Lors de l'exploitation des réseaux électriques 380 volts, des violations sont possibles qui affectent considérablement la qualité de l'électricité fournie au consommateur. L'un de ces écarts est le déséquilibre de phase, qui se manifeste par leur répartition inégale sur les charges connectées à la ligne. Il en résulte une diminution significative de la puissance des équipements inclus dans le réseau triphasé industriel (transformateurs ou moteurs notamment). À la maison, il endommage les appareils électroménagers connectés à l'une des phases du réseau électrique d'une maison de campagne. Cela est dû au fait que la tension y est largement sous-estimée, ou vice versa - dépasse la norme autorisée. Un certain nombre de mesures organisationnelles et techniques ont été développées pour éviter les conséquences négatives des différentes tensions sur les phases de 380 volts.
Taux de désalignement admissibles
Pour limiter les écarts de tension admissibles dus au déséquilibre de phase, des normes ont été développées qui régulent leurs valeurs pour les réseaux électriques industriels. En cas de dépassement de ces normes, il existe un réel danger de panne des équipements de puissance connectés à cette ligne. Leurs valeurs exactes sont indiquées dans les GOST et autres documents pertinents qui déterminent la procédure de fonctionnement des équipements électriques (dans le PUE, par exemple).
Conformément aux normes, des rapports fixes sont établis entre les valeurs nominales des tensions et des courants dans les sections les moins et les plus chargées des lignes. Pour les tableaux de distribution électrique, il ne doit pas dépasser 30% et pour les entrées dans les maisons privées (ASU) - 15%. Selon les GOST actuels, le déséquilibre de phase admissible pour les lignes individuelles avec des courants inverses ne peut pas dépasser 2 pour cent et pour le conducteur neutre du transformateur - 4 pour cent.
Causes du déséquilibre de phase dans un réseau triphasé
Il existe plusieurs raisons connues à l'apparition de déséquilibre de phase dans les réseaux triphasés, dont les principales sont considérées comme :
- Répartition inégale de la puissance de fonctionnement selon les charges connectées à chacune des lignes de phase.
- "Zero break", se manifestant le plus souvent par le brûlage du neutre.
- Autres dysfonctionnements de l'équipement de la station ou des consommateurs locaux qui y sont connectés.
Dans le premier cas, la puissance consommée par la charge linéaire augmente (ou diminue fortement), ce qui entraîne une variation correspondante du courant circulant dans cette branche.
En l'absence de déséquilibre de phase, des composantes de courant de même amplitude circulent le long de chacune des lignes connectées selon le schéma "en étoile". Leur résultante en neutre due à l'addition vectorielle de trois composants séparés devrait théoriquement être égale à zéro. Avec une augmentation de la consommation le long de l'une des lignes, les composantes de courant qui la traversent augmentent, de sorte que le fil neutre ne remplit pas sa fonction et viole l'uniformité de la distribution de potentiel de phase.
En cas de coupure du neutre (zéro burnout), un biais apparaît du fait que la fonction fil neutre est automatiquement transférée sur l'un des conducteurs de phase ; dans ce cas, la tension sur tous les autres est décalée vers le haut. Les perturbations dans le fonctionnement des équipements de la station conduisent également à une répartition inégale le long des lignes de phase, mais déjà du côté du transformateur "étoile", et non de l'objet qui y est connecté (une maison de campagne, notamment).
Violation de la symétrie dans les réseaux haute tension
Dans les réseaux haute tension, l'apparition d'une asymétrie indésirable est associée à la présence de charges monophasées puissantes ou de consommateurs triphasés à répartition de phase inégale. Les sources de distorsion dans les réseaux industriels de 0,38 à 10 kV sont divers types de fours de fusion électriques (thermiques de minerai, installations de chauffage par induction et similaires). La liste des équipements créant une asymétrie devrait inclure les machines à souder à onduleur, caractérisées par des courants de consommation élevés et capables de perturber l'uniformité de la répartition de la charge.
Les sous-stations de traction du transport ferroviaire sont de puissantes sources d'asymétrie dangereuse, car les locomotives électriques modernes sont des consommateurs monophasés d'énergie électrique. Leur puissance atteint plusieurs centaines de kilowatts, ce qui ne fait qu'augmenter le risque de perturbations dans la répartition des charges.
Vous pouvez vérifier leur présence à l'aide de pinces ampèremétriques spéciales, à travers lesquelles il est possible de vérifier les circuits qui fonctionnent en surcharge. Si des valeurs de courant sont détectées dans l'une des phases, qui dépassent de manière significative les valeurs admissibles, nous pouvons parler en toute sécurité de la présence d'un biais dangereux.
Effet négatif du déséquilibre de tension et de courant
Il est nécessaire de réagir rapidement à l'apparition d'une asymétrie de phase pour les raisons suivantes :
- Dans ce cas, il existe un réel risque de détérioration des appareils connectés à ce réseau ou de dégradation de leurs performances.
- Cela conduit à des perturbations dans le fonctionnement des sources d'énergie (transformateurs de postes, notamment).
- Une autre conséquence de la distribution de phase anormale est une diminution de la durée de vie des équipements de la centrale.
Pour le consommateur moyen, les conséquences de l'asymétrie se traduisent par une augmentation des coûts d'électricité, de réparation des appareils électroménagers et la possibilité de blessures. Si le biais de la ligne est causé par la destruction du fil neutre, les conditions de protection contre les chocs électriques sont sensiblement détériorées. Le bus du dispositif de mise à la terre (ZU), monté sur le poste de transformation, est coupé ; en l'absence de boucle locale, l'utilisateur reste totalement sans défense.
Avec l'apparition de l'asymétrie dans les réseaux industriels, la consommation d'électricité augmente également et les équipements de ligne qui y sont inclus subissent de fortes surcharges. Aux postes de distribution, la consommation d'huile dans les transformateurs augmente fortement et les équipements de contrôle et de distribution peuvent tomber en panne. Toutes ces menaces entraînent en fin de compte des coûts matériels supplémentaires associés à la nécessité de réparer ou de remplacer les équipements grillés.
Pour éviter de telles situations, vous devrez penser à l'avance à des mesures efficaces pour aider à les prévenir. S'il n'est pas possible d'éviter le déséquilibre de phase, vous devrez utiliser tous les moyens possibles pour l'éliminer.
Méthodes de protection
Pour assurer le fonctionnement symétrique des réseaux électriques et la normalisation de la valeur de la tension dans chacune des lignes monophasées, des dispositifs correctifs spéciaux sont utilisés. Cette fonction est le plus souvent assurée par des stabilisateurs de tension classiques. Cependant, ces dispositifs ne sont pas en mesure d'éliminer complètement le déséquilibre dans les circuits d'alimentation, car leur but est de stabiliser une seule phase. Pour cette raison, il n'est pas possible de protéger l'ensemble du réseau triphasé avec de tels dispositifs, ainsi que d'éliminer les conséquences du biais.
Des situations ne sont pas exclues lorsque les stabilisateurs eux-mêmes deviennent la cause d'une répartition inégale de l'électricité par phases.
Pour protéger les circuits triphasés de l'asymétrie de phase, les méthodes organisationnelles et techniques suivantes sont utilisées :
- étude de qualité du projet d'alimentation électrique, prenant en compte les irrégularités des charges ;
- l'utilisation de dispositifs spéciaux avec lesquels il est possible de les aligner automatiquement (les transformateurs dits d'équilibrage);
- correction des schémas de consommation d'énergie actuels (si des erreurs ont été commises plus tôt).
Une aide importante à la protection contre l'asymétrie est fournie par des équipements de blocage spéciaux (relais de surveillance de phase et de tension par exemple), qui déconnectent la ligne lorsque des violations sont détectées.
Seules des mesures prises à temps permettront d'éliminer le déséquilibre de phase dans le réseau et d'éliminer les conséquences négatives de ce phénomène : protéger les équipements et les appareils électroménagers des pannes.
