Pri delovanju omrežij 380 V so možne motnje, ki bistveno vplivajo na kakovost dobavljene električne energije odjemalcu. Eno od teh odstopanj je fazno neravnovesje, ki se kaže v njihovi neenakomerni porazdelitvi po obremenitvah, priključenih na linijo. Rezultat tega učinka je znatno zmanjšanje moči opreme, vključene v industrijsko trifazno omrežje (zlasti transformatorji ali motorji). Doma je preobremenjen s poškodbami gospodinjskih aparatov, priključenih na eno od faz električnega omrežja podeželske hiše. To je razloženo z dejstvom, da napetost v njem postane močno podcenjena ali, nasprotno, presega dovoljeno normo. Da bi preprečili negativne posledice različnih napetosti na fazah 380 V, so bili razviti številni organizacijski in tehnični ukrepi.
Dovoljene stopnje poševnosti
Za omejitev dovoljenih odstopanj napetosti zaradi faznega neravnovesja so bili razviti standardi, ki urejajo njihove vrednosti za industrijska elektroenergetska omrežja. Če so ti standardi preseženi, obstaja resnična nevarnost okvare električne opreme, priključene na ta vod.Njihove natančne vrednosti so navedene v ustreznih GOST-ih in drugih dokumentih, ki določajo postopek delovanja električne opreme (na primer v PUE).
V skladu s standardi so vzpostavljena fiksna razmerja med nazivnimi napetostmi in tokom v najmanj in najbolj obremenjenih odsekih vodov. Za razdelilne plošče ne sme presegati 30%, za vhode v zasebne hiše (ASU) - 15%. V skladu z veljavnimi GOST-i dovoljeno fazno neravnovesje vzdolž posameznih linij z obratnimi tokovi ne sme biti večje od 2 odstotkov, vzdolž nevtralnega jedra transformatorja pa 4 odstotke.
Vzroki za fazno neravnovesje v trifaznem omrežju
Obstaja več znanih razlogov za pojav faznega neravnovesja v trifaznih omrežjih, od katerih so glavni:
- Neenakomerna porazdelitev delovne moči med obremenitvami, priključenimi na vsako od faznih linij.
- "Zero break", najpogosteje se kaže v izgorevanju nevtralnega.
- Druge okvare opreme postaje ali nanjo priključenih lokalnih porabnikov.
V prvem primeru se moč, ki jo porabi linearna obremenitev, močno poveča (ali zmanjša), kar vodi do ustrezne spremembe toka, ki teče v tej veji.
V odsotnosti faznega neravnovesja tečejo komponente toka enake velikosti skozi vsako od linij, povezanih v zvezdno vezje. Njihova rezultanta v nevtralnem položaju zaradi vektorskega seštevanja treh posameznih komponent bi morala biti teoretično enaka nič. S povečanjem porabe vzdolž ene od linij se tokovne komponente skozi to povečajo, zaradi česar nevtralna žica ne izpolnjuje svoje funkcije in moti enakomerno porazdelitev faznih potencialov.
V primeru nevtralnega preloma (ničelno izgorevanje) pride do neravnovesja zaradi dejstva, da se funkcija nevtralne žice samodejno prenese na enega od faznih vodnikov; medtem ko se napetost na vseh drugih premakne proti povečanju. Motnje v delovanju opreme postaje vodijo tudi do neenakomerne porazdelitve vzdolž faznih linij, vendar na strani "zvezde" transformatorja in ne na objektu, ki je z njim povezan (zlasti podeželska hiša).
Kršitev simetrije v visokonapetostnih omrežjih
V visokonapetostnih omrežjih je pojav neželene asimetrije povezan s prisotnostjo močnih enofaznih obremenitev ali trofaznih porabnikov z neenakomerno porazdelitvijo faz. Viri izkrivljanja v industrijskih omrežjih 0,38-10 kV so različne vrste talilnih električnih peči (rudno-termične, indukcijske in podobne ogrevalne naprave). Seznam opreme, ki ustvarja asimetrijo, vključuje inverterske varilne stroje, za katere je značilna visoka poraba toka in lahko motijo enakomerno porazdelitev obremenitev.
Močni viri nevarne asimetrije so vlečne postaje železniškega prometa, saj so sodobne električne lokomotive enofazni porabniki električne energije. Njihova moč doseže nekaj sto kilovatov, kar le poveča verjetnost kršitev med porazdelitvijo obremenitve.
Njihovo prisotnost lahko preverite s posebnimi tokovnimi sponkami, s katerimi lahko preverite vezja, ki delujejo s preobremenitvijo.Če so v eni od faz zaznane trenutne vrednosti, ki znatno presegajo dovoljene vrednosti, lahko varno rečemo, da obstaja nevarno neravnovesje.
Negativni učinki neravnovesja napetosti in toka
Na pojav fazne asimetrije se je treba nemudoma odzvati iz naslednjih razlogov:
- V tem primeru obstaja resnična grožnja poškodb naprav, povezanih s tem omrežjem, ali poslabšanja njihovega delovanja.
- To vodi do motenj v delovanju virov energije (zlasti transformatorjev transformatorjev).
- Druga posledica nenormalne porazdelitve faz je skrajšanje življenjske dobe opreme postaje.
Za povprečnega potrošnika so posledice asimetrije povečani stroški za elektriko, popravila gospodinjskih aparatov, pa tudi možnost poškodb. Če je neuravnoteženost linije posledica uničenja nevtralne žice, se pogoji za zaščito pred električnim udarom opazno poslabšajo. Vodilo ozemljitvene naprave (GD), nameščeno na transformatorski postaji, se zlomi; v odsotnosti lokalnega tokokroga uporabnik ostane popolnoma brez obrambe.
Ko se v industrijskih omrežjih pojavi asimetrija, se poveča tudi poraba električne energije, linearna oprema, vključena v njih, pa doživi hude preobremenitve. Na razdelilnih postajah se poraba olja v transformatorjih močno poveča, krmilna in distribucijska oprema pa lahko odpove. Vse te grožnje na koncu povzročijo dodatne materialne stroške, povezane s potrebo po popravilu ali zamenjavi zgorele opreme
Da bi preprečili takšne situacije, boste morali vnaprej razmisliti o učinkovitih ukrepih za njihovo preprečevanje.Če se faznemu neravnovesju ni mogoče izogniti, boste morali uporabiti vse možne metode za njegovo odpravo.
Metode zaščite
Za zagotovitev simetričnega delovanja električnih omrežij in normalizacijo napetosti v vsaki od enofaznih linij se uporabljajo posebne korekturne naprave. To funkcijo največkrat opravljajo klasični napetostni stabilizatorji. Vendar te naprave ne morejo popolnoma odpraviti asimetrije v napajalnih tokokrogih, saj je njihov namen stabilizirati samo eno fazo. Zaradi tega s takšnimi napravami ni mogoče zaščititi celotnega trifaznega omrežja, prav tako ni mogoče odpraviti posledic neravnovesja.
Možno je, da stabilizatorji sami postanejo vzrok za neenakomerno porazdelitev električne energije po fazah.
Za zaščito trifaznih tokokrogov pred fazno asimetrijo se uporabljajo naslednje organizacijske in tehnične metode:
- kakovosten razvoj projekta oskrbe z energijo, ki upošteva neenakomerne obremenitve;
- uporaba posebnih naprav, s pomočjo katerih jih je mogoče samodejno poravnati (tako imenovani balunski transformatorji);
- prilagoditev obstoječih shem porabe energije (če so bile prej storjene napake).
Pomembna pomoč pri zaščiti pred asimetrijo je zagotovljena s posebno opremo za blokiranje (na primer releji za krmiljenje faz in napetosti), ki odklopi linijo, ko so zaznane kršitve.
Samo pravočasni ukrepi bodo odpravili fazno neravnovesje v omrežju in odpravili negativne posledice tega pojava: zaščitite opremo in gospodinjske aparate pred okvarami.
