¿Qué es neutral aislado y dónde se usa?

Actualmente, un neutro aislado es difícil de encontrar en la vida cotidiana, nunca lo encontrará si realiza el cableado en los apartamentos. Mientras que las líneas de alto voltaje se usan activamente, así como en algunos casos en redes de 380V. Le diremos más sobre qué es una red neutral aislada y qué características tiene en palabras simples en este artículo.

Lo que es

La definición de "neutro aislado" se da en Capítulo 1.7. PUE, en el apartado 1.7.6. y GOST R 12.1.009-2009. Donde se dice que está aislado el neutro en el transformador o generador, que no está conectado al dispositivo de conexión a tierra, o cuando está conectado a través de dispositivos de protección, medición y señalización.

Neutro es el punto en el que los devanados de los transformadores o generadores se conectan cuando se encienden de acuerdo con el esquema "estrella".

Entre los electricistas, existe la idea errónea de que el nombre abreviado de neutro aislado es Sistema de TI, de acuerdo con la clasificación de la cláusula 1.7.3. Lo cual no es del todo cierto. El mismo párrafo dice que las designaciones TN-C / C-S / S, TT e IT son aceptadas para redes e instalaciones eléctricas con voltaje de hasta 1 kV.

En el mismo capítulo 1.7 del EIC hay una cláusula 1.7.2. donde se dice que en relación con las medidas de seguridad eléctrica, las instalaciones eléctricas se dividen en 4 tipos: aisladas o sólidamente conectadas a tierra hasta 1 kV y superiores a 1 kV.

Por lo tanto, existen algunas diferencias en la seguridad y la aplicación de dicha red en diferentes clases de voltaje y es al menos incorrecto llamar a una línea de 10 kV con un "sistema de TI" neutro aislado. Aunque esquemáticamente, casi lo mismo.

En redes de hasta 1 kV

Información general

Veamos dónde, cómo y en qué casos utilizan un neutro aislado en instalaciones eléctricas con voltaje de hasta 1000 V, el llamado sistema de TI. En el PUE capítulo 1.7. Sección 1.7.3. Se da una definición similar a la dada anteriormente, pero es ligeramente diferente. Dice que los gabinetes y otras partes conductoras en los sistemas de TI deben estar conectados a tierra. Considere cómo se ve en el diagrama.

Dado que el neutro del transformador de la red de TI no está conectado a tierra, en términos simples, no tenemos una diferencia de potencial peligrosa entre los cables de tierra y fase. Y tocar accidentalmente 1 cable con corriente en el sistema de TI es seguro. Debido al voltaje relativamente bajo, la conductividad de fase capacitiva se descuida aquí.

En redes con neutro aislado, no hay fase pronunciada ni cero: ambos conductores son iguales.

La corriente a través del cuerpo humano es igual a:

yo_h = 3U_F/ (3r_h+ z)

U_F - tensión de fase; r_h - resistencia del cuerpo humano (se acepta 1 kOhm); z es la resistencia de aislamiento total de la fase con respecto al suelo (100 kOhm o más por fase).

La corriente en este caso regresa a la fuente de energía a través del aislamiento de los cables, y no a la tierra, como es el caso con TN.

Dado que la resistencia de aislamiento es más de 100 kOhm por fase, la corriente a través del cuerpo será unidades de miliamperios, lo que no causará daños.

Otra característica de este sistema es que las corrientes de fuga a la carcasa y las corrientes de cortocircuito a tierra serán bajas. Como resultado, la automatización de protección (relé o disyuntores) no funciona de la manera en que estamos acostumbrados en redes con un neutro a tierra. Pero el sistema de monitoreo de resistencia de aislamiento funciona.

En consecuencia, con un circuito monofásico de una línea trifásica, el sistema continuará funcionando. En este caso, el voltaje en los dos cables restantes aumenta en relación con la tierra. Si una persona toca un cable de fase, cae bajo voltaje de línea.

En relación con dicho diseño, no hay dos tipos de voltaje en una red con un neutro aislado, en contraste con uno sin conexión a tierra, donde entre las fases U_lineal (en la vida cotidiana 380V), y entre fase y cero U_fase (220V). Para conectar una carga monofásica a la red con un sistema de TI con un voltaje de 380V, puede usar transformadores reductores del tipo 380/220 y conectar los dispositivos entre las dos fases a un voltaje lineal.

Ámbito de aplicación

Hablemos sobre dónde se usa dicha solución. Este sistema de suministro de energía se usó en redes eléctricas domésticas para transferir electricidad a edificios residenciales durante la era soviética. Especialmente para la electrificación de casas de madera, donde al usar un neutro conectado a tierra, el riesgo de incendio debido a fallas a tierra aumentó.

Desde el punto de vista de la seguridad eléctrica, la diferencia entre un neutro aislado y uno con conexión a tierra en la fuente de alimentación de las casas es que si uno de los conductores toca las partes conductoras con conexión a tierra en la red de TI, por ejemplo, accesorios de pared o tuberías de agua, la red continuará funcionando debido a las bajas corrientes de fuga.

En consecuencia, ni los residentes, ni nadie más sabrá sobre el problema hasta que, mientras alguien toca uno de los cables y la tubería, alguien se sorprenderá.

En un sistema con un neutro conectado a tierra, operará al menos la protección diferencial, y con un circuito de metal "bueno", el interruptor automático se abrirá. Con el comienzo de la construcción masiva de casas de paneles (el llamado Jruschov), lo abandonaron y en los años 60-80 cambiaron a TN-Cy a finales de los 90 en TN-C-S, sobre los motivos leídos a continuación.

Actualmente, el neutro aislado se usa donde sea necesario para proporcionar una mayor seguridad o si no es posible normalizar puesta a tierraa saber:

• En el mar: en barcos, plataformas de petróleo y gas, donde el uso del cuerpo de la plataforma como conexión a tierra es imposible debido a la protección del ánodo, y en lugares donde la corriente fluye hacia el agua, comenzará a oxidarse y pudrirse intensamente.
• En minas y otros sitios mineros (con un voltaje de 380-660V).
• En el metro
• Sobre circuitos de iluminación y control en grúas estacionarias, etc.
• También en los generadores domésticos de gasolina, gas o diesel en las terminales de salida hay un neutro aislado.

Se puede encontrar no solo en la forma que presentamos en el diagrama anterior, sino también en la forma de transformadores reductores y de aislamiento que se utilizan para alimentar dispositivos de iluminación portátiles (no más de 50V o 12V PTEEP p. 2.12.6.) Y otros equipos o herramientas, incluidas aquellas con las que trabajan en habitaciones cerradas y húmedas.

Para resumir

Descubrimos por qué necesitamos un neutro aislado de hasta 1 kV, ahora enumeraremos las ventajas y desventajas del sistema de suministro de energía con un neutro aislado para tontos en electricidad.

Beneficios de uso:

1. Gran seguridad
2. Mayor fiabilidad, que le permite utilizar, por ejemplo, para la iluminación en hospitales.
3. El factor económico: en una red trifásica con neutro aislado, es posible transferir electricidad a través del menor número posible de cables, en tres.
4. El sistema continuará funcionando con fallas a tierra monofásicas.

Desventajas

1. Las fallas a tierra aumentan el riesgo de uso, ya que la fuente de alimentación continúa.
2. Pequeñas corrientes de cortocircuito.
3. No hay chispas durante la falla primaria.

En redes superiores a 1000 V

Actualmente, el neutro aislado se usa con mayor frecuencia en redes con una clase de voltaje medio (1-35 kV). Para una red de 110 kV y superior: tierra firme. Debido al hecho de que durante el cortocircuito a tierra, el voltaje, como se dijo, aumenta a lineal, por lo que en la línea de transmisión de 110 kV, el voltaje de fase (entre la tierra y el conductor de fase) es 63.5 kV. Con cortocircuito en el suelo, esto es especialmente importante y permite reducir el costo de los materiales aislantes.

Por cierto, en subestaciones transformadoras con un voltaje más alto de hasta 35 kV, los devanados primarios de los transformadores están conectados en un triángulo, donde no hay neutro como tal.

Las bajas corrientes de cortocircuito y la capacidad de trabajar con cortocircuito monofásico en líneas aéreas: en las redes de distribución son especialmente importantes y le permiten organizar el suministro de energía ininterrumpido. En este caso, el ángulo de cambio entre las fases restantes en el trabajo permanece sin cambios, a 120 °.

A voltajes de miles de voltios, no se puede despreciar la conductividad capacitiva de las fases. Por lo tanto, tocar los cables VLEP es peligroso para la vida humana. En modo normal, las corrientes en las fases de la fuente están determinadas por la suma de las cargas y las corrientes capacitivas relativas a tierra, mientras que la suma de las corrientes capacitivas es cero y la corriente en la tierra no pasa.

Si omitimos algunos detalles para establecer en un lenguaje comprensible para principiantes, entonces con un corto a tierra, el voltaje relativo a la tierra de la fase dañada se aproxima a cero. Como los voltajes de las otras dos fases aumentan a valores lineales, sus corrientes capacitivas aumentan en √3 (1.73) veces. Como resultado, la corriente capacitiva de un cortocircuito monofásico es 3 veces mayor de lo normal. Por ejemplo, para una línea de transmisión de alto voltaje de 10 kV de 10 km de largo, la corriente capacitiva es de aproximadamente 0.3 A. Cuando una fase se acorta a tierra a través de un arco, se producen sobretensiones peligrosas de hasta 2-4U como resultado de varios fenómenos._f, lo que conduce a una ruptura del aislamiento y cortocircuito de interfase.

Para excluir la posibilidad de ocurrencia arco y eliminar posibles consecuencias, el neutro está conectado a la tierra a través de un reactor de supresión de arco. Al mismo tiempo, su inductancia se selecciona de acuerdo con la capacitancia en lugar de un cortocircuito a tierra, y también para garantizar el funcionamiento de la protección del relé.

Así, gracias al reactor:

1. Disminuyo mucho_corta
2. El arco se vuelve inestable y se apaga rápidamente.
3. El aumento de voltaje después de la extinción del arco se ralentiza, como resultado, la probabilidad de que vuelva a ocurrir el arco y la corriente de conmutación se reduce.
4. Las corrientes de la secuencia inversa son pequeñas, por lo tanto, su efecto sobre el rotor giratorio del generador no tiene un efecto significativo.

Enumeramos los pros y los contras de las redes de alto voltaje con neutro aislado.

Ventajas:

1. Durante algún tiempo puede funcionar en modo de emergencia (con cortocircuito a tierra)
2. Aparece una corriente insignificante en los lugares de mal funcionamiento, siempre que la capacidad de corriente sea pequeña.

Desventajas

1. Detección de fallas complicadas.
2. La necesidad de aislar las instalaciones de voltaje de línea.
3. Si el circuito dura mucho tiempo, una persona puede recibir una descarga eléctrica si cae por debajo voltaje de paso.
4. Con cortocircuito monofásico, no se garantiza el funcionamiento normal protección de relé. El valor de la corriente de falla depende directamente del circuito de ramificación.
5. Debido a la acumulación de defectos de aislamiento por la exposición a sobretensiones de arco, su vida útil se reduce.
6. Se pueden producir daños en varios lugares debido a la ruptura del aislamiento, tanto en cables como en motores eléctricos y otras partes de la instalación eléctrica.

Esto concluye la revisión del principio de funcionamiento y las características de las redes con neutro aislado. Si desea complementar el artículo o compartir su experiencia, escriba en los comentarios, ¡lo publicaremos!

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