Допустимый перекос фаз: Нормы на перекос фаз

Содержание

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!

Какие нормы на перекос фаз?

Электролаборатория » Вопросы и ответы » Какие нормы на перекос фаз?

Настоятельно рекомендуем избегать перекоса фаз на строящихся объектах, и особенно на объектах, которые реконструируются. Очень просто этого избежать ещё на стадии проектирования, когда проектировщик исходя из данных мощностей электрооборудования, распределяет нагрузки равномерно. Бывают случаи, когда расчёты оказываются неверными по тем или иным причинам и происходит перекос фаз. Нужно очень внимательно следить за соблюдением нормативных  документов для исключения аварийных ситуаций.

Баланс нагрузок между фазными проводниками питающей сети зданий общественного назначения должно быть распределено таким образом, чтобы соотношение между токами наиболее загруженных и наименее загруженных фазных проводников не выходило за пределы 30% в распределительных щитах или щитках и 15% в панелях ВРУ. Прочитать данный норматив вы можете в СП 31-110, редакции 2003 года, пункт 9.5.

Так-же рекомендуем Вам ознакомиться с ГОСТ 13109-97 — О КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРО ЭНЕРГИИ, п.п 5.5. В этом пункте говорится о несимметрии напряжений (в простонародии «перекос фаз») характеризующиеся следующими показателями: 1. коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности; 2. коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности. Допустимые значения коэффициента несимметрии напряжений равны 2,0 и 4,0 % соответственно. 

Это касается всех, кто не доволен низким напряжение в сети, в следствии чего, горение светильников происходит в пол накала, скачками напряжения выражающимися кратковременными вспышками тех-же светильнов. Эти признаки очень часто встречаются в дачных кооперативах, садовых товариществах и деревнях. Если вас тревожат данные проблемы обращайтесь в электролабораторию и мы поможем их решить.

Основным и практически единственным способом проверить и определить перекос фаз является измерение токов на фазных проводниках в ВРУ или распределительных щитах. Данное измерение проводится токовыми клещами, например, наши инженеры пользуются цифровыми клещами токоизмерительными CMP-1. Они точные и очень удобны своим маленьким размером, позволяющим подлезть к любому проводнику в стеснённых условиях. Необходимо при максимально полной нагрузке измерить протекающий ток и сравнить показания. Эти показания не должны отличаться на 15% в ВРУ и на 30% в распределительных щитах.

Внимание: перекос фаз может повлиять на работоспособность бытовой техники и даже вывести её из строя!

Важным параметром фаз является правильное чередование. Соблюдение правильности чередования фаз важно в случаях подключения электродвигателей. При нарушении чередования фаз, двигатель может вращаться в обратную сторону или выйти из строя. Проверить чередование фаз можно прибором TKF-11.

Допустимый перекос фазы

Очень часто возникает ситуация, когда при трехфазном напряжении возникает неравномерная нагрузка, когда две фазы работают с перегрузкой, а последняя загружена очень слабо. В этом случае, должен соблюдаться допустимый перекос фаз, иначе может возникнуть аварийная ситуация. Чаще всего это происходить в электрощитах, где подключено трехфазное питание. При этом, большинство однофазных нагрузок могут быть подключены к одной из фаз.

Принцип перекоса

Часто одна фаза бывает загружена мощными электрическими приборами, в другой подключенная нагрузка совершенно слабая. Третья вообще может не иметь нагрузки. Такая ситуация нередко возникает в дачных поселках, когда на одной линии может находиться большое количество домов. В этом случае, бытовые приборы начинают плохо работать, а освещение становится мигающим и тусклым.

Данная неравномерная нагрузка получила название перекоса фаз. При перегрузке одной фазы, в ней резко падает напряжение, а в недогруженной фазе напряжение, наоборот, повышается больше номинального. В результате, однофазные бытовые приборы могут недополучить необходимое напряжение, или получить его больше, чем это необходимо. В любом случае, ситуацию необходимо исправлять, поскольку она может вызвать неправильную работу приборов или их полный выход из строя.

Особенно это касается трехфазных электродвигателей, которые используются в различном оборудовании. Для них перекос просто опасен, поскольку приводит к немедленной поломке.

Ситуация с неправильной работой фаз нередко вызывает срабатывание трехфазных автоматов. Это происходит, когда одна фаза начинает испытывать существенные перегрузки. Обычно, отключается общий входной автомат, установленный для всего дома. Таким образом, при наличии больших потенциальных запасов, происходит перегрузка электрической сети.

Как избежать перекос фазы


Для того, чтобы избежать неприятных последствий, необходимо, в первую очередь, соблюдать допустимый перекос. Хотя, в действительности, этой ситуации необходимо полностью избегать и делать правильные предварительные расчеты еще во время планирования и распределения всех электрических мощностей. Такие расчеты заранее делаются в специальном проекте, отражающем электрическую часть. После, уже во время эксплуатации, необходимо проверять состояние тока и своевременно перебрасывать нагрузки между фазами. Такие проверки производятся с помощью специального тестера, квалифицированным специалистом-электриком.

Эти работы достаточно сложные, поскольку в данной ситуации производится переборка электрического щита с целью выравнивания тока. Для защиты от внешнего перекоса, на каждую фазу устанавливается собственный стабилизатор напряжения.


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.

Перекос фаз. Причины возникновения и устранение. Защита

В трехфазной электрической сети на каждой фазе должно быть одно и то же напряжение, с допустимым отклонением. Если напряжение распределено по фазам неравномерно, то возникает перекос фаз. В результате такого явления в промышленном оборудовании (электродвигатели, трансформаторы) происходит значительное уменьшение мощности. В бытовых условиях такой перекос между фазами может привести к неисправностям электрических устройств и других потребителей энергии.

Когда электрические устройства подключены на одну фазу, то есть риск возникновения перекоса между фазами. Чтобы не допускать нарушения снабжения электрической энергией, необходимо разобраться в том, от чего возникает такое отрицательное явление.

Причины возникновения

Существуют разные причины перекоса по напряжению между фазами. Основной популярной причиной стало неравномерное и неграмотное распределение нагрузки по фазам сети. При появлении перекоса на участке с трехфазным питанием, можно говорить о том, что некоторые фазы эксплуатируются с чрезмерной нагрузкой, а третья фаза нагружена незначительно.

Чаще всего однофазные нагрузки в виде бытовых электрических устройств подключают на одну фазу. Поэтому перекос фаз появляется при одновременном запуске нескольких мощных устройств. Начальными признаками перекоса являются работающие бытовые приборы, у которых заметно снизилась мощность, либо они совсем отключились. При этом приборы освещения стали выдавать тусклый свет, а лампы дневного света при этом мерцают.

Для более точного определения того, есть ли перекос фаз, нужно вызвать специалиста, и на месте провести тщательную проверку. Только путем проведения измерений можно выявить разницу в напряжении на разных фазах.

Последствия и опасность

Главная опасность этого явления состоит в некорректной работе бытовых устройств, и возникновения возможности выхода их из строя. Максимальная часть отрицательных последствий приходится на разные виды электрических двигателей, установленных в различной бытовой технике.

Отрицательные факторы влияния перекоса фаз делятся на три вида:
  1. Возникновение неисправностей подключенных электрических устройств, оборудования и приборов, снижение их срока эксплуатации.
  2. Неисправности источников электроэнергии: повреждения, повышение расхода энергии, снижение срока службы источника.
  3. Негативные факторы для потребителей энергии: повышение затрат на оплату электроэнергии, вероятность получения травм, необходимость проведения ремонта и обслуживания электрооборудования.

Если перекос фаз образовался на автономной отдельной электростанции, то потребление топлива и смазочных материалов в этом случае существенно повысится, а генератор может выйти из строя. Если на одной фазе напряжение выше, чем на двух других фазах, то нарушается электробезопасность, что может привести к возгоранию электропроводки и оборудования.

В результате видно, что последствия этого отрицательного явления существенные, их устранение и решение может привести к значительному материальному ущербу. Для предотвращения таких негативных ситуаций, необходимо заблаговременно принять соответствующие меры.

Способы защиты

Для нормальной эксплуатации трехфазной сети, а также чтобы напряжение на отдельной фазе соответствовала номинальному значению, необходимо применять специальные приборы и устройства. Обычно для этого подключают стабилизатор напряжения.

В быту применяются однофазные исполнения, способные защитить электрооборудование. В производственных условиях используется 3-фазный стабилизатор, включающий в себя три однофазных устройства. Однако полностью устранить фазные перекосы эти приборы не способны, так как они выравнивают напряжение в одной фазе.

Иногда такие устройства сами создают условия для неравномерного распределения электроэнергии. Эта проблема может решиться только с помощью специальных технологий, выравнивающих напряжение между всеми фазами.

Существует несколько способов защиты:
  • Использование устройств, выравнивающих нагрузку по фазам в автоматическом режиме.
  • Создание проекта снабжения электрической энергией объекта с учетом предполагаемых значений нагрузок.
  • Изменение электрической схемы цепи с учетом мощности потребителей.
  • Подключение специального реле, которое будет контролировать величину напряжения на фазах, и отключать питание при выявлении несимметрии.

Такими методами можно защитить электрические устройства от неисправностей, и исключить перекос напряжения.

Симметрирующий трансформатор

Чтобы предотвратить перекос напряжений между фазами и поддерживать определенное значение фазного напряжения, следует применять специальную технологию, позволяющую выравнивать значение напряжения не отдельно на некоторой фазе, а обеспечивать симметричность всех трех фаз, то есть всю трехфазную сеть. Такая альтернативная технология реализована в симметрирующем трансформаторе.

Диапазон измерений
Такой инновационный прибор может работать при 100-процентном перекосе напряжения и способен устранить фазный перекос напряжений в широком интервале их изменений, при любых причинах возникновения этого негативного явления:
  • Перекос во входной сети пинания, возникший вследствие повреждений распределительной сети.
  • Неравномерное разделение нагрузок между фазами.
  • Включение в работу мощного устройства.
  • Смешанные причины перекоса.
Практическое использование
Задачами, разрешаемыми путем включения в работу симметрирующего трансформатора, являются:
  • Равномерное распределение потребителей между фазами.
  • Устранение перекоса фазных напряжений (выравнивание всех фаз между собой в трехфазной сети).
  • Поддержание заданного значения напряжения на каждой фазе.
  • Преобразование трехфазной электрической сети питания в 1-фазную сеть:
    — с гальванической развязкой сети питания и потребителя электроэнергии;
    — без гальванической развязки;
    — с изменением (повышением или снижением) напряжения на его выходе.
  • Преобразование трехфазной сети, состоящей из трех проводов, в трехфазную сеть с четырьмя проводами (создание рабочего нулевого провода для возможности подсоединения нагрузки на фазу).
  • Возможность получения 50% 3-фазной мощности с одной фазы.
  • Применение генераторов с меньшей мощностью для такой же группы потребителей.
  • Включение в работу более мощных нагрузок при ограничениях на допустимую мощность из общей государственной сети, либо при работе от автономного источника.
  • Во время промерзания трубопроводов или обледенения проводов возможен отогрев этих коммуникаций, а также другого оборудования.
Допустимые нормы на перекос фаз

Основным рабочим документом, регламентирующим качество электрической энергии, и нормы несимметрии в трехфазной сети считается ГОСТ13109-97, а допускаемое отклонение нагрузок определяется по документу СП31-110, в котором для вводно-распределительных устройств допускаются разница величины нагрузок между фазами не более 15%, а для распределительных щитов – не более 30%.

Похожие темы:

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

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

Основы несимметрии напряжения

Электрооборудование; особенно двигатели и их контроллеры; не будет надежно работать при несимметричном напряжении в трехфазной системе. Как правило, разница между самым высоким и самым низким напряжениями не должна превышать 4% от самого низкого напряжения. Большой дисбаланс может вызвать перегрев компонентов; особенно моторы; и периодическое отключение контроллеров двигателей. Двигатели, работающие с несимметричным напряжением, будут перегреваться, и многие реле перегрузки не распознают перегрев.Кроме того, многие полупроводниковые контроллеры двигателей и инверторы содержат компоненты, которые особенно чувствительны к дисбалансу напряжений.

Насколько велика дисбаланс? Давайте посмотрим на пример. Предположим, что самое низкое напряжение в трехфазной цепи составляет 230 В, в то время как другая фаза — 235 В, а третья фаза — 240 В. Это значительный дисбаланс напряжений? Давайте воспользуемся правилом 4%, чтобы увидеть.

Четыре процента от самого низкого напряжения (230 В) составляет 9,2 В (230 В 24% 49,2 В). Разница между самым высоким напряжением (240 В) и самым низким напряжением (230 В) составляет 10 В.Следовательно, эти напряжения имеют слишком большой дисбаланс. Почему? Потому что разница в 10 В превышает четыре процента от самого низкого напряжения (9,2 В).

Вы можете использовать более точную процедуру для расчета дисбаланса напряжений. Первым шагом является вычисление среднего напряжения путем сложения всех трех фаз и деления на 3. В нашем примере среднее значение составляет 235 В: вы складываете напряжения, чтобы получить итоговое значение. 230В`235В`240В 4705В. Затем делите на количество фаз. 705В / 34235В.

Затем сложите абсолютные разности между каждым фазным напряжением и средним напряжением.В этом случае разница между средним напряжением и 230 В составляет 5 В. Разница между средним значением и самим собой составляет 0 В; а разница между средним значением и 240В составляет 5В. Складывая различия, получаем 10В. И эти 10 В — это то, что мы называем полным дисбалансом.

Теперь разделите общий дисбаланс пополам, чтобы получить скорректированный дисбаланс. Половина 10В составляет 5В. Наконец, разделите отрегулированный дисбаланс на среднее напряжение, чтобы получить процентный дисбаланс. В данном случае 5V / 235V40.021. То есть 2.1% дисбаланс.

Для надежной и продолжительной работы большинства электрооборудования требуется дисбаланс напряжений менее двух процентов; что означает, что в вашей системе слишком большой дисбаланс.

Если вы обнаружите несбалансированность напряжений на своем предприятии, в первую очередь обратите внимание не на энергокомпанию. Вместо этого ищите электрические распределительные системы, в которых одна ветвь трехфазного источника питания питает как однофазные, так и трехфазные нагрузки. Вы можете обнаружить, что однофазные нагрузки не сбалансированы равномерно по фазам.Или поищите встроенные реакторы, установленные для устранения дисбаланса. У этих реакторов обычно есть отводы для регулировки, и кто-то их, возможно, отрегулировал. Или же дисбаланс, который они изначально исправляли, мог со временем измениться. Цепи с реакторами с отводом редко остаются в равновесии бесконечно.

А теперь вопрос для практики. Вы выходите на пол и находите двигатель на 460 В с фазными напряжениями 458, 465 и 480 В. Есть проблема или нет? Конечно, есть.

Минимальное напряжение 458В.Сначала посчитайте свои четыре процента. 0,042458 В 418,32 В. Разница между самым высоким напряжением (480 В) и самым низким напряжением (458 В) составляет 22 В (480-458). Поскольку разница (22 В) превышает 4% от самого низкого напряжения (18,32 В), фазы слишком сильно разбалансированы, чтобы обеспечить непрерывную и надежную работу электрического оборудования.

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.

Испытание переходных напряжений 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 разрушить или вызвать пробой изоляции в обмотках двигателя.

Поиск источника этих переходных процессов может быть затруднен из-за частоты возникновения и того факта, что 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
  • Выше чем нормальный ток в двигателях и трехфазных выпрямителях
  • В нейтральных проводниках трехфазных сетей 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. Определите среднее значение напряжения или тока
  2. Рассчитайте наибольшее отклонение 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

Что такое фазовый дисбаланс? 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). Линейное напряжение в трехфазной цепи обычно изменяется 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 электросети, обрывом проводов, отказавшими 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.

Трехфазный дисбаланс напряжения — HVAC School

Читая ЛЮБУЮ статью по теории или применению электричества, имейте в виду, что это лишь коснется поверхности темы. Вы можете посвятить годы своей жизни пониманию теории электричества и проектированию так, как это делают многие инженеры, и при этом знать достаточно, чтобы быть опасным. В HVAC нам редко нужно иметь ГЛУБОКОЕ понимание электрического проектирования.Однако есть несколько случаев, когда небольшие знания могут иметь большое значение, когда дело доходит до выявления проблем до того, как они вызовут проблемы, и это цель этой короткой статьи.


Что такое трехфазное питание?

Электроэнергия вырабатывается в сети в трех фазах, которые на 120 градусов не совпадают по фазе друг с другом при частоте 60 Гц (Герц). Это просто означает, что каждая отдельная ветвь мощности совершает один пик и спад (полный круг) 60 раз в секунду, и все три фазы вместе разбивают цикл на трети (трисекция).

Это видео — лучшая наглядная демонстрация трехфазного питания и того, как оно работает, из всех, что я видел.

У нас также есть статья по основам трехфазных двигателей, которую вы можете прочитать прямо ЗДЕСЬ.

Что нужно знать специалисту по ОВКВ о трехфазном питании?

Трехфазным двигателям не требуется рабочий конденсатор, поскольку разность фаз в 120 градусов идеально подходит для эффективного вращения двигателя, поэтому «пусковая» обмотка и фазовращающий конденсатор не нужны.

Самая большая проблема для технических специалистов и установщиков трехфазной сети — это правильная фазировка, чтобы двигатели работали в правильном направлении. Хотя это не имеет значения для поршневых компрессоров, это важно для вентиляторов и воздуходувок конденсатора и абсолютно КРИТИЧНО для спиральных и винтовых компрессоров. Изменить направление вращения так же просто, как поменять местами любые две фазы.

При установке запасных частей и оборудования вы, как правило, будете в хорошей форме, если соедините фазы одинаковым образом.По-прежнему рекомендуется использовать индикатор чередования фаз, подобный показанному выше, для подтверждения правильного чередования. В большинстве случаев чередование фаз по часовой стрелке — это то, что вам нужно, но я уверен, что из этого есть исключения. В качестве альтернативы вы можете отключить компрессор, который может быть поврежден из-за неправильной фазировки, и запустить нагнетатель, чтобы проверить, работает ли он в правильном направлении, прежде чем включать компрессор (ы). Одно предостережение заключается в том, что когда в двигателях используется VFD (частотно-регулируемый привод), чередование фаз будет автоматически исправляться, что в таких случаях делает их ненадежным тестом.

Уравновешивание фаз

Электрики несут ответственность за балансировку силы тока однофазных нагрузок (как однонитевых нагрузок 120 В, так и двухполюсных нагрузок 208 В, типичных для трехфазной системы звездочки), так что нейтраль не достигает высокого уровня. сила тока на нагрузках 120 В и так, чтобы одна ветвь питания не несла значительно большую или меньшую нагрузку, чем две другие. По мере увеличения силы тока нагрузки на конкретной фазе появляется больше возможностей для падения напряжения в зависимости от размера нагрузки, размера трансформатора, места подачи питания, размера провода и качества подключения.Это может стать проблемой, когда используется сочетание однофазных розеток, приборов на 208 В и трехфазного оборудования. (Вы можете узнать больше о двигателях 208В ЗДЕСЬ.) большой RTU, который использует три фазы, тогда фаза C будет иметь меньшую нагрузку, следовательно, более высокое напряжение. Для сравнения, нагрузка на фазы A и B будет колебаться в зависимости от того, когда включаются и выключаются меньшие системы и обогреватели.

Это может привести к перегреву проводов и повреждению, но также может вызвать дисбаланс напряжений, что является реальной причиной для беспокойства специалиста по ОВК.

Асимметрия трехфазных напряжений

Неуравновешенность напряжений — это убийца электродвигателей. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Это приводит к ухудшению характеристик двигателя и увеличивает нагрев обмотки, что приводит к преждевременному выходу из строя. В нагнетателях и компрессорах HVAC это дополнительное тепло попадает либо в хладагент, либо в воздух, который затем необходимо удалить, что еще больше снижает эффективность.

Для проверки трехфазного дисбаланса всегда проверяйте от фазы к фазе, а не от фазы к земле. Вы просто проверяете напряжение между каждой из трех фаз и находите среднее значение (складываете все три и делите на три). Затем сравните показания, наиболее удаленные от среднего, и найдите процент отклонения. Я знаю, что для большинства из вас это звучит как огромная боль, поэтому мы сделали этот простой калькулятор (вверху справа).

Министерство энергетики США рекомендует, чтобы дисбаланс напряжений составлял не более 1%, в то время как другие отраслевые источники говорят, что допустимо значение до 4%.В общем, вам нужно УБЕДИТЬСЯ, что дисбаланс ниже 4%, и работать над исправлением всего, что превышает 1%.

Что я могу с этим сделать?

Вы хотите сначала обратить внимание на очевидное. Оплавленные провода, незакрепленные клеммы или наконечники, провод меньшего размера, контакты с ямками, плохой отключающий контакт предохранителя и т. Д. Очевидно, что если у вас нет лицензии или вам не разрешено открывать панель, вы не всегда сможете решить проблему самостоятельно. , но вы можете пройти долгий путь к диагностике.

При проверке напряжения, как правило, лучше всего делать это, когда система работает как можно ближе к проверяемому двигателю.Это фактическое напряжение, которое двигатель «видит», и это то, что имеет значение для работы двигателя. Затем вы можете вернуться к точке распространения. Если вы видите большое увеличение напряжения, когда вы снова проверяете источник, вы знаете, что обнаружили падение напряжения и причину или способствующую возникновению проблемы.

Вы должны принять во внимание проблемы дисбаланса нагрузки по току в панели, проблемы с электросетью и размер службы после того, как будут рассмотрены все основы. Более того, если дисбаланс серьезный (более 4%), вы не хотите оставлять двигатели работающими, иначе вы рискуете получить повреждение и дорогостоящий ремонт.

—Bryan

Связанные

Проблемы качества электроэнергии — Часть 4 — Дисбаланс напряжения

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.

I 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 все равны по величине и / или каждая из 3 фаз не равна 120 градусам раздельно.

Напряжение дисбалансы вызваны большими однофазными нагрузками, такими как индукционные печи, тяговые системы и другие большие индукционные машины, протягивая ток на 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 поставлять.

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 может также 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-х фазные двигатели, и что особенно важно, если они работают на или около их полной грузоподъемности.Несбалансированные напряжения на клеммах двигателя может вызвать дисбаланс фазных токов до 10-кратного процента 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 значительно 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 сети 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

Несимметрия напряжения — 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 основной гармоники, уровнем дисбаланса и общим гармонические искажения, измеренные как В Sa = 2.31∠0∘ кВ, В Sb = 2,31∠ − 120∘ кВ, В Sc = 2,42∠120∘ кВ, VUF 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)
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 импеданса 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 спроектированы 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) и значения VUF и DPF в 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.

Параметры Optimal SC + STF Optimal SC Optimal STF
X LFab (Ом) 9013 903 903 9013 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 X CFab (Ом) 3,991 5,052
X LFbc (Ом) 0,172 0,172 0,172 2
X CFbc (Ом) 4,323 5,450
X .103 9013 9013
X CFca (Ом) 4,180 3,978
B Sab (Ω2 ) 2513 2,605
B Sbc −1 ) 4.806 4.335 3 9024a -1 ) -5,305 -5,221
THDV a (%) 3,78 9,62 3 9,62 3,57 9,62 3,57 (%) 1.82 9,51 5,40
THDV c (%) 2,43 13,72 6,50
9024 902 10,95 5,15
VUF (%) 0,75 0,69 5,09
V + (о.е.) 1,00
DPF (%) 99,99 99,49 98,11
PPL (%) 97,42,2312
97,42,2312 , Коэффициент смещения мощности; ППЛ , допустимый уровень заглубления; THDV , гармонические искажения полного напряжения; VUF , коэффициент несимметрии напряжений.

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 , а часть SC = 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 как 2,67% и 0,75% соответственно. Также можно упомянуть, что THDV a , THDV b и THDV c значительно ниже THDV предела, установленного стандартом IEEE Standard 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 SC и оптимального дизайна 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 восприимчивости 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 THDV a , THDV b и THDV c ухудшились 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 несимметрия напряжений немного ухудшается в системе, компенсируемой 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 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 предложенного 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 : уровень нагрузки 100% 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 , измеренные в трех случаях системы до компенсации.

12 903 903 903 2,89 4,509 (%) 12 903 903 903 2,89 9009 + (о.40
Параметры Случай 1 Случай 2 Случай 3
THDV a (%) 3 9013 903 902 903 b (%) 4,31 4,90 4,65
THDV c (%) 5,80 6,2652
THDV Среднее значение (%) 4,67 4,97 5,47
VUF (%) 61,90 85,00

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

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

Параметры Случай 1 Случай 2 Случай 3
THDV a (%) 2.30 2,82 1,66
THDV b (%) 1,00 1,01 0,60
9013 9013 9013 9024 2,19 1,28
THDV Среднее значение (%) 1,63 2,00 1,18
VUF 2 (%) 2 (%)08 0,65 2,34
V + (о.
PPL (%) 84,70 99,50 89,00

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

Наконец, для случаев 1 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.

ОСНОВЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ: ДИСБАЛАНС НАПРЯЖЕНИЯ

Разбаланс напряжения (или дисбаланс) определяется IEEE как отношение составляющей обратной или нулевой последовательности к составляющей прямой последовательности.Проще говоря, это изменение напряжения в энергосистеме, в котором значения напряжения или разности фазовых углов между ними не равны. Следовательно, эта проблема качества электроэнергии затрагивает только многофазные системы (например, трехфазные). Напряжения редко точно сбалансированы между фазами. Однако когда несимметрия напряжения становится чрезмерной, это может создать проблемы для многофазных двигателей и других нагрузок. Более того, приводы с регулируемой скоростью (ASD) могут быть даже более чувствительными, чем стандартные двигатели.Несимметрия напряжения в первую очередь возникает из-за неравных нагрузок на распределительных линиях или внутри объекта. Другими словами, напряжения обратной или нулевой последовательности в энергосистеме обычно возникают из-за несбалансированной нагрузки, вызывающей протекание токов обратной или нулевой последовательности.
Несимметрия напряжения

Причины и источники

Электросеть может быть источником несимметричных напряжений из-за неисправного оборудования, включая перегоревшие предохранители конденсаторов, регуляторы разомкнутого треугольника и трансформаторы разомкнутого треугольника.Оборудование с разомкнутым треугольником может быть более восприимчивым к дисбалансу напряжений, чем с замкнутым треугольником, поскольку оно использует только две фазы для выполнения своих преобразований.

Кроме того, несимметрия напряжения также может быть вызвана неравномерным распределением однофазной нагрузки между тремя фазами — вероятной причиной несимметрии напряжения менее 2%. Кроме того, тяжелые случаи (более 5%) можно отнести к однофазной схеме в боковых фидерах распределения электросети из-за перегоревшего предохранителя из-за неисправности или перегрузки одной фазы.Помещение, в котором находится двигатель, также может создавать несимметричные напряжения, даже если напряжения, подаваемые в сеть, хорошо сбалансированы. Опять же, это может быть вызвано неисправным оборудованием или даже несоответствием отводов трансформатора и импеданса. Как и в случае с электросетью, плохое распределение нагрузки внутри объекта может создать проблемы с дисбалансом напряжения. Сам двигатель также может быть источником дисбаланса напряжений. Резистивный и индуктивный дисбаланс в моторном оборудовании приводит к несимметричным напряжениям и токам.Дефекты соединений силовой цепи, контактов двигателя или обмоток ротора и статора могут стать причиной неравномерного сопротивления между фазами в двигателе, что приведет к несбалансированности. Несбалансированные системы указывают на наличие обратной последовательности, которая вредна для всех многофазных нагрузок, особенно для трехфазных индукционных машин. Основным следствием несимметрии напряжения является повреждение двигателя из-за чрезмерного нагрева. Несимметрия напряжения может создать дисбаланс тока в 6-10 раз больше, чем дисбаланс напряжения.В свою очередь, дисбаланс токов вызывает нагрев обмоток двигателя, который ухудшает изоляцию двигателя, вызывая совокупное и необратимое повреждение двигателя. Этот сценарий приведет к дорогостоящему простою оборудования из-за отказа двигателя. На приведенном ниже графике показана взаимосвязь между небалансом напряжения и повышением температуры, которая увеличивается примерно в два раза в квадрате процента небаланса напряжения.
Асимметрия напряжения и повышение температуры
Формула Неуравновешенность напряжений можно оценить как максимальное отклонение от среднего трехфазных напряжений, деленное на среднее трехфазных напряжений, выраженное в процентах.Несимметрия напряжения = максимальное отклонение от среднего напряжения / среднего напряжения Предположите следующие показания межфазного напряжения 226, 231 и 233. Среднее напряжение = (226 + 232 + 235) / 3 Максимальное отклонение от среднего напряжения = 231 — 226 = 5 В Несимметрия напряжения = 5/231 Несимметрия напряжения = 0,0216 или 2,16% Для коммунального предприятия это просто вопрос ремонта неисправного оборудования или перераспределения нагрузок для уменьшения дисбаланса. Для конечных пользователей правильное тестирование и обмен данными с утилитой помогут найти и решить проблемы.Приводы с регулируемой скоростью могут быть оснащены дросселями линии переменного тока и реакторами звена постоянного тока, чтобы уменьшить влияние дисбаланса. В зависимости от того, как ASD сконфигурирован с реакторами переменного и / или постоянного тока, как величина среднеквадратичных токов, так и процент небаланса токов могут быть потенциально уменьшены. Тем не менее, перед установкой реакторов на ASD следует проконсультироваться с производителем привода. Обычно более рентабельно запрашивать реакторы во время покупки оборудования. Дополнительные преимущества применения реакторов к ASD включают улучшенный коэффициент мощности, подавление гармоник и защиту от переходных процессов.Кроме того, мощность двигателей может быть снижена, чтобы снизить вероятность повреждения. Однако снижение номинальных характеристик двигателя является одним из наименее желательных методов устранения дисбаланса напряжений, поскольку ситуация дисбаланса все еще существует, и двигатель не может работать на своем полном потенциале. Типичные коэффициенты снижения номинальных характеристик двигателей в соответствии с NEMA MG-1 показаны ниже. Кроме того, следует проконсультироваться с производителями двигателей, чтобы узнать конкретный коэффициент снижения мощности двигателей. ANSI C84.1 предполагает, что «системы электроснабжения должны быть спроектированы и эксплуатироваться таким образом, чтобы ограничить максимальный дисбаланс напряжений до 3.0% при измерении счетчиком коммунальных услуг в условиях холостого хода ». Между тем, большинство коммунальных предприятий в США ограничивают несимметрию напряжения до 2,5% максимального отклонения от среднего напряжения между тремя фазами. С другой стороны, Национальная ассоциация производителей оборудования (NEMA) требует, чтобы двигатели обеспечивали номинальную выходную мощность только при 1% несимметрии напряжения в соответствии с NEMA MG-1. Ограничение несимметрии напряжения до 1% является более строгим, чем ANSI C84.1 или большинство рекомендаций коммунальных предприятий.Более того, некоторые производители двигателей пытались требовать несимметрии тока менее 5% для действующей гарантии. NEMA MG-1 утверждает, что 1% небаланса напряжения может создать 6-10% несимметрии тока. Следовательно, эти производители двигателей предъявляют потенциально более строгие требования, чем NEMA MG-1. Эти различия приводят к путанице между коммунальным предприятием, производителями и конечными пользователями. В каждом месте должна быть проведена тщательная оценка критериев коммунального предприятия и рекомендаций производителя.Величина: 0,5% — 2,5% (типовая). Источник: коммунальное предприятие или объект. Симптомы: неисправность или перегрев Смягчающие устройства: регуляторы напряжения

ANSI C84.1-2006

Дуган, Р., Макгранаган, М., Сантосо, С., и Бити, Х.В. (2004). Качество электроэнергетических систем (2 nd изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. IEEE 1159-1995. Рекомендуемая практика мониторинга качества электроэнергии . Публикация Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) No.МГ 1-1998 Двигатели и генераторы .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.