Was bedeutet Floating Neutral? Auswirkungen & Wie man es testet und behebt?
Phase, Neutral und Erdung sind die drei Verbindungen, die ein elektrisches System bilden. Damit die elektrische Energie sicher durch die Last fließen kann, ist jede Kabelverbindung wichtig.
In einfachen Worten,
wird ein Phasendraht verwendet, um den primären Laststrom für die Last zu tragen
wird ein Neutralleiter verwendet, um den extrem geringen oder sogar vernachlässigbaren Rückstrom zum Quellpunkt zurückzuführen, und
wird ein Erdungsleiter verwendet, um den Leckstrom zur Erde zu leiten.
Ein spezifisches Problem mit dem Neutralleiter besteht darin, dass, wenn es nicht behoben wird, es schnell den elektrischen Kreislauf stören wird. Das Problem ist der schwebende Neutralleiter.
Was ist ein schwebender Neutralleiter?
Schwebender Neutralleiter
Die Phasenspannung bleibt nicht konstant über jede Phase, wenn der Sternpunkt einer ungleichmäßig belasteten Last nicht mit dem Sternpunkt der Stromquelle (Generator oder Verteilungstransformator) verbunden ist, sondern variiert stattdessen.
Es wird als schwebender Neutralleiter bezeichnet, weil das Potential eines isolierten Sternpunkts (oder) Neutralpunkts ständig wechselt und nicht festgelegt ist.
Der Neutralleiter eines Schaltkreises ist unter der Bedingung des schwebenden Neutralleiters von der Erde getrennt. Der Neutralleiter in einem Wechselstromsystem ist immer an die Erde geerdet. Allerdings
lockerer Anschluss,
Bruch des Neutralflats,
schlechte Schaltung oder
Kurzschluss
können alle einen schwebenden Neutralleiter in einem Stromsystem verursachen.
Was ist Neutral & warum wird es geerdet?
Die Phasendifferenz in einem dreiphasigen Wechselstromsystem beträgt 120° für alle Phasen. In einem Delta-Stern-Transformator wird ein zentraler oder gemeinsamer Punkt bereitgestellt, von dem aus die gleiche Spannungsdifferenz mit einer Phasenverschiebung von 120° für alle drei Wicklungen der R-, Y- und B-Phasen erhalten wird.
Die Spannung am Neutralpunkt beträgt 0 bei ausgeglichener Belastung. Wenn sich der Phasenwinkel einer Phase aufgrund einer ungleichmäßigen Belastung oder eines Fehlers ändert, entsteht eine ungleichmäßige Spannung (oder) Strom im Neutralleiter.
Der Neutralleiter jedes Sternwickeltransformators wird sicher an die Erde gelegt, um das System zu schützen. Wenn es an der Lastseite eine Ungleichgewichtsbelastung oder eine Phasen-Erden-Fehlstelle gibt, fließt der ungleichmäßige (oder) Fehlerstrom über den Neutralleiter über eine geschlossene Schleife zur Erde.
Das Schutzrelais funktioniert, indem es den Neutralstrom erkennt und die Last isoliert.
Auswirkungen des schwebenden Neutralleiters
Ein schwebender Neutralleiter ist äußerst schädlich in einem Wechselstrom(AC)-System. Benutzer können folgende Störungen bemerken:
Ungleichmäßige Spannung kann am Neutralpunkt auftreten und die Stabilität des Systems und der angeschlossenen Geräte beeinträchtigen.
Aufgrund des ungleichmäßigen (oder) fehlerhaften Stroms der schwebenden Erde kann das Relais diesen nicht erkennen, und das zugehörige Schutzsystem wird nicht arbeiten.
Verschiedene Faktoren, die den schwebenden Neutralleiter verursachen
Viele Elemente werden als Ursachen des schwebenden Neutralleiters identifiziert. Die Wirkung des schwebenden Neutralleiters hängt davon ab, wann der Neutralleiter gebrochen ist.
1) Dreiphasen-Verteilungstransformator
Die meisten Ausfälle des Neutralleiters an Transformatoren werden durch einen defekten Neutralbushing verursacht.
Es wurde festgestellt, dass der Hauptgrund für den Ausfall des Neutralleiters am Transformator-Bushing die Anwendung des Linien-Anschlusses ist. Vibrationen und Temperaturunterschiede führen dazu, dass die Mutter am Linien-Anschluss mit der Zeit lockert, was zu einer heißen Verbindung führt. Der Leiter begann zu schmelzen und brach den Neutralleiter ab.
Eine der Ursachen für den Neutralausfall ist die unzureichende Installation und die Arbeit technischer Fachkräfte.
Je nachdem, wie gut die Belastung des Systems ausgeglichen ist, kann ein beschädigter Neutralleiter an einem dreiphasigen Transformator die Spannung bis zur Leitungsspannung schwanken lassen. Ein solcher schwebender Neutralleiter könnte Geräte der Kunden, die an die Versorgung angeschlossen sind, beschädigen.
Unter normalen Bedingungen fließt der Strom von Phase zur Last zur Last zurück zur Quelle (Verteilungstransformator). Bei einem gebrochenen Neutralleiter entsteht eine Spannung zwischen den Lasten, da der Strom von der roten Phase auf die blaue oder gelbe Phase wechselt.
Je nach Kunden könnten sie niedrige Spannung oder Überspannung erleben.
2) Gebrochener Neutralleiter in der Niederspannungsleitung
Das Ergebnis eines gebrochenen Überkopfneutralleiters in der Niederspannungsübertragung wird dem Bruch am Transformator entsprechen.
Anstelle der Phasenspannung schwankt die Versorgungsspannung bis zur Leitungsspannung. Je nach Problemlage könnten angeschlossene Geräte der Kunden beschädigt werden.
3) Gebrochener Service-Neutralleiter
Ein gebrochener Neutralleiter des Serviceleiters wird nur zu einer Reduzierung der Versorgung am Verbraucherpunkt führen. Es gab keine Schäden an den Geräten des Kunden.
4) Ein Verteilungstransformator mit hoher Neutralerde-Widerstand
Ein guter Erdungswiderstand des Neutralgruben bietet einen Weg mit geringem Widerstand für den Neutralstrom, um in die Erde abzufahren. Ein hoher Erdungswiderstand kann einen Weg mit hohem Widerstand für die Neutralerde am Verteilungstransformator bieten.
Erdungswiderstand niedrig genug, um ausreichenden Fehlerstrom für die sofortige Nutzung von Schutzeinrichtungen bereitzustellen und das Schweben des Neutralleiters zu verhindern.
5) Überlast und ungleichmäßige Lasten
Einer der häufigsten Gründe für den Neutralausfall ist Überlast in Kombination mit ungleichmäßiger Lastverteilung.
Der Neutralleiter sollte so eingerichtet sein, dass der geringstmögliche Strom durch den Neutralleiter fließt. Die durch die Phasenstromverschiebung von 120° verursachte Kompensation sollte theoretisch zu einem Nullstromfluss im Neutralleiter führen.
IR<0 + IY + 120 + IB – 120 = IN
In einem überlasteten, ungleichmäßig belasteten Netzwerk fließt viel Strom im Neutralleiter, wodurch der Neutralleiter an der schwächsten Stelle reißt.
6). Geteilte Neutralleiter
In der Verkabelung mancher Gebäude wird ein einzelner Neutralleiter von zwei (oder) drei Phasen geteilt. Der ursprüngliche Plan war, die vieradrige (drei Phasen & ein Neutralleiter) Verkabelung der Verteilerkästen auf der Zweigkreisebene nachzuahmen. Theoretisch sollte nur der ungleichmäßige Strom zum Neutralleiter zurückkehren. Daher kann ein Neutralleiter die Arbeit für alle drei Phasen erledigen. Mit dem Aufkommen von einphasigen nichtlinearen Lasten endete diese Verkabelungskonstruktion jedoch schnell. Das Problem ist der Nullfolgenstrom.
Statistisch addieren sich insbesondere dritte Harmonische von nichtlinearen Lasten, die auf dem Neutralleiter zurückkehren. Der zusätzliche Neutralstrom erhöht die Spannung vom Neutralleiter zur Erde, was gefährlich sein kann, da es zu einer Überhitzung eines zu kleinen Neutralleiters führen kann. Diese Spannung vom Neutralleiter zur Erde verringert die Spannung von Leitung zu Neutral, die für die Last zur Verfügung gestellt wird.
7). Mangelnde Wartung und schlechte Handwerkskunst
Das Wartungspersonal achtet in der Regel wenig auf das Niederspannungsnetz. Die Lockerheit oder unzureichende Festigkeit des Neutralleiters wird die Neutralkontinuität beeinträchtigen, was zu einem schwebenden Neutralleiter führen kann.
Wie kann ein schwebender Neutralleiter getestet werden?
Der Neutralleiter ist immer geerdet. Unter normalen Bedingungen sollte die Spannung am Neutralpunkt bezüglich der Erde immer Null sein. Wenn der Zustand des schwebenden Neutralleiters andauert, muss es eine Spannungsausgleichung am Neutralpunkt bezüglich der Erde geben. Das System kann durch Messen der Spannung zwischen Neutralleiter und Erde getestet werden.
Wie kann ein schwebender Neutralleiter behoben werden?
1). Verwendung eines 4-Pol-Stromschutzes, eines ELCB oder eines RCBO im Verteilerkasten
Ein schwebender Neutralleiter ist gefährlich.
Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Verteilerkasten mit einem 3-Pol-Stromschutz für 3-Phasen- und Busleisten für Neutral für 3-Phasen-Eingänge und einen Neutralleiter. Die Spannung zwischen den Phasen beträgt 440V, und die Spannung zwischen Neutral und Phase beträgt 230V. Wenn 230V-Lasten mit Einzelstromschützen versorgt werden, hat die 230V-Last eine Leitung, die vom Stromschutz gespeist wird, und einen Neutralleiter.
Wenn der Neutralleiter im Verteilerkasten locker, korrodiert oder getrennt ist, können die 230V-Lasten in Schwierigkeiten geraten. Dieser Zustand des schwebenden Neutralleiters führt dazu, dass eine Leitung von 230V auf 340V oder 350V steigt und die andere auf 110V oder 120V sinkt.
Überspannung wird die Hälfte der 230V-Geräte beschädigen, während Unterspannung die andere Hälfte beschädigen wird. Vermeiden Sie daher schwebende Neutralleiter. In einem 3-Phasen-Versorgungssystem werden ELCB, RCBO oder 4-Pol-Stromschütze den gesamten Strom abschalten, wenn der Neutralleiter öffnet.
2). Spannungsstabilisator
Durch den schwebenden Neutralleiter werden dreiphasige Lasten bei einem Neutralausfall zwischen den Phasen verbunden. Abhängig vom Widerstand zwischen diesen Phasen variiert die Spannung von 230V bis 400V. Schützen Sie die Geräte mit einem Servostabilisator mit großem Eingangsspannungsbereich und Hoch-/Tiefabschaltung.
3). Standardmäßige Handwerkskunst und Wartung
Die Wartung des Niederspannungsnetzes sollte mehr Priorität erhalten. Im Niederspannungsnetz den Neutralleiter mit ausreichendem Drehmoment festziehen.
Fazit
Ein Zustand des schwebenden Neutralleiters ist äußerst gefährlich, da jemand, der sich nicht bewusst ist, dass der Neutralleiter schwebt, leicht den Neutralleiter berühren kann, um herauszufinden, warum ein Gerät, das in den Schaltkreis eingesteckt ist, nicht funktioniert, und dabei einen elektrischen Schock erleiden kann. Einphasige Geräte sind so konstruiert, dass sie bei ihrer üblichen Phasenspannung arbeiten; wenn sie der Leitungsspannung ausgesetzt sind, können sie beschädigt werden.
Ein Fehler des schwebenden Neutralleiters ist ein äußerst gefährliches Problem, das so schnell wie möglich behoben werden muss, indem elektrische Leitungen überprüft und richtig verbunden werden.
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