Защитное заземление.. Электромагнитные помехи.. Построение сети IT.. Сеть TN-S.. Гальваническая развязка по питанию.. IT-сеть.. Разделительный трансформатор.. Однофазная нагрузка.. Преимущества сети IT.. Однофазное замыкание.. Пробой (фаза-корпус) в IT-сети.. Электробезопасность IT-сетей.. Качество изоляции.. Напряжение прикосновения.. Реле контроля изоляции (РКИ).. Пожаробезопасность IT-сетей.. Бесперебойность электроснабжения.. Помехозащищенность электронных приборов.. Электромагнитная совместимость (ЭМС)..
Электромагнитные помехи по цепям питания и защитного заземления могут значительно превышать стандартизированные уровни устойчивости электронной аппаратуры, что может привести к ошибкам в системах обработки информации, увеличении погрешности измерений, сбоям и отказам в работе систем автоматики.
Одним из самых эффективных способов защиты чувствительных к помехам приборов и оборудования является применение гальванической развязки по питанию силового и слаботочного оборудования (IT – сеть). Поскольку в такой сети нулевой провод изолирован от земли и отсутствует гальваническая связь с сетью TN-S, в электрической цепи полностью устраняется путь, по которому возможна передача кондуктивной помехи.
Способы защиты информационного оборудования от помех рассматривались в статьях «Требования к заземляющим устройствам. Устраняем противоречия» и «О функциональном заземлении». Там же, в числе других способов защиты от помех, называлась и сеть с изолированной нейтралью (IT – сеть). Рассмотрим более подробно преимущества такой сети и области ее применения.
Построение сети с изолированной нейтралью.
Основным способом получения сети с изолированной нейтралью (IT- сети) является применение разделительного трансформатора. Разделительный трансформатор преобразует сеть с глухозаземленной нейтралью в IT-сеть. При этом силовое оборудование потребителя получает питание по сети TN-S, а слаботочная, чувствительная к помехам нагрузка запитывается через разделительный трансформатор по сети IT. Однофазная нагрузка подключается к силовым выходам трансформатора, а корпус аппарата – к заземляющей шине для предотвращения накопления статического заряда, как показано на рис.1.
Рис. 1
Преимущества, которые дает сеть с изолированной нейтралью.
1. Высокий уровень электробезопасности.
IT- сети, по сравнению с сетями TN-С, TN-S, TN-С-S, ТТ, обеспечивают наибольшую электробезопасность для обслуживающего персонала. В IT-сети нет гальванической связи между землей, фазой и нейтралью. Одновременное касание любого из силовых выходов разделительного трансформатора и заземленного, неизолированного элемента конструкции является безопасным.
В «идеальной сети» напряжение относительно земли равно нулю. В реальных сетях токи утечки определяются качеством изоляции сети относительно земли и составляют (при ее высоком качестве) микроамперы, что значительно меньше уровня безопасности и не представляет угрозы для человека.
При неполадках нейтрального или фазного провода и первичном повреждении изоляции также не возникает опасность поражения электрическим током, поскольку не образуется замкнутый токовый контур с землей. Величина тока однофазного замыкания на землю, в худшем случае, составляет единицы ампер. При таком токе замыкания напряжение прикосновения крайне невелико и не представляет опасности для человека.
Первичный пробой (фаза – корпус) в IT-сети, в отличие от сети TN-S, не приводит к аварии (рис. 2).
Рис. 2
При замыкании на землю IT-сеть просто переходит в TN-S-сеть, поэтому не происходит отключения электрооборудования потребителя. При этом не возникает опасности поражения людей или повреждения оборудования и потребители могут продолжать свою работу.
Вторичный пробой на корпус произойдет уже в TN-S-сети, поэтому он приведёт к аварийной ситуации и срабатыванию устройств защиты (например, автоматического выключателя). Следовательно, первый пробой изоляции должен быть своевременно выявлен и максимально быстро устранен.
При отсутствии контроля о состоянии изоляции первичный пробой может пройти незамеченным, поэтому для сетей с изолированной нейтралью обязательным является применение реле контроля изоляции (РКИ), обеспечивающего непрерывный контроль за состоянием изоляции выходной обмотки трансформатора и распределительной сети.
Контроль за состоянием изоляции осуществляется при помощи пульта дистанционного контроля, оборудованного системой звуковой и визуальной сигнализации. Реле контроля изоляции при этом имеет установку уровня состояния изоляции. В случае снижения качества изоляции (фаза-корпус) ниже установленного уровня потребители будут автоматически отключены.
Безопасность IT- сети, кроме того, может быть улучшена за счет применения УЗО.
2. Высокая пожаробезопасность
Высокая пожаробезопасность IT-сетей в сравнении с сетями других конфигураций объясняется очень малой величиной тока однофазного замыкания на землю (единицы ампер). В этом случае при первичном пробое изоляции нет опасности искрообразования и возгорания. Это чрезвычайно важно в помещениях с горючими материалами и во взрывоопасных помещениях при наличии воспламеняющейся угольной, древесной, зерновой пыли, утечек газа или паров нефтепродуктов.
3. Повышенная надежность IT-сетей
Разделительный трансформатор с заземленным экраном является эффективным помехоподавляющим фильтром и обеспечивает создание выделенной помехозащищенной сети электроснабжения для объектов с высокими требованиями к системам безопасности и жизнеобеспечения.
4. Бесперебойность электроснабжения.
IT-сети обеспечивают лучшую бесперебойность питания потребителей по сравнению с любыми другими системами электроснабжения. Возникновение первичных однофазных замыканий на землю, как правило, не требуют немедленного отключения оборудования.
Для увеличения надежности критичных к бесперебойности электроснабжения объектов (например, медицинских учреждений и др.) предусматривается питание электросетей по 1 категории. Помимо двух независимых источников питания, что является обязательным условием, в качестве третьего источника питания могут применяться дизельные станции с системой автоматического запуска и источники бесперебойного питания.
5. Помехозащищенность.
Питание микропроцессорных приборов от разделительного трансформатора в условиях высокого уровня помех по сетям защитного заземления – наиболее эффективный способ защиты чувствительных к помехам приборов и оборудования.
Как уже отмечалось, разделительный трансформатор, кроме того, что сам по себе является неплохим фильтром помех, является также хорошей защитой от импульсных грозовых перенапряжений по сетям заземления, что обеспечивает стабильную и надежную работу слаботочной аппаратуры.
Электромагнитные возмущения в самих IT сетях незначительны, поскольку ток однофазного замыкания мал и не создает значительных падений напряжения. Сети IT имеют ограничение на расширение сети, так как новые присоединения увеличивают ток однофазного замыкания и ухудшают электромагнитную обстановку.
Единственным недостатком IT сетей с применением разделительных трансформаторов и системами контроля изоляции является их достаточно высокая стоимость. Такие затраты должны быть оправданы особыми требованиями к системам безопасности и жизнеобеспечения.
Области применения сетей с изолированной нейтралью
В большинстве случаев сбоев и отказов в работе систем автоматики, вычислительной и измерительной техники можно избежать соблюдением требований электромагнитной совместимости оборудования и технических средств, а также правил выполнения заземления таких систем.
Вместе с тем, существуют объекты, к которым предъявляются, с одной стороны – повышенные требования к электробезопасности, которая во многом зависит от устойчивой и безотказной работы микропроцессорных устройств и электронной аппаратуры, с другой – недопустимостью отключения оборудования от электроснабжения (системы освещения, системы жизнеобеспечения, операционные комплексы, шахты и т. д.).
Высокая помехозащищенность, электробезопасность и бесперебойность электроснабжения, которую обеспечивают IT- сети, определило их использование в системах электроснабжения медицинских учреждений, предприятий горной, нефтегазодобывающей, металлургической, химической промышленности, железнодорожного и морского транспорта, специального научного и испытательного оборудования.
Электромагнитные помехи по цепям питания и защитного заземления могут значительно превышать стандартизированные уровни устойчивости электронной аппаратуры, что может привести к ошибкам в системах обработки информации, увеличении погрешности измерений, сбоям и отказам в работе систем автоматики.Одним из самых эффективных способов защиты чувствительных к помехам приборов и оборудования является применение гальванической развязки по питанию силового и слаботочного оборудования (IT – сеть). Поскольку в такой сети нулевой провод изолирован от земли и отсутствует гальваническая связь с сетью TN-S, в электрической цепи полностью устраняется путь, по которому возможна передача кондуктивной помехи.
Способы защиты информационного оборудования от помех рассматривались в статьях «Требования к заземляющим устройствам. Устраняем противоречия» и «О функциональном заземлении». Там же, в числе других способов защиты от помех, называлась и сеть с изолированной нейтралью (IT – сеть). Рассмотрим более подробно преимущества такой сети и области ее применения.
Построение сети с изолированной нейтралью.
Основным способом получения сети с изолированной нейтралью (IT- сети) является применение разделительного трансформатора. Разделительный трансформатор преобразует сеть с глухозаземленной нейтралью в IT-сеть. При этом силовое оборудование потребителя получает питание по сети TN-S, а слаботочная, чувствительная к помехам нагрузка запитывается через разделительный трансформатор по сети IT. Однофазная нагрузка подключается к силовым выходам трансформатора, а корпус аппарата – к заземляющей шине для предотвращения накопления статического заряда, как показано на рис.1.
Рис. 1
Преимущества, которые дает сеть с изолированной нейтралью.
1. Высокий уровень электробезопасности.
IT- сети, по сравнению с сетями TN-С, TN-S, TN-С-S, ТТ, обеспечивают наибольшую электробезопасность для обслуживающего персонала. В IT-сети нет гальванической связи между землей, фазой и нейтралью. Одновременное касание любого из силовых выходов разделительного трансформатора и заземленного, неизолированного элемента конструкции является безопасным.
В «идеальной сети» напряжение относительно земли равно нулю. В реальных сетях токи утечки определяются качеством изоляции сети относительно земли и составляют (при ее высоком качестве) микроамперы, что значительно меньше уровня безопасности и не представляет угрозы для человека.
При неполадках нейтрального или фазного провода и первичном повреждении изоляции также не возникает опасность поражения электрическим током, поскольку не образуется замкнутый токовый контур с землей. Величина тока однофазного замыкания на землю, в худшем случае, составляет единицы ампер. При таком токе замыкания напряжение прикосновения крайне невелико и не представляет опасности для человека.
Первичный пробой (фаза – корпус) в IT-сети, в отличие от сети TN-S, не приводит к аварии (рис. 2).
Рис. 2
При замыкании на землю IT-сеть просто переходит в TN-S-сеть, поэтому не происходит отключения электрооборудования потребителя. При этом не возникает опасности поражения людей или повреждения оборудования и потребители могут продолжать свою работу.Вторичный пробой на корпус произойдет уже в TN-S-сети, поэтому он приведёт к аварийной ситуации и срабатыванию устройств защиты (например, автоматического выключателя). Следовательно, первый пробой изоляции должен быть своевременно выявлен и максимально быстро устранен.
При отсутствии контроля о состоянии изоляции первичный пробой может пройти незамеченным, поэтому для сетей с изолированной нейтралью обязательным является применение реле контроля изоляции (РКИ), обеспечивающего непрерывный контроль за состоянием изоляции выходной обмотки трансформатора и распределительной сети.
Контроль за состоянием изоляции осуществляется при помощи пульта дистанционного контроля, оборудованного системой звуковой и визуальной сигнализации. Реле контроля изоляции при этом имеет установку уровня состояния изоляции. В случае снижения качества изоляции (фаза-корпус) ниже установленного уровня потребители будут автоматически отключены.
Безопасность IT- сети, кроме того, может быть улучшена за счет применения УЗО.
2. Высокая пожаробезопасность
Высокая пожаробезопасность IT-сетей в сравнении с сетями других конфигураций объясняется очень малой величиной тока однофазного замыкания на землю (единицы ампер). В этом случае при первичном пробое изоляции нет опасности искрообразования и возгорания. Это чрезвычайно важно в помещениях с горючими материалами и во взрывоопасных помещениях при наличии воспламеняющейся угольной, древесной, зерновой пыли, утечек газа или паров нефтепродуктов.
3. Повышенная надежность IT-сетей
Разделительный трансформатор с заземленным экраном является эффективным помехоподавляющим фильтром и обеспечивает создание выделенной помехозащищенной сети электроснабжения для объектов с высокими требованиями к системам безопасности и жизнеобеспечения.
4. Бесперебойность электроснабжения.
IT-сети обеспечивают лучшую бесперебойность питания потребителей по сравнению с любыми другими системами электроснабжения. Возникновение первичных однофазных замыканий на землю, как правило, не требуют немедленного отключения оборудования.
Для увеличения надежности критичных к бесперебойности электроснабжения объектов (например, медицинских учреждений и др.) предусматривается питание электросетей по 1 категории. Помимо двух независимых источников питания, что является обязательным условием, в качестве третьего источника питания могут применяться дизельные станции с системой автоматического запуска и источники бесперебойного питания.
5. Помехозащищенность.
Питание микропроцессорных приборов от разделительного трансформатора в условиях высокого уровня помех по сетям защитного заземления – наиболее эффективный способ защиты чувствительных к помехам приборов и оборудования.
Как уже отмечалось, разделительный трансформатор, кроме того, что сам по себе является неплохим фильтром помех, является также хорошей защитой от импульсных грозовых перенапряжений по сетям заземления, что обеспечивает стабильную и надежную работу слаботочной аппаратуры.
Электромагнитные возмущения в самих IT сетях незначительны, поскольку ток однофазного замыкания мал и не создает значительных падений напряжения. Сети IT имеют ограничение на расширение сети, так как новые присоединения увеличивают ток однофазного замыкания и ухудшают электромагнитную обстановку.
Единственным недостатком IT сетей с применением разделительных трансформаторов и системами контроля изоляции является их достаточно высокая стоимость. Такие затраты должны быть оправданы особыми требованиями к системам безопасности и жизнеобеспечения.
Области применения сетей с изолированной нейтралью
В большинстве случаев сбоев и отказов в работе систем автоматики, вычислительной и измерительной техники можно избежать соблюдением требований электромагнитной совместимости оборудования и технических средств, а также правил выполнения заземления таких систем.
Вместе с тем, существуют объекты, к которым предъявляются, с одной стороны – повышенные требования к электробезопасности, которая во многом зависит от устойчивой и безотказной работы микропроцессорных устройств и электронной аппаратуры, с другой – недопустимостью отключения оборудования от электроснабжения (системы освещения, системы жизнеобеспечения, операционные комплексы, шахты и т. д.).
Высокая помехозащищенность, электробезопасность и бесперебойность электроснабжения, которую обеспечивают IT- сети, определило их использование в системах электроснабжения медицинских учреждений, предприятий горной, нефтегазодобывающей, металлургической, химической промышленности, железнодорожного и морского транспорта, специального научного и испытательного оборудования.
Комментариев нет:
Отправить комментарий