Краткие методические указания. В электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ применяются следующие режимы (системы) нейтрали:

В электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ применяются следующие режимы (системы) нейтрали:

- система TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

- система TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;

- система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;

- система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;

- система IT - система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;

- система ТТ - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

В лабораторной работе будет производиться моделирование систем TN-C, TN-S, IT и TT. Эти системы исследуются как в нормальных режимах работы, так и в аварийных, связанных с частичным (утечка) или полным (пробой) повреждением фазной изоляции. Такие повреждения приводят к появлению напряжения на открытых проводящих частях (ОПЧ), в рассматриваемых случаях – на корпусах электроприемников.

Системы TN-C и TN-S моделируются тремя однофазными нагрузками, четырех или пятипроводной питающей линией и источником питания – трехфазным трансформатором – рис.1 и рис.2.

Рис.1. Схема модели системы TN-C

Рис.2. Схема модели системы TN-S

В качестве однофазных нагрузок или электроприемников используются три индуктивные нагрузки (Х₁, Х₂ и Х₃). Параллельно с ними подключены три однофазные активные нагрузки, имитирующие сопротивления фазной изоляции электроприемников (R₁, R₂ и R₃). Одни выводы однофазных активных нагрузок подключаются к фазным проводам (точка 2), другие выводы представляют собой корпуса электроприемников (точка 1) и подключаются либо к PEN проводнику (система TN-C), либо к PE проводнику (система TN-S).

Значения мощности однофазных активных нагрузок изменяются во время опытов, что моделирует возникновение утечки изоляции на корпус, а также во время опытов производится шунтирование однофазных активных нагрузок – создание пробоя изоляции на корпус. Параметры нагрузок устанавливаются по указанию преподавателя.

Четырех или пятипроводные линии выполняются в работе на основе моделей линий электропередач (на одной модели используются три провода, на второй – один или два в зависимости от исследуемой системы). Емкости линий относительно земли полностью выводятся из работы установкой соответствующих переключателей в нулевое положение. Остальные параметры устанавливаются по указанию преподавателя.

В качестве питающего трансформатора используется регулировочный трансформатор. Он подключается первичной обмоткой, соединенной в звезду, к источнику трехфазного напряжения. Вторичная обмотка также соединяется в звезду с нулевым проводом и к ней подключается четырех или пятипроводная линия. Напряжение вторичной обмотки устанавливается по указанию преподавателя.

Схема модели системы IT приведена на рис.3. В этой модели используется источник питания – регулировочный трансформатор, вторичная обмотка соединяется в звезду без нулевого провода. Питающая линия выполняется трехпроводной (используется одна модель линии электропередачи).

Электроприемники с фазной изоляцией моделируются аналогично предыдущим опытам. Нейтрали электроприемников соединяются в точку 2. Сопротивления изоляции соединяются одними выводами в точку 1, представляющую точки присоединения корпусов электроустановок к заземляющему устройству, а другими – к соответствующим фазным проводам.

Заземляющее устройство моделируется одним из проводов второй модели линии электропередачи. Первый вывод этого провода присоединяется к точке 1, второй вывод (земля) используется для присоединения трех однофазных емкостных нагрузок, представляющих собой емкости фаз питающей линии относительно земли.

Все параметры схемы модели устанавливаются по указанию преподавателя.

Схема модели системы TT приведена на рис.4. В этой схеме источник питания (регулировочный трансформатор) имеет вторичную обмотку со схемой соединения - звезда с нулевым проводом. Питающая линия выполняется четырехпроводной (используется одна модель линии электропередачи с тремя фазными и нулевым проводами).

Рис.3. Схема модели системы IT

Рис.4. Схема модели системы TT

Нейтрали электроприемников соединяются в точку 2, к которой подключается нулевой провод N. Сопротивления фазной изоляции электроприемников (R₁, R₂ и R₃) подключаются одними выводами к соответствующим фазным проводам, а другими (в точках 1', 1'', 1''') к заземляющим устройствам (R_ЗАЗ1, R_ЗАЗ2 и R_ЗАЗ3). Заземляющие устройства собираются на основе второй модели линии электропередачи. Для представления в схеме сопротивлений заземляющих устройств используются фазные провода модели, присоединяемые к R₁, R₂ и R₃– с одной стороны, а с другой (точка 3) к нейтрали трансформатора. Точка 3 представляет собой землю.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему модели TN-C.

2. Изменяя значение нагрузки Х₁ в пределах, указанных в табл.1, измерить величину напряжения между точкой присоединения корпусов электроприемников к PEN проводнику и нейтралью трансформатора. Полученные данные занести в табл.1.

Таблица 1. Исследование системы TN-C

Мощности нагрузок, %						U, В
Х₁	Х₂	Х₃	R₁	R₂	R₃	U, В
100	100	100	0	0	0
75	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
50	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
100	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	60	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	80	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	100	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	Шунт	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾

3. Сделать вывод о напряжении на PEN проводнике при несимметричной нагрузке и исправной изоляции.

4. Изменяя значение нагрузки R₁ в пределах, указанных в табл.1, измерить величину напряжения между точкой присоединения корпусов электроприемников к PEN проводнику и нейтралью трансформатора. Полученные данные занести в табл.1.

5. Сделать вывод о напряжении на PEN проводнике при симметричной нагрузке и возникновении повреждения изоляции.

6. Собрать схему модели TN-S.

7. Изменяя значение нагрузки Х₁ в пределах, указанных в табл.2, измерить величину напряжения между точкой присоединения корпусов электроприемников PE проводнику и нейтралью трансформатора. Полученные данные занести в табл.2.

Таблица 2. Исследование системы TN- S

Мощности нагрузок, %						U, В
Х₁	Х₂	Х₃	R₁	R₂	R₃	U, В
100	100	100	0	0	0
75	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
50	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
100	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	60	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	80	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	100	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾	Шунт	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾

8. Сделать вывод о напряжении на PE проводнике при несимметричной нагрузке и исправной изоляции.

9. Изменяя значение нагрузки R₁ в пределах, указанных в табл.1, измерить величину напряжения между точкой присоединения корпусов электроприемников к PE проводнику и нейтралью трансформатора. Полученные данные занести в табл.2.

10. Сделать вывод о напряжении на PE проводнике при симметричной нагрузке и возникновении повреждения изоляции.

11. Собрать схему модели IT.

12. Изменяя значение нагрузки R₁ в пределах, указанных в табл.3, измерить величину напряжения между точкой присоединения корпусов электроприемников к заземляющему устройству и землей, а также измерить емкостные токи фаз. Полученные данные занести в табл.3.

13. Сделать вывод о напряжении между корпусами элект-роприемников и землей при возникновении повреждения изоляции.

14. Собрать схему модели TT.

15. Изменяя значение нагрузки R₁ в пределах, указанных в табл.4, измерить величины напряжения между корпусами электроприемников и землей. Полученные данные занести в табл.4.

16. Сделать вывод о напряжении между корпусами электро-приемников и землей при возникновении повреждения изоляции.

Таблица 3. Исследование системы IT

Мощности нагрузок, %			Емкостные токи фаз, А			U, В
R₁	R₂	R₃	I_C₁	I_C₂	I_C₃	U, В
20	0	0
40	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
60	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
80	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
100	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
Шунт	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾

Таблица 4. Исследование системы TT

Мощности нагрузок, %			Напряжения на корпусах электроприемников, В
R₁	R₂	R₃	U₁	U₂	U₃
40	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
60	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
80	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
100	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾
Шунт	¾ _{" "}¾	¾ _{" "}¾