Während des Betriebs von 380-Volt-Stromnetzen können Verstöße auftreten, die die Qualität des dem Verbraucher zugeführten Stroms erheblich beeinträchtigen. Eine dieser Abweichungen ist das Phasenungleichgewicht, das sich in ihrer ungleichmäßigen Verteilung über die an die Leitung angeschlossenen Lasten äußert. Das Ergebnis dieses Effekts ist eine signifikante Verringerung der Leistung von Geräten, die im industriellen Dreiphasennetz enthalten sind (insbesondere Transformatoren oder Motoren). Zu Hause ist es mit Schäden an Haushaltsgeräten behaftet, die an eine der Phasen des Stromnetzes eines Landhauses angeschlossen sind. Dies liegt daran, dass die darin enthaltene Spannung stark unterschätzt wird oder umgekehrt - die zulässige Norm überschreitet. Um die negativen Auswirkungen unterschiedlicher Spannungen in den Phasen von 380 Volt zu verhindern, wurden eine Reihe von organisatorischen und technischen Maßnahmen entwickelt.
Zulässige Schräglaufraten
Um die zulässigen Spannungsabweichungen aufgrund von Phasenungleichgewichten zu begrenzen, wurden Standards entwickelt, die ihre Werte für industrielle Stromnetze regeln. Wenn diese Standards überschritten werden, besteht die reale Gefahr eines Ausfalls der an diese Leitung angeschlossenen Stromversorgungsanlagen. Ihre genauen Werte sind in den entsprechenden GOSTs und anderen Dokumenten angegeben, die den Betrieb elektrischer Geräte bestimmen (z. B. in der PUE).
In Übereinstimmung mit den Normen werden feste Verhältnisse zwischen den Nennwerten von Spannungen und Strömen in den am wenigsten und am meisten belasteten Abschnitten der Leitungen festgelegt. Für Stromverteilungsplatinen sollte sie 30% nicht überschreiten, und für Eingaben in Privathäuser (ASUs) - 15%. Nach aktuellen GOSTs darf das zulässige Phasenungleichgewicht auf einzelnen Leitungen mit Rückströmen nicht mehr als 2 Prozent und auf dem neutralen Kern des Transformators 4 Prozent betragen.
Gründe für ein Phasenungleichgewicht in einem dreiphasigen Netzwerk
Es gibt mehrere Gründe für das Auftreten eines Phasenungleichgewichts in dreiphasigen Netzen, von denen die wichtigsten als:
- Ungleichmäßige Verteilung der vorhandenen Kapazitäten auf die an jede der Phasenleitungen angeschlossenen Lasten.
- "Zero Break", am häufigsten in der Verbrennung von Neutral manifestiert.
- Andere Störungen in der Stationsausrüstung oder in den daran angeschlossenen lokalen Verbrauchern.
Im ersten Fall nimmt die von der linearen Last verbrauchte Leistung stark zu (oder ab), was zu einer entsprechenden Änderung des in diesem Zweig fließenden Stroms führt.
In Abwesenheit eines Phasenungleichgewichts fließen Stromkomponenten gleicher Größe entlang jeder der nach dem "Stern" -Schema verbundenen Leitungen. Ihr Ergebnis in neutral aufgrund der Vektoraddition von drei getrennten Komponenten sollte theoretisch gleich Null sein. Mit zunehmendem Verbrauch entlang einer der Leitungen steigen die Stromkomponenten durch diese, wodurch der Neutralleiter seine Funktion nicht erfüllt und die gleichmäßige Verteilung der Phasenpotentiale verletzt.
Im Falle eines Neutralbruchs (Nullbrennen) tritt ein Versatz auf, weil die Funktion des Neutralleiters automatisch auf einen der Phasenleiter übertragen wird; In diesem Fall wird die Spannung an allen anderen nach oben verschoben. Verstöße beim Betrieb von Stationsgeräten führen ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Verteilung entlang der Phasenlinien, jedoch bereits auf der Seite des Transformator- „Sterns“ und nicht auf dem damit verbundenen Objekt (insbesondere einem Landhaus).
Verletzung der Symmetrie in Hochspannungsnetzen
In Hochspannungsnetzen ist das Auftreten einer unerwünschten Asymmetrie mit dem Vorhandensein leistungsfähiger einphasiger Lasten oder dreiphasiger Verbraucher mit ungleicher Phasenverteilung verbunden. Die Vorspannungsquellen in industriellen Netzen von 0,38 bis 10 kV sind verschiedene Arten von elektrischen Schmelzöfen (Erz-Thermo-, Induktions- und ähnliche Heizanlagen). Die Liste der Geräte, die Asymmetrie erzeugen, sollte Wechselrichterschweißmaschinen enthalten, die durch hohe Verbrauchsströme gekennzeichnet sind und die gleichmäßige Lastverteilung verletzen können.
Umspannwerke des Schienenverkehrs sind starke Quellen gefährlicher Asymmetrie, da moderne Elektrolokomotiven einphasige Verbraucher elektrischer Energie sind. Ihre Leistung erreicht mehrere hundert Kilowatt, was die Wahrscheinlichkeit von Störungen bei der Lastverteilung nur erhöht.
Sie können ihre Anwesenheit mit Hilfe spezieller Strommessklemmen überprüfen, mit denen die mit Überlast arbeitenden Stromkreise überprüft werden können. Wenn aktuelle Werte in einer der Phasen gefunden werden, die die zulässigen Werte erheblich überschreiten, können wir mit Sicherheit sagen, dass ein gefährlicher Versatz vorliegt.
Negativer Effekt von Spannungs- und Stromverzerrung
Das Auftreten einer Phasenasymmetrie muss aus folgenden Gründen umgehend behoben werden:
- In diesem Fall besteht die reale Gefahr einer Beschädigung der an dieses Netzwerk angeschlossenen Geräte oder einer Verschlechterung ihrer Leistung.
- Dies führt zu Betriebsstörungen bei Stromquellen (insbesondere Umspannwerkstransformatoren).
- Eine weitere Folge der abnormalen Phasenverteilung ist eine Verkürzung der Lebensdauer der Anlagenausrüstung.
Für den Durchschnittsverbraucher führen die Auswirkungen der Asymmetrie zu erhöhten Stromkosten, Reparaturen an Haushaltsgeräten und Verletzungsgefahr. Wenn der Versatz in der Leitung durch die Zerstörung des Neutralleiters verursacht wird, verschlechtern sich die Bedingungen für den Schutz vor elektrischem Schlag merklich. Der Bus des Erdungsgeräts (Ladegeräts), das an der Umspannstation des Transformators montiert ist, bricht ab. Wenn kein lokaler Stromkreis vorhanden ist, bleibt der Benutzer völlig schutzlos.
Wenn in industriellen Netzen Asymmetrien auftreten, steigt auch der Energieverbrauch, und die darin enthaltenen Leitungsgeräte sind stark überlastet. In Umspannwerken steigt der Ölverbrauch in Transformatoren stark an, und Steuerungs- und Verteilungsanlagen können ausfallen. All diese Bedrohungen führen letztendlich zu zusätzlichen Materialkosten, die mit der Notwendigkeit verbunden sind, verbrannte Geräte zu reparieren oder zu ersetzen
Um solche Situationen zu verhindern, müssen wirksame Maßnahmen, die zu ihrer Prävention beitragen, im Voraus erwogen werden. Wenn es nicht möglich ist, ein Phasenungleichgewicht zu vermeiden, müssen Sie alle möglichen Methoden anwenden, um es zu beseitigen.
Schutzmethoden
Um den symmetrischen Betrieb von Stromnetzen sicherzustellen und den Spannungswert in jeder der einphasigen Leitungen zu normalisieren, werden spezielle Korrekturvorrichtungen verwendet. Diese Funktion wird am häufigsten von klassischen Spannungsstabilisatoren ausgeführt. Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht in der Lage, die Asymmetrie in den Versorgungsschaltungen vollständig zu beseitigen, da ihr Zweck darin besteht, nur eine Phase zu stabilisieren. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, das gesamte dreiphasige Netzwerk mit solchen Geräten zu schützen und die Folgen von Verzerrungen zu beseitigen.
Es ist möglich, dass die Stabilisatoren selbst die Ursache für die ungleichmäßige Verteilung der Elektrizität über die Phasen sind.
Die folgenden organisatorischen und technischen Methoden werden verwendet, um dreiphasige Schaltkreise vor Phasenasymmetrie zu schützen:
- qualitativ hochwertige Studie des Energieversorgungsprojekts unter Berücksichtigung der ungleichmäßigen Belastung;
- die Verwendung spezieller Geräte, mit denen sie automatisch ausgerichtet werden können (sogenannte Ausgleichstransformatoren);
- Anpassung bestehender Energieverbrauchsregelungen (falls früher Fehler gemacht wurden).
Eine wichtige Hilfe beim Schutz vor Asymmetrie bieten spezielle Blockiergeräte (z. B. Phasen- und Spannungsüberwachungsrelais), die die Leitung trennen, wenn Verstöße festgestellt werden.
Nur rechtzeitige Maßnahmen beseitigen das Phasenungleichgewicht im Netzwerk und beseitigen die negativen Folgen dieses Phänomens: Schützen Sie Geräte und Haushaltsgeräte vor Ausfällen.
