Установлена ​​ли связь между клеммой заземления / шасси и вспомогательным трансформатором через специальный провод или землю?

Я следовал учебному пособию по трансформаторам питания, и в самом начале я встретил следующую иллюстрацию:

Я добавил названия TG и HG для заземления трансформатора низкого напряжения и местного заземления рядом с домом.

На иллюстрации мне не ясно, есть ли фактический провод между HG и TG, или почва устанавливает связь.

Мой вопрос: в современной энергосистеме будет существующий провод между TG и HG, или это сама почва обеспечивает путь?

Есть больше чем один способ снять кожу с этой кошки, даже по сей день

Хотя существует глобальный стандарт для систем заземления, точнее, IEC 60364, в нем не предусмотрено ни одного средства заземления. Вместо этого он определяет три основных способа выполнения функции заземления сети и делит еще один на три подкатегории:

• Терра-Терра (ТТ)
• Изоляция-Терра (ИТ)
• Terra-Network (TN):
  • Комбинированный (TN-C)
  • Отдельно (TN-S)
  • Комбинированный / Отдельный (TN-CS)

Кроме того, импеданс заземления используется в некоторых случаях вместо сплошного провода от точки заземления к заземляющему электроду. В зависимости от системы может также потребоваться специальное оборудование для обнаружения и устранения неисправностей (например, детекторы замыкания на землю или устройства защиты от остаточного тока / замыкания на землю).

Теперь мы обсудим эти системы по очереди, начиная с системы TT, поскольку именно это изображено на вашей иллюстрации. Имейте в виду, что Единого Истинного Пути не существует - каждая система имеет свои преимущества и недостатки, а местные стандарты различаются.

Терра-Терра (ТТ) - каждый получает свою землю

На иллюстрации, приведенной выше, изображена система заземления Terra-Terra (TT), в которой каждый потребитель (питаемая структура) в системе имеет собственный локальный заземляющий электрод без металлического соединения с системой заземления коммунального предприятия. Из-за того, что грязь является паршивым проводником электричества по сравнению с медью, использование системы ТТ требует использования устройства остаточного тока для основного отключения / защиты у потребителя (потребительского устройства или главного распределительного устройства), что делает его непрактичным. примерно 50 лет назад, когда УЗО стали широко доступны.

Тем не менее, он имеет некоторые преимущества, когда речь идет об управлении кондуктивным шумом, поступающим в сеть, что делает его привлекательным для телекоммуникаций и крупных вычислительных установок. Он также может быть обнаружен в средах, где целостность металлических путей заземления не может быть гарантирована, таких как частые внешние цепи, хотя некоторые местные стандарты (например, в Северной Америке) запрещают эту систему заземления, а другие (например, в Японии). , Дания и Франция) сильно одобряют это.

Изолированная Терра (IT) - смотри, ма, земли нет!

На самом деле в электрической теории нет ничего, что требовало быэлектрическая цепь, которая должна быть подключена к самой земле - в противном случае вы не сможете подключить свой ноутбук к разъему на самолете, чтобы зарядить его! В некоторых стационарных сетевых установках также отсутствует соединение заземляющего электрода с точкой заземления, как показано выше, и в результате используется так называемая система заземления IT (или «незаземленная система» на североамериканском языке). Это распространено в областях непрерывного промышленного процесса, где требуется высокая надежность или для обеспечения дополнительной защиты от ударов в местах, таких как операционные, поскольку первая неисправность в ИТ-системе не приводит к протеканию тока через неисправность в идеальной ситуации. (Другими словами, если вы ткнете в заземленную систему, вы станете общеизвестным «голубем на линии электропередачи», пока кто-нибудь другой не ткнет его в то же самое время.)

Вместо УЗО для обнаружения и отключения замыканий на землю ИТ-система использует детектор земли (устройство контроля изоляции), который подает сигнал тревоги операторам, если в сети обнаруживается замыкание на землю. Это позволяет упорядоченно завершать процесс в непрерывном производственном процессе или выполнять поиск неисправностей, пока процесс находится «под напряжением». Однако требуются специальные процедуры для обеспечения того, чтобы первая неисправность была обнаружена и устранена до появления второй неисправности, поскольку эта вторая неисправность приведет к тому, что токи неисправности будут протекать через обе неисправности, причем первая неисправность заменит заземляющий электрод. Кроме того, более высокие переходные перенапряжения в ИТ-системах создают большую нагрузку на изоляцию, повышая риск повреждения из-за повреждения изоляции.

Некоторые маломасштабные установки (например, в лабораториях и на рабочих местах) используют изолирующий трансформатор для обеспечения локальной сети заземления IT без устройства контроля изоляции. Это сделано для обеспечения дополнительной степени защиты от ударов, но, за исключением лабораторий, которые работают с электроникой, подключенной к сети, в значительной степени устарела из-за чувствительных устройств защиты от остаточного тока / замыкания на землю. Местные нормативные акты редко, если вообще когда-либо, предписывают IT-заземление, за исключением определенных чувствительных приложений (таких как питание в хирургических операционных залах); однако, это может быть разрешено как наследие более старых установок (Норвегия) или под наблюдением специалистов в промышленных условиях (Северная Америка).

Terra-Network - теперь все земли вместе, пожалуйста

Последняя и наиболее распространенная используемая система заземления - это система заземления Terra-Network (TN) в различных вариантах. В этих системах предусмотрен металлический путь между вспомогательным заземляющим электродом и заземляющим электродом потребителя, обеспечивающий простое автоматическое отключение (через устройство защиты от сверхтоков цепи) от замыканий на заземленную металлоконструкцию при сохранении низких напряжений изоляции. Природа этого металлического пути, однако, варьируется между подтипами заземления TN:

• В «комбинированной» или TN-C системе заземляющий электрод потребителя подключен к нейтральному проводу, и потребителю не предоставляется отдельное заземление, как показано выше. Заземления корпуса подключены к нейтрали (или вообще не подключены) в системе TN-C, и на розетках в этой системе не предусмотрены отдельные клеммы заземления. Системы TN-C довольно универсально устарели, хотя из-за невозможности обеспечить эффективную защиту от остаточного тока в сети TN-C для некоторых классов неисправностей, а также из-за опасностей, связанных с разрывом в комбинированном заземлении / нейтральном проводнике. В результате они рассматриваются как наследие более старых установок (особенно в Северной Америке, где установки, выполненные до 1960-х годов, могут вообще не иметь какого-либо эффективного защитного заземления).

• Противоположностью системы TN-C является «отдельная» или система заземления TN-S, где соединение нейтрали с землей выполняется на стороне обслуживания, с отдельным защитным заземлением и проводниками нейтрали, которые проложены на всем пути от сети. потребителю, а потребительский заземляющий электрод подключен к входящему защитному заземлению, как показано выше. В некоторых случаях это сопряжено с дополнительными затратами на коммунальные услуги, а также с риском того, что защитное заземление в сервисной службе может молча выйти из строя и оставить пользователя незащищенным от ударов, но обеспечивает относительно малошумное соединение с землей через сеть. Однако в результате понесенных затрат и рисков, истинное заземление TN-S также в значительной степени устарело и, как правило, наблюдается только в старых установках, хотя в некоторых регионах (по-видимому, в Индии) его все еще используют для новых работ.

• Также возможно объединить функции вышеупомянутых систем, чтобы получить гибрид этих двух систем, называемый системой заземления TN-CS. В такой конфигурации защитное заземление и нейтраль соединены друг с другом и с заземляющим электродом потребителя в точке ниже по течению от сети, как показано выше (это то, что изображает и ответ Дейва Твида). Как правило, это тот момент, когда потребитель принимает услугу от коммунального предприятия, непосредственно примыкающего к измерительному оборудованию коммунального предприятия в главном потребительском блоке (электрической панели) или главном распределительном устройстве. Пристройки, питаемые от этой главной панели, могут иметь свои собственные системы заземляющих электродов, но не будутиметь нейтральное соединение с землей (если только надстройка не получает TN-C вместо TN-S, как в более старых установках в Северной Америке). Из-за его низкой стоимости и относительно хороших защитных свойств (как автоматическое отключение, так и обнаружение остаточного тока хорошо работают, а повреждение электропроводки не представляет опасности поражения электрическим током в бытовых установках), это наиболее распространенная форма заземления TN, и используется (и обязателен для новой работы) в большинстве мест, где развернуты системы TN (например, в Северной Америке, Австралии, Новой Зеландии и Израиле, а также в тех частях Европы, где вместо этого не используется заземление TT).

Заземление импеданса - промежуточная точка между «землей» и «без земли»

В некоторых средах желательно контролировать величину токов замыкания на землю по соображениям безопасности или надежности. В результате сопротивление заземлениясхемы видны в некоторых приложениях, где резистор или катушка подключены между точкой заземления сети электропитания и заземляющим электродом. Эта практика ограничивает величину как тока короткого замыкания, так и переходного перенапряжения более разумными значениями для приложений, в которых оно развернуто, а также позволяет разумно использовать отключение по остаточному току; тем не менее, он требует некоторой заботы, необходимой для заземленной сети, и также не может использоваться для общего коммунального обслуживания из-за невозможности иметь несколько точек заземления в такой сети. Это ограничивает его полезность для промышленных и институциональных приложений, где заказчик предоставляет свой собственный трансформатор, предоставляя участок сети электропитания с точкой заземления, которая полностью находится под контролем заказчика.

Идея заземления одного проводника на трансформаторе состоит в том, чтобы «нейтрализовать» его так, чтобы его напряжение оставалось близким к нулю относительно Земли. Преимущество заключается в том, что теперь для обеспечения безопасности цепей требуются только предохранители, находящиеся под напряжением. (Конечно, есть сценарии, когда предохранитель на нейтрали может сделать цепь еще безопаснее.)

Идея обеспечения заземления / заземления в доме состоит в том, чтобы связать металлические корпуса или сенсорные части оборудования, работающего от сети, с землей. В случае, если провод под напряжением касается заземленного корпуса, большой ток будет течь обратно к нейтральной клемме трансформатора, но через заземляющий тракт. Это делает две вещи:

• Это сохраняет напряжение на корпусе низким и, надеюсь, достаточно низким, чтобы предотвратить смертельный удар.
• Если контакт короткого замыкания имеет достаточно низкое сопротивление, протекает большой ток короткого замыкания и перегорает предохранитель или автоматический выключатель.

Мой вопрос: в современной энергосистеме будет существующий провод между TG и HG, или это сама почва обеспечивает путь?

Как правило, нет, возврат заземления отсутствует. Это добавляет стоимость с небольшой выгодой.

Обе. Вот лучшая диаграмма:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Нейтральное соединение (центральный отвод трансформатора) заземлено на обоих концах кабеля, который проходит между полюсом и служебным входом в дом. Это ЕДИНСТВЕННЫЕ места, где нейтраль связана с землей - в любом другом месте они строго разделены.

Обратите внимание, что это иллюстрирует типичную для США схему с напряжением 240 В между двумя проводами под напряжением, L1 и L2. Типичная европейская схема просто устранит L2 (или в 3-фазном подключении добавит L3), но все остальное остается прежним.

Добавлено: сторона низкого напряжения трансформатора полюсов заземлена для обеспечения безопасности. Без этого вся вторичная цепь могла бы «плавать» до относительно высокого напряжения в результате емкостной связи через трансформатор.

Сторона низкого напряжения заземлена в двух местах для резервирования. Безопасность не ставится под угрозу, если по какой-либо причине нарушено одно из заземляющих соединений.

Общий метод в жилой электропроводке во всем мире состоит в том, чтобы подключить систему как «изолированную систему» ​​горячего (-ых) и / или нейтрального, за одним ключевым исключением. И тогда безопасное заземление приходит с дополнительным проводом. При нормальной работе горячий и нейтральный полностью изолирован от защитного заземления. Он вступает в игру только тогда, когда что-то идет не так.

Когда что-то идет не так, заземляющий провод выполняет несколько функций.

• он дает альтернативный путь к источнику, чтобы вы не были альтернативным путем.
• если короткое замыкание замыкание на землю является причиной короткого замыкания на землю, это приведет к значительному уменьшению тока, достаточного для отключения устройства максимального тока - предохранителя или автоматического выключателя.
• если цепь защищена УЗО, она обеспечивает альтернативный путь к источнику, который обходит УЗО, обеспечивая отключение УЗО.

Всего одна проблема. Ток течет в петлях и хочет вернуться к источнику, а не к земле. Земля не является источником, нейтральная есть!

Введите нейтрально-земную эквипотенциальную связь

Это еще одна многофункциональная функция, которая заставляет работать вышеупомянутое, хотя это не является основной причиной существования. Он аккуратно размещен в одном конкретном месте, электрическая точка обслуживания в основном на главном отключении и перед УЗО . У вас никогда не будет двух эквипотенциальных связей в услуге по очень веской причине.

В описанных выше условиях неисправности эта связь между нейтралью и землей является тем, как токи замыкания возвращаются к источнику. Так как он находится до УЗО, этот ток будет обходить и, следовательно, отключать УЗО.

Но его главная причина заключается в том, чтобы «обезопасить» изолированную систему, придав ее проводникам конкретное смещение относительно земли . Вы не хотите, чтобы ваши два проводника плавали 5000 В и 5230 В от земли, потому что это было бы весьма требовательным к изоляции во всех ваших приборах. Вы не хотите, чтобы проводники были больше 230 В от земли, поэтому вы выбираете проводник и соединяете его с землей.

И вы хотите, чтобы это была земля рядом с вами . Вот почему каждому зданию необходим свой заземляющий / заземляющий стержень. Земля на расстоянии 100 м может иметь другой потенциал.

Этот «заземленный проводник» все еще остается работающим проводником, просто гарантированно он находится достаточно близко к земле. Таким образом, он получает специальное название: «Нейтральный». И это вообще задумано как текущий возврат.

Нейтраль не является обязательной, электроприборы США на 240 В не используют ее, а также большую часть Филиппин, а также британские строительные площадки. Все они имеют центральное заземление с заземлением на полпути между проводниками и не подключены ни к одному из них. Это делает все проводники опасными, но только «вдвое менее опасными».

В любом случае, заземление на полюсе может даже не существовать, если на вашем участке есть трансформатор питания. Но две причины - по разным причинам, или, если быть более точным, разные клиенты. Один на полюсе должен предотвратить емкостную связь или утечку в трансформаторе от разогрева вторичной обмотки до первичного напряжения. Это относится к земле на полюсе. Ваш заземляющий стержень в вашем доме должен поддерживать напряжение в сети в пределах 230 В от вашего водопровода или других естественных заземлений, чтобы избежать нарушения изоляции в этих устройствах.