По време на работа на 380 волтови електрически мрежи са възможни нарушения, които значително влияят на качеството на електроенергията, доставена на потребителя. Едно от тези отклонения е фазовият дисбаланс, който се проявява в неравномерното им разпределение върху натоварванията, свързани към линията. Резултатът от този ефект е значително намаляване на мощността на оборудването, включено в индустриалната трифазна мрежа (по-специално трансформатори или двигатели). В домашни условия това е изпълнено с повреда на домакински уреди, свързани към една от фазите на електрическата мрежа на селска къща. Това е така, защото напрежението в него става много подценено или обратно - надвишава допустимата норма. За да се предотвратят отрицателните ефекти на различни напрежения във фазите на 380 волта, са разработени редица организационни и технически мерки.
Допустими скорости на наклона
За да се ограничат допустимите отклонения на напрежението поради дисбаланс на фазата, са разработени стандарти, които регулират техните стойности за промишлени електроенергийни мрежи. Ако тези стандарти са надвишени, съществува реална опасност от повреда на силовото оборудване, свързано към тази линия. Точните им стойности са дадени в съответните GOSTs и други документи, които определят работата на електрическото оборудване (например в PUE).
В съответствие със стандартите се установяват фиксирани съотношения между номиналните напрежения и токове в най-малко и най-натоварени участъци от линиите. За таблата за разпределение на енергия не трябва да надвишава 30%, а за входовете в частни къщи (АСУ) - 15%. Според сегашните GOST, допустимият фазов дисбаланс на отделни линии с обратни токове не може да бъде повече от 2 процента, а на неутралната сърцевина на трансформатора - 4 процента.
Причини за фазовия дисбаланс в трифазна мрежа
Има няколко причини за появата на фазов дисбаланс в трифазни мрежи, основната от които се счита за:
- Неравномерно разпределение на съществуващите мощности върху натоварванията, свързани към всяка от фазовите линии.
- „Нулева почивка“, най-често се проявява в изгарянето на неутрал.
- Други неизправности в оборудването на гарата или в свързаните към нея местни потребители.
В първия случай консумираната мощност от линейното натоварване рязко се увеличава (или намалява), което води до съответна промяна в тока, протичащ в този клон.
При липса на фазов дисбаланс, по всяка от линиите, включени в схемата "звезда", протичат равни по големина токови компоненти. Резултатът им е неутрален поради векторното добавяне на три отделни компонента теоретично трябва да бъде равен на нула. С увеличаване на потреблението по една от линиите, токовите компоненти през него се увеличават, в резултат на което неутралният проводник не изпълнява своята функция и нарушава равномерното разпределение на фазовите потенциали.
В случай на неутрално счупване (нулево изгаряне), изкривяването възниква поради факта, че функцията на неутралния проводник се прехвърля автоматично към един от фазовите проводници; в този случай напрежението на всички останали се измества нагоре. Нарушенията в работата на станционното оборудване също водят до неравномерно разпределение по фазови линии, но вече отстрани на трансформатора „звезда“, а не към обекта, свързан с него (по-специално селска къща).
Нарушаване на симетрията в мрежи с високо напрежение
В мрежите с високо напрежение появата на нежелана асиметрия е свързана с наличието на мощни еднофазни натоварвания или трифазни консуматори с неравномерно разпределение на фазите. Източниците на пристрастие в промишлените мрежи от 0,38-10 kV са различни видове топителни електрически пещи (рудо-термични, индукционни и подобни отоплителни инсталации). Списъкът на оборудването, създаващо асиметрия, трябва да включва инверторни заваръчни машини, характеризиращи се с високо потребление на ток и способни да нарушат равномерното разпределение на товара.
Тяговите подстанции на железопътния транспорт са мощни източници на опасна асиметрия, тъй като съвременните електрически локомотиви са еднофазни консуматори на електрическа енергия. Тяхната мощност достига няколкостотин киловата, което само увеличава вероятността от нарушения в разпределението на товара.
Можете да проверите тяхното присъствие с помощта на специални скоби за измерване на ток, чрез които е възможно да проверите веригите, които работят с претоварване. Ако текущите стойности се намерят в една от фазите, които значително надвишават допустимите стойности, спокойно може да се каже, че има опасен изкривяване.
Отрицателен ефект от напрежение и изкривяване на тока
Появата на фазова асиметрия трябва незабавно да се реагира по следните причини:
- В този случай реалната заплаха от повреда на устройства, свързани към тази мрежа или влошаване на тяхната работа.
- Това води до прекъсвания в работата на източници на електроенергия (по-специално трансформатори на подстанции).
- Друго следствие от анормалното разпределение на фазите е съкращаването на живота на растителното оборудване.
За обикновения потребител ефектите от асиметрията се изразяват в увеличени разходи за електроенергия, ремонти на домакински уреди и потенциал за нараняване. Ако изкривяването в линията е причинено от разрушаването на неутралния проводник, условията за защита от токов удар видимо се влошават. Шината на заземителното устройство (зарядно устройство), монтирана на трансформаторна подстанция, се счупва; при липса на локална верига потребителят остава напълно беззащитен.
Когато в индустриалните мрежи се появят асиметрии, консумацията на енергия също се увеличава и включеното в тях линейно оборудване изпитва сериозни претоварвания. В разпределителните подстанции консумацията на масло в трансформатори рязко се увеличава и оборудването за контрол и разпределение може да се провали. Всички тези заплахи в крайна сметка водят до допълнителни материални разходи, свързани с необходимостта от ремонт или подмяна на изгоряло оборудване
За да се предотвратят подобни ситуации, е необходимо предварително да се помисли за ефективни мерки, които допринасят за тяхното предотвратяване. Ако не е възможно да избегнете фазовия дисбаланс, ще трябва да използвате всички възможни методи за елиминирането му.
Методи за защита
За да се осигури симетричната работа на електроенергийните мрежи и да се нормализира стойността на напрежението във всяка от еднофазните линии, се използват специални корективни устройства. Тази функция най-често се изпълнява от класическите стабилизатори на напрежението. Тези устройства обаче не са в състояние напълно да премахнат асиметрията в захранващите вериги, тъй като тяхното предназначение е да стабилизират само една фаза. Поради тази причина не е възможно да се защити цялата трифазна мрежа с такива устройства, както и да се премахнат последствията от изкривяване.
Възможно е самите стабилизатори да станат причина за неравномерното разпределение на електроенергията по фазите.
Следните организационни и технически методи се използват за защита на трифазни вериги от фазова асиметрия:
- висококачествено проучване на проекта за доставка на енергия, като се вземе предвид неравномерното натоварване;
- използването на специални устройства, с които е възможно автоматично да ги подравните (така наречените балансиращи трансформатори);
- коригиране на съществуващите схеми за консумация на енергия (ако са направени грешки по-рано).
Значителна помощ за защита от асиметрия се оказва от специално блокиращо оборудване (например релета за наблюдение на фазата и напрежението), което изключва линията при установяване на нарушения.
Само навременните мерки ще премахнат фазовия дисбаланс в мрежата и ще премахнат негативните последици от това явление: предпазват оборудването и домакинските уреди от повреди.
