I. Šta je tro-neravnoteža?
Izraz 'tri{0}}neravnoteža faze' se obično odnosi na nejednaka opterećenja na svakoj od tri žice pod naponom. Formula za proračun snage je sljedeća:
Formula za proračun snage otkriva da je veličina snage određena naponom, strujom i faktorom snage. Tro-fluktuacije i odstupanja trofaznog napona su minimalne, efektivno ostaju konstantne. U tipičnim trofaznim kolima, gdje prevladava dvofazna oprema, trofazni faktor snage ostaje gotovo ujednačen. Dakle, praćenje trofaznih struja omogućava tačnu procjenu ravnoteže sistema.
II. Indikatori mjerenja
Nacionalni standard (npr. GB/T 15543-2019 "Trofazni neravnoteža napona") definira:
1. Kriterijumi za procjenu neravnoteže napona:
Dozvoljene vrijednosti su obično navedene kao:
Stepen trofazne neravnoteže je manji ili jednak 2% tokom normalnog rada, a korisniku je dozvoljeno da bude manji ili jednak 3%
.
2. Kriterijumi za procjenu trenutne neravnoteže:
Imax je maksimalna struja među tri-faznim strujama, a Iavg je prosječna struja.
Opšti zahtjev je da neravnoteža trofazne struje treba da bude manja ili jednaka 10%, dok za specijalnu opremu kao što su motori treba biti manja ili jednaka 5%.
III. Uzroci nastanka
Kada dođe do trofaznog disbalansa, trebamo odabrati odgovarajuće metode liječenja prema odgovarajućim uzrocima. Općenito, glavni razlozi za neravnotežu tri-faze uključuju neravnomjernu raspodjelu opterećenja između tri faze, kvarove na zemlji, prekide faznih linija, rezonanciju i nedosljedne faktore snage između faza.
Uzroci tro-neravnoteže napona
Primarni uzroci trofaznog disbalansa napona u elektroenergetskim sistemima su neravnoteža opterećenja i neravnoteža impedanse sistema. Neravnoteža opterećenja je glavni uzrok trofazne neravnoteže napona, sa značajnim jednofaznim opterećenjem, uključujući električne lokomotive i aparate za zavarivanje. U energetskim sistemima, trofazni generatori i transformatori pokazuju dobru simetriju i ne utiču na trofazni disbalans napona. Stoga je neravnoteža impedanse sistema uglavnom uzrokovana neuravnoteženom impedansom linije napajanja. Kada su tri{9}}fazni provodnici (nadzemni vodovi ili kablovi) raspoređeni horizontalno ili vertikalno, moraju se primijeniti mjere{10}}faznog pomaka kako bi se održao balans trofazne impedance.
Uzroci neravnoteže tro-fazne struje
Glavni uzroci trofaznog debalansa napona u elektroenergetskom sistemu su jednofazno-fazno opterećenje (npr. rasvjeta, kućni aparati) koncentrisano na jednu fazu i trofazni kvar opreme (npr. kratki spoj namotaja motora).
IV. Opasnosti i kontrola tro-fazne neravnoteže
- Opasnosti i kontrola tro-nebalansa napona
1. Opasnosti uzrokovane trofaznim disbalansom napona
(1) Kada je transformator u nebalansiranom opterećenju, jedna faza je pod punim opterećenjem, dok druge dvije faze nisu, zbog čega se kapacitet transformatora ne koristi u potpunosti. U međuvremenu, transformator je dugo u neuravnoteženom opterećenju, što uzrokuje njegovo lokalno pregrijavanje i smanjuje njegov vijek trajanja.
(2) U trofaznom neuravnoteženom sistemu napajanja, struja negativne sekvence stvara dodatne gubitke, povećavajući gubitke u liniji i pad napona. Osim toga, povećava smetnje u komunikacijskim sistemima, ugrožavajući normalan kvalitet komunikacije.
(3) To može uzrokovati kvar relejne zaštite.
(4) Osjetljiva opterećenja mogu uzrokovati kvar.
(5) Komponenta negativne sekvence povećava gubitke bakra u statoru i rotoru motora, uzrokujući pregrijavanje i ubrzavajući starenje izolacije, čime se smanjuje njegov radni vijek.
2. Mjere za otklanjanje trofaznog disbalansa napona
(1) Prvo, dajte prioritet trofaznoj simetričnoj električnoj opremi.
(2) Za jednofazno-opterećenje, razumno ih rasporedite između tri faze kako biste postigli optimalnu ravnotežu opterećenja u svim fazama.
(3) Kada jedno-fazno opterećenje nije moguće pravilno rasporediti u trofaznom sistemu, potrebno ih je povezati na različite tačke napajanja.
(4) Za jednofazno-fazno opterećenje sa velikom potražnjom za snagom, za napajanje se koristi namjenski jednofazni transformator-.
(5) Instalirajte tri-opremu za balansiranje.
- Opasnosti i kontrola trofazne neravnoteže struje
1. Opasnosti uzrokovane tro-nebalansom struje
U svakodnevnom životu prisutna su brojna jednofazna{0}}i trofazna-opterećenja. Ako su neutralni vod (N linija) i zaštitni vod uzemljenja (PE vod) zajednički, to bi bilo ekvivalentno povezivanju velikog broja jednofaznih-i trofaznih-uređaja na TN-C sistem napajanja. Koje bi bile posljedice?
Tro-neuravnoteženost povećava struju neutralne linije, podiže potencijal neutralne linije i povećava gubitke u liniji. Prekinuta neutralna linija, posebno, uzrokuje značajne skokove napona u jednoj fazi i značajne padove u drugoj. Faza preopterećenja može se oštetiti, dok oprema u fazi pod-naponom postaje neispravna.
Tro-neravnoteža povećava gubitke transformatora, jer gubitak snage u distributivnim transformatorima varira s neravnotežom opterećenja. Takođe uzrokuje veća odstupanja napona u sve tri faze, smanjujući efikasnost priključenih električnih uređaja.
(1) Kada je trofazna struja neuravnotežena
Sa brojnim jednofaznim-uređajima, održavanje konstantnog trofaznog balansa opterećenja je nemoguće. Kada je neuravnotežena, neuravnotežena struja teče kroz neutralni vod, uzrokujući fluktuacije napona. Nivo napona zavisi od struje i otpora neutralne linije-veća struja i otpor rezultiraju višim naponom.
Ako se nul i žica za uzemljenje dijele, kada se tro-fazni neuravnoteženi neutralni vod uključi, kućište opreme će se naelektrizirati. Ovaj napon može biti u rasponu od nekoliko volti do desetina volti. Iako ovaj napon nije visok, može stvoriti električni luk, zapaliti zapaljive ili eksplozivne materijale i uzrokovati požar.
Na primjer, kada je trofazni ventilator montiran na čelični kutni držač pričvršćen za tlo (ili metalnu platformu), električna struja pod naponom iz kućišta ventilatora može teći kroz držač u zemlju. Ako su zavrtnji na nosaču labavi i motor vibrira, to bi moglo stvoriti električni luk na kontaktnim točkama vijaka. Ako se u blizini nalaze zapaljivi ili eksplozivni materijali, može doći do požara.
(2) Jednofazna{1}}oprema kvar neutralne žice
Općenito je poznato da prekinuta neutralna žica omogućava prijenos struje pod naponom kroz električne uređaje do neutralnog, što rezultira neutralnim naponom. Ako je glavna neutralna žica u krugu domaćinstva prekinuta, a neutralna nula dijeli istu žicu za uzemljenje, sva kućišta električne opreme u domaćinstvu bi postala pod naponom, što predstavlja značajnu opasnost po sigurnost.
(3) Neutralna žica je prekinuta.
Prekinuti neutralni vod u sistemu napajanja, u kombinaciji sa neuravnoteženim trofaznim -opterećenjima, može uzrokovati gubitak uzemljenja neutralne linije i dovesti do ozbiljnog odstupanja neutralne tačke. Ovo na kraju dovodi do potpune trofazne asimetrije napona, gdje napon faze A može pasti na preko 100 volti, napon faze B može skočiti na 300 volti, a napon neutralne linije također može doseći nekoliko desetina volti.
2. Mjere za otklanjanje trofazne neravnoteže struje
(1) Preraspodjela opterećenja, ravnomjerna distribucija jednofaznog-opterećenja na tro-fazne sisteme.
(2) Instalirajte automatske uređaje za kompenzaciju jalove snage i balansiranje.
(3) Balansirana integracija distribuiranih izvora energije.
(4) Nadgledanje i upozorenje: Instalirajte pametne uređaje za nadzor (npr. pametne gateway-e ili module za mjerenje energije) u sistem distribucije energije kako biste kontinuirano pratili trofazni balans struje/napona.
Stoga, trofazno opterećenje u niskonaponskom distributivnom-sistemu treba biti uravnoteženo, pri čemu razlika u kapacitetu između faza ne prelazi 15%. Drugim riječima, maksimalno fazno opterećenje ne smije prelaziti 1,15 puta prosječno trofazno opterećenje.
V. Zaključak
Uticaj trofazne neravnoteže nije izolovan, već formira začarani krug od "strane mreže" do "strane opreme": "povećani gubici sistema → kvarovi opreme → fluktuacije opterećenja → pogoršanje neravnoteže." Stoga, praktične primjene zahtijevaju mjere kao što su "optimizacija distribucije opterećenja tokom faze projektovanja,-nadgledanje u stvarnom vremenu tokom rada i instaliranje kompenzacijskih uređaja za balansiranje" kako bi se neravnoteža održala u okviru nacionalnih standarda, čime se smanjuju opasnosti na izvoru.