- Čo je fázová odchýlka?
- Prípustné hodnoty zošikmenia
- Príčiny fázovej nerovnováhy v trojfázovej sieti
- Asymetria v sieťach vysokého napätia
- Nebezpečenstvo a následky
- Ochrana trojfázovej nerovnováhy
- Jednofázová ochrana
Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Najčastejším problémom, ktorý spôsobuje veľa deštruktívnych následkov, je fázová nerovnováha v trojfázovej sieti (do 1, 0 kV) s neutrálnym uzemnením. Za určitých podmienok môže tento jav poškodiť elektrické spotrebiče a ohroziť život. Vzhľadom na naliehavosť problému bude užitočné zistiť, aká je asymetria prúdov a napätí, ako aj dôvody ich vzniku. To vám umožní vybrať si najoptimálnejšiu stratégiu ochrany.
Čo je fázová odchýlka?
Tento pojem sa používa na opis stavu siete, v ktorej sa vyskytujú nerovnomerné zaťaženia medzi fázami, čo má za následok vychýlenie. Ak vytvoríte vektorový diagram ideálnej trojfázovej siete, potom bude vyzerať ako na obrázku nižšie.
Ako je zrejmé z obrázku, v tomto prípade sú obe lineárne napätia (AB = BC = SA = 380, 0 V) a fázové napätia (AN = BN = CN = 220, 0 V) rovnaké. Bohužiaľ, v praxi je dosiahnutie takejto ideálnej rovnosti nereálne. To znamená, že sieťové napätie siete sa spravidla zhoduje, zatiaľ čo vo fáze sú rozdiely. V niektorých prípadoch môžu prekročiť prípustnú hranicu, ktorá povedie k núdzovej situácii.
Prípustné hodnoty zošikmenia
Keďže nie je možné zabrániť a úplne eliminovať deformácie v trojfázových sieťach, existujú normy asymetrie, v ktorých sú stanovené prípustné odchýlky. Po prvé, je to GOST 13109 97, nižšie je orezanie z neho (článok 5.5), aby sa zabránilo nezrovnalostiam v dokumente.
Keďže hlavná príčina fázovej nerovnováhy je priamo spojená s nesprávnym rozložením zaťaženia, existujú normy pre ich pomer predpísané v SP 31 110. Rez z tohto súboru pravidiel bude uvedený aj v origináli.
Vyžaduje si to objasnenie v terminológii. Na opis asymetrie sa používajú tri zložky, ktorými sú priame, nulové a inverzné sekvencie. Prvý sa považuje za hlavný, určuje menovité napätie. Posledné dve možno považovať za interferencie, ktoré vedú k vzniku zodpovedajúcich EMF v záťažových obvodoch, ktoré sa nepodieľajú na užitočnej práci.
Príčiny fázovej nerovnováhy v trojfázovej sieti
Ako je uvedené vyššie, tento stav elektrickej siete je najčastejšie spôsobený nerovnomerným spojením zaťaženia fáz a nulovým prerušením. Najčastejšie sa to prejavuje v sieťach do 1 kV, čo súvisí s osobitosťami distribúcie elektriny medzi jednofázovými elektrickými prijímačmi.
Vinutia trojfázových výkonových transformátorov sú spojené "hviezdou". Z križovatky vinutí sa vybije štvrtý vodič, nazývaný nula alebo neutrál. Ak dôjde k prerušeniu neutrálneho vodiča, v sieti sa vyskytne nevyváženosť napätia a šikmosť bude priamo závisieť od aktuálneho zaťaženia. Príklad takejto situácie je uvedený nižšie. V tomto prípade R N je odpor zaťaženia, ktorý má rovnakú hodnotu.
V tomto príklade napätie na záťaži pripojenej k fáze A presiahne normu a bude mať tendenciu lineárne a vo fáze C klesne pod prípustnú hranicu. Zaťaženie pri šikmej záťaži nad stanovenú normu môže viesť k takejto situácii. V tomto prípade sa zvýši napätie vo fázach s nedostatočným zaťažením a na preťažených fázach bude klesať.
Sieť tiež vedie k nerovnováhe napätia v neúplnom fázovom režime, keď sa fázový vodič uzavrie do zeme. V núdzových situáciách je dovolené prevádzkovať sieť v takomto režime, aby sa zabezpečilo napájanie spotrebiteľov.
Na základe vyššie uvedeného môžeme uviesť tri hlavné príčiny fázovej nerovnováhy:
- Nerovnomerné zaťaženie linky trojfázovej siete.
- Pri prerušení neutrálnej.
- Pri skratovaní jedného z fázových vodičov k zemi.
Asymetria v sieťach vysokého napätia
Zariadenie pripojené k nemu môže niekedy spôsobiť podobnú podmienku v sieti 6, 0-10, 0 kV, ako typický príklad môžeme uviesť taviacu pec s oblúkovým tavením. Napriek tomu, že sa nevzťahuje na jednofázové zariadenie, riadenie prúdu oblúka v ňom sa vykonáva vo fázach. V procese tavenia môže tiež nastať asymetrický skrat. Vzhľadom na to, že existujú zariadenia na tavenie elektrickým oblúkom s výkonom 330, 0 kV, možno konštatovať, že v týchto sieťach je možné fázové skreslenie.
Vo vysokonapäťových sieťach môže byť fázová nerovnováha spôsobená konštrukčnými vlastnosťami prenosových vedení, a to rozdielnym odporom vo fázach. Pre nápravu sú fázové vedenia transponované, na tento účel sú nainštalované špeciálne podpery. Tieto drahé zariadenia nie sú veľmi trvanlivé. Takéto podpery nie sú obzvlášť ochotné inštalovať, pričom sa uprednostňuje obetovanie kvality elektrickej energie než spoľahlivosť elektrických vedení.
Nebezpečenstvo a následky
Predpokladá sa, že najvýznamnejšie dôsledky asymetrie sú spojené s nízkou kvalitou energie. To je určite pravda, ale nesmieme zabúdať na iné negatívne vplyvy. Patrí k nim tvorba vyrovnávacích prúdov, čo spôsobuje zvýšenie spotreby elektrickej energie. V prípade trojfázového autonómneho elektrického generátora to tiež vedie k zvýšenej spotrebe nafty alebo benzínu.
Pri rovnomernom pripojení zaťaženia by geometrický súčet prúdov prechádzajúcich cez neho bol blízky nule. Keď dôjde k zošikmeniu, zvýši sa rázový prúd a posun napätia. Zvýšenie prvého vedie k zvýšeniu strát, po druhé k nestabilnému fungovaniu domácich spotrebičov alebo iných zariadení, spúšťaniu ochranných zariadení, rýchlemu zhoršeniu elektrickej izolácie atď.
Uvádzame, aké dôsledky možno očakávať, keď nastane skreslenie:
- Odchýlka fázového napätia. V závislosti od rozloženia záťaže sú možné dve možnosti:
- Napätie nad nominálnou hodnotou. V tomto prípade je pravdepodobné, že väčšina elektrických zariadení, ktoré sú zapojené do domácich zásuviek, zlyhá. Pri spustení bude výsledok menej tragický.
- Napätie klesá pod normálnu hodnotu. Zvyšuje sa zaťaženie elektromotorov, klesá výkon elektrických strojov, rastú štartovacie prúdy. Vyskytujú sa poruchy v elektronike, zariadenia sa môžu vypnúť a nezapnúť, kým sa neodstráni skosenie.
- Zvýšená spotreba elektrickej energie.
- Abnormálna prevádzka elektrických zariadení vedie k zníženiu prevádzkovej životnosti.
- Redukovaná technológia zdrojov.
Nemalo by sa zabúdať, že šikmo môže ohrozovať život. Ak je menovité napätie prekročené, pravdepodobnosť skratu vo vedení nie je veľká, ak nie je stará a kábel je správne zvolený. Nebezpečnejšie v tomto prípade, spotrebiče pripojené k sieti. Ak sa objaví nevyváženosť, môže dôjsť ku skratu na skrinke alebo elektrickom zariadení.
Ochrana trojfázovej nerovnováhy
Najjednoduchším, ale napriek tomu účinným spôsobom, ako minimalizovať negatívne dôsledky vyššie opísanej odchýlky, je inštalácia relé na fázové riadenie. Vzhľad takéhoto zariadenia a príklad jeho spojenia (v tomto prípade po trojfázovom počítadle) je možné nájsť nižšie.
Tento trojfázový stroj môže mať nasledujúce funkcie:
- Riadenie amplitúdy elektrického prúdu. Ak je parameter mimo nastavených limitov, záťaž sa odpojí od siete. Spravidla môže byť rozsah odozvy zariadenia konfigurovaný v súlade s charakteristikami siete. Táto možnosť je dostupná pre všetky zariadenia tohto typu.
- Skontrolujte sled fáz zapojenia. Ak je striedavé napájanie vypnuté. Tento typ ovládania môže byť dôležitý pre určité zariadenia. Napríklad pri pripájaní trojfázových asynchrónnych elektrických strojov to určuje, v akom smere sa hriadeľ bude otáčať.
- Skontrolujte, či na jednotlivých fázach nedochádza k rozbitiu, keď je zistené takéto zaťaženie, je odpojené od siete.
- Funkcia monitoruje stav siete, akonáhle dôjde k zaujatosti, je spustená.
V spojení s fázovým riadiacim relé je možné použiť trojfázové stabilizátory napätia, s pomocou ktorých je možné trochu zlepšiť kvalitu elektriny. Táto možnosť však nie je veľmi účinná, pretože takéto zariadenia môžu spôsobiť porušenie symetrie, navyše k stratám na stabilizátoroch.
Najlepší spôsob vyváženia fáz je použitie špeciálneho transformátora na tento účel. Táto možnosť fázového usporiadania môže priniesť výsledky v prípade nesprávneho rozloženia jednofázových záťaží na autonómnom 3-fázovom generátore elektrickej energie av závažnejšom meradle.
Jednofázová ochrana
V tomto prípade nie je možné ovplyvniť vonkajšie prejavy systému elektrického napájania, napríklad ak sú fázy preťažené, spotrebitelia elektriny nemôžu situáciu napraviť. Jediné, čo možno urobiť, je ochrana elektrického zariadenia inštaláciou napäťového relé a jednofázového stabilizátora.
Má zmysel inštalovať spoločné stabilizačné zariadenie pre celý byt alebo dom. V tomto prípade je potrebné vypočítať maximálnu záťaž, potom pridať maržu 15-20% .. To je marža do budúcnosti, pretože v priebehu času sa môže zvýšiť množstvo elektrických zariadení.
Nie je potrebné pripojiť všetky zariadenia k stabilizátoru siete, niektoré typy zariadení (napr. Elektrické pece alebo kotly) môžu byť pripojené priamo k napäťovému relé (cez AV). Tým sa ušetrí menej energie zariadenia.