Durant el funcionament de xarxes d’alimentació de 380 volts, són possibles violacions que afecten significativament la qualitat de l’electricitat subministrada al consumidor. Una d’aquestes desviacions és el desequilibri de fase, que es manifesta en la seva distribució desigual sobre les càrregues connectades a la línia. El resultat d’aquest efecte és una reducció significativa de la potència dels equips inclosos a la xarxa industrial trifàsica (transformadors o motors, en particular). A casa, està ple de danys als electrodomèstics connectats a una de les fases de la xarxa elèctrica d’una casa de camp. Això es deu al fet que el voltatge en ell es subestima en gran mesura, o viceversa: supera la norma permesa. S'han desenvolupat diverses mesures organitzatives i tècniques per evitar les conseqüències negatives de diferents tensions en fases de 380 volts.
Taxes de desalineació permeses
Per limitar les desviacions de tensió admissibles a causa del desequilibri de fase, s’han desenvolupat normes que regulen els seus valors per a xarxes d’energia industrials. Si se superen aquestes normes, hi ha un perill real de fallada de l’equip elèctric connectat a aquesta línia. Els seus valors exactes es donen als GOST pertinents i a altres documents que determinen el procediment per al funcionament dels equips elèctrics (per exemple, a la PUE).
D’acord amb els estàndards, s’estableixen relacions fixes entre les qualificacions de tensions i corrents a les seccions de línies amb menys càrrega. Per a les plaques de distribució d’energia, no ha de superar el 30% i per a les entrades a cases particulars (ASU): el 15%. Segons els GOST actuals, el desequilibri de fase admissible per a línies individuals amb corrents inversos no pot ser superior al 2% i per al conductor neutre del transformador: 4%.
Causes del desequilibri de fase en una xarxa trifàsica
Es coneixen diverses raons per l’aparició del desequilibri de fase a les xarxes trifàsiques, les principals de les quals es consideren:
- Distribució desigual de la potència de funcionament segons les càrregues connectades a cadascuna de les línies de fase.
- "Zero break", que es manifesta més sovint en la crema del neutre.
- Altres disfuncions en l'equipament de l'estació o en els consumidors locals connectats a aquest.
En el primer cas, la potència consumida per la càrrega lineal augmenta (o disminueix) bruscament, cosa que comporta un canvi corresponent en el corrent que flueix en aquesta branca.
En absència de desequilibri de fase, els components actuals de la mateixa magnitud flueixen al llarg de cadascuna de les línies connectades segons l'esquema "estrella". El seu resultat en neutral a causa de l'addició vectorial de tres components separats hauria de ser teòricament igual a zero. Amb un augment del consum al llarg d’una de les línies, els components actuals a través d’ella augmenten, com a conseqüència del qual el fil neutre no compleix la seva funció i viola la uniformitat de la distribució dels potencials de fase.
En cas de trencament neutre (esgotament zero), es produeix una inclinació a causa del fet que la funció de fil neutre es transfereix automàticament a un dels conductors de fase; en aquest cas, la tensió en tots els altres es desplaça cap amunt. Les pertorbacions en el funcionament dels equips de l'estació també condueixen a una distribució desigual al llarg de les línies de fase, però ja al costat de la "estrella" del transformador, i no a l'objecte que hi està connectat (una casa de camp, en particular).
Violació de la simetria en xarxes d'alta tensió
A les xarxes d’alta tensió, l’aparició d’asimetria indesitjable s’associa amb la presència de càrregues monofàsiques potents o de consumidors trifàsics amb distribució de fases desigual. Les fonts de distorsió a les xarxes industrials de 0,38-10 kV són diversos tipus de forns de fusió elèctrics (instal·lacions tèrmiques de mineral, d’inducció i similars). La llista d'equips que creen asimetria hauria d'incloure màquines de soldadura per inversors, caracteritzades per corrents d'alt consum i capaces de trencar la uniformitat de la distribució de la càrrega.
Les subestacions de tracció del transport ferroviari són fonts poderoses d’asimetria perillosa, ja que les modernes locomotores elèctriques són consumidors monofàsics d’energia elèctrica. La seva potència arriba a diversos centenars de quilowatts, cosa que només augmenta la probabilitat de pertorbacions en la distribució de les càrregues.
Podeu verificar la seva presència amb l'ajut de pinces de corrent especials, mitjançant les quals és possible comprovar els circuits que funcionen amb sobrecàrrega. Si es detecten valors actuals en alguna de les fases, que superen significativament els valors permesos, podem parlar amb seguretat de la presència d’una esbiaixada perillosa.
Efecte negatiu del desequilibri de tensió i corrent
Cal respondre ràpidament a l’aparició d’asimetria de fase pels motius següents:
- En aquest cas, hi ha una amenaça real de danys als dispositius connectats a aquesta xarxa o deteriorament del seu rendiment.
- Això provoca interrupcions en el funcionament de les fonts d’energia (transformadors de subestacions, en particular).
- Una altra conseqüència de la distribució anormal de la fase és la disminució de la vida útil dels equips de la planta.
Per al consumidor mitjà, les conseqüències de l’asimetria es tradueixen en majors costos d’electricitat, reparacions d’aparells domèstics i possibilitat de lesions. Si la distorsió de la línia és causada per la destrucció del cable neutre, les condicions de protecció contra descàrregues elèctriques es deterioren significativament. El bus del dispositiu de connexió a terra (GD), muntat a la subestació del transformador, està tallat; en absència d’un bucle local, l’usuari roman completament indefens.
Amb l’aparició d’asimetria a les xarxes industrials, el consum d’electricitat també augmenta i els equips de línia inclosos en elles experimenten sobrecàrregues greus. A les subestacions de distribució, el consum de petroli en els transformadors augmenta bruscament i els equips de control i distribució poden fallar. Totes aquestes amenaces comporten en última instància costos materials addicionals associats a la necessitat de reparar o substituir els equips cremats.
Per prevenir aquestes situacions, haureu de pensar per endavant en mesures efectives per ajudar-les a prevenir-les. Si no és possible evitar el desequilibri de fase, haureu d’utilitzar totes les maneres possibles per eliminar-lo.
Mètodes de protecció
Per garantir el funcionament simètric de les xarxes elèctriques i la normalització del valor de la tensió en cadascuna de les línies monofàsiques, s’utilitzen dispositius correctors especials. Aquesta funció la realitzen més sovint els estabilitzadors de tensió clàssics. No obstant això, aquests dispositius no són capaços d'eliminar completament el desequilibri en els circuits d'alimentació, ja que el seu propòsit és estabilitzar només una fase. Per aquest motiu, no és possible protegir tota la xarxa trifàsica amb aquests dispositius, així com eliminar les conseqüències de l’inclinació.
No s’exclouen situacions quan els propis estabilitzadors esdevenen la causa d’una distribució desigual de l’electricitat per fases.
Per protegir els circuits trifàsics de l’asimetria de fases, s’utilitzen els mètodes organitzatius i tècnics següents:
- estudi d’alta qualitat del projecte de subministrament elèctric, tenint en compte el desnivell de les càrregues;
- l’ús de dispositius especials amb els quals és possible alinear-los automàticament (els anomenats transformadors d’equilibri);
- correcció dels esquemes actuals de consum energètic (si es van cometre errors abans).
Els equips especials de bloqueig (per exemple, relés de control de fase i tensió, per exemple) proporcionen una ajuda important en la protecció contra l’asimetria, que desconnecta la línia quan es detecten violacions.
Només les mesures oportunes que s’eliminaran eliminaran el desequilibri de fase a la xarxa i eliminaran les conseqüències negatives d’aquest fenomen: protegir els equips i els electrodomèstics de les avaries.
