Cosa significa Neutro Flottante? Effetti e come Testare e Ripararlo

    Fase, neutro e terra sono le tre connessioni che compongono un sistema elettrico. Affinché l'energia elettrica fluisca in sicurezza attraverso il carico, ogni connessione di cavo è importante.

In termini semplici,

• Un cavo di fase viene utilizzato per trasportare la corrente principale del carico

• Un cavo neutro viene utilizzato per trasportare la corrente di ritorno estremamente piccola o persino trascurabile al punto di origine, e

• Un cavo di terra viene utilizzato per trasportare la corrente di dispersione a terra.

Specificamente, esiste un problema tipico con il cavo neutro e, se non viene risolto, interromperà rapidamente il circuito elettrico. Il problema è il neutro galleggiante.

Cos'è il Neutro Galleggiante?

Neutro Galleggiante

La tensione di fase non rimarrà costante su ciascuna fase se il punto stella di un carico sbilanciato non è collegato al punto stella della sorgente (generatore o trasformatore di distribuzione), ma varierà di conseguenza.

Viene chiamato neutro galleggiante perché il potenziale di un punto stella (o) punto neutro così isolato è in continuo cambiamento e non fisso.

Il cavo neutro di un circuito è separato da terra nella condizione nota come neutro galleggiante. Il cavo neutro in un sistema CA è sempre collegato a terra. Tuttavia,

• Connessione allentata,

• Rottura del cavo neutro,

• Cattiva connessione del circuito, o

• Cortocircuito

possono causare un neutro galleggiante in un sistema di potenza.

Cos'è il Neutro e Perché è Collegato a Terra?

La differenza di fase in un sistema trifase a corrente alternata è di 120° per tutte le fasi. Un punto centrale o comune è fornito nel Trasformatore Delta-Stella dal quale si ottiene una identica differenza di potenziale con uno scarto di fase di 120° per tutte e tre le avvolgimenti di Fase R, Y e B.

La tensione al punto neutro è 0 in condizioni bilanciate. Se l'angolo di fase di qualsiasi fase cambia a causa di un carico sbilanciato o di una condizione di guasto, si genera una tensione (o) corrente sbilanciata sul cavo neutro.

Il cavo neutro di ogni trasformatore con avvolgimento stella è solidamente collegato a terra per proteggere il sistema. Se c'è uno sbilanciamento o una fase a terra al termine del carico, la corrente di sbilanciamento (o) di guasto fluirà al cavo neutro tramite un circuito chiuso utilizzando la terra.

Il relè di protezione funziona riconoscendo la corrente neutra e isolando il carico.

Effetti del Neutro Galleggiante

Il neutro galleggiante è estremamente dannoso in un sistema a corrente alternata (CA). Gli utenti possono notare le seguenti perturbazioni:

Può verificarsi una tensione sbilanciata al punto neutro, influenzando la stabilità del sistema e dell'equipaggiamento collegato.

A causa di un sbilanciamento (o) corrente di guasto del terreno galleggiante, il relè potrebbe non rilevarlo e il sistema di protezione associato non funzionerà.

Vari fattori che causano il Neutro Galleggiante

Numerosi elementi sono stati identificati come cause principali del neutro galleggiante. L'effetto del neutro galleggiante dipende dal momento in cui il neutro si rompe.

1) Trasformatore di distribuzione trifase

 La maggior parte dei guasti del neutro nei trasformatori è causata da un bushing neutro difettoso.

Si è determinato che la causa principale del guasto del conduttore neutro al bushing del trasformatore è l'applicazione di un tap di linea. Le vibrazioni e le differenze di temperatura causano il rilassamento della noce sul tap di linea nel tempo, risultando in una connessione calda. Il conduttore inizia a fondersi, rompendo il neutro.

Una delle cause del guasto del neutro è l'installazione inadeguata e il lavoro del personale tecnico.

A seconda di come è bilanciato il carico del sistema, un neutro danneggiato su un trasformatore trifase permetterà alla tensione di galleggiare fino alla tensione di linea. Tale neutro galleggiante potrebbe danneggiare l'equipaggiamento dei clienti collegato all'alimentazione.

Normalmente, la corrente scorre dalla Fase al Carico e poi torna alla sorgente (trasformatore di distribuzione). Quando il neutro si rompe, si crea una tensione tra le linee tra i carichi poiché la corrente dalla fase rossa passa alla fase blu o gialla.

A seconda del cliente, potrebbero sperimentare una tensione bassa o sovratensione.

2) Un conduttore neutro rotto sulla linea LV

Il risultato di un neutro rotto su una linea aerea LV sarà simile a quello di un neutro rotto al trasformatore.

Invece di utilizzare la tensione di fase, la tensione di alimentazione galleggia fino alla tensione di linea. A seconda della condizione di guasto, l'equipaggiamento collegato del cliente potrebbe essere danneggiato.

3) Conduttore Neutro del Servizio Rott

Un neutro rotto del conduttore del servizio causerà solo una riduzione dell'alimentazione al punto del consumatore. Non ci sono danni all'equipaggiamento del cliente.

4) Un Trasformatore di Distribuzione con Alta Resistenza di Terra del Neutro

Una buona resistenza di terra del pozzo neutro fornisce un percorso a bassa resistenza per la scarica della corrente neutra a terra. Una alta resistenza di terra può fornire un percorso ad alta resistenza per la messa a terra del neutro al trasformatore di distribuzione.

Limitare la resistenza di terra abbastanza bassa da fornire una corrente di guasto sufficiente per l'immediata attivazione dei dispositivi di protezione e per prevenire lo spostamento del neutro.

5) Sovraccarico e Carichi Sbilanciati

Una delle cause più comuni di guasto del neutro è il sovraccarico combinato con la distribuzione sbilanciata del carico.

Il neutro dovrebbe essere adeguatamente stabilito per permettere il flusso della minima quantità di corrente attraverso il conduttore neutro. La cancellazione causata dallo scarto di fase di 120° della corrente di fase dovrebbe teoricamente risultare in zero flusso di corrente nel neutro.

IR<0 + IY + 120 + IB – 120 = IN

Nella rete sovraccarica e sbilanciata, scorre molta corrente nel neutro, rompendo il neutro al punto più debole.

6). Neutrali Condivisi

In alcuni edifici, due (o) tre fasi condividono un unico neutro. Il piano originale era di replicare il cablaggio a quattro fili (tre fasi & un neutro) dei pannelli di controllo a livello di circuito secondario. Teoricamente, solo la corrente sbilanciata dovrebbe tornare al neutro. Di conseguenza, un singolo neutro può completare il lavoro per tutte e tre le fasi. Con l'aumento dei carichi monofase non lineari, questo workaround di cablaggio ha rapidamente fine. Il problema è la corrente di sequenza zero.

Le somme statistiche dai carichi non lineari, in particolare l'armonica terza, torneranno al neutro. La corrente aggiuntiva al neutro aumenta la tensione dal neutro a terra, che potrebbe essere pericolosa poiché potrebbe causare un sovraccalorimento di un neutro sottodimensionato. Questa tensione dal neutro a terra riduce la tensione linea-neutro disponibile per il carico.

7). Manutenzione e lavorazione povera

Il personale di manutenzione generalmente presta poca attenzione alla rete LV. La continuità del neutro sarà influenzata dalla scarsa tenuta o insufficiente strettezza del conduttore neutro, che potrebbe portare a un neutro galleggiante.

Come si può testare un Neutro Galleggiante?

Il neutro è sempre collegato a terra, in condizioni normali, la tensione al punto neutro rispetto a terra dovrebbe essere sempre zero. Se la condizione di neutro galleggiante persiste, deve esserci qualche squilibrio di tensione al punto neutro rispetto a terra. È possibile testare il sistema misurando la tensione tra neutro e terra.

Come si può risolvere un Neutro Galleggiante?

1). Utilizzare un interruttore a 4 poli, un ELCB o un RCBO nel pannello di distribuzione

Un neutro galleggiante è pericoloso.

Considera di avere un pannello di interruttori con un Interruttore a 3 Poli per 3 Fasi & barre di bus per il neutro per gli ingressi trifase e un neutro. La tensione fase-fase è 440V, e la tensione neutro-fase è 230V. Quando si alimentano carichi a 230V utilizzando interruttori singoli. I carichi a 230V hanno una linea alimentata dall'interruttore & un neutro.

E quando il neutro si allenta, si ossida o si disconnette nel pannello. Tuttavia, i carichi a 230V potrebbero avere problemi. Questa condizione di neutro galleggiante farà sì che una linea passi da 230V a 340V o 350V e l'altra scenda a 110V o 120V.

La sovratensione danneggerà metà degli equipaggiamenti a 230V, mentre la tensione bassa danneggerà l'altra metà. Pertanto, evita i neutrali galleggianti. In un sistema di alimentazione trifase, ELCB, RCBO, (o) interruttori a 4 poli interromperanno l'intera alimentazione se il neutro si apre.

2). Stabilizzatore di Tensione

A causa del neutro galleggiante, i carichi trifase si connetteranno tra le fasi quando il neutro si rompe. A seconda della resistenza del carico tra queste fasi, la tensione varia da 230V a 400V. Proteggi l'equipaggiamento con un stabilizzatore servo con un ampio intervallo di tensione di ingresso e taglio alto/basso.

3). Lavorazione e Manutenzione Standard

Dovrebbe essere data maggiore priorità alla manutenzione della rete LV. Applica una torsione sufficiente per stringere il conduttore neutro nel sistema LV.

Conclusione

Una condizione di guasto del neutro galleggiante è estremamente pericolosa perché, se un elettrodomestico non funziona, qualcuno che non è a conoscenza del neutro galleggiante potrebbe facilmente toccare il cavo neutro per capire perché l'elettrodomestico non funziona quando è inserito nel circuito e ricevere una scossa elettrica. Gli elettrodomestici monofase sono progettati per funzionare alla solita tensione di fase; se sono esposti alla tensione di linea, potrebbero subire danni.

Il guasto del neutro galleggiante è un problema estremamente pericoloso che deve essere risolto il prima possibile identificando i cavi elettrici e collegandoli correttamente.

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