какие обозначения относятся к трехфазной системе с глухозаземленной нейтралью

Трехфазная система с глухозаземленной нейтралью — это одна из распространенных схем электроснабжения, где нейтраль одного из звеньев системы (чаще всего это «звезда» в схеме соединения трансформаторов и генераторов) заземлена напрямую, без использования сопротивлений или других элементов. Рассмотрим, какие обозначения относятся к этой системе, а также более детально ее особенности.

1. Основные понятия трехфазной системы

Трехфазная система — это система электроснабжения, в которой используются три фазы, каждая из которых представляет собой синусоидальный ток, сдвинутый на 120° относительно других фаз. Эти три фазы могут быть представлены как $A$, $B$ и $C$ или $R$, $S$, $T$ в зависимости от стандарта.

Виды соединений:

1. Звезда (Y):

   • В этом случае три фазы подключены к общему нейтральному проводу.

   • В таком соединении каждое из фазных напряжений будет равно напряжению фазы к нейтрали, а между фазами будет в 1,73 раза большее напряжение.

   • Схема звезда часто используется в трансформаторах и в распределительных сетях.

2. Треугольник (Δ):

   • В данном случае фазы соединяются друг с другом, образуя замкнутый треугольник.

   • Схема треугольника характерна для трансформаторов и используется в некоторых случаях, где требуется более высокое напряжение между фазами.

2. Глухозаземленная нейтраль

Это вариант, при котором нейтральный провод системы заземляется непосредственно, без использования какого-либо сопротивления или дугогасительных устройств. В таких системах важными характеристиками являются:

• Напряжение между фазами и нейтралью будет равно фазовому напряжению, то есть относительно земли и фазы будет разность потенциалов 220 В (для системы с номинальным напряжением 380 В между фазами).

• Параметры короткого замыкания: В случае короткого замыкания на землю, ток короткого замыкания через землю будет очень высоким, что требует тщательного выбора защиты.

• Нейтраль заземляется для улучшения безопасности людей и предотвращения избыточного напряжения на незащищенных участках сети.

• Ток в нейтрали: При нормальной работе системы, при отсутствии внешних повреждений или коротких замыканий, ток в нейтральном проводе должен быть минимальным (по сути, это ток компенсации для поддержания равновесия в системе). Однако при нарушениях он может возрасти до значительных значений.

3. Обозначения в трехфазной системе с глухозаземленной нейтралью

В данной системе используются следующие ключевые обозначения:

1. Фазы:

   • $A$, $B$, $C$ или $R$, $S$, $T$ — это фазы трехфазной системы. Эти обозначения могут варьироваться в зависимости от стандарта (например, в некоторых странах используется последовательность R, S, T вместо A, B, C).

2. Нейтраль (N):

   • Нейтральный провод (N) представляет собой общий провод, в котором потенциал всех фаз сравнивается между собой, и он заземляется на подстанции.

3. Заземление (PE или G):

   • Провод для заземления (земля) обозначается как PE (Protective Earth), G (Ground). Этот провод используется для обеспечения безопасного заземления всех металлических частей, которые могут быть под напряжением в случае повреждения изоляции.

4. Напряжение между фазами:

   • $U_{AB}$, $U_{BC}$, $U_{CA}$ — это напряжения между двумя фазами.

   • Напряжение между фазами в системе с глухозаземленной нейтралью будет равно $\sqrt{3}\times U_{ф}$, где $U_{ф}$ — фазное напряжение.

5. Напряжение фазы к нейтрали:

   • $U_A$, $U_B$, $U_C$ — это напряжение между фазой и нейтралью, которое для системы с глухозаземленной нейтралью также будет номинальным.

4. Основные характеристики трехфазной системы с глухозаземленной нейтралью

4.1. Напряжения:

• В трехфазной системе с глухозаземленной нейтралью напряжение между фазами будет $\sqrt{3}$ раз больше, чем напряжение между фазой и нейтралью.

  Например, если фазное напряжение $U_{\text{ф}}$ равно 220 В, то напряжение между фазами будет:

  $$U_{\text{фаза—фаза}}=U_{\text{ф}}\times \sqrt{3}=220\times \sqrt{3}\approx 380\text{ В}$$

  Это напряжение между фазами на выходе из трансформатора или генератора.

4.2. Короткое замыкание:

• В случае короткого замыкания на землю с глухозаземленной нейтралью ток короткого замыкания будет очень высоким, так как сопротивление нейтрали в этой системе минимально. Это необходимо учитывать при проектировании защиты.

4.3. Управление и защита:

• Для защиты трехфазных систем с глухозаземленной нейтралью часто используют дифференциальные реле или устройства защиты от короткого замыкания, поскольку высокие токи замыкания могут привести к серьезным повреждениям оборудования и опасности для людей.

4.4. Баланс нагрузки:

• Важно поддерживать баланс между тремя фазами для предотвращения неравномерного распределения нагрузки и перегрузки какой-либо одной фазы, что может привести к повреждениям системы.

5. Преимущества и недостатки системы с глухозаземленной нейтралью

Преимущества:

• Система обеспечивает надежную защиту от высоких напряжений на корпусах оборудования.

• Уменьшение вероятности возникновения электрических пожаров, так как потенциал на нейтрали стабилен.

• Удобство в распределении нагрузок между фазами, что позволяет легко находить повреждения.

Недостатки:

• В случае короткого замыкания на землю ток может быть слишком высоким, что требует применения мощных защитных устройств.

• Появление «земляных» токов в случае несанкционированных заземлений или повреждений изоляции.

Заключение

Трехфазная система с глухозаземленной нейтралью — это очень распространенная схема для промышленных и жилых электрических сетей, обеспечивающая безопасность и стабильность работы. Она помогает эффективно управлять напряжениями в системе, а также уменьшает риск повреждения оборудования и возникновения опасных ситуаций для людей, связанных с электрическим током.