- Što je neusklađenost faze?
- Dopuštene vrijednosti ukošenja
- Uzroci neravnoteže faza u trofaznoj mreži
- Asimetrija u visokonaponskim mrežama
- Opasnost i posljedice
- Zaštita od trofazne neravnoteže
- Jednofazna zaštita
Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Najčešći problem koji uzrokuje mnogo destruktivnih posljedica je neravnoteža faza u trofaznoj mreži (do 1, 0 kV) s mrtvom uzemljenom neutralnom mrežom. Pod određenim uvjetima ovaj fenomen može oštetiti električne uređaje i ugroziti život. S obzirom na hitnost problema, bit će korisno saznati kakva je asimetrija struja i napona, kao i razlozi njezine pojave. To će vam omogućiti da odaberete najoptimalniju strategiju zaštite.
Što je neusklađenost faze?
Ovaj izraz se koristi za opisivanje stanja mreže u kojoj se nejednaka opterećenja pojavljuju između faza, što rezultira ukošenjem. Ako napravite vektorski dijagram idealne trofazne mreže, tada će izgledati kao onaj prikazan na slici ispod.
Kao što se može vidjeti iz slike, u ovom slučaju, oba linearna napona (AB = BC = SA = 380, 0 V) i fazni naponi (AN = BN = CN = 220, 0 V) su jednaki. Nažalost, u praksi je postizanje takve idealne jednakosti nerealno. To znači da se linijski napon mreže, u pravilu, podudara, dok u fazi postoje razlike. U nekim slučajevima, oni mogu premašiti dopušteno ograničenje, što će dovesti do hitne situacije.
Dopuštene vrijednosti ukošenja
Budući da je nemoguće spriječiti i potpuno eliminirati izobličenja u trofaznim mrežama, postoje norme asimetrije u kojima se utvrđuju dopuštena odstupanja. Prije svega, ovo je GOST 13109 97, ispod je isječak iz njega (klauzula 5.5) kako bi se izbjegla odstupanja u dokumentu.
Budući da je glavni uzrok fazne neravnoteže izravno povezan s nepravilnom raspodjelom opterećenja, postoje norme za njihov omjer, propisane u SP 31 110. Izrezak iz ovog skupa pravila također je dan u izvorniku.
To zahtijeva pojašnjenje u terminologiji. Za opisivanje asimetrije koriste se tri komponente: to su izravne, nule i inverzne sekvence. Prvi se smatra glavnim, on određuje nazivni napon. Posljednja dva mogu se smatrati smetnjama koje dovode do stvaranja u krugovima opterećenja odgovarajućeg EMF-a, koji ne sudjeluju u korisnom radu.
Uzroci neravnoteže faza u trofaznoj mreži
Kao što je gore spomenuto, ovo stanje elektroenergetske mreže najčešće je uzrokovano neravnomjernim spojem opterećenja na fazama i nultom prekidu. Najčešće se to očituje u mrežama do 1 kV, što je povezano s osobitostima raspodjele električne energije između jednofaznih električnih prijamnika.
Namotaji trofaznih energetskih transformatora povezani su "zvijezdama". Od spoja namota, četvrta žica se ispušta, naziva se nula ili neutralna. Ako dođe do prekida neutralne žice, dolazi do debalansa napona u mreži, a nakošenje će izravno ovisiti o trenutnom opterećenju. Primjer takve situacije dan je u nastavku. U ovom slučaju, R N je otpor opterećenja, iste vrijednosti.
U ovom primjeru, napon na opterećenju spojenom na fazu A će premašiti normu i težiti će linearnom, au fazi C će pasti ispod dopuštene granice. Ukošeno opterećenje, iznad utvrđene norme, može dovesti do takve situacije. U tom slučaju će se povećati napon na nepopunjenim fazama, a na preopterećenim će pasti.
Mreža također dovodi do neravnoteže napona u nekompletnom faznom modu, kada se fazni vodič zatvara u masu. U izvanrednim situacijama dopušteno je upravljanje mrežom u takvom načinu rada kako bi se potrošačima omogućilo napajanje električnom energijom.
Na temelju gore navedenog, možemo navesti tri glavna razloga za faznu neravnotežu:
- Neujednačeno opterećenje na liniji trofazne mreže.
- Na prekidu neutralne.
- S kratkim spojem jedne od faznih žica prema zemlji.
Asimetrija u visokonaponskim mrežama
Oprema povezana na nju ponekad može uzrokovati slično stanje u mreži 6.0-10.0 kV, kao tipičan primjer možemo dati ložište za luk. Unatoč činjenici da se ne odnosi na jednofaznu opremu, kontrola struje luka u njoj se izvodi u fazama. U procesu topljenja može doći i do asimetričnog kratkog spoja. S obzirom na to da postoje pogoni za taljenje luka s naponom od 330, 0 kV, može se ustvrditi da je u tim mrežama moguće izobličenje faze.
U visokonaponskim mrežama, neravnoteža faza može biti uzrokovana konstrukcijskim značajkama dalekovoda, odnosno različitim otporima u fazama. Da bi se situacija ispravila, prenose se fazni vodovi, u tu svrhu se ugrađuju specijalni nosači. Ovi skupi objekti nisu jako izdržljivi. Takve potpore nisu osobito željne instalacije, preferirajući da žrtvuju kvalitetu električne energije nego pouzdanost dalekovoda.
Opasnost i posljedice
Smatra se da su najznačajnije posljedice asimetrije povezane s niskom kvalitetom energije. To je svakako istina, ali ne smijemo zaboraviti druge negativne utjecaje. To uključuje formiranje izjednačavajućih struja, što uzrokuje povećanje potrošnje električne energije. U slučaju trofaznog autonomnog električnog generatora, to također dovodi do povećane potrošnje dizela ili benzina.
Kod jednolikog opterećenja, geometrijska suma struja koja prolazi kroz nju bila bi blizu nule. Prilikom iskrivljenja dolazi do porasta strujnog udara i napona pomaka. Povećanje prvog dovodi do povećanja gubitaka, a drugog - do nestabilnog funkcioniranja kućanskih aparata ili druge opreme, aktiviranja zaštitnih uređaja, brzog propadanja električne izolacije itd.
Navešćemo koje se posljedice mogu očekivati kada postoji pristranost:
- Odstupanje faznog napona. Ovisno o raspodjeli opterećenja, moguće su dvije opcije:
- Napon iznad nominalne. U ovom slučaju, većina električnih uređaja koji su ostali priključeni na kućne utičnice vjerojatno neće uspjeti. Kada se pokrene, rezultat će biti manje tragičan.
- Napon pada ispod normale. Opterećenje na elektromotorima se povećava, snaga električnih strojeva pada, raste početna struja. Postoje smetnje u radu elektronike, uređaji se mogu isključiti i ne uključiti dok se ne otkloni ukošenje.
- Povećana oprema za potrošnju električne energije.
- Nenormalan rad električne opreme dovodi do smanjenja vijeka trajanja.
- Smanjena tehnologija resursa.
Ne treba zaboraviti da iskrivljenje može biti opasno po život. Ako je nazivni napon premašen, vjerojatnost kratkog spoja u ožičenju nije velika, pod uvjetom da nije stara i da je kabel ispravno odabran. U ovom slučaju opasniji su uređaji priključeni na mrežu. Kada se pojavi neuravnoteženost, može doći do kratkog spoja na kućištu ili električnom uređaju.
Zaštita od trofazne neravnoteže
Najjednostavniji, ali ipak učinkovit način da se minimiziraju negativne posljedice gore opisanog odstupanja je ugradnja releja za faznu kontrolu. Izgled takvog uređaja i primjer njegove veze (u ovom slučaju, nakon trofaznog brojača) može se naći u nastavku.
Ovaj trofazni stroj može imati sljedeće funkcije:
- Za kontrolu amplitude električne struje. Ako je parametar izvan postavljenih granica, opterećenje se odvaja od napajanja. U pravilu, raspon odziva uređaja može se konfigurirati u skladu s karakteristikama mreže. Ova je opcija dostupna za sve uređaje te vrste.
- Provjerite slijed faza spajanja. Ako se naizmjenično isključi pogrešno napajanje. Ova vrsta kontrole može biti važna za određenu opremu. Na primjer, kod spajanja trofaznih asinkronih električnih strojeva, to određuje u kojem smjeru će se okretati osovina.
- Provjerite da li je došlo do loma pojedinih faza, kada je takvo opterećenje otkriveno, odspojeno od mreže
- Funkcija nadzire stanje mreže čim se pojavi pristranost, a ona se aktivira.
Uz fazni kontrolni relej mogu se koristiti trofazni stabilizatori napona, uz njihovu pomoć moguće je nešto poboljšati kvalitetu električne energije. No, ova opcija nije jako učinkovita, jer takvi uređaji sami mogu uzrokovati kršenje simetrije, osim toga, gubici se pojavljuju na stabilizatorima.
Najbolji način za uravnoteženje faza je korištenje posebnog transformatora za tu svrhu. Ova opcija faznog poravnanja može dati rezultate iu slučaju nepravilne raspodjele jednofaznih opterećenja na autonomni trofazni električni generator i na ozbiljnijoj skali.
Jednofazna zaštita
U ovom slučaju nije moguće utjecati na vanjske manifestacije sustava napajanja, na primjer, ako su faze preopterećene, potrošači električne energije ne mogu ispraviti situaciju. Sve što se može učiniti je zaštititi električnu opremu instaliranjem releja napona i jednofaznog stabilizatora.
Ima smisla instalirati uobičajeni uređaj za stabilizaciju cijelog stana ili kuće. U ovom slučaju, potrebno je izračunati maksimalno opterećenje, zatim dodati marginu od 15-20%. To je marža za budućnost, budući da se tijekom vremena količina električne opreme može povećati.
Nije potrebno priključiti svu opremu na stabilizator mreže, neke vrste uređaja (npr. Električne peći ili kotlovi) mogu se izravno priključiti na relej napona (preko AV). To će uštedjeti jer su jeftiniji uređaji s manje energije.