Lors de l'exploitation de réseaux électriques 380 Volts, des violations sont possibles qui affectent de manière significative la qualité de l'électricité fournie au consommateur. L'un de ces écarts est le déséquilibre de phase, qui se manifeste par leur répartition inégale sur les charges connectées à la ligne. Le résultat de cet effet est une réduction significative de la puissance des équipements inclus dans le réseau triphasé industriel (transformateurs ou moteurs notamment). À la maison, il est lourd de dommages aux appareils électroménagers connectés à l'une des phases du réseau électrique d'une maison de campagne. En effet, la tension en elle devient très sous-estimée, ou vice versa - dépasse la norme admissible. Pour éviter les effets négatifs de différentes tensions dans les phases de 380 volts, un certain nombre de mesures organisationnelles et techniques ont été développées.
Taux d'asymétrie autorisés
Pour limiter les écarts de tension admissibles dus au déséquilibre de phase, des normes ont été développées qui régulent leurs valeurs pour les réseaux électriques industriels. Si ces normes sont dépassées, il existe un risque réel de panne de l'équipement d'alimentation connecté à cette ligne. Leurs valeurs exactes sont données dans les GOST et autres documents pertinents qui déterminent le fonctionnement des équipements électriques (dans le PUE, par exemple).
Conformément aux normes, des rapports fixes sont établis entre les valeurs nominales des tensions et des courants dans les sections les moins chargées et les plus chargées des lignes. Pour les tableaux de distribution électrique, il ne devrait pas dépasser 30% et pour les entrées dans les maisons privées (ASU) - 15%. Selon les GOST actuels, le déséquilibre de phase admissible sur les lignes individuelles avec des courants inverses ne peut pas être supérieur à 2% et sur le noyau neutre du transformateur - 4%.
Raisons du déséquilibre de phase dans un réseau triphasé
Plusieurs raisons expliquent l'apparition d'un déséquilibre de phase dans les réseaux triphasés, dont les principaux sont considérés comme:
- Répartition inégale des capacités existantes sur les charges connectées à chacune des lignes de phase.
- "Zero break", qui se manifeste le plus souvent par la combustion du neutre.
- Autres dysfonctionnements de l'équipement de la station ou des consommateurs locaux qui y sont connectés.
Dans le premier cas, la puissance consommée par la charge linéaire augmente fortement (ou diminue), ce qui entraîne une variation correspondante du courant circulant dans cette branche.
En l'absence de déséquilibre de phase, des composantes de courant de même ampleur circulent le long de chacune des lignes incluses dans le schéma "étoile". Leur résultat en neutre en raison de l'addition vectorielle de trois composants séparés devrait théoriquement être égal à zéro. Avec une augmentation de la consommation le long d'une des lignes, les composants de courant qui la traversent augmentent, ce qui fait que le fil neutre ne remplit pas sa fonction et viole la distribution uniforme des potentiels de phase.
En cas de coupure neutre (combustion nulle), l'inclinaison se produit du fait que la fonction du fil neutre est automatiquement transférée sur l'un des conducteurs de phase; dans ce cas, la tension sur tous les autres est décalée vers le haut. Des violations dans le fonctionnement des équipements de la station conduisent également à une répartition inégale le long des lignes de phase, mais déjà du côté de l'étoile du transformateur, et non de l'objet qui y est connecté (une maison de campagne, notamment).
Violation de symétrie dans les réseaux haute tension
Dans les réseaux à haute tension, l'apparition d'une asymétrie indésirable est associée à la présence de puissantes charges monophasées ou de consommateurs triphasés à répartition de phase inégale. Les sources de biais dans les réseaux industriels de 0,38 à 10 kV sont divers types de fours électriques à fusion (centrales thermiques à minerai, à induction et similaires). La liste des équipements créant une asymétrie devrait inclure les machines de soudage à onduleur, qui se distinguent par des courants de consommation élevés et capables de violer la répartition uniforme des charges.
Les sous-stations de traction du transport ferroviaire sont de puissantes sources d'asymétrie dangereuse, car les locomotives électriques modernes sont des consommateurs monophasés d'énergie électrique. Leur puissance atteint plusieurs centaines de kilowatts, ce qui ne fait qu'augmenter la probabilité de perturbations dans la répartition des charges.
Vous pouvez vérifier leur présence à l'aide de pinces de mesure de courant spéciales, à travers lesquelles il est possible de vérifier les circuits qui fonctionnent en surcharge. Si les valeurs actuelles se trouvent dans l'une des phases qui dépassent sensiblement les valeurs autorisées, on peut dire sans risque qu'il y a un biais dangereux.
Effet négatif de la distorsion de tension et de courant
L'apparition d'une asymétrie de phase doit être résolue rapidement pour les raisons suivantes:
- Dans ce cas, la menace réelle d'endommagement des appareils connectés à ce réseau ou d'une dégradation de leurs performances.
- Cela entraîne des perturbations dans le fonctionnement des sources d'énergie électrique (transformateurs de sous-station, notamment).
- Une autre conséquence de la distribution de phase anormale est une réduction de la durée de vie de l'équipement de l'usine.
Pour le consommateur moyen, les effets de l'asymétrie se traduisent par une augmentation des coûts d'électricité, des réparations d'appareils électroménagers et des risques de blessures. Si l'inclinaison de la ligne est provoquée par la destruction du fil neutre, les conditions de protection contre les chocs électriques s'aggravent sensiblement. Le bus du dispositif de mise à la terre (chargeur) monté sur le poste transformateur se casse; en l'absence de circuit local, l'utilisateur reste totalement sans défense.
Lorsque des asymétries apparaissent dans les réseaux industriels, la consommation d'énergie augmente également et les équipements de ligne qui y sont inclus subissent de graves surcharges. Aux postes de distribution, la consommation d'huile dans les transformateurs augmente fortement et les équipements de contrôle et de distribution peuvent tomber en panne. Toutes ces menaces entraînent en fin de compte des coûts de matériaux supplémentaires associés à la nécessité de réparer ou de remplacer l'équipement brûlé
Afin de prévenir de telles situations, il sera nécessaire de penser à l'avance à des mesures efficaces contribuant à leur prévention. S'il n'est pas possible d'éviter le déséquilibre de phase, vous devrez utiliser toutes les méthodes possibles pour l'éliminer.
Méthodes de protection
Pour assurer le fonctionnement symétrique des réseaux électriques et normaliser la valeur de tension dans chacune des lignes monophasées, des dispositifs correcteurs spéciaux sont utilisés. Cette fonction est le plus souvent réalisée par des stabilisateurs de tension classiques. Cependant, ces dispositifs ne sont pas en mesure d'éliminer complètement l'asymétrie dans les circuits d'alimentation, car leur but est de stabiliser une seule phase. Pour cette raison, il n'est pas possible de protéger l'ensemble du réseau triphasé avec de tels dispositifs, ainsi que d'éliminer les conséquences de l'inclinaison.
Il est possible que les stabilisateurs eux-mêmes deviennent la cause de la répartition inégale de l'électricité sur les phases.
Les méthodes organisationnelles et techniques suivantes sont utilisées pour protéger les circuits triphasés de l'asymétrie de phase:
- étude de haute qualité du projet d'approvisionnement en énergie, en tenant compte de la charge inégale;
- l'utilisation de dispositifs spéciaux avec lesquels il est possible de les aligner automatiquement (les transformateurs dits d'équilibrage);
- ajustement des schémas existants de consommation d'énergie (si des erreurs ont été commises plus tôt).
Une aide significative dans la protection contre l'asymétrie est fournie par un équipement de blocage spécial (relais de surveillance de phase et de tension, par exemple), qui déconnecte la ligne lorsque des violations sont détectées.
Seules des mesures opportunes permettront d'éliminer le déséquilibre des phases dans le réseau et d'éliminer les conséquences négatives de ce phénomène: protéger l'équipement et les appareils électroménagers contre les pannes.
