Bitna razmatranja o neutralnom i zaštitnom vodiču u NN sustavu napajanja

Neutralni vodič

Neutralni vodič je živi vodič koji jestspojeni na neutralnu točku sustava i mogu doprinijeti prijenosu električne energije. Neutralna točka je obično, ali ne nužno povezana s zvjezdanom točkom transformatora ili generatora.

Bitna razmatranja o neutralnom i zaštitnom vodiču u NN sustavu (foto kredit: EEP)

U praksi, u električnim instalacijama,neutralna točka sustava ima nulti potencijal. Zapravo, ako je sustav uravnotežen, iz vektorskog dijagrama f od faznih do zvijezda napona, rezultat je da se neutralna točka poklapa s centroidom trokuta.

Inače, ako je veza delta tipa, neutralna točka se može učiniti pristupačnom iz faza skupom od tri impedancije povezane s zvjezdicom jednake vrijednosti.

Funkcije neutralnog vodiča su:

Funkcija # 1

Postizanje raspoloživog napona U₀ koji je različit od faznog napona U_n (vidi sliku 1).

Slika 1 - Dostupnost napona U₀ koji je različit od faznog napona U

Funkcija # 2

Izrada jednofaznih opterećenja funkcionalno neovisni jedan od drugog (Slika 2). Kod neutralno raspodijeljenih jednofaznih opterećenja uvijek se napaja naponom U₀.

Slika 2a - Kod neutralno raspodijeljenih jednofaznih opterećenja uvijek se napaja naponom U₀

U odsutnosti neutralnog položaja, isključenje opterećenja moglo bi dovesti do toga da druga opterećenja rade na naponu jednakom U_n/ 2.

Slika 2b - U odsutnosti neutralnog položaja, isključenje opterećenja moglo bi uzrokovati rad drugih opterećenja na naponu jednakom Un / 2.

Funkcija # 3

Bez neutralnog, zbroj struja mora biti nula, što rezultira jakom asimetrijom faznih napona.

Slika 3a - Bez neutralne, zbroj struja mora biti nula, što rezultira jakom asimetrijom faznih napona

Prisutnost neutralnog povezuje pravu zvijezdu s idealnom.

Slika 3b - Prisutnost neutralnog povezuje pravu zvijezdu s idealnom

Funkcija # 4

Ostvarivanje i funkcije zaštitni vodič (PEN), pod određenim uvjetima (Slika 4). U sustavu TN-C, neutralni vodič je također zaštitni vodič.

Slika 4 - Funkcija zaštitnog vodiča (PEN), pod određenim uvjetima

Zaštita i odvajanje neutralnog vodiča

Pod nenormalnim uvjetima, neutralni vodič može imati napon na zemlju koje, na primjer, mogu biti uzrokovane isključenjem uzrokovanim slučajnim puknućem ili intervencijom jednopolnih uređaja (osigurača ili jednopolnih prekidača).

Treba obratiti pozornost na činjenicu da ove anomalije mogu imati teške posljedice ako se neutralni vodič koristi i kao zaštitni vodič kao u TN-C sustavima.

Kao što sam upravo vidio, u četveropolnom krugu,isključenje neutralnog vodiča može samo promijeniti napon napajanja jednofaznog uređaja koji se napaja naponom koji se razlikuje od napona faze.

Savjeti za TT ili TN sustave

Savjet # 1 - gdje je područje poprečnog presjeka neutralnevodič je barem jednak ili veći od vodiča faznih vodova, nije potrebno osigurati detekciju nadstruje za neutralni vodič ili uređaj za odvajanje za taj vodič (neutralni nije zaštićen i nije rastavljen).

Savjet # 2 - Za neutralni vodič se ne mora predvidjeti prekostrujna detekcija ako su istovremeno ispunjena dva sljedeća uvjeta:

• Neutralni vodič je zaštićen od kratkog spoja zaštitnim uređajem za fazne vodove kruga, i
• Maksimalna struja koju bi neutralni vodič mogao nositi je, u normalnom pogonu, znatno niža od vrijednosti nosivosti tog vodiča;

Savjet # 3 - gdje je područje poprečnog presjeka neutralneVodič je manji od vodiča faze, potrebno je osigurati prenaponsku detekciju neutralnog vodiča, tako da dolazi do odvajanja faznih vodiča, ali ne nužno i od neutralnog vodiča (neutralno zaštićeno, ali ne i odspojeno).

Savjeti za IT sustave

Savjet # 1 - Kada je neutralni vodič raspodijeljen, općenito je potrebno osigurati prenaponsku detekciju za neutralni vodič svakog kruga, što će uzrokovati odvajanje svih provodnika pod naponom odgovarajućeg kruga, uključujući neutralni vodič.

Tablica 1 sažeto prikazuje gore navedene stavke (TT / TN-S, TN-C i IT sustavi):

Tablica 1 - Zaštita i isključenje neutralnog vodiča u TT ili TN sustavima i IT sustavima

Gdje:

1. Minimalni zahtjevi propisani standardima instalacije samo za sustave TN-S, dok TT sustavi zahtijevaju da se neutralni vodič uvijek isključi
2. Konfiguracija koju je predložio ABB
3. Moguća konfiguracija ako je provjerena točka b)

Dijagram toka "zaštita neutralnog vodiča"

Slika 5: Dijagram toka "zaštita neutralnog vodiča"

Određivanje minimalne površine poprečnog presjeka neutralnog vodiča

Neutralni vodič, ako postoji, mora imati jednako područje poprečnog presjeka kao i vodič u sljedeća dva slučaja:

1. U jednofaznim ili dvofaznim krugovima, bez obzira na poprečni presjek vodiča.
2. Kod trofaznih krugova, kada je poprečni presjek vodova manji ili jednak 16 mm² u bakru ili 25 mm² aluminija.

Poprečni presjek neutralnog vodiča može biti manji od poprečnog presjeka faznog vodiča kada je poprečni presjek faznog vodiča veći od 16 mm² s bakrenim kabelom ili 25 mm² s aluminijskim kabelom, ako su ispunjena oba sljedeća uvjeta:

1. Poprečni presjek neutralnog vodiča je najmanje 16 mm² za bakrene vodiče i 25 mm² za aluminijske vodiče.
2. Nema visokog harmonijskog izobličenja opterećenjaTrenutno. Ako postoji velika harmonijska izobličenja, kao na primjer u slučaju sijalica s izbijanjem, poprečni presjek neutralnog ne može biti manji od poprečnog presjeka faznih vodiča.

Da sumiramo u tablici 2:

* U distribucijskim sustavima TN-C, standardi propisuju za PEN vodiče minimalni presjek od 10 mm² ako su izrađene od bakra i 16 mm² ako je aluminij.

Zaštitni vodič

Određivanje minimalnih presjeka

Minimalni presjek zaštitnog vodiča PE može se odrediti pomoću donje tablice 3:

Za točniji izračun i pretpostavku togazaštitni vodič je podvrgnut adijabatskom zagrijavanju od početne poznate temperature do konačne specificirane temperature (dakle primjenjivo za vrijeme nestanka kvara koje nije dulje od 5 s), minimalni presjek zaštitnog vodiča S_PE može se dobiti pomoću sljedeće formule:

gdje:

• S_PE je presjek zaštitnog vodiča u [mm²]
• ja je r.m.s. struja koja prolazi kroz zaštitni vodič u slučaju kvara s niskom impedancijom u [A]
• K je konstanta koja ovisi o materijalu zaštitnog vodiča, vrsti izolacije i početnoj i završnoj temperaturi.

Konstanta K može se uzeti iz tablica Standarda ili izračunati pomoću sljedeće formule:

gdje:

• P_c je toplinski kapacitet po jedinici volumena materijala vodiča u [J / ° C × mm³]
• B je inverzni temperaturni koeficijent otpora na 0 ° C za vodiča
• ρ₂₀ je otpor materijala materijala vodiča pri 20 ° C u [mm × mm]
• θ_{ja ...} je početna temperatura vodiča u [° C]
• θ_f je zadnja temperatura vodiča u [° C]

θ_{ja ...} i θ_f ovise o izolacijskom materijalu kao io vrsti korištenog kabela. Za više pojedinosti pogledajte Standard.

Tablica 4 prikazuje najčešće vrijednosti gore navedenih parametara:

Materijal	B [° C]	Pc [J / ° C ∙ mm3]	ρ20 [Ω ∙ mm]
Bakar	234.5	3,45 × 10-3	17,241 x 10-6	226
aluminijum	228	2,5 x 10-3	28,264 x 10-6	148
voditi	230	1,45 × 10-3	214 × 10-6	42
Željezo	202	3,8 x 10-3	138 × 10-6	78

Ako tablica standarda ili formula ne osigurava standardizirani poprečni presjek, potrebno je odabrati zaštitni vodič s većim standardiziranim poprečnim presjekom.

Bez obzira na to koristi li se tablica ili formula, presjek zaštitnog vodiča, koji nije dio napojnog kabela, mora biti najmanje:

• 2,5 mm² ako je osigurana mehanička zaštita
• 4 mm² ako nema mehaničke zaštite

Referenca // Distribucijski sustavi i zaštita od neizravnog kontakta i kvara uzemljenja ABB-a