содержание
-
Измерение нейтрального проводника
-
Меньше площади поперечного сечения фазных проводников
,
- Равно площади поперечного сечения фазных проводников
-
Больше или равно
,
-
-
Отключение нейтрального проводника
- Система TN-C
- TT или TN-S
- ИТ-система
-
Важные рекомендации
- # 1 - нейтраль никогда не следует отключать в одиночку!
- # 2 - Нейтральный проводник должен быть синим и буквой N
-
Защита нейтрального проводника
- Система TN-C
- TT или TN-S
- ИТ-система
-
Оборудование для отключения и защиты нейтрали
- Плавкие предохранители
- Автоматические выключатели
- Устройства остаточного тока (УЗО)
- Аварийные устройства
1. Измерение нейтрального проводника
При синусоидальной работе ток в нейтральном проводнике определяется дисбалансом между однофазными нагрузками, связанными между фазами и нейтралью.
4-полюсный автоматический выключатель NSX с фазными / нейтральными проводниками с той же площадью поперечного сечения (фото: Edvard Csanyi)
- Сбалансированные нагрузки: ток в нейтральном проводнике равен нулю (см. Рис.1).
- Несбалансированные нагрузки: ток в нейтральном проводнике не равен нулю, как показано на рисунке 2.
В случае несбалансированных нагрузок одного и того же типа ток в нейтральном проводнике меньше или равен максимальному фазному току (см. Рисунок 3). В случае несбалансированных нагрузок разных типов на каждой фазе (резистивный, индуктивный, емкостной) нейтральный ток может быть больше, чем ток в каждой из фаз. Однако этот сценарий редко встречается на практике.
Более того, наличие гармоник в нейтральном проводнике также является важным фактором для определения площади поперечного сечения проводника.
Площадь поперечного сечения нейтрального проводника, определяемая как функция проводимого тока, может быть:
Меньше площади поперечного сечения фазных проводников
,Меньше площади поперечного сечения фазных проводников, если одновременно выполняются следующие условия:
- Площадь поперечного сечения фазных проводников должна быть больше 16 мм 2 (медь) или 25 мм 2 (алюминий).
- Площадь поперечного сечения нейтрального проводника должна быть не менее 16 мм 2 (медь) или 25 мм 2 (алюминий).
- Предполагается, что нагрузки, поставляемые с питанием во время нормальной работы, сбалансированы с коэффициентом третьей гармоники менее 15%.
- Нейтральный проводник должен быть защищен от сверхтоков.
Рисунок 1 - Фазные токи и нейтральный ток со сбалансированными линейными нагрузками
Общим методом является использование нейтрального проводника с площадью поперечного сечения «половина», равным площади поперечного сечения фазных проводников.
Вернуться к содержанию ↑
Равно площади поперечного сечения фазных проводников
Это общий случай, в частности, в однофазных цепях с 2 проводниками или когда площадь поперечного сечения фазных проводников составляет менее 16 мм 2 (медь) или 25 мм 2 (алюминий). В равной степени это верно в случае источников питания для нелинейных нагрузок, и если отношение третьей гармоники находится в диапазоне между 15 и 33%.
Рисунок 2 - Фазные токи и нейтральный ток с несбалансированными линейными нагрузками
Больше или равно
,Больше или равно площади поперечного сечения фазных проводников в случае источников питания для нелинейных нагрузок и если отношение третьей гармоники превышает 33%. Поэтому ток в нейтральном проводнике является ключевым фактором при определении площади поперечного сечения проводников.
Несбалансированный ток циркулирует на трехфазной линии из-за невозможности достижения постоянного и идеального баланса между однофазными нагрузками. Этот ток равен:
I N = I 1 + I 2 + I 3
Он может быть очень переменным, как показано в примере ниже.
Рисунок 3 - Значимость несимметричных токов в нейтральном проводнике
Это может быть даже больше, чем ток фазы, если фаза 2 отключена:
Вернуться к содержанию ↑
2. Отключение нейтрального проводника
Правила отключения или поддержания нейтрального проводника предназначены для ограничения рисков поражения электрическим током, которые сопровождают увеличение потенциала.
Система TN-C
Нейтральный проводник также является защитным заземлением (называемым PEN). Поэтому важно, чтобы его непрерывность поддерживалась при любых обстоятельствах. По этой причине к нему не могут быть подключены никакие неисправные устройства.
TT или TN-S
Нейтраль заземлена в точке подключения к установке. В нормальных условиях его потенциал аналогичен потенциалу Земли. Однако по ряду причин потенциал нейтрального проводника может значительно отличаться от потенциала земли и достигать опасных напряжений по отношению к земле.
Возможный сценарий показан на рисунке 4. Ток, циркулирующий в нейтральном проводнике, заставляет нейтральный потенциал увеличиваться на одной нагрузке, даже если эта нагрузка не подключена к фазе после операции или отключения.
Рисунок 4 - Увеличение нейтрального потенциала
Более того, поскольку инверсия кабеля между фазой и нейтралью на одной нагрузке всегда является возможной, неразрывность одной из полярностей фактически влияет на фазовое напряжение, приложенное к поддерживаемой нагрузке.
Поэтому рекомендуется одновременное отключение фазы и нейтрали.
Кроме того, в случае неисправности в одной части установки (случайное отсоединение нейтрального проводника вверх по течению, увеличение импедансов, ошибка MV / LV, удар молнии на низковольтных линиях и т. Д.), Потенциал нейтрали для пользовательские нагрузки могут резко подняться, чтобы достичь опасных уровней.
Эти риски особенно характерны для этажей многоэтажных зданий, где сложнее обеспечить качество заземляющих систем из-за исключительно длинных кабелей.
Крайний случай, когда нейтральный потенциал по отношению к земле составлял 80 В при нормальной работе, уже был измерен на одной установке. Это представляет опасность поражения электрическим током. Во избежание возникновения опасных ситуаций настоятельно рекомендуется строгое применение правила нейтрального отключения.
Вернуться к содержанию ↑
ИТ-система
Потенциал нейтрального проводника может быть на любом уровне, даже если он обычно близок к потенциалу земли. Если неисправность находится на рассмотрении (например, фаза-земля), потенциал нейтрали по отношению к земле может увеличиться до тех пор, пока она не достигнет уровня фазного напряжения.
Даже при проведении работ по техобслуживанию на части установки, которая должна быть отключена от источника питания и, следовательно, не является опасной, персонал может по-прежнему подвергаться риску, если нейтральный проводник не был отсоединен. Вот почему обязательно отключать нейтраль во всех случаях.
Только при отключении нейтрали можно обеспечить, чтобы потенциалы между рамой и землей были равны после отключения.
Вернуться к содержанию ↑
Важные рекомендации
# 1 - нейтраль никогда не следует отключать в одиночку
Он должен быть отключен после фаз и снова подключен к фазам. Несоблюдение этого правила приведет к перенапряжениям на однофазных устройствах в несимметричном трехфазном режиме, так как межфазное напряжение может быть применено к схеме, предназначенной для подачи питания через фазное напряжение (фаза-фаза) нейтральный). Этот риск проиллюстрирован на рисунке 11.
Рисунок 5 - Опасность перенапряжения в случае отключения нейтрального проводника
Если нагрузка, подключенная между фазой 3 и нейтралью, намного больше, чем нагрузки на другие фазы (1 и 2), искусственная нейтральная точка N 'будет установлена на потенциал, подобный потенциалу фазы 3, если нейтральный проводник отключится. Поэтому нагрузки, связанные между фазами 1, 2 и N ', будут подвержены напряжениям V1N' и V2N ', близким к V13 и V23.
Поэтому использование многополюсных устройств настоятельно рекомендуется отключать или изолировать нейтраль, чтобы избежать индивидуальной изоляции нейтрали или обрыва через однополюсные устройства (см. МЭК 60364).
Кроме того, из-за преобладающих напряжений разрывное устройство для нейтрального проводника должно будет обладать необходимыми характеристиками для изоляции, в частности достаточным напряжением изоляции (например, сопротивление перенапряжению 12, 3 кВ на НН для промышленного оборудования в соответствии со стандартом IEC 60947).
Вернуться к содержанию ↑
# 2 - Нейтральный проводник должен быть синим и буквой N
Для целей разъединения нейтраль должна быть четко идентифицируемой, поэтому стандарты установки требуют, чтобы проводник был светло-голубого цвета, а клеммы и диаграммы имели букву N.
Примечание. В электрической распределительной системе без нейтрали синий проводник может использоваться как фаза, хотя это не рекомендуется.
Требования относительно положения нейтрального полюса в оборудовании редко предписываются в соответствующих стандартах, за исключением, например, во Франции в C 62-411 для входных автоматических выключателей низкого напряжения. Однако во многих европейских странах, в том числе во Франции, распространено использование нейтральных соединительных клемм слева от клемм фазной связи (см. Рис. 6).
Рисунок 6 - полюс нейтрального проводника находится слева (автоматический выключатель Compact NSX 100N от SCHNEIDER ELECTRIC) - фото кредит: E. Csanyi
Вернуться к содержанию ↑
3. Защита нейтрального проводника
Система TN-C
Поскольку защитное заземление (PE) не может быть отключено ни при каких обстоятельствах, невозможно отсоединить провод (N) в установке типа TN-C, в которой два проводника объединены в один (PEN). Следовательно, площадь поперечного сечения нейтрали будет выбрана соответственно, так как защита при автоматическом отключении не применима.
TT или TN-S
В случае перегрузки или короткого замыкания с фазой-нейтралью на данном фидере тот же ток повреждения будет протекать через фазовый и нейтральный проводники. Возможны два сценария:
-
Площадь поперечного сечения нейтрали, равная площади поперечного сечения фаз
Защита нейтрали не является обязательной. Нейтральный проводник защищен защитным устройством для фазного проводника.
-
Площадь поперечного сечения нейтрали меньше площади поперечного сечения фаз
Защитное устройство для защиты от перегрузок, рассчитанное в соответствии с площадью поперечного сечения нейтрального проводника, является обязательным.
Вернуться к содержанию ↑
ИТ-система
Двойные неисправности (один на фазе, а другой на нейтральной стороне) могут влиять на питатели с разным номинальным значением (связанные с ошибками).
Защита отдельных фаз не является полностью надежным решением, и вот объяснение:
Защита для фазы с более высокой номинальной мощностью на одном питателе может оказаться непригодной для площади поперечного сечения нейтрали на другом питателе. Поэтому обеспечение защиты и отключения нейтрали является обязательным, за исключением особых случаев (например, однофазных схем, защиты через УЗО и т. Д.).
Вернуться к содержанию ↑
4. Оборудование для отсоединения и защиты нейтральных
Если вышеуказанные условия выполнены и если нейтраль четко обозначена, возможно, даже по экономическим соображениям, не защищать ее. Во всех остальных случаях риск инверсии фазы / нейтрали оправдывает защиту нейтрального проводника.
Плавкие предохранители
За исключением особых случаев (использование патронов предохранителей с ударниками, подключенными к размыкающему устройству), выдувание плавкого предохранителя, расположенного в живом проводнике, не будет отключать ток в других проводниках: размыкание однополюсное. Чтобы избежать отсоединения нейтрали, он никогда не должен быть защищен предохранителем.
Аналогично, нейтральный проводник не будет автоматически отсоединен, если предохранитель на одной из фаз ударит.
Автоматические выключатели
2-полюсные (фазные / фазные или фазные / нейтральные) или 4-полюсные автоматические выключатели могут использоваться для одновременного отключения фаз и нейтрали, чтобы отключить питание цепи.
Фазовые / нейтральные устройства, на которых защищена только фаза, являются менее дорогостоящими и более компактными, хотя нейтраль должна быть четко маркирована.
Рисунок 7 - Компактный NSX 400NA 4-полюсный 400A, Schneider Electric
Устройства остаточного тока (УЗО)
УЗО считаются очень надежным средством обеспечения работы электрической установки. Они помогают защитить от прямого и косвенного контакта, а также обеспечивают защиту от огня. Кроме того, УЗО будут продолжать работать в случае фазовой / нейтральной инверсии.
Поскольку RCD объединяют все эти функции в одном устройстве, их использование рекомендуется как в новых установках, так и в расширениях существующих установок.
Аварийные устройства
Чтобы обеспечить быстрое отключение питания от цепи, следует использовать многополюсное размыкание (всех жильных проводников, включая нейтраль), через устройство размыкания или аварийную остановку.
Контроль и мониторинг
Для оборудования (контакторы, дистанционные выключатели, выключатели, устройства для сброса нагрузки, регуляторы и т. Д.), Не предназначенные для защиты, а используемые для контроля или мониторинга нагрузок (машин, освещения), стандарты не требуют отключения нейтрали.
Однако, когда вспомогательные контакты на защитных устройствах используются для настройки логических или сигнальных функций, иногда бывает трудно предсказать потенциал каждого из проводников в случае неисправности (в частности, в трехфазной системе). В этом случае рекомендуется отключить нейтраль.
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Нейтраль: живой и уникальный проводник Дж. Шонека (Schneider Electric)