глухозаземленная нейтраль что это такое для чайников
Что такое глухозаземленная нейтраль — определение простым языком
Что такое глухозаземленная нейтраль, какой у нее принцип работы и область применения. Классификация сетей с глухозаземленной нейтралью трансформатора.
Глухозаземленная нейтраль является частью системы электроснабжения потребителей, она направлена на безопасное использование сетей до 1000 Вольт, которые чаще всего применяются в быту и на производстве в качестве источника стандартного уровня низкого напряжения — 0,38кВ, 0,22кВ и ниже. Нейтраль — это общая точка соединения обмоток звездой у источников электроэнергии, которыми являются трансформаторы или же генераторы. Если эту точку соединить с землёй, то и получится сеть с глухозаземлённой нейтралью. В нулевой точке происходит выравнивание потенциалов, что очень удобно для обеспечения электроэнергией и однофазных, и трехфазных источников.
Устройство и принцип действия сетей с глухозаземлённой нейтралью
Принцип работы источников электроэнергии, в частности, понижающих трансформаторов основан на законе взаимоиндукции и передаче энергии по магнитному сердечнику. Первичная обмотка при этом может и не иметь нулевого провода, в отличие от вторичной, где соединение его с нулём через проводник с низким сопротивлением, который можно приравнять с нулевым значением, будет являться эффективным средством защиты от поражения человека опасным для его жизни и здоровья напряжением.
Главной особенностью сетей с глухозаземлённой нейтралью является появление не только линейного, но и фазного напряжения. Что это такое и чем оно отличается друг от друга, рассмотрим на примере простой принципиальной схемы.
Фазное напряжение — это потенциал между одним из проводов линии и нулевой точкой, присоединенной к земле, то есть наглухо заземлённой. Линейное напряжение — разница потенциалов между двумя выводами линий, то есть L1 и L2, L1-L3, или же L2-L3, называется оно также межфазное. Такие источники электрической энергии в бытовых условиях имеют распространенное значение напряжения в виде 380 В — линейного, и 220 — фазного. Линейное напряжение больше фазного на √3, то есть на 1,72.
Но основная задача такой системы это не только транспортировка к потребителям напряжений двух значений при разном количестве фаз в одной системе электроснабжения, но и защита человека при пробое изоляции и появлении напряжения в точках, которые в нормальном состоянии не имеют опасного потенциала. В жилых зданиях это:
Также для обеспечения безопасности все перечисленные выше элементы должны быть заземлены, именно в этом случае опасность от использования напряжения и применения бытовых приборов в сетях с глухозаземлённой нейтралью будет минимальна. При этом для таких цепей обязательна равномерность распределения однофазных нагрузок.
Объяснение для чайников
Понижающая подстанция, в которой установлен трансформатор, имеет свой контур заземления. Он соединен между собой стальными шинами и прутами, в один заземляющий контур. К потребителям в электрический щиток от подстанции прокладывается кабель, который содержит четыре жилы. Если потребителю необходимо питание от трёхфазной цепи 380 Вольт, то подключаться необходимо ко всем жилам. В однофазное сети 220 В питание будет осуществляется от нулевого провода и от одной из фаз. Защита людей в однофазных и трехфазных цепях, если нет системы заземления, должна осуществляется за счёт специальных устройств защитного отключения (УЗО), которые срабатывают при небольшой утечке на ноль, при этом отключают надёжно потребителя от сети.
Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью
Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.
Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:
Важно знать
Для электроснабжения однофазных и трёхфазных потребителей в промышленности и в бытовых условиях используют так называемое зануление, которое «якобы» является действенным методом, обеспечивающим автоматическое отключение электроустановки или части её, в которой произошло короткое замыкание. При занулении в цепях с глухозаземлённой нейтралью к нулевому проводу подключаются все металлические части и корпуса электрооборудования. Как работает данная защита? Дело в том что при любом коротком замыкании на корпус цепь переходит в режим короткого замыкания, ток в цепи автоматического выключателя сильно увеличивается и аварийный участок отключается от сети.
Преимуществом такой системы являются экономия расходов на проводку защитного заземления, а также снижение стоимости кабельной продукции, так как к одной и той же цепи можно подключить и однофазные и трёхфазные электроприёмники.
Однако недостатком глухозаземлённой нейтрали, организованной по принципу защитного зануления, можно назвать недостаточность обеспечения защиты человека при пробое изоляции на корпус электроприбора во время обрыва нулевого провода, который является и защитным. И это очень важный момент — зануление является опасной мерой защиты, поэтому оно организовываться в домашних условиях ни в коем случае не должно!
Современное электроснабжение всё-таки направлено больше на безопасность, поэтому требует установки УЗО и отдельного защитного заземляющего контура, через который даже самые незначительные токи утечки будут уходить в землю, при этом не подвергая человека опасности.
Теперь вы знаете, что такое глухозаземленная нейтраль, какой у нее принцип работы и в каких сетях она применяется. Если остались вопросы, можете задавать их в комментариях под статьей!
Нейтраль: что это такое, определение, примеры
В этой статье мы рассмотрим, что такое нейтраль, что она из себя представляет и какое электрооборудование её имеет. Также мы рассмотрим, почему термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограниченное применение и их следует исключить из нормативной документации.
Что такое нейтраль?
Согласно определения из ГОСТ 30331.1-2013 [1]:
Нейтраль (neutral) — это общая часть многофазной системы переменного тока, соединённой звездой, находящаяся под напряжением, или средняя часть однофазной системы переменного тока, находящаяся под напряжением.
Какое электрооборудование имеет нейтрали?
Чтобы ответить на данный вопрос обратимся к книге [2] Ю.В. Харечко, который пишет:
« Некоторые виды электрооборудования переменного тока имеют нейтрали, например: трехфазные трансформаторы, генераторы и электродвигатели, обмотки которых соединены звездой, трехфазные электронагреватели, нагревательные элементы которых также соединены звездой. В составе трехфазной электрической системы могут быть десятки, сотни и тысячи электротехнических изделий, имеющих нейтрали. »
Что представляет собой нейтраль?
Ю.В. Харечко в своей книге [2] вполне однозначно описал нейтраль:
« Нейтраль представляет собой общую токоведущую часть многофазного источника питания переменного тока. Нейтралью, например, является общий вывод обмоток трёхфазного электрогенератора или трансформатора, соединённых в звезду. У однофазного источника питания нейтралью является средняя токоведущая часть, например, средний вывод обмотки однофазного трансформатора или электрогенератора. Указанная токоведущая часть может быть заземлена или изолирована от земли. В нормативной документации (особенно в ПУЭ) ее соответственно называют глухозаземленной или изолированной нейтралью. »
Найти нейтраль вы можете на рисунке 1 ниже (в качестве примера).
Рис. 1. Система TT трехфазная четырехпроводная (показана нейтраль) (на основе рисунка 31F1 ГОСТ 30331.1-2013)
Термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» корректны, если их правильно употребляют.
Если обратиться к книгам Ю.В. Харечко [2] и [3], то можно в них найти анализ действовавшей ранее и действующей в настоящее время нормативной документации в которой некорректно трактуются и употребляются данные термины. В частности Ю.В. Харечко вполне справедливо делает заключение:
« В нормативных требованиях термин «изолированная нейтраль» иногда используют недостаточно корректно. При соединении обмоток трехфазного электрогенератора или трансформатора треугольником у источника питания нет нейтрали. Токоведущие части однофазного источника питания, имеющего одну обмотку, например выводы однофазного электрогенератора, также не являются нейтралью. Поэтому в низковольтных электрических системах переменного тока с так называемой «изолированной нейтралью» нейтрали, как таковой, может и не быть вовсе. В указанных случаях более правильно говорить об изолированных от земли токоведущих частях источника питания. »
« Поэтому термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограниченное применение. Их можно исключить из нормативных требований к низковольтным электроустановкам. Низковольтные электрические системы правильнее классифицировать по типам заземления системы. В противном случае требования нормативных документов больше напоминают собой нагромождение понятий, повторяющих друг друга. »
Зарываемся в грунт, или заземление ИЖС. Часть 1(Теория)
Преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством называют искусственным заземлением. Все что мы рассматриваем, будет «искусственным» заземлением. Выделяют две принципиально различные системы заземления по состоянию нейтрали источника питания относительно земли: Т(Terra) — заземлённая нейтраль и I(Isolated) — изолированная нейтраль.
Изначально, в системе международных обозначений использовались первые буквы французских слов (terre, neutre, séparé), но я буду приводить уже более привычные международные расшифровки на английском языке.
Все существующие типы заземления нормируются международным стандартом IEC 60364 и ГОСТ Р 50571.2-94«Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики». Выделяют следующие системы заземления: IT, TT и TN, существующую в виде трех подтипов TN-C, TN-S, TN-C-S. В таком порядке мы и будем их обозревать.
Самый редкий и загадочный для обывателя тип заземления. В этой системе нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Что это значит для нас? А то, что ноля в этой системе нету, совсем нету 🙂 Все потребители будут включаться в линейное напряжение (напряжение между фазами), в обычной сети 230/400В оно будет равняться 400В. И для подключения приборов рассчитанных на 230 мы должны иметь сеть с напряжением 110-127В на фазе, например, как в США или использовать специальный трехфазный понижающий трансформатор 400/230 В. Также трансформатор может обеспечить искусственную нейтраль на вторичной обмотке, для подключения чувствительной к линейному напряжению автоматики.
Мало кто знает, но сети на 110В с подобной архитектурой и системой заземления активно эксплуатировались в России еще с царских времен. Позднее, в 1930-х годах, напряжение было поднято до 127В, и в таком виде они просуществовали до середины 70-х годов. Именно этим и обусловлено наличие в щитах старого фонда двух «пробок» (плавких предохранителей). Они защищали две фазы по 127В, а в розетке у потребителя были привычные всем 220В, но линейные, а не фазные (напряжение между фазой и нейтралью).
При всей своей сложности и архаичности, IT система обладает высокой безопасность, отказоустойчивостью (из-за отсутствия токов короткого замыкания) и помехозащищенностью. В настоящее время она используется на судах и добывающих платформах, лабораториях, реанимационных отделениях и других местах, где крайне важна непрерывность электроснабжения или имеются проблемы с организацией надежной точки заземления, например у горных условиях. Простейшим бытовым примером подобной системы будет являться переносной генератор.
В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.
Основной и главное проблемой при использовании системы TT, является организация надежной точки заземления на стороне потребителя. Поэтому питание по схеме ТТ разрешено только при невозможности использования схемы TN, и требует обязательного применения УЗО для обеспечения условий электробезопасности.
ПУЭ 1.7.59 Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО.
Что это значит на практике? Систему ТТ стоит применять только в случае ненадежности воздушной линии. Если у вас удаленная, ветхая линия на деревянных опорах или проложена через участки, где возможно ее повреждение (например, через густой лес), то стоит рассмотреть использование TT системы. Во всех остальных случаях использование системы ТТ, нерационально даже для сельской местности, т.к. требует организации молниезащиты и постоянного контроля качества местного заземления.
В городской местности TT используется для удаленных от ТП точек временной торговли и оказания услуг, например при организации праздников.
Система имеющая глухозаземленную у ТП нейтраль, а открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников. Cовмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник принято называть PEN (Protective Earth and Neutral). Не существует в чистом виде и разделяется на 3 подтипа в зависимости от места разделения PEN проводника на защитный (PE-Protective Earth) и рабочий (N-Neutral).
В противном случае проводники PE подключать никуда не стоит, они будут подключены обслуживающей организацией после реконструкции сетей.
На сегодняшний день, система TN-C перестала соответствовать требованиям безопасности, и запрещена для жилищного строительства. Из современных электроустановок, такая система встречается только в уличном освещении из соображений экономии.
Система TN-S основана на том, что нулевой рабочий проводник N и защитный проводник PE приходят к потребителю отдельными жилами от питающей трансформаторной подстанции (ТП). Она была разработана на замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах. При обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Эта система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток.
На сегодняшний день является самой безопасной системой, но и самой дорогостоящей и трудозатратной в монтаже.
Система обходится значительно дешевле TN-S, но имеет существенный недостаток — в случае повреждения провода PEN, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN — механическую защиту PEN, а также наличие повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40).
Если вы видите наличие повторных заземление на опорах ВЛ в вашей местности, то именно система TN-C-S будет оптимальным решением. Она позволяет ощутимо экономить на устройстве молниезащиты (т.к. появление пика напряжения между PE и N невозможно), не требует столь высокого качества и постоянного контроля узла заземления, как TT система. Система TN-C-S обеспечивает высокую надежность и безопасность, т.к. на протяжении линии присутствует большое количество повторных заземлений, и снижение качества одного из них не сильно отражается на безопасности системы в целом. Хорошим решением будет установка повторного заземления в месте разделения PEN, в рамках ИЖС, для этого идеально подходит узел учета. Организацию точки повторного заземления рассмотрим уже в практической части, статья и так получилась очень объемной.
Надеюсь, был полезен:) Критика и обсуждение в комментариях, как всегда, приветствуется.
Моя VK группа inakipelo. Там же я выкладываю советы и материалы, не дотягивающие до формата полноценной статьи
Лига электриков
3.1K постов 20K подписчиков
Правила сообщества
Запрещён оффтоп, нарушение основных правил пикабу
Если сечение стояков соответствует 10мм2 по меди или 16мм2 по алюминию, то вам повезло и вы имеете возможность перейти на актуальную систему ТN-C-S, разделив PEN в этажном щите.
Я не электрик, но нихрена не понятно.
Статья хорошая, но я немного дополню.
Грозозащита все-таки нужна не только в ТТ, если ввод сделан по ВЛЗ 0.4 кВ. Разница будет в классах и типах УЗИП, но принцип остается тот же.
@moderator, а уже можно рекламировать свои услуги в лигах? Я для себя интересуюсь, выясняю рекламные лазейки
Спасибо! Было бы интересно почитать о промышленной энергетике.
Вот у меня щит учета на улице в металлическом щите, мне его надо заземлять?
Странно. Нам в ВУЗе наглядно показали, что схема звезда с оторванным нулем на нессиметричной нагрузке работает в аварийном режиме. Потом я испытал этот режим на собственной шкуре, когда на всех трёх квартирах лестничной клетки отгорел проводок нейтрали, почему что общий для всех. И в итоге у меня было в розетке 120В у соседа 300в, у третьего сгоревшая бытовая техника, его просто не было дома.
Зачем вся эта простыня из «вики»? Несведущий человек все равно ничего не поймет, а сведущему это и не надо.
PS несведущий никогда не сделает на своей «дачке» заземление..а тем более грозозащиту, только с подачи сведущего, и то не всегда
Звучит круто. Ничего не понял, но внимательно прочитал до конца.
А вы можете переписать этот текст для всех?)
Если вы что-то не можете объяснить шестилетнему ребёнку, вы сами этого не понимаете.
ПУЭ, ПУЭ, а какой правовой статус у этих ПУЭ? Каким документом они обязательны к применению?
Зарываемся в грунт, или заземление ИЖС. Часть 2(Практика)
Доброго времени суток всем. Как мы выяснили в первой части статьи, выбор системы заземления для частного дома не велик, либо TN-C-S, либо TT.
2. Если у вас древняя воздушная линия, на деревянных опорах, а ТП видела еще Ленина, то разумнее и безопаснее использовать систему TT.
Конечно, это два крайних случая и конкретно ваш может быть где-то посередине. В самих деревянных опорах нет ничего плохого, и некоторые новые поселки их активно используют вместе с СИП, по экономическим соображениям.
Стоит пройтись вдоль всей линии и оценить количество и качество мест повторного заземления хотя-бы визуально. В идеале, сопротивление участков повторного заземления не должно превышать 30Ом. ПУЭ 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 3 При измерении в непосредственной близости к трансформаторной подстанции, сопротивление контура заземления должно быть: 15, 30 или 60 Ом, при измерении с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей отходящих линий: 2, 4 или 8 Ом соответственно для напряжений 660, 380 и 220 Вольт.
ПУЭ 2.4.38. На опорах ВЛ должны быть выполнены заземляющие устройства, предназначенные для повторного заземления, защиты от грозовых перенапряжений, заземления электрооборудования, установленного на опорах ВЛ. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.
ПУЭ 2.4.46. В населенной местности с одно- и двухэтажной застройкой ВЛ должны иметь заземляющие устройства, предназначенные для защиты от атмосферных перенапряжений. Сопротивления этих заземляющих устройств должны быть не более 30 Ом, а расстояния между ними должны быть не более 200 м для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 м – для районов с числом грозовых часов в году более 40.
Конечно, без специального оборудования вы не поверите сопротивление, но если у вас обычные глинистые грунты, нету визуальных разрывов в линии заземления и заземление не шатается в грунте рукой, скорее всего 30 Ом там есть. 🙂 Возможно вам, повезло и узел повторного заземления находится на одном столбе с вашим с узлом учета, и вам остается лишь разделить PEN в вашем щите(скорее всего PEN проводник будет типа СИП-4) и получить рабочую систему TN-C-S. Физически разделение можно выполнить с помощью распределительных блоков (РБ), о которых я писал в статье «ЩУ или ввод электричества в дом. Часть 2». Так же хорошим решением будет использовать серию клемм Ensto Clampo Pro, для перехода с СИП4 на ПуВ, наиболее подходит серия KE61R. Подобные клеммы выпускают IEK, TDM, EKF, выбирайте по наличию и бюджету. Также, напоминаю, про Ensto КЕ 12.12 и аналогичные, например, клемма вводная IEK КВМ 4-25мм. Вводные клеммы, как и РБ обеспечивают более высокое усилие прижима, чем клеммы модульного оборудования и даже без обжима СИП-4 хорошо показывают себя при нагрузках до 15кВт в рамках ИЖС. В качестве ГЗШ (Главной Заземляющей Шины) в ИЖС можно использовать болт заземления металлического щита, шину или подходящий РБ.
Все сильно зависит от вашего щита, его материала и размеров. Иногда встречаются по истине промышленные решения, как на фото ниже 🙂 Это не плохо, но явно избыточно. Если у вас небольшой щит, хорошо показывает себя комбинированная схема, когда PEN проложенный СИП-4соединяется через вводную клемму на DIN-рейку внутри пломбировочного бокса. Обычно, такое решение не встречает неодобрения с принимающей щит стороны, сильно экономит место в щите и является довольно надежным.
Комплекты могут отличаться количеством муфт и зажимов, так как есть два способа монтажа:
По возможности, старайтесь использовать именно глубинный вариант. На его сопротивление гораздо меньше влияют погодные условия и сезонность. Особенно это важно на песчаных участках, там значительно лучше иметь два штыря по 4,5м, чем три по три 🙂 В самом монтаже нету ничего сложного, и любой мужчина, хоть раз державший перфоратор должен справиться без проблем. Обязательно прочитайте инструкцию, она может описывать не очевидные особенности комплекта.
Стоит перейти на негорючий кабель, ниже несколько удачных примеров. Также всегда можно использовать вводные клеммы и любой герметичный бокс. В нем же можно и произвести разделение PEN, это сэкономит вам кабель и место в щите.
И последнее. Всегда! Всегда соединяйте PEN c повторным заземлителем на ГЗШ, иначе вместо TN-C-S вы получите TT систему в худшем ее исполнении. Разность потенциалов между N и PE опасна как для человека так и для строения, из-за повышенной пожароопасности (искры в месте контакта N и PE), вызывают неадекватную работу УЗО и другого защитного оборудования, выводят из строя электронику. Следите за этим!
Всем надежной электрики, надеюсь, был полезен:)Критика и обсуждение в комментариях, как всегда, приветствуется.
Моя VK группа inakipelo. Там я выкладываю советы и материалы, не дотягивающие до формата полноценной статьи.