- Какво е фазово разминаване?
- Допустими стойности на изкривяване
- Причини за фазов дисбаланс в трифазна мрежа
- Асиметрия в мрежите за високо напрежение
- Опасност и последствия
- Защита на трифазен дисбаланс
- Еднофазна защита
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Най-често срещаният проблем, който генерира много разрушителни последици, е фазовия дисбаланс в трифазната мрежа (до 1.0 kV) с мъртва заземен неутрален. При определени условия това явление може да повреди електроуредите и да застраши живота. Като се има предвид неотложността на проблема, ще бъде полезно да се разбере каква е асиметрията на токовете и напреженията, както и причините за неговото възникване. Това ще ви позволи да изберете най-оптималната стратегия за защита.
Какво е фазово разминаване?
Този термин се използва за описание на състоянието на мрежа, в която между фазите се появяват нееднаквени натоварвания, което води до изкривяване. Ако направите векторна диаграма на идеална трифазна мрежа, тя ще изглежда като тази, показана на фигурата по-долу.
Както може да се види от фигурата, в този случай и двете линейни напрежения (AB = BC = SA = 380, 0 V) и фазовите напрежения (AN = BN = CN = 220, 0 V) са равни. За съжаление на практика постигането на такова идеално равенство е нереалистично. Това означава, че линейното напрежение на мрежата, като правило, съвпада, докато във фазата има различия. В някои случаи те могат да надхвърлят допустимата граница, което ще доведе до извънредна ситуация.
Допустими стойности на изкривяване
Тъй като е невъзможно да се предотврати и напълно да се елиминират нарушенията в трифазните мрежи, съществуват норми на асиметрия, при които се установяват допустимите отклонения. На първо място, това е ГОСТ 13109 97, по-долу е изрезка от него (клауза 5.5), за да се избегнат несъответствия в документа.
Тъй като основната причина за фазовия дисбаланс е пряко свързана с неправилното разпределение на натоварванията, има норми за тяхното съотношение, предписани в SP 31 110. Изрязването от този набор от правила също ще бъде дадено в оригинала.
Това изисква уточнение в терминологията. За описване на асиметрията се използват три компонента: директни, нулеви и инверсни последователности. Първият се счита за основен, той определя номиналното напрежение. Последните две могат да се разглеждат като интерференции, които водят до образуването в веригите на натоварване на съответните ЕМП, които не участват в полезна работа.
Причини за фазов дисбаланс в трифазна мрежа
Както бе споменато по-горе, това състояние на енергийната мрежа най-често се причинява от неравномерно свързване на товара върху фазите и нулево прекъсване. Най-често това се проявява в мрежи до 1 kV, което е свързано с особеностите на разпределението на електричеството между еднофазни електрически приемници.
Намотките на трифазни силови трансформатори са свързани със "звезда". От мястото на свързване на намотките се освобождава четвърта жица, наречена нула или неутрална. Ако се получи прекъсване на неутралния проводник, в мрежата възниква дисбаланс на напрежението, а изкривяването ще зависи пряко от текущото натоварване. Пример за такава ситуация е даден по-долу. В този случай R N е съпротивлението на натоварванията, еднакво по стойност.
В този пример, напрежението на товара, свързано към фаза А, ще надвиши нормата и ще се стреми към линейно, а във фаза С ще падне под допустимата граница. Наклонен товар, над установената норма, може да доведе до такава ситуация. В този случай, напрежението на поднатоварените фази ще се увеличи, а при претоварените ще падне.
Мрежата също води до дисбаланс на напрежението в режим на непълна фаза, когато фазовият проводник се затваря към земята. В аварийни ситуации е разрешено да се експлоатира мрежата в такъв режим, за да се осигури електрозахранване на потребителите.
Въз основа на гореизложеното можем да посочим три основни причини за фазовия дисбаланс:
- Неравномерно натоварване на линията на трифазна мрежа.
- При прекъсване на неутрална.
- С късо съединение на една от фазните проводници към земята.
Асиметрия в мрежите за високо напрежение
Оборудването, свързано с него, понякога може да предизвика подобно състояние в мрежата от 6.0-10.0 kV, като типичен пример можем да дадем дъгова топилна пещ. Въпреки че не се отнася за еднофазно оборудване, контролът на тока на дъгата в него се извършва фазово. В процеса на топене може да възникне и асиметрично късо съединение. Като се има предвид, че има електроцентрали с електрическа дъга, задвижвани от 330.0 kV, може да се каже, че в тези мрежи е възможно фазово изкривяване.
В мрежи с високо напрежение фазовият дисбаланс може да бъде причинен от конструктивните особености на електропроводите, а именно различното съпротивление във фазите. За да се коригира ситуацията, фазовите линии се транспонират, за тази цел се монтират специални опори. Тези скъпи съоръжения не са много трайни. Тези опори не са особено готови да се инсталират, предпочитайки да жертват качеството на електричеството, отколкото надеждността на електропроводите.
Опасност и последствия
Смята се, че най-значимите последици от асиметрията са свързани с ниско енергийно качество. Това със сигурност е вярно, но не трябва да забравяме за други отрицателни въздействия. Те включват формирането на изравнителни токове, което води до увеличаване на консумацията на електрическа енергия. В случая на трифазен автономен електрически генератор, това също води до увеличена консумация на дизел или бензин.
При еднакво натоварване, геометричната сума на токовете, преминаващи през нея, ще бъде близо до нула. При наклоняване се увеличава напрежението и напрежението. Увеличаването на първите води до увеличаване на загубите, а второто - до нестабилно функциониране на домакински уреди или друго оборудване, задействане на защитни устройства, бързо износване на електрическата изолация и др.
Изброяваме какви последици може да се очакват, когато има пристрастие:
- Отклонение на фазовото напрежение. В зависимост от разпределението на товара са възможни две възможности:
- Напрежение над номиналното. В този случай повечето електрически уреди, оставени включени в битови контакти, вероятно ще се провалят. При задействане резултатът ще бъде по-малко трагичен.
- Напрежението пада под нормалното. Натоварването на електродвигателите се увеличава, мощността на електрическите машини пада, началните токове растат. Има неизправности в електрониката, устройствата могат да се изключват и да не се включват, докато изкривяването не се разреши.
- Увеличено оборудване за потребление на електроенергия.
- Ненормалната работа на електрическото оборудване води до намаляване на експлоатационния живот.
- Намалена ресурсна технология.
Не трябва да се забравя, че изкривяването може да бъде животозастрашаващо. Ако номиналното напрежение е надвишено, вероятността от късо съединение в кабелите не е голяма, при условие че тя не е стара и кабелът е правилно избран. По-опасни в този случай, уреди, свързани с мрежата. Когато се появи дисбаланс, може да възникне късо съединение на кутията или електрическо устройство.
Защита на трифазен дисбаланс
Най-простият, но въпреки това ефективен начин за минимизиране на негативните последици от описаното по-горе отклонение е да се инсталира реле за контрол на фазите. Появата на такова устройство и пример за неговото свързване (в този случай след трифазен брояч) може да се намери по-долу.
Тази трифазна машина може да има следните функции:
- За контрол на амплитудата на електрическия ток. Ако параметърът е извън зададените граници, товарът се изключва от електрозахранването. Като правило, обхватът на отговор на устройството може да бъде конфигуриран в съответствие с характеристиките на мрежата. Тази опция е достъпна за всички устройства от този тип.
- Проверете последователността на свързващите фази. Ако променливото грешно захранване е изключено. Този тип контрол може да бъде важен за определено оборудване. Например, когато се свързват трифазни асинхронни електрически машини, това определя в каква посока ще се върти валът.
- Проверете за счупване на отделни фази, когато е открит такъв товар, той се изключва от мрежата.
- Функцията следи състоянието на мрежата веднага щом се появи пристрастие.
Във връзка с релето за контрол на фазите могат да се използват трифазни стабилизатори на напрежението, с тяхна помощ е възможно донякъде да се подобри качеството на електричеството. Но тази опция не е много ефективна, тъй като такива устройства сами по себе си могат да причинят нарушение на симетрията, в допълнение към това, на стабилизаторите се появяват загуби.
Най-добрият начин за балансиране на фазите е използването на специален трансформатор за тази цел. Тази опция за подравняване на фазите може да даде резултати както в случай на неправилно разпределение на еднофазните натоварвания върху автономния трифазен електрически генератор, така и в по-сериозен мащаб.
Еднофазна защита
В този случай не е възможно да се повлияе на външните прояви на електроснабдителната система, например, ако фазите са претоварени, потребителите на електроенергия не могат да коригират ситуацията. Всичко, което може да се направи, е да се защити електрическото оборудване чрез инсталиране на реле за напрежение и еднофазен стабилизатор.
Има смисъл да се инсталира общо стабилизиращо устройство за целия апартамент или къща. В този случай е необходимо да се изчисли максималното натоварване, след което да се добави марж от 15-20%. Това е границата за бъдещето, тъй като с течение на времето количеството електрическо оборудване може да се увеличи.
Не е необходимо да се свързва цялото оборудване към стабилизатора на мрежата, някои видове устройства (например електрически пещи или котли) могат да бъдат свързани директно към релето на напрежението (чрез AV). Това ще спести, тъй като устройствата с по-малко енергия са по-евтини.