Apakah kesan arus neutral terhadap transformator pengagihan?

Impak Arus Neutral terhadap Penjana Pembahagian

Arus neutral (Neutral Current) mempunyai beberapa impak penting terhadap penjana pembahagian, yang boleh diringkaskan seperti berikut:

1. Overloading Konduktor Neutral

• Sebab: Dalam sistem tiga fasa empat wayar, jika beban tiga fasa tidak seimbang atau terdapat banyak beban fasa tunggal (seperti penggunaan elektrik perumahan), konduktor neutral mungkin membawa arus yang substansial. Selain itu, arus harmonik (terutamanya harmonik ketiga dan gandaannya) juga mengalir melalui konduktor neutral, meningkatkan arus neutral.

• Impak: Overloading konduktor neutral boleh menyebabkan panas berlebihan, mungkin membakar konduktor neutral atau titik sambungannya. Ini bukan sahaja mempengaruhi kualiti bekalan elektrik tetapi juga boleh menimbulkan risiko keselamatan, seperti kebakaran.

2. Peningkatan Suhu Penjana

• Sebab: Apabila beban tiga fasa tidak seimbang, arus neutral meningkat, menyebabkan arus yang lebih tinggi di titik neutral penjana. Di samping itu, arus harmonik meningkatkan kerugian tembaga dan besi dalam penjana, mengakibatkan peningkatan suhu.

• Impak: Peningkatan suhu yang berlebihan boleh memendekkan jangka hayat penjana, mengurangkan kecekapan, dan memicu peranti perlindungan panas, menyebabkan lompatan atau gangguan bekalan. Pemanasan jangka panjang juga boleh merosakkan bahan pemisah penjana, meningkatkan risiko kegagalan.

3. Imbalance Voltan

• Sebab: Beban tiga fasa yang tidak seimbang menyebabkan titik neutral bergeser, mengakibatkan imbalance voltan di antara tiga fasa. Terutamanya, apabila terdapat banyak beban fasa tunggal, voltan pada satu fasa mungkin bertambah sementara voltan pada fasa-fasa lain berkurangan.

• Impak: Imbalance voltan boleh mempengaruhi operasi normal peranti yang disambungkan dengan penjana, terutamanya motor dan peralatan elektronik yang sensitif terhadap perubahan voltan. Imbalance voltan boleh menyebabkan penurunan kecekapan, pemanasan, pemendekan jangka hayat, dan bahkan kerosakan pada peranti tersebut.

4. Pencemaran Harmonik

• Sebab: Dalam sistem kuasa moden, beban non-linear (seperti pemandu frekuensi berubah, rektifier, dan komputer) menghasilkan arus harmonik, terutamanya harmonik ketiga dan gandaannya, yang mengalir melalui konduktor neutral. Arus harmonik ini menghasilkan kerugian tambahan dalam penjana dan boleh menyebabkan resonansi harmonik, lebih memperburuk pencemaran harmonik.

• Impak: Pencemaran harmonik boleh menurunkan prestasi penjana dan peralatan elektrik lain, meningkatkan penggunaan tenaga, dan memendekkan jangka hayat peranti. Selain itu, harmonik boleh mengganggu sistem komunikasi dan peranti kawalan automasi, mempengaruhi kestabilan dan kebolehpercayaan sistem.

5. Perpindahan Titik Neutral

• Sebab: Apabila beban tiga fasa sangat tidak seimbang, potensial titik neutral bergeser, menyebabkan peningkatan arus neutral. Ini terutamanya biasa dalam sistem pembahagian rendah voltan dengan banyak beban fasa tunggal.

• Impak: Perpindahan titik neutral boleh menyebabkan beberapa fasa mempunyai voltan yang lebih tinggi sementara fasa-fasa lain mempunyai voltan yang lebih rendah, mempengaruhi kualiti bekalan. Untuk peranti yang memerlukan voltan stabil, fluktuasi voltan boleh menyebabkan gangguan atau kerosakan.

6. Pengurangan Penggunaan Kapasiti Penjana

• Sebab: Apabila beban tiga fasa tidak seimbang, satu fasa penjana mungkin menjadi overloading sementara fasa-fasa lain mempunyai beban yang lebih ringan. Ketidakseimbangan ini mengurangkan penggunaan kapasiti keseluruhan penjana, walaupun beban sebenar belum mencapai nilai yang ditetapkan, tetapi arus pada satu fasa telah melebihi julat yang dibenarkan.

• Impak: Pengurangan penggunaan kapasiti bermaksud pembaziran sumber tenaga dan peningkatan kos operasi bagi syarikat tenaga. Untuk mengendalikan beban yang tidak seimbang, mungkin diperlukan untuk menggantikan penjana dengan unit kapasiti yang lebih besar, meningkatkan pelaburan modal.

7. Kesilapan Operasi Perlindungan Rangkaian

• Sebab: Arus neutral atau arus harmonik yang berlebihan boleh memicu peranti perlindungan rangkaian penjana, menyebabkan lompatan atau kesilapan operasi yang tidak perlu. Dalam sistem pembahagian rendah voltan, arus neutral yang berlebihan juga boleh memicu peranti arus residual (RCDs).

• Impak: Kesilapan operasi perlindungan rangkaian boleh menyebabkan gangguan bekalan tenaga yang tidak perlu, mempengaruhi penggunaan elektrik yang normal. Dalam pengeluaran industri atau kemudahan penting, gangguan bekalan tenaga boleh mengakibatkan kerugian ekonomi atau isu keselamatan.

Penyelesaian

Untuk mengurangkan impak arus neutral terhadap penjana pembahagian, langkah-langkah berikut boleh diambil:

• Optimalkan Pengedaran Beban: Kekalkan beban tiga fasa yang seimbang sebanyak mungkin dan elakkan pengumpulan beban fasa tunggal.

• Pasang Penapis Harmonik: Untuk sistem dengan banyak beban non-linear, pasang penapis harmonik untuk mengurangkan impak arus harmonik terhadap penjana.

• Kuatkan Reka Bentuk Konduktor Neutral: Pastikan konduktor neutral mempunyai luas penampang yang cukup besar untuk menangani arus neutral maksimum, mencegah overloading.

• Gunakan Peranti Kompensasi Ketidakseimbangan Tiga Fasa: Pasang peranti kompensasi ketidakseimbangan tiga fasa untuk menyeimbangkan beban dan mengurangkan arus neutral.

• Pemeliharaan dan Pemantauan Berkala: Semak keadaan operasi penjana secara berkala, pantau arus neutral dan suhu, dan tangani isu-isu potensial dengan segera.

Ringkasan

Arus neutral mempunyai impak multifaset terhadap penjana pembahagian, termasuk overloading konduktor neutral, peningkatan suhu, imbalance voltan, pencemaran harmonik, perpindahan titik neutral, pengurangan penggunaan kapasiti, dan kesilapan operasi perlindungan rangkaian. Untuk memastikan operasi penjana yang selamat dan boleh dipercayai, langkah-langkah efektif mesti diambil untuk mengurus dan mengawal arus neutral, mengoptimumkan pengedaran beban, mengurangkan pencemaran harmonik, dan meningkatkan pemeliharaan dan pemantauan sistem.