Kako utiče neutralni tok na distribucijski transformator?

Uticaj neutralnog struja na distribucijske transformere

Neutralna struja (Neutral Current) ima nekoliko značajnih uticaja na distribucijske transformere, koji se mogu sažeti ovako:

1. Preopterećenje neutralnog vodnika

• Uzrok: U trofaznom četvorovodnikom sistemu, ako su trofazni opterećenja neravnomerna ili postoje mnoga jednofazna opterećenja (kao što je električna energija za stambene potrebe), neutralni vodnik može da prenosi značajan tok. Takođe, harmonijski tovi (posebno treći harmonici i njihovi višekratnici) takođe teku kroz neutralni vodnik, povećavajući neutralnu struju.

• Uticaj: Preopterećenje neutralnog vodnika može dovesti do pregrejanja, što može izazvati sagorijevanje neutralnog vodnika ili njegovih spojnih tačaka. Ovo ne samo da utiče na kvalitet energije, već može predstavljati i opasnost, kao što su požari.

2. Povećanje temperature transformera

• Uzrok: Kada su trofazna opterećenja neravnomerna, neutralna struja raste, što dovodi do veće struje u neutralnoj tački transformera. Takođe, harmonijski tovi povećavaju gubitke bakra i željeza u transformatoru, što dovodi do povećanja temperature.

• Uticaj: Prekomerno povećanje temperature može skratiti vreme trajanja transformera, smanjiti efikasnost i aktivirati uređaje za zaštitu od pregrejanja, što dovodi do isključivanja ili prekida energije. Dugotrajno pregrejanje takođe može oštetiti izolacione materijale transformera, povećavajući rizik od kvara.

3. Neravnomerna naponska razlika

• Uzrok: Neravnomerna trofazna opterećenja dovode do pomerenja neutralne tačke, što rezultira neravnomernom naponskom razlikom između tri faze. Posebno, kada postoji mnogo jednofaznih opterećenja, napon u jednoj fazi može porasti, dok se naponi u drugim fazama sniže.

• Uticaj: Neravnomerna naponska razlika može uticati na normalnu radnju uređaja povezanih na transformator, posebno motora i elektronskog opreme koja je osjetljiva na promjene napona. Neravnomerna naponska razlika može dovesti do smanjene efikasnosti, pregrejanja, skraćenog vremena trajanja i čak oštećenja tih uređaja.

4. Harmonijska zagađenost

• Uzrok: U modernim sistemima energije, nelinearna opterećenja (kao što su varijabilni frekvencijski pogoni, rektifikatori i računari) generišu harmonijske tove, posebno treće harmonike i njihove višekratnike, koji teku kroz neutralni vodnik. Ovi harmonijski tovi proizvode dodatne gubitke u transformatoru i mogu dovesti do harmonijske rezonancije, što dodatno pogoršava harmonijsku zagađenost.

• Uticaj: Harmonijska zagađenost može smanjiti performanse transformatora i drugih električnih uređaja, povećati potrošnju energije i skratiti vreme trajanja uređaja. Takođe, harmonici mogu interferirati komunikacionim sistemima i uređajima za automatizovanu kontrolu, utičući na stabilnost i pouzdanost sistema.

5. Pomeranje neutralne tačke

• Uzrok: Kada su trofazna opterećenja značajno neravnomerna, potencijal neutralne tačke se pomera, što dovodi do povećanja neutralne struje. Ovo je posebno često u niskonaponskim distributivnim sistemima sa mnogo jednofaznih opterećenja.

• Uticaj: Pomeranje neutralne tačke može dovesti do toga da neke faze imaju veće napone, dok druge imaju manje napone, što utiče na kvalitet energije. Za uređaje koji zahtevaju stabilan napon, fluktuacije napona mogu dovesti do nepravilnog rada ili oštećenja.

6. Smanjenje iskorišćenja kapaciteta transformera

• Uzrok: Kada su trofazna opterećenja neravnomerna, jedna faza transformera može biti preopterećena, dok druge faze imaju lakše opterećenje. Ova neravnomerna situacija smanjuje ukupno iskorišćenje kapaciteta transformera, čak iako stvarno opterećenje nije dostiglo nominalnu vrednost, ali struja u jednoj fazi je premašila dopustiv opseg.

• Uticaj: Smanjenje iskorišćenja kapaciteta znači da se troše resursi energije i povećavaju operativni troškovi za elektroprivrede. Da bi se obradili neravnomerna opterećenja, može biti potrebno zamijeniti transformator sa većim kapacitetom, što povećava kapitalne investicije.

7. Neispravna radnja relejnog zaštita

• Uzrok: Prekomitna neutralna struja ili harmonijski tovi mogu aktivirati relejne zaštitne uređaje transformera, što dovodi do nepotrebnih isključivanja ili neispravnih radnji. U niskonaponskim distributivnim sistemima, prekomitna neutralna struja takođe može aktivirati uređaje za zaštitu od ostatak struje (RCD).

• Uticaj: Neispravna radnja relejnog zaštita može dovesti do nepotrebnih prekida energije, što utiče na normalnu upotrebu električne energije. U industrijskoj proizvodnji ili ključnim objektima, prekidi energije mogu dovesti do ekonomskih gubitaka ili sigurnosnih problema.

Rešenja

Da bi se smanjio uticaj neutralne struje na distribucijske transformere, mogu se poduzeti sledeće mere:

• Optimizacija raspodele opterećenja: Podržavajte ravnomerno trofazna opterećenja koliko je to moguće i izbegavajte koncentraciju jednofaznih opterećenja.

• Instalacija harmonijskih filtera: Za sisteme sa velikim brojem nelinearnih opterećenja, instalirajte harmonijske filtre kako biste smanjili uticaj harmonijskih tova na transformator.

• Jačanje dizajna neutralnog vodnika: Osigurajte da neutralni vodnik ima dovoljno veliku poprečnu površinu kako bi mogao da prenese maksimalni mogući neutralni tok, sprečavajući preopterećenje.

• Korišćenje uređaja za kompenzaciju neravnoteže tri faze: Instalirajte uređaje za kompenzaciju neravnoteže tri faze kako biste ravnotežili opterećenja i smanjili neutralnu struju.

• Redovno održavanje i nadzor: Redovno pregledavajte radni stanje transformera, nadgledajte neutralnu struju i temperaturu, i pravo vreme rešavajte potencijalne probleme.

Sažetak

Neutralna struja ima višestruki uticaj na distribucijske transformere, uključujući preopterećenje neutralnog vodnika, povećanje temperature, neravnomernu naponsku razliku, harmonijsku zagađenost, pomeranje neutralne tačke, smanjeno iskorišćenje kapaciteta i neispravnu radnju relejnog zaštita. Da bi se osigurala bezbedna i pouzdana radnja transformera, moraju se poduzeti efikasne mere za upravljanje i kontrolu neutralne struje, optimizaciju raspodele opterećenja, smanjenje harmonijske zagađenosti i unapređenje održavanja i nadzora sistema.