Схемы сетей энергоснабжения предприятий

К параметрам электросети относятся напряжение (фазное и линейное), активное сопротивление изоляции фазных (R_A, R_B, R_C) проводников, индуктивное сопротивление (L_A, L_B, L_C), емкость фазных (С_A, С_B, С_C) проводников, режим нейтрали (заземление, зануление).

В сети с заземленной нейтралью нулевая точка (нейтраль) генератора присоединяется к зазем-ляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление – R o.

В сети с изолированной нейтралью нулевая точка (нейтраль) генератора изолирована от земли или присоединена к заземляющему устройству через большое сопротивление.

Под сопротивлением изоляции понимают определенное сопротивление всех элементов на пути тока от проводника к земле.

При равномерном распределении нагрузки на фазах сети уровни напряжения на фазных провод-никах одинаковы.

В зависимости от режима нейтрали источника тока и наличия нулевого провода в промышлен-ности применяются четыре схемы сетей:

1. Трехпроводная с изолированной нейтралью;

2. Трехпроводная с заземленной нейтралью;

3. Четырехпроводная с изолированной нейтралью;

4. Четырехпроводная с заземленной нейтралью.

В настоящее время получает распространение пятипроводная схема, в которой нулевой защит-ный (РЕ) и нулевой рабочий (N) проводники разделены (ПУЭ-9).

По первой и четвертой схемам в РФ подключаются сети напряжением до 1 000 В;

по первой и второй схемам – сети напряжением более 1 000 В;

по третьей схеме – преимущественно передвижные электроустановки.

Нейтраль – соединение обмоток трансформатора (генератора) с заземляющим устройством, которым является группа объединенных между собой проводников, и заземлителя.

Заземлитель – проводник, находящийся в соприкосновении с землей (ее эквивалентом), кото-рым могут быть проводящие части строительных конструкций, коммуникаций и др.

Нулевой Защитный Проводник (РЕ – защитная земля) предназначен для целей безопасности. Он присоединяет подключенное оборудование к заземленной нейтрали источника питания.

Нулевой Рабочий Проводник (N – нейтральный) предназначен для питания потребителей и соеди-нен с заземленной нейтралью источника питания в сетях трехфазного тока или с заземленным выво-дом источника однофазного тока.

Виды энергоснабжения (>,< 1 000 В) и режим нейтрали источника тока выбираются по технологическим, пожаровзрывобезопасным требованиям и условиям электробезопасности.

Для системы с напряжением более 150 В защита от повреждения изоляции обязательна т. к. сопротивление кожи практически не оказывает заметного влияния на общее сопротивление тела человека.

В этом случае нулевой защитный проводник (РЕ – защитная земля) используется во всех частях электрической цепи и применяется оборудование только класса I или класса II.

В настоящее время (ПУЭ-9) принята следующая классификация электрооборудования:

– оборудования класса 0 имеет единственную рабочую изоляцию, не предусматривающее подключение защитного проводника – напр. бытовая техника.

– оборудования класса I имеет только основную изоляцию и снабжено контактами для присоедине-ния нулевого защитного (заземляющего) проводника;

– оборудования класса II обеспечивается двойной (основной и дополнительной) или усиленной изоляцией (его запрещено заземлять и занулять; усл. обозначается – квадрат в квадрате);

– оборудования класса III – оборудование, в котором защита от поражения током обеспечивается питанием от Безопасного СверхНизкого Напряжения (БСНН); усл. обозначается – три вертикали в ромбе;

По степени опасности поражения электрическим током (ПУЭ-9) принята следующая классификация помещений:

1 – без повышенной опасности (без признаков повышенной и особой опасности). Здесь допус-кается применение напряжения 220 В.

2 – с повышенной опасностью (температура воздуха более 35 °С, относительная влажность бо-лее 75 %, наличие в воздухе токопроводящей пыли, токопроводящий пол, возможность одновремен-ного прикосновения к заземленному объекту и к корпусу электроустановки). Здесь допускается при-менение напряжения до 36 В.

3 – особо опасные (влажность около 100 %, химически активная среда в воздухе помещения, наличие двух и более признаков повышенной опасности). Здесь допускается применение напряже-ния до 12 В.

СХЕМЫСЕТЕЙ

Схема с заземленной нейтралью напряжением до 1 000 В (наиболее прогрессивная) нашла примене-ние потому, что позволяет использовать два рабочих напряжения – линейное и фазное. При этом достигается значительное удешевление установки в целом за счет применения меньшего числа транс-форматоров и меньшего сечения проводов.

Рис. 3. Схема сети с заземленной нейтралью трансформатора

1 – обмотка высокого напряжения 1200 / 6000 В; 2 – обмотка низкого напряжения 220 / 380 В;

3 – нейтраль трансформатора; 4 – нулевой провод (N); 5 – заземлитель;

6 – предохранитель (плавкая вставка). R ₀ – сопротивление нейтрали относительно земли (4÷6 Ом).

При постоянном токе: плюс – красный цвет шины; минус – фиолетовый.

Эта схема нашла применение там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов. Ситуация возможна при высокой температуре воздуха, разрушающей изоляцию, высокой влажности, агрессивной среде, высокой вероятности механического повреждения изоляции и т. д., где нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, мест утечки тока, когда емкостные токи замы-кания на землю (вследствие значительной протяженности сетей), достигают больших величин,

опасных для человека. Пример – сети крупных машиностроительных заводов.

Старое изображение схемы подключения потребителя «звездой» (нейтраль заземлена):

Схему с изолированной нейтралью напряжением до 1 000 В применяют там, где есть возможно-сть поддерживать высокий уровень изоляции проводов относительно земли и где емкость проводов относит. земли незначительна, а также в пожаровзрывоопасных помещениях и сетях, не подвержен-ных воздействию агрессивной среды. Обслуживание схемы предполагает постоянный надзор высококвалифицированным персоналом.

Рис. 4. Схема сети с изолированной нейтралью трансформатора

1 – обмотка высокого напряжения 1200 / 6000 В; 2 – обмотка низкого напряжения 220 / 380 В;

3 – нейтраль трансформатора; 4 – пробивной предохранитель; 5 – заземлитель;

6 – предохранитель (плавкая вставка).

Старое изображение схемы подключения потребителя «звездой»» (нейтраль изолирована):

Ее недостаток в случае пробоя фазы – длительная утечка тока в землю; нахождение пробоя требует поочередного отключения энергоснабжения цехов, участков, что ведет к экономическим потерям. Эта схема ограничена протяженностью и непригодна для освещения.

Пример – сети электрических лабораторий небольших предприятий.

Схема с изолированной нейтралью более дорогая и имеет больше недостатков в сравнении со схемой с заземленной нейтралью. Одно из важных преимуществ данной схемы – отсутствие искро-образования в случае пробоя или замыкания одной из фаз. Пробивной предохранитель, обладая определенной емкостью, накапливает заряд, а затем сбрасывает его на землю, не давая току достиг-нуть величины короткого замыкания, т. е. расплавить вставку и дать искру.