Что означает Floating Neutral? Влияние и как проверить и устранить?

    Фаза, нейтраль и земля — это три соединения, которые составляют электрическую систему. Для безопасного протекания электроэнергии через нагрузку каждое проводное соединение важно.

Проще говоря,

• фазный провод используется для передачи основного тока нагрузки

• нейтральный провод используется для возврата очень малого или даже пренебрежимо малого тока обратно к источнику, а

• провод заземления используется для отвода тока утечки в землю.

Специфически, существует типичная проблема с нейтральным проводом, и если она не будет исправлена, то быстро нарушит электрическую цепь. Проблема называется плавающей нейтралью.

Что такое Плавающая Нейтраль?

Плавающая Нейтраль

Если звезда несбалансированной нагрузки не подключена к звезде источника питания (генератора или распределительного трансформатора), фазное напряжение не останется постоянным на каждой фазе, а будет изменяться.

Это называется плавающей нейтралью, потому что потенциал изолированной звезды (или) нейтральной точки постоянно меняется и не фиксируется.

В условиях, известных как плавающая нейтраль, нейтральный провод цепи отсоединен от земли. В AC-системах нейтральный провод всегда заземлен. Однако,

• слабое соединение,

• обрыв нейтрального провода,

• плохое соединение цепи, или

• короткое замыкание

могут вызвать плавающую нейтраль в энергетической системе.

Что такое Нейтраль и почему она заземлена?

Фазовый сдвиг в трехфазной системе переменного тока составляет 120° для всех фаз. В дельта-звезда-трансформаторе предоставляется центральная или общая точка, от которой получается одинаковое фазное напряжение со сдвигом фазового угла 120° для всех трех обмоток R, Y и B фаз.

Напряжение на нейтральной точке равно 0 при сбалансированных условиях. Если фазовый угол любой фазы изменяется из-за несбалансированной нагрузки или аварийного состояния, на нейтральном проводе возникает несбалансированное напряжение (или) ток.

Нейтральный провод каждой звездной обмотки трансформатора надежно заземлен для защиты системы. Если на конечной нагрузке происходит несбалансировка или фаза к земле, несбалансированный (или) аварийный ток будет течь по нейтральному проводу через замкнутый контур с использованием земли.

Реле защиты функционирует, распознавая ток нейтрали и изолируя нагрузку.

Последствия Плавающей Нейтрали

Плавающая нейтраль крайне опасна в системе переменного тока (AC). Пользователи могут заметить следующие помехи:

Несбалансированное напряжение может возникнуть на нейтральной точке, влияя на стабильность системы и подключенного оборудования.

Из-за плавающего заземления (или) аварийного тока реле может не обнаружить его, и связанная система защиты не будет работать.

Различные факторы, вызывающие Плавающую Нейтраль

Множество элементов выявлены как корневые причины плавающей нейтрали. Эффект плавающей нейтрали зависит от того, когда нейтраль разрывается.

1) Трехфазный распределительный трансформатор

 Большинство отказов нейтрали трансформатора вызваны неисправным нейтральным изолятором.

Установлено, что основная причина разрушения нейтрального проводника на изоляторе трансформатора — применение линейного вывода. Вибрация и температурные различия со временем ослабляют гайку на линейном выводе, что приводит к горячему соединению. Проводник начинает плавиться, что приводит к обрыву нейтрали.

Одной из причин отказа нейтрали является недостаточная установка и работа технического персонала.

В зависимости от того, как сбалансирована нагрузка системы, поврежденная нейтраль на трехфазном трансформаторе позволит напряжению плавать до уровня линейного напряжения. Такая плавающая нейтраль может повредить оборудование потребителей, подключенное к питанию.

Ток обычно течет от Фазы к Нагрузке, затем обратно к источнику (распределительному трансформатору) в нормальных условиях. Когда нейтраль разрывается, между нагрузками создается линейное напряжение, так как ток с красной фазы переходит на синюю или желтую фазу.

В зависимости от потребителя, они могут испытывать низкое напряжение или перенапряжение.

2) Обрыв нейтрального проводника в LV-линии

Результат обрыва воздушного нейтрального проводника LV-воздушной распределительной сети будет аналогичен обрыву на трансформаторе.

Вместо использования фазного напряжения, напряжение питания плавает до уровня линейного напряжения. В зависимости от условий проблемы, подключенное оборудование потребителей может быть повреждено.

3) Обрыв нейтрального проводника службы 

Обрыв нейтрального проводника службы вызовет только снижение питания на стороне потребителя. Не будет повреждений оборудования потребителей.

4) Распределительный трансформатор с высоким сопротивлением заземления нейтрали

Хорошее сопротивление заземления нейтральной ямы обеспечивает низкоомный путь для разрядки тока нейтрали в землю. Высокое сопротивление заземления может обеспечить высокоомный путь для заземления нейтрали на распределительном трансформаторе.

Ограничение сопротивления заземления достаточно низким, чтобы обеспечить достаточный аварийный ток для немедленного использования защитных устройств и предотвратить смещение нейтрали.

5) Перегрузка и несбалансированная нагрузка

Одним из самых частых причин отказа нейтрали является перегрузка в сочетании с несбалансированным распределением нагрузки.

Нейтраль должна быть правильно установлена, чтобы обеспечить минимальный ток через нейтральный проводник. Теоретически, взаимная компенсация, вызванная 120°-ым сдвигом фазных токов, должна привести к нулевому току в нейтрали.

IR<0 + IY + 120 + IB – 120 = IN

В перегруженной, несбалансированной сети много тока течет по нейтрали, приводя к ее обрыву в самом слабом месте.

6). Общие нейтрали

В некоторых зданиях одна нейтраль используется для двух (или) трех фаз. Изначально планировалось воспроизвести четырехпроводную (три фазы и нейтраль) проводку щитов на уровне ответвлений. Теоретически, только несбалансированный ток должен возвращаться по нейтрали. Таким образом, одна нейтраль может выполнять работу для всех трех фаз. С появлением однофазных нелинейных нагрузок эта проводка быстро стала непригодной. Проблема заключается в нулевой последовательности тока.

Статистическое суммирование из нелинейных нагрузок, особенно третьей гармоники, будет возвращаться по нейтрали. Дополнительный ток нейтрали увеличивает напряжение между нейтралью и землей, что может быть опасным, так как это может привести к перегреву недостаточно мощной нейтрали. Напряжение между линией и нейтралью, доступное нагрузке, уменьшается этим напряжением между нейтралью и землей.

7). Плохое обслуживание и некачественная работа

Персонал по обслуживанию обычно уделяет мало внимания сети низкого напряжения. Слабость или недостаточная затяжка нейтрального проводника повлияет на непрерывность нейтрали, что может привести к плавающей нейтрали.

Как можно проверить плавающую нейтраль?

Нейтраль всегда заземлена, при нормальных условиях, напряжение на нейтральной точке относительно земли должно всегда быть равно нулю. Если состояние плавающей нейтрали продолжается, должно быть некоторое несоответствие напряжения на нейтральной точке относительно земли. Систему можно проверить, измерив напряжение между нейтралью и землей.

Как исправить плавающую нейтраль?

1). Использование 4-полюсного автомата, ELCB или RCBO в распределительном щите

Плавающая нейтраль опасна.

Рассмотрите возможность использования щита с 3-полюсным автоматом для 3-фазного питания и шинами для нейтрали. Фазное напряжение между фазами составляет 440 В, а фазное напряжение между фазой и нейтралью составляет 230 В. Когда питают 230-вольтовые нагрузки с помощью однополюсных автоматов. 230-вольтовые нагрузки имеют одну фазу, питаемую автоматом, и нейтраль.

Когда нейтраль ослаблена, корродирована или отсоединена в щите. Однако, 230-вольтовые нагрузки могут оказаться в беде. Это состояние плавающей нейтрали приведет к тому, что одна фаза поднимется с 230 В до 340 В или 350 В, а другая опустится до 110 В или 120 В.

Перенапряжение повредит половину 230-вольтового оборудования, а низкое напряжение повредит другую половину. Поэтому следует избегать плавающих нейтралей. В 3-фазной системе питания ELCB, RCBO или 4-полюсные автоматы отключат все питание, если нейтраль откроется.

2). Стабилизатор напряжения

Из-за плавающей нейтрали, трехфазные нагрузки будут подключены между фазами, когда нейтраль выйдет из строя. В зависимости от сопротивления нагрузки между этими фазами, напряжение колеблется от 230 В до 400 В. Защитите оборудование с помощью сервостабилизатора с широким диапазоном входного напряжения и высоким/низким отключением.

3). Стандартное выполнение работы и обслуживание

Обслуживание сети низкого напряжения должно иметь более высокий приоритет. Примените достаточный крутящий момент для затяжки нейтрального проводника в сети низкого напряжения.

Заключение

Состояние плавающей нейтрали чрезвычайно опасно, так как, если прибор не работает, человек, не знающий о плавающей нейтрали, может легко коснуться нейтрального провода, чтобы понять, почему прибор не работает, когда он подключен к цепи, и получить электрический удар. Однофазные приборы предназначены для работы при обычном фазном напряжении; если они подвергаются линейному напряжению, они могут быть повреждены.

Проблема плавающей нейтрали — это чрезвычайно опасная проблема, которую необходимо как можно скорее исправить, определив электрические провода, чтобы их проверить и правильно подключить.

Заявление: Уважайте оригинальные материалы, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.