Během provozu 380 voltových energetických sítí jsou možná porušení, která významně ovlivňují kvalitu elektřiny dodávané spotřebiteli. Jednou z těchto odchylek je fázová nerovnováha, která se projevuje nerovnoměrným rozložením zátěží připojených k vedení. Výsledkem tohoto efektu je výrazné snížení výkonu zařízení zahrnutých do průmyslové třífázové sítě (zejména transformátorů nebo motorů). Doma je plná škod na domácích spotřebičích připojených k jedné z fází napájení venkovského domu. Je to proto, že napětí v něm je velmi podceňováno nebo naopak - překračuje přípustnou normu. Aby se zabránilo negativním účinkům různých napětí ve fázích 380 voltů, byla vyvinuta řada organizačních a technických opatření.
Přípustné odchylky
Aby se omezily přípustné odchylky napětí způsobené fázovou nerovnováhou, byly vyvinuty standardy, které regulují jejich hodnoty pro průmyslové energetické sítě. Při překročení těchto norem existuje reálné nebezpečí selhání energetického zařízení připojeného k tomuto vedení. Jejich přesné hodnoty jsou uvedeny v příslušných GOST a dalších dokumentech, které určují provoz elektrického zařízení (například v PUE).
V souladu s normami jsou stanoveny pevné poměry mezi jmenovitými hodnotami napětí a proudů v nejméně a nejvíce zatížených úsecích vedení. U desek s rozvodem energie by nemělo přesáhnout 30% a u vstupů do soukromých domů (ASU) - 15%. Podle současných GOST není přípustná fázová nerovnováha na jednotlivých vedeních s reverzními proudy větší než 2% a na neutrálním jádru transformátoru - 4%.
Důvody fázové nerovnováhy v třífázové síti
Existuje několik důvodů pro výskyt fázové nerovnováhy v trojfázových sítích, z nichž hlavní jsou:
- Nerovnoměrné rozdělení existujících kapacit na zátěže připojené ke každé z fázových vedení.
- „Nulová přestávka“, nejčastěji projevující se v pálení neutrálů.
- Jiné poruchy ve vybavení stanice nebo u místních spotřebitelů k nim připojených.
V prvním případě se energie spotřebovaná lineárním zatížením prudce zvyšuje (nebo snižuje), což vede k odpovídající změně proudu proudícího v této větvi.
Při neexistenci fázové nerovnováhy protékají po každé z linek připojených podle schématu „hvězdy“ stejné složky proudu. Jejich výsledkem je neutrál v důsledku vektorového přidání tří samostatných složek by se teoreticky měl rovnat nule. Se zvyšováním spotřeby podél jedné z linií se proudové složky jím zvyšují, v důsledku čeho neutrální drát nesplňuje svou funkci a narušuje rovnoměrné rozdělení fázového potenciálu.
V případě neutrálního přerušení (nulové pálení) dojde ke zkosení v důsledku skutečnosti, že funkce neutrálního drátu je automaticky přenesena na jeden z fázových vodičů; v tomto případě je napětí na všech ostatních posunuto směrem nahoru. Porušení v provozu staničního vybavení také vede k nerovnoměrnému rozdělení podél fázových linií, ale již na straně transformátoru „hvězdy“, a nikoliv k němu připojenému objektu (zejména venkovský dům).
Porušení symetrie v sítích vysokého napětí
Ve vysokonapěťových sítích je výskyt nežádoucí asymetrie spojen s přítomností výkonných jednofázových zátěží nebo třífázových spotřebičů s nerovnoměrným fázovým rozdělením. Zdrojem zkreslení v průmyslových sítích 0,38–10 kV jsou různé typy tavicích elektrických pecí (rudné, indukční a podobné teplárny). Seznam zařízení vytvářejících asymetrii by měl zahrnovat invertorové svařovací stroje, které se vyznačují vysokými spotřebními proudy a jsou schopny narušit rovnoměrné rozložení zatížení.
Trakční trafostanice železniční dopravy jsou silnými zdroji nebezpečné asymetrie, protože moderní elektrické lokomotivy jsou jednofázovými spotřebiteli elektrické energie. Jejich síla dosahuje několik stovek kilowattů, což zvyšuje pravděpodobnost narušení distribuce zátěže.
Jejich přítomnost můžete ověřit pomocí speciálních svorek pro měření proudu, pomocí kterých je možné zkontrolovat obvody, které pracují s přetížením. Pokud jsou aktuální hodnoty nalezeny v jedné z fází, které výrazně překračují přípustné hodnoty, lze bezpečně říci, že existuje nebezpečný zkosení.
Negativní vliv zkreslení napětí a proudu
Vzhled fázové asymetrie musí být rychle reagován z následujících důvodů:
- V tomto případě skutečná hrozba poškození zařízení připojených k této síti nebo zhoršení jejich výkonu.
- To vede k narušení provozu zdrojů elektrické energie (zejména trafostanice).
- Dalším důsledkem abnormální distribuce fáze je zkrácení životnosti zařízení závodu.
Účinky asymetrie se pro průměrného spotřebitele projevují ve zvýšených nákladech na elektřinu, opravách domácích spotřebičů a možném zranění. Pokud je zkosení v linii způsobeno destrukcí neutrálního drátu, podmínky pro ochranu před úrazem elektrickým proudem se znatelně zhoršují. Sběrnice uzemňovacího zařízení (nabíječky) namontované na trafostanici je přerušena, v nepřítomnosti lokálního obvodu zůstává uživatel zcela bezbranný.
Když se v průmyslových sítích objeví asymetrie, zvýší se také spotřeba energie a traťové vybavení, které je v nich zahrnuto, zažívá velké přetížení. Na distribučních rozvodnách se spotřeba oleje v transformátorech prudce zvyšuje a řídicí a distribuční zařízení mohou selhat. Všechny tyto hrozby v konečném důsledku vedou k dalším nákladům na materiál spojeným s potřebou opravy nebo výměny spáleného zařízení
Aby se předešlo těmto situacím, bude nutné předem zvážit účinná opatření, která k jejich prevenci přispějí. Pokud není možné vyhnout se fázové nerovnováze, budete muset použít všechny možné metody její eliminace.
Metody ochrany
K zajištění symetrického provozu energetických sítí a normalizaci hodnoty napětí v každém jednofázovém vedení se používají speciální nápravná zařízení. Tuto funkci nejčastěji provádějí klasické stabilizátory napětí. Tato zařízení však nejsou schopna zcela eliminovat asymetrii v napájecích obvodech, protože jejich účelem je stabilizace pouze jedné fáze. Z tohoto důvodu není možné pomocí těchto zařízení chránit celou třífázovou síť a eliminovat důsledky zkosení.
Je možné, že samotné stabilizátory se stanou příčinou nerovnoměrného rozložení elektřiny po fázích.
K ochraně třífázových obvodů před fázovou asymetrií se používají následující organizační a technické metody:
- vysoce kvalitní studie projektu dodávek energie s přihlédnutím k nerovnoměrnému zatížení;
- použití speciálních zařízení, pomocí kterých je možné je automaticky zarovnat (tzv. vyrovnávací transformátory);
- úprava stávajících schémat spotřeby energie (pokud došlo k chybám dříve).
Významnou pomoc při ochraně proti asymetrii poskytují speciální blokovací zařízení (například relé pro monitorování fáze a napětí), která odpojí vedení, když se zjistí porušení.
Pouze včasná opatření odstraní fázovou nerovnováhu v síti a odstraní negativní důsledky tohoto jevu: chrání zařízení a domácí spotřebiče před poruchami.
