أثناء تشغيل شبكات الطاقة 380 فولت ، من الممكن حدوث انتهاكات تؤثر بشكل كبير على جودة الكهرباء المقدمة للمستهلك. أحد هذه الانحرافات هو عدم توازن الطور ، والذي يتجلى في توزيعها غير المتكافئ على الأحمال المتصلة بالخط. نتيجة هذا التأثير هو انخفاض كبير في قوة المعدات المدرجة في الشبكة الصناعية ثلاثية الطور (المحولات أو المحركات ، على وجه الخصوص). في المنزل ، إنه محفوف بالأضرار التي لحقت بالأجهزة المنزلية المتصلة بإحدى مراحل شبكة الطاقة لمنزل ريفي. هذا يرجع إلى حقيقة أن الجهد فيه يتم التقليل من شأنه إلى حد كبير ، أو العكس - يتجاوز القاعدة المسموح بها. تم تطوير عدد من الإجراءات التنظيمية والفنية لمنع النتائج السلبية للجهود المختلفة عند مراحل 380 فولت.
معدلات الاختلال المسموح بها
للحد من انحرافات الجهد المسموح بها بسبب عدم توازن الطور ، تم تطوير معايير تنظم قيمها لشبكات الطاقة الصناعية. إذا تم تجاوز هذه المعايير ، فهناك خطر حقيقي من فشل معدات الطاقة المتصلة بهذا الخط. يتم إعطاء قيمها الدقيقة في GOSTs ذات الصلة والوثائق الأخرى التي تحدد إجراءات تشغيل المعدات الكهربائية (في PUE ، على سبيل المثال).
وفقًا للمعايير ، يتم تحديد النسب الثابتة بين تصنيفات الفولتية والتيارات في الأقسام الأقل والأكثر تحميلًا من الخطوط. بالنسبة للوحات توزيع الطاقة ، يجب ألا تتجاوز 30٪ ، وللمدخلات للمنازل الخاصة (ASU) - 15٪. وفقًا لـ GOSTs الحالية ، لا يمكن أن يكون اختلال الطور المسموح به للخطوط الفردية ذات التيارات العكسية أكثر من 2 في المائة ، وبالنسبة للموصل المحايد للمحول - 4 في المائة.
أسباب عدم توازن الطور في شبكة ثلاثية الطور
هناك عدة أسباب معروفة لظهور عدم توازن الطور في شبكات ثلاثية الطور ، أهمها:
- التوزيع غير المتكافئ لقوة التشغيل حسب الأحمال المتصلة بكل من خطوط الطور.
- "كسر الصفر" ، الذي يتجلى غالبًا في حرق المحايد.
- أعطال أخرى في معدات المحطة أو في المستهلكين المحليين المتصلين بها.
في الحالة الأولى ، تزداد الطاقة التي يستهلكها الحمل الخطي بشكل حاد (أو تنقص) ، مما يؤدي إلى تغيير مماثل في التيار المتدفق في هذا الفرع.
في حالة عدم وجود خلل في الطور ، تتدفق المكونات الحالية ذات الحجم المتساوي على طول كل من الخطوط المتصلة وفقًا لنظام "النجم". يجب أن تكون النتيجة المحايدة بسبب إضافة ناقلات لثلاثة مكونات منفصلة مساوية للصفر نظريًا. مع زيادة الاستهلاك على طول أحد الخطوط ، تزداد المكونات الحالية من خلاله ، ونتيجة لذلك لا يؤدي السلك المحايد وظيفته وينتهك توحيد توزيع إمكانات الطور.
في حالة حدوث كسر محايد (صفر احتراق) ، ينشأ انحراف بسبب حقيقة أن وظيفة السلك المحايد يتم نقلها تلقائيًا إلى أحد موصلات الطور ؛ في هذه الحالة ، يتم إزاحة الجهد على جميع الأجهزة الأخرى لأعلى. تؤدي الاضطرابات في تشغيل معدات المحطة أيضًا إلى توزيع غير متساو على طول خطوط الطور ، ولكن بالفعل على جانب "نجم" المحولات ، وليس على الكائن المتصل به (منزل ريفي ، على وجه الخصوص).
انتهاك التناظر في شبكات الجهد العالي
في شبكات الجهد العالي ، يرتبط ظهور عدم التناسق غير المرغوب فيه بوجود أحمال قوية أحادية الطور أو مستهلكين ثلاثي الطور بتوزيع غير متكافئ للطور. مصادر التشويه في الشبكات الصناعية من 0.38-10 كيلو فولت هي أنواع مختلفة من أفران الصهر الكهربائية (خام حراري ، تحريضي ومنشآت تسخين مماثلة). يجب أن تتضمن قائمة المعدات التي تخلق عدم التناسق آلات لحام عاكس ، تتميز بتيارات عالية الاستهلاك وقادرة على تعطيل توحيد توزيع الحمل.
تعد محطات الجر في النقل بالسكك الحديدية مصادر قوية لعدم التناسق الخطير ، لأن القاطرات الكهربائية الحديثة هي مستهلكات أحادية الطور للطاقة الكهربائية. تصل قوتهم إلى عدة مئات من الكيلوات ، مما يزيد فقط من احتمال حدوث اضطرابات في توزيع الأحمال.
يمكنك التحقق من وجودها بمساعدة المشابك الحالية الخاصة ، والتي من خلالها يمكن التحقق من الدوائر التي تعمل بالحمل الزائد. إذا تم الكشف عن القيم الحالية في إحدى المراحل ، والتي تتجاوز بشكل كبير القيم المسموح بها ، فيمكننا التحدث بأمان عن وجود انحراف خطير.
التأثير السلبي للجهد وعدم التوازن الحالي
من الضروري الاستجابة على الفور لظهور عدم تناسق الطور للأسباب التالية:
- في هذه الحالة ، هناك تهديد حقيقي بإلحاق ضرر بالأجهزة المتصلة بهذه الشبكة أو تدهور في أدائها.
- هذا يؤدي إلى اضطرابات في تشغيل مصادر الطاقة (محولات المحطات الفرعية ، على وجه الخصوص).
- نتيجة أخرى لتوزيع الطور غير الطبيعي هو انخفاض العمر التشغيلي لمعدات المصنع.
بالنسبة للمستهلك العادي ، تُترجم عواقب عدم التناسق إلى زيادة تكاليف الكهرباء وإصلاح الأجهزة المنزلية وإمكانية الإصابة. إذا كان الانحراف في الخط ناتجًا عن تدمير السلك المحايد ، فإن ظروف الحماية من الصدمات الكهربائية تتدهور بشكل كبير. تم قطع ناقل جهاز التأريض (GD) ، المثبت في محطة المحولات الفرعية ؛ في حالة عدم وجود حلقة محلية ، يظل المستخدم بلا حماية تمامًا.
مع ظهور عدم التناسق في الشبكات الصناعية ، يزداد استهلاك الكهرباء أيضًا ، وتتعرض معدات الخطوط المضمنة فيها لأحمال زائدة شديدة. في محطات التوزيع الفرعية ، يزداد استهلاك الزيت في المحولات بشكل حاد ، ويمكن أن تفشل معدات التحكم والتوزيع. كل هذه التهديدات تؤدي في النهاية إلى تكاليف مادية إضافية مرتبطة بالحاجة إلى إصلاح أو استبدال المعدات المحترقة.
لمنع مثل هذه المواقف ، ستحتاج إلى التفكير مسبقًا في التدابير الفعالة للمساعدة في منعها. إذا لم يكن من الممكن تجنب اختلال توازن الطور ، فسيتعين عليك استخدام جميع الطرق الممكنة للتخلص منه.
طرق الحماية
لضمان التشغيل المتماثل لشبكات الطاقة وتطبيع قيمة الجهد في كل من الخطوط أحادية الطور ، يتم استخدام أجهزة تصحيحية خاصة. غالبًا ما يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة مثبتات الجهد الكلاسيكية. ومع ذلك ، فإن هذه الأجهزة غير قادرة على القضاء تمامًا على عدم التوازن في دوائر الإمداد ، نظرًا لأن الغرض منها هو تثبيت مرحلة واحدة فقط. لهذا السبب ، لا يمكن حماية الشبكة ثلاثية الطور بأكملها بهذه الأجهزة ، وكذلك القضاء على عواقب الانحراف.
لا يتم استبعاد الحالات عندما تصبح المثبتات نفسها سببًا للتوزيع غير المتكافئ للكهرباء على مراحل.
لحماية الدوائر ثلاثية الطور من عدم تناسق الطور ، يتم استخدام الطرق التنظيمية والتقنية التالية:
- دراسة عالية الجودة لمشروع إمداد الطاقة ، مع مراعاة تفاوت الأحمال ؛
- استخدام الأجهزة الخاصة التي يمكن مواءمتها تلقائيًا (ما يسمى بمحولات الموازنة) ؛
- تصحيح مخططات استهلاك الطاقة الحالية (إذا حدثت أخطاء في وقت سابق).
يتم توفير مساعدة كبيرة في الحماية ضد عدم التناسق من خلال معدات الحجب الخاصة (مرحلات مراقبة الطور والجهد ، على سبيل المثال) ، والتي تفصل الخط عند اكتشاف الانتهاكات.
فقط التدابير المتخذة في الوقت المناسب هي التي تقضي على عدم توازن الطور في الشبكة والقضاء على النتائج السلبية لهذه الظاهرة: حماية المعدات والأجهزة المنزلية من الأعطال.
