Tijekom rada elektronaponskih mreža od 380 volti mogući su prekršaji koji značajno utječu na kvalitetu električne energije koja se isporučuje potrošaču. Jedno od takvih odstupanja je fazna neravnoteža, koja se očituje u njihovoj neravnomjernoj raspodjeli po opterećenjima povezanim na vod. Rezultat ovog učinka je značajno smanjenje snage opreme koja je uključena u industrijsku trofaznu mrežu (posebno transformatori ili motori). Kod kuće je opterećeno oštećenjem kućanskih aparata povezanih s jednom od faza električne mreže seoske kuće. To je zbog činjenice da napon u njemu postaje jako podcijenjen ili obrnuto - premašuje dopuštenu normu. Razvijene su brojne organizacijske i tehničke mjere za sprečavanje negativnih posljedica različitih napona u fazama od 380 volti.
Dopuštene stope neusklađenosti
Kako bi se ograničila dopuštena odstupanja napona zbog fazne neravnoteže, razvijeni su standardi koji reguliraju njihove vrijednosti za industrijske elektroenergetske mreže. Ako se ovi standardi premaše, postoji stvarna opasnost od kvara pogonske opreme povezane na ovaj vod. Njihove točne vrijednosti date su u odgovarajućim GOST-ovima i drugim dokumentima koji određuju postupak za rad električne opreme (na primjer u PUE).
U skladu sa standardima utvrđuju se fiksni omjeri između nazivnih napona i struja u najmanjim i najopterećenijim dijelovima vodova. Za razdjelnike električne energije ne smije prelaziti 30%, a za ulaze u privatne kuće (ASU) - 15%. Prema trenutnim GOST-ima, dopuštena fazna neravnoteža za pojedine vodove s reverznim strujama ne može biti veća od 2 posto, a za neutralni vodič transformatora - 4 posto.
Uzroci fazne neravnoteže u trofaznoj mreži
Postoji nekoliko poznatih razloga za pojavu fazne neravnoteže u trofaznim mrežama, od kojih se glavnima smatraju:
- Neravnomjerna raspodjela radne snage prema opterećenjima povezanim sa svakom od faznih vodova.
- "Nulti prekid", koji se najčešće očituje u izgaranju neutralne.
- Ostali kvarovi na opremi stanice ili na njoj povezani lokalni potrošači.
U prvom slučaju snaga koju troši linearno opterećenje naglo se povećava (ili smanjuje), što dovodi do odgovarajuće promjene struje koja teče u ovoj grani.
U nedostatku fazne neravnoteže, strujne komponente jednake veličine teku duž svake od linija povezanih prema shemi "zvijezda". Njihova rezultanta u neutralnom položaju zbog vektorskog zbrajanja triju odvojenih komponenata teoretski bi trebala biti jednaka nuli. Povećanjem potrošnje duž jedne od vodova, strujne komponente kroz nju se povećavaju, uslijed čega neutralna žica ne ispunjava svoju funkciju i krši ujednačenost raspodjele faznih potencijala.
U slučaju neutralnog prekida (nulto pregaranje), dolazi do iskosa zbog činjenice da se funkcija neutralne žice automatski prenosi na jedan od faznih vodiča; u ovom slučaju napon na svim ostalim pomaknut je prema gore. Poremećaji u radu opreme stanice također dovode do neravnomjerne raspodjele duž faznih vodova, ali već na strani "zvijezde" transformatora, a ne na objektu povezanom s njom (posebno seoska kuća).
Kršenje simetrije u visokonaponskim mrežama
U visokonaponskim mrežama pojava nepoželjne asimetrije povezana je s prisutnošću snažnih jednofaznih opterećenja ili trofaznih potrošača s nejednakom faznom raspodjelom. Izvori izobličenja u industrijskim mrežama od 0,38-10 kV su razne vrste električnih peći za topljenje (termalne, indukcijske i slične instalacije za grijanje). Popis opreme koja stvara asimetriju trebao bi uključivati inverterske aparate za zavarivanje, karakterizirane strujama velike potrošnje i sposobni poremetiti ujednačenost raspodjele opterećenja.
Vučne podstanice željezničkog prometa snažni su izvori opasne asimetrije, jer su moderne električne lokomotive jednofazni potrošači električne energije. Njihova snaga doseže nekoliko stotina kilovata, što samo povećava vjerojatnost poremećaja u raspodjeli tereta.
Njihovu prisutnost možete provjeriti uz pomoć posebnih strujnih stezaljki pomoću kojih je moguće provjeriti krugove koji rade s preopterećenjem. Ako se u jednoj od faza otkriju vrijednosti struje, koje znatno premašuju dopuštene vrijednosti, možemo sigurno govoriti o prisutnosti opasnog iskosa.
Negativan učinak neravnoteže napona i struje
Potrebno je odmah reagirati na pojavu fazne asimetrije iz sljedećih razloga:
- U ovom slučaju postoji stvarna opasnost od oštećenja uređaja povezanih na ovu mrežu ili pogoršanja njihovih performansi.
- To dovodi do poremećaja u radu izvora energije (posebno transformatora podstanica).
- Sljedeća posljedica abnormalne fazne raspodjele je smanjenje vijeka trajanja opreme postrojenja.
Za prosječnog potrošača posljedice asimetrije prenose se u povećane troškove električne energije, popravke kućanskih aparata i mogućnost ozljeda. Ako je iskrivljenost u liniji uzrokovana uništenjem neutralne žice, uvjeti zaštite od električnog udara znatno se pogoršavaju. Sabirnica uređaja za uzemljenje (GD), postavljena na transformatorskoj podstanici, je odsječena; u nedostatku lokalne petlje, korisnik ostaje potpuno bez obrane.
Pojavom asimetrije u industrijskim mrežama povećava se i potrošnja električne energije, a linijska oprema uključena u njih doživljava ozbiljna preopterećenja. U distribucijskim podstanicama potrošnja ulja u transformatorima naglo raste, a oprema za upravljanje i distribuciju može zakazati. Sve ove prijetnje u konačnici dovode do dodatnih materijalnih troškova povezanih s potrebom popravka ili zamjene izgorjele opreme.
Da biste spriječili takve situacije, morat ćete unaprijed razmisliti o učinkovitim mjerama koje će ih spriječiti. Ako nije moguće izbjeći faznu neravnotežu, morat ćete upotrijebiti sve moguće načine da je eliminirate.
Načini zaštite
Da bi se osigurao simetričan rad energetskih mreža i normalizacija vrijednosti napona u svakom od jednofaznih vodova, koriste se posebni korektivni uređaji. Ovu funkciju najčešće izvode klasični stabilizatori napona. Međutim, ti uređaji nisu u mogućnosti potpuno ukloniti neravnotežu u opskrbnim krugovima, jer im je svrha stabilizirati samo jednu fazu. Iz tog razloga takvim uređajima nije moguće zaštititi cijelu trofaznu mrežu, kao ni ukloniti posljedice iskrivljenja.
Nisu isključene situacije kada sami stabilizatori postanu uzrok neravnomjerne raspodjele električne energije u fazama.
Za zaštitu trofaznih krugova od fazne asimetrije koriste se sljedeće organizacijske i tehničke metode:
- visokokvalitetna studija projekta napajanja, uzimajući u obzir neravnomjernost opterećenja;
- uporaba posebnih uređaja s kojima ih je moguće automatski poravnati (tzv. balansni transformatori);
- ispravak trenutnih shema potrošnje energije (ako su ranije napravljene pogreške).
Značajnu pomoć u zaštiti od asimetrije pruža posebna oprema za blokiranje (na primjer releji za nadzor faze i napona), koja isključuje vod kad se otkriju kršenja.
Samo pravovremeno poduzete mjere uklonit će faznu neravnotežu u mreži i ukloniti negativne posljedice ovog fenomena: zaštititi opremu i kućanske uređaje od kvarova.
