خلال تشغيل شبكات الطاقة 380 فولت ، من الممكن حدوث انتهاكات تؤثر بشكل كبير على جودة الكهرباء الموردة للمستهلك. أحد هذه الانحرافات هو اختلال توازن الطور ، والذي يتجلى في توزيعها غير المتكافئ على الأحمال المتصلة بالخط. نتيجة هذا التأثير هو انخفاض كبير في قوة المعدات المدرجة في الشبكة الصناعية ثلاثية الطور (المحولات أو المحركات ، على وجه الخصوص). في المنزل ، فهي محفوفة بالأضرار التي لحقت بالأجهزة المنزلية المتصلة بإحدى مراحل الشبكة الكهربائية لمنزل ريفي. وذلك لأن الجهد الكهربائي فيه يصبح أقل من الواقع ، أو العكس - يتجاوز القاعدة المسموح بها. لمنع الآثار السلبية للجهود المختلفة على مراحل 380 فولت ، تم تطوير عدد من التدابير التنظيمية والفنية.
معدلات الانحراف المسموح بها
للحد من انحرافات الجهد المسموح بها بسبب اختلال التوازن الطوري ، تم وضع معايير تنظم قيمها لشبكات الطاقة الصناعية. إذا تم تجاوز هذه المعايير ، فهناك خطر حقيقي من تعطل معدات الطاقة المتصلة بهذا الخط. يتم إعطاء قيمهم الدقيقة في GOSTs ذات الصلة والمستندات الأخرى التي تحدد تشغيل المعدات الكهربائية (في PUE ، على سبيل المثال).
وفقًا للمعايير ، يتم تحديد النسب الثابتة بين تصنيفات الفولتية والتيارات في الأجزاء الأقل تحميلًا من الخطوط. بالنسبة لألواح توزيع الطاقة ، يجب ألا تتجاوز 30٪ ، وللمدخلات للمنازل الخاصة (ASUs) - 15٪. وفقًا لـ GOSTs الحالية ، لا يمكن أن يكون اختلال الطور المسموح به على الخطوط الفردية مع التيارات العكسية أكثر من 2 في المائة ، وعلى النواة المحايدة للمحول - 4 في المائة.
أسباب اختلال توازن الطور في شبكة من ثلاث مراحل
هناك عدة أسباب لظهور اختلال توازن الطور في شبكات ثلاثية الطور ، يُعتبر أهمها:
- توزيع غير متساو للقدرات الحالية على الأحمال المتصلة بكل من خطوط المرحلة.
- "كسر الصفر" ، والتي تتجلى في معظم الأحيان في حرق محايد.
- أعطال أخرى في معدات المحطة أو في المستهلكين المحليين المتصلين بها.
في الحالة الأولى ، تزداد الطاقة التي يستهلكها الحمل الخطي بشكل حاد (أو ينقص) ، مما يؤدي إلى تغيير مقابل في التيار المتدفق في هذا الفرع.
في غياب اختلال التوازن الطوري ، تتدفق مكونات تيار متساوية الحجم على طول كل من الخطوط المتصلة وفقًا لمخطط "النجم". يجب أن تكون النتيجة محايدة بسبب إضافة المتجهات لثلاثة مكونات منفصلة نظريًا تساوي الصفر. مع زيادة الاستهلاك على طول أحد الخطوط ، تزداد المكونات الحالية من خلاله ، ونتيجة لذلك لا يؤدي السلك المحايد وظيفته وينتهك التوزيع الموحد لإمكانيات الطور.
في حالة وجود كسر محايد (صفر احتراق) ، يحدث انحراف بسبب حقيقة أن وظيفة السلك المحايد يتم نقلها تلقائيًا إلى أحد موصلات الطور ؛ في هذه الحالة ، يتم تحويل الجهد على جميع الآخرين إلى أعلى. تؤدي الانتهاكات في تشغيل معدات المحطة أيضًا إلى التوزيع غير المتكافئ على طول خطوط الطور ، ولكن بالفعل على جانب "نجمة" المحول ، وليس الكائن المرتبط به (منزل ريفي ، على وجه الخصوص).
انتهاك التماثل في شبكات الجهد العالي
في شبكات الجهد العالي ، يرتبط مظهر عدم التماثل غير المرغوب فيه بوجود أحمال قوية أحادية الطور أو مستهلكين من ثلاث مراحل بتوزيع غير متكافئ. مصادر التحيز في الشبكات الصناعية من 0.38-10 كيلو فولت هي أنواع مختلفة من أفران الصهر الكهربائية (الخامات الحرارية والحثية والتدفئة المماثلة). يجب أن تشمل قائمة المعدات التي تخلق عدم التماثل آلات اللحام العاكس ، والتي تتميز بتيارات استهلاك عالية وقادرة على انتهاك التوزيع الموحد للأحمال.
تعد محطات الجر الفرعية للنقل بالسكك الحديدية مصادر قوية لعدم التماثل الخطير ، حيث أن القاطرات الكهربائية الحديثة هي مستهلكات الطاقة الكهربائية أحادية الطور. تصل قوتهم إلى عدة مئات من كيلووات ، مما يزيد فقط من احتمال حدوث اضطرابات في توزيع الأحمال.
يمكنك التحقق من وجودها بمساعدة مشابك قياس التيار الخاصة ، والتي من خلالها يمكن التحقق من الدوائر التي تعمل مع الحمل الزائد. إذا تم العثور على القيم الحالية في إحدى المراحل التي تتجاوز القيم المسموح بها بشكل ملحوظ ، فيمكن للمرء أن يقول بأمان أن هناك انحراف خطير.
التأثير السلبي للجهد والتشويه الحالي
يجب معالجة ظهور التباين الطوري على الفور للأسباب التالية:
- في هذه الحالة ، التهديد الحقيقي للتلف للأجهزة المتصلة بهذه الشبكة أو تدهور أدائها.
- هذا يؤدي إلى اضطرابات في تشغيل مصادر الطاقة الكهربائية (محولات المحطات الفرعية على وجه الخصوص).
- نتيجة أخرى لتوزيع الطور غير الطبيعي هو انخفاض عمر معدات المصنع.
بالنسبة للمستهلك العادي ، تترجم آثار عدم التماثل إلى زيادة تكاليف الكهرباء ، وإصلاح الأجهزة المنزلية ، واحتمال الإصابة. إذا كان الانحراف في الخط ناتجًا عن تدمير السلك المحايد ، فإن ظروف الحماية من الصدمة الكهربائية تزداد سوءًا بشكل ملحوظ. إن حافلة جهاز التأريض (الشاحن) المركبة على فواصل المحولات الفرعية ؛ في حالة عدم وجود دائرة محلية ، يظل المستخدم عديم الحماية تمامًا.
عندما يظهر عدم التماثل في الشبكات الصناعية ، يزداد استهلاك الطاقة أيضًا ، وتعاني معدات الخطوط المضمنة فيها من حمولة زائدة شديدة. في محطات التوزيع الفرعية ، يزداد استهلاك النفط في المحولات بشكل حاد ، ويمكن أن تفشل معدات التحكم والتوزيع. كل هذه التهديدات تؤدي في النهاية إلى تكاليف مادية إضافية مرتبطة بالحاجة إلى إصلاح أو استبدال المعدات المحترقة
من أجل منع مثل هذه الحالات ، سيكون من الضروري التفكير مسبقا في التدابير الفعالة التي تسهم في الوقاية منها. إذا لم يكن من الممكن تجنب اختلال التوازن في المرحلة ، فسيتعين عليك استخدام جميع الطرق الممكنة للقضاء عليه.
طرق الحماية
لضمان التشغيل المتناسق لشبكات الطاقة وتطبيع قيمة الجهد في كل من خطوط المرحلة الواحدة ، يتم استخدام الأجهزة التصحيحية الخاصة. يتم تنفيذ هذه الوظيفة في الغالب عن طريق مثبتات الجهد الكلاسيكية. ومع ذلك ، فإن هذه الأجهزة غير قادرة على القضاء تمامًا على عدم التماثل في دوائر الإمداد ، لأن الغرض منها هو تثبيت مرحلة واحدة فقط. لهذا السبب ، لا يمكن حماية الشبكة ثلاثية الطور بالكامل بمثل هذه الأجهزة ، وكذلك إزالة عواقب الانحراف.
من الممكن أن تصبح المثبتات نفسها سبب التوزيع غير المتكافئ للكهرباء على مراحل.
يتم استخدام الأساليب التنظيمية والتقنية التالية لحماية الدوائر ثلاثية الطور من عدم التماثل في الطور:
- دراسة عالية الجودة لمشروع إمدادات الطاقة ، مع مراعاة الحمل غير المتكافئ ؛
- استخدام أجهزة خاصة يمكن من خلالها مواءمتها تلقائيًا (ما يسمى محولات الموازنة) ؛
- تعديل مخططات استهلاك الطاقة الحالية (إذا تم ارتكاب أخطاء في وقت سابق).
يتم توفير مساعدة كبيرة في الحماية من عدم التماثل بواسطة معدات حجب خاصة (مرحلات مراقبة الطور والجهد ، على سبيل المثال) ، والتي تفصل الخط عند اكتشاف الانتهاكات.
فقط التدابير المتخذة في الوقت المناسب هي القضاء على اختلال التوازن في الشبكة والقضاء على العواقب السلبية لهذه الظاهرة: حماية المعدات والأجهزة المنزلية من الأعطال.
