Tijdens de werking van 380 Volt-stroomnetwerken zijn overtredingen mogelijk die de kwaliteit van de aan de consument geleverde elektriciteit aanzienlijk beïnvloeden. Een van dergelijke afwijkingen is fase-onbalans, die zich manifesteert in hun ongelijkmatige verdeling over de belastingen die op de lijn zijn aangesloten. Het resultaat van dit effect is een aanzienlijke vermindering van het vermogen van de apparatuur die is opgenomen in het industriële driefasennet (met name transformatoren of motoren). Thuis is het beladen met schade aan huishoudelijke apparaten die zijn aangesloten op een van de fasen van het elektriciteitsnet van een landhuis. Dit komt door het feit dat de spanning erin sterk wordt onderschat, of omgekeerd - de toegestane norm overschrijdt. Er zijn een aantal organisatorische en technische maatregelen ontwikkeld om de negatieve gevolgen van verschillende spanningen op 380 Volt fasen te voorkomen.
Toegestane uitlijningspercentages
Om de toelaatbare spanningsafwijkingen als gevolg van fase-onbalans te beperken, zijn er normen ontwikkeld die hun waarden regelen voor industriële stroomnetwerken. Als deze normen worden overschreden, bestaat er een reëel risico op uitval van de op deze lijn aangesloten stroomapparatuur. Hun exacte waarden worden gegeven in de relevante GOST's en andere documenten die de procedure voor de werking van elektrische apparatuur bepalen (bijvoorbeeld in de PUE).
In overeenstemming met de normen worden vaste verhoudingen vastgesteld tussen de nominale spanningen en stromen in de minst en meest belaste delen van de lijnen. Voor stroomverdeelborden mag deze niet hoger zijn dan 30%, en voor ingangen naar particuliere huizen (ASU) - 15%. Volgens de huidige GOST's kan de toelaatbare fase-onbalans voor individuele lijnen met tegenstromen niet meer dan 2 procent zijn, en voor de nulleider van de transformator - 4 procent.
Oorzaken van fase-onbalans in een driefasig netwerk
Er zijn verschillende bekende redenen voor het optreden van fase-onbalans in driefasennetwerken, waarvan de belangrijkste worden beschouwd als:
- Ongelijke verdeling van het bedrijfsvermogen volgens de belastingen die op elk van de faselijnen zijn aangesloten.
- "Zero break", meestal gemanifesteerd in het afbranden van de neutrale.
- Andere storingen in de stationsapparatuur of bij aangesloten lokale verbruikers.
In het eerste geval neemt het door de lineaire belasting verbruikte vermogen sterk toe (of neemt af), wat leidt tot een overeenkomstige verandering in de stroom die in deze tak vloeit.
Bij afwezigheid van fase-onbalans, stromen stroomcomponenten van gelijke grootte langs elk van de lijnen die zijn verbonden volgens het "ster" -schema. Hun resultaat in neutraal als gevolg van vectortoevoeging van drie afzonderlijke componenten zou theoretisch gelijk moeten zijn aan nul. Met een toename van het verbruik langs een van de lijnen, nemen de stroomcomponenten erdoorheen toe, waardoor de nulleider zijn functie niet vervult en de uniformiteit van de verdeling van fasepotentialen schendt.
Bij een neutrale breuk (zero burnout) ontstaat er een scheeftrekking doordat de nuldraadfunctie automatisch wordt overgedragen naar een van de fasegeleiders; in dit geval wordt de spanning op alle andere naar boven verschoven. Verstoringen in de werking van stationapparatuur leiden ook tot ongelijke verdeling langs de faselijnen, maar al aan de kant van de "ster" van de transformator en niet op het ermee verbonden object (met name een landhuis).
Schending van symmetrie in hoogspanningsnetwerken
In hoogspanningsnetwerken wordt het optreden van ongewenste asymmetrie geassocieerd met de aanwezigheid van krachtige enkelfasige belastingen of driefasige verbruikers met ongelijke faseverdeling. Bronnen van vervorming in industriële netwerken van 0,38-10 kV zijn verschillende soorten elektrische smeltovens (ertsthermische, inductie- en soortgelijke verwarmingsinstallaties). De lijst met apparatuur die asymmetrie creëert, moet inverter-lasmachines omvatten, die worden gekenmerkt door hoge verbruiksstromen en die de uniformiteit van de belastingsverdeling kunnen verstoren.
Tractieonderstations van het spoorvervoer zijn krachtige bronnen van gevaarlijke asymmetrie, aangezien moderne elektrische locomotieven eenfasige verbruikers van elektrische energie zijn. Hun vermogen bereikt enkele honderden kilowatts, wat de kans op verstoringen in de verdeling van belastingen alleen maar vergroot.
U kunt hun aanwezigheid verifiëren met behulp van speciale stroomtangen, waardoor het mogelijk is om circuits te controleren die werken met overbelasting. Als in een van de fasen stroomwaarden worden gedetecteerd die de toegestane waarden aanzienlijk overschrijden, kunnen we gerust spreken van de aanwezigheid van een gevaarlijke scheeftrekking.
Negatief effect van spannings- en stroomonbalans
Om de volgende redenen is het noodzakelijk om snel te reageren op het optreden van fase-asymmetrie:
- In dit geval is er een reële dreiging van schade aan apparaten die op dit netwerk zijn aangesloten of een verslechtering van hun prestaties.
- Dit leidt tot storingen in de werking van stroombronnen (met name onderstationtransformatoren).
- Een ander gevolg van de abnormale faseverdeling is een afname van de levensduur van de installatieapparatuur.
Voor de gemiddelde consument vertalen de gevolgen van asymmetrie zich in hogere kosten voor elektriciteit, reparaties aan huishoudelijke apparaten en de mogelijkheid van letsel. Als de scheeftrekking in de lijn wordt veroorzaakt door de vernietiging van de neutrale draad, verslechteren de voorwaarden voor bescherming tegen elektrische schokken aanzienlijk. De bus van het aardingsapparaat (GD), gemonteerd op het transformatorstation, is afgesneden; bij afwezigheid van een aansluitnet blijft de gebruiker volledig weerloos.
Met het verschijnen van asymmetrie in industriële netwerken, neemt ook het elektriciteitsverbruik toe, en de lijnapparatuur die daarin is opgenomen, ondervindt ernstige overbelasting. Op distributiestations neemt het olieverbruik in transformatoren sterk toe en kunnen besturings- en distributieapparatuur uitvallen. Al deze bedreigingen leiden uiteindelijk tot extra materiële kosten in verband met de noodzaak om uitgebrande apparatuur te repareren of te vervangen.
Om dergelijke situaties te voorkomen, moet u vooraf nadenken over effectieve maatregelen om ze te helpen voorkomen. Als het niet mogelijk is om fase-onbalans te vermijden, moet u alle mogelijke manieren gebruiken om het te elimineren.
Beschermingsmethoden
Om de symmetrische werking van stroomnetwerken en de normalisatie van de spanningswaarde in elk van de enkelfasige lijnen te garanderen, worden speciale corrigerende apparaten gebruikt. Deze functie wordt meestal uitgevoerd door klassieke spanningsstabilisatoren. Deze apparaten zijn echter niet in staat om de onbalans in de voedingscircuits volledig te elimineren, omdat ze slechts één fase stabiliseren. Om deze reden is het niet mogelijk om het volledige driefasige netwerk met dergelijke apparaten te beschermen, en ook niet om de gevolgen van de scheeftrekking te elimineren.
Situaties zijn niet uitgesloten wanneer de stabilisatoren zelf de oorzaak worden van ongelijke verdeling van elektriciteit in fasen.
Om driefasige circuits te beschermen tegen fase-asymmetrie, worden de volgende organisatorische en technische methoden gebruikt:
- hoogwaardige studie van het stroomvoorzieningsproject, rekening houdend met de oneffenheden van de belastingen;
- het gebruik van speciale apparaten waarmee ze automatisch kunnen worden uitgelijnd (de zogenaamde balanceertransformatoren);
- correctie van de huidige energieverbruiksschema's (als er eerder fouten zijn gemaakt).
Aanzienlijke hulp bij de bescherming tegen asymmetrie wordt geboden door speciale blokkeerapparatuur (bijvoorbeeld fase- en spanningsbewakingsrelais), die de lijn loskoppelt wanneer schendingen worden gedetecteerd.
Alleen tijdig genomen maatregelen zullen de fase-onbalans in het netwerk elimineren en de negatieve gevolgen van dit fenomeen elimineren: bescherm apparatuur en huishoudelijke apparaten tegen storingen.
