380 Volt elektrik şebekelerinin çalışması sırasında, tüketiciye sağlanan elektriğin kalitesini önemli ölçüde etkileyen ihlaller mümkündür. Bu tür sapmalardan biri, hatta bağlı yükler üzerindeki eşit olmayan dağılımlarında kendini gösteren faz dengesizliğidir. Bu etkinin sonucu, endüstriyel üç fazlı ağda bulunan ekipmanın (özellikle transformatörler veya motorlar) gücünde önemli bir azalmadır. Evde, bir kır evinin elektrik şebekesinin fazlarından birine bağlı ev aletlerine zarar verir. Bunun nedeni, içindeki voltajın büyük ölçüde hafife alınması veya tam tersi - izin verilen normu aşmasıdır. 380 Volt fazlarda farklı voltajların olumsuz sonuçlarını önlemek için bir takım organizasyonel ve teknik önlemler geliştirilmiştir.
İzin verilen yanlış hizalama oranları
Faz dengesizliği nedeniyle izin verilen voltaj sapmalarını sınırlamak için endüstriyel güç şebekeleri için değerlerini düzenleyen standartlar geliştirilmiştir. Bu standartlar aşılırsa, bu hatta bağlı güç ekipmanının gerçek bir arızalanma tehlikesi vardır. Kesin değerleri, ilgili GOST'lerde ve elektrikli ekipmanın çalıştırılmasına ilişkin prosedürü belirleyen diğer belgelerde (örneğin, PUE'de) verilmiştir.
Standartlara uygun olarak hatların en az ve en yüklü bölümlerinde gerilim ve akım değerleri arasında sabit oranlar kurulur. Güç dağıtım panoları için %30'u, özel konutlara (ASU) girişler için - %15'i geçmemelidir. Mevcut GOST'lere göre, ters akımlı ayrı hatlar için izin verilen faz dengesizliği yüzde 2'den fazla olamaz ve trafonun nötr iletkeni için yüzde 4'tür.
Üç fazlı bir ağda faz dengesizliğinin nedenleri
Başlıcaları olarak kabul edilen üç fazlı ağlarda faz dengesizliğinin ortaya çıkmasının bilinen birkaç nedeni vardır:
- Faz hatlarının her birine bağlı yüklere göre çalışma gücünün eşit olmayan dağılımı.
- "Sıfır kırılma", çoğunlukla nötrün yanması ile kendini gösterir.
- İstasyon ekipmanındaki veya ona bağlı yerel tüketicilerdeki diğer arızalar.
İlk durumda, doğrusal yük tarafından tüketilen güç keskin bir şekilde artar (veya azalır), bu da bu dalda akan akımda karşılık gelen bir değişikliğe yol açar.
Faz dengesizliği olmadığında, "yıldız" şemasına göre bağlanan hatların her biri boyunca eşit büyüklükteki akım bileşenleri akar. Üç ayrı bileşenin vektör ilavesi nedeniyle nötr olarak elde ettikleri sonuçlar teorik olarak sıfıra eşit olmalıdır. Hatlardan biri boyunca tüketimin artmasıyla, içinden geçen akım bileşenleri artar, bunun sonucunda nötr tel işlevini yerine getirmez ve faz potansiyellerinin dağılımının tekdüzeliğini ihlal eder.
Nötr kopması (sıfır yanma) durumunda, nötr tel fonksiyonunun otomatik olarak faz iletkenlerinden birine aktarılması nedeniyle bir çarpıklık ortaya çıkar; bu durumda, diğerlerinin üzerindeki voltaj yukarı kaydırılır. İstasyon ekipmanının çalışmasındaki rahatsızlıklar, faz hatları boyunca, ancak zaten transformatörün "yıldız" tarafında ve kendisine bağlı nesnede (özellikle bir kır evi) eşit olmayan dağılıma neden olur.
Yüksek gerilim şebekelerinde simetri ihlali
Yüksek gerilim şebekelerinde, istenmeyen asimetrinin görünümü, güçlü tek fazlı yüklerin veya eşit olmayan faz dağılımına sahip üç fazlı tüketicilerin varlığı ile ilişkilidir. 0.38-10 kV'luk endüstriyel ağlardaki bozulma kaynakları, çeşitli tipte elektrikli eritme fırınlarıdır (cevher-termal, indüksiyon ve benzeri ısıtma tesisatları). Asimetri oluşturan ekipman listesi, yüksek tüketim akımları ile karakterize edilen ve yük dağılımının tekdüzeliğini bozabilen invertör kaynak makinelerini içermelidir.
Modern elektrikli lokomotifler tek fazlı elektrik enerjisi tüketicileri olduğundan, demiryolu taşımacılığının trafo merkezleri güçlü tehlikeli asimetri kaynaklarıdır. Güçleri birkaç yüz kilovata ulaşır, bu da yalnızca yük dağılımında bozulma olasılığını artırır.
Aşırı yük ile çalışan devreleri kontrol etmenin mümkün olduğu özel akım kelepçeleri yardımıyla varlıklarını doğrulayabilirsiniz. Aşamalardan birinde izin verilen değerleri önemli ölçüde aşan akım değerleri tespit edilirse, tehlikeli bir çarpıklığın varlığından güvenle söz edebiliriz.
Gerilim ve akım dengesizliğinin olumsuz etkisi
Aşağıdaki nedenlerle faz asimetrisinin görünümüne derhal yanıt vermek gerekir:
- Bu durumda, bu ağa bağlı cihazlarda gerçek bir hasar tehdidi veya performanslarında bozulma vardır.
- Bu, güç kaynaklarının (özellikle trafo merkezi trafoları) çalışmasında kesintilere yol açar.
- Anormal faz dağılımının bir başka sonucu, tesis ekipmanının hizmet ömrünün azalmasıdır.
Ortalama bir tüketici için asimetrinin sonuçları, artan elektrik maliyetlerine, ev aletlerinin onarımına ve yaralanma olasılığına dönüşür. Hattaki eğrilik nötr telin tahrip olmasından kaynaklanıyorsa, elektrik çarpmasına karşı koruma koşulları önemli ölçüde bozulur. Trafo trafo merkezine monte edilmiş topraklama cihazının (ZU) veriyolu kesilir, yerel bir döngü olmadığında kullanıcı kesinlikle savunmasız kalır.
Endüstriyel ağlarda asimetrinin ortaya çıkmasıyla birlikte elektrik tüketimi de artar ve bunlara dahil olan hat ekipmanları ciddi aşırı yüklenmelere maruz kalır. Dağıtım trafo merkezlerinde, trafolardaki yağ tüketimi keskin bir şekilde artar ve kontrol ve dağıtım ekipmanları arızalanabilir. Tüm bu tehditler, sonuçta, yanmış ekipmanın onarılması veya değiştirilmesi ihtiyacıyla ilişkili ek malzeme maliyetlerine yol açar.
Bu tür durumları önlemek için, bunları önlemeye yardımcı olacak etkili önlemler hakkında önceden düşünmeniz gerekecektir. Faz dengesizliğini önlemek mümkün değilse, onu ortadan kaldırmak için mümkün olan tüm yolları kullanmanız gerekecektir.
Koruma yöntemleri
Güç şebekelerinin simetrik çalışmasını ve tek fazlı hatların her birinde voltaj değerinin normalleştirilmesini sağlamak için özel düzeltici cihazlar kullanılır. Bu işlev çoğunlukla klasik voltaj stabilizatörleri tarafından gerçekleştirilir. Ancak bu cihazlar, amaçları sadece bir fazı stabilize etmek olduğundan, besleme devrelerindeki dengesizliği tamamen ortadan kaldıramazlar. Bu nedenle, üç fazlı ağın tamamını bu tür cihazlarla korumak ve çarpıklığın sonuçlarını ortadan kaldırmak mümkün değildir.
Stabilizatörlerin kendileri elektriğin fazlarda eşit olmayan dağılımının nedeni haline geldiğinde durumlar hariç tutulmaz.
Üç fazlı devreleri faz asimetrisinden korumak için aşağıdaki organizasyonel ve teknik yöntemler kullanılır:
- yüklerin eşitsizliği dikkate alınarak güç kaynağı projesinin yüksek kaliteli çalışması;
- bunları otomatik olarak hizalamanın mümkün olduğu özel cihazların kullanımı (dengeleme transformatörleri olarak adlandırılır);
- mevcut enerji tüketim planlarının düzeltilmesi (eğer daha önce hatalar yapılmışsa).
Asimetriye karşı korumada önemli yardım, ihlaller tespit edildiğinde hattı kesen özel blokaj ekipmanı (örneğin faz ve gerilim izleme röleleri) tarafından sağlanır.
Yalnızca zamanında önlemler, ağdaki faz dengesizliğini ortadan kaldırmaya ve bu olgunun olumsuz sonuçlarını ortadan kaldırmaya izin verecektir: ekipmanı ve ev aletlerini arızalardan korumak.
