Co znamená plovoucí neutrální vodivka? Účinky a jak ji otestovat a opravit?

    Fáze, nulový vodič a zemnice jsou tři spojení, které tvoří elektrický systém. Pro bezpečný průtok elektrické energie skrz zátěž je každé vodičové spojení důležité.

V jednoduchých slovech,

• fázový vodič se používá k přenosu hlavního zátěžového proudu pro zátěž

• nulový vodič se používá k přenosu velmi malého nebo dokonce zanedbatelného návratného proudu zpět ke zdroji, a

• zemnicový vodič se používá k přenosu únikového proudu do země.

Konkrétně existuje typický problém s nulovým vodičem a pokud není vyřešen, rychle naruší elektrický obvod. Tímto problémem je volná nula (floating neutral).

Co je to Volná Nula (Floating Neutral)?

Volná Nula (Floating Neutral)

Pokud není hvězdicový bod nesrovnalé zátěže spojen s hvězdicovým bodem zdroje (generátoru nebo distribučního transformátoru), fázové napětí nebude konstantní na každé fázi, ale bude se měnit.

Je známá jako volná nula, protože potenciál hvězdicového (nebo nulového) bodu, který je takto izolován, se stále mění a není pevně stanovený.

Podmínka, kdy je nulový vodič odpojen od země, se nazývá volná nula. Nulový vodič v AC systému je vždy zazemlen. Nicméně,

• volné spojení,

• puknutí nulového vodiče,

• špatné spojení obvodu, nebo

• krátké spojení

mohou způsobit volnou nulu v elektrickém systému.

Co je Nula a proč je zazemlena?

Fázový rozdíl v trojfázovém střídavém proudovém systému je 120° pro všechny fáze. V Delta-Hvězdicovém Transformátoru je poskytnut centrální nebo společný bod, ze kterého se pro všechny tři cívek R, Y a B Fáze získá stejný potenciální rozdíl s fázovým posuvem 120°.

Napětí nulového bodu je 0 za rovnovážného stavu. Pokud se fázový úhel jakékoli fáze změní kvůli nesrovnalé zátěži nebo poruše, generuje se nesrovnalé napětí (nebo) proud v nulovém vodiči.

Nulový vodič každého startovacího cívek transformátoru je pevně zazemlen, aby chránil systém. Pokud je nesrovnalá zátěž nebo fáze k zemi na konci zátěže, nesrovnalý (nebo) porušovací proud poteče do nulového vodiče pomocí uzavřené smyčky prostřednictvím země.

Chrání relé funguje tím, že rozpozná nulový proud a izoluje zátěž.

Dopady Volné Nuly

Volná nula je extrémně škodlivá v střídavém proudovém (AC) systému. Uživatelé mohou zaznamenat následující rušení:

Nesrovnalé napětí může nastat v nulovém bodě, což ovlivní stabilitu systému a spojeného zařízení.

Kvůli nesrovnalosti zemnice (nebo) vadným proudech může relé nerozpoznat, a související ochranný systém nebude fungovat.

Různé faktory způsobující Volnou Nulu

Identifikovány byly mnohé prvky jako hlavní příčiny volné nuly. Dopad volné nuly závisí na tom, kdy je nula přerušena.

1) Trojfázový distribuční transformátor

 Nejčastější selhání nulového vodiče u transformátoru způsobuje vadná nulová vložka.

Bylo zjištěno, že hlavní příčinou selhání nulového vodiče u nulové vložky transformátoru je použití čepu. Vibrace a teplotní rozdíly způsobí, že matice na čepu se postupně uvolní, což vede k horkému spojení. Vodič začne tavit, což vedlo k přerušení nuly.

Jednou z příčin selhání nuly je nedostatečná instalace a práce technického personálu.

Závisí na tom, jak je zátěž systému vyvážená, poškozená nula na trojfázovém transformátoru umožní, aby se napětí pohybovalo až k čárkovému napětí. Tato volná nula může poškodit zákaznické zařízení, které je spojeno se zdrojem.

Během normálních podmínek proud obvykle proudí z fáze k zátěži a pak zpět ke zdroji (distribučnímu transformátoru). Když je nula přerušena, mezi zátěžemi se vytvoří čárkové napětí, protože proud z červené fáze přechází na modrou nebo žlutou fázi.

Zákazník může zaznamenat nízké napětí nebo nadnapětí, v závislosti na situaci.

2) Přerušený nulový vodič v LV vedení

Výsledek přerušení nulového vodiče v LV převodovém vedení bude podobný přerušení u transformátoru.

Místo použití fázového napětí, se dodávací napětí pohybuje až k čárkovému napětí. V závislosti na stavu poruchy mohou být poškozena zákaznická zařízení.

3) Přerušený nulový vodič služebního vedení 

Poškození nulového vodiče služebního vedení způsobí pouze snížení dodávky v bodě spotřebitele. Zákaznická zařízení nebyla poškozena.

4) Distribuční transformátor s vysokým odporem zemnice nuly

Dobrý odporný odpor zemnice nuly poskytuje nízkoodpornou cestu pro nulový proud k uvolnění do země. Vysoký odporný odpor zemnice může poskytnout cestu s vysokým odporem pro zazemlení nuly u distribučního transformátoru.

Omezení odporu zemnice je dostatečně nízké, aby poskytl dostatečný porušovací proud pro okamžité použití ochranných zařízení a zabránil posunu nuly.

5) Přetížení a nesrovnalé zátěže

Jednou z nejčastějších příčin selhání nuly je přetížení kombinované s nesrovnalým rozdělením zátěže.

Nula by měla být vhodně nastavena, aby umožnila tok minimálního proudu přes nulový vodič. Teoreticky by se měl nulový proud zrušit díky 120° fázovému posunu fázového proudu, což by vedlo k nulovému proudu v nulovém vodiči.

IR<0 + IY + 120 + IB – 120 = IN

V přetížené a nesrovnalé síti proudí v nulovém vodiči mnoho proudu, což ved