6 Problémy s kabeláží a uzemněním, které vedou ke špatné kvalitě elektrické energie
Kvalitu elektrické energie mohou ovlivnit nejen události v elektrické síti, ale také charakteristiky připojení různých zařízení. Dnes budeme hovořit o takových případech a způsobech řešení těchto problémů.
Zvážíme následující situace, které mohou nastat v uzemňovacím systému:
· Nedostatek ochranného uzemnění
Vícenásobné neutrální uzemnění
· Přídavné zemnící tyče
· Nedostatečný průřez nulového vodiče
1. Izolované uzemnění
Samotná izolace nepředstavuje problém s uzemněním. Nesprávné použití izolovaných pozemků však může vést k nehodě. Tato spojení jsou obvykle potřebná pro řízení elektromagnetického rušení. K tomuto účelu se používají speciální izolované uzemněné svorky a uspořádání uzemnění se provádí v souladu s PUE (kapitola 1.7).
Níže je uveden seznam chyb, kterým je třeba se vyhnout při instalaci izolovaných zemních obvodů:
· instalace do běžné zásuvky;
· sdílení s jiným okruhem;
· instalace do dvouvodičové krabice s jiným obvodem.
· uložení v kovovém kabelovém pancíři.
2. Uzemňovací smyčky
Zemní smyčky mohou nastat z několika důvodů. Jedním z nich je, když je několik zařízení vzájemně propojeno, například prostřednictvím komunikačních kanálů, ale mají samostatné zemní smyčky.
Aby se tomuto problému předešlo, měl by být pro uzemnění v budově podle PUE (kapitola 1.7) použit pouze jeden okruh. Lze použít více než jednu zemnící elektrodu, ale musí být spojeny dohromady.
3. Žádné ochranné uzemnění
Nedostatek ochranného uzemnění může způsobit vážné problémy. Ve starých budovách a průmyslových odvětvích bylo připojení zemnícího vodiče často jednoduše ignorováno.
Moderní zařízení je obvykle vybaveno zástrčkou, která má tři kontakty, z nichž jeden je uzemnění. Zásuvky umožňují použití dvou i tříkolíkových zástrček.
4. Vícenásobné spojení mezi neutrálem a zemí
Další mylnou představou při uspořádání uzemnění zařízení je, že nulový vodič musí být svázán s uzemňovacím vodičem. V systému nebo podsystému je povoleno pouze jedno spojení mezi neutrálem a zemí, které je obvykle na vstupu do zařízení, pokud neexistuje samostatný sekundární systém. Samostatný sekundární systém je systém, který přijímá energii z vinutí transformátoru, generátoru nebo nějakého typu měniče. Takové obvody musí být uzemněny v souladu s PUE (kapitola 1.7).
Neutrál musí být položen odděleně od zemnicího vodiče ve všech rozvodných skříních po vstupu. V opačném případě další spojení mezi neutrálem a uzemněním v napájecím systému způsobí, že zemnícím systémem budou protékat neutrální proudy.
Obrázek ukazuje, jak může neutrální proud vstoupit do uzemňovacího systému díky dodatečnému připojení neutrálu k zemi v zásuvce. Vezměte prosím na vědomí, že proud poteče nejen zemnicím vodičem pro napájecí systém, ale také stíněním komunikačního kabelu mezi dvěma počítači.
Pokud je nutné obnovit spojení mezi neutrálem a zemí (například kvůli vysokému napětí mezi nimi), lze to provést prostřednictvím samostatného sekundárního systému.
5. Přídavné zemnící tyče
Dalším běžným problémem v uzemňovacích systémech jsou další zemnící tyče. Zemnící tyče by měly být instalovány v místě konvergence všech zemnících vodičů budovy.
Hlavním problémem přídavných zemnících tyčí je to, že vytvářejí sekundární cesty pro proudění přechodných proudů během určitých událostí, jako jsou například údery blesku. Když má zařízení jednu zemnící smyčku, jakékoli proudy způsobené bleskem vstoupí do uzemňovacího systému budovy v jednom bodě a potenciály zemnících vodičů celého zařízení budou stoupat a klesat současně.
S dodatečnými zemnicími smyčkami však přechodový proud vstupuje do uzemňovacího systému na několika místech a část tohoto proudu způsobí různé úrovně potenciálu v různých bodech uzemňovacího systému. To zase může způsobit vážné přechodné problémy v zařízení a možné přetížení vodičů.
6. Nedostatečný průřez nulového vodiče
S rostoucím množstvím elektronických zařízení v komerčních budovách se objevují obavy ze zvýšeného proudu procházejícího nulovým vodičem. Při vyvážené třífázové zátěži je proud tekoucí v neutrálu teoreticky nulový.
Počítače, laserové tiskárny a další elektronická kancelářská zařízení však používají stejný typ napájecí jednotky (PSU), který je obvykle jednofázový. Napájení vyžaduje konstantní napětí několika hodnot, například +3 V, ± 5 V, +12 V.
Toto stejnosměrné napětí se získává konverzí střídavého napětí přes diodový můstek. K filtrování a vyhlazování výsledného střídavého proudu se používá kondenzátor. Tento typ napájení se nazývá pulzní.
Problém se zařízeními, která používají takové napájecí zdroje, je ten, že generují harmonické oscilace třetího řádu, které se přivádějí zpět do energetického systému.
Harmonické složky třetího řádu – jedná se o harmonické kmity napětí, jejichž frekvence je násobkem 3*n (kde n je lichá přirozená čísla pro pulzní zdroje) vzhledem k základní frekvenci, to znamená, že násobitel je 3, 9, 15, 21 atd. Proto pro třífázový systém se symetrickým jednofázovým zatížením existují základní a třetí harmonické složky.
Aplikace Kirchhoffova zákona pro uzel N ukazuje, že součet proudů základní frekvence v neutrálu se musí rovnat nule. Ale přítomnost harmonických třetího řádu, které se shodují ve frekvenci a fázi v každé výkonové fázi, dává celkovou hodnotu proudu třikrát větší než proud každé třetí harmonické.
To se stává problémem v kancelářských budovách, když je více jednofázových zátěží napájeno třífázovým systémem. S každým vedením vedou samostatné nulové vodiče, takže nulový proud bude ekvivalentní proudu vedení. Když se však všechny nuly vrátí do rozvodné desky nebo transformátorové rozvodny, mohou kombinované proudy všech tří fází způsobit přehřátí a dokonce vést k poruše nulového vodiče.
V kancelářských budovách jsou různé místnosti obvykle napájeny z různých fází, aby se vyrovnala zátěž. Nulový vodič však bývá pro všechny tři fáze stejný a jeho průřez nemusí být dostatečný pro protékající proudy. To může vést ke katastrofickým výsledkům, pokud je podíl nelineárních zátěží bohatých na harmonické třetího řádu dostatečně velký. V tomto případě může neutrální proud dosáhnout 173% fázových proudů.
K organizaci uzemnění by se tedy mělo přistupovat zodpovědně ze tří hlavních důvodů:
· správné fungování ochranných zařízení;
· kontrola rušení v síti.
Zde jsou doporučení, která vám pomohou dosáhnout požadovaného výsledku:
· všechna zařízení musí mít ochranné uzemnění;
· v zemnícím systému by neměly být žádné zátěžové proudy;
· všechna zařízení v systému musí být připojena k jedinému zemnícímu obvodu.
Následují běžné problémy s kabeláží a uzemněním:
· dobrá kvalita elektrické energie a metody kontroly hluku mohou doplňovat bezpečnostní požadavky;
· Většina problémů s rušením zařízení je způsobena problémy s kabeláží a uzemněním.
· citlivá zařízení by měla být zapojena v samostatných obvodech;
· na vstupu musí být připojeny zemnící a nulové vodiče, s výjimkou samostatných sekundárních systémů.
Následují běžné problémy s kabeláží a uzemněním a jejich možné příčiny:
Stav zapojení nebo pozorovaný problém
Puls, pokles napětí
Puls, pokles napětí
Dodatečné připojení neutrálu k zemi
Reverzní proudy z neutrálu na zem
Extrémní kolísání napětí
Vysoký odpor v neutrálním obvodu
Vysoký odpor mezi neutrálem a zemí
Vysoké napětí mezi neutrálem a zemí
Vysoký zemní odpor
Zápach hořící izolace v rozvaděči nebo zátěži.
Vadný vodič, špatný kontakt, elektrický oblouk nebo přetížené vedení
Spojovací krabice je teplá na dotek.
Vadný spínač nebo špatný kontakt
Výskyt obloukového výboje
Přetížené vedení, poškozený vodič nebo špatný kontakt
Spálená spojovací krabice
Špatný kontakt, vadný vodič
Na zátěži není žádné napětí.
Vypadlý jistič, špatné připojení nebo vadný vodič.
Přerušované napětí při zátěži
Špatný kontakt nebo jiskření
Moderní analyzátory kvality elektrické energie jsou schopny monitorovat mnoho parametrů v reálném čase, stejně jako analyzovat výsledky dlouhodobých pozorování a extrapolovat tato data do budoucnosti. Zavolejte nám ještě dnes a nainstalujte alespoň jedno autonomní měřicí místo na klíč se softwarem a odborným školením za pouhých 100 000 rublů, abyste věděli o situaci ve vašem energetickém systému.