Зашто је неутрална веза са земљом често скривени узрок запад РЦД-а у радионицама изван мреже?

Увод у електрично заземљавање ван мреже

У стандардним зградама повезаним са мрежом, електрично заземљавање и заштиту безбедности управљају провајдер и строги локални грађевински прописи. Безбедносни уређаји као што су уређаји за преосталу струју (РЦД) или прекидачи круга на земљи (ГФЦИ) раде поуздано јер мрежа комуналних услуга има чврсту, успостављену везу између неутралног проводника и земље.

Међутим, када инжењери успоставе радњу ван мреже, мобилно сервисно возило или удаљену електрану, систем мора да успостави своју референцу за заземљавање. У овим окружењима, техничари често наилазе на веома збуњујући проблем: РЦД-ови у дистрибутивној панели покрећу се случајно, или покрећу се апсолутно у тренутку када се укључи било који уређај, чак и када нема стварне грешке у жици или изолационом дефекту. Ово питање је скоро увек повезано са конфигурацијом неутралне везе са земљом (Н-Г).

Овај чланак пружа техничку анализу зашто је Н-Г везивање скривени узрок РЦД трипинга и како конфигурирати системе заземљавања за сигурне и поуздане операције ван мреже.

Питање: Зашто неутрално-земљове везивање узрокује остатке струје уређаја (РЦД) да се покреће у ван-мреже радионице инсталације, и шта је правилна конфигурација?

РЦД пуцање у радњама изван мреже се јавља јер без одговарајуће неутралне везе са земљом (Н-Г) на извору енергије, излаз ВЦ инвертора ради као плутајући неутрални систем. Када је оптерећење повезано, овај плутајући систем спречава РЦД да успостави референтни оквир нулте струје, узрокујући неравнотежу струје или пролазне путеве који покрећу уређај. Алтернативно, двострука веза (неутрална веза са земљом и на инвертору и на дистрибутивној панели) ствара паралелни пут повратка струје који дели неутралну струју, присиљава струју кроз жицу за земљу и тренутно покреће РЦД. Да би се ово решило, инжењери морају да имплементирају једну, динамичну Н-Г тачку везивања користећи аутоматске релеје са сувим контактом у JYINS инверторима.

Физика операције РЦД

Да бисмо разумели проблем са триппирањем, прво морамо прегледати како РЦД ради. РЦД је изузетно осетљив сензор диференцијалне струје. Она прати струју ЦА која тече кроз проводник Л и враћа се кроз неутрални проводник Н.

У здравом једнофазном кругу, струја која тече кроз жицу мора бити једнака струји која се враћа кроз жицу. РЦД користи трансформатор тороидалне струје за поређење ове две струје.

Ако се деси грешка (као што је оштећена жица која додирне метални кутију за алате), део струје ће пролазити кроз метални кутију и зелену земљу (земљу) жицу на земљу, прелазијући неутралну жицу. РЦД открива ову разлику између жив и неутрални струје. Ако разлика (остатак струје за цурење) прелази безбедносни прагобично 30 милиампера (мА)унутрашња магнетна намотачка РЦД-а покреће своје механичке контакте, режући снагу за мање од 30 милисекунди како би се спречио удар струјом.

Дилема плутајуће неутралне

Већина самосталних инвертора снаге испоручује се из фабрике са "плаваћим неутралним" излазом. То значи да је унутрашњи излазни колац ЦА потпуно изолован од металне шасије инвертора и терминала за заземљавање. Ако измерите напон између жив и неутрални, видећете исправан 230В АЦ. Међутим, ако измерите напон између неутралног и земаљског, видећете случајни плутајући напон (често око 115В ЦА).

У плавајућем систему, нема физичке везе између неутралног и земаљског. Ако се у повезаном алату појави изолацијска грешка, струја не може да се врати на неутрални терминал инвертора преко земљене стазе јер је кола отворена. Пошто не може пролазити струја пропуста кроз жицу за заземљавање, нема разлике струје између живих и неутралних проводника који пролазе кроз РЦД. Као резултат тога, РЦД неће успети да се повуче током активне грешевине на земљи, стварајући смртоносну опасност за безбедност када метални корпус алата остане на енергији.

С друге стране, ако систем ван мреже има плутајућу неутралну и доживљава мало капацитивно спајање (што је уобичајено у дугим кабелним пролазама или тешким индукционим моторима), РЦД може доживети брзе, непредвидиве фазне промене струје. Тренутни трансформатор у РЦД-у осећа ове фазне помере као неравнотежу и покрене случајно. Ово је први облик Н-Г-ове узнемирујуће триппинг.

Запрема двоструке везе

Да би решили проблем плутања неутралног, електричари често инсталирају чврсту бакарну жицу између неутралног и земног штића у главном дистрибутивном панелу радионице. Ово се назива неутрална веза за земљу (Н-Г), која одражава стандардне поставке комуналне мреже.

Међутим, озбиљан сукоб настаје када инвертор ван мреже такође има и своју унутрашњу активну Н-Г везу или када је радионица конфигурисана да прелази између снаге инвертора и спољног генератора или споја на обали. Ово ствара сценарио двоструке везе.

У двојно повезаном систему, постоје две физичке тачке где је Неутрал повезан са Земљом: једна на инвертору/изводу и једна на дистрибутивној панели. Када се уређај укључи, повратна струја тече низ неутралну жицу до неутралне траке дистрибутивног панела. На овом лиму, струја види два паралелна путања назад до неутралног терминала инвертора:

• Путеви А: посвећени АЦ неутрални жица.
• Путеви Б: Земљене жице и метални проводници.

Пошто се струја дели пропорционално отпорности паралелних путева, значајан део номиналне струје (који може бити неколико ампера) тече кроз заземљену жицу уместо неутралне жице.

Пошто је струја која се враћа кроз неутралну жицу сада значајно нижа од струје која излази кроз жицу, РЦД у дистрибутивној панели одмах открива масивну неравнотежу струје (који добро прелази праг од 30 мА) и покреће се у тренутку када се оптерећење укључи. Ово је други облик триппинга који је повезан са Н-Г.

Практична решења за заземљавање за офф-грид системе

Да би се осигурала и електрична сигурност и поуздано функционисање РЦД-а, инжењери морају да се придржавају правила повезивања у једној тачки: У систему мора у сваком тренутку бити тачно једна неутрална веза са земљом која је активна, а она мора бити смештена код активног извора енергије.

Да би се ово постигло у динамичним B2B апликацијама ван мреже, системски интегратори треба да користе следеће стратегије:

• 1. у вези са Уведите динамичке неутралне релеје на земљишту

Високопроизводствени офф-грид инвертори, као што је програмска серија ЈИИНС, дизајнирани су са интегрисаним аутоматским неутралним релејем за земљу.

• Када инвертор ради у самосталном режиму батерије, унутрашњи реле се аутоматски затвара, успостављајући чврсту Н-Г везу унутар инвертора. Ово осигурава да РЦД у панели радионице има референцу чврсте земље и да ће се поуздано повући током праве грешке у земљи.
• Када се систем прелази на режим заобилаза (нпр. када се западни дизел генератор покреће или електрична мрежа буде повезана), унутрашњи реле инвертора одмах отвара своју Н-Г везу. То је зато што генератор или комунална мрежа већ има своју Н-Г везу. Отварајући свој унутрашњи релеј, JYINS инвертор спречава сукоб двоструке везе, осигуравајући да се РЦД никада не повуче током преласка.
• 2. Уколико је потребно. Уведите исправну топологију заземљавања система

Уверите се да су све металне опреме, ракови за монтажу соларних фотоелектричких уређаја, кутије за батерије и наземни терминали инвертора повезани са једном земљом са високом проводљивошћу. Овај штап мора бити повезан са физички покрећеним земљеним штапом (електродом) са измером отпора на земљиште мањем од 25 ом (идеално мање од 10 ом).

• 3. Уколико је потребно. Проверите поставку РЦД-а

Увек инсталирајте РЦД дотока од једне Н-Г везе. Ако је РЦД повезан горе по поток од тачке везивања, он ће се непрестано покретати јер ће струја везивања заобићи трансформатор за сензирање РЦД-а.

Zaključak

Неутрална веза са земљом (Н-Г) је основна електрична потреба за сигурношћу, али њена неисправна конфигурација је главни скривени узрок мистериозног забијања РЦД-а у радионицама изван мреже. Плавајући неутрални систем онемогућава заштиту РЦД, док двострука веза раздваја неутралну струју кроз жице за заземљавање, узрокујући тренутне узнемирујуће путовање. Применењем правила за повезивање у једној тачки и распоређивањем напредних JYINS инвертора са интегрисаним аутоматским N-G релејима за везивање, системски интегратори могу гарантовати 100% усаглашљену заштиту безбедности и потпуно елиминисати узнемирујуће РЦД покретање