В зависимости от характера (величины) тока замыкания на землю электрические сети разделяются на сети с изолированной и сети с заземленной нейтралью (глухозаземленной нейтралью).
Нейтраль- нейтрали трансформаторов, входящих в электрическую сеть одного напряжения, то есть имеющих электрическую связь.
Если на трансформаторах одной сети заземлить (соединить с землей) нейтрали обмоток одного напряжения, то электрическая сеть этого напряжения и будет сетью с заземленной нейтралью.
Если же все нейтрали обмоток одного напряжения трансформаторов одной сети не имеют связи с землей, то эти сети являются сетями с изолированной нейтралью.
Если на оборудовании в сети с заземленной нейтралью произойдет замыкание одной фазы (одного провода) на землю, то возникнет замкнутая электрическая цепь с малым сопротивлением - замкнутый контур тока. Сопротивление данного контура маленькое, то ток, возникающий в таком контуре «огромный». Он называется током однофазного короткого замыкания и в считанные секунды нагревает провода до такой степени, что они расплавляются, а точнее испаряются. Поэтому сети с заземленной нейтралью еще называют сети с большим током замыкания на землю. Для исключения повреждения оборудования при возникновении однофазного короткого замыкания это оборудование необходимо сразу же отключать с помощью устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), то есть это повреждение устраняется с возможным перерывом питания потребителей.
Если такая же ситуация произойдет в сети с изолированной нейтралью, то замкнутого контура не будет, так как он разорван в месте нейтраль – земля и тока большой величины в точке замыкания не будет. Большого тока не будет, но ток, хоть и небольшой, все, же будет – это зарядный или емкостной ток данной сети. Величина его зависит от емкости данной сети, которая в данном случае работает как конденсатор, емкость которого зависит от протяженности линий этой сети. Сети с изолированной нейтралью еще называют сети с малым током замыкания на землю.
Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью представляет опасность для людей, находящихся вблизи точки замыкания. Поскольку напряжение, возникающее на поверхности земли в точке соприкосновения с фазой, резко уменьшается при удалении от этой точки (полностью исчезает на расстоянии приблизительно 8 м), то человек, оказавшийся на расстоянии ближе 8 м к точке замыкания, попадет в зону напряжения.
В энергетике с изолированной нейтралью работают сети напряжением 6, 10 и 35 кВ. Сети остальных напряжений работают в режиме заземленной нейтрали.
Сеть 0,4 кВ по требованию Правил устройства электроустановок (ПУЭ) должна работать в режиме глухозаземленной нейтрали для безопасности людей, поскольку при замыкании фазы на землю в данном случае она будет отключаться защитными аппаратами (автоматами или предохранителями). Сети 6-35 кВ экономически выгоднее делать с изолированной нейтралью – не происходит отключения оборудования, а значит и погашения потребителей при однофазном замыкании (а именно однофазные замыкания чаще всего возникают на электрооборудовании) и есть время у оперативного персонала перевести потребителей на резервное питание прежде чем отключить поврежденный участок. Начиная со 110 кВ выгоднее делать сети с заземленной нейтралью, т.к. экономятся средства на дорогую изоляцию, которая при одном и том же напряжении в сети с изолированной нейтралью должна быть больше из-за длительности времени замыкания, нежели в сети с заземленной нейтралью, где режим замыкания на землю длится менее секунды (основные защиты оборудования имеют уставки по времени от 0 до 0,5 секунд). К тому же практически все потребители имеют минимум две линии питания напряжением 110 кВ, чего не скажешь про 6-10 кВ, и отключение одной из линий от защиты не приводит к погашению потребителей.
В сетях с заземленной нейтралью в идеальном случае нейтрали всех трансформаторов должны быть заземлены, но на практике это не так.
Выбор того или иного режима заземления нейтрали целесообразен исключительно при необходимости длительной работы сети с однофазным замыканием на землю. Подобная потребность в длительном сохранении такого аварийного состояния сети возникает лишь в случае отсутствия резервирования. При этом эффективное применение дугогасящего реактора возможно только в симметричных сетях с мало изменяющейся конфигурацией. В остальных вариантах предпочтительнее оказывается изолированная нейтраль и иногда – нейтраль, заземленная через резистор.
При отключении присоединения с однофазным замыканием релейной защитой во всех случаях предпочтительным оказывается резистивное заземление нейтрали. Такое комплексное решение ликвидирует все недостатки, присущие сетям с изолированной и компенсированной нейтралью, и выводит сети среднего напряжения на более высокий уровень надежности и электробезопасности, свойственный сетям напряжением 110 кВ и выше.