Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Nei buitiniai, nei gamybos įrenginiai negali veikti be stabilaus maitinimo šaltinio. Apkrovos ir įtampos disbalansas arba fazių disbalansas yra pagrindinė gedimų ir gedimų priežastis. Dėl šio reiškinio galima ir reikia kovoti, o tam reikia išsamiai suprasti trijų fazių elektros tinklo eksploatavimo taisykles.

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Ekskursija į elektrotechnikos teoriją

Trifazė kintamosios srovės sistema pramonėje buvo įvesta daugiau nei prieš šimtmetį, praktiškai tokia forma, kokia ji išliko iki šių dienų. Pagrindinis trifazio tinklo kūrėjas yra Michailas Osipovičius Dolivo-Dobrovolsky – vietinis mokslininkas, kuris remiasi Nikola Tesla idėjomis kaip savo vystymosi pagrindą.

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Trifazio tinklo pranašumai yra akivaizdūs: jei magnetinio lauko sukimosi metu simetriškai ir nuosekliai atsiranda srovė ant generatoriaus trijų polių apvijos, jos forma gali būti lengvai naudojama norint pakeisti elektros energijos virsmą sukimu. Mokslinės ir technologinės pažangos vystymosi epochoje galimybė laisvai naudotis elektrinėmis mašinomis buvo nepaprastai svarbi ir tokia išlieka..

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsaugaGarantinis maitinimo blokas AGM-7.5

Tačiau trifazė energijos tiekimo sistema nėra be savo trūkumų. Kiekvienos fazės įtampa yra sujungta simetrijos koeficientu. Trifaziame tinkle išskiriamos dviejų tipų elektrinės įtampos: linijinės, veikiančios tarp fazių, ir fazės, matuojamos tarp fazės ir neutralaus laido. Jei kiekvienos fazės apkrova yra vienoda (simetriška), linijos įtampa v3 kartus viršija fazės įtampą. Atsižvelgiant į tai, kad įtampos poliškumo pasikeitimas kiekvienoje fazėje keičiasi su likusia dalimi ir iš dalies sutampa su laiku, reikšmingas apkrovų pasiskirstymo netolygumas lemia nestabilų visos sistemos darbą.

Fazinio disbalanso priežastys ir pasekmės

Atsiradus apkrovos asimetrijai, vienoje iš fazių stebimas fazės įtampos praradimas, o linijos įtampa išlieka pastovi. Grandinė, pagal kurią jungiamos trifazės apkrovos, gali būti laikoma įtampos dalikliu: jos kritimas labiausiai apkrautoje fazėje bus maksimalus dėl mažo pasipriešinimo, tuo tarpu mažiausiai apkrautose fazėse įtampa kils ir bus linijinė. Kitaip tariant, įtampa tarp fazių pasiskirsto proporcingai prijungtai apkrovai.

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Tai matome buitiniuose elektros tinkluose: visi vartotojai yra prijungti prie skirtingų fazių, tačiau nėra jokios garantijos, kad griežtai individualizavus darbo režimus ir elektros įrangos galią, apkrova bus paskirstyta tolygiai. Todėl labiausiai paplitusi apkrovų prijungimo schema trifaziame tinkle, vadinama „žvaigžde“, yra papildyta neutralia viela, prijungta prie centrinio taško ir elektriškai sujungta su įžeminimo sistema. Dėl šio papildymo labai sumažėja nesubalansuotų apkrovų poveikis fazės įtampai, o išlyginimo efektyvumas labai priklauso nuo neutralaus laidininko laidumo..

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Jei laidumas yra nepakankamas arba neutrali viela yra atkirsta, apkrovos disbalansas vėl padidėja ir atsiranda netolygus fazių įtampos pasiskirstymas. Šis elektros tinklo veikimo būdas turi rimtų pasekmių: padidėjus kiekvieno aktyvaus vartotojo įtampai, srovės stipris padidėja iki ribinių verčių, sugenda galios konversijos įtaisų talpiniai filtrai, padidėja izoliacijos gedimo tikimybė, perkaitimas ir parazitinių srovių padidėjimas pastebimas trifaziuose varikliuose. Nulinė miesto tinklo pertrauka tikrai sugadins elektros prietaisus, prijungtus prie neapsaugotos šakos, net jei jie šiuo metu neveikia. Dažnai įrangos sugadinimas yra negrįžtamas, be to, žymiai padidėja gaisro tikimybė. Fazių disbalansas taip pat neigiamai veikia trifazius maitinimo šaltinius – palaipsniui maitinamus transformatorius ir trifazius generatorius..

Neutralių laidų atstatymas

Norint perduoti elektrą dideliais atstumais, naudojama aukšta įtampa, dėl kurios įmanoma sumažinti laidininkų skerspjūvį iki pagrįstų verčių. Kai kreipiatės į vartotoją, laipsniškai mažėja įtampa, naudojant galios transformatorius, ir laipsniškas elektros tinklo išsišakojimas. Nereikia jungti transformatorių su neutralia viela, toks nuostabus laidininkas kaip žemės pluta puikiai susidoroja su šia užduotimi. Taigi nulinis lūžis gali įvykti tik paskutiniame transformacijos etape: 6–0,4 kV įtampos pastotėje arba bet kuriame žemos įtampos paskirstymo tinklo taške..

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Norėdami išsiaiškinti, kur įmanoma nutraukti neutralią laidą, pereikime prie klasikinio pavyzdžio – daugiafazio namo trifazio maitinimo tinklo. Techniniame kanale, jungiančiame grindų zonas, galima nutiesti trijų branduolių kabelį ir bendrą įžeminimo magistralę. Taip pat galima prijungti neutralią magistralę prie pastotės žemės kilpos, naudojant ketvirtąją laido šerdį. Beveik visais atvejais lūžio vietą nustatyti yra gana paprasta, pakanka tik išmatuoti elektrinį potencialą tarp nulio magistralės ir žemės su voltmetru. Jei prietaisas rodo reikšmes, artimas fazės įtampos nuokrypiui nuo normos, tada pažeidimo vietą reikia ieškoti anksčiau pagal schemą, judant link pastotės.

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Oro linijų atveju taip nėra. Neutralus laidas eina kartu su fazėmis per visą paskirstymo tinklo ilgį, pradedant nuo pastotės ar transformatoriaus. Natūralu, kad niekas nepriklausomai neišmatuos įtampos tarp neutralaus laidininko ir žemės kiekviename antžeminės perdavimo linijos poliuje. Pertrauką galima nustatyti tik vizualiai, o dar geriau – avarinių tarnybų darbuotojų jėgomis. Be to, pažymime, kad nėra prasmės savarankiškai įžeminti neutralaus laidininko jūsų atsakomybės srityje, nes visas tinklas iškraunamas palei vartotojo laidininką, o tai reiškia, kad srovė tekės per skaitiklį.

Inverterio fazių stabilizatoriai

Įtampų ir srovių asimetrija turi įtakos ne tik vartotojams, turintiems vienfazį ryšį, bet ir trifaziams abonentų tinklams, įskaitant pramoninius. Vienas iš efektyviausių būdų išspręsti fazės disbalanso problemą yra įdiegti fazės stabilizatorių. Skirtingai nuo įprastų buitinių įtampos stabilizatorių, faziniai stabilizatoriai panaikina asimetriją sustiprindami ar perskirstydami apkrovą..

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Iš tikrųjų daugiafazių balansavimo stabilizatorių funkciją gali atlikti trijų vienfazių įtampos stabilizatorių rinkinys. Tačiau jei trys įrenginiai yra sujungti į vieną, tai gali pažadėti didelę naudą. Trifazio įtaiso veikimo principas slypi tame, kad jis turi vieną įrenginį energijai tiekti ir paversti, kurio vaidmuo yra impulsinis transformatorius. Trumpai tariant: vienfazis stabilizatorius, įmontuotas ant labiausiai pasvirusios fazės, yra priverstas kompensuoti įtampos padidėjimą padidindamas energijos suvartojimą, kurį lydi stiprus keitiklio efektyvumo sumažėjimas..

Savo ruožtu trifaziai stabilizatoriai išlygina energiją, reikalingą išlyginti iš fazių, kuriose įtampa yra didesnė už vardinę, todėl konvertavimo nuostoliai yra daug mažesni. Tokiu atveju neapkrautoms fazėms atliekama papildoma apkrova, tai yra, stabilizuojamas ne tik vartotojas, bet ir iš dalies tiekimo tinklas. Bendro inverterio buvimas taip pat leidžia išlaikyti trifazį tinklą, kuriam laikinai trūksta įtampos vienoje iš galios fazių..

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsaugaTrifazis įtampos stabilizatorius FNEX SBW 100

Ne be trūkumų. Visų pirma, tai yra prietaiso sudėtingumas ir didelė trifazių stabilizavimo įtaisų kaina. Faziniai stabilizatoriai dažniausiai naudojami maitinant mažas įmones, aprūpintas elektros įranga, kurios bendra suvartojama energija yra iki 80–100 kVA: katilinėse, mobiliųjų ryšių bazėse, baldų parduotuvėse. Galingesniems vartotojams pateikiami kiti stabilizavimo būdai.

Balansiniai transformatoriai

Kitas srovių ir įtampų stabilizavimo įtaiso tipas yra baluniniai transformatoriai. Jie turi platesnį galios diapazoną. Tinklams, kurių energijos suvartojimas yra iki 400 kVA, rekomenduojama įrengti TST tipo žemos įtampos transformatorius, galingesniems – 6 / 0,4 kV TMGSU tipo balansinius transformatorius.

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Abiejų tipų transformatoriai skiriasi nuo įprastų galios transformatorių tuo, kad turi papildomą apviją. Jis yra lygiagrečiai su pirminėmis apvijomis ir yra sujungtas tarp darbinio nulio ir transformatoriaus vidurio taško žemės kilpos. Veikimo principas yra paprastas: kai neutralioje laidoje atsiranda apkrovų asimetrija, atsiranda srovė, kuri perduodama į transformatoriaus magnetinę šerdį, o paskui traukia labiausiai apkrautą fazę. Kompensacija atliekama automatiškai dėl skirtingų fazių svyravimo periodų skirtumų.

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

TMGSU transformatoriai praktiškai nesiskiria nuo žemos įtampos balūnų. Fazių balansavimo įtaiso pastatymas žemutinės transformacijos stadijoje tiesiog leidžia pašalinti papildomą transformacijos grandinę ir atitinkamai išvengti papildomų nuostolių magnetinėje grandinėje. Paprastumas, patikimumas ir nebrangios sąnaudos daro „balun“ transformatorius geriausiu sprendimu tinklams, kuriems keliami žemi sinusoidinio grynumo reikalavimai. Tačiau transformatoriai neturi tokio plataus spektro apsaugos ir stabilizavimo funkcijų, kokias turi keitiklio tipo įtaisai..

Apsauga nuo viršįtampio

Na, o kaip vartotojams, turintiems vienfazį ryšį? Deja, neįmanoma kažkaip paveikti disbalanso tikimybės ir dėl to padidėjusios įtampos. Tokie reiškiniai periodiškai pasitaiko, visų priežastis yra nepakankama magistralinių tinklų įranga, nepakankamas darbas prognozuoti apkrovas ir apgailėtina techninė elektrifikavimo sistemų būklė..

Fazinis disbalansas: priežastys ir apsauga

Tačiau vis tiek galite apsaugoti savo elektrinius įrenginius. Paprasčiausias būdas yra įdiegti įtampos relę, kuri išjungs objekto tiekimą, kai tinkle pasirodys maksimalūs darbo parametrai. Jei net laikinas įrenginio energijos tiekimo trūkumas yra nepriimtinas, yra du būdai, kaip apsisaugoti nuo fazių disbalanso: įmontuoti vienfazį stabilizatorių arba įrengti automatinio perdavimo jungiklių įvesties ir paskirstymo grupę autonominiu energijos šaltiniu..

Įvertinkite šį straipsnį
( 1 assessment, average 5 from 5 )
Pridėti komentarų

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: