380 V-os villamosenergia-hálózat üzemeltetése során lehetséges szabálysértések, amelyek jelentősen befolyásolják a fogyasztónak szolgáltatott villamos energia minőségét. Ezen eltérések egyike a fázis-egyensúlyhiány, amely egyenetlen eloszlásban nyilvánul meg a vezetékhez kapcsolódó terhek között. Ennek a hatásnak az eredményeként jelentősen csökkent az ipari háromfázisú hálózatba beépített berendezések (különösen transzformátorok vagy motorok) teljesítménye. Otthon a házikó elektromos hálózatának egyik fázisához csatlakoztatott háztartási készülékek sérüléseitől mentes. Ennek oka az, hogy a benne lévő feszültséget nagyon alábecsülik, vagy fordítva - meghaladja a megengedett normát. A különféle feszültségek 380 voltos fázisok negatív hatásainak elkerülése érdekében számos szervezeti és technikai intézkedést kidolgoztak.
Megengedett ferde arányok
A fázis-egyensúlyhiány miatt megengedett feszültség-eltérések korlátozására szabványokat dolgoztak ki, amelyek szabályozzák értéküket az ipari energiahálózatokra. Ezeknek a szabványoknak a túllépése esetén valódi veszély áll fenn az ehhez a vonalhoz csatlakoztatott erőmű meghibásodása esetén. Pontos értékeiket a vonatkozó GOST-ok és más dokumentumok tartalmazzák, amelyek meghatározzák az elektromos berendezések működését (például a PUE-ban).
A szabványoknak megfelelően rögzített arányokat határoznak meg a feszültségek és áramok névleges értékei között a vonalak legkevesebb és legterhelt szakaszában. Az energiaelosztó táblák esetében ez nem haladhatja meg a 30% -ot, a házakba történő bemeneteknél (15%). A jelenlegi GOST-ok szerint a fordított árammal rendelkező egyes vonalok megengedett fázis-egyensúlyhiánya nem haladhatja meg a 2% -ot, a transzformátor semleges magján - 4% -ot.
A fázis-egyensúlyhiány okai egy háromfázisú hálózatban
A háromfázisú hálózatokban a fázis-egyensúlyhiány megjelenésének több oka is lehet, amelyek közül a legfontosabbnak tekinthetők:
- A meglévő kapacitások egyenetlen eloszlása az egyes fázisvezetékekhez kapcsolódó terhelések között.
- "Nulla törés", leggyakrabban a semleges égésével jelentkezik.
- Egyéb meghibásodások az állomás berendezésében vagy a hozzá kapcsolódó helyi fogyasztókban.
Az első esetben a lineáris terhelés által fogyasztott energia hirtelen növekszik (vagy csökken), ami az ebben az ágban áramló áram megfelelő változásához vezet.
Fázis-egyensúlyhiány hiányában az egyenértékű áramkomponensek áramlanak a "csillag" sémában szereplő minden vonal mentén. Ezeknek a különálló komponensek vektoros hozzáadása következtében semlegesnek kell lenniük elméletileg nullával. Az egyik vonal mentén a fogyasztás növekedésével a rajta lévő áramkomponensek növekednek, amelynek eredményeként a semleges vezeték nem teljesíti funkcióját, és megsérti a fázispotenciálok egyenletes eloszlását.
Semleges törés (zéró égés) esetén az eltorzulás annak a ténynek köszönhető, hogy a semleges vezeték funkciója automatikusan átkerül az egyik fázisvezetőre; ebben az esetben a többi feszültsége felfelé tolódik el. Az állomás berendezéseinek működésével kapcsolatos megsértések szintén egyenetlen eloszlást eredményeznek a fázisvonalak mentén, de már a transzformátor „csillag” oldalán, és nem a hozzá kapcsolt tárgynál (különösen egy vidéki házban).
A szimmetria megsértése a nagyfeszültségű hálózatokban
A nagyfeszültségű hálózatokban a nemkívánatos aszimmetria megjelenése erőteljes egyfázisú terhelések vagy egyenlőtlen fáziseloszlású háromfázisú fogyasztók jelenlétével jár. Az ipari hálózatokban a 0,38-10 kV-os torzítás forrásai különféle típusú olvadó elektromos kemencék (érc-hő-, indukciós és hasonló fűtőművek). Az aszimmetriát létrehozó berendezések listájának tartalmaznia kell az inverteres hegesztőgépeket, amelyeket magas fogyasztási áramok jellemeznek és amelyek képesek megsérteni a terhek egyenletes eloszlását.
A vasúti vontatóállomások a veszélyes aszimmetria erőteljes forrásai, mivel a modern elektromos mozdonyok egyfázisú villamosenergia-fogyasztók. Teljesítménye eléri a több száz kilowattot, ami csak növeli a rakományeloszlás zavarainak valószínűségét.
Speciális árammérő bilincsekkel ellenőrizheti jelenlétüket, amelyeken keresztül ellenőrizni lehet a túlterheléssel működő áramköröket. Ha az egyik olyan fázisban találunk áramértékeket, amelyek jelentősen meghaladják a megengedett értékeket, akkor biztonságosan mondhatjuk, hogy veszélyes ferde van.
A feszültség és az áram torzítás negatív hatása
A fázis aszimmetria megjelenésére azonnal reagálni kell a következő okok miatt:
- Ebben az esetben a hálózathoz csatlakoztatott eszközök sérülésének vagy teljesítményük romlásának valódi veszélye áll fenn.
- Ez zavarokhoz vezet az elektromos áramforrások (különösen az alállomás-transzformátorok) működésében.
- A rendellenes fáziseloszlás másik következménye a növényi berendezés élettartamának csökkentése.
Az átlagfogyasztó számára az aszimmetria hatásai növelik a villamosenergia-költségeket, a háztartási készülékek javítását és a sérüléseket. Ha a vonalban a ferdést a semleges huzal megsemmisítése okozza, akkor az áramütés elleni védelem feltételei jelentősen romlanak. A transzformátor alállomásra felszerelt földelő eszköz (töltő) buszja megszakad; helyi áramkör hiányában a felhasználó teljesen védtelen marad.
Amikor az ipari hálózatokban aszimmetriák jelentkeznek, az energiafogyasztás is növekszik, és az azokban szereplő vonali berendezések súlyos túlterheléseket tapasztalnak. Az elosztóállomásokon a transzformátorok olajfogyasztása hirtelen növekszik, és a vezérlő- és elosztóberendezések meghibásodhatnak. Mindezek a fenyegetések végső soron további anyagköltségeket eredményeznek az égetett berendezések javításának vagy cseréjének szükségességéhez kapcsolódóan
Az ilyen helyzetek megelőzése érdekében előre kell gondolni azokat a hatékony intézkedéseket, amelyek hozzájárulnak azok megelőzéséhez. Ha nem lehetséges elkerülni a fázisbeli egyensúlyhiányt, akkor minden lehetséges módszert fel kell használnia annak kiküszöbölésére.
Védelmi módszerek
Az energiahálózatok szimmetrikus működésének biztosítása és az egyes egyfázisú vezetékek feszültségértékének normalizálása érdekében speciális korrekciós eszközöket használnak. Ezt a funkciót leggyakrabban a klasszikus feszültségstabilizátorok hajtják végre. Ezek az eszközök azonban nem képesek teljes mértékben kiküszöbölni a tápáramkörök aszimmetriáját, mivel célja csak egy fázis stabilizálása. Ennélfogva nem lehetséges a teljes háromfázisú hálózatot ilyen eszközökkel megvédeni, valamint a ferde következményeket sem kiküszöbölni.
Lehetséges, hogy maguk a stabilizátorok válnak a villamosenergia egyenetlen eloszlásának oka a fázisok között.
A háromfázisú áramkörök a fázis aszimmetriától való védelmére a következő szervezeti és műszaki módszereket kell alkalmazni:
- az energiaellátási projekt magas színvonalú tanulmányozása, figyelembe véve az egyenetlen terhelést;
- olyan speciális eszközök (úgynevezett kiegyensúlyozó transzformátorok), amelyekkel automatikusan hozzáigazíthatók azok használata;
- a meglévő energiafogyasztási rendszerek kiigazítása (ha korábban hibáztak).
Jelentős segítséget nyújtanak az aszimmetria elleni védelemben a speciális blokkoló berendezések (például fázis- és feszültségfigyelő relék), amelyek megszakítás észlelésekor leválasztják a vezetéket.
Csak a megfelelő időben meghozott intézkedések kiküszöbölhetik a hálózat fázisú egyensúlyhiányát és kiküszöbölhetik ennek a jelenségnek a negatív következményeit: védik a berendezéseket és a háztartási készülékeket a meghibásodásoktól.
