IT系统的优势

IT系统的优势

对比TN系统或TT系统 ("接地系统"),IT系统 ("不接地系统")是一种很少使用的系统类型,即使在很多情况下它是更好的选择。

为什么我们在实践中会选择较为不好的系统?
其答案似乎是:习惯、方便、无知。浮动系统在这个领域并不是广为人知的。事实上,IT系统在大学或者实习阶段很少有接触到。因此,接地系统就像建立的标准一样不停的流传。IT系统很少被使用,当它被使用的时,在应用中它的优势是显而易见的。例如,手术室和重症监护室或铁路信号技术方面。为什么呢?因为在这些地方,人们的生命危在旦夕。但IT系统是否总是在供电系统中与人身安全有关呢?

本质上是安全的 - 小差别,大影响

IT系统和TN系统或TT系统的主要区别就是,当系统和大地供电的变压器星点之间有导体连接在系统和大地之间。这种连接存在于接地系统中,而不存在于不接地系统中。

如果操作只有这么小的差异,那么影响的最大区别是什么? 如果有一个人在完整的IT系统中触摸到带电导体的外壳时,会发生什么呢:一般不会发生什么!为什么呢?因为只有一个很小的电流通过,而这个电流是由于泄漏电容引起的并且外壳是接地的。

当这个发生在接地系统时会怎么样呢?在此,我们先建立一个闭合电路,然后在一定程度上等待故障发生。如果在这种情况下,一旦有人接触了带电导体外壳,由于电源变压器的低电阻连接,没有过电流保护装置,故障电流会立即流过这个人身体。为了保证此刻所需的保护措施发挥作用,就必须进行定期测试。

但是这些测试需要按照怎样的频率执行呢?

故障定位

通过所谓的接地故障定位系统,在操作或离线状态下可以进行故障定位 (IFLS)

为此,就需要使用固定安装的设备以及便携式设备。在原理上,通过使用接地故障监视(RCM)技术可以在接地系统中实现定位。当然,由于这种技术只能局限在电源系统中工作,而且与IT系统不同,它仍然局限于不对称的接地故障。

在操作过程中,没有不必要的干扰

如果在不接地系统中发生接地故障甚至已经存在接地故障,系统不需要关闭。

这就是为什么有些场所需要强制使用浮空系统,例如重症监护室。在发生接地故障的情况下,维持生命的设备依然会供电。IT系统大体上能够完全适用于那些不能断电的应用场所,如果断电就会有严重后果或导致高昂的成本 -在流水线、数据中心、自动化几乎无处不在。所有类型的控制回路尤其重要。控制回路中的控制器故障和失效 —例如在变电站或核电站,就会产生严重的后果。基于接地故障监视仪的信息,在浮动系统中规划长期服务和维护工作是可行的,这样可以避免未规划的服务来纠正故障。

绝缘恶化的早期检测

另一个关键的优点就是可以立即检测到绝缘等级的恶化。

在接地系统中,故障电流可以在毫安范围内通过复杂的接地故障监视技术(RCM)解决,但是不能做进一步检测。即使是选择仅有剩余电流的电阻部分,这就说明在主电压为400V的情况下,检测恶化的绝缘等级低于40 kΩ和10mA的分辨率。与未被监视的会意外断电的接地系统相比,这是一个显著的改进。在IT系统中,40 kΩ的绝缘值与推荐的主响应值相对应。IT系统甚至可以测量更大范围的欧姆值 – 这意味着与接地系统相比至少可以有1000个因素。因此,在不接地系统中可以更早的检测到绝缘恶化。

不对称故障的检测

在IT系统中,不对称故障可以通过主动接地故障监视仪检测。对称故障是所有导线上类似等级的绝缘恶化。

这类故障都很普遍。例如,光伏系统中的绝缘值往往会在正负方向上恶化到一个相似的程度。

直流系统中的测量

纯直流系统的GFCI,例如电池系统当前是不可用的。可以使用直流供电电压的剩余电流监视仪(RCM),也可以采用接地故障监视的IT系统

在直流系统中, ISOMETER® iso685还有这样一个优点,它能支出故障是正向还是负向。

IT系统的优势

在交流系统中,如有电池系统、变流器、开关电源等,则可能会发生直流故障。

纯交流系统中,广泛的A型 GFCI在此是不适用的。在接地系统中,仅可能适用B型GFCI或必须通过其他方式(RCM技术)确保直流电流超过6mA时,关闭系统。合理的选择是将装置作为一个不接地的系统进行操作,并使用一个接地故障监视设备来监视它。

离线监视

因为接地故障监视设备是主动测量设备,所以它能够离线监视IT或TN系统。

这个方面很重要,例如,铁路开关点加热单元、船舶上的消防泵、核电站多余的冷却系统。通过这种方式,在夏季的铁路开关点加热电源上也能检测到接地故障,以便及时修复。否则,只有在冬季当装置打开时才能检测到故障—然而在需要的时候,装置可能会立即失效。

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无缝连接定期测试

浮空系统的接地故障监视设备规定连续监视绝缘值。

相比之下,在周期性测试(关键周期验证)阶段,仅测量绝缘的瞬时状态。这种状态可能会在测试后立即急剧恶化,并且在之后很长一段时间内都不会引起注意。通过额外适用接地故障监视系统(RCM技术),也可以实现接地系统的连续监视。

防火保护

电气装置中的接地故障通常会引起火灾。在不接地系统中,发生火灾的危险非常低。

首先,在绝缘恶化的早期阶段可以发现并且纠正接地故障。其次,由于没有低阻回路,大到足以引起火灾的电流,在发生接地故障时不会流过。也适用于没有过大系统泄漏电容的系统的限制。

长期监视

ISOMETER® iso685iso1685能够数年连续记录带有时间和日期分布的系统参数。

与其他记录的系统信息一起,这方面能够基于事件进行故障分析,能够更容易的发现并且纠正偶然发生的故障;同时,它还推进了关于今后投资决策的信息。可以在设备中或者通过以太网进行评估。

非线性负载的安全处理,尤其是变频器

现在,系统包含的负载越来越少 (欧姆)。灯泡已经被节能灯泡或LED取代,电脑和电视通过开关模式的电源进行通电,洗衣机里包含一个变频器并且大量的变频器被用于工业马达。

在浮空系统中,强大的接地故障监视仪能够处理这些问题,并且对整个系统的绝缘值做出准确的测量。浮空系统特别适用于带变频器的地方,因为即使在IT系统中大型变频驱动的连接回路中的绝对接地故障,由于直流电流和铁芯的相关饱和效应,不能破坏电感元件或供电发电机和变压器。   ISOMETER® iso685是为了带变频器的监视系统而开发的,设备能够在关键的系统状态下使逻辑连接的系统参数能够自动关闭驱动。在变频驱动中,连接回路故障与电机侧故障的区别是,使用iso685不需要额外的费用和其他设备。

没有杂散电流

杂散电流通常会引起接地故障的问题。这些电流不能流过L、N和PE线,但是会寻找其他路径。

它们会引起管道、防雷系统、滚珠轴承、地基和其他导电部件的腐蚀和锈斑。它们还可以导致信号电缆甚至火灾保护层的破坏;其结果就是磁场干扰会引起IT系统和通信系统中的问题。在不接地系统中,由于变压器的星点返回路径不是闭环,因此杂散电流不会在不接地系统中传播。

瞬时的情况下更稳定

IEC 62109-1:2010 描述了通过隔离变压器,过电压类别从CAT IV 降低到CAT III的可能性,光电耦合器或类似的电隔离,因此瞬时电流不像由接地系统引起的电流那么高。 实际的结果是,在IT系统中的电力负载的元件受到的电压峰值较少,因此其使用寿命更长。

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不接地系统的劣势

浮空系统不能很大

非常大的浮空系统会变得过于复杂并且会包含一个容易疏忽的高系统泄漏电容。因此建议通过隔离变压器将大型的IT系统分割成单独的单元。这可能会导致的额外成本和功能损失是微不足道的。

划分到电隔离子系统也是有优势的,例如滤波效果与干扰有关或能对负载供电的电压进行特别调整。  大型系统的组成必须根据系统参数并且在具体情况下进行评估。 例如,全球最大的光伏领域可以 通过各个ISOMETER®中isoPV型绝缘监视仪来监视整个系统。这就意为着单个 ISOMETER®不会错过任何一个有缺陷的连接器、一根损坏的电缆或一个损坏的光伏模块,尽管装置的尺寸要比十个足球场更大。

接地故障发生时电压增加

在导线上有接地故障的不接地系统中,其他导体对地的线对线电压就会增加。 如果在230伏特系统中导体上有接地故障,其他导体的电压相对于接地电势增加约400 V。与接地有关的系统组件是一个问题,尤其是Y电容和过电压限制,因此应该适用于最大额定电压。当变压器的二次侧是Delta模式连接时,电压的增加是可以避免的。

结论

与接地系统相比,不接地系统有许多优点,它不仅适用于手术室或核电站的高要求,而且适用于几乎所有的应用。  目前,在许多情况下,甚至没有考虑使用浮空系统,即便它是一个更好的选择。最新一代接地故障监视仪提供了很多益于操作者的经济和技术优势。有时,接地故障监视仪的成本作为反对使用IT系统的论据。然而,事实恰恰相反:考虑到上述的优点和相关的经济效应,从商业角度来看,使用浮动系统总是有回报的!

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