Durant el funcionament de xarxes elèctriques de 380 volts, es poden produir infraccions que afectin notablement la qualitat de l’electricitat subministrada al consumidor. Una d’aquestes desviacions és el desequilibri de fase, que es manifesta en la seva distribució desigual sobre les càrregues connectades a la línia. El resultat d’aquest efecte és una reducció significativa de la potència dels equips inclosos a la xarxa trifàsica industrial (en particular, transformadors o motors). A casa, està farcit de danys en els electrodomèstics connectats a una de les fases de la xarxa elèctrica d’una casa de camp. Això és degut a que la tensió que hi ha es subestima, o viceversa, supera la norma admissible. Per prevenir els efectes negatius de les diferents tensions en les fases de 380 volts, s'han desenvolupat diverses mesures organitzatives i tècniques.
Taxa de variació admissible
Per limitar les desviacions de tensió permeses per desequilibri de fase, s’han desenvolupat estàndards que regulen els seus valors per a les xarxes d’energia industrial. Si es superen aquests estàndards, hi ha un perill real de falles dels equips elèctrics connectats a aquesta línia. Els seus valors exactes es troben en els GOST rellevants i en altres documents que determinen el funcionament dels equips elèctrics (per exemple, a PUE).
D’acord amb els estàndards, s’estableixen relacions fixes entre les indicacions de tensions i corrents a les seccions menys i més carregades de les línies. En el cas de les taules de distribució d'energia, no hauria de superar el 30% i en els ingressos a cases particulars (ASU) el 15%. Segons els GOST actuals, el desequilibri de fase admissible a les línies individuals amb corrents inversos no pot ser superior al 2 per cent, i al nucli neutre del transformador - un 4 per cent.
Raons per al desequilibri de fase en una xarxa trifàsica
Hi ha diverses raons per l'aparició del desequilibri de fase a les xarxes trifàsiques, la principal de les quals es considera que són:
- Distribució desigual de les capacitats existents sobre les càrregues connectades a cadascuna de les línies de fase.
- "Trencament zero", que es manifesta més sovint en la crema de neutres.
- Altres desperfectes en els equips de l'estació o en els consumidors locals que hi estiguin connectats.
En el primer cas, la potència consumida per la càrrega lineal augmenta bruscament (o disminueix), cosa que comporta un canvi corresponent en el corrent que flueix en aquesta branca.
En absència de desequilibri de fase, els components del corrent igual en magnitud flueixen al llarg de cadascuna de les línies incloses en l'esquema "estrella". El seu resultat neutre a causa de l'addició vectorial de tres components separats hauria de ser teòricament igual a zero. Amb un augment del consum al llarg d’una de les línies, els components actuals a través d’aquesta augmenten, com a conseqüència dels quals el fil neutre no compleix la seva funció i viola la distribució uniforme dels potencials de fase.
En cas de trencament neutre (cremada zero), la inclinació es produeix a causa del fet que la funció del fil neutre es transfereix automàticament a un dels conductors de fase; en aquest cas, la tensió sobre tots els altres es desplaça cap amunt. Les violacions en el funcionament dels equips de l'estació també comporten una distribució desigual al llarg de les línies de fase, però ja al costat del "estrella" del transformador, i no l'objecte connectat amb ell (una casa de camp, en particular).
Violació de la simetria en xarxes d’alta tensió
A les xarxes d’alta tensió, l’aparició d’asimetria no desitjada s’associa amb la presència de potents càrregues monofàsiques o consumidors trifàsics amb una distribució desigual de fase. Les fonts de parcialitat de les xarxes industrials de 0,38-10 kV són diversos tipus de forns elèctrics de fusió (termo-indústria, inducció i plantes de calefacció similars). La llista d’equips que creen asimetria ha d’incloure màquines de soldadura inversora, que es distingeixen pels corrents d’alt consum i que poden violar la distribució uniforme de les càrregues.
Les subestacions de tracció del transport ferroviari són potents fonts d’asimetria perillosa, ja que les locomotores elèctriques modernes són consumidors monofàsics d’energia elèctrica. La seva potència arriba a diversos centenars de quilowatts, cosa que només augmenta la probabilitat de pertorbacions en la distribució de les càrregues.
Podeu verificar-ne la presència mitjançant unes pinces especials de mesura de corrent a través de les quals és possible comprovar els circuits que funcionen amb sobrecàrregues. Si els valors actuals es troben en una de les fases que superen considerablement els valors admissibles, es pot dir amb seguretat que hi ha un perill variable.
Efecte negatiu de la distorsió de tensió i corrent
L’aparició d’asimetria de fase s’ha de respondre amb promptitud per les següents raons:
- En aquest cas, l’amenaça real de danys en els dispositius connectats a aquesta xarxa o un deteriorament del seu rendiment.
- Això comporta interrupcions en el funcionament de fonts d’energia elèctrica (en particular, transformadors de subestació).
- Una altra conseqüència de la distribució anormal de la fase és una reducció de la vida dels equips de la planta.
Per al consumidor mitjà, els efectes de l’asimetria es tradueixen en majors costos d’electricitat, reparacions en electrodomèstics i potencials de lesions. Si la escletxa de la línia és causada per la destrucció del fil neutre, les condicions de protecció contra les descàrregues elèctriques empitjoren notablement. El bus del dispositiu de presa de terra (carregador) muntat a la subestació del transformador es trenca; en absència de circuit local, l'usuari roman completament indefens.
Quan apareixen asimetries a les xarxes industrials, també augmenta el consum d’energia i els equips de línia inclosos en elles experimenten sobrecàrregues greus. A les subestacions de distribució, el consum de petroli en els transformadors augmenta bruscament i els equips de control i distribució poden fallar. Totes aquestes amenaces comporten, finalment, despeses de material addicionals associades a la necessitat de reparar o substituir equips cremats
Per prevenir aquestes situacions, caldrà pensar prèviament en mesures efectives que contribueixin a la seva prevenció. Si no és possible evitar el desequilibri de fase, haureu d’utilitzar tots els mètodes possibles per eliminar-lo.
Mètodes de protecció
Per garantir el funcionament simètric de les xarxes d’energia i normalitzar el valor de tensió a cadascuna de les línies monofàsiques, s’utilitzen dispositius especials de correcció. Aquesta funció es realitza sovint amb estabilitzadors de tensió clàssics. Tot i això, aquests dispositius no són capaços d’eliminar completament l’asimetria en els circuits d’alimentació, ja que el seu propòsit és estabilitzar només una fase. Per aquest motiu, no és possible protegir tota la xarxa trifàsica amb aquests dispositius, ni tampoc eliminar les conseqüències del despreniment.
És possible que els propis estabilitzadors esdevinguin la causa de la distribució desigual de l’electricitat en les fases.
S'utilitzen els mètodes organitzatius i tècnics següents per protegir els circuits trifàsics de l'asimetria de fases:
- estudi d’alta qualitat del projecte d’abastiment d’energia, tenint en compte la càrrega desigual;
- l’ús de dispositius especials amb els quals és possible alinear-los automàticament (els anomenats transformadors d’equilibrament);
- ajust dels esquemes de consum d’energia existents (si es van cometre errors anteriorment).
L’ajuda significativa en la protecció contra l’asimetria és proporcionada per equips especials de bloqueig (relés de monitorització de fase i tensió, per exemple), que desconnecten la línia quan es detecten infraccions.
Només les mesures oportunes eliminaran el desequilibri de fase a la xarxa i eliminaran les conseqüències negatives d’aquest fenomen: protegir els equips i els electrodomèstics de les avaries.
