Tijdens de werking van 380 Volt-stroomnetwerken zijn schendingen mogelijk die de kwaliteit van de aan de consument geleverde elektriciteit aanzienlijk beïnvloeden. Een van deze afwijkingen is de fase-onbalans, die zich manifesteert in hun ongelijke verdeling over de belastingen die op de lijn zijn aangesloten. Het resultaat van dit effect is een aanzienlijke vermindering van het vermogen van apparatuur die is opgenomen in het industriële driefasennetwerk (met name transformatoren of motoren). Thuis is het beladen met schade aan huishoudelijke apparaten die zijn aangesloten op een van de fasen van het elektrische netwerk van een landhuis. Dit komt omdat de spanning erin erg onderschat wordt, of vice versa - de toegestane norm overschrijdt. Om de negatieve effecten van verschillende spanningen in de fasen van 380 volt te voorkomen, zijn een aantal organisatorische en technische maatregelen ontwikkeld.
Toegestane skew-tarieven
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 faalgevaar van de elektrische apparatuur die op deze lijn is aangesloten. Hun exacte waarden worden gegeven in de relevante GOST's en andere documenten die de werking van elektrische apparatuur bepalen (bijvoorbeeld in de PUE).
Overeenkomstig de normen worden vaste verhoudingen vastgesteld tussen de waarden van spanningen en stromen in de minst en meest belaste delen van de lijnen. Voor stroomverdeelborden mag deze niet hoger zijn dan 30% en voor inputs in particuliere huizen (ASU's) - 15%. Volgens de huidige GOST's mag de toegestane fase-onbalans op individuele lijnen met tegenstromen niet meer zijn dan 2 procent en op de neutrale kern van de transformator - 4 procent.
Redenen voor fase-onbalans in een driefasig netwerk
Er zijn verschillende redenen voor het optreden van fase-onbalans in driefasige netwerken, waarvan de belangrijkste worden beschouwd als:
- Ongelijke verdeling van de bestaande capaciteiten over de belastingen die op elk van de faselijnen zijn aangesloten.
- "Zero break", meestal gemanifesteerd in het branden van neutraal.
- Andere storingen in de apparatuur van het station of bij aangesloten lokale consumenten.
In het eerste geval neemt het door de lineaire belasting opgenomen vermogen sterk toe (of af), wat leidt tot een overeenkomstige verandering in de stroom die in deze tak stroomt.
Bij afwezigheid van fase-onbalans stromen stroomcomponenten met een gelijke grootte langs elk van de lijnen die zijn opgenomen in het "ster" -schema. Hun resulterend in neutraal vanwege de 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 daardoor toe, waardoor de neutrale draad zijn functie niet vervult en de uniforme verdeling van fasepotentialen schendt.
In het geval van een neutrale breuk (nulverbranding), treedt de scheeftrekking op omdat de functie van de neutrale draad automatisch wordt overgedragen naar een van de fasegeleiders; in dit geval wordt de spanning op alle andere naar boven verschoven. Overtredingen in de werking van stationsapparatuur leiden ook tot een ongelijke verdeling langs faselijnen, maar al aan de kant van de transformator “ster”, en niet het object dat erop is aangesloten (in het bijzonder een landhuis).
Overtreding 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. De bronnen van vertekening in industriële netwerken van 0,38-10 kV zijn verschillende soorten smeltende elektrische ovens (erts-thermische, inductie- en soortgelijke verwarmingsinstallaties). De lijst met apparatuur die asymmetrie creëert, moet lasmachines voor inverter bevatten, die zich onderscheiden door hoge verbruiksstromen en die de uniforme verdeling van belastingen kunnen schenden.
Tractieonderstations van het spoorwegvervoer 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 storingen in de verdeling van lasten alleen maar vergroot.
U kunt hun aanwezigheid verifiëren met behulp van speciale stroommeetklemmen, waardoor het mogelijk is om de circuits te controleren die werken met overbelasting. Als er in een van de fasen stroomwaarden worden gevonden die de toegestane waarden aanzienlijk overschrijden, kan gerust worden gesteld dat er sprake is van een gevaarlijke scheeftrekking.
Negatief effect van spanning en stroomvervorming
Het optreden van fase-asymmetrie moet om de volgende redenen onmiddellijk worden beantwoord:
- 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 verstoringen in de werking van elektrische energiebronnen (met name onderstationtransformatoren).
- Een ander gevolg van de abnormale faseverdeling is een verkorting van de levensduur van de fabrieksapparatuur.
Voor de gemiddelde consument vertalen de effecten van asymmetrie zich in hogere kosten voor elektriciteit, reparaties aan huishoudelijke apparaten en de kans op letsel. Als de scheefstand in de lijn wordt veroorzaakt door de vernietiging van de neutrale draad, zijn de voorwaarden voor bescherming tegen elektrische schokken merkbaar slechter. De bus van het aardingsapparaat (oplader) dat op het transformatorstation is gemonteerd, breekt; bij afwezigheid van een lokaal circuit blijft de gebruiker volledig weerloos.
Wanneer asymmetrieën optreden in industriële netwerken, neemt ook het energieverbruik toe, en de lijnapparatuur die daarin is opgenomen, wordt ernstig overbelast. Bij distributie-onderstations neemt het olieverbruik in transformatoren sterk toe en kunnen regel- en distributieapparatuur uitvallen. Al deze bedreigingen leiden uiteindelijk tot extra materiaalkosten die samenhangen met de noodzaak om verbrande apparatuur te repareren of te vervangen
Om dergelijke situaties te voorkomen, moet vooraf worden nagedacht over effectieve maatregelen die bijdragen aan de preventie ervan. Als het niet mogelijk is om fase-onbalans te vermijden, moet u alle mogelijke methoden gebruiken om deze te elimineren.
Beveiligingsmethoden
Om de symmetrische werking van stroomnetwerken te garanderen en de spanningswaarde in elk van de enkelfasige lijnen te normaliseren, worden speciale corrigerende apparaten gebruikt. Deze functie wordt meestal uitgevoerd door klassieke spanningsstabilisatoren. Deze apparaten kunnen de asymmetrie in de voedingscircuits echter niet volledig elimineren, omdat ze slechts één fase willen stabiliseren. Om deze reden is het niet mogelijk om het volledige driefasige netwerk met dergelijke apparaten te beschermen en de gevolgen van scheeftrekken te elimineren.
Het is mogelijk dat de stabilisatoren zelf de oorzaak worden van de ongelijke verdeling van elektriciteit over de fasen.
De volgende organisatorische en technische methoden worden gebruikt om driefasige circuits te beschermen tegen fase-asymmetrie:
- hoogwaardige studie van het energievoorzieningsproject, rekening houdend met de ongelijke belasting;
- het gebruik van speciale apparaten waarmee deze automatisch kunnen worden uitgelijnd (de zogenaamde balanceringstransformatoren);
- aanpassing van bestaande energieverbruiksregelingen (als er eerder fouten zijn gemaakt).
Significante hulp bij de bescherming tegen asymmetrie wordt geboden door speciale blokkeerapparatuur (bijvoorbeeld fase- en spanningsbewakingsrelais), die de lijn verbreekt wanneer schendingen worden gedetecteerd.
Alleen tijdige maatregelen zullen de fase-onbalans in het netwerk wegnemen en de negatieve gevolgen van dit fenomeen wegnemen: apparatuur en huishoudelijke apparaten beschermen tegen storingen.
