A 380 Voltos villamos hálózatok üzemeltetése során olyan jogsértések lehetségesek, amelyek jelentősen befolyásolják a fogyasztó számára szállított villamos energia minőségét. Az egyik ilyen eltérés a fázis egyensúlyhiánya, amely egyenetlen eloszlásukban nyilvánul meg a vezetékhez kapcsolt terhelések felett. Ennek a hatásnak az eredménye, hogy jelentősen csökken az ipari háromfázisú hálózatba tartozó berendezések (különösen transzformátorok vagy motorok) teljesítménye. Otthon tele van a háztartási készülékek károsodásával, amelyek egy vidéki ház elektromos hálózatának egyik fázisához vannak csatlakoztatva. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a benne lévő feszültséget nagyon alábecsülik, vagy fordítva - meghaladja a megengedett normát. Számos szervezeti és technikai intézkedést dolgoztak ki a különböző feszültségek negatív következményeinek megelőzésére a 380 Voltos fázisokban.
Megengedett eltérési arányok
A fázisegyensúlyhiány miatti megengedett feszültségeltérések korlátozása érdekében szabványokat dolgoztak ki, amelyek szabályozzák az ipari áramhálózatok értékeit. Ezen előírások túllépése esetén fennáll a veszélye annak, hogy az erre a vezetékre csatlakozó villamos berendezés meghibásodik. Pontos értékeik a vonatkozó GOST-okban és más dokumentumokban vannak megadva, amelyek meghatározzák az elektromos berendezések működésének eljárását (például a PUE-ben).
A szabványoknak megfelelően rögzített arányokat állapítanak meg a feszültségek és áramok névleges értékei között a vezetékek legkevésbé és leginkább terhelt szakaszain. Az áramelosztó táblák esetében ez nem haladhatja meg a 30% -ot, a magánházak (ASU) bemenetei esetében pedig a 15% -ot. A jelenlegi GOST-ok szerint a megengedett fázis-egyensúlyhiány az ellentétes áramú egyes vonalak esetében nem lehet több, mint 2 százalék, a transzformátor semleges vezetője esetében pedig 4 százalék.
A fázis egyensúlyhiányának okai egy háromfázisú hálózatban
A háromfázisú hálózatokban a fázis egyensúlyhiány megjelenésének számos oka van, amelyek közül a legfontosabbak a következők:
- Az üzemi teljesítmény egyenetlen eloszlása az egyes fázisvezetékekhez kapcsolt terhelések szerint.
- "Zero break", amely leggyakrabban a semleges égetésében nyilvánul meg.
- Egyéb meghibásodások az állomás berendezésében vagy a hozzá kapcsolódó helyi fogyasztókban.
Az első esetben a lineáris terhelés által felhasznált teljesítmény meredeken növekszik (vagy csökken), ami az ebben az ágban áramló áram megfelelő változásához vezet.
Fázisegyensúlyhiány hiányában az azonos nagyságrendű áramkomponensek a "csillag" séma szerint összekapcsolt vonalak mindegyikén áramlanak. Három különálló komponens vektor hozzáadása miatt semleges eredményüknek elméletileg nullának kell lennie. Az egyik vonal mentén a fogyasztás növekedésével a rajta keresztüli áramkomponensek megnőnek, aminek következtében a semleges vezeték nem tölti be funkcióját, és megsérti a fázispotenciálok eloszlásának egyenletességét.
Semleges törés (nulla kiégés) esetén ferde helyzet keletkezik, mivel a semleges vezeték funkciója automatikusan átkerül az egyik fázisvezetőre; ebben az esetben az összes többi feszültsége felfelé tolódik. Az állomásberendezések működésének zavara egyenetlen eloszláshoz vezet a fázisvonalak mentén is, de már a transzformátor "csillag" oldalán, és nem a hozzá kapcsolt objektumon (különösen egy vidéki házban).
A szimmetria megsértése a nagyfeszültségű hálózatokban
Nagyfeszültségű hálózatokban a nemkívánatos aszimmetria megjelenése erőteljes egyfázisú terhelések vagy egyenlőtlen fáziseloszlású háromfázisú fogyasztók jelenlétével jár. Az ipari hálózatok 0,38-10 kV-os torzulásainak forrása az elektromos olvasztókemencék különféle típusa (érchő, indukciós és hasonló fűtőberendezések). Az aszimmetriát létrehozó berendezések listájának tartalmaznia kell az inverteres hegesztőgépeket, amelyeket nagy fogyasztási áram jellemez, és amelyek képesek megszakítani a terheléseloszlás egyenletességét.
A vasúti közlekedés vontatóállomásai a veszélyes aszimmetria erőteljes forrásai, mivel a modern elektromos mozdonyok egyfázisú villamosenergia-fogyasztók. Teljesítményük eléri a több száz kilowattot, ami csak növeli a terhelések eloszlásában bekövetkező zavarok valószínűségét.
Speciális áramcsipeszek segítségével ellenőrizheti jelenlétüket, amelyeken keresztül ellenőrizhetők a túlterheléssel működő áramkörök. Ha az egyik fázisban olyan áramértékeket észlelnek, amelyek jelentősen meghaladják a megengedett értékeket, akkor nyugodtan beszélhetünk veszélyes ferdeség jelenlétéről.
A feszültség és az áram egyensúlyhiányának negatív hatása
A fázis aszimmetria megjelenésére a következő okokból azonnal reagálni kell:
- Ebben az esetben valós veszély fenyegeti a hálózathoz csatlakoztatott eszközök károsodását vagy a teljesítmény romlását.
- Ez megszakításokhoz vezet az áramforrások (különösen az alállomási transzformátorok) működésében.
- A rendellenes fáziseloszlás másik következménye az üzemi berendezések élettartamának csökkenése.
Az átlagfogyasztó számára az aszimmetria következményei megnövekedett villamosenergia-költségekkel, a háztartási gépek javításával és a sérülés lehetőségével járnak. Ha a vezeték ferdülését a semleges vezeték megsemmisülése okozza, az áramütés elleni védelem feltételei jelentősen romlanak. A transzformátor alállomáshoz szerelt földelőeszköz (GD) buszja le van vágva, helyi hurok hiányában a felhasználó teljesen védtelen marad.
Az aszimmetria megjelenésével az ipari hálózatokban az áramfogyasztás is növekszik, és az ezekbe beépített vonalas berendezések súlyos túlterheléseket tapasztalnak. Az elosztóállomásokon a transzformátorok olajfogyasztása meredeken nő, és a vezérlő és elosztó berendezések meghibásodhatnak. Mindezek a fenyegetések végül további anyagköltségekhez vezetnek, amelyek a kiégett berendezések javításának vagy cseréjének szükségességéhez kapcsolódnak.
Az ilyen helyzetek megelőzése érdekében előre meg kell gondolnia a megelőzésükhöz szükséges hatékony intézkedéseket. Ha nem lehet elkerülni a fázis egyensúlyhiányát, akkor minden lehetséges módszert fel kell használnia annak kiküszöbölésére.
Védelmi módszerek
Az elektromos hálózatok szimmetrikus működésének és a feszültségérték normalizálásának biztosításához az egyfázisú vezetékeknél speciális korrekciós eszközöket használnak. Ezt a funkciót leggyakrabban a klasszikus feszültségstabilizátorok látják el. Ezek az eszközök azonban nem képesek teljesen kiküszöbölni az ellátási áramkörök egyensúlyhiányát, mivel célja csak egy fázis stabilizálása. Emiatt nem lehetséges a teljes háromfázisú hálózatot ilyen eszközökkel megvédeni, valamint kiküszöbölni a torzulás következményeit.
Nem kizárt az a helyzet, amikor maguk a stabilizátorok válnak a villamos energia szakaszos eloszlásának okává.
A háromfázisú áramkörök védelme a fázis aszimmetriától a következő szervezési és technikai módszereket alkalmazza:
- az áramellátási projekt magas színvonalú vizsgálata, figyelembe véve a terhelések egyenetlenségeit;
- speciális eszközök használata, amelyekkel automatikusan összehangolhatók (az úgynevezett kiegyensúlyozó transzformátorok);
- a jelenlegi energiafogyasztási rendszerek korrekciója (ha korábban hibákat követtek el).
Az aszimmetria elleni védelemben jelentős segítséget nyújtanak a speciális blokkoló berendezések (például fázis- és feszültségfigyelő relék), amelyek megszakítják a vezetéket, ha szabálytalanságokat észlelnek.
Csak az időben hozott intézkedések kiküszöbölik a hálózat fázisegyensúlytalanságát és megszüntetik ennek a jelenségnek a negatív következményeit: megvédik a berendezéseket és a háztartási készülékeket a meghibásodásoktól.
