Durante la operación de redes eléctricas de 380 voltios, es posible que se produzcan violaciones que afecten significativamente la calidad de la electricidad suministrada al consumidor. Una de esas desviaciones es el desequilibrio de fase, que se manifiesta en su distribución desigual sobre las cargas conectadas a la línea. El resultado de este efecto es una reducción significativa de la potencia de los equipos incluidos en la red trifásica industrial (transformadores o motores, en particular). En casa, está plagado de daños en los electrodomésticos conectados a una de las fases de la red eléctrica de una casa de campo. Esto se debe al hecho de que el voltaje en él se subestima en gran medida, o viceversa, excede la norma permitida. Se han desarrollado una serie de medidas organizativas y técnicas para prevenir las consecuencias negativas de diferentes voltajes en fases de 380 voltios.
Tasas de desalineación permitidas
Para limitar las desviaciones de voltaje permisibles debido al desequilibrio de fase, se han desarrollado normas que regulan sus valores para redes eléctricas industriales. Si se exceden estos estándares, existe un peligro real de falla del equipo de potencia conectado a esta línea. Sus valores exactos se dan en los GOST relevantes y otros documentos que determinan el procedimiento para el funcionamiento de equipos eléctricos (en el PUE, por ejemplo).
De acuerdo con los estándares, se establecen relaciones fijas entre las clasificaciones de voltajes y corrientes en las secciones de menor y mayor carga de las líneas. Para tableros de distribución de energía, no debe exceder el 30%, y para entradas a casas privadas (ASU) - 15%. De acuerdo con los GOST actuales, el desequilibrio de fase permisible para líneas individuales con corrientes inversas no puede ser más del 2 por ciento, y para el conductor neutro del transformador - 4 por ciento.
Causas del desequilibrio de fase en una red trifásica
Existen varias razones conocidas para la aparición de desequilibrio de fase en redes trifásicas, las principales de las cuales se consideran:
- Distribución desigual de la potencia de funcionamiento según las cargas conectadas a cada una de las líneas de fase.
- "Cero ruptura", que se manifiesta con mayor frecuencia en la quema del neutro.
- Otras fallas en el equipo de la estación o en los consumidores locales conectados a él.
En el primer caso, la potencia consumida por la carga lineal aumenta (o disminuye) bruscamente, lo que conduce a un cambio correspondiente en la corriente que fluye en esta rama.
En ausencia de desequilibrio de fase, componentes de corriente de igual magnitud fluyen a lo largo de cada una de las líneas conectadas según el esquema de "estrella". Su resultante en neutral debido a la adición de vectores de tres componentes separados debería ser teóricamente igual a cero. Con un aumento en el consumo a lo largo de una de las líneas, los componentes de la corriente a través de ella aumentan, como resultado de lo cual el cable neutro no cumple su función y viola la uniformidad de la distribución de los potenciales de fase.
En el caso de una ruptura del neutro (rotura de cero), surge un sesgo debido al hecho de que la función del hilo neutro se transfiere automáticamente a uno de los conductores de fase; en este caso, el voltaje en todos los demás se desplaza hacia arriba. Las perturbaciones en el funcionamiento del equipo de la estación también conducen a una distribución desigual a lo largo de las líneas de fase, pero ya en el lado de la "estrella" del transformador, y no en el objeto conectado a él (una casa de campo, en particular).
Violación de la simetría en redes de alta tensión.
En redes de alta tensión, la aparición de asimetrías indeseables está asociada a la presencia de potentes cargas monofásicas o consumidores trifásicos con desigual distribución de fases. Las fuentes de distorsión en las redes industriales de 0.38-10 kV son varios tipos de hornos de fusión eléctricos (instalaciones de calefacción térmica, de inducción y similares). La lista de equipos que crean asimetría debe incluir máquinas de soldar inverter, caracterizadas por corrientes de alto consumo y capaces de interrumpir la uniformidad de distribución de la carga.
Las subestaciones de tracción del transporte ferroviario son fuentes poderosas de asimetría peligrosa, ya que las locomotoras eléctricas modernas son consumidores monofásicos de energía eléctrica. Su potencia alcanza varios cientos de kilovatios, lo que solo aumenta la probabilidad de perturbaciones en la distribución de cargas.
Puede verificar su presencia con la ayuda de pinzas amperimétricas especiales, a través de las cuales es posible verificar circuitos que operan con sobrecarga. Si se detectan valores actuales en una de las fases, que superan significativamente los valores permitidos, podemos hablar con seguridad de la presencia de un sesgo peligroso.
Efecto negativo del desequilibrio de voltaje y corriente.
Es necesario responder con prontitud a la aparición de asimetría de fase por las siguientes razones:
- En este caso, existe una amenaza real de daño a los dispositivos conectados a esta red o un deterioro en su rendimiento.
- Esto conduce a interrupciones en el funcionamiento de las fuentes de energía (transformadores de subestaciones, en particular).
- Otra consecuencia de la distribución de fase anormal es una disminución en la vida útil del equipo de la planta.
Para el consumidor promedio, las consecuencias de la asimetría se traducen en mayores costos de electricidad, reparaciones de electrodomésticos y la posibilidad de lesiones. Si la desviación de la línea se debe a la destrucción del cable neutro, las condiciones de protección contra descargas eléctricas se deterioran significativamente. El bus del dispositivo de puesta a tierra (GD), montado en la subestación transformadora, se corta; en ausencia de un bucle local, el usuario permanece completamente indefenso.
Con la aparición de la asimetría en las redes industriales, el consumo eléctrico también aumenta, y los equipos de línea incluidos en ellas experimentan severas sobrecargas. En las subestaciones de distribución, el consumo de aceite en los transformadores aumenta drásticamente y los equipos de control y distribución pueden fallar. Todas estas amenazas, en última instancia, conducen a costos de materiales adicionales asociados con la necesidad de reparar o reemplazar equipos quemados.
Para prevenir tales situaciones, deberá pensar de antemano en medidas efectivas para ayudar a prevenirlas. Si no es posible evitar el desequilibrio de fase, deberá utilizar todas las formas posibles para eliminarlo.
Métodos de protección
Para garantizar el funcionamiento simétrico de las redes eléctricas y la normalización del valor de voltaje en cada una de las líneas monofásicas, se utilizan dispositivos correctivos especiales. Esta función la realizan con mayor frecuencia estabilizadores de voltaje clásicos. Sin embargo, estos dispositivos no pueden eliminar por completo el desequilibrio en los circuitos de alimentación, ya que su propósito es estabilizar una sola fase. Por esta razón, no es posible proteger toda la red trifásica con tales dispositivos, así como eliminar las consecuencias del sesgo.
No se excluyen situaciones en las que los propios estabilizadores se convierten en la causa de una distribución desigual de la electricidad en fases.
Para proteger los circuitos trifásicos de la asimetría de fase, se utilizan los siguientes métodos organizativos y técnicos:
- estudio de alta calidad del proyecto de suministro de energía, teniendo en cuenta el desnivel de las cargas;
- el uso de dispositivos especiales con los que es posible alinearlos automáticamente (los llamados transformadores de equilibrio);
- corrección de los esquemas actuales de consumo de energía (si se cometieron errores antes).
Un equipo de bloqueo especial (relés de monitoreo de fase y voltaje, por ejemplo) proporciona una ayuda significativa en la protección contra la asimetría, que desconecta la línea cuando se detectan violaciones.
Solo las medidas oportunas que se tomen eliminarán el desequilibrio de fase en la red y eliminarán las consecuencias negativas de este fenómeno: proteja los equipos y electrodomésticos de las averías.
