Během provozu 380 voltových energetických sítí jsou možná porušení, která významně ovlivňují kvalitu elektřiny dodávané spotřebiteli. Jednou z takových odchylek je fázová nerovnováha, která se projevuje jejich nerovnoměrným rozložením na zatížení připojená k vedení. Výsledkem tohoto efektu je výrazné snížení výkonu zařízení zahrnutých do průmyslové třífázové sítě (zejména transformátorů nebo motorů). Doma je plný poškození domácích spotřebičů připojených k jedné z fází elektrické sítě venkovského domu. To je způsobeno skutečností, že napětí v něm se velmi podceňuje nebo naopak - překračuje přípustnou normu. Byla vyvinuta řada organizačních a technických opatření, aby se zabránilo negativním důsledkům různých napětí ve fázích 380 voltů.
Přípustné míry nesouososti
K omezení přípustných odchylek napětí v důsledku fázové nerovnováhy byly vyvinuty standardy, které regulují jejich hodnoty pro průmyslové energetické sítě. Pokud budou tyto normy překročeny, existuje skutečné nebezpečí poruchy energetického zařízení připojeného k tomuto vedení. Jejich přesné hodnoty jsou uvedeny v příslušných GOST a dalších dokumentech, které určují postup pro provoz elektrického zařízení (například v PUE).
V souladu s normami jsou stanoveny pevné poměry mezi hodnotami napětí a proudů v nejméně a nejvíce zatížených úsecích vedení. U rozvodných desek by to nemělo překročit 30% a u vstupů do soukromých domů (ASU) - 15%. Podle současných GOST nemůže být přípustná fázová nerovnováha pro jednotlivé linky se zpětnými proudy větší než 2 procenta a pro neutrální vodič transformátoru - 4 procenta.
Příčiny fázové nerovnováhy v třífázové síti
Existuje několik známých důvodů pro vznik fázové nerovnováhy v třífázových sítích, z nichž hlavní jsou považovány za:
- Nerovnoměrné rozložení provozního výkonu podle zatížení připojeného ke každé z fázových linek.
- „Zero break“, nejčastěji se projevující spálením neutrálu.
- Jiné poruchy ve vybavení stanice nebo u místních spotřebičů k ní připojených.
V prvním případě se energie spotřebovaná lineárním zatížením prudce zvyšuje (nebo snižuje), což vede k odpovídající změně proudu proudícího v této větvi.
Při absenci fázové nevyváženosti protékají složky proudu stejné velikosti podél každé z linek připojených podle „hvězdného“ schématu. Jejich výslednice v neutrálu v důsledku přidání vektoru tří samostatných složek by se teoreticky měla rovnat nule. Se zvýšením spotřeby podél jedné z linek se proudové komponenty skrze něj zvyšují, v důsledku čehož neutrální vodič neplní svou funkci a porušuje rovnoměrnost distribuce fázových potenciálů.
V případě neutrálního přerušení (nulové vyhoření) vznikne zkosení v důsledku skutečnosti, že funkce nulového vodiče se automaticky přenáší na jeden z fázových vodičů; v tomto případě se napětí na všech ostatních posune nahoru. Poruchy v činnosti staničního vybavení také vedou k nerovnoměrnému rozložení podél fázových vedení, ale již na straně „hvězdy“ transformátoru, a nikoli na objektu s ním spojeném (zejména venkovský dům).
Porušení symetrie ve vysokonapěťových sítích
Ve vysokonapěťových sítích je výskyt nežádoucí asymetrie spojen s přítomností výkonných jednofázových zátěží nebo třífázových spotřebičů s nerovnoměrným rozložením fází. Zdrojem zkreslení v průmyslových sítích 0,38–10 kV jsou různé typy elektrických tavicích pecí (rudné tepelné, indukční a podobné topné systémy). Seznam zařízení, které vytvářejí asymetrii, by měl zahrnovat invertorové svařovací stroje, které se vyznačují vysokými odběrovými proudy a jsou schopné narušit rovnoměrnost rozložení zátěže.
Hnací stanice železniční dopravy jsou silným zdrojem nebezpečné asymetrie, protože moderní elektrické lokomotivy jsou jednofázovými spotřebiteli elektrické energie. Jejich síla dosahuje několika stovek kilowattů, což jen zvyšuje pravděpodobnost narušení rozložení zátěže.
Jejich přítomnost můžete ověřit pomocí speciálních proudových kleští, kterými je možné zkontrolovat obvody, které pracují s přetížením. Pokud jsou v jedné z fází detekovány aktuální hodnoty, které významně překračují povolené hodnoty, můžeme bezpečně hovořit o přítomnosti nebezpečného zkosení.
Negativní vliv nerovnováhy napětí a proudu
Je nutné pohotově reagovat na výskyt fázové asymetrie z následujících důvodů:
- V takovém případě existuje skutečná hrozba poškození zařízení připojených k této síti nebo zhoršení jejich výkonu.
- To vede k přerušení provozu zdrojů energie (zejména transformátorů rozvodny).
- Dalším důsledkem abnormálního fázového rozložení je snížení životnosti zařízení zařízení.
Pro průměrného spotřebitele se důsledky asymetrie promítají do vyšších nákladů na elektřinu, oprav domácích spotřebičů a možnosti úrazu. Pokud je zkosení vlasce způsobeno zničením nulového vodiče, podmínky ochrany před úrazem elektrickým proudem se výrazně zhorší. Sběrnice uzemňovacího zařízení (GD) namontovaná na trafostanici je přerušena; při absenci místní smyčky zůstává uživatel zcela bezbranný.
S výskytem asymetrie v průmyslových sítích se také zvyšuje spotřeba elektřiny a v nich obsažené linkové zařízení dochází k silnému přetížení. V distribučních rozvodnách se spotřeba oleje v transformátorech prudce zvyšuje a řídicí a distribuční zařízení mohou selhat. Všechny tyto hrozby nakonec vedou k dalším materiálovým nákladům spojeným s nutností opravit nebo vyměnit spálené zařízení.
Abyste těmto situacím předešli, budete muset předem přemýšlet o účinných opatřeních, která jim pomohou zabránit. Pokud není možné se fázové nerovnováze vyhnout, budete ji muset odstranit všemi možnými způsoby.
Metody ochrany
K zajištění symetrického provozu energetických sítí a normalizace hodnoty napětí v každém z jednofázových vedení se používají speciální nápravná zařízení. Tuto funkci nejčastěji provádějí klasické stabilizátory napětí. Tato zařízení však nejsou schopna zcela eliminovat nevyváženost napájecích obvodů, protože jejich účelem je stabilizovat pouze jednu fázi. Z tohoto důvodu není možné pomocí těchto zařízení chránit celou třífázovou síť, stejně jako eliminovat následky zkosení.
Nejsou vyloučeny situace, kdy se samotné stabilizátory stanou příčinou nerovnoměrného rozložení elektřiny ve fázích.
K ochraně třífázových obvodů před fázovou asymetrií se používají následující organizační a technické metody:
- vysoce kvalitní studie projektu napájení s přihlédnutím k nerovnoměrnosti zátěží;
- použití speciálních zařízení, se kterými je možné je automaticky sladit (tzv. vyvažovací transformátory);
- oprava současných schémat spotřeby energie (pokud došlo k chybám dříve).
Významnou pomoc při ochraně proti asymetrii poskytuje speciální blokovací zařízení (například relé pro monitorování fáze a napětí), které při zjištění porušení odpojí linku.
Pouze včasná přijatá opatření eliminují fázovou nerovnováhu v síti a eliminují negativní důsledky tohoto jevu: chrání zařízení a domácí spotřebiče před poruchami.
