- Co je fázové vychýlení?
- Přípustné hodnoty zkosení
- Příčiny fázové nerovnováhy ve třífázové síti
- Asymetrie ve vysokonapěťových sítích
- Nebezpečí a následky
- Ochrana trojfázové nerovnováhy
- Jednofázová ochrana
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Nejběžnějším problémem, který generuje mnoho destruktivních následků, je fázová nerovnováha ve třífázové síti (do 1, 0 kV) s neutrálním uzemněním. Za určitých podmínek může tento jev poškodit elektrické spotřebiče a ohrozit život. Vzhledem k naléhavosti problému bude užitečné zjistit, jaká je asymetrie proudů a napětí, jakož i důvody jejího vzniku. To vám umožní zvolit nejoptimálnější strategii ochrany.
Co je fázové vychýlení?
Tento termín se používá k popisu stavu sítě, ve které dochází k nerovnoměrným zatížením mezi fázemi, což má za následek zkosení. Pokud provedete vektorový diagram ideální třífázové sítě, pak bude vypadat jako na obrázku níže.
Jak je vidět z obrázku, v tomto případě jsou obě lineární napětí (AB = BC = SA = 380, 0 V) a fázová napětí (AN = BN = CN = 220, 0 V) stejné. Bohužel v praxi je dosažení takové ideální rovnosti nereálné. To znamená, že síťové napětí sítě se zpravidla shoduje, zatímco ve fázi existují rozdíly. V některých případech mohou překročit přípustnou hranici, která povede k nouzové situaci.
Přípustné hodnoty zkosení
Vzhledem k tomu, že není možné předcházet a zcela eliminovat deformace ve třífázových sítích, existují normy asymetrie, ve kterých jsou stanoveny přípustné odchylky. Za prvé, je to GOST 13109 97, níže je oříznutí z ní (článek 5.5), aby se zabránilo nesrovnalostem v dokumentu.
Vzhledem k tomu, že hlavní příčinou fázové nevyváženosti přímo souvisí s nesprávným rozložením zatížení, existují normy pro jejich poměr předepsané v SP 31 110. Výřez z tohoto souboru pravidel bude také uveden v originálu.
To vyžaduje vyjasnění v terminologii. K popisu asymetrie se používají tři složky, jedná se o přímé, nulové a inverzní sekvence. První je považován za hlavní, určuje jmenovité napětí. Poslední dvě lze považovat za interference, které vedou ke vzniku odpovídajících EMF v zátěžových obvodech, které se neúčastní užitečné práce.
Příčiny fázové nerovnováhy ve třífázové síti
Jak bylo uvedeno výše, tento stav elektrické sítě je nejčastěji způsoben nerovnoměrným připojením zátěže na fázích a nulovým přerušení. Nejčastěji se to projevuje v sítích do 1 kV, což souvisí se zvláštnostmi distribuce elektřiny mezi jednofázovými elektrickými přijímači.
Vinutí třífázových výkonových transformátorů je spojeno "hvězdou". Od křižovatky vinutí je vybit čtvrtý vodič, zvaný nula nebo neutrální. Pokud dojde k přerušení neutrálního vodiče, dojde v síti k nevyváženosti napětí a zkosení bude přímo záviset na aktuálním zatížení. Příklad takové situace je uveden níže. V tomto případě R N je odpor zátěže, který má stejnou hodnotu.
V tomto příkladu napětí na zátěži připojené k fázi A překročí normu a bude mít tendenci lineární a ve fázi C klesne pod přípustnou mez. Zátěžové zatížení nad stanovenou normou může vést k takové situaci. V tomto případě se zvýší napětí na nedostatečně zatížených fázích a na přetížených fázích poklesne.
Síť také vede k nerovnováze napětí v neúplném fázovém režimu, když se fázový vodič uzavře k zemi. V nouzových situacích je dovoleno provozovat síť v takovém režimu, aby bylo zajištěno napájení spotřebitelů.
Na základě výše uvedeného můžeme uvést tři hlavní důvody fázové nerovnováhy:
- Nerovnoměrné zatížení na trati třífázové sítě.
- Při přerušení neutrální.
- Při zkratu jednoho z fázových vodičů k zemi.
Asymetrie ve vysokonapěťových sítích
Zařízení připojené k němu může někdy způsobit podobnou podmínku v síti 6, 0-10, 0 kV, jako typický příklad můžeme dát tavicí pec s obloukovým tavením. Navzdory tomu, že se nevztahuje na jednofázové zařízení, je řízení proudu elektrického oblouku prováděno ve fázích. V procesu tavení může také dojít k asymetrickému zkratu. Vzhledem k tomu, že se jedná o zařízení na tavení elektrickým obloukem o výkonu 330, 0 kV, lze konstatovat, že v těchto sítích je možné fázové zkreslení.
Ve vysokonapěťových sítích může být fázová nevyváženost způsobena konstrukčními vlastnostmi vedení přenosu energie, a to rozdílným odporem ve fázích. Pro nápravu se převedou fázové vedení, pro tento účel se instalují speciální podpěry. Tato drahá zařízení nejsou příliš trvanlivá. Takové podpěry nejsou obzvláště dychtivé instalovat, s výhodou obětovat kvalitu elektřiny než spolehlivost elektrických vedení.
Nebezpečí a následky
Předpokládá se, že nejvýznamnější důsledky asymetrie jsou spojeny s nízkou kvalitou energie. To je jistě pravda, ale nesmíme zapomenout na jiné negativní dopady. Mezi ně patří vytváření vyrovnávacích proudů, což způsobuje zvýšení spotřeby elektrické energie. V případě třífázového autonomního elektrického generátoru to také vede ke zvýšené spotřebě motorové nafty nebo benzínu.
Při rovnoměrném zatížení by geometrický součet proudů, které jím procházejí, byl blízký nule. Když dojde ke zkosení, zvýší se rázový proud a posunutí napětí. Zvýšení prvního vede ke zvýšení ztrát, druhým je nestabilní fungování domácích spotřebičů nebo jiných zařízení, spouštění ochranných zařízení, rychlé zhoršení elektrické izolace atd.
Uvádíme, jaké důsledky lze očekávat, když nastane zkreslení:
- Odchylka fázového napětí. V závislosti na rozložení zatížení jsou možné dvě možnosti:
- Napětí nad nominální. V tomto případě je pravděpodobné, že většina elektrických zařízení připojených do domácích zásuvek selže. Při spuštění bude výsledek méně tragický.
- Napětí klesá pod normální hodnotu. Zatížení elektromotorů se zvyšuje, výkon elektrických strojů klesá, počáteční proudy rostou. V elektronice dochází k poruchám, zařízení se mohou vypnout a nezapnout, dokud se nevyřeší šikmo.
- Zvýšení spotřeby elektrické energie zařízení.
- Abnormální provoz elektrických zařízení vede ke snížení provozní životnosti.
- Snížené zdroje technologie.
Nesmíme zapomínat, že šikmo může být život ohrožující. Při překročení jmenovitého napětí není pravděpodobnost zkratu v zapojení velká, pokud není stará a kabel je správně zvolen. V tomto případě nebezpečnější jsou spotřebiče připojené k síti. Pokud se objeví nevyváženost, může dojít ke zkratu na skříni nebo na elektrickém zařízení.
Ochrana trojfázové nerovnováhy
Nejjednodušší, ale přesto efektivní způsob, jak minimalizovat negativní důsledky výše popsané odchylky, je instalace relé pro fázové řízení. Vzhled takového zařízení a příklad jeho spojení (v tomto případě po třífázovém čítači) lze nalézt níže.
Tento třífázový stroj může mít následující funkce:
- Řízení amplitudy elektrického proudu. Pokud je parametr mimo nastavené meze, je zátěž odpojena od napájení. Rozsah odezvy zařízení může být zpravidla konfigurován v souladu s charakteristikami sítě. Tato volba je dostupná pro všechna zařízení tohoto typu.
- Zkontrolujte pořadí fází připojení. Pokud se střídavé napájení vypne. Tento typ řízení může být důležitý pro určité vybavení. Například při připojení třífázových asynchronních elektrických strojů to určuje, jakým směrem se hřídel otáčí.
- Zkontrolujte, zda nedošlo k rozbití v jednotlivých fázích, když je detekováno takové zatížení, je odpojeno od sítě.
- Funkce monitoruje stav sítě, jakmile dojde ke zkreslení, které se spustí.
Ve spojení s relé fázového řízení lze použít třífázové stabilizátory napětí, jejichž pomocí je možné trochu zlepšit kvalitu elektrické energie. Tato možnost však není příliš účinná, protože taková zařízení mohou způsobit porušení symetrie, navíc se objevují ztráty na stabilizátorech.
Nejlepším způsobem vyvážení fází je pro tento účel použít speciální transformátor. Tato možnost fázového vyrovnání může přinést výsledky jak v případě nesprávného rozložení jednofázových zátěží na autonomní třífázový generátor elektrické energie, tak i ve vážnějším měřítku.
Jednofázová ochrana
V tomto případě není možné ovlivnit vnější projevy napájecího systému, například pokud jsou fáze přetíženy, spotřebitelé elektřiny nemohou situaci napravit. Jediné, co lze udělat, je ochrana elektrického zařízení instalací napěťového relé a jednofázového stabilizátoru.
Má smysl instalovat společné stabilizační zařízení pro celý byt nebo dům. V tomto případě je nutné vypočítat maximální zatížení, pak přidat marži 15-20% .. To je marže do budoucna, protože v průběhu času množství elektrických zařízení může zvýšit.
Není nutné připojovat všechna zařízení ke stabilizátoru sítě, některé typy zařízení (např. Elektrické pece nebo kotle) mohou být připojeny přímo k napěťovému relé (přes AV). To ušetří, protože méně energetických zařízení je levnější.