Floating Neutral หมายถึงอะไร? ผลกระทบและวิธีทดสอบและแก้ไข

    เฟส, เนิร์ทัล และกราวด์เป็นการเชื่อมต่อสามแบบที่ประกอบขึ้นเป็นระบบไฟฟ้า เพื่อให้พลังงานไฟฟ้าไหลผ่านโหลดอย่างปลอดภัย การเชื่อมต่อของสายไฟแต่ละเส้นมีความสำคัญ

ในคำพูดง่ายๆ,

• สายเฟสใช้สำหรับการขนส่งกระแสหลักสำหรับโหลด

• สายเนิร์ทัลใช้สำหรับการขนส่งกระแสที่เล็กมากหรือแทบไม่มีอะไรกลับไปยังแหล่งกำเนิดไฟฟ้า และ

• สายกราวด์ใช้สำหรับการขนส่งกระแสรั่วไหลไปยังพื้นดิน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัญหาทั่วไปของสายเนิร์ทัลมีอยู่และหากไม่ได้รับการแก้ไข จะทำให้วงจรไฟฟ้าหยุดทำงานอย่างรวดเร็ว ปัญหานั้นคือ Floating Neutral

Floating Neutral คืออะไร?

Floating Neutral

แรงดันเฟสจะไม่คงที่ทุกเฟส หากจุดกลางของโหลดที่ไม่สมดุลไม่ได้เชื่อมต่อกับจุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลง) แต่จะแปรเปลี่ยนตามลำดับ

เรียกว่า Floating Neutral เพราะศักยภาพของจุดกลาง (หรือ) จุดเนิร์ทัลที่แยกออกมาอย่างนี้จะเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอและไม่คงที่

สายเนิร์ทัลของวงจรถูกแยกออกจากพื้นดินภายใต้สภาพที่เรียกว่า Floating Neutral สายเนิร์ทัลในระบบ AC จะถูกต่อพื้นดินอยู่เสมอ อย่างไรก็ตาม,

• การเชื่อมต่อหลวม,

• การชำรุดของสายเนิร์ทัล,

• การเชื่อมต่อวงจรไม่ดี, หรือ

• วงจรลัดวงจร

สามารถทำให้เกิด Floating Neutral ในระบบไฟฟ้าได้

เนิร์ทัลคืออะไรและทำไมจึงต้องต่อพื้นดิน?

ความแตกต่างเฟสในระบบไฟฟ้าสลับเฟสสามเฟสคือ 120° สำหรับทุกเฟส จุดกลางหรือจุดกลางที่เหมือนกันถูกให้มาในหม้อแปลง Delta-Star จากที่นั่นได้รับความแตกต่างศักยภาพที่เหมือนกันกับการเปลี่ยนแปลงมุมเฟส 120° สำหรับทั้งสามวงจรของเฟส R, Y, และ B

แรงดันที่จุดกลางเท่ากับ 0 เมื่ออยู่ในภาวะสมดุล หากมุมเฟสของเฟสใด ๆ เปลี่ยนแปลงเนื่องจากโหลดไม่สมดุลหรือภาวะผิดปกติ กระแสไม่สมดุล (หรือ) กระแสที่เกิดขึ้นที่สายเนิร์ทัล

สายเนิร์ทัลของหม้อแปลงทุกตัวถูกต่อพื้นดินอย่างมั่นคงเพื่อป้องกันระบบ หากมีการโหลดไม่สมดุลหรือเฟสไปยังพื้นดินที่ปลายโหลด กระแสไม่สมดุล (หรือ) กระแสผิดปกติจะไหลผ่านสายเนิร์ทัลโดยใช้พื้นดินเป็นวงจรป้อนกลับ

รีเลย์ป้องกันทำงานโดยการตรวจจับกระแสเนิร์ทัลและแยกโหลดออก

ผลกระทบของ Floating Neutral

Floating Neutral เป็นอันตรายอย่างมากในระบบไฟฟ้าสลับเฟส (AC) ผู้ใช้อาจสังเกตเห็นการรบกวนดังต่อไปนี้:

แรงดันไม่สมดุลสามารถเกิดขึ้นที่จุดกลาง ส่งผลต่อความมั่นคงของระบบและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ

เนื่องจาก Floating Ground ไม่สมดุล (หรือ) กระแสผิดปกติ รีเลย์อาจไม่สามารถตรวจจับได้ และระบบป้องกันที่เกี่ยวข้องจะไม่ทำงาน

ปัจจัยต่างๆ ที่ทำให้เกิด Floating Neutral

มีหลายปัจจัยที่ถูกระบุว่าเป็นสาเหตุหลักของการลอยเนิร์ทัล ผลกระทบของ Floating Neutral ขึ้นอยู่กับเวลาที่เนิร์ทัลขาด

1) หม้อแปลงกระจายไฟฟ้าเฟสสาม

 การชำรุดของเนิร์ทัลในหม้อแปลงส่วนใหญ่เกิดจากช่องเชื่อมต่อเนิร์ทัลที่เสียหาย

ได้พบว่าสาเหตุหลักของการชำรุดของสายนำที่ช่องเชื่อมต่อเนิร์ทัลของหม้อแปลงคือการใช้สายเชื่อมต่อที่ไม่เหมาะสม การสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทำให้เกลียวที่ช่องเชื่อมต่อหลวมลงตามกาลเวลา ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่ร้อน สายนำเริ่มละลายและขาดจากเนิร์ทัล

หนึ่งในสาเหตุของการชำรุดของเนิร์ทัลคือการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมและการทำงานของเจ้าหน้าที่เทคนิคที่ไม่ดี

ขึ้นอยู่กับว่าระบบโหลดสมดุลหรือไม่ ความเสียหายของเนิร์ทัลในหม้อแปลงเฟสสามจะทำให้แรงดันลอยขึ้นถึงแรงดันระหว่างเฟส ความลอยเนิร์ทัลนี้อาจทำให้อุปกรณ์ของลูกค้าที่เชื่อมต่อเข้ากับแหล่งจ่ายเสียหายได้

โดยปกติแล้ว กระแสจะไหลจากเฟสไปยังโหลด แล้วกลับไปยังแหล่งจ่าย (หม้อแปลงกระจาย) แรงดันระหว่างโหลดจะเกิดขึ้นเมื่อเนิร์ทัลขาดเพราะกระแสจากเฟสรed จะเปลี่ยนไปยังเฟส blue หรือ yellow

ขึ้นอยู่กับลูกค้า พวกเขาอาจประสบกับแรงดันต่ำหรือแรงดันสูงเกินไป

2) สายเนิร์ทัลขาดในสาย LV

ผลจากการขาดสายเนิร์ทัลในสาย overhead LV จะคล้ายคลึงกับการขาดที่หม้อแปลง

แทนที่จะใช้แรงดันเฟส แรงดันจ่ายจะลอยขึ้นถึงแรงดันระหว่างเฟส ขึ้นอยู่กับสภาพปัญหา อุปกรณ์ของลูกค้าที่เชื่อมต่ออาจเสียหายได้

3) สายบริการเนิร์ทัลขาด 

การขาดของสายบริการเนิร์ทัลจะทำให้แรงดันจ่ายลดลงที่จุดของผู้บริโภคเท่านั้น ไม่มีความเสียหายต่ออุปกรณ์ของลูกค้า

4) หม้อแปลงกระจายไฟฟ้าที่มีความต้านทานต่อพื้นดินของเนิร์ทัลสูง

ความต้านทานต่อพื้นดินที่ดีของพิตเนิร์ทัลจะให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำสำหรับกระแสเนิร์ทัลเพื่อระบายลงพื้นดิน ความต้านทานต่อพื้นดินสูงสามารถให้ทางเดินที่มีความต้านทานสูงสำหรับการต่อพื้นดินของเนิร์ทัลที่หม้อแปลงกระจาย

จำกัดความต้านทานต่อพื้นดินให้ต่ำเพียงพอที่จะให้กระแสผิดปกติเพียงพอสำหรับการใช้งานทันท่วงทีของอุปกรณ์ป้องกันและป้องกันการเคลื่อนที่ของเนิร์ทัล

5) การโหลดเกินและโหลดไม่สมดุล

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการชำรุดของเนิร์ทัลคือการโหลดเกินร่วมกับการกระจายโหลดไม่สมดุล

ควรตั้งค่าเนิร์ทัลให้เหมาะสมเพื่อให้กระแสไหลผ่านสายเนิร์ทัลน้อยที่สุด ตามทฤษฎีแล้ว การยกเลิกที่เกิดจากความเปลี่ยนแปลงเฟส 120° ของกระแสเฟสควรทำให้กระแสไหลในสายเนิร์ทัลเป็นศูนย์

IR<0 + IY + 120 + IB – 120 = IN

กระแสจำนวนมากไหลผ่านสายเนิร์ทัลในระบบที่โหลดเกินและไม่สมดุล ทำให้สายเนิร์ทัลขาดที่จุดที่อ่อนแอที่สุด

6). เนิร์ทัลที่ใช้ร่วมกัน

บางอาคารใช้เนิร์ทัลเดียวสำหรับเฟสสอง (หรือ) สามเฟส การออกแบบเดิมคือการทำให้สายสี่เส้น (สามเฟส & เนิร์ทัล) ของแผงวงจรที่ระดับวงจรสาขา ตามทฤษฎี ควรจะมีเฉพาะกระแสไม่สมดุลที่ไหลกลับมาที่เนิร์ทัล ดังนั้น เนิร์ทัลเดียวสามารถทำงานสำหรับทั้งสามเฟส แต่ด้วยการเพิ่มของโหลดเฟสเดียวที่ไม่เป็นเชิงเส้น วิธีการนี้จบลงอย่างรวดเร็ว ปัญหาคือกระแสลำดับศูนย์

การสะสมสถิติจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น โดยเฉพาะฮาร์โมนิกลำดับที่สาม จะกลับมาที่เนิร์ทัล กระแสเนิร์ทัลเพิ่มเติมจะทำให้แรงดันจากเนิร์ทัลไปยังพื้นดินสูงขึ้น ซึ่งอาจเป็นอันตรายเนื่องจากอาจทำให้เนิร์ทัลที่เล็กเกินไปเกิดความร้อนสูง แรงดันระหว่างสายและเนิร์ทัลที่ทำให้โหลดสามารถใช้งานได้จะลดลงเนื่องจากแรงดันระหว่างเนิร์ทัลและพื้นดิน

7). การบำรุงรักษาและฝีมือการทำงานที่ไม่ดี

เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาโดยทั่วไปให้ความสนใจกับระบบ LV น้อย การคลายหรือการขันสายเนิร์ทัลไม่แน่นเพียงพอจะส่งผลต่อความต่อเนื่องของเนิร์ทัล ซึ่งอาจทำให้เกิด Floating Neutral

วิธีทดสอบ Floating Neutral ได้อย่างไร?

เนิร์ทัลจะถูกต่อพื้นดินเสมอ ในภาวะปกติ แรงดันที่จุดกลางเทียบกับพื้นดินควรเป็นศูนย์ หากภาวะ Floating Neutral ยังคงอยู่ ต้องมีการไม่สมดุลของแรงดันที่จุดกลางเทียบกับพื้นดิน สามารถทดสอบระบบโดยการวัดแรงดันระหว่างเนิร์ทัลและพื้นดิน

วิธีแก้ไข Floating Neutral ได้อย่างไร?

1). ใช้เบรกเกอร์ 4 ขา, ELCB, หรือ RCBO ในแผงกระจาย

Floating Neutral เป็นอันตราย

พิจารณาการมีแผงเบรกเกอร์ที่มีเบรกเกอร์ 3 ขาสำหรับเฟส 3 และบัสบาร์สำหรับเนิร์ทัลสำหรับการป้อนเข้าเฟส 3 และเนิร์ทัล แรงดันระหว่างเฟสคือ 440V และแรงดันระหว่างเฟสและเนิร์ทัลคือ 230V เมื่อป้อนโหลด 230V ด้วยเบรกเกอร์เดี่ยว โหลด 230V มีสายเดียวที่ป้อนโดยเบรกเกอร์และเนิร์ทัล

และเมื่อเนิร์ทัลหลวม ผุ หรือขาดในแผง อย่างไรก็ตาม โหลด 230V อาจมีปัญหา ภาวะ Floating Neutral นี้จะทำให้แรงดันของสายหนึ่งจาก 230V กลายเป็น 340V หรือ 350V และอีกสายหนึ่งลดลงเหลือ 110V หรือ 120V

แรงดันสูงเกินไปจะทำให้อุปกรณ์ 230V ครึ่งหนึ่งเสียหาย ในขณะที่แรงดันต่ำเกินไปจะทำให้อุปกรณ์อีกครึ่งหนึ่งเสียหาย ดังนั้น ควรหลีกเลี่ยง Floating Neutrals ในระบบป้อน 3 เฟส ELCB, RCBO, (หรือ) เบรกเกอร์ 4 ขาจะทำให้ระบบป้อนทั้งหมดตัดหากเนิร์ทัลเปิด

2). ตัวปรับแรงดัน

เนื่องจาก Floating Neutral โหลดเฟสสามจะเชื่อมต่อระหว่างเฟสเมื่อเนิร์ทัลขาด ขึ้นอยู่กับความต้านทานของโหลดระหว่างเฟสเหล่านี้ แรงดันจะอยู่ระหว่าง 230V ถึง 400V ป้องกันอุปกรณ์ด้วยตัวปรับแรงดันที่มีช่วงแรงดันขาเข้ากว้างและตัดแรงดันสูง/ต่ำ

3). งานฝีมือมาตรฐานและการบำรุงรักษา

ควรมีการให้ความสำคัญกับการบำรุงรักษาระบบ LV มากขึ้น ขันสายเนิร์ทัลในระบบ LV ให้มีแรงบิดเพียงพอ

สรุป