По време на експлоатацията на електрически мрежи от 380 волта са възможни нарушения, които значително влияят върху качеството на електричеството, доставено на потребителя. Едно от тези отклонения е фазовият дисбаланс, който се проявява в неравномерното им разпределение върху натоварванията, свързани към линията. Резултатът от този ефект е значително намаляване на мощността на оборудването, включено в индустриалната трифазна мрежа (по-специално трансформатори или двигатели). У дома това е изпълнено с повреди на домакински уреди, свързани към една от фазите на електрическата мрежа на селска къща. Това се дължи на факта, че напрежението в него става силно подценено или обратно - надвишава допустимата норма. Разработени са редица организационни и технически мерки за предотвратяване на негативните последици от различни напрежения при фази от 380 волта.
Допустими нива на несъосност
За да се ограничат допустимите отклонения на напрежението поради фазов дисбаланс, са разработени стандарти, които регулират техните стойности за индустриални енергийни мрежи. Ако тези стандарти бъдат надвишени, съществува реална опасност от повреда на енергийното оборудване, свързано към тази линия. Точните им стойности са дадени в съответните GOST и други документи, които определят процедурата за работа на електрическото оборудване (например в PUE).
В съответствие със стандартите се установяват фиксирани съотношения между номиналните напрежения и токове в най-малко и най-натоварените участъци на линиите. За разпределителните табла не трябва да надвишава 30%, а за входовете в частни къщи (ASU) - 15%. Според настоящите GOSTs, допустимият фазов дисбаланс за отделни линии с обратни токове не може да бъде повече от 2 процента, а за неутралния проводник на трансформатора - 4 процента.
Причини за фазов дисбаланс в трифазна мрежа
Има няколко известни причини за появата на фазов дисбаланс в трифазни мрежи, основните от които се считат за:
- Неравномерно разпределение на работната мощност според натоварванията, свързани към всяка от фазовите линии.
- "Нулево прекъсване", най-често проявяващо се в изгарянето на неутрала.
- Други неизправности в оборудването на станцията или в свързаните към него местни потребители.
В първия случай консумираната мощност от линейния товар рязко се увеличава (или намалява), което води до съответна промяна в тока, протичащ в този клон.
При липса на фазов дисбаланс, токови компоненти с еднакъв размер текат по всяка от линиите, свързани по схемата "звезда". Резултатът от тях в неутрално състояние поради добавяне на вектор на три отделни компонента теоретично трябва да бъде равен на нула. С увеличаване на потреблението по една от линиите, токовите компоненти през него се увеличават, в резултат на което нулевият проводник не изпълнява своята функция и нарушава равномерността на разпределението на фазовите потенциали.
В случай на неутрално прекъсване (нулево изгаряне) възниква изкривяване поради факта, че функцията на неутралния проводник автоматично се прехвърля към един от фазовите проводници; в този случай напрежението на всички останали се измества нагоре. Нарушенията в работата на станционното оборудване също водят до неравномерно разпределение по фазовите линии, но вече от страната на трансформатора "звезда", а не върху обекта, свързан с него (по-специално селска къща).
Нарушаване на симетрията в мрежите за високо напрежение
В мрежите с високо напрежение появата на нежелана асиметрия е свързана с наличието на мощни еднофазни товари или трифазни консуматори с неравномерно разпределение на фазите. Източници на изкривяване в промишлени мрежи от 0,38-10 kV са различни видове електрически топилни пещи (рудно-термични, индукционни и подобни отоплителни инсталации). Списъкът на оборудването, създаващо асиметрия, трябва да включва инверторни заваръчни машини, характеризиращи се с токове с висока консумация и способни да нарушат равномерността на разпределението на товара.
Тяговите подстанции на железопътния транспорт са мощни източници на опасна асиметрия, тъй като съвременните електрически локомотиви са еднофазни консуматори на електрическа енергия. Тяхната мощност достига няколкостотин киловата, което само увеличава вероятността от смущения в разпределението на товара.
Можете да проверите тяхното присъствие с помощта на специални токови скоби, чрез които е възможно да се проверят вериги, които работят с претоварване. Ако в една от фазите се открият токови стойности, които значително надвишават допустимите стойности, можем спокойно да говорим за наличието на опасен изкривяване.
Отрицателен ефект на дисбаланса на напрежението и тока
Необходимо е да се реагира своевременно на появата на фазова асиметрия по следните причини:
- В този случай съществува реална заплаха от повреда на устройства, свързани към тази мрежа или влошаване на тяхната работа.
- Това води до смущения в работата на източниците на енергия (по-специално трансформатори на подстанции).
- Друга последица от необичайното разпределение на фазите е намаляване на експлоатационния живот на оборудването на завода.
За обикновения потребител последиците от асиметрията се изразяват в увеличени разходи за електричество, ремонт на домакински уреди и възможност за нараняване. Ако изкривяването в линията е причинено от разрушаването на неутралния проводник, условията за защита срещу токов удар се влошават значително. Шината на заземяващото устройство (ZU), монтирана на трансформаторната подстанция, е отрязана; при липса на локален контур потребителят остава абсолютно беззащитен.
С появата на асиметрия в индустриалните мрежи потреблението на електроенергия също се увеличава, а включеното в тях линейно оборудване изпитва сериозни претоварвания. В разпределителните подстанции разходът на масло в трансформаторите се увеличава рязко и оборудването за управление и разпределение може да се повреди. Всички тези заплахи в крайна сметка водят до допълнителни материални разходи, свързани с необходимостта от ремонт или подмяна на изгоряло оборудване.
За да предотвратите подобни ситуации, ще трябва да помислите предварително за ефективни мерки, които да помогнат за предотвратяването им. Ако не е възможно да се избегне фазовият дисбаланс, ще трябва да използвате всички възможни начини да го премахнете.
Методи за защита
За да се осигури симетричната работа на енергийните мрежи и нормализирането на стойността на напрежението във всяка от еднофазните линии, се използват специални коригиращи устройства. Тази функция се изпълнява най-често от класически стабилизатори на напрежението. Тези устройства обаче не са в състояние напълно да премахнат дисбаланса в захранващите вериги, тъй като тяхната цел е да стабилизират само една фаза. Поради тази причина не е възможно да се защити цялата трифазна мрежа с такива устройства, както и да се премахнат последствията от изкривяването.
Не са изключени ситуации, когато самите стабилизатори стават причина за неравномерното разпределение на електричеството във фази.
За защита на трифазни вериги от фазова асиметрия се използват следните организационни и технически методи:
- висококачествено проучване на проекта за електрозахранване, като се вземат предвид неравномерностите на натоварванията;
- използването на специални устройства, с които е възможно автоматично да ги подравнявате (така наречените балансиращи трансформатори);
- корекция на настоящите схеми за потребление на енергия (ако грешките са допуснати по-рано)
Значителна помощ за защита срещу асиметрия се осигурява от специално блокиращо оборудване (релета за наблюдение на фаза и напрежение, например), което изключва линията при откриване на нарушения.
Само навременните мерки ще позволят да се премахне фазовият дисбаланс в мрежата и да се премахнат негативните последици от това явление: да се предпази оборудването и битовите уреди от повреди.
