Перекос фаз в трехфазной сети причины: Что такое перекос фаз, причины возникновения и возможность устранения?

Содержание

что это такое, причины, последствия, защита

Самая распространенная проблема, порождающая массу деструктивных последствий – перекос фаз в трехфазной сети (до 1,0 кВ) с глухозаземленной нейтралью. При определенных условиях такое явление может вывести из строя электрические приборы и создать угрозу для жизни. Учитывая актуальность проблемы, будет полезным узнать, что представляет собой несимметрия токов и напряжений, а также причины ее возникновения. Это позволит выбрать наиболее оптимальную стратегию защиты.

Что такое перекос фаз?

Данный термин используется для описания состояния сети, при котором возникают неравномерные нагрузки между фазами, что приводит к возникновению перекоса. Если составить векторную диаграмму идеальной трехфазной сети, то она будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Диаграмма напряжений в идеальных трехфазных сетях

Как видно из рисунка, в данном случае равны как линейные напряжения (АВ=ВС=СА=380,0 В), так и фазные (АN=ВN=СN=220,0 В).

К сожалению, на практике добиться такого идеального равенства нереально. То есть, линейные напряжения сети, как правило, совпадают, в то время как в фазных наблюдаются расхождения. В некоторых случаях они могут превысить допустимый предел, что приведет к возникновению аварийной ситуации.

Пример диаграммы напряжений при возникновении перекоса

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии.

Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Как уже упоминалось выше, данное состояние электросети чаще всего вызвано неравномерным подключением нагрузки на фазы и обрывом нуля. Чаще всего это проявляется в сетях до 1, кВ, что связано с особенностями распределения электроэнергии, между однофазными электроприемниками.

Обмотки трехфазных силовых трансформаторов подключаются «звездой». Из места соединения обмоток отводится четвертый провод, называемый нулевым или нейтралью. Если происходит обрыв нулевого провода, то в сети возникает несимметрия напряжений, причем перекос напрямую будет зависеть от текущей нагрузки. Пример такой ситуации приведен ниже.

В данном случае RН это сопротивления нагрузок, одинаковые по значению.

Перекос фаз, вызванный обрывом нейтрали

В данном примере напряжение на нагрузке, подключенной к фазе А, превысит норму и будет стремиться к линейному, а на фазе С упадет ниже допустимого предела. К подобной ситуации может привести перекос нагрузки, выше установленной нормы. В таком случае напряжение на недогруженных фазах повысится, а на перегруженных упадет.

К перекосу напряжений также приводит работа сети в неполнофазном режиме, когда происходит замыкание фазного провода на землю. В аварийных ситуациях допускается эксплуатация сети в таком режиме, чтобы обеспечить электроснабжение потребителям.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать три основные причины перекоса фаз:

  1. Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
  2. При обрыве нейтрали.
  3. При КЗ одного из фазных проводов на землю.

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Опасность и последствия

Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях. К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии. В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.

При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.

Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:

  1. Отклонение фазного напряжения. В зависимости от распределения нагрузок возможно два варианта:
  • Напряжение выше номинального. В этом случае большинство электрических устройств, оставленных включенными в бытовые розетки, с большой вероятностью выйдут из строя. При срабатывании защиты результат будет менее трагическим.
  • Напряжение падает ниже нормы. Увеличивается нагрузка на электродвигатели, происходит падение мощности электромашин, растут пусковые токи. Наблюдаются сбои в работе электроники, устройства могут отключиться и не включаться пока перекос не будет устранен.
  1. Увеличивается потребление электричества оборудованием.
  2. Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
  3. Снижается ресурс техники.

Не следует забывать, что перекос может создать угрозу для жизни. При превышении номинального напряжения вероятность КЗ в проводке не велика, при условии, что она не ветхая, а кабель подобран правильно. Более опасны в этом случае электроприборы, подключенные к сети. Когда появляется перекос, может произойти КЗ на корпус или возгорания электроприбора.

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Наиболее простой, но, тем не менее, эффективный способ минимизировать негативные последствия описанного выше отклонения — установить реле контроля фаз. С внешним видом такого устройства и примером его подключения (в данном случае после трехфазного счетчика), можно ознакомиться ниже.

Реле контроля фаз (А) и пример схемы его подключения (В)

Данный трехфазный автомат может обладать следующими функциями:

  1. Производить контроль амплитуды электротока. Если параметр выходит за установленные границы, нагрузка отключается от питания. Как правило, диапазон срабатывания прибора можно настраивать в соответствии с особенностями сети. Данная опция имеется у всех приборов данного типа.
  2. Проверка очередности подключения фаз. Если чередование неправильное питание отключается. Данный вид контроля может быть важен для определенного оборудования. Например, при подключении трехфазных асинхронных электромашин от этого зависит, в какую сторону будет происходить вращение вала.
  3. Проверка обрыва на отдельных фазах, при обнаружении такового нагрузка отключается от сети.
  4. Функция отслеживает состояние сети, как только появляется перекос, происходит срабатывание.

Совместно с реле контроля фаз можно использовать трехфазные стабилизаторы напряжения, с их помощью можно несколько улучшить качество электроэнергии.

Но данный вариант не отличается эффективностью, поскольку такие приборы сами могут взывать нарушение симметрии, помимо этого на стабилизаторах возникают потери.

Лучший способ симметрировать фазы – использовать для этой цели специальный трансформатор. Этот вариант выравнивания фаз может дать результаты, как при неправильном распределении однофазных нагрузок на автономный 3-х фазный генератор электроэнергии, так и в более серьезных масштабах.

Защита в однофазной сети

В данном случае повлиять на внешние проявления системы электроснабжения не представляется возможным, например, если фазы перегружены, потребители электроэнергии не могут исправить ситуацию.

Все, что можно сделать, это обезопасить электрооборудование путем установки реле напряжения и однофазного стабилизатора.

Имеет смысл установить общее стабилизирующее устройство на всю квартиру или дом. В этом случае необходимо высчитать максимальную нагрузку, после этого добавить запас 15-20%.. Это запас на будущее, поскольку со временем количество электрооборудования может увеличиться.

Совсем не обязательно подключать к стабилизатору сети все оборудование, некоторые виды приборов (например, электропечи или бойлеры), могут быть подключены к реле напряжения (через АВ)  напрямую. Это позволит сэкономить, поскольку устройства меньшей мощности стоят дешевле.

Что такое перекос фаз, как исправить эту проблему.

Одним из выдающихся благ цивилизации является электричество. Благодаря тому, что это открытие в наше время так распространено, жизнь общества в целом, и каждого человека в отдельности, значительно упростилась и стала более комфортной.

Вместе с тем, время от времени, в электросети могут возникать трудности, требующие решения.

Одной из проблем многих частных владений, общественных заведений и производственных мощностей является перекос фаз.

Что это такое, и как его исправить?

Что такое перекос фаз: Перекос фаз – это состояние электрической сети, при котором одна или две из трех фаз нагружены сильнее, чем остальные. При этом наблюдается значительное снижение мощности трехфазных электрических приборов, преимущественно двигателей и трансформаторов. Но это, что касается промышленных сетей.

В бытовых условиях перекос наблюдается более выражено, при этом может даже возникать риск выхода из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К таким относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания. То все то, что не имеет четкой гальванической развязки с сетью и схему защиты от перенапряжений и просадок.

Следует отметить, что существуют разные виды перекоса в электросети. В зависимости от типа проблемы, выбирается наиболее оптимальный способ ее решения. Остановимся на наиболее распространенной и, в то же время, самой простой ситуации – перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутрисетевой нагрузки.

Большинство сетей являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, в следствии чего одна или две фазы перегружены, а третья (или же две) недогружена, происходит перекос. На практике это может выглядеть следующим образом: подавляющее большинство однофазных нагрузок питаются от одной фазы, тогда как остальные могут быть вовсе не задействованы либо использоваться по минимуму.

Наиболее часто встречаются ситуации неисправности, в которых при подключении электропитания к трансформаторам не учитывается их потребляемая мощность. Таким образом, бывает, что физически фазы имеют приблизительно одинаковое количество подключений, но вот потребляемая этими подключениями мощность существенно отличается.

Сосредоточие на одной из фаз приборов с высоким потреблением электричества неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами. То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах – во всех случаях очень важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение сложностей.

Что же собой представляет перекос фаз с точки зрения электротехники?

Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине. Он отражает работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом микрорайоне города и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Стороны этого треугольника – это векторные линии, соединяющие его вершины. Обозначив вершины точками A, B, C и нейтралью N, можно составить таблицу напряжений и зависимость между ними:

AB=BC=CA=380 В;

AN=BN=CN=220 В.

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN.

Идеальный трехфазный генератор, который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

Чем опасен перекос фаз.

Во время перекоса наблюдается неравномерная нагрузка на фазы – на задействованной напряжение падает ниже нормы, тогда как недогруженная фаза испытывает скачок напряжения, превышающий допустимые показатели. Результаты такого положения могут быть плачевными для многих электроприборов. Это вызвано тем, что отдельный прибор может либо недополучать требующейся мощности, либо получать ее в избытке. Особенно такое положение опасно для приборов, потребляющих много энергии: двигателей для ворот, насосов, оборудования, использующегося в бассейнах и при поливе.

Вернемся: как исправит проблему с перекосом фаз?

Предотвратить негативные последствия для оборудования от перекоса между фазами позволяет трехфазный автомат. Если мощность в одной фазе превышаю предусмотренную нагрузку, автоматически отключается электричество во всем доме/линии. Это не является решением ситуации, потому что лишь подобный подход не позволяет использовать всю доступную мощность. К примеру, при трехфазном автомате на 16А, при превышении нагрузки на одной фазе 16А – система отключится, но это не позволяет полностью использовать всю возможную мощность 48А (16Х3).

Идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования здания, таким образом можно равномерно распределить напряжение между всеми фазами, предотвратив тем самым перекос. Если же здание уже сдано в эксплуатацию – можно замерить напряжение на каждой фазе в отдельности, для этого используется вольтметр, и при необходимости осуществить перераспределение.

Реальные рабочие условия

При стандартном распределении на дом с тремя подъездами обычно одна фаза используется для питания одного подъезда, вторая для второго и третья, соответственно, для третьего. Это позволяет равномерно нагрузить развязывающий понижающий трансформатор на подстанции и обеспечить ему оптимальные режимы работы. Но это справедливо, только если нагрузка примерно одинакова, притом как в активной, так и реактивной составляющей.

Но, к сожалению, потребителю не объяснишь, что необходимо придерживаться норм расхода электричества, а если рассматривать сельскую местность, то многие умельцы в сеть подключают очень большую активную нагрузку, что существенно ухудшает условия работы трансформатора на подстанции. Через одно плечо начинает течь больший ток, чем через остальные, тем самым разогревая магнитопровод, а это приводит к возникновению в нем паразитных вихревых токов, нарушающих режим работы источника еще сильнее.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Перекос фаз в трехфазной сети, причины и последствия – инженерная компания LiderTeh

Вопрос:
Что такое перекос фаз? Какие выраженные признаки говорят о перекосе фаз, конечно нестабильность в работе трехфазного и однофазного электрооборудования.  


Ответ:

  С каждым годом увеличивается количество и мощность бытовых приборов и техники в домах. 

Основные признаки перекоса. 
  • Нестабильная работа электроприборов.
  • При замере напряжения на фазах, показания сильно отличаются.

Перекос фаз в трехфазной сети причины и последствия.

 Одна фаза может быть перегружена и напряжение на ней низкое, а другие, наоборот, с низкой нагрузкой, вот и из-за этого на них появляется высокое напряжение смотрите рис. 2

Перекос фаз представляет большую опасность для электроприборов. С низким или высоким напряжением они могут работать не правильно, вплоть до выхода их из строя. Наибольшей опасности подвергается трехфазные приборы, такие как двигатели, насосы и компрессоры.

Например, срок службы электроприборов снижается на 10-15%, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2. ..4 %.

И наоборот, при работе с нормальной, номинальной нагрузкой и питанием, срок службы увеличивается вдвое.

 

Перекос фаз в сети делят на два основных типа:

  •  Систематическая (вероятная) 
  •  Случайная.
  1.  Систематическая несимметрия (перекос фаз) появляется, когда одна из фаз постоянно перегружена относительно других.
       Вероятностная несимметрия возникает в зависимости от случайных факторов (перемежающийся перекос фаз), когда непостоянные нагрузки в разное время перегружают разные фазы.      2. Случайная несиметрия возникает в результате короткого замыкания фазного провода и нулевого провода нейтрали- такое явление возникает редко, и является аварийной ситуацией. Также напряжения сильно зависят от сопротивления проводов и внутреннего сопротивления трансформатора.

 

В случае возникновения случайного перекоса фаз, при обрыве нулевого провода, напряжения распределяются по фазам  пропорционально электрическому сопротивлению потребителей.

 Способы устранения последствий перекоса фаз могут быть разными. Например, самый востребованный вариант, установка стабилизаторов напряжения в частном доме или применение симметрирующих трансформаторов.

 

Нормы на перекос фаз

 

Перекос фаз явление в электротехнике встречающееся довольно часто. Практики хорошо знакомы с ним и знают его последствия. А вот причина негативных его проявлений далеко не всем понятна.

Кабельная линия, проверка на перекос фаз

Сначала давайте определимся в терминах.  Речь идет о разнице напряжений, между фазами в трехфазной сети или фазными и нулевым проводником в той же трехфазной цепи. Под перекосом мы будем понимать различие этих напряжений.

Напомним, что любая трехфазная цепь может быть выполнена с «глухо заземлённой нейтралью» либо с «изолированной нейтралью». Первая имеет три фазных проводника и, так называемый, нулевой провод. Вторая только три фазных проводника. Соответственно, потребители в первой цепи могут быть соединены как в треугольник, так и на звезду. Во второй только в треугольник. В сети 380/220 В с глухо заземлённой нейтралью потребители, в подавляющем большинстве случаев, подключены по схеме «звезда». Это относится как к асинхронным двигателям, так и к «осветительным нагрузкам». О таких случаях мы будем вести речь в дальнейшем. Сделаем одно замечание. Сопротивление питающих линий является конечным, носит омический характер и должно учитываться при расчете трехфазной цепи.

Так называемый перекос фаз, является отклонением от нормальной разницы между мгновенными значениями линейных напряжений, либо результатом изменения фазового угла между линейными напряжениями. Последний случай можно исключить из рассмотрения, так как он встречается крайне редко.

Когда мы определились с терминами можно перейти к рассмотрению вопроса по существу. И тут становиться всё просто. Предположим, что все нагрузки у нас осветительные. Под этим термином понимают активные нагрузки, например в виде ламп накаливания. Ещё, предположим, что к одной из фаз подключено лампочек значительно больше чем к остальным. Токи, протекающие через них, по законам Кирхгофа будут протекать не только через нулевой проводник но, и через других потребителей. В результате падение напряжения на потребителях других фаз неизбежно вырастет. Это и вызывает перекос фаз.

Щит электрический, питающий кабель, проверка на перекос фаз

Все это можно объяснить и через напряжения. Большой ток одной из фаз создает небольшое, но вполне реальное падение напряжения в нулевом проводе. Это напряжение сдвинуто на угол 120о относительно других фаз. Поэтому напряжение, приложенное к их нагрузкам, является суммой фазного напряжения и напряжения на нулевом проводе.

Крайним случаем перекоса фаз является однофазное замыкание на «землю». В этом случае токи короткого замыкания будут протекать и через потребителей, питающихся от двух других фаз что, неизбежно, вызовет перенапряжение в них.

Ещё одним из случаев того же порядка является обрыв нулевого провода. При этом также нарушается баланс токов в нагрузках. Напряжения в сети могут изменяться крайне непредсказуемо, в зависимости от величины  нагрузки на каждую из фаз. Практики знают, что напряжения в бытовых розетках, в этих условиях могут достигать даже линейных значений. Ещё перекос фаз возникает при обрыве одного из фазных проводников. Такой режим называется неполнофазным.

В любом случае перекос фаз ведёт к экономическим потерям, связанным с протеканием токов в нулевом проводнике. В теоретических основах электротехники (ТОЭ) для таких расчётов вводят понятия токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Ещё раз. Существенное увеличение тока одной из фаз трехфазной сети, потребители которой соединены в звезду, незамедлительно ведёт за собой увеличение напряжения на нагрузках других фазных проводов. При этом напряжение перегруженной фазы относительно нулевого провода понижается. Чем это чревато? У ламп накаливания значительно сокращается срок службы либо светоотдача, у асинхронных двигателей, подключенных к такой сети, ухудшается КПД. В конце концов, повышенное напряжение может вывести из строя электронные приборы.

Ещё одно негативное явление это появление гармоник высших порядков при питании различных электрических машин от несбалансированной сети. Речь идет о двигателях, трансформаторах и генераторах. Это связанно с процессами, протекающими в их магнитопроводах.  Гармоники высших порядков часто вызывают сбои в работе электронного оборудования. Поэтому при проектировании электрических сетей необходимо равномерно распределять нагрузки по фазам. Своды правил по проектированию считают предельным разброс нагрузок в 30% в распределительных щитках, а для вводных распредустройств 15%.

Какие требования предъявляются к перекосу фаз нормативными документами? Основным документом, определяющим качество электроэнергии, является ГОСТ 13109-97. Его требования выражаются в терминах нулевых и обратных последовательностей. Не уверены, что стоит грузить читателя столь сложными материями.

Конечно, выявить перекос фаз не сложно с помощью простейших приборов не прибегая к посторонней помощи. Но провести анализ причин перекоса фаз, выработать конкретные рекомендации по его устранению могут только профессиональные специалисты. Наша электролаборатория выполняет любые электротехнические измерения. Мы прошли государственную аккредитацию и имеем соответствующие документы.  Мы с радостью поможем решить ваши проблемы.

Похожие статьи

Поддержите наш проект, поделитесь ссылкой!

определение, причины его возникновения и способы защиты

В однофазном режиме значение напряжения должно составлять 220 вольт, а при трёхфазном — 380 вольт. Но в реальности эти числа практически не встречаются. Поэтому проверив значение напряжения в розетке, можно наглядно убедиться в существовании перекоса фаз. Чтобы приблизить значение напряжения к стандартным значениям, необходимо понимать, что подразумевается под словосочетанием «перекос фаз», его причинами и возможными способами устранения.

Суть понятия

Фаза — это электрическая цепь с некоторым значением синусоидальной электродвижущей силы.

Трёхфазная цепь, в свою очередь, состоит из трёх электрических цепей, которые владеют синусоидальной электродвижущей силой с одинаковой амплитудой и частотой тока.

Трёхфазная сеть состоит из трёх синусоидальных токов или напряжений, которые имеют одну частоту и сдвинуты по фазе на угол, равный 120 градусам.

Если потребителей электрической энергии подключить к фазам сети неравномерно — например, большинство сосредоточить в одной, а в двух других их будет гораздо меньше — это приведёт к асимметрии напряжения. При этом в трёхфазных четырёхпроводных сетях несимметричность параметров будет менее заметна, так как нулевой провод выравнивает неравномерность напряжения по фазам.

Так как на практике добиться идеальной симметричности невозможно, некоторое отличие значений напряжений является допустимым. Значения токов в каждой из фаз могут отличаться не более, нежели в три раза (а именно 30%) в распределительных щитах. Во вводных панелях распределительных устройств разница параметров должна отличаться не более чем в 6,5 раз (15%).

Причины возникновения

Нарушение симметричности напряжений в трёхфазной цепи — нежелательная ситуация. Поэтому для того чтобы её устранить, необходимо понять, почему она может возникнуть. Причины перекоса фаз в трёхфазной сети сводятся к основным трём обстоятельствам:

  • неравномерное группирование потребителей;
  • отсоединение нулевого провода;
  • замыкание фазного провода на землю.

При неправильном распределении потребителей в трёхфазной трёхпроводной цепи, напряжение на них будет существенно отличаться. Потребители, обладающие наименьшим сопротивлением, окажутся под повышенным напряжением. Токоприёмники с большим значением сопротивления будут иметь напряжение, не достигающее оптимального значения.

Неравномерное распределение нагрузки оказывает влияние как на источники и приёмники электрической электроэнергии, так и на потребителей. Для электроприёмников перекос грозит снижением срока службы их работы.

На источниках электроэнергии неравномерное распределение напряжения по фазам скажется в виде увеличенного потребления энергии, повреждений изоляции, износа, сокращение срока службы. При использовании автономного дизельного генератора увеличится расход топлива и охлаждающего вещества.

Снижение качества электрической изоляции для потребителей чревато такими последствиями:

  • повреждение, поломка бытовых приборов или электрической проводки;
  • возникновение пожара;
  • получение травм;
  • выход из строя электроприборов.

Способы защиты

Устранить нежелательное явление перекоса можно с помощью организационных мероприятий и установкой защитной аппаратуры.

К организационным мероприятиям относится правильное распределение нагрузки по всем фазам с учётом мощности. Недостатком является тот факт, что при всём желании проектировщика произвести очень точное размещение, особенно при подключении квартир, домов, невозможно.

Защитная аппаратура, которую можно установить:

  • Трёхфазный автоматический выключатель.
  • Трёхфазный стабилизатор напряжения.
  • Реле контроля фаз. Особенно целесообразно использовать реле совместно со стабилизаторами напряжения.
  • Симметрирующие трансформаторы. По строению они отличаются от силовых тем, что имеют дополнительную обмотку, которая включается между заземлением средней точки и нулём.

В быту распространены однофазные стабилизаторы, на производстве — трёхфазные. Диапазон их мощности широк.

Недостатки трёхфазных стабилизаторов:

  • излишний расход электроэнергии;
  • низкая надёжность работы из-за частой смены деталей;
  • принцип работы, способствующий появлению перекоса фаз.

Последствия перекоса

Наиболее просто обнаружить неравномерность напряжения даже без вольтметра в быту. При его пониженном значении бытовые приборы могут не включаться, осветительные приборы будут гореть очень тускло.

Последствия неравномерного распределения нагрузки:

  • ухудшение качества электроэнергии;
  • появление уравнительных токов, из-за которых потери электроэнергии увеличиваются;
  • неэффективная работа электрооборудования, снижение качества электрической изоляции и, как следствие, уменьшение срока службы аппаратуры.

Перекос фаз — явление крайне нежелательное, но, к сожалению, довольно распространённое при работе электрооборудования. Полностью искоренить его почти невозможно. Поэтому необходимо следить, чтобы отклонения значения напряжений всегда находились в допустимых пределах. Это обеспечит длительный срок службы электроприборов и сохранит здоровье и жизнь обслуживающему персоналу.

Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ): причины и допустимые значения

Рассмотренное в этой публикации явление уменьшает КПД подключенного оборудования, провоцирует аварии. В некоторых ситуациях создает угрозу для жизни и здоровья пользователей. Устранить перекос фаз и обеспечить безопасную эксплуатацию техники можно с помощью комплекса специальных мероприятий.

Типичная причина подобных аварийных ситуаций – перекос фаз

Основные понятия перекоса фаз и параметров сети

Что делать, если перегорел электрический чайник? Замена ТЭНа сопоставима с покупкой нового изделия, поэтому правильное решение кажется очевидным. Однако до посещения магазина следует уточнить, почему произошла авария. Такой подход позволит выявить причину неисправности. Устранение негативных воздействий предотвратит повреждение стиральной машины, кондиционера, телевизора, другой дорогой техники.

Принципиальная схема подключения нагрузок

Электропитание частного дома, как правило, организуют по трехфазной схеме. На рисунке показано типовое распределение подключаемых устройств на несколько групп. Такой способ применяют для равномерного распределения нагрузки. Камины, станки, насосы подключают к трем фазам с учетом высокой потребляемой мощности.

Специальные клещи пригодятся для измерения тока в отдельных линиях без нарушения целостности цепей. С помощью мультиметра можно проверить напряжение в контрольных точках. Результаты исследования помогут исправить ошибки.

Диаграммы напряжений

В идеальной ситуации соблюдается равенство фазных напряжений. На второй части рисунка показан типичный перекос. Открыв инструкцию производителя, можно узнать рекомендованные технические параметры (220-240 V). Таким образом, при подключении техники в линию А-N допустимый максимум будет превышен почти на 20%: (285-240)/2,4 = 18,75. В этих условиях сильный ток способен вызвать чрезмерный нагрев ТЭНа, вплоть до разрушения.

К сведению. Подобное нарушение правил эксплуатации лишает прав на получение компенсации по официальным гарантиям.

Допустимые значения

Действующими правилами ПУЭ и стандартами ГОСТ 32144-2013 установлены предельные отклонения по несимметричному распределению напряжений в сетях 380 V. Контрольные параметры определяются специальными коэффициентами. Предельные значения не должны превышать 2% (4 %) для нулевой (обратной) последовательности, соответственно.

К сведению. Отмеченные определения выражают в векторной форме. В формулах для расчетов реальную систему с имеющимися отклонениями представляют как сумму симметричных компонентов.

Также для контроля применяют максимальное допустимое отклонение измеренных фазных токов. Отдельные нормы утверждены для типовых распределительных устройств:

  • ВРУ – 15%;
  • ЩР – 30%.

Причины возникновения явления

Кроме различных нагрузок, опасный режим эксплуатации может возникать при обрыве нулевого провода. Эту ситуацию можно рассмотреть на примере типового силового трансформатора, обмотки которого соединены по схеме «звезда».

Обрыв нейтрали

Если разорвать цепь, обозначенную на рисунке стрелкой, линия фазы «С» фактически будет выполнять функции нулевого проводника. Именно в этом участке для прохождения тока создаются самые благоприятные условия. По классическим формулам можно посчитать эквивалентное электрическое сопротивление при параллельном соединении нагрузок:

Rэкв = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3).

Если использовать для примера одинаковую величину Rн = 50 Ом, для этого участка Rэкв = 125 000 / (2 500 + 2 500 + 2 500) ≈ 17 Ом.

В новой «нейтрали» напряжение может увеличиться до максимального уровня 380 V. На такой уровень типовая бытовая техника не рассчитана. Одновременно может уменьшиться до 130 V и даже ниже напряжение в связанном контуре линии «А».

Третья типовая причина несимметричности – короткое замыкание фазы на корпус или другую часть конструкции электроустановки, соединенной с заземлением.

Несимметрия в высоковольтных сетях

На выходах генератора, созданного по схемотехнике синхронной машины, стабильность рабочих параметров обеспечивается принципом работы соответствующего оборудования. Однако в некоторых случаях не исключены искажения. Асинхронные ветрогенераторы, например, создают разные уровни напряжений.

В распределительных устройствах подобный дисбаланс – редкое явление. Однако воздушные линии электропередач не создают идеально симметричными. При больших расстояниях увеличивается длина проводников, возрастает разница электрических сопротивлений. Для корректировки по специальной технологии транспозиции устанавливают особые опорные элементы.

Надо отметить! С целью экономии средств подобные конструкции применяют редко.

Асимметрия на стороне нагрузки

В этой части системы однофазный сварочный аппарат или промышленная плавильная установка способна провоцировать рассматриваемые искажения. В частном домохозяйстве нагрузки не подключают с учетом соблюдения правильной пропорциональности.

Асимметричное распределение потребителей электроэнергии по фазам

Опасность и последствия перекоса

Очевидные неприятности, которые провоцирует перекос фаз в трехфазной сети, следует дополнить особенностями эксплуатируемого оборудования. Автономный генератор в таком режиме работы будет выполнять свои функции с худшим КПД. Увеличение компенсационного тока сопровождается дополнительным расходом энергии (топливных ресурсов).

Отклонение напряжения от номинала проявляется следующим образом:

  • высокий уровень провоцирует короткое замыкание, срабатывание защитных автоматов, ухудшает состояние изоляционных оболочек;
  • низкий – уменьшает мощность силовых агрегатов, увеличивает пусковые токи, нарушает функциональность электронных схем.

Отдельно следует подчеркнуть опасные последствия перекоса, если через цепь проходит слишком высокий ток. Чрезмерный нагрев на открытых участках – типичная причина пожаров. Восстановление испорченной проводки в глубине строительных конструкций сопровождается значительными затратами.

Меры защиты

Как бороться с негативными проявлениями, станет понятно после детального изучения определенного проекта. Общая рекомендация – обеспечение равномерного распределения (подключения) нагрузок. Но выполнить это условие не всегда возможно. Наличие разнообразных однофазных потребителей значительно усложняет задачу.

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Эффективный и достаточно простой способ защиты – специализированное реле. Это устройство в непрерывном режиме контролирует состояние отдельных фаз. При выходе параметров за границы определенного диапазона источник питания отключается.

Регулировка напряжения в трехфазном реле

Дополнительные функции прибора пригодятся на практике. Динамический контроль подключения отдельных фаз (очередности) окажет помощь при работе с асинхронными электродвигателями. Эта опция предотвратит вращение ротора в обратную сторону. Автоматическое отключение источника при разрыве цепи исключит рассмотренные выше аварийные ситуации.

Защита в однофазной сети

Эта часть системы не способна оказать корректирующее влияние на электроснабжение. Для защиты нагрузок по току (напряжению) устанавливают защитные автоматы. Чтобы поддерживать электрические параметры питания на оптимальном уровне, применяют стабилизаторы.

Как исправить проблему с перекосом фаз

Представленные ниже специализированные устройства выбирают с определенным запасом по мощности (20-25%). Это продлит срок службы оборудования, упростит перемещение техники и подключение новых нагрузок. Для экономии средств можно создать защиту только для отдельных групп потребителей.

Стабилизатор

Такие аппараты можно использовать для поддержания заданного уровня напряжения в одной или трех фазах. Как правило, дополнительно обеспечивается фильтрация импульсных помех. Дорогие модели формируют на выходе сигнал с минимальными искажениями синусоиды.

Современный электронный стабилизатор с индикацией рабочих параметров на ЖКИ экране

Симметрирующий трансформатор

Технику этой категории в соответствующем исполнении применяют в одно,- и трехфазных сетях. С ее помощью:

  • обеспечивают одинаковое распределение нагрузки для источника электропитания вне зависимости от реального распределения токов по фазным линиям;
  • предотвращают падение напряжения (сглаживают переходной процесс) при подключении мощных двигателей и других изделий с индуктивными характеристиками;
  • оптимизируют потребление электроэнергии, когда нагрузка отличается выраженными реактивными параметрами внутреннего сопротивления.

Вместо симметрирующего трансформатора для устранения перекоса применяют комплекты конденсаторов. Также используют комбинированное включение емкостных/ индуктивных компенсационных элементов.

Видео

чем опасен и когда возникает?

Одним из выдающихся благ цивилизации является электричество. Благодаря тому, что это открытие в наше время так распространено, жизнь общества в целом, и каждого человека в отдельности, значительно упростилась и стала более комфортной.

Вместе с тем, время от времени, в электросети могут возникать трудности, требующие решения. Одной из проблем многих частных владений, общественных заведений и производственных мощностей является перекос фаз.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 443
Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html

Что это такое, и как его исправить?

Что такое перекос фаз: Перекос фаз – это состояние электрической сети, при котором одна или две из трех фаз нагружены сильнее, чем остальные. При этом наблюдается значительное снижение мощности трехфазных электрических приборов, преимущественно двигателей и трансформаторов. Но это, что касается промышленных сетей.

В бытовых условиях перекос наблюдается более выражено, при этом может даже возникать риск выхода из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К таким относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания. То все то, что не имеет четкой гальванической развязки с сетью и схему защиты от перенапряжений и просадок.

Следует отметить, что существуют разные виды перекоса в электросети. В зависимости от типа проблемы, выбирается наиболее оптимальный способ ее решения. Остановимся на наиболее распространенной и, в то же время, самой простой ситуации – перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутрисетевой нагрузки.

Большинство сетей являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, в следствии чего одна или две фазы перегружены, а третья (или же две) недогружена, происходит перекос. На практике это может выглядеть следующим образом: подавляющее большинство однофазных нагрузок питаются от одной фазы, тогда как остальные могут быть вовсе не задействованы либо использоваться по минимуму.

Наиболее часто встречаются ситуации неисправности, в которых при подключении электропитания к трансформаторам не учитывается их потребляемая мощность. Таким образом, бывает, что физически фазы имеют приблизительно одинаковое количество подключений, но вот потребляемая этими подключениями мощность существенно отличается.

Сосредоточие на одной из фаз приборов с высоким потреблением электричества неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами. То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах – во всех случаях очень важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение сложностей.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 2130
Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html

Напряжения в трехфазной сети

Вначале перед тем, как перейти к рассмотрению вопроса о перекосе фаз и к какой опасности он приводит, не лишним будет напоминание о видах напряжений, существующих в трехфазной сети, и некоторых других нюансах.

Напряжения (токи) рассматриваемой сети, по отношению к активной нагрузке, сдвинуты по циклу на 120 градусов. Между любыми двумя фазами присутствует линейное напряжение, величина которого составляет 380 В. Провод любой из трех фаз, по отношению к нулевому проводу, имеет значение напряжения 220 В, которое называется фазным напряжением.

В современных электрических кабелях жилы имеют цветовую окраску, в соответствии с которой принято их подключать к электросети. Нулевой проводник всегда обозначается синим цветом, а «земляной» — желтым с зелеными полосками.

Для подключения линейного напряжения используются любые другие цвета, кроме отмеченных двух. В зависимости от производителя кабелей набор цветных проводников, подключаемых к фазным шинам, может варьироваться в различных сочетаниях.

Если потребитель электроэнергии нуждается в однофазном напряжении, то он аналогично и называется. К нему подводится как минимум два провода, не считая «земляного», от нейтрали и провода фазного напряжения (220 В). Потребители электроэнергии считаются трехфазными, если для питания требуют напряжения 380 вольт.

Если суммарная мощность электроэнергии составляет меньше 10 кВт, то к таким потребителям, по большей части, подводят однофазное напряжение. Когда в дом введено такое напряжение и нейтральный проводник, то следует обязательно позаботиться об оборудовании надежного контура заземления. Иначе, вероятная возможность фазового перекоса может вызвать необратимые последствия с печальным исходом.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1753
Источник: https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 973
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Обрыв нулевого провода является одной из причин перекоса фаз

Известно несколько причин появления перекоса фаз в трехфазных сетях, основными их которых принято считать:

  • Неравномерное распределение действующих мощностей по нагрузкам, подключенным к каждой из фазных линий.
  • «Обрыв нуля», чаще всего проявляющийся в отгорании нейтрали.
  • Другие неполадки в станционном оборудовании или в подключенных к нему местных потребителях.

В первом случае потребляемая линейной нагрузкой мощность резко возрастает (или снижается), что приводит к соответственному изменению тока, протекающего в данной ветке.

При отсутствии перекоса фаз по каждой из линий, включенной по схеме «звезда», протекают равные по величине токовые составляющие. Их результирующая в нейтрали за счет векторного сложения трех отдельных компонентов теоретически должна быть равна нулю. При увеличении потребления по одной из линий токовая составляющих через нее возрастает, вследствие чего нейтральный провод не выполняет свою функцию и нарушает равномерность распределения фазных потенциалов.

В случае обрыва нейтрали (отгорания нуля) перекос возникает из-за того, что функция нулевого провода автоматически передается одному из фазных проводников; при этом напряжение на всех других смещается в сторону увеличения. Нарушения в работе станционного оборудования также приводят к неравномерному распределению по фазным линиям, но уже на стороне трансформаторной «звезды», а не подключенного к ней объекта (загородного дома, в частности).

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1532
Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/chto-takoe-perekos-faz-v-trexfaznoj-seti-i-kak-ego-proverit/

Что же собой представляет перекос фаз с точки зрения электротехники?

Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине. Он отражает работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом микрорайоне города и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Стороны этого треугольника – это векторные линии, соединяющие его вершины. Обозначив вершины точками A, B, C и нейтралью N, можно составить таблицу напряжений и зависимость между ними:

AB=BC=CA=380 В;

AN=BN=CN=220 В.

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN.

Идеальный трехфазный генератор, который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

Чем опасен перекос фаз

Во время перекоса наблюдается неравномерная нагрузка на фазы – на задействованной напряжение падает ниже нормы, тогда как недогруженная фаза испытывает скачок напряжения, превышающий допустимые показатели. Результаты такого положения могут быть плачевными для многих электроприборов. Это вызвано тем, что отдельный прибор может либо недополучать требующейся мощности, либо получать ее в избытке. Особенно такое положение опасно для приборов, потребляющих много энергии: двигателей для ворот, насосов, оборудования, использующегося в бассейнах и при поливе.

Вернемся: как исправит проблему с перекосом фаз?

Предотвратить негативные последствия для оборудования от перекоса между фазами позволяет трехфазный автомат. Если мощность в одной фазе превышаю предусмотренную нагрузку, автоматически отключается электричество во всем доме/линии. Это не является решением ситуации, потому что лишь подобный подход не позволяет использовать всю доступную мощность. К примеру, при трехфазном автомате на 16А, при превышении нагрузки на одной фазе 16А – система отключится, но это не позволяет полностью использовать всю возможную мощность 48А (16Х3).

Идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования здания, таким образом можно равномерно распределить напряжение между всеми фазами, предотвратив тем самым перекос. Если же здание уже сдано в эксплуатацию – можно замерить напряжение на каждой фазе в отдельности, для этого используется вольтметр, и при необходимости осуществить перераспределение.

Реальные рабочие условия

При стандартном распределении на дом с тремя подъездами обычно одна фаза используется для питания одного подъезда, вторая для второго и третья, соответственно, для третьего. Это позволяет равномерно нагрузить развязывающий понижающий трансформатор на подстанции и обеспечить ему оптимальные режимы работы. Но это справедливо, только если нагрузка примерно одинакова, притом как в активной, так и реактивной составляющей.

Но, к сожалению, потребителю не объяснишь, что необходимо придерживаться норм расхода электричества, а если рассматривать сельскую местность, то многие умельцы в сеть подключают очень большую активную нагрузку, что существенно ухудшает условия работы трансформатора на подстанции. Через одно плечо начинает течь больший ток, чем через остальные, тем самым разогревая магнитопровод, а это приводит к возникновению в нем паразитных вихревых токов, нарушающих режим работы источника еще сильнее.

Пишите ,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3516
Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html

Как создается перекос фаз?

Трехфазная электросеть включает в себя высоковольтную и низковольтную части. На границе разделения этих частей сети устанавливаются, как правило, электрические подстанции с трехфазными трансформаторами, которые понижают высоковольтное напряжение.

В первой половине сети перекос напряжений в принципе, нереален, потому что все три фазы нагружены равномерно. Поэтому электроэнергия передается по трем проводам, надобность в четвертом дополнительном проводнике отпадает, что составляет существенную экономию.

Электрическая подстанция распределяет энергию между потребителями. В этой части электросети используются напряжения до 1 тысячи вольт.

Чаще всего аварийная ситуация в виде перекоса напряжений возникает именно в этой части, когда подключаемая нагрузка распределена между фазами неравномерно или при обрыве нулевого проводника. Она объясняется особенностями распределения мощности между однофазным электрооборудованием.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 957
Источник: https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen

Использование симметрирующего трансформатора

Одним из наиболее эффективных средств предотвращения перекоса фаз считается симметрирующий трансформатор, способный поддерживать установленное значение фазного напряжения. Он производит выравнивание не на отдельной фазе, а обеспечивает симметрию всех имеющихся фаз. То есть, выравнивается вся трехфазная сеть.

Это высокотехнологичное устройство работает даже при 100-процентных перекосах напряжения и устраняет их в самом широком диапазоне, независимо от причин возникновения. Прибор равномерно распределяет потребителей между фазами, поддерживает заданное значение напряжения. Преобразует токи трехфазных сетей под конкретные условия эксплуатации, выполняет ряд других важных функций.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 734
Источник: https://electric-220.ru/news/perekos_faz_v_trekhfaznoj_seti/2017-12-14-1405

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 944
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Для чего нужны знания о перекосе

Когда произошла авария из-за перекоса, уже ничего не поделаешь, придется исправлять ситуацию. Но знать о признаках нестабильности в сети стоит знать каждому обывателю. Есть признаки, понимание которых поможет рассказать об аварийной ситуации. Как только замечены сильные перепады напряжения, конечно в этой ситуации токи будут изменчивы, но нестабильное напряжение – признак, на котором основан перекос. Как только вы заметите признаки перекоса (об обрыве нейтрали мы сейчас не говорим, так как эта авария видна практически сразу), рассмотрим большую нагрузку на одну фазу.

Подключение реле контроля напряжения

Как только замечены признаки нестабильности, срочно обесточьте сеть, и выньте все приборы из розеток, иначе исправить ситуацию не получится. На что нужно обратить внимание:

  • Самыми чувствительными источниками света, которые реагируют на перепады в сети, являются энергосберегающие светильники и лампы дневного света, как только вы заметите мерцание этих источников света, сразу нужно принимать меры;
  • Обычные лампочки – мигание изменение света в тусклую или яркую сторону. Как только началось подобное мигание, срочно выключайте рубильник ввода, и выясняйте в чем причина. Так как это говорит о сильном перекосе;
  • Если приборы перестали работать, например, отключается утюг, не включается телевизор или микроволновка, все это говорит о том, что в сети недостаточно напряжения. Обычно автоматы могут не среагировать моментально, но эти признаки должны вас насторожить;

    Автоматические рубильники защищающие электрическую сеть от скачков напряжения

  • Подошли к выключателю, чтобы включить свет и обнаружили, что он нагрелся – это тревожный признак, при этом мигания лампочки можно и не заметить;
  • Искрение розетки при включении вилки, потрескивание или пощелкивание в розетке стоит не включать в розетку приборы – искрение признак обрыва нуля;
  • Если автоматы защиты выключаются без видимых к тому причин, это, признак аварии, и стоит обратиться в специальные службы для их устранения. Когда отключаются автоматы, ваши приборы останутся целыми пока не включится резервное электроснабжение дома, но не стоит на этом успокаиваться, так как последствия могут быть непоправимые и трудно устранимые;
  • Щелчки в щитке, говорят о том, что авария произошла на линии, и не следует, войдя в дом включать свет – лампочку может просто разорвать и поранить вас. Схема для подключения трехфазного стабилизатора напряжения

    Срочно вызывайте аварийную службу, не лезьте в щиток самостоятельно – это опасно для жизни. Можно дойти до соседей и узнать, что происходит со светом у них.

Современный рынок предлагает обывателям специальный счетчик, в котором встроен индикатор, способный в режиме реального времени контролировать и показывать напряжение в сети. Если купить и установить такой измерительный прибор вам не под силу, то стоит купить небольшой индикатор, которым можно при необходимости произвести замеры. Оптимальным решением может стать стабилизатор для частных строений, который устанавливается на входе тока в дом. Он не только покажет напряжение сети, но и сделает ток стабильным.

Вернуться к оглавлению

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 3129
Источник: https://Proekt-sam.ru/proektsistem/perekos-faz-v-chastnom-dome.html

Как защитится от перекоса

Хороший электрик может не только грамотно смонтировать электроснабжение в доме, но и правильно распределит приборы, потребляющие электричество, даст подробные рекомендации и предупредит, что будет, если их не соблюдать. Есть несколько способов избежать перекоса:

  • Правильное составление проекта, и грамотное прогнозирования. Распределение нагрузки на каждый провод, который участвует в электропитании дома;
  • Использовать стабилизаторы сети – специальные приборы, которые будут контролировать нагрузку. Особенно это актуально для больших объектов;
  • Если происходят постоянные перекосы, то можно изменить схему в сети, смонтированной ранее, особенно если были выявлены существенные ошибки;
  • Изменение мощности.

Для промышленных объектов существуют другие способы уравнивания нагрузки на фазы, которые не стоит рассматривать в данной статье. И как мы уже выяснили, что грамотно составленный проект не может полностью гарантировать правильное распределение нагрузки на фазы. Стоит отметить, что в течение суток нагрузка в сети меняется неоднократно, так как электроэнергия живет вместе с жильцами дома и часто отходит от нормативов.

Вывод – прежде чем монтировать электричество у себя дома, нужно продумать всю нагрузку, которая будет на нее оказываться, для предотвращения перекоса. Если вы планируете купить мощную варочную панель, и духовой шкаф такой же мощности, то лучше предусмотреть отдельные провода и для одного и для другого.

Схема электропроводки в доме

То же относится и к стиральной машине. Не стоит забывать о надворных постройках, будь то гараж, баня, или летняя кухня, там могут использоваться приборы, которые нужно учитывать.

Вернуться к оглавлению

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1686
Источник: https://Proekt-sam.ru/proektsistem/perekos-faz-v-chastnom-dome.html

Обрыв нейтрального проводника

Обрыв нулевого провода в 3-х фазной электрической сети самая неприятная авария, которая вызывает немедленно перекос фаз. Она является непосредственной причиной выхода из строя однофазного электрооборудования.

В этом случае величина напряжения становится 380 В, вместо положенных 220 В, что будет катастрофой для электроприбора, рассчитанного на данное напряжение.

На электрических подстанциях в силовых согласующих трансформаторах 3 имеющихся обмотки, соединены по схеме «звезда». Из общей точки их подключения исходит нулевой проводник. В случае его обрыва в электросети создается несимметрия напряжений, то есть перекос фаз, который находится в прямой зависимости от подключенной нагрузки. Ниже рисунок демонстрирует такую ситуацию.

Рисунок показывает: если все нагрузки RH одинаковы, то наиболее загруженной окажется фаза C, а разгруженная – фаза А. Обрыв нейтрального проводника вызывает неуправляемый процесс.

Последствия обрыва нулевого проводника

В конечном результате неуправляемого процесса последует перераспределение в фазах разности потенциалов. Проводник фазы, которая подвержена наибольшей загрузке, будет выполнять роль нейтрального провода и напряжение в нем увеличится до 380 вольт. В фазе, загруженной по минимуму, напряжение «проседает» до 127 вольт и ниже.

Тогда, если в домашней электросети будут включены электроприборы, то индикатор будет показывать наличие в розетках двух фаз, то есть 380 В. Все потребители электроэнергии будут запитаны по принципу «Звезда без нуля».

Отсюда следует, что выйдут из строя первыми потребители энергии с двигателями. К их числу следует отнести: холодильники, вентиляторы, сплит-системы, стиральные машины, кондиционеры.

За ними последуют ИБП и приборы, в конструкцию которых включены нагревательные элементы. Точная радиоэлектронная аппаратура, которая содержит элементы локальной защиты пострадает меньше всего. Современный телевизор, скорее всего, отключится, но сгореть не должен.

В худшем положении окажутся потребители электроэнергии, находящиеся «в конце» данной цепочки. На этом участке сети будет наблюдаться превышение допустимых величин нагрузки и положение усугубляется тем, что далеко не все автоматы сработают в штатном режиме.

Тогда возрастает вероятность возгораний источников потребляемой мощности и электропроводки. В этом состоит исключительный эпизод перекоса фаз. Полная асимметрия напряжений сети приводит к поражению электрическим током, если к тому же отсутствует надежное дополнительное заземление.

Методы защиты

Одна из причин обрыва нейтрали указывает на неверное подсоединение нулевого проводника либо нарушение последовательности подключений проводов электриком. Однако аварийная ситуация также может создастся и без человеческого фактора.

Так, например, не исключено «отгорание» нейтрального проводника на электроподстанции или в силовом распределительном щите, обрыв жилы в электрическом кабеле и др. Когда нулевой проводник не надежно закреплен, то он нагревается, окисляется и в конечном итоге перегорает.

Использование больших номиналов предохранителей также может привести к аналогичному результату. Частенько нулевая жила обрывается от обледенений, проведения некачественных ремонтных работ, от сильного ветра и др.

Единственный выход из такого аварийного положения просматривается в немедленном отключении питающего напряжения. Это действие доступно сделать вручную, но не всегда можно успеть. С подобной задачей на высоком уровне справляются автоматические устройства защиты, которые способны моментально отключить сеть при возникновении в ней перенапряжения.

К таким устройствам относятся стабилизаторы, УЗО, в которых предусмотрена защита от повышенного напряжения, дифференциальные автоматы, реагирующие на обрыв нейтрали, автоматические выключатели.

Возможности автоматических выключателей расширяются, если совместно с ними используются расцепители напряжения, срабатывающие от допустимой максимальной и минимальной величины разности потенциалов. Нередко для предупреждения аварийных ситуаций используются специализированные реле напряжения.

Эффективен также ограничитель перенапряжения УЗИП. Он отключает электросеть при перенапряжении в электрической проводке, которое возникает из-за обрыва либо «отгорании» нейтрального проводника, при попадании разряда молнии и по ряду других причин. Часто используется в частных домовладениях.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 4533
Источник: https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen

Как исправить проблему с перекосом фаз

Представленные ниже специализированные устройства выбирают с определенным запасом по мощности (20-25%). Это продлит срок службы оборудования, упростит перемещение техники и подключение новых нагрузок. Для экономии средств можно создать защиту только для отдельных групп потребителей.

Стабилизатор

Такие аппараты можно использовать для поддержания заданного уровня напряжения в одной или трех фазах. Как правило, дополнительно обеспечивается фильтрация импульсных помех. Дорогие модели формируют на выходе сигнал с минимальными искажениями синусоиды.

Современный электронный стабилизатор с индикацией рабочих параметров на ЖКИ экране

Симметрирующий трансформатор

Технику этой категории в соответствующем исполнении применяют в одно,- и трехфазных сетях. С ее помощью:

  • обеспечивают одинаковое распределение нагрузки для источника электропитания вне зависимости от реального распределения токов по фазным линиям;
  • предотвращают падение напряжения (сглаживают переходной процесс) при подключении мощных двигателей и других изделий с индуктивными характеристиками;
  • оптимизируют потребление электроэнергии, когда нагрузка отличается выраженными реактивными параметрами внутреннего сопротивления.

Вместо симметрирующего трансформатора для устранения перекоса применяют комплекты конденсаторов. Также используют комбинированное включение емкостных/ индуктивных компенсационных элементов.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 1418
Источник: https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html

Защита в однофазной сети

В данном случае повлиять на внешние проявления системы электроснабжения не представляется возможным, например, если фазы перегружены, потребители электроэнергии не могут исправить ситуацию. Все, что можно сделать, это обезопасить электрооборудование путем установки реле напряжения и однофазного стабилизатора.

Имеет смысл установить общее стабилизирующее устройство на всю квартиру или дом. В этом случае необходимо высчитать максимальную нагрузку, после этого добавить запас 15-20%.. Это запас на будущее, поскольку со временем количество электрооборудования может увеличиться.

Совсем не обязательно подключать к стабилизатору сети все оборудование, некоторые виды приборов (например, электропечи или бойлеры), могут быть подключены к реле напряжения (через АВ)  напрямую. Это позволит сэкономить, поскольку устройства меньшей мощности стоят дешевле.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 877
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Видео

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 6
Источник: https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html

Кол-во блоков: 21 | Общее кол-во символов: 28717
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:
  1. https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html: использовано 3 блоков из 3, кол-во символов 6089 (21%)
  2. https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html: использовано 3 блоков из 8, кол-во символов 2794 (10%)
  3. https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/chto-takoe-perekos-faz-v-trexfaznoj-seti-i-kak-ego-proverit/: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 2808 (10%)
  4. https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html: использовано 3 блоков из 8, кол-во символов 2372 (8%)
  5. https://Proekt-sam.ru/proektsistem/perekos-faz-v-chastnom-dome.html: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 4815 (17%)
  6. https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen: использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 9105 (32%)
  7. https://electric-220.ru/news/perekos_faz_v_trekhfaznoj_seti/2017-12-14-1405: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 734 (3%)

Что такое разбаланс фаз? Как я могу защитить свое оборудование?

Вопрос:

Что такое разбаланс фаз? Как я могу защитить свое оборудование?

Ответ:

Асимметрия фаз трехфазной системы существует, когда одно или несколько линейных напряжений в трехфазной системе несовместимы. Трехфазные системы питания и оборудование предназначены для работы со сбалансированными фазами (линиями).Линейные напряжения в трехфазной цепи обычно изменяются на несколько вольт, но разница, превышающая 1%, может привести к повреждению двигателей и оборудования. Несбалансированные напряжения вызывают несимметричный ток в обмотках двигателя; Несбалансированные токи означают увеличение тока, по крайней мере, в одной обмотке, повышающее эту температуру обмотки. Повышенная температура сокращает срок службы двигателя или оборудования, что приводит к преждевременному выходу из строя.

Асимметрия фаз может быть вызвана нестабильным электроснабжением, несимметричным блоком трансформаторов, неравномерно распределенными однофазными нагрузками в одной и той же энергосистеме или неидентифицированными однофазными замыканиями на землю.Однофазное переключение (потеря фазы), вызванное сбоями в электроснабжении, обрывом проводов, неисправными предохранителями, поврежденными контактами или неисправными перегрузками, также может привести к нарушению условий дисбаланса.

Трехфазное реле контроля Macromatic, также известное как реле обрыва фазы, является экономичным и простым в установке решением для предотвращения дорогостоящих повреждений двигателей и оборудования из-за разбаланса фаз. Трехфазное реле контроля защищает от преждевременного отказа оборудования, отслеживая несколько распространенных неисправностей, включая асимметрию фаз.Они уведомляют о неисправности и предлагают управляющие контакты для отключения оборудования или двигателя до того, как произойдет повреждение. Эти реле обеспечивают четкую индикацию наличия неисправности для быстрого поиска неисправностей и сокращения времени простоя.

Трехфазные двигатели и другое оборудование обычно используются в различных отраслях промышленности:

  • ОВК
  • Горное дело
  • Насос
  • Лифт
  • Кран
  • Подъемник
  • Генератор
  • Орошение
  • Петро-Хим
  • Сточные воды
  • Промышленное оборудование
  • И более

Macromatic предлагает трехфазные реле контроля (реле обрыва фазы), специально разработанные для обнаружения проблем с дисбалансом фаз.Защитите свое оборудование и предотвратите дорогостоящий ремонт, узнайте больше о трехфазных контрольных реле Macromatic.

Что такое несимметрия напряжения и несимметрия тока?

Проблемы с электропитанием, которые наиболее часто затрагивают промышленные предприятия, включают провалы и выбросы напряжения, гармоники, переходные процессы, а также несимметрию напряжения и тока.

В сбалансированной трехфазной системе фазные напряжения должны быть равными или очень близкими к равным. Несимметрия или дисбаланс — это измерение неравенства фазных напряжений.Неуравновешенность напряжений — это мера разницы напряжений между фазами трехфазной системы. Это снижает производительность и сокращает срок службы трехфазных двигателей.

Воздействие переходных процессов на двигатели может быть серьезным. Изоляция обмотки двигателя может выйти из строя, что может привести к дорогостоящему преждевременному отказу двигателя и незапланированным простоям.

Проверка переходного напряжения в двигателях

Переходные напряжения — временные нежелательные скачки или скачки напряжения в электрической цепи — могут поступать из любого количества источников внутри или за пределами промышленного предприятия.

Включение и выключение смежных нагрузок, конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности или даже отдаленная погода могут создавать переходные напряжения в распределительных системах. Эти переходные процессы, которые различаются по амплитуде и частоте, могут разрушать или вызывать пробой изоляции в обмотках двигателя.

Поиск источника этих переходных процессов может быть затруднен из-за частоты возникновения и того факта, что их симптомы могут проявляться по-разному. Например, на управляющих кабелях может появиться переходный процесс, который не обязательно напрямую вызывает повреждение оборудования, но может нарушить работу.

Хорошим способом выявления и измерения переходных процессов является использование трехфазного анализатора качества электроэнергии с функцией переходных процессов, такого как анализатор качества электроэнергии и двигателя Fluke 438-II. Функция переходного процесса на измерителе установлена ​​на значение более чем на 50 В выше нормального напряжения. Затем дисплей измерителя покажет потенциально проблемное напряжение выше 50 В — переходные процессы.

Если при первоначальном измерении переходных процессов не обнаружено, рекомендуется измерять и регистрировать качество электроэнергии с течением времени с помощью усовершенствованного промышленного регистратора качества электроэнергии, такого как трехфазный регистратор качества электроэнергии Fluke 1750.

Что вызывает несимметрию напряжения?

Несбалансированная трехфазная система может привести к снижению производительности или преждевременному выходу из строя трехфазных двигателей и других трехфазных нагрузок по следующим причинам:

  • Механические напряжения в двигателях из-за выходного крутящего момента ниже нормального
  • нормальный ток в двигателях и трехфазных выпрямителях
  • В нейтральных проводниках в трехфазных системах звездой будет протекать ток дисбаланса

Несимметрия напряжения на клеммах двигателя вызывает большой дисбаланс тока, который может быть в 6-10 раз больше, чем напряжение дисбаланс.Несбалансированные токи приводят к пульсации крутящего момента, повышенной вибрации и механической нагрузке, повышенным потерям и перегреву двигателя. Несбалансированность напряжения и тока также может указывать на проблемы с обслуживанием, такие как ослабленные соединения и изношенные контакты.

Дисбаланс может возникнуть в любой точке распределительной системы. Нагрузки должны быть равномерно распределены по каждой фазе щитка. Если одна фаза становится слишком сильно нагруженной по сравнению с другими, напряжение на этой фазе будет ниже. Трансформаторы и трехфазные двигатели, питаемые от этой панели, могут нагреваться сильнее, быть необычно шумными, чрезмерно вибрировать и даже преждевременно выходить из строя.

Как рассчитать дисбаланс напряжений

Расчет для определения дисбаланса напряжений прост. Результатом является процентный дисбаланс, который может использоваться для определения следующих шагов при поиске и устранении неисправностей двигателя. Расчет состоит из трех этапов:

  1. Определение среднего напряжения или тока
  2. Расчет наибольшего отклонения напряжения или тока
  3. Разделите максимальное отклонение на среднее напряжение или ток и умножьте на 100% дисбаланс = (Максимальное отклонение от среднего В или I / среднее значение В или I) x 100

Расчет дисбаланса вручную — это определение несимметрии напряжения или тока на определенный момент времени.Анализатор электропривода, такой как Fluke 438-II, покажет дисбаланс напряжения или тока в реальном времени, включая любые отклонения дисбаланса.

Связанные ресурсы

Связанные ресурсы

Трехфазный дисбаланс мощности — расширение возможностей насосов и оборудования

Распространенной проблемой при диагностике насосов и двигателей является чрезмерное потребление тока. Существует множество причин высокого тока, например, изношенные компоненты, работа которых находится далеко справа от кривой производительности, или неприятное истирание крыльчатки.В то время как эти источники высокого усилителя ориентированы на производительность насоса, часто упускается из виду источник электропитания.

Электродвигатели

предназначены для работы в пределах напряжения, указанного на паспортной табличке. NEMA определяет этот допуск как + — 10% напряжения, указанного на паспортной табличке. Однако этот допуск применим только в том случае, если все 3 фазы источника питания обеспечивают одинаковое напряжение. Если фазы обеспечивают несимметричное напряжение, это приведет к несбалансированному току, потребляемому между фазами, и приведет к более высокому, чем ожидалось, потреблению ампер.Хотя двигатель может успешно работать при + — 10% напряжения, указанного на паспортной табличке, даже небольшой дисбаланс напряжения в 1% может привести к измеримому увеличению тока.

NEMA описывает дисбаланс тока как 6-10-кратный измеренный дисбаланс напряжений. Что еще больше усугубляет проблему, часть этого чрезмерно высокого тока возникает в форме циркулирующих токов внутри статора, и поэтому не может быть считана в блоке управления. Генерацию этих циркулирующих токов лучше всего определить следующим образом:

Из NEMA MG-1, часть 14, стр. 11

«Влияние несимметричных напряжений на многофазные асинхронные двигатели эквивалентно введению« напряжения обратной последовательности », имеющего вращение, противоположное тому, которое происходит с уравновешенными напряжениями.Это напряжение обратной последовательности создает в воздушном зазоре поток, вращающийся против вращения ротора, стремящийся к возникновению больших токов. Небольшое напряжение обратной последовательности может вызвать в обмотках токи, значительно превышающие токи, присутствующие в сбалансированных условиях ».

Повышение температуры в обмотках статора будет пропорционально фактическому (не измеренному) дисбалансу тока. Повышенный нагрев должен вызвать реакцию термодатчиков обмоток и выключение двигателя, когда обмотки достигают заданной температуры, при условии, что термодатчики правильно подключены и сигнал тревоги не подавлен.Однако продолжение работы двигателя при повышенных температурах приведет к пробою изоляции обмотки. Кроме того, продолжающаяся циклическая работа термовыключателей вызовет снижение их заданной температуры и, в конечном итоге, может привести к их выходу из строя.

Несмотря на то, что дисбаланс напряжений оказывает значительное влияние на обмотку статора, проблемы также могут возникнуть в узле вал / ротор. Наведенный циркулирующий ток вызовет нагрев ротора. Это может вызвать расширение ротора, и чрезмерное тепло будет напрямую передаваться подшипникам двигателя и механическим уплотнениям через вал.

Измеренный дисбаланс тока не должен превышать (5%) и обычно возникает из-за дисбаланса напряжений в источнике питания. Чтобы определить, исходит ли дисбаланс от нагрузки или от источника, используйте следующую процедуру.

  1. Измерьте и запишите напряжение на каждом кабеле питания. (L 1, L 2, L 3)
  2. Замените все три провода питания следующим образом: L 1 на L 2, L 2 на L 3, L 3 на L 1.
  3. Измерьте и снова запишите напряжение на каждом проводе. (L 1, L 2, L 3)
  4. Если неуравновешенная опора следует за проводом двигателя, значит проблема существует где-то в кабеле насоса, соединениях или обмотке статора.
  5. Если несбалансированная опора остается на той же клемме блока управления и переходит на другой номер провода насоса, то проблема в блоке питания или блоке управления.

Если обнаруживается дисбаланс напряжения с питанием, то он должен быть:

  1. Исправлено осмотром и ремонтом проводки или компонентов блока управления.
  2. Исправлено при работе с энергокомпанией.
  3. Уменьшается за счет уменьшения нагрузки на двигатель.
  4. Компенсация за счет увеличенного двигателя для обработки дополнительной тепловой энергии.

Неуравновешенность напряжений вызовет дополнительное тепловыделение внутри двигателя. Степень проблем и / или повреждений будет зависеть от дисбаланса напряжений и коэффициента нагрузки двигателя.

Как минимум произойдет неприятное тепловое отключение. Если это не будет проверено, может произойти следующее механическое повреждение.
Подшипники — Смазка вытечет из верхнего подшипника. Подшипник часто выглядит сухим.
Статор — Изоляция обмотки выйдет из строя, что в конечном итоге приведет к короткому замыканию в обмотке.
Ротор — Может расширяться настолько, чтобы касаться узла статора. Часто будет синего цвета из-за жары.
Верхнее механическое уплотнение — Эластомеры будут твердыми и хрупкими от теплового воздействия. Уплотнительные поверхности часто проходят тепловую проверку.

Продолжение эксплуатации любого насоса со значительным (более 1%) дисбалансом напряжений сделает приведенный выше список повреждений достоверным в какой-то момент срока службы двигателя.

Voltage Unbalance — обзор

14.4 Результаты моделирования и обсуждение

Для моделирования испытательная система, показанная на рис. 14.1, имеет трехфазные несимметричные и несинусоидальные напряжения сети с компонентами вектора основной гармоники, уровнем несимметрии и общим гармоническим искажением, измеренным как В Sa = 2,31∠0∘ кВ, V Sb = 2.31∠ − 120∘ кВ, V Sc = 2,42∠120∘ кВ, VUF 70 S 1.65% и THDV S = 3,8% соответственно.

Гармонические составляющие трехфазных напряжений электросети представлены в таблице 14.1.

Таблица 14.1. Гармонические составляющие трехфазного сетевого напряжения.

h V Sah (V) V Sbh (V) V
5 70∠0∘ 70∠ − 5⋅120∘ 73∠5⋅120∘
7 46∠0∘ 46∠ − 7⋅120∘ 49 ∠7⋅120∘
11 23∠0∘ 23∠ − 11⋅120∘ 24∠11⋅120∘
13 23∠0∘ 23∠ − 13 ⋅120∘ 24∠13⋅120∘

Кроме того, на стороне энергоснабжения системы есть распределительный трансформатор, соединенный звездой-звездой, номиналы которых составляют 5 и 4 МВА.16 / 0,4 кВ, и симметричная линия питания, параметры полного сопротивления основной частоты которой равны R S = 0,01 Ом и X S = 0,1 Ом. Трансформатор моделируется с использованием его хорошо известной Т-эквивалентной схемы, а его номинальные характеристики и параметры схемы показаны на рис. 14.6.

Рисунок 14.6. Номинальные характеристики и параметры схемы трансформатора.

Параметры полного сопротивления основной частоты однофазной линейной нагрузки: R L = 0.11 Ом и X L = 0,67 Ом, а его значения P 1 и DPF равны 480 кВт и 98,64% соответственно. Шестипульсный неуправляемый выпрямитель имеет параметры схемы как R = 0,4 Ом и C = 1000 мкФ, а его значения P 1 и DPF равны 650 кВт и 99,70% соответственно. SCIG, которые используются в пяти FSWECS, имеют номинальные значения мощности, напряжения, тока и частоты вращения ротора: 110 кВт, 400 В, 182 А и 1487 об / мин.Номинальные характеристики и параметры схемы модели SCIG показаны на рис. 14.7.

Рисунок 14.7. Номинальные характеристики и параметры схемы SCIG, используемого в FSWECS. FSWECS , Система преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью; SCIG , индукционный генератор с короткозамкнутым ротором.

Как упоминалось ранее, на стороне потребителя есть два компенсатора, такие как STF и SC, которые будут оптимально разработаны для улучшения значений PPL , VUF , THDV Среднее значение и DPF .На рис. 14.8 показана исследуемая система на платформе Matlab / Simulink.

Рисунок 14.8. Исследуемая система на платформе Matlab / Simulink.

Для PL FSWEC в системе от 0% до 60%, изменение полных среднеквадратичных фазных токов ( I Ga , I Gb , I Gc ), введенные ими, общие значения гармонических искажений фазных напряжений ( THDV a , THDV b , THDV c c) и значения VUF и DPF на PCC показаны на фиг.14.9–14.11 соответственно. На рис. 14.9 пунктирная вертикальная линия указывает на то, что PPL FSWECS составляет 54,50%, где один из их фазных токов достигает номинальных токов ( I Gc = 1 о.е.) в рассматриваемых условиях тестовой системы. . Из рис. 14.10 видно, что THDV a , THDV b и THDV c значительно зависят от PL , и они имеют значения ниже предел стандарта IEEE 519 как 8% для значения PPL FSWECS.С другой стороны, для корпуса PPL значения VUF и DPF измеряются как 5,04% и 94,60%, и эти значения не совместимы с их пределами, определенными в международных стандартах. В дополнение к этому, можно упомянуть, что DPF значительно уменьшается за счет приращения значения PL FSWECS.

Рисунок 14.9. Изменение полных среднеквадратичных фазных токов, вводимых FSWECS, в зависимости от их уровня проникновения в систему. FSWECSs , Системы преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью.

Рисунок 14.10. Изменение значений полных гармонических искажений фазных напряжений на PCC в зависимости от уровня проникновения FSWECS в систему. FSWECSs , Системы преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью; PCC , точка общего соединения.

Рисунок 14.11. Изменение значений коэффициента несимметрии напряжения и коэффициента мощности смещения в PCC в зависимости от уровня проникновения FSWECS в систему. FSWECSs , Системы преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью; PCC , точка общего соединения.

14.4.1 Оценка производительности предложенного компенсатора

С учетом необходимости улучшения PPL и снижения значений VUF и THDV напряжений PCC, предложенная оптимальная конструкция компенсатора (SC + STF) получена для системы. Параметры компенсатора и значения показателей качества электроэнергии PPL и после подключения компенсатора к системе приведены в таблице 14.2. Следует отметить, что выбранные веса для коэффициентов k th, которые привели к глобальным оптимальным значениям, равны k 1 = 0,2941, k 2 = 0,05882, k 3 = 0,5883 и k 4 = 0,05882.

Таблица 14.2. Результаты предложенных оптимальных конструкций компенсатора Штейнмеца и однократно настроенного фильтра гармоник, оптимального компенсатора Штейнмеца и оптимального одноконастроенного фильтра гармоник в соответствии с алгоритмом оптимизации роя частиц.

0 6 9016 9016 9016 9016 −1 ) 9016 9016 9023 9023 902 9023 9016 (среднее значение) 9023
Параметры Optimal SC + STF Optimal SC Optimal STF
X LFab (Ом) 0,125

2 9023 9023

023 9023 023 X CFab (Ом) 3,991 5,052
X LFbc (Ом) 0,135 — 0,135 — 0,135 0236062
X CFbc (Ом) 4,323 5,450
X
X CFca (Ом) 4,180 3,978
B Sab (Ω 9) 2513 2,605
B Sbc (Ом -1 ) 4,806 4,335
−5,305 −5,221
THDV a (%) 3,78 9,62 6 9,62 6 3,57 (%) 1.82 9,51 5,40
THDV c (%) 2,43 13,72 6,50
10,95 5,15
VUF (%) 0,75 0,69 5,09
V + (пу) 1 0236 902
1,00
DPF (%) 99,99 99,49 98,11
PPL (%) 97,42 9023 905 9023 2 9023 9023 9023 902 , Коэффициент смещения мощности; ППЛ , допустимый уровень заглубления; THDV , гармонические искажения полного напряжения; VUF , коэффициент несимметрии напряжения.

Это видно из таблицы 14.2 видно, что в предлагаемом компенсаторе часть STF имеет три несимметричных ветви, параметры импеданса которых определены как X LFab = 0,160 Ом, X CFab = 3,991 Ом, X LFbc = 0,172 Ом, X CFbc = 4,323 Ом, X LFca = 0,102 Ом, и X CFca 06 = 4,1 Значения чувствительности как B Sab = 2.513 Ом -1 , B Sbc = 4,806 Ом -1 и B Sca = -5,305 Ом -1 . Он достигает THDV Среднее значение и VUF , равное 2,67% и 0,75% соответственно. Также можно упомянуть, что THDV a , THDV b и THDV c намного ниже THDV предела, установленного стандартом IEEE 519 и V1 + поддерживается между 0.9 и 1,1 о.е. Кроме того, он улучшает PPL с 54,50% до 97,42% и DPF с 94,50% до 99,99% соответственно.

Чтобы продемонстрировать необходимость совместного использования SC и STF, результаты оптимального дизайна SC и оптимального STF приведены в таблице 14.2. Оптимальная конструкция СК достигается за счет рассмотрения предложенной постановки задачи компенсатора, исключающей цели и ограничения, связанные с гармоническими искажениями напряжения. Его чувствительности находятся как B Sab = 2.605 Ом -1 , B Sbc = 4,335 Ом -1 и B Sca = -5,221 Ом -1 . Он достигает лучших значений VUF , PPL и DPF , измеренных как 0,69%, 96,23% и 99,49%, соответственно, по сравнению с некомпенсированной системой. Кроме того, он поддерживает V1 + в допустимом диапазоне от 0,9 до 1,1 о.е. Однако для THDV a , THDV b и THDV c ухудшилось до 9.62%, 9,51% и 13,72% соответственно, когда в систему вставлен оптимальный SC.

С другой стороны, оптимальная конструкция STF обеспечивается с учетом предлагаемой формулировки проблемы компенсатора, за исключением целей и ограничений, связанных с небалансом напряжений. Он имеет параметры импеданса как X LFab = 0,200 Ом, X CFab = 5,052 Ом, X LFbc = 0,062 Ом, X 5.450 Ом, X LFca = 0,079 Ом и X CFca = 3,978 Ом. Используя оптимальную конструкцию STF, THDV Среднее значение снижено до 5,15%, а DPF увеличено до 98,11%. Кроме того, он достигает значений THDV a , THDV b и THDV c как 3,57%, 5,40% и 6,50% соответственно. Однако в системе немного ухудшается разбаланс напряжений, компенсируемый оптимальной конструкцией STF ( VUF = 5.09%) по сравнению с некомпенсированной системой ( VUF, = 5,04%). Наконец, он достигает значения PPL , измеренного как 54,92%.

14.4.2 Анализ чувствительности предложенной оптимальной конструкции компенсатора при изменении условий электросети и со стороны нагрузки

Предложенная оптимальная конструкция компенсатора определяется для номинального уровня нагрузки и напряжения электросети с VUF S = 1,65 % и THDV S = 3,8% условий в тестовой системе.Однако условия нагрузки и напряжение в сети могут быть изменены в практических системах. Соответственно, для анализа производительности предлагаемого компенсатора, параметры которого представлены в таблице 14.2, при изменении напряжения сети и условий на стороне нагрузки, он испытывается в трех случаях тестовой системы следующим образом:

Случай 1 : уровень нагрузки 50% и напряжение электросети с VUF S = 1,65% и THDV S = 3.8%

Случай 2 : 100% уровень нагрузки и номинальное синусоидальное сбалансированное напряжение сети

Случай 3 : уровень нагрузки 50% и номинальное синусоидальное сбалансированное напряжение сети

Для вышеупомянутых случаев показатели качества электроэнергии и PLL FSWECS, которые измеряются до и после включения предлагаемого компенсатора в систему, приведены в таблицах 14.3 и 14.4. Из тех же таблиц видно, что для всех случаев предложенный компенсатор обеспечивает значительное улучшение THDV Mean , DPF и PPL . В дополнение к этому, он поддерживает THDV a , THDV b , THDV c и V1 + в желаемых диапазонах.

Таблица 14.3. Показатели качества электроэнергии и PPL измерены в трех случаях системы до компенсации.

(%) 906
Параметры Случай 1 Случай 2 Случай 3
THDV a (%) 3,91 3,91 b (%) 4,31 4,90 4,65
THDV c (%) 5,80 6,2652
THDV Среднее значение (%) 4,67 4,97 5,47
VUF (%) 9023 9023 9023 9023 9023 902 902 9023 902 + (о.40 61,90 85,00

DPF , коэффициент смещения мощности; ППЛ , допустимый уровень заглубления; THDV , гармонические искажения полного напряжения; VUF , коэффициент несимметрии напряжения.

Таблица 14.4. Показатели качества электроэнергии и измерены в трех случаях системы после компенсации с использованием предлагаемого компенсатора.

Параметры Случай 1 Случай 2 Случай 3
THDV a (%) 2.30 2,82 1,66
THDV b (%) 1,00 1,01 0,60
2,19 1,28
THDV Среднее значение (%) 1,63 2,00 1,18
VUF) 2 9023 (%) 2 (%)08 0,65 2,34
V + (о.
PPL (%) 84,70 99,50 89,00

DPF , коэффициент вытеснения; ППЛ , допустимый уровень заглубления; THDV , гармонические искажения полного напряжения; VUF , коэффициент несимметрии напряжения.

Наконец, для случаев и 2 , VUF также смягчается предлагаемым компенсатором. Однако для Case 3 , VUF практически одинаковы с компенсатором и без него. Кроме того, следует отметить, что номиналы конденсаторов должны быть скорректированы в условиях легкой нагрузки (, случаи 1, и , 3, ), чтобы избежать чрезмерной компенсации. Это может быть выполнено переключением конденсаторов.

Чем опасен трехфазный дисбаланс трансформатора?

Трехфазный дисбаланс означает, что несоответствующая амплитуда трехфазного тока (или напряжения) в системе электроснабжения и что разница амплитуд превышает указанный диапазон.

Несимметричный ток трансформатора относится к разности токов обмоток трехфазного трансформатора. Разница в токе в основном вызвана разной трехфазной нагрузкой. Асимметрия нагрузки приводит к асимметрии трехфазного тока, протекающего через трансформатор. А асимметрия тока вызывает асимметрию падения трехфазного импеданса трансформатора, таким образом, трехфазное напряжение вторичной стороны асимметрично, что нанесет вред трансформатору и электрооборудованию.

Что еще более важно, в трансформаторе разводки Y / Y-12 нулевая линия будет иметь ток нулевой последовательности.А ток нулевой последовательности будет создавать магнитный поток нулевой последовательности. Обмотка будет воспринимать потенциал нулевой последовательности, вызывая смещение нейтральной точки. И однофазное напряжение с большим током упадет, все другое двухфазное напряжение увеличится. Кроме того, это также повредит полной загрузке выходной мощности трансформатора.

Вред трехфазного дисбаланса
1. Увеличивают потери электроэнергии в цепи. В электросети трехфазной четырехпроводной системы, когда ток проходит по проводам цепи, поскольку полное сопротивление обязательно вызовет потерю электроэнергии, его потеря прямо пропорциональна квадрату напряжения.Когда в сети низкого напряжения используется трехфазная четырехпроводная система, поскольку имеется однофазная нагрузка, дисбаланс трехфазной нагрузки неизбежен. Когда трехфазная нагрузка работает вне баланса, ток будет проходить через нейтральную линию. Таким образом, помимо потерь в фазовой линии, в нейтральной линии также будут потери, что приведет к увеличению потерь в линиях сети.

2. Увеличение потерь электроэнергии в распределительном трансформаторе. Распределительный трансформатор — основное оборудование электроснабжения низковольтной электросети.Когда он работает в условиях несбалансированной трехфазной нагрузки, потери будут увеличиваться, поскольку потери мощности распределительного трансформатора изменяются вместе со степенью несбалансированности нагрузки.

3. Уменьшение вклада распределительного трансформатора. При проектировании распределительного трансформатора структура его обмотки рассчитывается с учетом операции балансировки нагрузки. Производительность обмоток в основном одинакова, а номинальная мощность различных фаз одинакова. Максимальный вклад распределительного трансформатора ограничен номинальной мощностью каждой фазы.Когда распределительный трансформатор работает в условиях трехфазного дисбаланса нагрузки, однофазный с малой нагрузкой будет иметь большую мощность, чем необходимо, тем самым уменьшая вклад распределительного трансформатора. Причем степень уменьшения вклада связана со степенью неуравновешенности трехфазной нагрузки. Чем больше степень несимметрии трехфазной нагрузки, тем больше будет уменьшаться вклад распределительного трансформатора. Следовательно, когда распределительный трансформатор работает в условиях трехфазной неуравновешенности нагрузки, выходная мощность не может достичь номинального значения, и резервная мощность будет соответственно уменьшаться вместе с перегрузочной способностью.Когда распределительный трансформатор работает в условиях перегрузки, он легко нагревает распределительный трансформатор и даже вызывает возгорание распределительного трансформатора.

Трехфазные трансформаторы, представленные на ATO.com, представляют собой повышающие и понижающие изолирующие трансформаторы, которые выполняют следующие функции:

  • Эффект защиты от помех: изолирующий трансформатор может предотвратить передачу некоторых гармонических волн после подключения Y / проводов.
  • Эффект преобразования импеданса: увеличение импеданса системы, что упрощает взаимодействие с защитным устройством.
  • Стабилизируйте напряжение системы: при запуске оборудования с большой нагрузкой это помогает снизить влияние на напряжение системы.
  • Предотвращение заземления системы: когда однофазное заземление происходит на стороне нагрузки изолирующего трансформатора, оно предотвращает однофазное заземление всей системы (передние части изолирующего трансформатора).
  • Уменьшите ток короткого замыкания: короткое замыкание на стороне нагрузки ограничивает ток короткого замыкания в системе.

Купите трехфазный изолирующий трансформатор 5 кВА, 8 кВА, 10 кВА, 20 кВА … для своих приложений прямо сейчас.

Проблемы с качеством электроэнергии — Часть 4 — Дисбаланс напряжений

Дисбаланс напряжения не является проблемой качества электроэнергии в смысле качества синуса источника питания или событий, происходящих в нем, таких как, например, гармоники и переходные процессы, но, тем не менее, имеет решающее значение по ряду причин.

В 4-й части этой серии статей по вопросам качества электроэнергии Джулиан Грант — генеральный директор Chauvin Arnoux UK объясняет, что это такое, и как влияет дисбаланс напряжения на электроснабжение установки.

я п сбалансированная трехфазная система питания переменного тока, все напряжения равны величина и каждая из 3 фаз разнесены на 120 градусов.

Соответственно, несимметричная трехфазная система питания переменного тока имеет напряжения, которые не соответствуют всем равны по величине и / или каждая из 3 фаз не равна 120 градусам отдельно.

Напряжение дисбалансы вызваны большими однофазными нагрузками, такими как индукционные печи, тяговые системы и другие большие индукционные машины, проводя ток в фазе, к которой они подключены, что не появляются на двух других фазах.Некоторое оборудование также может быть подключено между двумя фазами, чтобы ток потреблялся только на двух из три. В любом случае это приводит к тому, что более нагруженные фазы испытывают большее падение напряжения, снижение напряжения на этих фазах, или одно конкретная фаза для всего остального оборудования, подключенного к тому же поставка.

неравномерное распределение общих однофазных нагрузок по 3-фазному система также иногда может быть достаточно плохой, чтобы вызвать небольшое напряжение дисбаланс. Чаще всего это происходит со временем как установка, изначально уравновешенная при ее строительстве, имеет к нему добавлены дополнительные схемы и оборудование.Неравный деградация или отказ одного или нескольких конденсаторных блоков PFC в банке также может вызвать дисбаланс напряжения и временный дисбаланс напряжений. может возникнуть из-за неисправности на любой из фаз либо в пределах объекта или дополнительной резервной сети снабжения.

Имея сбалансированное фазное напряжение, возможно, является одним из наиболее важных требования к промышленной установке, особенно если она содержит 3-фазные двигатели, и, что особенно важно, работают ли они на около их полной грузоподъемности.Несбалансированные напряжения на клеммах двигателя может вызвать дисбаланс фазных токов до 10-кратного процентного дисбаланс напряжения для полностью загруженного двигателя. Соответственно, моторы работа на несбалансированных поставках должна быть снижена со значительными уменьшение доступной нагрузки при относительно небольшом напряжении дисбалансы. Дисбаланс также может потребовать необходимого снижения рейтинга силовые кабели из-за повышенных потерь I 2 R в кабеле.

Согласно согласно IEC несимметрия напряжения определяется как отношение отрицательных напряжение последовательности к напряжению прямой последовательности.Кратко объяснил, трехфазные напряжения могут быть математически выражены как сумма компоненты положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Положительная последовательность напряжение создает магнитный поток в том направлении, в котором двигатель предназначен вращаются, а напряжения обратной последовательности вращаются в противоположном направлении. направление. Это создает поток в противоположном направлении, однако, поскольку напряжения прямой последовательности всегда намного больше, чем напряжения обратной последовательности направление вращения двигателя не затронутый.

IEC 60034-1 устанавливает ограничение по напряжению обратной последовательности в 1% на поставка кормораздатчиков.Однако в стандарте EN 50160 указывается, что дисбаланс можно ожидать до 3%, что указывает на приемлемую поставку системным стандартом является то, что «при нормальных условиях эксплуатации, во время каждый период одной недели, 95% 10-минутных средних среднеквадратичных значений составляющая обратной последовательности питающего напряжения должна быть в диапазоне от 0 до 2% составляющей прямой последовательности фаз ».

т он встречно вращающийся поток обратной последовательности, вызванный обратной последовательностью напряжения создают дополнительный нагрев в обмотках двигателя, который в конечном итоге приведет к пробою изоляции и преждевременному отказу двигателя.Непрерывная работа при температуре на 10 ° C выше рекомендованной нормы. рабочая температура может сократить срок службы вращающейся машины в раз два. Очевидно, что сокращение срока службы двигателя в значительной степени разрушительно и дорого. Влияние этой проблемы очевидно существование многих предприятий, разрабатывающих и производящих устройства которые контролируют баланс напряжения для защиты двигателей.

Apart от самих двигателей, многие твердотельные контроллеры двигателей и инверторы также включают компоненты, которые особенно чувствительны к дисбалансы напряжений.В зависимости от продукта некоторые из них будут защитить себя и двигатель в случае дисбаланса напряжений и отказываются работать. Для менее сложных устройств сокращается срок службы Входные диоды и конденсаторы шины преобразователя частоты (VFD) являются частым результатом дисбаланса напряжений.

ИБП, многофазные преобразователи и инверторные источники питания также работают с пониженным эффективность перед лицом дисбаланса напряжений на питающей сети, создавая нежелательная рябь на их стороне постоянного тока и, во многих случаях, также создающая повышенные гармонические токи в питании.

К счастью, измерение баланса напряжения и нагрузки (тока) и, следовательно, выявление дисбаланса легко достигается с помощью силового и регистратор энергии (PEL). Подключается на входящем питании погрузка по фазам для всей установки можно контролировать время посмотреть, как оно может измениться в течение обычного рабочего дня или неделя. PEL можно быстро перемещать по установке, не навязчиво подключены и используются для измерения индивидуальных оборудование или цепи нагрузки и напряжения для достижения баланса во всем установку, а затем повторно подключили к входящей линии питания для постоянный мониторинг.Наряду с балансом напряжения и нагрузки это позволяют измерять и контролировать другие параметры качества электроэнергии включая коэффициент мощности и гармоники.

Там две очевидные меры предосторожности или действия для уменьшения дисбаланса напряжений и его эффекты. Во-первых, используйте отдельные схемы для больших однофазные нагрузки, и подключайте их как можно ближе к точке входящая поставка по возможности. Это гарантирует, что нагрузка не вызвать падение напряжения на любой проводке, используемой другим оборудованием, которое будет тогда подвергаться этому падению напряжения.Во-вторых, убедитесь, что все однофазные нагрузки, большие и малые, равномерно сбалансированы по все три фазы. Два простых шага, которые избавят вас от головной боли и расход.

Связанные

Трехфазный дисбаланс распределительных систем: дополнительный анализ и экспериментальный пример

Трехфазный дисбаланс — знакомая проблема для исследователей и инженеров энергосистем. Это может привести к дополнительным потерям мощности в распределительной сети в установившемся режиме из-за компонентов как обратной, так и нулевой последовательности.Это также может ограничить нагрузочную способность распределительных трансформаторов намного ниже их номинальных значений. Существует множество определений несимметрии напряжения и тока (например, IEEE и NEMA) для трехфазных трехпроводных систем, в которых предполагается, что токи нулевой последовательности имеют незначительное практическое значение, поскольку они не могут протекать в трехпроводных системах. Однако дисбаланс нулевой последовательности имеет значительную величину тока в трехфазных и четырехпроводных распределительных сетях, особенно в развивающихся странах. Следовательно, в данной статье основное внимание уделяется дисбалансу распределения, дополняя доступные определения, чтобы поддерживать ощутимые отношения между уровнем дисбаланса и указанными последствиями в распределительных сетях.Кроме того, были выполнены практические работы на 11 отобранных подстанциях 20 кВ / 0,4 кВ в Северо-Западной распределительной системе Тегерана (TNWDS), где были установлены регистраторы данных на 7 дней для измерения и записи условий эксплуатации подстанций.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.