Neutralströmmen (Neutral Current) har flera betydande effekter på distributionstransformatorer, vilka kan sammanfattas som följer:
Orsak: I ett trefasigt fyrledarsystem, om de trefasiga belastningarna är obalanserade eller det finns många enfasiga belastningar (som hushållsel), kan neutralledaren bära en betydande ström. Dessutom flyter harmoniska strömmar (särskilt tredje harmonik och dess multipler) genom neutralledaren, vilket ökar neutralströmmen.
Effekt: Överbelastning av neutralledaren kan leda till överhettning, vilket potentiellt kan bränna neutralledaren eller dess anslutningspunkter. Detta påverkar inte bara elkvaliteten men kan också utgöra säkerhetsrisker, som brand.
Orsak: När de trefasiga belastningarna är obalanserade, ökar neutralströmmen, vilket leder till högre ström vid transformatorns neutralpunkt. Dessutom ökar harmoniska strömmar kopparförlusterna och järnförlusterna i transformatorn, vilket resulterar i en ökad temperaturökning.
Effekt: För hög temperaturökning kan förkorta transformatorns livslängd, minska effektiviteten och utlösa överhettningsskydd, vilket orsakar brytningar eller strömavbrott. Långvarig överhettning kan också skada transformatorns isoleringsmaterial, vilket ökar risken för fel.
Orsak: Obalanserade trefasiga belastningar gör att neutralpunkten flyttas, vilket leder till spänningsobalans mellan de tre faserna. Särskilt när det finns många enfasiga belastningar, kan spänningen i en fas öka medan spänningarna i de andra faserna minskar.
Effekt: Spänningsobalans kan påverka den normala drift av enheter som är anslutna till transformatorn, särskilt motorer och elektronisk utrustning som är känslig för spänningsändringar. Spänningsobalans kan leda till minskad effektivitet, överhettning, förkortad livslängd och till och med skador på dessa enheter.
Orsak: I moderna elkraftsystem genererar icke-linjära belastningar (som variabelfrekvensdriv, rektifierare och datorer) harmoniska strömmar, särskilt tredje harmonik och dess multipler, som flyter genom neutralledaren. Dessa harmoniska strömmar producerar ytterligare förluster i transformatorn och kan orsaka harmonisk resonans, vilket ytterligare förvärrar harmonisk förorening.
Effekt: Harmonisk förorening kan försämra prestandan hos transformatorer och annan elektrisk utrustning, öka energiförbrukningen och förkorta livslängden av enheter. Dessutom kan harmoniker störa kommunikationssystem och automatiserade kontrollenheter, vilket påverkar systemets stabilitet och tillförlitlighet.
Orsak: När de trefasiga belastningarna är allvarligt obalanserade, flyttas potentialen vid neutralpunkten, vilket leder till en ökning av neutralströmmen. Detta är särskilt vanligt i lågspänningsfördelningsystem med många enfasiga belastningar.
Effekt: Förskjutning av neutralpunkten kan leda till att vissa faser har högre spänningar medan andra faser har lägre spänningar, vilket påverkar elkvaliteten. För enheter som kräver stabil spänning kan spänningsfluktuationer orsaka funktionsstörningar eller skador.
Orsak: När de trefasiga belastningarna är obalanserade, kan en fas av transformatorn bli överbelastad medan de andra faserna har lättare belastning. Denna obalans minskar den totala utnyttjandegraden av transformatorn, även om den faktiska belastningen inte har nått den tillåtna värdet, men strömmen i en fas har överskridit det tillåtna området.
Effekt: Minskad utnyttjandegrad innebär slöseri med elförbrukning och ökade driftskostnader för elkraftbolag. För att hantera obalanserade belastningar kan det vara nödvändigt att ersätta transformatorn med en enhet med större kapacitet, vilket ökar kapitalinvesteringen.
Orsak: För hög neutralström eller harmoniska strömmar kan utlösa transformatorns reläskydds-enheter, vilket leder till onödiga brytningar eller felaktiga åtgärder. I lågspänningsfördelnings-system kan för hög neutralström också utlösa restströmsbrytare (RCD).
Effekt: Felaktig reläskyddsfunktion kan orsaka onödiga strömavbrott, vilket påverkar den normala elförbrukningen. I industriell produktion eller kritiska anläggningar kan strömavbrott leda till ekonomiska förluster eller säkerhetsproblem.
För att mildra inverkan av neutralström på distributions-transformatorer kan följande åtgärder vidtas:
Optimera belastningsfördelning: Bevara så balanserade trefasiga belastningar som möjligt och undvik att koncentrera enfasiga belastningar.
Installera harmoniska filter: För system med ett stort antal icke-linjära belastningar, installera harmoniska filter för att minska inverkan av harmoniska strömmar på transformatorn.
Förstärk designen av neutralledaren: Se till att neutralledaren har tillräckligt stor tvärsnittsarea för att hantera den maximala möjliga neutralströmmen, för att förhindra överbelastning.
Använd trefasiga obalanskompen-sationsenheter: Installera trefasiga obalans-kompensationsenheter för att balansera belastningar och minska neutralströmmen.
Regelbunden underhåll och övervakning: Inspektera regelbundet transformatorns drifttillstånd, övervaka neutralströmmen och temperaturen, och hantera eventuella problem snabbt.
Neutralströmmen har mångsidiga effekter på distributions-transformatorer, inklusive överbelastning av neutralledaren, temperaturökning, spänningsobalans, harmonisk förorening, förskjutning av neutralpunkt, minskad utnyttjandegrad och felaktig reläskyddsfunktion. För att säkerställa säker och tillförlitlig drift av transformatorer måste effektiva åtgärder vidtas för att hantera och kontrollera neutralström, optimera belastningsfördelning, minska harmonisk förorening och förbättra systemunderhåll och övervakning.