului monofazat, în aceste rețele apar curenți semnificativi (kiloamperes), ceea ce poate provoca aprindere. Situația este complicată de posibilitatea apariției unor defecte monofazate printr-o rezistență tranzitorie semnificativă, atunci când curentul de eroare este relativ mic și protecția nu funcționează sau nu funcționează cu o întârziere considerabilă.
Continuitatea sursei de alimentare3 în rețelele TN-C în fazele monofazate nu este asigurată, deoarece circuitele scurte sunt însoțite de un curent semnificativ și este necesară o deconectare a conexiunii.
În procesul de scurt-circuit monofazat în rețelele TN-C, există o creștere a tensiunii (supratensiunii) în fazele nedeteriorate cu aproximativ 40%. Rețelele TN-C se caracterizează prin prezența perturbațiilor electromagnetice. Acest lucru se datorează faptului că, chiar și în condiții normale de funcționare a conductorului zero, atunci când curentul de funcționare curge, apare o scădere de tensiune. În consecință, există o diferență potențială între diferitele puncte ale firului neutru. Aceasta determină curgerea curenților în părțile conductive ale clădirilor, învelișurile de cabluri și ecranele de cablu de telecomunicații și, în consecință, interferențele electromagnetice. Tulburările electromagnetice sunt mult îmbunătățite atunci când apar scurtcircuite monofazate cu un curent semnificativ care curge în conductorul zero.
Un curent semnificativ de scurtcircuit monofazat în rețelele TN-C determină distrugerea semnificativă a echipamentelor electrice. De exemplu, motoarele electromotoarelor de ardere și topire din oțel. La etapa de proiectare și configurare a protecției în rețeaua TN-C, este necesar să se cunoască rezistențele tuturor elementelor de rețea, inclusiv rezistența secvenței zero pentru calculul exact al curenților de scurtcircuit monofazat. Adică, pentru toate conexiunile sunt necesare calcule sau măsurători ale rezistenței la fază-zero. Orice modificare semnificativă a rețelei (de exemplu, creșterea lungimii conexiunii) necesită verificarea condițiilor de protecție.
Rețelele de 0,4 kV cu modul neutru de împământare și părțile conductive deschise sunt numite rețele cu cinci fire. În ele, conductorii zero de lucru și conductele de protecție zero sunt separate. Utilizarea rețelei TN-S nu asigură siguranța electrică în cazul contactului indirect, ca și în defalcarea izolației pe carcasă, ca și în rețeaua TN-C, apare un potențial periculos. Cu toate acestea, este posibil să se utilizeze un RCD în rețelele TN-S. Cu aceste dispozitive, nivelul de siguranță electrică în rețeaua TN-S este semnificativ mai mare decât în rețeaua TN-S. În cazul unei defecțiuni a izolației în rețeaua TN-S, există și o atingere a potențialului la carcasele altor receptoare electrice conectate printr-un conductor PE. Cu toate acestea, acțiunea rapidă a RCD în acest caz asigură siguranță. Spre deosebire de rețelele TN-C ruperea conductorului neutru în rețea TN-S nu implică apariția tensiunii de fază, la toate carcasele corespunzătoare ale liniei de alimentare cu energie pentru punctul de consumatori de energie de discontinuitate.
Siguranța la incendiu a rețelelor TN-S atunci când se utilizează RCD în comparație cu rețelele TN-S este mult mai mare. RCD-urile sunt sensibile la apariția defecțiunilor de izolație și împiedică apariția unor curenți de scurtcircuit monofazați semnificativi.
În ceea ce privește continuitatea sursei de alimentare și a supratensiunilor, rețelele TN-S nu diferă de rețelele TN-S.
Condițiile electromagnetice în rețelele TN-S în modul normal sunt mult mai bune decât în rețelele TN-S. Acest lucru se datorează faptului că conductorul de lucru zero este izolat și nu există ramificații ale curenților în căile de conducere exterioare. Când apare o defecțiune monofazică, aceleași perturbații electromagnetice sunt create ca și în rețelele TN-C.
Prezența dispozitivelor RCD în rețelele TN-S reduce semnificativ cantitatea de pagube cauzate de scurtcircuitul monofazat în comparație cu rețelele TN-S. Acest lucru se datorează faptului că RCD elimină daunele în stadiul inițial.
În ceea ce privește proiectarea, setările de securitate și întreținerea, rețelele TN-S nu au niciun avantaj față de rețelele TN-S. Observ că rețelele TN-S sunt mai scumpe în comparație cu rețelele TN-S din cauza prezenței unui al cincilea fir, precum și a rețelelor RCD.
TN-C-S NETWORK
Aceasta este o combinație a celor două tipuri de rețele discutate mai sus. Pentru această rețea toate avantajele și dezavantajele menționate mai sus vor fi valide.
O caracteristică a acestui tip de 0,4 kV rețele este faptul că consumatorii de energie de piese conductoare expuse sunt conectate la sol, care este de obicei independentă de alimentare cu stație de împământare iunie 1310 / 0,4 kV.
Siguranța electrică în aceste rețele este asigurată de utilizarea RCD-urilor fără probleme. În sine, utilizarea modului TT nu oferă securitate atunci când este atinsă indirect. Dacă rezistența de împământare locală, la care sunt conectate părțile conductoare expuse, egală cu rezistența la împământare substația de alimentare cu 6 (10) / 0,4 kV și se produce defecțiuni de împământare, tensiunea de contact va fi jumătate din tensiunea de fază (110 V la 220 V). Această tensiune este periculoasă și este necesară o deconectare imediată a conexiunii deteriorate. Dar călătoria nu vor fi prevăzute cu întrerupătoare de circuit automate și siguranțe fuzibile pentru condiții de siguranță pentru o persoană a atins momentul datorită valorii reduse a curentului monofazice. De exemplu, presupunând că rezistența alimentatorului stației sol 6 (10) / 0,4 kV și de legare la pământ locală egală 0,5 Ohm, rezistență și transformator de putere neglijabilă și cablul atunci când tensiunea de fază de 220 V monofazat defect in reteaua CT organism va fi numai 220 A. Având în vedere toate rezistențele din circuitul închiderii, curentul va fi chiar mai mic.
Siguranța la incendiu a rețelelor TT în comparație cu rețelele TN-S este mult mai mare. Acest lucru se datorează mărimii relativ mici a curentului de defect monofazat și a utilizării RCD-urilor, fără de care rețelele TT nu pot funcționa deloc.
Sursa de alimentare neîntreruptă3 în rețelele TT cu defecțiuni monofazate nu este prevăzută, deoarece este necesară deconectarea conexiunii în conformitate cu condițiile de siguranță.
Dacă există o defecțiune monofazată în rețeaua TT, tensiunea din fazele nedeteriorate față de sol crește, ceea ce se datorează apariției unei tensiuni pe neutrul transformatorului de alimentare de 6 (10) / 0,4 kV. Dacă luăm rezistențele date mai sus, atunci tensiunea la neutru va fi jumătate din fază. O astfel de creștere a tensiunii nu este periculoasă pentru izolare, deoarece închiderea cu o singură fază este rapid eliminată prin acțiunea unui RCD și, în majoritatea cazurilor, până la dezvoltarea completă și atingerea unui maxim.
Sistemul CT în mod normal mai mulți consumatori de energie carcase combinate cu un singur conductor de protecție PE și conectat la un electrod de pământ comun, o separat, așa cum sa menționat deja, prin alimentarea substație împământare. Nu este practic implementarea unui separator de împământare separat în rețeaua TT pentru fiecare receptor electric din motive economice. În modul normal, nu există curent care curge prin conductorul de protecție din sistemul TT și, prin urmare, nu există diferențe de potențial între carcasele receptoarelor electrice individuale. Adică, în modul normal, lipsesc perturbațiile electromagnetice (diferența de potențial între carcase, fluxul de curenți de-a lungul structurilor clădirilor și mantalele de cabluri). În cazul unui scurtcircuit monofazat, curentul este relativ mic, atunci când acesta curge, căderea de tensiune pe conductorul de protecție este mică, durata debitului curent este mică. În consecință, perturbațiile care apar în acest caz sunt, de asemenea, mici. Astfel, din punct de vedere al rețelei TT perturbații electromagnetice are avantajul, în comparație cu rețelele TN-C în modul normal și cu rețelele TN-C, TN-S, TN-C-S-fază în modul de circuit.
Volumul leziunilor în rețelele de echipamente CT când un singur defect de fază, este mică, care este asociat cu o cantitate mică de curent în comparație cu rețelele TN-C, TN-S, TN-C-S și folosind RCD care oferă off la dezvoltarea deplină a eșecului izolației.
Din punct de vedere al designului, rețelele TT au un avantaj semnificativ față de rețelele TN. Utilizarea RCD în rețelele RT elimină problemele asociate cu limitarea lungimii liniilor, necesitatea de a cunoaște impedanța circuitului de scurtcircuit. Rețeaua poate fi extinsă sau modificată fără recalcularea curenților de scurtcircuit sau măsurarea rezistenței buclei de curent de scurtcircuit. Având în vedere că curentul de scurtcircuit monofazat în rețelele TT este mai mic decât în TN-S, rețelele TN-C-S, secțiunea transversală a conductorului de protecție PE în rețeaua TT poate fi mai mică.
Punctul neutru al transformatorului de alimentare 6 (10) / 0,4 kV dintr-o astfel de rețea este izolat de sol sau legat printr-o rezistență considerabilă (sute de ohmi 13 și câțiva kOhm). Conductorul de protecție din astfel de rețele este separat de conductorul neutru.
Siguranța electrică cu închidere monofazată pe carcasa în aceste rețele este cea mai mare dintre toate considerate. Acest lucru se datorează mărimii mici a curentului de scurtcircuit monofazat (amperi). Cu acest curent de închidere, tensiunea de atingere este extrem de scăzută și nu este nevoie să deconectați imediat defecțiunea rezultată. În plus, în rețeaua IT, securitatea poate fi îmbunătățită prin utilizarea unui RCD.
Siguranța la foc a rețelelor IT este cea mai ridicată în comparație cu rețelele TN-C, TN-S, TN-C-S, TT. Aceasta se datorează faptului că există cea mai mică probabilitate de curent curent (ampere) și probabilitate scăzută de aprindere.
Rețelele IT sunt caracterizate de o sursă de alimentare neîntreruptă ridicată pentru consumatori. Apariția unei defecțiuni monofazate nu necesită o oprire imediată.
Dacă există o defecțiune monofazată în rețeaua IT, tensiunea pe fazele nedeteriorate crește cu 1,73 ori. Într-o rețea IT cu neutru izolat (fără împământare rezistivă), ar putea apărea supratensiuni de arc de mare multiplicitate.
Tulburările electromagnetice în rețelele IT sunt mici, deoarece curentul de scurtcircuit monofazat este mic și nu creează pierderi importante de tensiune pe conductorul de protecție.
Deteriorarea echipamentului în cazul unei defecțiuni monofazate în rețelele IT este foarte mică. Pentru operarea rețelei IT, personalului calificat i se cere să găsească rapid și să elimine defectul rezultat. Pentru a determina conexiunea deteriorată, este necesar un dispozitiv special (în țările occidentale se utilizează un generator de curent cu o altă frecvență decât cea industrială, inclusă în neutru). Rețelele IT au o restricție la extinderea rețelei, deoarece conexiunile noi cresc curentul de scurtcircuit monofazat.
concluzie
Ca orientări generale pentru selectarea unei rețele poate fi specificată după cum urmează: 1. Rețeaua TN-C și TN-C-S nu trebuie utilizat din cauza siguranței electrice și foc mic precum și posibilitatea de a perturbațiilor electromagnetice considerabile.
2. Rețelele TN-S sunt recomandate instalațiilor statice (care nu sunt supuse modificărilor) atunci când rețeaua este proiectată "o dată pentru totdeauna".
3. Rețelele TT ar trebui să fie utilizate pentru instalațiile electrice temporare, expandabile și variabile. 4. Rețelele IT ar trebui utilizate în cazurile în care continuitatea alimentării cu energie este extrem de necesară.
Variante sunt posibile atunci când două sau trei moduri ar trebui să fie utilizate în aceeași rețea. De exemplu, atunci când întreaga rețea este alimentată prin rețeaua TN-S și o parte din ea este prin intermediul transformatorului de izolare prin rețeaua IT.
Rețineți că nici una dintre metodele de împământare a părților conductoare neutre și expuse nu este universală. În fiecare caz, este necesar să se efectueze comparația economică și în conformitate cu criterii: siguranță electrică, securitate la incendiu, nivelul de securitate al aprovizionării, tehnologie, compatibilitate electromagnetică, disponibilitatea personalului calificat, posibilitatea viitoarelor schimbări de extindere și de rețea.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: