Pevně uzemněný neutrál, který zajišťuje jeho ochranné vypnutí, pomáhá chránit osobu před úrazem elektrickým proudem v nouzových situacích. To je možné díky vyrovnání potenciálu a provozu zařízení v okamžiku zvýšení proudu.
Musíte pochopit, že použití tohoto mechanismu v reálném životě, stejně jako u izolovaného neutrálu, je přísně regulováno zvláštními pravidly pro elektrické instalace (PUE).
Princip
Podle Pravidel je třeba tento pojem chápat jako spojení transformátoru (neutrálu generátoru) se zemnicím zařízením. Takže například, pokud mluvíme o třívodičové síti položené do obytného domu ze zdroje energie, neutrál bude distribuován přes panely s následným připojením zemnících obvodů elektrického zařízení domu. Obvod tohoto druhu neumožňuje instalaci tavných pojistek a zařízení, která mohou působit jako ničitelé integrity obvodu.
Pracovní nula je vodič pracující v tandemu s třetím drátem. Pomáhají vytvářet v domě napětí nezbytné pro provoz základních elektrických spotřebičů.
Podívejme se na příklad nouzové situace. V pračce vibrace způsobily odpojení fázového vodiče od bodu připojení, což vedlo k jeho kontaktu s kovovým tělem. Co se děje? Zkrat, při kterém proud rychle nabývá na síle. Práci udělá jistič – napájení se vypne. Osoba, která se náhodně dotkne drátu, nebude šokována, protože odpor R0 bude menší, než když proud prochází lidským tělem.
Pro efektivní provoz systému s pevně uzemněným neutrálem nebo izolovaným neutrálem (bez připojení k uzemňovacímu zařízení) je důležité v kritickém okamžiku znovu dodržovat Pravidla.
Výhody a nevýhody metody
Systém má klady i zápory.
Mezi výhody patří následující skutečnosti:
- Síť je nepostradatelná v procesu potlačování přepětí.
- Neutrál tohoto typu otevírá možnost použití zařízení s izolační úrovní, která zpočátku předpokládá fázové napětí.
- Nebude vyžadován žádný speciální ochranný obvod, k odstranění poruch mezi fází a zemí postačí konvenční nadproudové ochranné funkce.
Mezi nevýhody patří:
- Sítě s pevně uzemněným neutrálem jsou ohroženy poškozením a rušením v důsledku velkého proudového spojení se zemí.
- Po poškození se podavač porouchá.
- Při poškození v důsledku vytvoření vysokého dotykového napětí zůstává nebezpečí pro člověka.
Trochu o použití metody uzemnění s pevně uzemněným neutrálem: není zvolen pro vytváření podzemních nebo nadzemních sítí vysokého napětí v Evropě, ale aktivně se používá v distribučních sítích severoamerických zařízení. V případech slabého zdroje při zkratu je vhodné použít pevně uzemněný neutrál.
Co jsou systémy TN
TN budeme nazývat systémy využívající pevně uzemněný neutrál pro připojení ochranných a neutrálních funkčních vodičů. Důležitým bodem je, že v takových systémech musí být všechny elektricky vodivé části pouzdra připojeny k nulovému vodiči, který je zase připojen k nule.
Tento systém se vyznačuje připojením neutrálu k zemní smyčce v blízkosti trafostanice. Neutrál v tomto případě není uzemněn pomocí tlumivky pro potlačení oblouku.
V průmyslových podnicích jsou nejvhodnější čtyřvodičové třífázové sítě s pevně uzemněným neutrálním napětím 380/220 V se sekundárním vinutím sdruženým do hvězdy a pevně spojeným neutrálním bodem s uzemňovacím zařízením.
Motory, když jsou připojeny k fázím sítě, jsou napájeny lineárním napětím, zdrojem energie pro lampy je fázové napětí, když jsou zapojeny mezi nulový a fázový vodič. N-vodič má dvě role najednou – je to pracovní, nezbytný pro připojení jednofázových přijímačů, a zemnící vodič s připevněnými kovovými pouzdry instalací, které nejsou pod normálním napětím.
Pokud dojde k vynulování izolačního průrazu vinutí motoru, objeví se velký zkratový proud a spustí se ochranný mechanismus, v důsledku čehož bude motor odpojen od sítě. Pokud není kryt motoru uzemněn, poškození izolace vinutí povede k nebezpečné situaci, kdy se kryt dotýká země.
V případě jednofázového zkratu vůči zemi vůči zemi zůstává napětí na celých fázích stejné, takže izolace může být uspořádána se sklonem nikoli k lineárnímu, ale k fázovému napětí.
Pevně uzemněný neutrál je tedy neutrál generátoru nebo transformátoru, který je připojen k uzemňovacímu zařízení.
Hlavní výhodou jeho použití je schopnost zabránit vznícení elektrického vedení automatickým odpojením poškozené oblasti od sítě. Navíc v případě zkratu mezi nulovým vodičem a poškozenou fází a odpovídajícím zvýšením proudu se sepnou proudová relé, čímž se sníží riziko zranění na minimum.
Co je to účinně uzemněný neutrál, jaký je jeho princip fungování a rozsah použití. Klady a zápory elektrických sítí s účinně uzemněným neutrálem.
Sítě vysokého napětí se používají k přenosu elektřiny na velké vzdálenosti. Bezpečný provoz je zajištěn pomocí ochran, které jsou pro každé napětí jiné. V závislosti na napájecím napětí se používají různé typy neutrálního uzemnění. Podle provozního řádu pro elektroinstalace se v sítích do 0,4 kV používá pevně uzemněný neutrál. V sítích 0,6-35 kV se pro zvýšení spolehlivosti používá obvod s izolovaným neutrálem. Pro eliminaci přepětí nepoškozených fází při zkratu jedné fáze proti zemi ve vedeních 110-1150 kV se používá účinně uzemněný neutrál (EZN). Co to je a co je na tomto obvodu zvláštní, prozradíme čtenářům webu Sam Electric v rámci tohoto článku.
Určení účinně uzemněného neutrálu
EZN se používá v sítích vysokého napětí 110 kV a více. V případě poruchy fáze-zem se jedná o jednofázový zkrat.
Je doprovázena významnými proudy v místě poškození, v důsledku čehož se spustí ochranný systém a odpojí napětí. Pojďme definovat, co to je.
Účinně uzemněný neutrál je uzemněný neutrál v sítích třífázového napětí nad 1000 V, jejichž poměr zemního spojení je ≤ 1,4.
Níže uvedený obrázek ukazuje EZN diagram:
To znamená, že v případě jednofázového zemního spojení se napětí ostatních, nepoškozených fází zvýší o hodnotu nepřesahující 1,4.
A vypočítá se pomocí vzorce níže:
To má velký význam pro sítě vysokého napětí. Protože u takového obvodu napětí nepoškozených fází výrazně nepřekračuje jmenovité. To znamená, že není potřeba zvyšovat izolaci sítí a zařízení.
Provoz sítí s EZN bude mnohem levnější. Je třeba mít na paměti, že úspory rostou s rostoucím napětím v síti.
Požadavky PUE pro sítě
U sítí s účinně izolovaným neutrálem reguluje PUE maximální odpor uzemnění nepřesahující 0,5 ohmu. To bere v úvahu přirozené uzemnění. A odpor umělých zemnících elektrod by neměl být větší než 1 ohm.
To platí pro instalace nad 1000 V, přičemž režim zkratových proudů vůči zemi je roven nebo překračuje hodnotu 500 A. Je třeba vzít v úvahu, že EIN a pevně uzemněný neutrál mají podobné obvody bez významných rozdíly. Takový diagram je znázorněn na obrázku níže.
Účinné neutrální uzemnění a pevně uzemněné schéma uzemnění pomáhají předcházet přepětí oblouku. Platí však pro systémy s velkými zemními poruchovými proudy (většími nebo rovnými 500A).
Pro snížení zkratových proudů se používá umělé zvýšení nulového sledu. K tomu je v rozvodně uzemněna pouze část neutrálů transformátorů nebo jsou neutrály uzemněny přes odpor.
V důsledku toho se zvyšuje napětí na nepoškozených vodičích. Mezi nejtěžší nehody patří mezifázové zkraty. V tomto případě bude napětí a zkratové proudy menší než u jednofázového zkratu.
Proto jsou výpočty prováděny na základě velkých hodnot, tzn. jednofázový zkrat.
Jak vypadá jednofázový zkrat na obrázku níže:
Účinně uzemněný neutrál je určen pro sítě vysokého napětí 110 kV a více. Ale je možné takový obvod použít i pro napětí menší než 1 V. Používá se tam, kde nejsou a ani se nepředpokládá instalace elektrických instalací, ve kterých může dojít k požáru nebo zařízení, která mohou selhat nebo explodovat.
Jinými slovy, EZN se používá v sítích s napětím nižším než 1000 V za předpokladu, že zde nejsou žádná výbušná nebo požárně nebezpečná zařízení.
Účinně se používá v městských elektrických sítích. Zvláštností provozu takových vedení je, že pokud je koeficient zemního spojení menší než jedna, je možné v sítích s napětím 6 kV použít kabel určený pro napětí 10 kV.
To umožňuje přenos většího výkonu s poměrem 1,73. V tomto případě není nutná výměna kabelu a spínacího zařízení.
Výhody a nevýhody
Účinně uzemněný neutrál se používá v sítích 110 kV a více. Má to řadu výhod.
Hlavní účely těchto schémat jsou:
- V obvodech s EZN se stabilizuje neutrální potenciál a eliminuje se pravděpodobnost vzniku stabilních zemnících oblouků a následků vzniklých zkratem.
- Při zemních poruchách a přechodových jevech není izolace ovlivněna vysokými napětími. To umožňuje použití izolace s menší rezervou bezpečnosti. A to zase poskytuje významný ekonomický efekt z použití méně nákladné izolace, která snižuje provozní náklady sítí.
- Aplikace vysokorychlostní selektivní automatizace. Okamžitý provoz ochrany neumožňuje zhoršit stávající poruchu.
Kromě zjevných výhod mají sítě také nevýhody.
- Při jakémkoli zkratu na kostru je vadná sekce bez napětí. V tomto případě jsou reléové ochranné systémy vybaveny prostředky automatického restartu. Když je napětí vypnuto automatickými prostředky, je přerušeno nepřerušené napájení napětí, což negativně ovlivňuje spotřebitele. A v některých případech jsou odpovědní spotřebitelé nuceni instalovat zařízení pro nepřerušitelné napájení.
- V okamžiku zkratu nastává zvýšený elektromagnetický impuls. To negativně ovlivňuje komunikaci. Musí být dodatečně stíněny.
- Použití složitých, rychle působících ochranných prostředků.
- Generátor je mimo synchronizaci při významných zkratových proudech. Tito. v okamžiku zkratu generátor „zpomalí“.
- Významné zkratové proudy mohou způsobit poškození kabelu s poškozením izolace, mechanickou destrukci izolátorů na elektrických vedeních, poškození železa statoru generátoru v případě rozpadu izolace na zem atd.
- Kvůli zvýšenému a skokovému napětí při zkratu na kostru hrozí lidem nebezpečí úrazu elektrickým proudem.
- Výroba uzemňovacích zařízení. Nedostatek redundantního uzemnění může nechat zařízení nechráněné, pokud se nulový vodič přeruší.
Závěr
Princip fungování sítí s účinně uzemněným neutrálem lze stručně popsat následovně. Hlavní část zemních spojení doprovázená velkými zkratovými proudy se po vypnutí napětí sama vyčistí. Po automatickém opětovném připojení napětí k elektrické síti se obnoví provozní režim linky.
Uzemnění pouze části transformátorů umožňuje snížit zkratové proudy. Pokud jsou tedy na rozvodně namontovány dva transformátory, pak je k uzemňovacímu zařízení připojen pouze jeden.
