Af hverju er tenging á milli núll- og jörðulínu oft hulið ástæða fyrir virkjun RCD í sjálfstæðum verkstöðvum?

Inngangur að jörðun á off-grid rauntæknakerfum

Í venjulegum byggingum sem eru tengdar rafmagnsnetinu er jörðun rauntækna og öryggisvarnir stjórnuð af rafmagnsveitunni og strangum staðbundnum byggingarlögum. Öryggistæki eins og afgangsstraumurshlýðarar (RCD) eða jörðunarvillastraumurshlýðarar (GFCI) virka áreiðanlega vegna þess að rafmagnsnetið hefur vandlega festa tengingu milli hlutlausanna leiðara og jarðar.

Þótt þegar verkfræðingar setja upp sjálfstæða verkstofu, farsímann þjónustu, eða fjarlægt rafmagnsstaðvöld, verður kerfið að stofna eigin jörðunarsamspil. Í slíkum umhverfisstöðum koma technikarnir oft fyrir mjög vandræðalegu vandamáli: RCD-gerðirnar í dreifikerfinu virka óreglulega eða virka strax þegar einhver tæknibúnaður er kveiktur, jafnvel þótt ekki sé nein raunveruleg villa í rafleiðslu eða skjólskyggjuvilla. Þetta vandamál er næstum ávallt tengt uppsetningu á tengingu milli hlutlausra og jörðunar (N-G tenging).

Þessi grein veitir tæknilega greiningu á því hvers vegna N-G tenging er falinn ástæðan fyrir RCD-virkjun og hvernig jörðunarkerfi eru að setja upp til öruggs og áreiðanlegs starfs í sjálfstæðum kerfum.

Spurning: Hvers vegna valdar N-G tenging RCD-gerðum (residual current devices) að virka í sjálfstæðum verkstofukerfum og hvaða uppsetning er rétt?

RCD-afslökkun í sjálfstæðum verkstöðum ávikist vegna þess að án rétts tengis milli hlutleysu og jarðar (N-G) við aflgjafa, virkar jafnstraumsgjafinn sem hlutleysukerfi sem er ekki tengt við jarðina. Þegar hleðsla er tengd, krefst þetta ótengda kerfi ekki núllstraumsviðmiðunarramma fyrir RCD-inn, sem veldur ójafnvægi í straumi eða lekugöngum sem afslökkva tækið. Á öðrum háti veldur tvöföld tenging (tenging hlutleysu við jarðina bæði við jafnstraumsgjafann og dreifitöfluna) samsíða leið til endurkomu straumsins, sem skiptir hlutleysustrauminum og forðar straumi í jarðleidinguna, sem afslökkvar strax RCD-inn. Til að leysa þessa vandamál verða verkfræðingar að setja upp eina, breytilega N-G tengingu með því að nota sjálfvirka dry-contact rælis í JYINS jafnstraumsgjöfunum.

Eðlisfræði RCD-virkni

Til að skilja vandamálið með útslökun þurfa við fyrst að skoða hvernig RCD-virkar. RCD er mjög viðkvæmur mismunstraumsskynjari. Hann fylgist með jafntíðstraumi sem fer í gegnum línu (L) og skilar til baka í gegnum núll (N) leiðina.

Í heilu einn-fasa rás er straumurinn sem fer út í gegnum línuleiðina nákvæmlega jafn mikill og straumurinn sem skilar til baka í gegnum núllleiðina. RCD notar toroidan straumsskynjara til að bera saman þessa tvo strauma.

Ef villa á sér stað (t.d. skemmd síma sem snertir metaliðna verkfæra), mun hluti af strauminum leka í gegnum metallhúsið og græna jörðu (grunn) leiðina að jörðinni, en ekki í gegnum núllleiðina. RCD greinir þennan mun á milli línu- og núllstraums. Ef munurinn (afturkomandi lekstraumurinn) fer yfir öryggisþröskuld – venjulega 30 milliamperur (mA) – slökkvar innri segulringshlutur RCD á mekanískum tengjum þess og sker strauminn innan 30 millisekúnda til að koma í veg fyrir rafshokk.

Þátturinn um fljótandi nútón

Flestir sjálfstæðir rafmagnsumbreytari eru sendir úr framleiðslustöðinni með „fljótandi nútón“ á útgangi. Þetta þýðir að innri jafnstraumútgangshringurinn er fullkomlega fráskilinn frá metallhús inverterins og jarðleidaranum. Ef þú mælist spennuna milli líf- og nútóns færðu rétta 230 V jafnstraum. Ef þú mælist spennuna milli nútóns og jarðar færðu hins vegar handahófskennda fljótandi spennu (oft um það bil 115 V jafnstraum).

Í fljótandi kerfi er engin líkamleg tenging milli hlé- og jörðunarlínu. Ef átök í einhverju tengdum tæki gerast, getur rafmagnið ekki flætt til baka til hléúttskotans í inverterinum gegnum jörðunarlínuna vegna þess að rafhringurinn er opinn. Þar sem engin lekstraumur getur flætt í gegnum jörðunarlínuna, er engin munur á straumi í línu- og hlélínunni sem fer í gegnum RCD-tækið. Á þessu grundvelli mun RCD-tækið ekki virkja við virka jörðunaratök, sem myndar drepulega öryggisvandamál þar sem metalið á ytri hluta tæksins verður rafmagnskennt.

Öfugt, ef sjálfstætt kerfi hefur fljótandi hlé og reynir lítil kapasitíf tenging (algengt við langar rafleiðslur eða þungar víxlarafhlöður), getur RCD-tækið reynt hröð, óspáanlega fasaflýtingu á rafstraumi. Rafstraumstofninn í RCD-tækinu uppfyllir þessar fasaflýtingar sem ójafnvægi og virkar af handahófi. Þetta er fyrsta gerðin af óþarfa virkjunum sem tengjast hlé-jörðunun.

Földunarfallið

Til að leysa vandamálið með fljótandi nútóninn, setja rafmagnsverkfræðingar oft fastan koparhlaupatvír milli nútónstangsins og jörðunarstangsins í aðalrafstöðinni á verkstæðinu. Þetta kallast tenging á milli nútóns og jörðunar (N-G tenging), sem endurspeglar staðlaðar uppsetningar netveitunnar.

Hins vegar kemur alvarlegur ágreiningur upp þegar off-grid inverterinn hefur líka eigin innri N-G tengingu virka, eða þegar verkstæðið er stillt til að skipta á milli inverterastraums og ytri vélstöðvar eða straums úr landi. Þetta myndar tvöfaldan tengingarsvæðisstað.

Í tvöföldu tengingarsvæðisstað eru tveir líklegir punktar þar sem nútóninn er tengdur við jörðunara: einn við inverterinn/straumheimildina og annar við rafstöðina. Þegar tæki er kveikt, fer afturkomandi straumur niður í nútónstangina í rafstöðinni. Á þessari stöng sér straumurinn tvo samsíða leiðir tilbaka til nútónstangs inverterins:

• Leið A: Sérstakur AC nútónstvír.
• Leið B: Jörðunarvírinn og metallrör.

Þar sem rafstraumur deilist í hlutfalli við viðmót samsíðugra leiða, mun mikill hluti af raunverulegum gangstraumi (sem getur verið nokkrir amperar) renna um jörðunarleiðina í stað nýtruleiðarinnar.

Þar sem rafstraumurinn sem skilar til baka um nýtruleiðina er núna miklu lægri en rafstraumurinn sem fer út um línuleiðina, greinir RCD-hjáþreifingarvarnir í dreifidásinu strax stóra ójafnvægi í rafstraumi (langt yfir 30 mA þröskulsgildið) og slökkva á augnablikinu þegar hleðslan er kveikt. Þetta er annar gerðin af N-G tengdum slökkvunum.

Raunhæfar jörðunarlausnir fyrir off-grid kerfi

Til að tryggja bæði raföryggi og áreiðanlega virkni RCD-hjáþreifingarvarna þurfa verkfræðingar að halda sig við regluna um einn tengipunkt: Það má vera nákvæmlega ein tenging á milli nýtruleiðar og jörðunarvirka í kerfinu á hverju ákveðnu tímapunkti, og hún verður að vera staðsett við virka aflgjafa.

Til að ná þessu markmiði í breytilegum B2B off-grid notkunartilvikum ættu kerfisviðtakendur að nota eftirfarandi leifir:

• 1. Setja upp dýnamískar jörðu- og núllstöðvarveksilvirkjur

Háaframkvæmdar off-grid sniðbreytir, eins og forritanlega vöruséríuna JYINS, eru hönnuðar með innbyggðum sjálfvirka jörðu- og núllstöðvarveksilvirkju.

• Þegar sniðbreytirinn er í sjálfstæðri batteríumóde, lokar innri veksilvirkjan sjálfkrafa og myndar þannig örugga tengingu á milli núllstöðvar og jörðu innan sniðbreytisins. Þetta tryggir að RCD-hluti í verkstæðuhólfspönnuninni hefur örugga jörðuviðmiðun og virkar áreiðanlega við raunverulega jörðuútgangsskort.
• Þegar kerfið skiptir yfir í bypass-móde (t.d. þegar bakup-dísilvél byrjar að vinna eða þegar netmáttur er tengdur), opnar sniðbreytirinn strax innri jörðu- og núllstöðvarveksilvirkjuna sína. Þetta er vegna þess að dísilvél eða rafmagnsnetið hefur þegar eigin jörðu- og núllstöðvarbond. Með því að opna innri veksilvirkjuna sínar koma JYINS-sniðbreytirnir í veg fyrir tvöfaldan bond-samræmisvandamál og tryggja að RCD-hluti virki ekki við bypass-skiptin.
• 2. Uppsetja rétta jörðunartopólogíu kerfis

Kreppa skal að allar metallbúnaðarskápar, sólkerfið (PV) fastanir, battíurinn í innhulsi og jörðunartönnin á inverternum séu tengdar við eina jörðunarspennuborð með háa leiðileika. Þessi spennuborð verður tengd við jörðunarstöng (jörðunarás) sem er fyrir neðan jörðina með mældri jörðunaráspenna undir 25 óm (í besta falli undir 10 óm).

• 3. Staðfestu staðsetningu RCD

Settu RCD alltaf niðurfarið frá einum N-G tengipunkti. Ef RCD er tengt upp farið frá tengipunktinum mun það skipta áfram vegna þess að tengitrafan fer fram hjá upptökumælingarþráði RCD.

Ályktun

Tenging á milli hlutlausra og jörðunarleiða (N-G) er grunnkröfur í rafmálaaðferðum fyrir öryggi, en rangur uppsetningur hennar er helsta fjölgaða ástæðan fyrir óskýr rafvarniskjöldunarskógar (RCD) í sjálfstæðum verkstöðvum. Þegar hlutlausa leiðin er „fleyg“ er vernd RCD óvirkt, en þegar hlutlausa leiðin er tengd tvisvar skiptir hlutlaus straumurinn um jörðunarleiðarnar og veldur því augnabliksskógarhreyfingu. Með því að beita reglunni um einungis eina tengipunkt og nota háþróaða JYINS snúða með innbyggðum sjálfvirka N-G tengirelæ. geta kerfisbyggjar tryggt 100% samræmi við öryggiskröfur og fullkomlega koma í veg fyrir óskýrar RCD-skógarhreyfingar í hvaða sjálfstæðri eða færilegri iðnaðarumhverfi sem er.