Viktiga överväganden om neutral och skyddande ledare i LV-system

Neutral ledare

Den neutrala ledaren är en levande ledare som äransluten till systemets neutrala punkt och kan bidra till överföring av elkraft. Den neutrala punkten är vanligtvis men inte nödvändigtvis kopplad till transformatorens eller generatorns stjärnpunkt.

Viktiga överväganden på den neutrala och skyddande ledaren i LV-system (fotokredit: EEP)

I praktiken, i elektriska installationer,neutral punkt av systemet har noll potential. Faktum är att om systemet är balanserat, kommer det från vektordiagrammet f till fas och stjärnspänningar att den neutrala punkten sammanfaller med triangelns centroid.

I annat fall, om anslutningen är av delta-typ, kan neutralpunkten göras tillgänglig genom att härleda från faserna en uppsättning av tre stjärnanslutna impedanser med ekvivalent värde.

De neutrala ledarfunktionerna är:

Funktion # 1

Ger en spänning tillgänglig U₀ som skiljer sig från fas-till-fas spänning U_n (se figur 1).

Figur 1 - Tillhandahållande av spänning U₀ som skiljer sig från fas-till-fas spänning U

Funktion # 2

Göra enfasbelastningarna funktionellt oberoende från varandra (Figur 2). Med den neutrala fördelningen levereras enfasbelastningarna alltid av spänningen U₀.

Figur 2a - Med den neutrala fördelningen levereras enfasbelastningarna alltid av spänningen U₀

I frånvaro av neutralläge kan avlastningen av en last göra att de andra belastningarna arbetar med en spänning som är lika med U_n/ 2.

Figur 2b - I frånvaro av neutralläge kan avlastningen av en last göra att de andra belastningarna arbetar med en spänning som är lika med Un / 2.

Funktion # 3

Utan neutral måste summan av strömmarna vara noll, vilket resulterar i en stark dissymmetri av fasspänningarna.

Figur 3a - Utan neutral måste summan av strömmarna vara noll, vilket resulterar i en stark dissymmetri av fasspänningarna

Närvaron av neutralen binder den verkliga stjärnpunkten till den idealiska.

Figur 3b - Närvaron av neutralen binder den verkliga stjärnpunkten till den idealiska

Funktion # 4

Uppfyller också funktionen av skyddande ledare (PEN), under specifika förhållanden (Figur 4). I TN-C-systemet är den neutrala ledaren också skyddsledaren.

Figur 4 - Skyddande ledarens funktion (PEN), under särskilda förhållanden

Skydd och urkoppling av den neutrala ledaren

Under onormala förhållanden, Den neutrala ledaren kan ha en spänning på jorden som till exempel kan bero på en avbrott som orsakats av en oavsiktlig bristning eller genom ingrepp av enpoliga enheter (säkringar eller enpoliga kretsbrytare).

Observera att dessa anomalier kan få stora konsekvenser om den neutrala ledaren också används som skyddsledare som i TN-C-system.

Som just ses, i en fyrpolig krets,frånkoppling av den neutrala ledaren kan endast ändra matningsspänningen hos enfasapparaten som matas av en spänning som är annorlunda än fasspänningen.

Tips för TT- eller TN-system

Tips # 1 - Där det neutrala tvärsnittsområdetledaren är åtminstone lika med eller större än fasledarens, är det inte nödvändigt att tillhandahålla överströmdetektering för den neutrala ledaren eller en kopplingsanordning för den ledaren (neutralt skyddad och ej avkopplad).

Tips # 2 - Överströmsdetektering behöver inte tillhandahållas för den neutrala ledaren om de två följande villkoren samtidigt uppfylls:

• Den neutrala ledaren skyddas mot kortslutningen av skyddsanordningen för fasledarna i kretsen, och
• Den maximala ström som sannolikt kommer att bäras av den neutrala ledaren är i normal tjänst klart lägre än värdet av den aktuella bärkapaciteten hos den här ledaren.

Tips # 3 - Där det neutrala tvärsnittsområdetledaren är mindre än fasledarens, är det nödvändigt att tillhandahålla överströmdetektering för den neutrala ledaren så att avskiljningen av fasledarna men inte nödvändigtvis av den neutrala ledaren orsakas (neutralt skyddad men ej avkopplad).

Tips för IT-system

Tips # 1 - När den neutrala ledaren är fördelad är det vanligtvis nödvändigt att tillhandahålla överströmdetektering för den neutrala ledaren i varje krets, vilket kommer att leda till att frånkoppling av alla levande ledare av motsvarande krets, inklusive den neutrala ledaren.

Tabell 1 sammanfattar punkterna ovan (TT / TN-S, TN-C och IT-system):

Tabell 1 - Skydd och urkoppling av neutral ledare i TT- eller TN-system och IT-system

Var:

1. Minimikrav som föreskrivs av installationsstandarderna för TN-S-system, medan TT-system kräver att den neutrala ledaren alltid kopplas från
2. Konfiguration föreslagen av ABB
3. Möjlig konfiguration om punkt b) är verifierad

Flödesschema "skydd av den neutrala ledaren"

Figur 5: Flödesschema "skydd av den neutrala ledaren"

Bestämning av den minsta tvärsnittsarean hos den neutrala ledaren

Den neutrala ledaren, om någon, ska ha samma tvärsnittsarea som linjeledaren i följande två fall:

1. I en- eller tvåfasiga kretsar, oberoende av linjeledarens tvärsnitt.
2. I trefasiga kretsar, då linjeledarens tvärsnitt är mindre än eller lika med 16 mm² i koppar eller 25 mm² i aluminium.

Tvärsnittet av den neutrala ledaren kan vara mindre än fasledarens tvärsnitt när fasledarens tvärsnitt är större än 16 mm² med kopparkabel eller 25 mm² med aluminiumkabel, om båda följande villkor är uppfyllda:

1. Tvärsnittet hos den neutrala ledaren är minst 16 mm² för kopparledare och 25 mm² för aluminiumledare.
2. Det finns ingen hög harmonisk snedvridning av lastennuvarande. Om det finns hög harmonisk distorsion, som till exempel vid utloppslampor, kan tvärsnittet av neutralen inte vara mindre än fasledarnas tvärsnitt.

Sammanfattningsvis i tabell 2:

* I TN-C-distributionssystemen föreskriver Standarden för PEN-ledarna minsta tvärsnittet 10 mm² om gjord av koppar och 16 mm² om av aluminium.

Skyddsledare

Bestämning av minsta tvärsnitt

Minsta tvärsnittet av skyddsledaren PE kan bestämmas med användning av Tabell 3 nedan:

För en mer exakt beräkning och förutsatt attDen skyddande ledaren utsätts för adiabatisk uppvärmning från en initial känd temperatur till en slutlig specificerad temperatur (därför tillämplig vid felutrotationstiderna inte längre än 5 s), Minsta tvärsnitt av skyddsledaren S_PE kan erhållas genom att använda följande formel:

var:

• S_PE är skyddsledarens tvärsnitt i [mm²]
• jag är r.m.s. ström som beror på skyddsledaren i händelse av ett fel med låg impedans i [A]
• K är en konstant som beror på skyddsledarens material, på typen av isolering och på den ursprungliga och slutliga temperaturen.

Konstant K kan tas från tabellerna i Standarderna eller beräknas med följande formel:

var:

• Q_c är värmekapaciteten per volymen av ledarmaterialet i [J / ° C × mm³]
• B är den inversa av resistivitetens temperaturkoefficient vid 0 ° C för ledaren
• ρ₂₀ är resistorn hos ledarmaterialet vid 20 ° C i [Ω × mm]
• θ_jag är ledarens ursprungliga temperatur i [° C]
• θ_f är ledarens nala temperatur i [° C]

θ_jag och θ_f beror både på det isolerande materialet och på vilken typ av kabel som används. För mer information se Standard.

Tabell 4 visar de vanligaste värdena för ovan nämnda parametrar:

Material	B [° C]	Qc [J / ° C ∙ mm3]	ρ20 [Ω ∙ mm]
Koppar	234.5	3,45 × 10-3	17,241 × 10-6	226
Aluminium	228	2,5 x 10-3	28,264 × 10-6	148
Leda	230	1,45 × 10-3	214 x 10-6	42
Stål	202	3,8 x 10-3	138 x 10-6	78

Om tabellen i Standarden eller formeln inte ger ett standardiserat tvärsnitt, är det nödvändigt att välja en skyddsledare med det omedelbart större standardiserade tvärsnittet.

Oavsett om bordet eller formeln används, ska skyddsledarens tvärsnitt, som inte ingår i matningskabeln, vara minst:

• 2,5 mm² om ett mekaniskt skydd tillhandahålls
• 4 mm² om inget mekaniskt skydd tillhandahålls

Referens // Distributionssystem och skydd mot indirekt kontakt och jordfel av ABB