Нейтраль

Нейтра́ль (англ. neutral point[1]) — точка симетричної системи напруг, що нормально знаходиться під нульовим потенціалом[2] і реалізується як спільна точка з'єднаних у зірку фазових обмоток (елементів) електричного обладнання[3][4].

Сполучення обмоток зірка-зірка (підключення навантаження та обмоток між фазами та нейтраллю)

Призначення

При сполученні обмоток генератора і приймача електроенергії за схемою «зірка» фазна напруга залежить від підключеного до кожної фази навантаження. У випадку підключення, наприклад, трифазного двигуна, навантаження буде симетричним, і напруга між нейтральними точками генератора і двигуна буде дорівнювати нулю. Однак, у випадку, якщо до кожної фази підключається різне навантаження, у системі виникає так звана напруга зміщення нейтралі, котра викличе асиметрію напруг навантаження. На практиці це може призвести до того, що частина споживачів отримає занижену напругу, а частина підвищену. Понижена напруга приводить до некоректної роботи підключеного електроустаткування, а підвищена може крім цього привести до пошкодження електрообладнання або займання.

Сполучення нейтральних точок генератора і приймача електроенергії нейтральним проводом (англ. neutral conductor[5]) дозволяє знизити напругу зміщення нейтралі практично до нуля і вирівняти фазні напруги на приймачі електроенергії. Невелика напруга буде обумовлюватись лише опором нульового проводу.

Позначення та кодування
Шина для роздачі нульових проводів

Провідники, що приєднані до лінійних терміналів, у вітчизняній технічній літературі називають фазними (така сама назва була раніше і у міжнародній технічній літературі) та позначають літерами А, В та С. У сучасній технічній літературі ці провідники називають лінійними (англ. line conductor) та позначають символами L1, L2 та L3. Провідник лінії електропередачі, що приєднується до спільної точки вторинних обмоток, у вітчизняній технічній літературі зазвичай називають нульовим провідником із позначенням 0, а у міжнародній термінології цей провідник називають нейтральним (англ. neutral conductor) з позначенням N. Провідник, який з'єднує спільну точку вторинних обмоток із заземлювальним електродом (англ. earth electrode), що знаходиться в електричному контакті з землею, називають захисним заземлювальним провідником з позначенням РЕ (англ. protective earthing — захисне заземлення). Якщо нейтральний провідник не тільки сприяє розподіленню електричної енергії, а й виконує захисні функції заземлювального провідника (до нього приєднують металеві корпуси електрообладнання споживача), цей провідник називають РЕN провідником (англ. РЕN conductor), що поєднує в собі функції захисного (РЕ-) і нейтрального (N-) провідників. Лінія передачі електричної енергії від місцевої підстанції до споживачів зазвичай є чотири провідною (L1, L2, L3 та PEN), рідше — п'ятипровідною (L1, L2, L3, N та PE).

Згідно з ПУЕ[6] колір нульового робочого проводу повинен бути блакитним або біло-блакитним (ПУЕ. п. 1.1.29). Такі ж кольори прийняті у Європі. У США колір нульового робочого проводу може бути сірим або білим.

Базовий стандарт для електроустановок будівель ІЕС 60364-1 вводить спеціальне кодування розподільних систем щодо способів приєднання терміналів заземлення до заземлювальних електродів. Згідно з цим стандартом літерні коди мають вказані нижче значення. Перша літера коду означає зв'язок енергосистеми із землею:

  • Т — безпосереднє з'єднання однієї точки системи з землею (системи з глухозаземленою нейтраллю);
  • І — усі активні частини ізольовані від землі або одна точка приєднана до землі через імпеданс.

Друга літера коду означає зв'язок відкритих струмовідних частин із землею:

  • Т — безпосереднє електричне з'єднання відкритих струмовідних частин із землею незалежно від заземлення будь-якої точки енергосистеми;
  • N — безпосереднє електричне приєднання відкритих струмовідних частин до заземленої точки, причому у системах змінного струму заземленою точкою зазвичай є нейтральна точка: РЕ- або N-провідники, що підведені від підстанції.

Наступні літери, якщо вони є, характеризують компоновку N- та РЕ-провідників: S — захисна функція забезпечується РЕ-провідником, який відділений (англ. separate) від робочого нейтрального провідника N; С — функції робочого нейтрального та захисного провідників поєднані (англ. common) в одному провіднику, яким є PEN-провідник.

В стандарті IEC 60364-1[7] розглядаються такі типи заземлення розподільних систем: TN-C; TN-S; TN-C-S; TT; IT. Приєднання металевих корпусів електроустановок до заземлювального провідника, з'єднаного безпосередньо із заземлювальним електродом у вітчизняній нормативній літературі попередніх років (зокрема, в ПУЕ) називають «заземленням», а приєднання металевих корпусів електроустановок до РЕ- або РЕN-провідників, що йдуть від підстанції, — іноді називають «зануленням».

Нейтраль у лініях електропередачі
Сполучення нейтралі при різновиди захисного заземлення

В лініях електропередачі різних класів використовуються різні види нейтралей. Це пов'язане з цільовим призначенням та різною апаратурою захисту лінії від короткого замикання та втрат. Нейтраль буває глухозаземленою, ізольованою і ефективно заземленою.

Глухозаземлена нейтраль

Застосовується в мережах напругою до 1 кВ та від 110 кВ, при невеликій довжині ЛЕП та великій кількості точок підключення споживачів. Споживачу подаються лише фази, для випадку однофазного навантаження підключення здійснюється між фазою і нульовим проводом (нейтраллю).

Система TN — це система, у якій нейтраль джерела живлення є глухо заземленою, а відкриті провідні частини електроустаткування приєднані до глухозаземленої нейтралі джерела за допомогою нульових захисних провідників. Вираз «глухозаземлена» означає те, що нейтраль напряму приєднується до заземлювального контуру, а не через дугогасний реактор, резистор тощо. Слід відзначити, що глухе заземлення робиться поряд з джерелом живлення, яким зазвичай є трансформаторна підстанція.

Підсистема ТN-С — система TN, у якій нульовий захисний і нульовий робочий провідники суміщені в одному провіднику на усій її протяжності. Така підсистема застосовувалась у старих житлових будівлях і для нових будинків вона не рекомендується.

Підсистема TN-C-S — система TN, у якій функції нульового захисного і нульового робочого провідників суміщені в одному провіднику у якійсь її частині, починаючи від джерела живлення. TN-C-S рекомендується для повсюдного використання і достатньо легко виконується. Перехід від системи TN-C достатньо простий і полягає у модернізації електропроводки.

Підсистема TN-S — система TN, у якій нульовий захисний і нульовий робочий провідники є розділеними на усій її протяжності. Підсистема TN-S — ідеальне вирішення, але потребує проведення додаткової лінії від комплектної трансформаторної підстанції до споживача, що виконати достатньо складно і дорого.

Система TT, у якій нейтраль на підстанції, як і в розглянутих вище системах, приєднується до заземлювального електроду за допомогою провідника з нехтовно малим імпедансом (глухозаземлена нейтраль), відкриті струмовідні частини (англ. exposed conductive[8]) заземлені шляхом приєднання до окремого заземлювального електроду, зв'язаного з заземлювальним електродом на підстанції лише через землю. В діючих в Україні ПУЕ (НПАОП 40.1-1.312-01) ця система не входить до переліку систем, рекомендованих до застосування. В інших країнах, зокрема в Росії, застосування системи ТТ допускається, але лише тоді, коли умова щодо захисту від непрямих дотиків в системах TN не може бути забезпечена. Система ТТ передбачає обов'язкове застосування RCCB (англ. residual current operated сircuit-breaker — пристрій захисного відключення), що забезпечують захист як від прямих, так і від непрямих дотиків.

Ізольована нейтраль

Система IT — система, у якій нейтраль джерела живлення ізольована від землі або заземлена через прилади або пристрої, що мають великий опір, а відкриті провідні частини заземлені з використанням заземлювальних пристроїв. Така система також відоме як електроустаткування з ізольованою нейтраллю.

У ПУЕ[6] розглядаються наступні види ізольованої нейтралі із заземленням через апарати або пристрої з великим опором:

  • компенсована нейтраль — нейтраль генератора або трансформатора, приєднана до заземлювального пристрою через дугогасні реактори для компенсації ємнісного струму в мережі під час однофазних замикань на землю;
  • заземлена через резистор нейтраль — нейтраль генератора або трансформатора в мережі з ізольованою або компенсованою нейтраллю, приєднана до заземлювального пристрою через резистор, наприклад, для захисту мережі від перенапруг або (і) виконання селективного захисту в разі замикання на землю, що призводить до збільшення струму замикання.

IT -система застосовується у лініях з напругою від 2 кВ до 35 кВ. Такі лінії мають середню протяжність і порівняно невелику кількість точок підключення споживачів, якими зазвичай є трансформаторні підстанції у житлових районах і потужні технологічні машини підприємств.

В лініях на 50 кВ може застосовуватись як ізольована, так і ефективно-заземлена нейтраль.

Ефективно заземлена нейтраль

Ефективно заземлена нейтраль — трифазна електрична мережа напругою понад 1 кВ, в якій коефіцієнт замикання на землю — не перевищує 1,4. Застосовується на протяжних лініях з напругою від 110 кВ до 220 кВ (п. 1.2.16 ПУЕ[6])

Системи з ефективним заземленням нейтралі зменшують затрати з міркувань вартості ізоляції, так як в таких мережах при замиканні на землю однієї фази напруга на двох інших не перевищує 0,8 від міжфазної напруги. Це означає, що ізоляцію розраховують на цю напругу, а не на повну між фазну напругу як у випадку ізольованої нейтралі.

Недоліком режиму заземленої нейтралі є те, що замикання фази на землю є коротким замиканням і вимагає негайного відключення.

Див. також

Примітки
  1. «Neutral point» в IEV ref 195-02-05
  2. ДСТУ 3270-95 Трансформатори силові. Терміни та визначення.
  3. ДСТУ 3429-96 Електрична частина електростанції та електричної мережі. Терміни та визначення.
  4. ДСТУ 3465-96 Системи електропостачальні загального призначення Терміни та визначення.
  5. «Neutral conductor» в IEV ref 195-02-06
  6. Правила улаштування електроустановок. Четверте видання, перероблене й доповнене. — 2011.
  7. IEC 60364-1 Low-voltage electrical installations — Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions.
  8. IEV ref part:195-06-10

Джерела
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.