În timpul funcționării rețelelor electrice de 380 volți, sunt posibile încălcări care afectează semnificativ calitatea energiei electrice furnizate consumatorului. Una dintre aceste abateri este dezechilibrul de fază, care se manifestă în distribuția lor inegală pe sarcinile conectate la linie. Rezultatul acestui efect este o reducere semnificativă a puterii echipamentelor incluse în rețeaua trifazată industrială (în special, transformatoare sau motoare). Acasă, este plin de daune la electrocasnice conectate la una din fazele rețelei electrice a unei case de țară. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea din ea devine foarte subestimată sau invers - depășește norma admisă. Pentru a preveni efectele negative ale tensiunilor diferite în fazele de 380 volți, au fost dezvoltate o serie de măsuri organizatorice și tehnice.
Ratele admisibile de variație
Pentru a limita abaterile de tensiune admise datorită dezechilibrului de fază, au fost elaborate standarde care le reglementează valorile pentru rețelele de energie industrială. Dacă aceste standarde sunt depășite, există un pericol real de defectare a echipamentelor electrice conectate la această linie. Valorile exacte ale acestora sunt date în GOST-urile relevante și în alte documente care determină funcționarea echipamentelor electrice (de exemplu, în PUE).
În conformitate cu standardele, raporturile fixe sunt stabilite între puterile de tensiuni și curenți în secțiunile cele mai mici și cele mai încărcate ale liniilor. Pentru plăcile de distribuție a energiei electrice, acesta nu trebuie să depășească 30%, iar pentru inputuri în case private (ASU) - 15%. Conform GOST-urilor actuale, dezechilibrul de fază admisibil pe liniile individuale cu curenți inversi nu poate fi mai mare de 2%, iar pe miezul neutru al transformatorului - 4%.
Motivele dezechilibrului de fază într-o rețea trifazată
Există mai multe motive pentru apariția dezechilibrului de fază în rețelele trifazate, dintre care principalele sunt considerate a fi:
- Distribuție neuniformă a capacităților existente pe sarcinile conectate la fiecare dintre liniile de fază.
- „Zero break”, cel mai adesea manifestată în arderea neutrului.
- Alte defecțiuni la echipamentul stației sau la consumatorii locali conectați la acesta.
În primul caz, puterea consumată de sarcina liniară crește brusc (sau scade), ceea ce duce la o modificare corespunzătoare a curentului care curge în această ramură.
În absența dezechilibrului de fază, componentele curente de mărime egală curg de-a lungul fiecăreia dintre liniile conectate în conformitate cu schema „stelei”. Teoretic, rezultatul adăugării lor vectorială a trei componente separate ar trebui să fie, teoretic, egal cu zero. Odată cu creșterea consumului de-a lungul uneia dintre linii, componentele curente prin intermediul acestuia cresc, ca urmare a cablului neutru nu își îndeplinește funcția și încalcă distribuția uniformă a potențialelor de fază.
În cazul unei ruperi neutre (arsură zero), apare o frântură din cauza faptului că funcția firului neutru este transferată automat la unul dintre conductorii de fază; în acest caz, tensiunea pe toate celelalte este deplasată în sus. Încălcarea funcționării echipamentelor stației duce, de asemenea, la o distribuție neuniformă de-a lungul liniilor de fază, dar deja pe partea „stelei” transformatorului, și nu obiectul conectat la acesta (o casă de țară, în special).
Încălcarea simetriei în rețelele de înaltă tensiune
În rețelele de înaltă tensiune, apariția asimetriei nedorite este asociată cu prezența unor încărcări monofazate puternice sau a consumatorilor trifazici, cu distribuție inegală a fazelor. Sursele de părtinire în rețelele industriale de 0,38-10 kV sunt diferite tipuri de cuptoare electrice topite (minere-termice, inducție și instalații de încălzire similare). Lista echipamentelor care creează asimetrie ar trebui să includă mașini de sudare invertoare, care se disting prin curenți mari de consum și capabile să încalce distribuția uniformă a sarcinilor.
Stațiile de tracțiune ale transportului feroviar sunt surse puternice de asimetrie periculoasă, deoarece locomotivele electrice moderne sunt consumatori monofazate de energie electrică. Puterea lor atinge câteva sute de kilowati, ceea ce nu face decât să crească probabilitatea de tulburări în distribuția încărcăturilor.
Puteți verifica prezența lor cu ajutorul unor cleme speciale de măsurare a curentului, prin care este posibil să verificați circuitele care funcționează cu suprasarcină. Dacă valorile curente se regăsesc într-una din fazele care depășesc considerabil valorile admisibile, se poate spune în siguranță că există o înclinare periculoasă.
Efectul negativ al tensiunii și al distorsiunii curentului
Apariția asimetriei de fază trebuie să răspundă prompt din următoarele motive:
- În acest caz, amenințarea reală de deteriorare a dispozitivelor conectate la această rețea sau deteriorarea performanței acestora.
- Acest lucru duce la întreruperi ale funcționării surselor de energie electrică (în special, transformatoare de substație).
- O altă consecință a distribuției anormale a fazelor este reducerea duratei de viață a echipamentelor instalației.
Pentru consumatorul mediu, efectele asimetriei se traduc în costuri crescute pentru electricitate, reparații la electrocasnice și potențial de vătămare. Dacă variația din linie este cauzată de distrugerea firului neutru, condițiile de protecție împotriva șocurilor electrice se înrăutățesc în mod vizibil. Autobuzul dispozitivului de împământare (încărcător) montat pe stația de transformare se rupe; în absența unui circuit local, utilizatorul rămâne complet fără apărare.
Când apar asimetrii în rețelele industriale, crește și consumul de energie, iar echipamentele de linie incluse în ele prezintă supraîncărcări severe. La stațiile de distribuție, consumul de ulei în transformatoare crește brusc, iar echipamentul de control și distribuție poate eșua. Toate aceste amenințări duc în final la costuri materiale suplimentare asociate cu necesitatea de a repara sau înlocui echipamentul ars
Pentru a preveni astfel de situații, va fi necesar să ne gândim în prealabil la măsuri eficiente care contribuie la prevenirea lor. Dacă nu este posibil să evitați dezechilibrul de fază, va trebui să utilizați toate metodele posibile de eliminare a acestuia.
Metode de protecție
Pentru a asigura funcționarea simetrică a rețelelor electrice și pentru a normaliza valoarea tensiunii în fiecare dintre liniile monofazate, se folosesc dispozitive corective speciale. Această funcție este îndeplinită cel mai adesea de stabilizatori de tensiune clasici. Cu toate acestea, aceste dispozitive nu sunt în măsură să elimine complet asimetria în circuitele de alimentare, deoarece scopul lor este de a stabiliza doar o fază. Din acest motiv, nu este posibilă protejarea întregii rețele trifazate cu astfel de dispozitive, precum și eliminarea consecințelor frământării.
Este posibil ca stabilizatorii să devină cauza distribuției inegale a energiei electrice pe faze.
Următoarele metode organizatorice și tehnice sunt utilizate pentru a proteja circuitele trifazate de asimetria fazelor:
- studiul de înaltă calitate al proiectului de furnizare a energiei, ținând cont de încărcarea neuniformă;
- utilizarea dispozitivelor speciale cu care este posibil să le alinieze automat (așa-numitele transformatoare de echilibrare);
- ajustarea schemelor de consum de energie existente (dacă au fost comise greșeli mai devreme).
Un ajutor semnificativ în protejarea împotriva asimetriei este oferit de echipamente speciale de blocare (relee de monitorizare a fazelor și a tensiunii, de exemplu), care deconectează linia atunci când sunt detectate încălcări.
Doar măsurile luate în timp vor elimina dezechilibrul de fază în rețea și vor elimina consecințele negative ale acestui fenomen: protejați echipamentele și aparatele de uz casnic împotriva defecțiunilor.
