380 voltin sähköverkkojen käytön aikana on mahdollista rikkomuksia, jotka vaikuttavat merkittävästi kuluttajalle toimitetun sähkön laatuun. Yksi näistä poikkeamista on vaiheen epätasapaino, joka ilmenee niiden epätasaisena jakautumisena linjaan kytkettyihin kuormiin. Tämän vaikutuksen seurauksena teollisuudessa käytettävään kolmivaiheverkkoon kuuluvien laitteiden (erityisesti muuntajat tai moottorit) teho vähenee merkittävästi. Kotona se on täynnä vaurioita kodinkoneille, jotka on kytketty maalaistalon virtalähteen johonkin vaiheeseen. Tämä johtuu siitä, että siinä oleva jännite aliarvioidaan tai päinvastoin ylittää sallitun normin. Eri jännitteiden kielteisten vaikutusten estämiseksi 380 voltin vaiheissa on kehitetty joukko organisatorisia ja teknisiä toimenpiteitä.
Sallitut vinohinnat
Vaiheen epätasapainosta johtuvien sallittujen jännitepoikkeamien rajoittamiseksi on kehitetty standardeja, jotka säätelevät niiden arvoja teollisuusvoimaverkoissa. Jos nämä standardit ylitetään, tähän linjaan kytkettyjen sähkölaitteiden vaara on todellinen. Niiden tarkat arvot on annettu asiaa koskevissa GOST-tiedoissa ja muissa sähkölaitteiden toimintaa määrittelevissä asiakirjoissa (esimerkiksi PUE).
Standardien mukaisesti kiinteät suhteet vahvistetaan jännitteen ja virran nimellisarvojen välillä ratojen vähiten ja eniten kuormitetussa osassa. Sähkönjakelulevyjen se ei saisi ylittää 30% ja omakotitalojen (ASU) tulojen - 15%. Nykyisten GOST-standardien mukaan sallittu vaiheen epätasapaino yksittäisissä linjoissa, joissa on käänteinen virta, ei saa olla yli 2 prosenttia, ja muuntajan neutraalissa ytimessä - 4 prosenttia.
Syyt vaiheen epätasapainoon kolmivaiheisessa verkossa
Vaiheen epätasapainon ilmenemiseen kolmivaiheisissa verkoissa on useita syitä, joista tärkeimpiä pidetään:
- Olemassa olevien kapasiteettien epätasainen jakautuminen kuhunkin vaihejohtoon kytketyillä kuormituksilla.
- "Zero break", ilmenee useimmiten neutraalien palamisessa.
- Muut toimintahäiriöt aseman laitteissa tai siihen kytketyissä paikallisissa kuluttajissa.
Ensimmäisessä tapauksessa lineaarisen kuorman kuluttama teho kasvaa jyrkästi (tai vähenee), mikä johtaa vastaavaan muutokseen tässä haaravirtauksessa.
Vaiheen epätasapainon puuttuessa yhtä suuret virtakomponentit virtaavat jokaisella "tähti" -järjestelmään sisältyvällä viivalla. Niiden tuloksena on neutraali, koska vektori on lisätty kolmeen erilliseen komponenttiin, pitäisi teoriassa olla nolla. Kulutuksen kasvaessa yhtä linjaa pitkin sen läpi kulkevat nykyiset komponentit lisääntyvät, minkä seurauksena nollalanka ei täytä tehtäväänsä ja rikkoo vaihepotentiaalien tasaista jakautumista.
Neutraalin tauon (nolla palamisen) tapauksessa vino syntyy siitä tosiasiasta, että neutraalijohtimen toiminta siirretään automaattisesti yhdelle vaihejohtimista; tässä tapauksessa kaikkien muiden jännite siirtyy ylöspäin. Asemalaitteiden toiminnan rikkomukset johtavat myös epätasaiseen jakautumiseen vaiheviivoilla, mutta jo muuntajan ”tähden” puolella eikä siihen kytkettyyn esineeseen (erityisesti maalaistaloon).
Symmetrian rikkominen korkeajänniteverkoissa
Suurjänniteverkoissa ei-toivotun epäsymmetrian esiintyminen liittyy voimakkaiden yksivaiheisten kuormien tai kolmivaiheisten kuluttajien läsnäoloon, joiden vaihejakauma on epätasainen. Teollisuusverkkojen 0,38-10 kV ennakkoluulojen lähteet ovat erityyppisiä sulaavia sähköuuneja (malmin lämpö-, induktio- ja vastaavat lämmityslaitokset). Epäsymmetriaa luovien laitteiden luetteloon tulisi sisältyä invertterihitsauskoneet, jotka erottuvat suurista kulutusvirroista ja voivat rikkoa kuormituksen tasaista jakautumista.
Rautatieliikenteen vetoasemat ovat voimakkaita vaarallisen epäsymmetrian lähteitä, koska nykyaikaiset sähköveturit ovat yksivaiheisia sähköenergian kuluttajia. Niiden teho saavuttaa useita satoja kilowatteja, mikä vain lisää häiriöiden todennäköisyyttä kuormanjaossa.
Voit tarkistaa niiden läsnäolon erityisillä virranmittauspihdillä, joiden avulla on mahdollista tarkistaa ylikuormituksella toimivat piirit. Jos virta-arvot löytyvät yhdestä vaiheesta, joka ylittää huomattavasti sallitut arvot, voidaan turvallisesti sanoa, että siinä on vaarallinen vino.
Jännitteen ja virran vääristymisen kielteinen vaikutus
Vaiheen epäsymmetrian esiintymiseen on reagoitava nopeasti seuraavista syistä:
- Tässä tapauksessa verkkoon kytkettyjen laitteiden todellinen vaurioitumisriski tai niiden suorituskyvyn heikkeneminen.
- Tämä johtaa häiriöihin sähkövirtalähteiden (erityisesti sähköasemuuntajien) toiminnassa.
- Toinen epätavallisen vaihejakauman seuraus on laitoksen laitteiden käyttöiän lyhentyminen.
Keskimääräisen kuluttajan kannalta epäsymmetrian vaikutukset lisäävät sähkön kustannuksia, kodinkoneiden korjauksia ja voivat aiheuttaa vammoja. Jos linjan vino johtuu neutraalijohtimen tuhoutumisesta, sähkösuojausolosuhteet huononevat huomattavasti. Muuntaja-asemalle asennetun maadoituslaitteen (laturi) väylä katkeaa; paikallisen piirin puuttuessa käyttäjä pysyy täysin puolustuskyvyttömänä.
Kun epäsymmetriat ilmenevät teollisuusverkoissa, myös energiankulutus kasvaa, ja niihin sisältyvillä linjalaitteilla on vakavia ylikuormituksia. Jakeluasemilla öljyn kulutus muunnoksissa kasvaa jyrkästi, ja ohjaus- ja jakelulaitteet voivat epäonnistua. Kaikki nämä uhat johtavat viime kädessä ylimääräisiin materiaalikustannuksiin, jotka liittyvät tarpeeseen korjata tai vaihtaa palaneet laitteet
Tällaisten tilanteiden estämiseksi on tarpeen miettiä etukäteen tehokkaita toimenpiteitä, jotka edistävät niiden ehkäisemistä. Jos vaiheiden epätasapainoa ei voida välttää, joudut käyttämään kaikkia mahdollisia menetelmiä sen poistamiseksi.
Suojausmenetelmät
Verkkojen symmetrisen toiminnan varmistamiseksi ja jännitearvon normalisoimiseksi jokaisessa yksivaiheisessa johdossa käytetään erityisiä korjauslaitteita. Tämä toiminto suoritetaan useimmiten klassisilla jännitestabilisaattoreilla. Nämä laitteet eivät kuitenkaan pysty poistamaan syöttöpiireissä olevaa epäsymmetriaa kokonaan, koska niiden tarkoituksena on vakauttaa vain yksi vaihe. Tästä syystä ei ole mahdollista suojata koko kolmivaiheista verkkoa tällaisilla laitteilla, eikä myöskään eliminoida vääristymisen seurauksia.
On mahdollista, että itse stabilisaattoreista tulee syy sähkön epätasaiseen jakautumiseen vaiheiden välillä.
Seuraavia organisatorisia ja teknisiä menetelmiä käytetään suojaamaan kolmivaiheisia piirejä vaihe-epäsymmetrialta:
- energian toimitushankkeen korkealaatuinen tutkimus ottaen huomioon epätasainen kuorma;
- erityisten laitteiden (ns. tasapainotusmuuntajien), joiden avulla on mahdollista kohdistaa ne automaattisesti, käyttäminen;
- nykyisten energiankulutusjärjestelmien mukauttaminen (jos virheitä tehtiin aikaisemmin).
Merkittävää apua suojaamisessa epäsymmetrialta ovat erityiset estolaitteet (esimerkiksi vaiheen ja jännitteen valvontareleet), jotka katkaisevat linjan, kun rikkomuksia havaitaan.
Vain ajoissa toteutetut toimenpiteet poistavat vaiheen epätasapainon verkossa ja poistavat tämän ilmiön kielteiset seuraukset: suojaa laitteita ja kodinkoneita rikkoutumiselta.
