380 V elektrivõrkude kasutamisel on võimalikud häired, mis mõjutavad oluliselt tarbijale tarnitava elektrienergia kvaliteeti. Üks neist kõrvalekalletest on faaside tasakaalustamatus, mis väljendub nende ebaühtlases jaotumises liiniga ühendatud koormuste vahel. Selle efekti tulemuseks on tööstuslikus kolmefaasilises võrgus sisalduvate seadmete (eriti trafode või mootorite) võimsuse märkimisväärne vähenemine. Kodus on see täis kodumasinate kahjustusi, mis on ühendatud maamaja toitevõrgu ühe faasiga. Seda seletatakse asjaoluga, et pinge selles on oluliselt alahinnatud või, vastupidi, ületab lubatud normi. Erinevate pingete negatiivsete tagajärgede vältimiseks 380 V faasidel on välja töötatud mitmeid organisatsioonilisi ja tehnilisi meetmeid.
Lubatud kaldemäärad
Faasi tasakaalustamatusest tingitud lubatud pingehälvete piiramiseks on välja töötatud standardid, mis reguleerivad nende väärtusi tööstuslike elektrivõrkude jaoks. Nende normide ületamisel on selle liiniga ühendatud toiteseadmete rikke oht.Nende täpsed väärtused on toodud asjakohastes GOST-ides ja muudes dokumentides, mis määratlevad elektriseadmete tööprotseduuri (näiteks PUE-s).
Vastavalt standarditele kehtestatakse pinge ja voolu nimiväärtuste vahel fikseeritud suhted kõige vähem ja enim koormatud liinilõikudes. Elektrijaotuskilpide puhul ei tohiks see ületada 30% ja eramajade (ASU) sisendite puhul - 15%. Praeguste GOST-ide kohaselt ei tohi lubatud faaside tasakaalustamatus üksikutel pöördvooluga liinidel olla suurem kui 2 protsenti ja trafo neutraalses südamikus - 4 protsenti.
Faasi tasakaalustamatuse põhjused kolmefaasilises võrgus
Faasi tasakaalustamatuse ilmnemisel kolmefaasilistes võrkudes on mitu teadaolevat põhjust, millest peamisteks peetakse:
- Töövõimsuse ebaühtlane jaotus iga faasiliiniga ühendatud koormuste vahel.
- “Nullmurd”, mis kõige sagedamini väljendub neutraalsest väljapõlemises.
- Muud rikked jaamaseadmetes või sellega ühendatud kohalikes tarbijates.
Esimesel juhul suureneb (või väheneb) lineaarse koormuse poolt tarbitav võimsus järsult, mis toob kaasa vastava muutuse selles harus voolavas voolus.
Faasi tasakaalustamatuse puudumisel voolavad võrdse suurusega voolukomponendid läbi iga tähtahelaga ühendatud liini. Nende resultant neutraalne kolme üksiku komponendi vektori liitmise tõttu peaks teoreetiliselt olema võrdne nulliga. Tarbimise suurenemisega piki ühte liinidest suurenevad seda läbivad voolukomponendid, mille tagajärjel nulljuhe ei täida oma funktsiooni ja häirib faasipotentsiaalide ühtlast jaotumist.
Nulli katkemise korral (null läbipõlemine) tekib tasakaalustamatus, kuna nulljuhtme funktsioon kantakse automaatselt üle ühte faasijuhtmetest; samal ajal kui kõigi teiste pinge nihkub tõusu suunas. Rikked jaamaseadmete töös põhjustavad ka ebaühtlast jaotumist piki faasiliine, kuid trafo "tähe" küljel, mitte sellega ühendatud objektil (eriti maamajas).
Sümmeetria katkemine kõrgepingevõrkudes
Kõrgepingevõrkudes seostatakse soovimatu asümmeetria ilmnemist võimsate ühefaasiliste koormuste või ebavõrdse faasijaotusega kolmefaasiliste tarbijate olemasoluga. Tööstuslike 0,38-10 kV võrkude tasakaalustamatuse allikad on erinevat tüüpi sulatuselektriahjud (maagisoojus-, induktsioon- jms kütteseadmed). Asümmeetriat tekitavate seadmete loendis on inverterkeevitusmasinad, mida iseloomustab suur voolutarve ja mis võivad häirida koormuste ühtlast jaotumist.
Ohtliku asümmeetria võimsad allikad on raudteetranspordi veoalajaamad, kuna kaasaegsed elektrivedurid on ühefaasilised elektrienergia tarbijad. Nende võimsus ulatub mitmesaja kilovatini, mis suurendab ainult rikkumiste tõenäosust koormuse jaotamisel.
Nende olemasolu saate kontrollida spetsiaalsete vooluklambrite abil, mille abil saate kontrollida ülekoormusega töötavaid vooluahelaid.Kui ühes faasis tuvastatakse vooluväärtused, mis oluliselt ületavad lubatud väärtusi, võime kindlalt väita, et tegemist on ohtliku tasakaalustamatusega.
Pinge ja voolu tasakaalustamatuse negatiivne mõju
Faasi asümmeetria ilmnemisele tuleb kiiresti reageerida järgmistel põhjustel:
- Sel juhul on selle võrguga ühendatud seadmete kahjustamise või nende jõudluse halvenemise oht.
- See toob kaasa häireid toiteallikate (eriti alajaama trafode) töös.
- Teine ebanormaalse faasijaotuse tagajärg on jaamaseadmete kasutusea vähenemine.
Tavatarbija jaoks toovad asümmeetria tagajärjed kaasa kulude suurenemise elektrile, kodumasinate remondile ja ka vigastuste tekkimise võimaluse. Kui liini tasakaalustamatus on põhjustatud nulljuhtme purunemisest, halvenevad elektrilöögi eest kaitsmise tingimused märgatavalt. Trafo alajaamale paigaldatud maandusseadme (GD) buss katkeb lokaalse vooluringi puudumisel, kasutaja jääb absoluutselt kaitsetuks.
Kui tööstusvõrkudes ilmneb asümmeetria, suureneb ka elektritarbimine ja neis sisalduvad lineaarseadmed kogevad suuri ülekoormusi. Jaotusalajaamades suureneb trafodes õlikulu järsult, juhtimis- ja jaotusseadmed võivad rikki minna. Kõik need ohud toovad lõppkokkuvõttes kaasa täiendavaid materiaalseid kulutusi, mis on seotud põlenud seadmete parandamise või asendamise vajadusega
Selliste olukordade vältimiseks peate eelnevalt mõtlema tõhusatele meetmetele, mis aitavad neid vältida.Kui faaside tasakaalustamatust ei ole võimalik vältida, peate selle kõrvaldamiseks kasutama kõiki võimalikke meetodeid.
Kaitsemeetodid
Elektrivõrkude sümmeetrilise töö tagamiseks ja pinge normaliseerimiseks igas ühefaasilises liinis kasutatakse spetsiaalseid parandusseadmeid. Seda funktsiooni täidavad kõige sagedamini klassikalised pinge stabilisaatorid. Kuid need seadmed ei suuda toiteahelates asümmeetriat täielikult kõrvaldada, kuna nende eesmärk on stabiliseerida ainult üks faas. Sel põhjusel ei ole selliste seadmetega võimalik kaitsta kogu kolmefaasilist võrku, samuti pole võimalik kõrvaldada tasakaalustamatuse tagajärgi.
Võimalik, et stabilisaatorid ise põhjustavad elektrienergia ebaühtlast jaotumist faaside vahel.
Kolmefaasiliste ahelate kaitsmiseks faasiasümmeetria eest kasutatakse järgmisi organisatsioonilisi ja tehnilisi meetodeid:
- energiavarustuse projekti kvaliteetne väljatöötamine, mis arvestab ebaühtlaste koormustega;
- spetsiaalsete seadmete kasutamine, mille abil on võimalik neid automaatselt joondada (nn balunitrafod);
- olemasolevate energiatarbimise skeemide kohandamine (kui varem tehti vigu).
Olulist abi asümmeetria eest kaitsmisel pakuvad spetsiaalsed blokeerimisseadmed (näiteks faasi- ja pingejuhtreleed), mis rikkumiste tuvastamisel liini lahti ühendavad.
Ainult õigeaegselt võetud meetmed kõrvaldavad võrgu faaside tasakaalustamatuse ja kõrvaldavad selle nähtuse negatiivsed tagajärjed: kaitsevad seadmeid ja kodumasinaid rikete eest.
