380 voltin sähköverkkojen käytön aikana on mahdollista rikkomuksia, jotka vaikuttavat merkittävästi kuluttajalle toimitetun sähkön laatuun. Yksi tällaisista poikkeamista on vaiheiden epätasapaino, joka ilmenee niiden epätasaisessa jakautumisessa linjaan kytkettyihin kuormiin. Tämän vaikutuksen seurauksena teolliseen kolmivaiheiseen verkkoon kuuluvien laitteiden (erityisesti muuntajien tai moottoreiden) teho vähenee merkittävästi. Kotona se on täynnä maalaistalon sähköverkon toiseen vaiheeseen kytkettyjen kodinkoneiden vaurioita. Tämä johtuu siitä, että sen jännite aliarvioidaan suuresti tai päinvastoin - ylittää sallitun normin. On kehitetty useita organisatorisia ja teknisiä toimenpiteitä erilaisten jännitteiden negatiivisten vaikutusten estämiseksi 380 voltin vaiheissa.
Sallitut kohdistusasteet
Vaiheiden epätasapainosta johtuvien sallittujen jännitepoikkeamien rajoittamiseksi on kehitetty standardeja, jotka säätelevät niiden arvoja teollisille sähköverkoille. Jos nämä normit ylitetään, on olemassa todellinen vaara, että tähän linjaan kytketty sähkölaite voi rikkoutua. Niiden tarkat arvot on annettu asiaankuuluvissa GOST: issa ja muissa asiakirjoissa, jotka määrittävät sähkölaitteiden käytön menettelyn (esimerkiksi PUE: ssä).
Standardien mukaisesti kiinteät suhteet määritetään jännitteiden ja virtojen nimellisarvojen välillä linjojen vähiten ja eniten kuormitetuissa osissa. Sähkönjakelulautojen osalta sen ei tulisi ylittää 30% ja yksityistalojen (ASU) panosten osalta - 15%. Nykyisten GOST-arvojen mukaan sallittu vaihetasapainotila yksittäisille vastavirtajohdoille ei voi olla yli 2 prosenttia ja muuntajan nollajohtimelle - 4 prosenttia.
Vaiheiden epätasapainon syyt kolmivaiheisessa verkossa
Vaiheiden epätasapainon esiintymiselle kolmivaiheisissa verkoissa on useita tunnettuja syitä, joista tärkeimpien katsotaan olevan:
- Käyttötehon epätasainen jakautuminen kuhunkin vaihejohtoon kytkettyjen kuormitusten mukaan.
- "Zero break", joka ilmenee useimmiten neutraalin polttamisessa.
- Muut aseman laitteiden tai siihen kytkettyjen paikallisten kuluttajien toimintahäiriöt.
Ensimmäisessä tapauksessa lineaarisen kuorman kuluttama teho kasvaa (tai pienenee) jyrkästi, mikä johtaa vastaavaan muutokseen tässä haarassa virtaavassa virrassa.
Vaiheiden epätasapainon puuttuessa yhtä suuret virtakomponentit virtaavat pitkin kutakin "tähti" -mallin mukaan liitettyä linjaa. Niiden neutraalien kolmen erillisen komponentin vektorilisäyksen vuoksi neutraalin tulisi teoriassa olla nolla. Kun kulutus kasvaa yhdellä linjalla, sen läpi kulkevat virtakomponentit kasvavat, minkä seurauksena nollajohto ei täytä tehtäväänsä ja rikkoo vaihepotentiaalien jakautumisen yhtenäisyyttä.
Nollajännitteen rikkoutumisen (nolla palaminen) yhteydessä syntyy vinous johtuen siitä, että nollajohtotoiminto siirtyy automaattisesti toiseen vaihejohtimista; tässä tapauksessa kaikkien muiden jännite siirtyy ylöspäin. Häiriöt asemalaitteiden toiminnassa johtavat myös epätasaiseen jakautumiseen vaihejohtoja pitkin, mutta jo muuntajan "tähden" puolella, eikä siihen liitettyyn esineeseen (erityisesti maalaistalo).
Symmetrian rikkominen suurjänniteverkoissa
Suurjänniteverkoissa ei-toivotun epäsymmetrian esiintyminen liittyy voimakkaiden yksivaiheisten kuormien tai kolmivaiheisten kuluttajien läsnäoloon, joilla on epätasainen vaihejakauma. 0,38-10 kV: n teollisuusverkkojen vääristymälähteitä ovat erityyppiset sähköiset sulatusuunit (malmilämpö-, induktio- ja vastaavat lämmityslaitteet). Epäsymmetriaa tuottavien laitteiden luettelossa on oltava invertterihitsauskoneet, joille on ominaista suuri kulutusvirta ja jotka voivat häiritä kuormituksen jakautumisen tasaisuutta.
Rautatieliikenteen vetoyksiköt ovat voimakkaita vaarallisen epäsymmetrian lähteitä, koska nykyaikaiset sähköveturit ovat yksivaiheisia sähköenergian kuluttajia. Niiden teho saavuttaa useita satoja kilowattia, mikä vain lisää häiriöiden todennäköisyyttä kuormien jakautumisessa.
Voit varmistaa niiden läsnäolon erityisten virtapihtien avulla, joiden kautta on mahdollista tarkistaa ylikuormituksella toimivat piirit. Jos jossakin vaiheessa havaitaan virta-arvot, jotka ylittävät merkittävästi sallitut arvot, voimme turvallisesti puhua vaarallisen vinon olemassaolosta.
Jännitteen ja virran epätasapainon negatiivinen vaikutus
Vaiheiden epäsymmetrian ilmaantumiseen on tarpeen reagoida nopeasti seuraavista syistä:
- Tässä tapauksessa on olemassa todellinen uhka, että tähän verkkoon liitetyt laitteet vahingoittuvat tai niiden suorituskyky heikkenee.
- Tämä johtaa häiriöihin virtalähteiden (erityisesti sähköasemamuuntajien) toiminnassa.
- Toinen epänormaalin vaihejakauman seuraus on laitoslaitteiden käyttöiän lyheneminen.
Epäsymmetrian seuraukset merkitsevät keskivertokuluttajalle kasvaneita sähkön, kodinkoneiden korjausten ja loukkaantumisen mahdollisuuksia. Jos linjan vinous johtuu neutraalin johtimen tuhoutumisesta, olosuhteet suojaukselle sähköiskulta heikkenevät huomattavasti. Muuntaja-asemaan asennettu maadoituslaitteen (GD) väylä katkaistaan; tilaajayhteyden puuttuessa käyttäjä pysyy täysin suojattomana.
Kun epäsymmetria ilmenee teollisuusverkoissa, myös sähkönkulutus kasvaa, ja niihin sisältyvillä linjalaitteilla on vakavia ylikuormituksia. Jakeluasemilla öljyn kulutus muuntajissa kasvaa voimakkaasti, ja ohjaus- ja jakelulaitteet voivat epäonnistua. Kaikki nämä uhat johtavat lopulta materiaalikustannuksiin, jotka liittyvät palaneiden laitteiden korjaamiseen tai vaihtamiseen.
Tällaisten tilanteiden estämiseksi sinun on pohdittava etukäteen tehokkaita toimenpiteitä niiden ehkäisemiseksi. Jos vaihetasapainoa ei voida välttää, sinun on käytettävä kaikkia mahdollisia tapoja poistaa se.
Suojausmenetelmät
Sähköverkkojen symmetrisen toiminnan ja jännitteen arvon normalisoinnin varmistamiseksi kussakin yksivaiheisessa linjassa käytetään erityisiä korjaavia laitteita. Tämän toiminnon suorittavat useimmiten klassiset jännitteenvakaajat. Nämä laitteet eivät kuitenkaan pysty täysin poistamaan epätasapainoa syöttöpiireissä, koska niiden tarkoituksena on vakauttaa vain yksi vaihe. Tästä syystä koko kolmivaiheista verkkoa ei ole mahdollista suojata tällaisilla laitteilla eikä poistaa vinoutumisen seurauksia.
Tilanteita ei suljeta pois, kun stabilointiaineista itsestään tulee sähkön epätasainen jakautuminen vaiheittain.
Kolmivaiheisten piirien suojaamiseksi vaiheen epäsymmetrialta käytetään seuraavia organisatorisia ja teknisiä menetelmiä:
- laadukas tutkimus sähkönsyöttöprojektista kuormien epätasaisuudet huomioon ottaen;
- erityislaitteiden, joihin on mahdollista kohdistaa ne automaattisesti, käyttö (ns. tasapainotusmuuntajat);
- nykyisten energiankulutusjärjestelmien korjaaminen (jos virheitä tehtiin aiemmin).
Merkittävää apua epäsymmetriasuojauksessa tarjoavat erityiset estolaitteet (esimerkiksi vaiheen ja jännitteen valvontareleet), jotka irrottaa linjan, kun havaitaan rikkomuksia.
Vain oikea-aikaiset toimenpiteet mahdollistavat verkon vaiheiden epätasapainon poistamisen ja ilmiön kielteisten seurausten poistamisen: laitteiden ja kodinkoneiden suojaamisen häiriöiltä.
