Veikiant 380 voltų elektros tinklams, galimi pažeidimai, kurie daro didelę įtaką vartotojui tiekiamos elektros kokybei. Vienas iš šių nuokrypių yra fazių disbalansas, pasireiškiantis netolygiu jų pasiskirstymu per apkrovas, sujungtas su linija. Dėl šio efekto žymiai sumažėja pramoniniame trifaziame tinkle esančios įrangos (ypač transformatorių ar variklių) galia. Namuose jis yra kupinas žalos buitiniams prietaisams, prijungtiems prie vienos iš sodybos elektrinio tinklo fazių. Taip yra todėl, kad joje esanti įtampa tampa labai neįvertinta, arba atvirkščiai - viršija leistiną normą. Siekiant išvengti neigiamo skirtingų įtampų poveikio 380 voltų fazėse, buvo sukurta nemažai organizacinių ir techninių priemonių.
Leistinos išlinkimo normos
Siekiant apriboti leistinus įtampos nuokrypius dėl fazių disbalanso, buvo sukurti standartai, reglamentuojantys jų vertes pramoninių elektros tinklų srityje. Jei šie standartai viršijami, kyla realus su šia linija sujungtos energijos įrangos gedimo pavojus. Tikslios jų vertės yra nurodytos atitinkamuose GOST ir kituose dokumentuose, kurie nustato elektros įrenginių veikimą (pavyzdžiui, PUE).
Pagal standartus nustatomi pastovūs įtampos ir srovės santykiai mažiausiai ir labiausiai apkrautose linijų atkarpose. Elektros paskirstymo plokštėms jis neturėtų viršyti 30%, o įvadams į privačius namus (ASU) - 15%. Remiantis dabartiniais GOST, leistinas fazių disbalansas atskirose linijose su atvirkštine srove negali būti didesnis kaip 2 procentai, o ant neutralaus transformatoriaus šerdies - 4 procentai.
Trifazio tinklo fazių disbalanso priežastys
Fazių disbalanso atsiradimui trifaziuose tinkluose yra keletas priežasčių, iš kurių pagrindinės laikomos:
- Netolygus esamų pajėgumų paskirstymas apkrovoms, sujungtoms su kiekviena fazių linija.
- „Nulio pertrauka“, dažniausiai pasireiškianti deginant neutralumą.
- Kiti stoties įrangos ar prie jos prijungtų vietinių vartotojų gedimai.
Pirmuoju atveju tiesinės apkrovos sunaudota galia staigiai padidėja (arba sumažėja), o tai lemia atitinkamą šios šakos tekančios srovės pokytį.
Nesant fazių disbalanso, kiekvienos linijos, įtrauktos į „žvaigždės“ schemą, srovės komponentai teka vienodo dydžio srove. Jų rezultatas yra neutralus, nes vektorius prideda tris atskirus komponentus, teoriškai turėtų būti lygus nuliui. Padidėjus suvartojimui išilgai vienos iš linijų, padidėja per ją esančių komponentų kiekis, dėl kurio neutralus laidas neatlieka savo funkcijos ir pažeidžia vienodą fazių potencialo pasiskirstymą.
Neutralios pertraukos atveju (nulinis deginimas) pasvirimas atsiranda dėl to, kad neutralaus laido funkcija automatiškai perkeliama į vieną iš fazių laidininkų; tokiu atveju visų kitų įtampa pasislenka aukštyn. Stoties įrangos eksploatavimo pažeidimai taip pat lemia netolygų paskirstymą išilgai fazių linijų, tačiau jau transformatoriaus „žvaigždės“ pusėje, o ne prie jo prijungto objekto (ypač kaimo namas).
Aukštos įtampos tinklų simetrijos pažeidimas
Aukštos įtampos tinkluose nepageidaujamos asimetrijos atsiradimas yra susijęs su galingų vienfazių apkrovų ar trifazių vartotojų, turinčių nevienodą fazių pasiskirstymą, buvimu. Pramoninių tinklų 0,38–10 kV įtampos šaltiniai yra įvairių rūšių lydymosi elektrinės krosnys (rūdos šiluminės, indukcinės ir panašios šildymo įmonės). Į asimetriją sukuriančių įrenginių sąrašą turėtų būti įtrauktos inverterinės suvirinimo mašinos, kurios išsiskiria didelėmis vartojimo srovėmis ir gali pažeisti vienodą apkrovų pasiskirstymą.
Geležinkelių transporto traukos pastotės yra galingi pavojingos asimetrijos šaltiniai, nes šiuolaikiniai elektriniai lokomotyvai yra vienfaziai elektros energijos vartotojai. Jų galia siekia kelis šimtus kilovatų, o tai tik padidina krovinių paskirstymo sutrikimų tikimybę.
Jų buvimą galite patikrinti naudodami specialius srovės matavimo spaustukus, per kuriuos galima patikrinti grandines, veikiančias perkraunant. Jei dabartinės vertės randamos vienoje iš fazių, kurios žymiai viršija leistinas vertes, galima drąsiai teigti, kad yra pavojingas iškrypimas.
Neigiamas įtampos ir srovės iškraipymo poveikis
Į fazių asimetrijos atsiradimą reikia nedelsiant reaguoti dėl šių priežasčių:
- Tokiu atveju reali grėsmė sugadinti prie šio tinklo prijungtus įrenginius ar pablogėjęs jų veikimas.
- Dėl to sutrinka elektros energijos šaltinių (ypač pastotės transformatorių) veikimas.
- Kita nenormalios fazių pasiskirstymo pasekmė yra sutrumpėjęs augalų įrangos tarnavimo laikas.
Paprastam vartotojui asimetrija lemia padidėjusias elektros energijos sąnaudas, buitinių prietaisų remontą ir galimą žalą. Jei linijos iškraipymą sukelia sunaikintas neutralus laidas, apsaugos nuo elektros smūgio sąlygos pastebimai pablogėja. Ant transformatorinės pastotės įmontuotas įžeminimo įrenginio (įkroviklio) autobusas sugenda; nesant vietinės grandinės, vartotojas lieka visiškai be gynybos.
Kai pramonės tinkluose atsiranda asimetrijos, energijos suvartojimas taip pat padidėja, o į juos įtraukta linijų įranga patiria dideles perkrovas. Skirstomosiose pastotėse smarkiai padidėja alyvos sunaudojimas transformatoriuose, todėl valdymo ir paskirstymo įranga gali sugesti. Visos šios grėsmės galiausiai sukelia papildomų medžiagų išlaidų, susijusių su poreikiu taisyti ar pakeisti sudegusį įrenginį
Norint užkirsti kelią tokioms situacijoms, reikės iš anksto pagalvoti apie veiksmingas priemones, prisidedančias prie jų prevencijos. Jei neįmanoma išvengti fazių disbalanso, turėsite naudoti visus įmanomus būdus jam pašalinti.
Apsaugos būdai
Norint užtikrinti simetrišką elektros tinklų veikimą ir normalizuoti įtampos vertę kiekvienoje iš vienfazių linijų, naudojami specialūs korekciniai įtaisai. Šią funkciją dažniausiai atlieka klasikiniai įtampos stabilizatoriai. Tačiau šie įtaisai nesugeba visiškai panaikinti asimetrijos tiekimo grandinėse, nes jų tikslas yra stabilizuoti tik vieną fazę. Dėl šios priežasties neįmanoma apsaugoti viso trifazio tinklo tokiais prietaisais, taip pat pašalinti iškreipimo pasekmes.
Gali būti, kad patys stabilizatoriai tampa netolygaus elektros paskirstymo fazėmis priežastimi.
Trifazių grandinių apsaugai nuo fazių asimetrijos naudojami šie organizaciniai ir techniniai metodai:
- aukštos kokybės energijos tiekimo projekto tyrimas, atsižvelgiant į netolygią apkrovą;
- specialių įtaisų, su kuriais įmanoma juos automatiškai suderinti, naudojimas (vadinamieji balansavimo transformatoriai);
- esamų energijos vartojimo schemų pritaikymas (jei klaidos buvo padarytos anksčiau).
Didelę pagalbą apsaugant nuo asimetrijos teikia speciali blokavimo įranga (pavyzdžiui, fazių ir įtampos stebėjimo relės), atjungianti liniją, kai nustatomi pažeidimai.
Tik laiku imtasi priemonių bus pašalintas fazės disbalansas tinkle ir pašalintos neigiamos šio reiškinio pasekmės: apsaugokite įrangą ir buitinius prietaisus nuo gedimų.
