Перекос фаз в трехфазной сети последствия, дисбаланс напряжения

Причины возникновения

В качестве причины перекоса рассматриваются различные факторы, однако, по общему мнению, специалистов, чаще всего перекос возникает из-за неравномерного и неправильного распределения нагрузки в фазах внутренних электрических сетей. Это означает, что работа одной или двух фаз осуществляется с перегрузкой, а другие фазы в это время находятся под значительно меньшей нагрузкой.

Нередки случаи, когда однофазные потребители оказываются на одной фазе. В результате, причиной перекоса становится большое количество бытовой техники, включенной одновременно. Основными признаками подобного явления считается заметное падение мощности электрических приборов, а иногда их работа вообще прекращается. Обычные лампы накаливания начинают гореть очень тускло, а у люминесцентных ламп начинается мерцание.

Главная опасность таких ситуаций заключается в некорректной работе бытовых приборов и оборудования. Больше всего страдают электродвигатели, установленные во многих устройствах. В некоторых случаях причиной перекоса является обрыв фазы, вызывающий значительное увеличение токов в других фазах. Такой режим работы приводит к перегрузкам оборудования и считается аварийным.

Кроме того, перекос может возникнуть в результате короткого замыкания фазы и нулевого провода. В такой ситуации автоматический выключатель выходит из строя, а между нулем и остальными фазами резко увеличивается напряжение.

Защита и устранение

Для того чтобы предотвратить возникновение перекоса и обеспечить нормальную эксплуатацию трехфазной сети, необходимо привести напряжение на каждой фазе в соответствие с номиналом. Это можно сделать с помощью специальных приборов и устройств, например, используя стабилизатор напряжения. Как правило, это трехфазное устройство, состоящее из трех однофазных приборов, используемое в условиях промышленного производства. Тем не менее, стабилизаторы не способны устранять перекосы, они лишь выравнивают напряжение в каждой фазе.

Иногда они сами становятся причиной неравномерного распределения электроэнергии. Поэтому для борьбы с перекосами разработаны специальные технологии, способные выровнять напряжение между фазами. Среди них наибольшее распространение получили:

• Использование автоматических устройств, выравнивающих нагрузки.
• Проектирование электроснабжения на объекте с учетом предполагаемых нагрузок. Эффективное устранение перекоса фаз в трехфазной сети возможно путем тщательного планирования мощностей и расчетов возможных нагрузок с учетом их правильного распределения по фазам.
• Возможность изменения электрических схем с учетом добавленных мощностей потребителей.
• Подключение специальных устройств, контролирующих фазное напряжение и отключающих питание в случае перекоса.

В процессе эксплуатации нередко приходится измерять перекос фаз в трехфазной сети. Для этого используются специальные тестеры и по итогам измерений однофазные нагрузки перебрасываются с перегруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе должен тщательно измеряться, чтобы при перераспределении токи каждой фазы были примерно одинаковые.

Существуют нормативы, определяющие допустимый перекос и нормы несимметрии. Так, разница нагрузок в вводно-распределительных устройствах между фазами не должна превышать 15%, а в распределительных щитах – 30%.

Последствия

Всем известно, что перекосы фаз могут вызвать серьезные негативные последствия для трехфазной сети. Заметно увеличивается энергопотребление, электроприборы и оборудование начинает работать неправильно, в их работе происходят сбои, отключения, отказы, перегорают предохранители, изнашивается изоляция. В трехфазных автономных источниках под влиянием неравномерной загрузки фаз возникают механические повреждения подшипников вала и подшипниковых щитов генератора вместе с приводным двигателем.

Все негативные последствия получают довольно широкое распространение и охватывают многие сферы деятельности:

• Все электроприемники, в том числе приборы, оборудование и другие в значительной степени подвержены повреждениям, отказам, увеличенному износу, снижению сроков эксплуатации.
• Источники электроэнергии – генераторы также попадают под воздействие перекоса. У них резко возрастает расход топлива и масла, жидкости в системе охлаждения. Повреждается генератор, увеличивается потребление электричества из общей сети.
• Для потребителей становится опасен электротравматизм, возгорание проводки или приборов. Возрастают расходы, связанные с необходимостью ликвидации негативных последствий.

>способ обнаружения дисбаланса тока и/или напряжения в многофазном электропитании и система для его осуществления

Рисунки к патенту РФ 2202114

Рисунок 1, Рисунок 2 Изобретение в общем имеет отношение к области электронных измерителей энергии, а более конкретно имеет отношение к созданию электронных измерителей энергии для систем обнаружения дисбаланса (нарушения баланса) напряжения и тока при подводе электропитания к измерителю энергии

Децентрализация средств производства электроэнергии создала рынок для устройств, позволяющих осуществлять текущий контроль электроэнергии и контролировать эффективность ее распределения. Раньше потребители энергии имели только встроенные системы, не позволяющие получать некоторую информацию, которую можно считать необходимой для надлежащего контроля электроэнергии, поступающей от электрической подстанции или от множеством подстанций, а также электроэнергии, поступающей к ним, и, кроме того, необходимую для контроля электроэнергии в соответствующих сетях питания. Например, существующие измерительные системы позволяют измерять напряжение или ток только для отдельных фаз многофазной системы электропитания, причем на основании таких измерений определяют, находятся ли параметры такой системы электропитания в заданных пределах (то есть между верхним и нижним пороговыми значениями). Заранее предусмотренные действия, например включение тревожной или предупреждающей сигнализации, предпринимают при превышении соответствующего порога отклонения. Однако такой текущий контроль не позволяет выявлять ситуации, при которых фазы напряжений или токов находятся в заданных индивидуальных пределах фаз, но не являются пропорциональными друг другу. Другими словами, фазы напряжений/токов не проверяют относительно друг друга. Поэтому может возникать некоторый дисбаланс несмотря на то, что каждая фаза не превышает абсолютное предельное значение. Дисбаланс может существовать, например, когда две фазы находятся в верхней части их диапазона тока или напряжения, а одна фаза находится в нижней части своего диапазона. Например, фазы А и В могут иметь 110% их номинальных значений, а фаза С может иметь 90% своей номинальной величины. Каждая фаза может находиться внутри индивидуальных фазовых пределов, однако поступающие по каждой фазе напряжения/токи не равны друг другу (например, может быть проблема с фазой С). Дисбаланс является нежелательным и во многих применениях необходимо поддерживать строго сбалансированные фазовые напряжения или фазовые токи. Однако в известных ранее системах нет индикации фазового напряжения или фазового тока, пока каждая фаза лежит в своих заданных пределах, хотя дисбаланс может существовать. Одна из причин необходимости контроля дисбаланса напряжения и/или тока является экономической, так как дисбаланс может воздействовать на оборудование и процессы и может приводить к сбоям в работе, к прерыванию операций и к повреждению оборудования, а также к другим аномалиям. Более того, в некоторых системах дисбаланс запрещен (например, определение дисбаланса является обязательным в некоторых странах, таких как Индия). Кроме того, потребитель энергии, например предприниматель, теперь имеет возможность выбора своего поставщика энергии и поэтому может иметь необходимость или желание определять качество энергии, предлагаемой данным поставщиком. Аналогично, поставщик энергии должен производить текущий контроль энергии, получаемой потребителями, и обеспечивать отсутствие дисбаланса, чтобы не потерять потребителей. Таким образом, и поставщикам, и потребителям в настоящее время нужны измерительные системы, позволяющие обнаруживать дисбаланс напряжения и тока. Несмотря на то, что область создания измерительных систем и является достаточно развитой, остаются некоторые проблемы, связанные с технологией измерений, в особенности при проведении измерений дисбаланса напряжения и тока при многофазной подаче энергии. Поэтому существует необходимость создания системы и способа, предназначенных для обнаружения дисбаланса, которые позволили бы исключить недостатки существующих устройств. Настоящее изобретение направлено на создание способа обнаружения дисбаланса тока и/или дисбаланса напряжения в многофазном электропитании, поступающем на измеритель энергии. Способ включает в себя следующие операции: измерение значения фазы для каждой фазы электропитания; определение нормализованного значения фазы для каждой фазы; определение верхнего нормализованного значения фазы, соответствующего измеренным значениям фаз; определение отношения нормализованных значений фаз, соответствующего нормализованным значениям фаз; сравнение верхнего нормализованного значения фазы с первым порогом; сравнение отношения нормализованных значений фаз со вторым порогом; и определение наличия дисбаланса при превышении первого порога верхним нормализованным значением фазы и при отношении нормализованных значений фаз, лежащем ниже второго порога. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, индикатор дисбаланса активизируется при наличии дисбаланса. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, операция определения нормализованного значения фазы для каждой фазы включает в себя операцию определения номинального значения фазы для каждой фазы и операцию деления измеренного значения фазы на номинальное значение. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, операция определения номинального значения фазы для каждой фазы включает в себя операцию поиска номинального значения фазы для данного типа электропитания в запоминающем устройстве. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, настоящее изобретение дополнительно включает в себя операцию определения нижнего нормализованного значения фазы, соответствующего измеренным значениям фаз, и операцию определения отношения нормализованных значений фаз, которая включает в себя операцию деления нижнего нормализованного значения фазы на верхнее нормализованное значение фазы.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, оно включает в себя систему для обнаружения дисбаланса тока и/или дисбаланса напряжения в многофазном электропитании, поступающем на измеритель энергии. Система включает в себя средство для измерения значения фазы для каждой фазы электропитания; средство для определения нормализованного значения фазы для каждой фазы; средство для определения верхнего нормализованного значения фазы, соответствующего измеренным значениям фаз; средство для определения отношения нормализованных значений фаз, соответствующего нормализованным значениям фаз; средство для сравнения верхнего нормализованного значения фазы с первым порогом; средство для сравнения отношения нормализованных значений фаз со вторым порогом; и средство для определения наличия дисбаланса при превышении первого порога верхним нормализованным значением фазы и при отношении нормализованных значений фаз, лежащем ниже второго порога. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрено средство активизации индикатора дисбаланса при наличии дисбаланса. Индикатор дисбаланса преимущественно содержит по меньшей мере один жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), журнал регистрации событий, а также релейный выход, который может быть подключен к факультативному соединителю. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предусмотрено запоминающее устройство для хранения номинальных значений фаз для данного типа электропитания, а также первого порога и второго порога. Средство для определения номинального значения фазы представляет собой средство поиска номинального значения фазы для данного типа электропитания в запоминающем устройстве. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, запоминающее устройство представляет собой долговременную память, средство для пределения нормализованного значения фазы для каждой фазы представляет собой интегральную микросхему, а средство для определения наличия дисбаланса представляет собой микроконтроллер. Интегральная микросхема преимущественно включает в себя по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и один программируемый цифровой процессор сигналов (ЦП). Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 показана структурная схема, на которой изображены функциональные компоненты примерного измерителя дисбаланса и их подключение в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.2 показана схема последовательности операций примерного способа в соответствии с настоящим изобретением. Далее будут описаны со ссылкой на чертежи системы и способы в соответствии с настоящим изобретением, предназначенные для определения дисбаланса напряжения и тока в многофазном электропитании. Специалисты легко поймут, что приведенное со ссылкой на чертежи описание дано только в качестве примера и не предназначено для какого-либо ограничения объема настоящего изобретения. Например, в ходе описания преимущественного варианта осуществления способа и системы обнаружения дисбаланса, для пояснения настоящего изобретения использован примерный измеритель. Однако такой и иные примеры имеют целью только четкое описание способов и систем в соответствии с настоящим изобретением и не предназначены для ограничения изобретения. Более того, в примерных вариантах применения настоящего изобретения указан конкретный электронный измеритель энергии, однако такой измеритель не предназначен для ограничения изобретения, поэтому настоящее изобретение может быть использовано совместно и с другими системами измерения. Настоящее изобретение позволяет производить обнаружение дисбаланса напряжения и тока при измерении многофазного электропитания. При многофазном электропитании, даже если напряжение каждой фазы не превышает абсолютного предела, фазовые напряжения могут иметь дисбаланс друг относительно друга. На фиг. 1 показана структурная схема, на которой изображены функциональные компоненты примерного измерителя дисбаланса и их подключение в соответствии с настоящим изобретением. Данный измеритель дисбаланса описан в находящейся на одновременном рассмотрении заявке РСТ «ENERGY METER WITH POWER QUALITY MONITORING AND DIAGNOSTIC SYSTEMS» («Измеритель энергии с текущим контролем качества электроэнергии и с диагностической системой»), PCT/US97/18547, с датой международной подачи 16 октября 1997. Как это показано на фиг.1, измеритель для трехфазной электрической сети преимущественно включает в себя индикатор жидкокристаллического типа (ЖКИ) 30, измерительную интегральную схему (ИС) 14, которая преимущественно содержит аналого-цифровые преобразователи (АЦП), программируемый цифровой процессор (ЦП) и микроконтроллер 16. Аналоговые сигналы напряжения и тока, которые распространяются по линиям передачи энергии между силовым генератором поставщика электроэнергии и пользователями электрической энергии, измеряются соответственно при помощи делителей напряжения 12А, 12В, 12С и токовых трансформаторов или шунтов 18А, 18В, 18С. Выходные сигналы с делителей напряжения 12А-12С и с токовых трансформаторов 18А-18С, или сигналы измеренного напряжения и тока, поступают на входы измерительной ИС 14. Аналого-цифровые преобразователи в измерительной ИС 14 преобразуют сигналы измеренного напряжения и тока в цифровую форму, соответствующую аналоговым сигналам напряжения и тока. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, аналого-цифровое преобразование проводят в соответствии с описанным в патенте США 5544089 от 6 августа 1996г, выданном на программируемый электрический измеритель с использованием мультиплексных аналого-цифровых преобразователей. Цифровые отображения напряжения и тока затем по интерфейсной (IIС) шине 36 вводят в микроконтроллер 16. Цифровые отображения напряжения и тока используются в микроконтроллере 16 для осуществления измерений дисбаланса и для активизации индикатора или средства тревожной сигнализации после обнаружения дисбаланса. Как измерительная ИС 14, так и микроконтроллер 16 при помощи интерфейсной шины 36 взаимодействуют с одним или с несколькими запоминающими устройствами. Запоминающее устройство, а преимущественно долговременное запоминающее устройство, такое как EEPROM (электрически-стираемое программируемое ПЗУ) 35, используют для хранения номинальных значений фаз напряжения и тока, пороговых данных, а также программ и программных данных. Например, после подачи электропитания, пропадания электропитания или после изменения параметров электропитания избранные данные, которые хранятся в EEPROM 35, могут быть загружены в ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой) программ или в ЗУПВ данных, объединенное с измерительной ИС 14, как это показано на фиг.1. ЦП под управлением микроконтроллера 16 производит обработку цифровых сигналов напряжения и тока в соответствии с загруженными программами и данными, хранящимися в соответствующих ЗУПВ программ или ЗУПВ данных. Для осуществления измерений дисбаланса микроконтроллер 16 использует информацию как об измеренном напряжении, так и об измеренном токе, поступающую от ЦП. Измерительная ИС 14 производит текущий контроль цифровых сигналов фазового напряжения и фазового тока, например, по двум периодам линии (line cycles), и затем вычисляет практически мгновенное среднеквадратичное действующее значение (RMS) фазовых величин. Следует иметь в виду, что число периодов линии является преимущественно программируемым и для заданных измерений может быть использовано различное число периодов линии. Для каждой фазы А, В и/или С вычисляют фазовые значения, которые затем хранят в регистрах ЗУПВ данных. Микроконтроллер 16 производит поиск данных (опрос) в этих регистрах при помощи интерфейсной шины 36, которые затем поступают на дальнейшую обработку. ЦП в измерительной ИС 14 также управляет потенциальными индикаторами 27, 29 и 31, в качестве которых преимущественно использованы назначенные секции индикатора 30. Эти индикаторы могут быть использованы по отдельности или совместно для индикации дисбаланса напряжения или тока. Пороговые значения, которые используются при определении дисбаланса, преимущественно загружаются от EEPROM 35 в ЗУПВ данных в ИС 14. Компаратор производит необходимые сравнения и вырабатывает высокий уровень на выходе при любом превышении программируемого порогового значении, возникающем при измерении. Потенциальные сигналы фаз А, В и С от ИС 14 подают на микроконтроллер 16, который в свою очередь так управляет потенциальными индикаторами 27, 29 и 31, что потенциальные индикаторы горят (светятся), когда уровни соответствующих потенциальных сигналов высокие. После включения при инсталляции должно быть произведено испытание энергоснабжения для его идентификации и/или проверки. Измеритель может быть предварительно запрограммирован для использования с заданным энергоснабжением, или же он может определять тип энергоснабжения при указанном испытании. В том случае, когда испытание энергоснабжения используют для его идентификации, тогда производят первоначальное определение числа активных элементов. Для этого проверяют напряжение на каждом элементе (то есть на элементах 1, 2 или 3). После идентификации числа элементов многие типы энергоснабжения могут быть удалены из списка возможных типов энергоснабжения. Затем может быть вычислен сдвиг по фазе (фазовый угол) напряжения относительно фазы А, который может быть сравнен с каждым фазовым углом при вращении abc или cba относительно оставшихся возможных типов энергоснабжения, например, в пределах

15o. Если при сравнении фазовых углов найдено применимое энергоснабжение, то напряжение электропитания преимущественно определяют путем сравнения данных RMS измерений напряжения для каждой фазы с номинальными фазовыми напряжениями для идентифицированного электропитания. Если номинальные напряжения для идентифицированного электропитания совпадают с измеренными значениями внутри приемлемого диапазона допусков, то такое энергоснабжение считают приемлемым, после чего преимущественно выводят на индикацию поворот фазы, напряжение электропитания и тип энергоснабжения. Информация относительно энергоснабжения может быть введена в запоминающее устройство, а преимущественно в долговременное запоминающее устройство, такое как EEPROM 35, вручную или автоматически. В том случае, когда тип энергоснабжения известен заранее, то испытание энергоснабжения преимущественно проводят для проверки поступления потенциала фазы на каждый элемент, а также для проверки того, что фазовые углы лежат в диапазоне заданного отклонения от номинальных фазовых углов данного типа энергоснабжения. Также производят измерение напряжений для каждой фазы, которые сравнивают с номинальными напряжениями электропитания, для проверки того, что эти напряжения лежат в диапазоне заданного отклонения от номинальных фазовых напряжений. Если напряжения и фазовые углы находятся внутри заданных диапазонов, то на индикатор измерителя выводят информацию относительно поворота фазы, напряжения электропитания и типа энергоснабжения. Если тип энергоснабжения не найден или если испытание энергоснабжения закончилось неудачей, то на индикатор выводят код системной ошибки, свидетельствующий о нарушении энергоснабжения, после чего могут быть предприняты действия для устранения нарушения. Показанный на фиг.1 измеритель также позволяет производить дистанционное считывание показаний, дистанционный контроль качества электропитания, а также производить перепрограммирование при помощи оптического входа 40 и/или факультативного соединителя 38. При использовании оптического входа 40 используют оптическую связь, однако при использовании соединителя 38 может быть использована и радиосвязь или электронная связь, например, при помощи модема. При обнаружении дисбаланса на индикацию выводится заданный код, свидетельствующий о состоянии нарушения, или активизируется другая предупреждающая или аварийная сигнализация. Однако в том случае, когда отклонение от нормы не связано с конкретной ошибкой, то сигнализация является предупреждающей и ее активизация не приводит к воздействию на работу измерителя. При программировании может быть заложен выбор предупреждающей или аварийной сигнализации при конкретном отклонении от нормы. Индикатор дисбаланса может иметь релейный выход, связанный с факультативным разъемом, таким как соединение 38. Предупреждения и отключения регистрируются в журнале регистрации событий, причем отдельно указывается число событий и суммарное время отклонений от нормы. Может использоваться также журнал происшествий, единственным образом связанный с каждым испытанием электроснабжения. Указанные журналы преимущественно хранятся в запоминающем устройстве, таком как EEPROM 35, показанном на фиг.1. Хранящаяся в указанных журналах информация может быть использована для последующей оценки и диагностики при помощи программного обеспечения вне собственно измерителя. Системы для проведения испытаний дисбаланса в соответствии с настоящим изобретением преимущественно выполнены в виде аппаратно-реализованного программного обеспечения, при этом такие операции (испытания) проводят путем программирования таблиц данных. Однако такая система может быть также выполнена в виде компьютерных программ общего назначения или при помощи аппаратных средств общего назначения, или при их комбинации. На фиг. 2 показана схема последовательности операций примерного способа обнаружения дисбаланса в соответствии с настоящим изобретением. При проведении операции 101 определяют тип электроснабжения в соответствии с приведенным выше описанием, например, автоматически при помощи измерителя или при обращении к памяти внутри измерителя. При проведении операции 105 проводят измерение фазового напряжения или фазового тока для конкретной фазы. При проведении операции 110 определяют номинальное значение фазы. Номинальное значение фазы для каждой фазы каждого типа электропитания преимущественно хранят в долговременной памяти измерителя, такой как EEPROM 35. Оно может быть также рассчитано из номинального значения электропитания, если известно отношение фазового значения к номинальному значению электропитания. В памяти измерителя, такой как EEPROM 35, могут хранится указанные отношения, с использованием которых можно рассчитать каждое фазовое значение. При проведении операции 115 определяют нормализованное фазовое значение путем деления измеренного значения на номинальное значение. Нормализованные фазовые значения используют потому, что в некоторых типах электропитания индивидуальные номинальные фазовые значения не равны друг другу. Например, система 240 В дельта (треугольник) может иметь номинальные фазовые напряжения 120 В, 120 В и 208 В для соответствующих фаз А, В и С. Прямое сравнение фазы А с фазой С дает такую большую величину, что меньшие отклонения между фазами А и В могут показаться несущественными. Эта проблема решена за счет деления каждого измеренного фазового значения на его номинальное фазовое значение, в результате чего получают нормализованное фазовое, значение для каждой фазы. После нормализации фазовых напряжений могут быть произведены имеющие смысл сравнения фаз. Операции 105-115 повторяют для каждой фазы. После определения нормализованных фазовых значений для каждой фазы, при проведении операции 120 определяют верхнее нормализованное фазовое значение и нижнее нормализованное фазовое значение для набора фаз, которые были измерены. При проведении операции 125 определяют значение фазового отношения самого низкого нормализованного значения к самому высокому нормализованному значению. При проведении операции 130 самое высокое нормализованное фазовое значение сравнивают с первым заданным порогом. Если самое высокое нормализованное фазовое значение не превышает первый порог, то при проведении операции 135 находят, что дисбаланса нет, и переходят к проведению операции 160. Если самое высокое нормализованное фазовое значение превышает первый порог, то тогда при проведении операции 140 производят сравнение отношения, полученного при проведении операции 125, со вторым заданным пороговым значением. Если указанное отношение не меньше второго порога, то при проведении операции 145 находят, что дисбаланса нет и переходят к проведению операции 160. Если указанное отношение меньше второго порога, то тогда при проведении операции 150 определяют наличие дисбаланса, при этом индикатор активизируется и на нем появляется сообщение. После этого переходят к проведению операции 160. Следует иметь в виду, что номера порогов не имеют размерности и что они могут быть применены ко всем типам электропитания (например, диапазон номеров порогов выбран от 0 до 1 потому, что измерения нормализованы для каждого типа электропитания), причем эти номера преимущественно хранятся в памяти измерителя, например в EEPROM 35. Таким образом, дисбаланс существует в том случае, когда абсолютное значение отношения самого низкого нормализованного фазового значения электропитания к самому высокому нормализованному фазовому значению электропитания меньше чем заданное пороговое отношение. Более того, самое высокое нормализованное фазовое значение электропитания используют в качестве квалификатора дисбаланса. Если самое высокое нормализованное фазовое значение электропитания превышает заданный порог, то производят определение и проверку отношения. Если дисбаланс есть, то активизируют индикатор. Процесс в соответствии с фиг.2 может быть использован для обнаружения дисбаланса фазового тока и для обнаружения дисбаланса фазового напряжения. Следует иметь в виду, что дисбаланс фазового тока может существовать без дисбаланса фазового напряжения, и наоборот. Проверки для обнаружения дисбаланса фазового тока и дисбаланса фазового напряжения проводят при различных условиях, поэтому они могут быть выполнены независимо друг от друга. Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обнаружения дисбаланса тока и/или дисбаланса напряжения в многофазном электропитании, поступающем на измеритель энергии, отличающийся тем, что он включает в себя измерение фазового значения для каждой фазы многофазного электропитания, определение нормализованного фазового значения для каждой фазы, определение верхнего нормализованного фазового значения, соответствующего измеренным фазовым значениям, определение отношения нормализованных фазовых значений, соответствующего нормализованным фазовым значениям, сравнение верхнего нормализованного фазового значения с первым порогом, сравнение отношения нормализованных фазовых значений со вторым порогом и определение наличия дисбаланса при превышении первого порога верхним нормализованным фазовым значением и при отношении нормализованных фазовых значений, лежащем ниже второго порога. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя операцию активизации индикатора дисбаланса при наличии дисбаланса. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция определения нормализованного фазового значения для каждой фазы включает в себя операции определения номинального фазового значения для каждой фазы и операцию деления измеренного фазового значения на номинальное значение. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что операция определения номинального фазового значения включает в себя операцию поиска номинального фазового значения для данного типа электропитания в запоминающем устройстве. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя операцию определения нижнего нормализованного фазового значения, соответствующего измеренным фазовым значениям, причем операция определения отношения нормализованных фазовых значений включает в себя операцию деления нижнего нормализованного фазового значения на верхнее нормализованное фазовое значение. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанным фазовым значением является фазовое напряжение, а указанным дисбалансом является дисбаланс напряжения. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанным фазовым значением является фазовый ток, а указанным дисбалансом является дисбаланс тока. 8. Система для обнаружения дисбаланса тока и/или дисбаланса напряжения в многофазном электропитании, включающая в себя средство для измерения фазового значения тока и/или напряжения для каждой фазы многофазного электропитания, средство для определения нормализованного фазового значения для каждой фазы путем деления измеренного фазового значения на номинальное значение, с определением при этом верхнего нормализованного фазового значения и отношения нормализованных фазовых значений; средство для сравнения верхнего нормализованного фазового значения и отношения нормализованных фазовых значений с пороговыми значениями с определением при этом наличия дисбаланса при превышении порогового значения верхним нормализованным фазовым значением и при отношении нормализованных фазовых значений, лежащем ниже порогового значения. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя средство активизации индикатора дисбаланса при наличии дисбаланса. 10. Система по п.8, отличающаяся тем, что индикатор дисбаланса преимущественно содержит по меньшей мере один жидкокристаллический индикатор, реле, а также журнал регистрации. 11. Система по п.8, отличающаяся тем, что средство для определения нормализованного фазового значения для каждой фазы включает в себя средство для определения номинального фазового значения для каждой фазы, а также средство для деления измеренного фазового значения на номинальное значение. 12. Система по п.11, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя запоминающее устройство для хранения номинальных фазовых значений для данного типа электропитания, а также указанных пороговых значений, причем средство для определения номинального фазового значения представляет собой средство поиска номинального фазового значения для данного типа электропитания в запоминающем устройстве. 13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что запоминающее устройство представляет собой долговременное запоминающее устройство. 14. Система по п.8, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя средство для определения нижнего нормализованного фазового значения, соответствующего измеренным значениям фаз, причем средство для определения отношения нормализованных фазовых значений включает в себя средство для деления нижнего нормализованного фазового значения на верхнее нормализованное фазовое значение. 15. Система по п.8, отличающаяся тем, что средство для определения нормализованного фазового значения для каждой фазы представляет собой интегральную микросхему. 16. Система по п.15, отличающаяся тем, что интегральная микросхема преимущественно включает в себя по меньшей мере один аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и один программируемый цифровой процессор сигналов (ЦП). 17. Система по п.8, отличающаяся тем, что средство для определения наличия дисбаланса представляет собой микроконтроллер. 18. Система по п.8, отличающаяся тем, что указанным фазовым значением является фазовое напряжение, а указанным дисбалансом является дисбаланс напряжения. 19. Система по п.8, отличающаяся тем, что указанным фазовым значением является фазовый ток, а указанным дисбалансом является дисбаланс тока.

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.

Допустимый перекос фазы

www.proektant.kz > Статьи > Электроснабжение >

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 такое перекос фаз: его допустимые значения

Перекос фаз – это такое состояние электросети, где ода или же две из них перезагружены больше остальных, а третья недогружена. Многие электрические сети, в которых случается эта проблема, являются, как правило, трехфазными, четырех и пяти. Если распределение нагрузки между фазами одинаково (асимметрия) и напряжение составляет 220 В по току, то тогда электрическая сеть будет работать надлежащим образом.

При наблюдении перекоса в промышленных сетях, мощность трехфазных приборов будет существенно снижаться. В быту, эта проблема проявится выходом из строя многих электроприборов: компрессор холодильника, силовой трансформаторный источник питания, вентилятор.

Качество электроэнергии имеет свои допустимые нормы и значения, которые непосредственно можно узнать, просмотрев специальные ГОСТы и соответствующие ПУЭ.

Допустимое значение и нормы:

• Соотношение тока между проводниками недогруженным и перегруженным не должно превышать 30 %;
• В ВРУ панелях, это же соотношение составляет 15 %;
• По обратной последовательности допустимым перекосом считается 2 %;
• По нулевой фазе – 4 %.

Неравномерная расфазировка напряжения в трехфазной сети приводит к перекосу фаз. А это в свою очередь грозит неисправностью прибора и даже его выходом из строя. Особенно часто происходят поломки в их электродвигателях. Бороться с этой проблемой обязательно нужно, а лучше вовсе ее устранить.

Перекос напряжения по фазам: причины и признаки его возникновения

Перекос фаз может возникнуть от нескольких причин. Одной и самой главной является – неправильное распределение нагрузки. Например, все приборы, работающие от электричества и потребляющие много энергии, подключены к одной розетки, а остальные остаются свободными.

Еще одна немаловажная причина, способствующая перекосу напряжения – это обрыв нуля. Нулевой провод в трехфазной сети имеет особое значение, а именно, он является балансиром фаз. Если происходит его обрыв, то функцию начинает выполнять провод, который наименее нагружен, а напряжение в сети понижается до 127 В.

Какое бы нестабильное явление электроэнергии не было выявлено, нужно сразу же отключить все приборы из сети. И уже после этого приступить к выявлению каких-либо его признаков.

Признаки нестабильности, вызванные перекосом:

• Лампы дневного света, а так же энергосберегающие светильники начали мерцать;
• Обыкновенные лампочки тускнеют или же, наоборот, светят очень ярко;
• Перестали работать все электрические приборы: не включается микроволновка или телевизор, отключился утюг, стиральная машина;
• Нагрелся выключатель;
• Искрит розетка с явным потрескиванием или характерными щелчками;
• Сработала защита, выключились автоматы;
• Щелчки в щитке.

Какими бы не были причины перекоса, нужно знать его признаки и уметь их выявить. Все они свидетельствуют об аварии, которая произошла на линии. Если вы не обладаете существенными познаниями в электрике, тогда лучше вызвать специалиста, так как самостоятельное устранение неполадок может быть опасным для жизни.

Чем грозит перекос фаз: его опасность и последствия

Перекос фаз в электросети может повлечь за собой негативные последствия, которые опасны не только для приборов, но и самого потребителя. Чтобы не случилось таковых моментов, нужно все тщательно продумывать заранее и вовремя предпринимать защитные меры.

Из-за неравномерной нагрузки на фазы может произойти серьезное нарушение в электроснабжении, а они в свою очередь приведут к возгоранию проводки или самих приборов, различным травмам.

Сколько бы последствий не возникло, их нужно будет исправить, а это повлечет за собой больших затрат не только денежных, но и электрических.

Три группы негативных моментов:

• Электрические приемники. Придут в негодность или будут повреждены бытовые приборы и оборудование.
• Источники электроэнергии. Механические воздействия и уменьшение эксплуатационного срока окажут большой вред. Значительно увеличиться потребление электроэнергии.
• Потребители. Расход на электроэнергию существенно увеличиться, возникнет необходимость в ремонте приборов, возможны травмы.

Избежать всего этого можно очень просто, нужно хорошенько все спланировать и грамотно распределить все нагрузки напряжения по фазам.

Защита от перекоса фаз: популярные способы

Чтобы в частном доме или городской квартире не возникло проблем с электричеством нужно изначально воспользоваться услугами профессионального электрика. Он не только грамотно спланирует все электроснабжение жилья, но и выполнит правильное распределение всех задействованных приборов.

Для симметричной и правильной работы электрической сети принято устанавливать специальные приборы. Прибор, который выравнивает напряжение в каждой отельной цепи, называется стабилизатор. Такой стабилизатор способен защитить технику и разные электрические приборы от перебоев серьезных нарушений в сети.

Каждый электрик может дать рекомендации, как предотвратить перекосы фаз, подсказать несколько способов и проконсультировать, что случиться, если их не соблюдать.

Способы защиты трехфазной электросети от несимметрии:

• Грамотно составить проект по электроснабжению, с учетом всех дополнительных нагрузок;
• Использовать автоматический выравниватель;
• По необходимости нужно изменить саму схему электрической сети, спроектированную ранее;
• Сменить мощность потребителей;
• Установить необычное реле контроля фаз, которое сможет отключить питание.

Сегодня на современном рынке можно найти и приобрести специальный счетчик, который оснащен индикатором. Это небольшое устройство способно проконтролировать и показать то напряжение, которое есть в сети. Так же можно установить стабилизатор на вход в дом, который делает ток стабильным и показывает его значения.

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.

чем опасен и когда возникает?

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

Блок: 1/8 | Кол-во символов: 353
Источник: https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html

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

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 810
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Разное напряжение на фазах

Доброго вечера форумчане! У меня такая проблема, Замеряю на 3-х фазном автомате напряжение а амперметр мне показывает L1-160v L2-260V L3-402V. Ламаю голову в чем причина такого парадокса!

Anatoliy

Гуру тех. поддержки

Главный энергетик

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 742
Источник: http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970

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%.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 700
Источник: https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html

Разное напряжение на фазах

glukoza76 писал(а):
доброго вечера форумчане! У меня такая проблема, Замеряю на 3-х фазном автомате напряжение а амперметр мне показывает L1-160v L2-260V L3-402V. Ламаю голову в чем пречина такого парадокса!

Амперметр показывает ток а не вольтаж.
Вы определитесь чем вы мерили и как.

Anatoliy

Гуру тех. поддержки

Главный энергетик

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 672
Источник: http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970

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.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1521
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Разное напряжение на фазах

При отсоединенном нуле , ноль может показывать напряжение через какой то потребитель. Через лампочку к примеру.

Все тематические вопросы и ответы на них, только на форуме! В личку по электрике не отвечаю.

glukoza76
Автор темы

Участник

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 551
Источник: http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970

Почему обрыв нуля трехфазной схемы создает самый опасный режим и как от него защититься

Преимуществом и одновременно недостатком бытовых однофазных цепей является то, что они все взаимосвязаны и объединены в общую трехфазную схему от питающего трансформатора.

А не ней используется общий ноль (нейтраль), по которому протекают токи всех трех фаз. Он требует очень надежного подключения на вводе в здание, да и на всем протяжении воздушной или кабельной линии.

Однако провода иногда отрываются при неблагоприятной погоде и стихийных бедствиях. Да и качество монтажа иногда страдает, как показано на фото, кочующего по интернету сурового русского светодиода. На нем высокое переходное сопротивление вызвано не достаточным усилием затяжки резьбового соединения.

Встречаются другие дефекты, связанные с подключением алюминиевых жил.

Такой монтаж часто приводит к перегреву провода, отгоранию ноля с разрывом цепи и перераспределением потенциалов напряжения на подключенных потребителях.

Каждые две квартиры здания оказываются последовательно подключенными под линейное напряжение 380 вольт.

Их общее сопротивление складывается и создает единый ток нагрузки, который обеспечивает в каждой квартире свое напряжение (схема делителя).

Поскольку у одного хозяина может работать только холодильник, а у другого дополнительно большое количество мощных электроприборов, то один из них окажется подключенным практически под 380 вольт, а второй не получит почти ничего из-за смещения нейтрали

В одной квартире погорит холодильник, морозильник и вся подключенная бытовая техника, а в другой возникнут неисправности, связанные с недополучением электроэнергии.

Все эти процессы проходят очень быстро, буквально за считанные секунды. На них человеку сложно среагировать отключением коммутационных аппаратов: мало времени.

Исправить положение дел и спасти свою технику могут только автоматические защитные устройства. Эту функцию выполняет реле контроля напряжения РКН. Оно быстро отключает питание при отклонении напряжения выше или ниже допустимого уровня.

Обрыв нуля трехфазного электроснабжения устраняют не домашние мастера, а специалисты, обслуживающие промышленные электроустановки. Это их зона ответственности.

Владелец видеоролика Заметки электрика популярно объясняет, как появляются две фазы в розетках. Рекомендую посмотреть.

Жду ваших вопросов в разделе .

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 2335
Источник: https://ElectrikBlog.ru/dve-fazy-v-rozetkah-prichiny-vozniknoveniya-neispravnostej/

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.

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 944
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Разное напряжение на фазах

так водной автомат выключен, и все автоматы тоже в щитке и току не от куда взяться! И вот еще в чем проблема, идет просадка( при подключении какого либа прибора напруга падает с 260v до 24v)с чем это связано?

haramamburu

Энергетик

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 550
Источник: http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970

Разное напряжение на фазах

Елехтрика вызвать нада аднака. А так при ваших объяснениях ни фига не понятно, ну или как говорится — телепат (тот что штатный на форуме) опять в запое

slavapril

Заслуженный Ректор клуба

Главный энергетик

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 524
Источник: http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970

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.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 1418
Источник: https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html

Разное напряжение на фазах

Напруга падает скорее всего оттого, что где-то плохой контакт у нуля(поэтому и фазы разнятся). Этот контакт образует так называемое переходное сопротивление. А любая нагрузка получается включенной последовательно с переходным сопротивлением этого самого нуля. На этом сопротивлении и оседает всё напряжение, оставляя подключенному прибору какую-то часть напряжения.

Для просмотра ссылки необходимо зарегистрироваться!

А индикаторная отвертка светится на нуле либо по причине смещения нейтрали(перекоса фаз опять-таки по причине плохого контакта в соединении нулевого проводника) — и тогда на нуле имеется некоторый потенциал, на который индикатор реагирует. Либо когда ноль полностью отсоединен с двух сторон, а фазы выключены только на автомате. Тогда электромагнитное поле фаз наводит на очень близко расположенный нулевой проводник опять-таки некоторый потенциал, на который отвертка индикаторная и реагирует. В общем, по самому первому вашему сообщению было ясно, что проблемы с нулем. Искать надо в этом направлении

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1091
Источник: http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970

Видео

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 6
Источник: https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html

Кол-во блоков: 20 | Общее кол-во символов: 17979
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

1. https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html: использовано 3 блоков из 8, кол-во символов 3275 (18%)
2. https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html: использовано 6 блоков из 8, кол-во символов 5005 (28%)
3. https://teplo.bast.ru/articles/skachki-napryazheniya-seti: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2194 (12%)
4. https://ElectrikBlog.ru/dve-fazy-v-rozetkah-prichiny-vozniknoveniya-neispravnostej/: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 3375 (19%)
5. http://www.electric-house.ru/forum/viewtopic.php?t=1970: использовано 6 блоков из 7, кол-во символов 4130 (23%)

Распределение нагрузки по фазам нормы

Автор Евгения На чтение 17 мин. Опубликовано 08.02.2020

Распределение нагрузки по фазам нормы

Как правильно распределить нагрузку по фазам

Рекомендации по распределению нагрузки по фазам

Трехфазное напряжение используется в тех случаях, когда нужна большая мощность сети и при применении трехфазных асинхронных электродвигателей. Неправильное распределение нагрузки по фазам вызывает перегрузку на одной либо двух фазах.

Диаграммы правильного распределения фаз и с перекосом фаз

Увеличение тока в нагрузке на одних фазах вызывает увеличение напряжения на других фазах. Для наглядного понимание распределения нагрузки приведём диаграммы напряжений в электросети для идеального варианта и для варианта с неправильным распределением нагрузки, в результате которой возникает перекос фаз.

Неправильное распределение нагрузки по фазам может возникнуть и при обрыве нуля или замыкании одной из фаз, когда автомат не сработал из-за длинных цепей электросети. Если электросеть не новая, то замеряют токи всех фаз токоизмерительными клещами и выравнивают нагрузку по фазам их перераспределением. Согласно ПУЭ отклонение напряжения по фазам допускается до 30% от 380 В с частотой 50 Гц.

При отклонении этих норм следует обратиться в соответствующие РЭС для устранения перекоса фаз. Для новых сетей в частных домах нагрузку подбирают так, чтобы она была одинакова для каждой фазы. Например, если общая нагрузка 12 кВт, то на каждую фазу приходится по 4 кВт. Если следовать таким правилам, то возможно частое отключение вводного автомата.

Распределение нагрузки по фазам

Чтобы правильно распределить нагрузку по фазам, основные потребители распределяются по фазам так, чтобы учитывалась частота работы потребителей, и будут ли нагрузки работать вместе или исключается их совместная работа. Основными нагрузками можно считать электроприборы с большой мощностью. Это духовой шкаф — 3,5 кВт, варочная поверхность — 7 кВт, электрочайник — 2 кВт, пылесос — 2 кВт, утюг — 2 кВт и т. д. Если варочную поверхность подключить к одной фазе, тогда она создаст большую нагрузку на одну фазу.

Поэтому варочную поверхность нужно приобретать с подключением на три фазы. Для неё можно поставить трехфазный дифавтомат на 16 А. Самые большие нагрузки на кухне. Если учитывать что вместе работают все розетки над столешницей и духовка, то разносим их по разным фазам. К примеру хозяйка не может сразу включить пылесос и утюг, поэтому розетки в комнатах подключаем к разным фазам. Бойлер и стиральную машину можно подключить к одной фазе, а освещение распределить равномерно по фазам.

Как правильно распределить нагрузку по фазам

Что важно знать

Данная диаграмма условно иллюстрирует трехфазную сеть:

Напряжение между фазами 380 вольт обозначено синим цветом. Зеленым цветом обозначено равномерное распределенное линейное напряжение. Красным — перекос напряжений.

Новым, трехфазным абонентам электросети в частном доме или квартире, при первом подключении, не стоит сильно надеяться на изначально равномерно распределенную нагрузку на вводной линии. Поскольку от одной линии могут быть запитаны несколько потребителей, а у них с распределением могут возникать проблемы.

Первым делом нужно выяснить напряжение между фазами, а также между L1-L3 и нулем, измерив их измерительным прибором. Если вы начали обзор нашего портала с этой статьи, рекомендуем также ознакомиться с инструкцией по использованию мультиметра.

Если после измерений вы увидели, что есть отклонения от номинальных напряжений (более 10%, согласно ГОСТ 29322-92), необходимо обратиться в электроснабжающую организацию для принятия соответствующих мероприятий по восстановлению симметрии фаз. Более подробно о том, что такое перекос фаз в сети, можете узнать из нашей статьи.

Согласно договору между абонентом и РЭС (о пользовании электроэнергией), последние должны поставлять качественную электроэнергию в дома, с указанным фазным и линейным напряжением. Частота также должна соответствовать 50 Герц.

Правила распределения

При проектировании схемы проводки необходимо максимально одинаково подбирать предполагаемые группы потребителей и распределить их по фазам. К примеру, каждая группа розеток по комнатам в доме подключена к своему фазному проводу и сгруппирована таким образом, чтобы нагрузка на сеть была оптимальна. Таким же образом организовывают линии освещения, выполняя их распределение по разным фазным проводника и так далее: стиральная машина, печь, духовка, котел, бойлер.

На схеме ниже изображены рекомендации, которые позволят вам правильно распределить нагрузку по фазам в частном доме либо коттедже:

Также советуем просмотреть видео, на котором наглядно демонстрируется пример сборки трехфазного электрощита:

Теперь вы знаете, как должно выполняться распределение нагрузки по фазам в частном доме и квартире. Надеемся, предоставленная информация была для вас интересной и полезной!

Рекомендуем также прочитать:

Перекос фаз в трехфазной сети — чем опасен и когда возникает?

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 R_Н 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.

Распределение нагрузки по фазам нормы

электроизмерения

проектирование

электромонтаж

Электролаборатория

Эти люди доверяют нам

• Facebook
• ВКонтакте

• 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.

  Расчет трехфазной цепи для жилого дома

  Вам необходимо сделать трехфазное питание для дома? О том, как это сделать, читайте описание ниже.

  Прежде всего, нужно провести расчет трехфазной цепи.

  Порядок расчета

  1. Симметрично распределить нагрузку на три фазы. Мощность на каждой фазе будет равна мощности трехфазной нагрузки, кратная трем.

  2. Рассчитать нагрузку на каждую фазу.

  3. В результате, нужно добиться того, чтобы на каждой фазе, в момент полной загрузки сети, была примерно одинаковая мощность.

  4. Определить ток на самой загруженной фазе. После этого необходимо проверить, чтобы при максимальной мощности ток был меньше тока срабатывания входного трехфазного автомата.

  Расчет нагрузки по фазам

  Допустим, у вас имеется трехфазный двигатель мощностью 1500 Вт. Соответственно, на каждую фазу приходится по 500 Вт активной мощности. Предположим, что cos фи=0,8. Полная мощность равна: 500/0,8. Получается, что 625 Вт нужно распределить на каждую фазу.

  Кроме двигателя к фазам, вероятно, подключены и другие потребители. Например, кроме 500 Вт подключается освещение на 200 Вт и конвектор на 300 Вт. Все мощности суммируются по горизонтали. Реактивная мощность остается без изменений (если не используются нагрузки с реактивной составляющей).

  По теореме Пифагора можно определить реактивную мощность.

  Но на практике это довольно сложные расчеты. Поэтому, это рассчитывается приближенно: 625 Вт + 500 Вт = 1150 Вт. Эта сумма получается больше точных расчетов по формуле, но страшного ничего нет. Расчет произведен с небольшим запасом.

  На практике для приблизительных расчетов достаточно сложить все полные мощности и по ним определить мощность автомата для требуемой нагрузки.

  Разводка однофазного щитка

  Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

  Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

  Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу. На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

  • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
  • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
  • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.

  Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:

  • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
  • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
  • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

  По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

  Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь. Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

  Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность. Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

  После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

  В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

  Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

  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.

Напряжение между тремя фазами

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.

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 R_Н 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.

Линейное и фазное напряжение — отличие и соотношение

В этой краткой статье, не вдаваясь в историю сетей переменного тока, разберемся в соотношениях между фазными и линейными напряжениями. Ответим на вопросы о том, что такое фазное напряжение и что такое линейное напряжение, как они соотносятся между собой и почему эти соотношения именно таковы.

Ни для кого не секрет, что сегодня электроэнергия от генерирующих электростанций подается к потребителям по высоковольтным линиям электропередач с частотой 50 Гц. На трансформаторных подстанциях высокое синусоидальное напряжение понижается, и распределяется по потребителям на уровне 220 или 380 вольт. Где-то сеть однофазная, где-то трехфазная, однако давайте разбираться.

Действующее значение и амплитудное значение напряжения

Прежде всего отметим, что когда говорят 220 или 380 вольт, то имеют ввиду действующие значения напряжений, выражаясь математическим языком — среднеквадратичные значения напряжений. Что это значит?

Это значит, что на сомом деле амплитуда Um (максимум) синусоидального напряжения, фазного Umф или линейного Umл, всегда больше этого действующего значения. Для синусоидального напряжения его амплитуда больше действующего значения в корень из 2 раз, то есть в 1,414 раза.

Так что для фазного напряжения в 220 вольт амплитуда равна 310 вольт, а для линейного напряжения в 380 вольт амплитуда окажется равной 537 вольт. А если учесть, что напряжение в сети никогда не бывает стабильным, то эти значения могут быть как ниже, так и выше. Данное обстоятельство всегда следует учитывать, например выбирая конденсаторы для трехфазного асинхронного электродвигателя.

Фазное сетевой напряжение

Обмотки генератора соединены по схеме «звезда», и объединены концами X, Y и Z в одной точке (в центре звезды), которая называется нейтралью или нулевой точкой генератора. Это четырехпроводная трехфазная схема. К выводам обмоток A, B и C присоединяются линейные провода L1, L2 и L3, а к нулевой точке — нейтральный провод N.

Напряжения между выводом A и нулевой точкой, B и нулевой точкой, С и нулевой точкой, — называются фазными напряжениями, их обозначают Ua, Ub и Uc, ну а поскольку сеть симметрична, то можно просто написать Uф — фазное напряжение.

В трехфазных сетях переменного тока большинства стран стандартное фазное напряжение равно приблизительно 220 вольт — напряжение между фазным проводом и нейтральной точкой, которая обычно заземляется, и ее потенциал принимается равным нулю, потому она и называется еще нулевой точкой.

Линейное напряжение трехфазной сети

Напряжения между выводом A и выводом B, между выводом B и выводом C, между выводом C и выводом A, — называются линейными напряжениями, то есть это напряжения между линейными проводниками трехфазной сети. Их обозначают Uab, Ubc, Uca, или можно просто написать Uл.

Стандартное линейное напряжение в большинстве стран равно приблизительно 380 вольт. Легко заметить в данном случае, что 380 больше 220 в 1,727 раза, и, пренебрегая потерями, ясно, что это квадратный корень из 3, то есть 1,732. Безусловно, напряжение в сети все время в ту или другую сторону колеблется в зависимости от текущей загруженности сети, но соотношение между линейными и фазными напряжениями именно таково.

Откуда взялся корень из 3

В электротехнике часто применяют векторный метод изображения синусоидально изменяющихся во времени величин напряжений и токов. Метод основан на положении, что при вращении некоторого вектора U вокруг начала координат с постоянной угловой скоростью ω, его проекция на ось Y пропорциональна синусу ωt, то есть синусу угла ω между вектором U и осью Х, который в каждый момент времени определен.

График зависимости величины проекции от времени есть синусоида. И если амплитуда напряжения — это длина вектора U, то проекция, которая меняется со временем — это текущее значение напряжения, а синусоида U(ωt) отражает динамику напряжения.

Так вот, если теперь изобразить векторную диаграмму трехфазных напряжений, то получится, что между векторами трех фаз одинаковые углы по 120°, и тогда если длины векторов — это действующие значения фазных напряжений Uф, то чтобы найти линейные напряжения Uл, необходимо вычислить РАЗНОСТЬ любой пары векторов двух фазных напряжений. Например Ua – Ub.

Выполнив построение методом параллелограмма, увидим, что вектор Uл = Uа + (-Ub), и в результате Uл = 1,732Uф. Отсюда и получается, что если стандартные фазные напряжения равны 220 вольт, то соответствующие линейные будут равны 380 вольт.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Сразу расскажу для чего необходимо самостоятельно в своей квартире или доме измерять в Вольтах напряжение.

Во-первых. для того что бы убедится в исправности электрической розетки, выключателя, светильника- Мы проверяем на их контактах наличие напряжения, которое должно соответствовать 220 Вольтам с допустимыми отклонениями для домашней электросети.

Во-вторых. если напряжение в электропроводки будет значительно выше допустимых пределов, то как показала практика- это является очень часто причиной поломки электроники, бытовой техники и перегорания ламп в светильниках. Причем не только превышение или перенапряжение в электросети опасно, но так же, но конечно в меньшей степени- опасно снижение ниже допустимой величины напряжения, в таких условиях, как правило ломается компрессор холодильника.

Допустимые значения напряжения, причины скачков.

Согласно требованиям ГОСТа 13109, значение напряжения в домашней электрической сети должно быть в пределах 220В ±10% ( от 198 Вольт до 242 Вольт). Если в вашем доме или квартире стали тускло гореть, моргать лампочки или, вообще они часто перегорают, не стабильно работает бытовая техника и электроника- рекомендую сразу по максимуму все выключить и проверить значение напряжения в электропроводке.

Если Вы зарегистрировали скачки напряжения, то чаще всего в периодическом снижении ниже допустимого уровня виноваты соседи по дому или улице. Так как к линии, идущей от подстанции не только Вы подключены, но и ваши соседи. Это обычно характерно для частных или индивидуальных домов, в случаях, если другой человек, а тем более если несколько, на той же линии включат мощный потребитель, который периодически меняет уровень энергопотребления, например сварочный аппарат, станок и т. д.

Второй вариант касается всех, но чаще встречается в многоквартирных домах. Если в щите на 380 Вольт отгорит ноль, все квартиры начинают получать электроэнергию в аварийном режиме. Причем, в зависимости от нагрузки на каждую фазу, в одной квартире будет перенапряжение в другой наоборот- падение.

Почему это происходит? Потому что на этажный щиток приходит 3 фазы + ноль = заземляющий проводник. Каждая квартира подключается к одной фазе, нулю и заземлению (для 3 проводных линий).

Квартиры сидят на разных фазах, потому что необходимо обеспечить равномерную нагрузку на все 3 фазы для нормальной работы всей электросети до подстанции. Так вот напряжение между фазами 380 Вольт, а между фазой и нулем (заземлением )- 220 Вольт.

Получается что все нулевые проводники сведены в одну точку (смотрите справа схему), и при пропадании (обрыве) нулевого проводника- все квартиры начинают запитываться без него только фазами, которые оказываются подключенными в звезду.

Что такое линейное и фазное напряжение.

Знание этих понятий очень важно для работы в электрощитах и с электротехническими устройствами, работающими на 380 Вольт. Если у Вас обычная квартира и Вы не собираетесь работать в электрощитах, то этот пункт можете пропустить т. к. у Вас в квартире только фазное напряжение 220 вольт.

В большинстве частных или индивидуальных домов так же на электрощит или счетчик приходит только 2 (фаза и ноль ) или 3 (+заземление) провода, что означает присутствие в вашей квартире или доме напряжения 220 Вольт. Но если приходит 4 или 5 проводов то, это означает что Ваш дом (бывает и в гаражах, и особенно в офисах) подключен к сети 380 Вольт.

Напряжение между любыми двумя из трех фазами линии электропитания называется линейным, а между любой фазой и нулем- фазным.

В нашей стране линейное напряжение у электропотребителей равно 380 Вольтам (измеряется между фазами), а фазное- 220 Вольт. Смотрите на рисунке слева.

Бывают и другие значения в электросистеме нашей страны, но фазное всегда меньше линейного на корень квадратный из трех.

Как проверить напряжение.

Для измерения напряжения электрического тока служат следующие измерительные приборы:

1. Вольтметр. хорошо знакомый всем с уроков физики. В повседневной жизни он не используется.
2. Мультиметр. обладающий многочисленными функциями, в том числе и измерения величины тока и напряжения. Рекомендую почитать нашу статью: «Как пользоваться мультиметром ».
3. Тестер — то же самое что и мультиметр, только механической стрелочной конструкции.

Внимание, при измерении источников постоянного тока (какие к ним относят ) необходимо соблюдать полярность.

Как измерить напряжение в розетке, в патроне лампы и т. п.:

1. Проверяем надежность изоляции измерительного прибора, особенно обращаем внимание на щупы, которые обязательно необходимо подключать только в соответствующие проводимым операциям гнезда.
2. Устанавливаем переключатель пределов измерений на приборе в положение измерения переменного напряжения до 250 Вольт (400- для измерений линейного напряжения).
3. Вставляем щупы в розетку или подносим к контактам на лампе, светильнике или любом другом электроприборе.
4. Снимаем показания.

Будьте осторожны- работа проводится под напряжением- не касайтесь руками не изолированных контактов и проводов, находящихся под напряжением.

Как измерить напряжение аккумулятора, батарейки и блока питания.

Все источники постоянного тока необходимо измерять с соблюдением полярности- черный щуп ставим на минусовую клемму, а красный — на плюсовую клемму.

А так все аналогично проводятся как и при проведении вышеописанных измерений в розетке, но только тестер или мультиметр необходимо переключить в режим измерения постоянного тока с пределом выше указанного на АКБ. батарейке или блоке питания.

• Как измерить силу переменного или.
• Как пользоваться мультиметром для.
• Как пользоваться индикаторной.
• Как проверить конденсатор, определить.

Почему на одной фазе 220 а трех фазах 380 вольт?

3-фазное электрическое напряжение, которое на картинке ниже обозначено через R — S — T, при измерении с помощью вольтметра покажет 380 вольт. Но, если каждая фаза показывает 220 вольт, почему же так происходит?

Все очень просто. 380 вольт, 3 фазы, R — S — T образуют фазовые углы по 120 градусов каждый, см. картинку:

Любой из этих углов выглядит как треугольник

Используем правило треугольника: сумма углов в треугольнике равна 180 °, полученный угол RTN и TRN, соответственно (180 ° -120 °) / 2 = 30 градусов.

Таким образом получается, что напряжение 3 фаз — 380 вольт, в то время как одной фазы — 220.

Заморочили человеку голову какими-то треугольниками, градусами и чертежами. Нет в токе никаких геометрических фигур, это АБСТРАКЦИЯ.

А разница такая между фазами происходит из-за того, что между подачами напряжения в каждой из трёх фаз есть разница во времени на треть цикла.

К примеру, для упрощения, представим что частота нашей сети равна 1 Герцу (= 1 оборот генератора в секунду).

После запуска трёхфазного генератора, в первой фазе максимум толчка напряжения произойдёт в 0-й миллисекунде, во второй фазе в 333-й миллисекунде, в третьей фазе в 666-й.

Потом начинается новый цикл, в первой фазе толчок нарастает к 1000-й, во второй в 1333-й, в третьей в 1666-й и так далее.

Так вот, пока в первой фазе ток возбудил свой максимум в 220 к наступившей 2000-й секунде, вторая фаза ещё этого сделать не успела и возбуждена лишь на минус 160, соответственно разница между ними 220-(-160)=380.

Если бы ток шёл в полной противофазе, тогда бы толчки были бы полностью противоположны и были бы равны 220-(-220)=440.

Ну, а почему между фазой и нулём разница в 220 и так понятно, потому что в фазе напряжение 220, а в нуле ноль: 220-0=220

Разница между напряжениями представленная в виде графика:

Анимированное движение тока в трёхфазной сети для наглядности:

Как мы от сюда видим, когда в одном из проводов ток уже движется во всю, в другом проводе ток ещё не полностью разогнался что бы от него “убегать”, а в третьем он уже перестал разгоняться.

Трёхфазная сеть — это провод с нулевым потенциалом и три фазных провода с потенциалами 220*sqrt(2)*cos(2*pi*50t), 220*sqrt(2)*cos(2*pi*50t + 2*pi/3) и 220*sqrt(2)*cos(2*pi*50t — 2*pi/3), где sqrt — это квадратный корень. Если взять два любых фазных провода, то между ними будет разность потенциалов 220*sqrt(2)*( cos(2*pi*50t) + cos(2*pi*50t + 2*pi/3) ). Вспоминаем школьную тригонометрию, получаем 220*sqrt(3)*sqrt(2)*cos(. = 381*sqrt(2)*cos(. Таким образом, при действующем значении переменного напряжения между нулём и фазой 220 В между двумя любыми фазами наличествует переменное напряжение 381 (

в избранное ссылка отблагодарить

Одну фазу что бы получить 220 вольт нужно замерить между рабочим нулевым проводником и фазой, а для того что бы получить 380 вольт нужно замерять между двумя фазными проводами. Каждая из трех фаз на ноль даст 220 вольт. Питание поданное по трем фазам называется так из-за “наложения” векторов находящихся относительно друг друга на 120 градусов, в середине находится нулевой проводник получаемый на подстанции, а на подстанцию линией ЛЭП приходит всегда только фазы.

в избранное ссылка отблагодарить

380 — это 220 умножить на корень из 3. Ровно так же, как 127 (помните, когда-то у нас было именно такое напряжение?) — это 220 делить на корень из 3. Штука в том, что если нарисовать соединение трёх фаз “звездой”, с нулевым проводом, то получится равносторонний треугольник, нулевой провод при этом соответствует центру симметрии этого треугольника, фазное напряжение (220) — расстоянию от этого центра до вершины, а сторона — межфазному напряжению. В расностороннем треугольнике сторона аккурат в корень из 3 больше расстояния от центра до вершины.

в избранное ссылка отблагодарить

Наконец то я это разгадал))) Амплитудное значение напряжение 1 фазы 310В (Эффективное напряжение 220В), амплитудная разница между двумя фазами 540В, а эффективное как раз и будет 380В, это 540в/(корень из 2). Корень из 2 это усреднение из чистой синусоиды. Частота останется такая же 50 Гц. В различной технике на выходе может и не быть синусоиды и там будут другие как амплитудные значения, так и тип сигнала на выходе, но что бы эффективное напряжение было 22В.

Три фазы = линейное напряжение 380 Вольт, Одна фаза = фазное напряжение 220 Вольт

Статья адресована начинающим электрикам. Я тоже когда-то был начинающим, и всегда рад поделиться знаниями и поднять профессиональный уровень моих читателей.

Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 В, а в некоторые – 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других – однофазное? Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.

Очень коротко, для тех, кто не будет читать дальше: напряжение 380 В называется линейным и действует в трехфазной сети между любыми из трёх фаз. Напряжение 220 В называется фазным и действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное). Какая разница? Далее – подробнее.

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я подробно рассказал здесь, это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники – про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Подробнее о перекосе фаз, и от чего он бывает – здесь.

А защититься от перекоса фаз лучше всего с помощью реле напряжения, например Барьер или ФиФ ЕвроАвтоматика.

Кроме того, чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие “отдыхают”)

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

• Простота
• Дешевизна
• Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

• Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

• Мощность ограничена только сечением проводов
• Экономия при трехфазном потреблении
• Питание промышленного оборудования
• Возможность переключения однофазной нагрузки на “хорошую” фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

• Дороже оборудование
• Более опасное напряжение
• Ограничивается максимальная мощность однофазных нагрузок

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат – вводной, далее – по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток – одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше – трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее трехфазные двигатели), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Трехфазный ввод. Вводной автомат на 100 А, далее – на счетчик трехфазный прямого включения Меркурий 230.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого – не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже писал здесь. А про выбор сечения провода – здесь. Там же – жаркие обсуждения вопросов.

Но если мощность потребителя – 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Пример трехфазного электрощитка. Потребители и трехфазные, и однофазные.

Например, 15 кВт – это для одной фазы около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и трансформаторного включения (с трансформаторами тока).

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

И на вводе (перед счетчиком) стоят примерно такие “ящички”:

Трехфазный ввод. Вводной автомат перед счетчиком.

Существенный минус трехфазного ввода (отмечал его выше) – ограничение по мощности однофазных нагрузок. Например, выделенная мощность трехфазного напряжения – 15 кВт. Это значит, что по каждой фазе – максимум 5 кВт. А это значит, что максимальный ток по каждой фазе – не более 22 А (практически – 25). И надо крутиться, распределяя нагрузку.

Надеюсь, теперь понятно, что такое трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В?

Схемы Звезда и Треугольник в трехфазной сети

Существуют различные вариации включения нагрузки с рабочим напряжением 220 и 380 Вольт в трехфазную сеть. Эти схемы называются “Звезда” и “Треугольник”.

Когда нагрузка рассчитана на напряжение 220В, то она включается в трехфазную сеть по схеме “Звезда”, то есть к фазному напряжению. При этом все группы нагрузки распределяются так, чтобы мощности по фазам были примерно одинаковы. Нули всех групп соединены вместе и подключены к нейтральному проводу трехфазного ввода.

В “Звезду” подключены все наши квартиры и дома с однофазным вводом, другой пример – подключение ТЭНов в мощных калориферах и конвектоматах.

Когда нагрузка на напряжение 380В, то она включается по схеме “Треугольник”, то есть к линейному напряжению. Такое распределение по фазам наиболее типично для электродвигателей и другой нагрузки, где все три части нагрузки принадлежат к единому устройству.

Система распределения электроэнергии

Исходно напряжение всегда является трехфазным. Под “исходно” я подразумеваю генератор на электростанции (тепловой, газовой, атомной), с которого напряжение в много тысяч вольт поступает на понижающие трансформаторы, которые образуют несколько ступеней напряжения. Последний трансформатор понижает напряжение до уровня 0,4 кВ и подаёт его конечным потребителям – нам с вами, в квартирные дома и в частный жилой сектор.

На крупных предприятиях с потреблением мощности более 100 кВт обычно существуют собственные подстанции 10/0,4 кВ.

Трехфазное питание – ступени от генератора до потребителя

На рисунке упрощенно показано, как с генератора G напряжение (везде речь идёт про трехфазное) 110 кВ (может быть 220 кВ, 330 кВ или другое) поступает на первую трансформаторную подстанцию ТП1, которая понижает напряжение в первый раз до 10 кВ. Одна такая ТП устанавливается для питания города или района и может иметь мощность порядка от единиц до сотен мегаватт (МВт).

Далее напряжение поступает на трансформатор ТП2 второй ступени, на выходе которого действует напряжение конечного потребителя 0,4 кВ (380В). Мощность трансформаторов ТП2 – от сотен до тысяч кВт. С ТП2 напряжение поступает к нам – на несколько многоквартирных домов, на частный сектор, и т.п.

Такие ступени преобразования уровня напряжения необходимы для того, чтобы уменьшить потери при транспортировке электроэнергии. Подробнее о потерях в кабельных линиях – в другой моей статье.

Схема упрощённая, ступеней может быть несколько, напряжения и мощности могут быть другие, но суть от этого не меняется. Только конечное напряжение потребителей одно – 380 В.

Напоследок – ещё несколько фото с комментариями.

Электрощит с трехфазным вводом, но все потребители – однофазные.

Трехфазный ввод. Переход на меньшее сечение проводов, чтобы подключить их к счетчику.

“>

Перекос фаз в трехфазной сети

В трехфазных электрических сетях напряжение должно равномерно распределяться по каждой фазе, с незначительными отклонениями в пределах допустимой нормы. При несоблюдении этого условия возникает перекос фаз в трехфазной сети, способный вызвать серьезные негативные последствия. В промышленности данное явление приводит к значительному снижению мощности электродвигателей, трансформаторов и другого оборудования.

В быту из-за перекоса возникают неисправности бытовой техники и прочих потребителей. Для того чтобы предотвратить подобные ситуации, необходимо хорошо разбираться в сути этого явления.

Причины возникновения

В качестве причины перекоса рассматриваются различные факторы, однако, по общему мнению, специалистов, чаще всего перекос возникает из-за неравномерного и неправильного распределения нагрузки в фазах внутренних электрических сетей. Это означает, что работа одной или двух фаз осуществляется с перегрузкой, а другие фазы в это время находятся под значительно меньшей нагрузкой.

Нередки случаи, когда однофазные потребители оказываются на одной фазе. В результате, причиной перекоса становится большое количество бытовой техники, включенной одновременно. Основными признаками подобного явления считается заметное падение мощности электрических приборов, а иногда их работа вообще прекращается. Обычные лампы накаливания начинают гореть очень тускло, а у люминесцентных ламп начинается мерцание.

Главная опасность таких ситуаций заключается в некорректной работе бытовых приборов и оборудования. Больше всего страдают электродвигатели, установленные во многих устройствах. В некоторых случаях причиной перекоса является обрыв фазы, вызывающий значительное увеличение токов в других фазах. Такой режим работы приводит к перегрузкам оборудования и считается аварийным.

Кроме того, перекос может возникнуть в результате короткого замыкания фазы и нулевого провода. В такой ситуации автоматический выключатель выходит из строя, а между нулем и остальными фазами резко увеличивается напряжение.

Защита и устранение

Для того чтобы предотвратить возникновение перекоса и обеспечить нормальную эксплуатацию трехфазной сети, необходимо привести напряжение на каждой фазе в соответствие с номиналом. Это можно сделать с помощью специальных приборов и устройств, например, используя стабилизатор напряжения. Как правило, это трехфазное устройство, состоящее из трех однофазных приборов, используемое в условиях промышленного производства. Тем не менее, стабилизаторы не способны устранять перекосы, они лишь выравнивают напряжение в каждой фазе.

Иногда они сами становятся причиной неравномерного распределения электроэнергии. Поэтому для борьбы с перекосами разработаны специальные технологии, способные выровнять напряжение между фазами. Среди них наибольшее распространение получили:

• Использование автоматических устройств, выравнивающих нагрузки.
• Проектирование электроснабжения на объекте с учетом предполагаемых нагрузок. Эффективное устранение перекоса фаз в трехфазной сети возможно путем тщательного планирования мощностей и расчетов возможных нагрузок с учетом их правильного распределения по фазам.
• Возможность изменения электрических схем с учетом добавленных мощностей потребителей.
• Подключение специальных устройств, контролирующих фазное напряжение и отключающих питание в случае перекоса.

В процессе эксплуатации нередко приходится измерять перекос фаз в трехфазной сети. Для этого используются специальные тестеры и по итогам измерений однофазные нагрузки перебрасываются с перегруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе должен тщательно измеряться, чтобы при перераспределении токи каждой фазы были примерно одинаковые.

Существуют нормативы, определяющие допустимый перекос и нормы несимметрии. Так, разница нагрузок в вводно-распределительных устройствах между фазами не должна превышать 15%, а в распределительных щитах – 30%.

Использование симметрирующего трансформатора

Одним из наиболее эффективных средств предотвращения перекоса фаз считается симметрирующий трансформатор, способный поддерживать установленное значение фазного напряжения. Он производит выравнивание не на отдельной фазе, а обеспечивает симметрию всех имеющихся фаз. То есть, выравнивается вся трехфазная сеть.

Это высокотехнологичное устройство работает даже при 100-процентных перекосах напряжения и устраняет их в самом широком диапазоне, независимо от причин возникновения. Прибор равномерно распределяет потребителей между фазами, поддерживает заданное значение напряжения. Преобразует токи трехфазных сетей под конкретные условия эксплуатации, выполняет ряд других важных функций.

Последствия

Всем известно, что перекосы фаз могут вызвать серьезные негативные последствия для трехфазной сети. Заметно увеличивается энергопотребление, электроприборы и оборудование начинает работать неправильно, в их работе происходят сбои, отключения, отказы, перегорают предохранители, изнашивается изоляция. В трехфазных автономных источниках под влиянием неравномерной загрузки фаз возникают механические повреждения подшипников вала и подшипниковых щитов генератора вместе с приводным двигателем.

Все негативные последствия получают довольно широкое распространение и охватывают многие сферы деятельности:

• Все электроприемники, в том числе приборы, оборудование и другие в значительной степени подвержены повреждениям, отказам, увеличенному износу, снижению сроков эксплуатации.
• Источники электроэнергии – генераторы также попадают под воздействие перекоса. У них резко возрастает расход топлива и масла, жидкости в системе охлаждения. Повреждается генератор, увеличивается потребление электричества из общей сети.
• Для потребителей становится опасен электротравматизм, возгорание проводки или приборов. Возрастают расходы, связанные с необходимостью ликвидации негативных последствий.

определение, причины его возникновения и способы защиты

В однофазном режиме значение напряжения должно составлять 220 вольт, а при трёхфазном — 380 вольт. Но в реальности эти числа практически не встречаются. Поэтому проверив значение напряжения в розетке, можно наглядно убедиться в существовании перекоса фаз. Чтобы приблизить значение напряжения к стандартным значениям, необходимо понимать, что подразумевается под словосочетанием «перекос фаз», его причинами и возможными способами устранения.

Суть понятия

Фаза — это электрическая цепь с некоторым значением синусоидальной электродвижущей силы.

Трёхфазная цепь, в свою очередь, состоит из трёх электрических цепей, которые владеют синусоидальной электродвижущей силой с одинаковой амплитудой и частотой тока.

Трёхфазная сеть состоит из трёх синусоидальных токов или напряжений, которые имеют одну частоту и сдвинуты по фазе на угол, равный 120 градусам.

Если потребителей электрической энергии подключить к фазам сети неравномерно — например, большинство сосредоточить в одной, а в двух других их будет гораздо меньше — это приведёт к асимметрии напряжения. При этом в трёхфазных четырёхпроводных сетях несимметричность параметров будет менее заметна, так как нулевой провод выравнивает неравномерность напряжения по фазам.

Так как на практике добиться идеальной симметричности невозможно, некоторое отличие значений напряжений является допустимым. Значения токов в каждой из фаз могут отличаться не более, нежели в три раза (а именно 30%) в распределительных щитах. Во вводных панелях распределительных устройств разница параметров должна отличаться не более чем в 6,5 раз (15%).

Причины возникновения

Нарушение симметричности напряжений в трёхфазной цепи — нежелательная ситуация. Поэтому для того чтобы её устранить, необходимо понять, почему она может возникнуть. Причины перекоса фаз в трёхфазной сети сводятся к основным трём обстоятельствам:

• неравномерное группирование потребителей;
• отсоединение нулевого провода;
• замыкание фазного провода на землю.

При неправильном распределении потребителей в трёхфазной трёхпроводной цепи, напряжение на них будет существенно отличаться. Потребители, обладающие наименьшим сопротивлением, окажутся под повышенным напряжением. Токоприёмники с большим значением сопротивления будут иметь напряжение, не достигающее оптимального значения.

Неравномерное распределение нагрузки оказывает влияние как на источники и приёмники электрической электроэнергии, так и на потребителей. Для электроприёмников перекос грозит снижением срока службы их работы.

На источниках электроэнергии неравномерное распределение напряжения по фазам скажется в виде увеличенного потребления энергии, повреждений изоляции, износа, сокращение срока службы. При использовании автономного дизельного генератора увеличится расход топлива и охлаждающего вещества.

Снижение качества электрической изоляции для потребителей чревато такими последствиями:

• повреждение, поломка бытовых приборов или электрической проводки;
• возникновение пожара;
• получение травм;
• выход из строя электроприборов.

Способы защиты

Устранить нежелательное явление перекоса можно с помощью организационных мероприятий и установкой защитной аппаратуры.

К организационным мероприятиям относится правильное распределение нагрузки по всем фазам с учётом мощности. Недостатком является тот факт, что при всём желании проектировщика произвести очень точное размещение, особенно при подключении квартир, домов, невозможно.

Защитная аппаратура, которую можно установить:

• Трёхфазный автоматический выключатель.
• Трёхфазный стабилизатор напряжения.
• Реле контроля фаз. Особенно целесообразно использовать реле совместно со стабилизаторами напряжения.
• Симметрирующие трансформаторы. По строению они отличаются от силовых тем, что имеют дополнительную обмотку, которая включается между заземлением средней точки и нулём.

В быту распространены однофазные стабилизаторы, на производстве — трёхфазные. Диапазон их мощности широк.

Недостатки трёхфазных стабилизаторов:

• излишний расход электроэнергии;
• низкая надёжность работы из-за частой смены деталей;
• принцип работы, способствующий появлению перекоса фаз.

Последствия перекоса

Наиболее просто обнаружить неравномерность напряжения даже без вольтметра в быту. При его пониженном значении бытовые приборы могут не включаться, осветительные приборы будут гореть очень тускло.

Последствия неравномерного распределения нагрузки:

• ухудшение качества электроэнергии;
• появление уравнительных токов, из-за которых потери электроэнергии увеличиваются;
• неэффективная работа электрооборудования, снижение качества электрической изоляции и, как следствие, уменьшение срока службы аппаратуры.

Перекос фаз — явление крайне нежелательное, но, к сожалению, довольно распространённое при работе электрооборудования. Полностью искоренить его почти невозможно. Поэтому необходимо следить, чтобы отклонения значения напряжений всегда находились в допустимых пределах. Это обеспечит длительный срок службы электроприборов и сохранит здоровье и жизнь обслуживающему персоналу.

Что такое разбаланс фаз? 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 той же энергосистеме или неидентифицированными однофазными замыканиями на землю.Однофазное переключение (потеря фазы), вызванное сбоями в электросети, обрывом проводов, неисправными предохранителями, поврежденными контактами или неисправными перегрузками, также может привести к нарушению условий дисбаланса.

Трехфазное контрольное реле 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 выключения 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.

Исследование дисбаланса напряжения | Carelabz.com

Электрооборудование, такое как двигатели, не будет работать стабильно при несимметричном напряжении в системах. Обычно разница между максимальным и минимальным напряжениями не должна превышать четырех процентов от самого низкого напряжения. Большой дисбаланс может привести к перегреву компонентов, особенно двигателей.

• Трехфазное оборудование, такое как асинхронный двигатель с разбалансировкой обмоток.
• Любая большая однофазная нагрузка или несколько небольших нагрузок, подключенных только к одной фазе, вызывают больший ток, протекающий от этой конкретной фазы, вызывая падение напряжения в линии.
• Переключение трехфазных тяжелых нагрузок приводит к скачкам тока и напряжения, которые вызывают дисбаланс в системе.
• Неравные импедансы в системе передачи или распределения электроэнергии вызывают дифференцирование тока в трех фазах.

Почему важно исследование дисбаланса напряжений?

Влияние обширных дисбалансов напряжений на энергосистемы и оборудование обширно и серьезно. Сильный дисбаланс может резко сократить жизненные циклы оборудования, значительно ускорить цикл замены оборудования и значительно увеличить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание системы. Кроме того, для 3-фазной 4-проводной системы дисбаланс напряжения приводит к увеличению тока нейтрали и вызывает неисправность реле.

Неуравновешенность напряжений приведет к дополнительным потерям мощности, снижению эффективности системы, сокращению срока службы двигателя и т. Д.Также небольшое количество ненормальных условий работы и обслуживания также вызывает дисбаланс напряжения и приводит к негативным последствиям для оборудования и систем. Эти условия включают в себя такие проблемы, как плохие электрические контакты, установка неподходящей батареи шунтирующих конденсаторов, однофазная работа двигателя и т. Д. Подобные условия эксплуатации и технического обслуживания могут возникать нечасто. Однако, если они все же произойдут, они вызовут очень серьезные проблемы для систем или оборудования

.

Основные последствия дисбаланса напряжений описаны ниже:

• Дополнительная потеря мощности
• Недостаток безопасности
• Неисправность двигателя
• Снижение жизненного цикла
• Неисправность реле
• Неточные измерения
• Неисправность трансформатора

Что делается во время исследования несимметрии напряжения?

Поскольку несимметрия напряжения может быть очень опасной для электрического оборудования, источник проблемы должен быть тщательно исследован и устранен.Подсчитывая напряжение, он может помочь сэкономить деньги и энергию за счет повышения эффективности передачи и, возможно, избежания дорогостоящего прерывания работы оборудования из-за его отказа. Правильное тестирование и обмен данными с утилитой могут помочь найти и решить проблему.

Основная цель исследования:

• Для определения причин и последствий несимметрии напряжения в системе распределения и в пользовательских объектах.
• Для определения принятых определений для расчета несимметрии напряжения и уточнения соответствующих стандартов.
• Для определения методов смягчения последствий для системы распределения и для отраслей.

Процент дисбаланса напряжений можно рассчитать по следующей формуле:

% небаланс = [Максимальное отклонение от среднего / Среднее трехфазное напряжение] * 100

Для расчета процентного отклонения по трем фазам:

[Макс (Im-Ir) (Im-Iy) (Im-Ib) * 100] / Im

Где Im — среднее значение токов в трех фазах

Im = (Ir + Iy + Ib) / 3

Ir, Iy, Ib — фазные токи.

Кроме того, дисбаланс также может быть измерен путем сопоставления силы токов прямой последовательности с токами обратной последовательности. Допустимый предел в виде процента тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности в идеале составляет 1,3%, но приемлемо до 2%.

Как проводится исследование дисбаланса напряжения?

В этом исследовании был проведен всесторонний анализ проблемы несимметрии напряжения в энергосистеме. Это поможет коммунальным предприятиям и отраслям понять причины, последствия и определения несимметрии напряжения, определить методы смягчения и интерпретировать соответствующие стандарты.

Принимается во внимание несколько практических случаев, связанных с дисбалансом напряжений. Результаты моделирования с определением проблемы и мерами по улучшению будут позже выполнены на основе результатов этих случаев. Вот несколько примеров таких случаев:

• Плохое соединение нулевого провода
• Обрыв нейтрального провода
• Работа трехфазного двигателя при несимметричном напряжении
• Установка неподходящей конденсаторной батареи
• Влияние несимметрии напряжения на машины
• Влияние асимметрии напряжения на силовые электронные преобразователи и приводы

Такие случаи будут использоваться для подтверждения воздействия дисбаланса напряжения на системы и оборудование.Дисбаланс напряжения не только вызывает дополнительные потери энергии, но и вызывает проблемы с безопасностью системы. Чтобы предотвратить дисбаланс напряжений, проблема баланса должна приниматься во внимание на всех этапах планирования, проектирования, установки и эксплуатации. Это исследование предоставит подробные сведения с теоретическим анализом и объяснением, чтобы облегчить понимание воздействия дисбаланса напряжения на системы и оборудование. Результаты представляют ценность для инженеров для улучшения проектирования, эксплуатации и технического обслуживания систем распределения электроэнергии

Методы смягчения последствий для объектов:

• Несимметричные нагрузки являются основной причиной несимметричных напряжений в распределительных цепях, и, таким образом, можно многого добиться, если попытаться равномерно распределить однофазные нагрузки по всем трем фазам напряжения.Электрические распределительные системы можно сбалансировать, изменив конфигурацию системы с помощью ручных и автоматических операций переключения фидеров для переключения нагрузок между цепями. Эта реконфигурация может быть выполнена для уменьшения потерь и имеет естественную тенденцию балансировать нагрузку между
• Несимметричные импедансы, включая трансформаторы и их соединения, часто являются следующей по величине причиной несимметричных напряжений. Следовательно, правильный выбор распределительных трансформаторов является очень важным шагом в предотвращении дисбаланса напряжений, уделяя особое внимание балансировке трансформаторов с разомкнутой звездой и разомкнутым треугольником.
• Если величина дисбаланса имеет тенденцию меняться в зависимости от нагрузки потребителя, вполне вероятно, что причиной дисбаланса является трансформатор. Один из способов определить вклад трансформаторных батарей в небаланс напряжения — это измерить напряжения на первичной обмотке и напряжения на вторичной обмотке и вычислить процент небаланса в каждой точке.
• Кроме того, условия перегрузки в энергосистеме всегда следует исправлять как можно скорее по ряду соображений защиты и безопасности, а также для компенсации дисбаланса.
• Компенсация небаланса также может быть достигнута с помощью пассивных фильтров мощности, которые уравновешивают импеданс нагрузки, где ток нагрузки уравновешивается путем добавления реактивных элементов параллельно нагрузке.
• Для переменных нагрузок несимметрия напряжения в системах питания переменного тока может быть скорректирована с помощью статического компенсатора VAR, управляемого тризатором, с параллельным подключением, где ток нагрузки снова уравновешивается добавлением реактивных элементов параллельно нагрузке.
• В помещении пользователя все перегруженное оборудование должно быть отремонтировано.Кроме того, пассивные фильтры мощности и статические компенсаторы VAR с параллельным подключением для смягчения последствий в энергосистемах могут использоваться для компенсации дисбаланса в пользовательских объектах.
• Смягчение неблагоприятных воздействий несимметричного напряжения на приводы с регулируемой скоростью (ASD) может быть достигнуто за счет использования реакторов переменного тока и постоянного тока соответствующего размера, как показано на. Результаты испытаний показали, что подключение как линии переменного тока, так и постоянного тока -связь реакторов с ASD оказывает наибольшее влияние на разбаланс фазных токов, уменьшая его более чем вдвое.
• Могут быть введены различные реле для защиты асинхронных двигателей от несимметричных напряжений, где настройки реле и применения зависят от мощности двигателя, нагрузки, класса изоляции и коэффициента эксплуатации. Реле тока обратной последовательности более надежны и эффективны, поскольку реле, измеряющие напряжение обратной последовательности, могут не обладать необходимой чувствительностью в некоторых конфигурациях системы и нагрузки.

Новое определение асимметрии напряжения с использованием фазового сдвига питания

Adekitan, I.A., & AbdulKareem, A. (2019). Значение режима разбаланса напряжений на работу и потери энергии 3-х фазного асинхронного двигателя. Инженерные и прикладные научные исследования, 46 (3), 200–209.

Google ученый

Адекитан А., Огунджуйигбе А. С. и Айоделе Т. Р. (2019a). Влияние сдвига фаз питания на работу трехфазного асинхронного двигателя. Engineering Review, 39 (3), 270–282.

Артикул Google ученый

Адекитан, А. И., Самуэль, И., и Амута, Э. (2019b). Набор данных о производительности трехфазного асинхронного двигателя в условиях сбалансированного и несимметричного напряжения питания. Data in Brief, 24, 103947. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.103947.

Артикул Google ученый

Анвари, М., & Хиендро, А.(2010). Новый коэффициент дисбаланса для оценки производительности трехфазного асинхронного двигателя при несимметрии пониженного и повышенного напряжения. IEEE Transactions on Energy Conversion, 25 (3), 619–625.

Артикул Google ученый

де Кастро и Силва, М. Д., Феррейра Филью, А. Л., Невес, А. Б. Ф., & Мендонса, М. В. Б. (2016). Влияние компонентов последовательного напряжения на крутящий момент и КПД трехфазного асинхронного двигателя. Electric Power Systems Research, 140 (Приложение C), 942–949. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2016.03.051.

Артикул Google ученый

душ Сантуш Перейра, Г. М., Фернандес, Т. С. П., и Аоки, А. Р. (2018). Размещение конденсаторов и регуляторов напряжения в трехфазных распределительных сетях. Журнал управления, автоматики и электрических систем, 29 (2), 238–249. https: // doi.org / 10.1007 / s40313-018-0367-x.

Артикул Google ученый

Фаиз, Дж., Эбрахимпур, Х., и Пиллэй, П. (2004). Влияние несимметричного напряжения на установившееся состояние трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. IEEE Transactions on Energy Conversion, 19 (4), 657–662.

Артикул Google ученый

Гарсия, Д.К., Анесио Филью, Л., Оливейра, М. А., Фернандес, О. А., & ду Насименто, Ф. А. (2009). Численная оценка и минимизация небаланса напряжений. Исследование электроэнергетических систем, 79 (10), 1441–1445.

Артикул Google ученый

Гнацински П. (2008). Влияние неуравновешенного напряжения на температуру обмоток, срок службы и грузоподъемность асинхронной машины. Преобразование энергии и управление, 49 (4), 761–770.https://doi.org/10.1016/j.enconman.2007.07.033.

Артикул Google ученый

Гнацински, П., Пеплински, М., и Халльманн, Д. (2018) Тепловые переходные процессы в асинхронной машине при изменяющемся несимметричном напряжении. В 2018 XIII Международная конференция по электрическим машинам (ICEM), 2018 (стр. 1338–1343). IEEE.

Гначинский П., Тарасюк Т. (2016). Энергоэффективная работа асинхронных двигателей и стандарты качества электроэнергии. Electric Power Systems Research, 135 (Приложение C), 10–17. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2016.03.022.

Артикул Google ученый

Хиендро, А. (2010). Количественный метод асинхронного двигателя в условиях несимметричного напряжения. Телкомника, 8 (2), 73–80.

Артикул Google ученый

Паласиос, Р.Х. К., да Силва, И. Н., Гёдтель, А., Годой, В. Ф., и Олескович, М. (2014). Надежный нейронный метод оценки крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя. Журнал управления, автоматики и электрических систем, 25 (4), 493–502. https://doi.org/10.1007/s40313-014-0118-6.

Артикул Google ученый

Пиллэй П. и Маньяж М. (2001). Определения несимметрии напряжения. Обзор энергетики IEEE, 21 (5), 50–51.

Артикул Google ученый

Цю, Х., Чжан, Ю., Ян, К., и И, Р. (2019). Влияние комбинации пазов статора и ротора на производительность высоковольтного асинхронного двигателя. Журнал управления, автоматики и электрических систем . https://doi.org/10.1007/s40313-019-00502-w.

Артикул Google ученый

Quispe, E., & Lopez, I.(2015). Влияние несимметричных напряжений на энергетические характеристики трехфазных асинхронных двигателей . В 2015 IEEE Workshop on Power Electronics and Quality Power Applications (PEPQA), 2015 (стр. 1–6). IEEE. https://doi.org/10.1109/PEPQA.2015.7168237.

Quispe, E., Vigeo, P., & Cogollos, J. (2005). Статистические уравнения для оценки влияния несимметрии напряжения на КПД и коэффициент мощности трехфазных асинхронных двигателей. Транзакции WSEAS по цепям и системам, Бразилия, 4 (4), 234–239.

Google ученый

Рейнери К. А., Гомес Дж. К., Балагер Э. Б. и Моркос М. М. (2006). Экспериментальное исследование работы асинхронного двигателя при несимметричном питании. Электроэнергетические компоненты и системы, 34 (7), 817–829. https://doi.org/10.1080/15325000500488636.

Артикул Google ученый

Сингх Шаши, Б., и Сингх Ашиш, К.(2013). Точная оценка производительности асинхронного двигателя при дисбалансе питания через коэффициент несимметрии импеданса. Journal of Electrical Engineering, 64, 31.

Статья Google ученый

Yaw-Juen, W. (2001). Анализ влияния несимметрии трехфазного напряжения на асинхронные двигатели с акцентом на угол комплексного коэффициента несимметрии напряжения. IEEE Transactions on Energy Conversion, 16 (3), 270–275.https://doi.org/10.1109/60.937207.

Артикул Google ученый

Проблемы с качеством 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 Кроме.

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 таким образом, 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 сбалансированная во время строительства, 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-фазные двигатели, и, что особенно важно, работают ли они на около их полной грузоподъемности.Несбалансированные напряжения на клеммах двигателя может вызвать дисбаланс фазных токов до 10-кратного процентного 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 неделю. 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 установки, а затем повторно подключили к входящей линии питания 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

Завод Инжиниринг | Как провести полевые испытания трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором

Томас Х. Бишоп, P.E. 8 сентября 2020 г.

Эффективная и надежная работа критически важных электродвигателей является приоритетом для специалистов по техническому обслуживанию, которым поручено поддерживать производство на оптимальном уровне, избегая при этом дорогостоящих, неожиданных остановов.Помимо планового технического обслуживания, для этого необходимо регулярно проверять и тестировать критически важные двигатели. Основное внимание в этой статье уделяется диагностическому электрическому тестированию установленных трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором, интерпретации результатов и ключевым моментам физического осмотра. Большинство этих испытаний и проверок также применимы к трехфазным двигателям с фазным ротором, а также к асинхронным и синхронным генераторам.

Контроль и испытания

Помимо визуального осмотра, автономная оценка состояния и диагностические тесты для трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором обычно включают испытания сопротивления изоляции (IR), индекса поляризации (PI) или коэффициента диэлектрического поглощения (DAR).В зависимости от условий эксплуатации и наличия испытательного оборудования, автономные испытания и осмотр могут также включать испытания на сопротивление выводов и пульсации, отбор проб смазочного масла для анализа и проверку на мягкость опоры, биение выходного вала и центровку двигателя с приводным оборудованием.

Осмотр. Объем визуального осмотра зависит от типа кожуха двигателя. Если внутренняя часть двигателя недоступна (например, нет съемных крышек), внимательно осмотрите его внешние поверхности на предмет износа, трещин, сломанных или отсутствующих деталей.Пункты, которые необходимо проверить, включают раму, ножки, клеммную коробку, крышки вентиляторов, охлаждающие вентиляторы, выходной вал и муфту или другие компоненты, установленные на валу.

Если внутренняя часть двигателя доступна, можно проверить обмотки и другие внутренние компоненты на предмет дефектов или повреждений, включая воздушный зазор между ротором и статором (см. Рисунок 1). Бороскоп и зеркала на удлинительных стержнях могут исследовать углубленные области, такие как внутренняя часть ротора и пространство между сердечником статора и рамой, чтобы проверить наличие мусора, загрязнений, заблокированных вентиляционных каналов, трещин сварных швов или неплотного прилегания сердечника ротора к валу.

Рисунок 1: Катушка статора повреждена коротким замыканием или пусковым током. Предоставлено: EASA

.

Регистрируйте все повреждения и дефекты, удаляйте мусор и загрязнения и выполняйте любое техническое обслуживание или ремонт, требующие немедленного внимания. При необходимости запланируйте несущественное обслуживание или ремонт для следующего регулярного отключения.

Испытания сопротивления изоляции. ИК-тест — это хорошо известный метод оценки изоляции заземления всех типов обмоток двигателя (см. Рисунок 2).Он состоит из подачи испытательного напряжения и измерения сопротивления обмотки относительно земли через одну минуту. Показания ИК-излучения чувствительны к температуре, поэтому, чтобы они были достоверными, их следует скорректировать до стандартной температуры 40 ° C (см. Таблицу 1).

Таблица 1: Рекомендуемые минимальные значения сопротивления изоляции при 40 ° C (все значения в МОм) Предоставлено: EASA

PI является расширением ИК-теста и рассчитывается путем деления ИК-показания за 10 минут на значение МОм за одну минуту. Рекомендуемое минимальное значение PI для обмоток класса B (130 ° C) и выше — 2.0 и 1,5 для обмоток класса A (105 ° C). Обмотки с более низким значением PI обычно непригодны для обслуживания. Если значение IR превышает 5000 МОм, согласно IEEE Std. 43 и IEC Std. 60034-27-4, значение PI не имеет смысла, и тест PI не требуется.

Тест PI наиболее полезен для обмоток катушек статора (катушек, сделанных из прямоугольной или квадратной проволоки). Это может не иметь смысла для обмоток со случайной намоткой (катушки из круглого провода), потому что зарядный ток поглощения обмотки спадает в течение первой минуты или около того приложенного напряжения.Для этих обмоток более полезен DAR с общим выбором показаний ИК-излучения, снятых через 30 секунд и 60 секунд в соответствии со стандартом IEC. 60034-27-4.

Рисунок 2: Проверка сопротивления изоляции обмоток статора двигателя. Предоставлено: EASA

.

Проверка сопротивления свинца. Путем сравнения фаз или цепей в обмотке тест на сопротивление между выводами позволяет обнаружить соединения с высоким сопротивлением в соединениях обмотки и выводов. Согласно CSA C392 и ANSI / EASA AR100 предел несимметрии сопротивления для случайных обмоток должен составлять 2% от среднего значения и 1% от среднего для обмоток катушки формы.

Испытание на импульсные перенапряжения. Испытание на импульсные перенапряжения может обнаруживать межвитковые, межвитковые или межфазные короткие замыкания. Распространенной проблемой при импульсных испытаниях собранного двигателя является «сцепление ротора» — магнитное взаимодействие между ротором с короткозамкнутым ротором и обмоткой статора, которое может создавать двойную кривую напряжения, видимую на экране импульсного тестера или осциллографа. При повороте ротора на несколько механических градусов следы сливаются, если только обмотка не имеет неисправности или другого дефекта (например,g., несимметричные обмоточные цепи). Выполняйте импульсное испытание, только если обмотка имеет приемлемое значение IR и, если применимо, приемлемое значение PI.

Испытание вала на биение. Механические испытания включают испытание на биение выходного вала, при котором используется циферблатный индикатор для измерения смещения вала на конце вала (если возможно) или рядом с муфтой за один оборот. Стандарт NEMA MG 1 (NEMA Std. MG 1) допускает общее указанное биение (TIR) ​​до 0,003 дюйма (0,08 мм) для валов диаметром 1.От 625 до 6.500 дюймов (от 41 до 165 миллиметров). Более строгим, но более простым критерием является ограничение биения не более 0,001 дюйма (0,025 мм) для 2-полюсных двигателей, 0,002 дюйма (0,051 мм) для 4-полюсных двигателей и 0,003 дюйма (0,076 мм) для двигателей с шестью или более полюсами. полюса.

Моторные испытания онлайн

Оперативные (текущие) тесты различаются в зависимости от типа машины (например, индукционная, с короткозамкнутым ротором, синхронная, с фазным ротором). Если двигатель может работать безопасно, это может включать в себя измерение пускового (пускового) тока, линейных напряжений и небаланса напряжений.На больших двигателях или двигателях с частотно-регулируемым приводом (VFD) также важно проверять токи на валу.

Тест пускового тока. Строго говоря, бросок тока — это асимметричное смещение постоянного тока, которое происходит в первом или нескольких циклах после подачи питания на двигатель переменного тока (см. Рисунок 3). Согласно NEMA Std. MG 1, пусковой ток может быть в 1,8–2,8 раза больше тока заторможенного ротора, что обычно в 6–8 раз превышает ток полной нагрузки. Следовательно, оно может достигать 22 (2.8 x 8) раз больше тока полной нагрузки. Для двигателя с более высоким, чем обычно, током с заторможенным ротором он может быть достаточно высоким для отключения автоматических выключателей. При проведении измерений, если амперметр не может измерять мгновенный пусковой (пиковый) ток, он будет показывать только установившийся ток заторможенного ротора.

Рисунок 3: Асимметричное смещение пускового тока электродвигателя. Предоставлено: EASA

.

Тест линейного напряжения. Линейное напряжение должно быть в пределах 10% от номинального напряжения двигателя в соответствии с NEMA Std.MG 1 и в пределах 5% по IEC Std. 60034-1 (10% для ограниченной продолжительности и частоты появления). Слишком высокое напряжение может увеличить нагрев магнитного сердечника двигателя, а слишком низкое напряжение может снизить его крутящий момент (см. Таблицу 2). Эмпирического правила для оценки того, будет ли повышенное напряжение увеличивать или уменьшать ток двигателя, а также пониженное напряжение, не существует.

Таблица 2: Примеры того, как изменение напряжения в сети влияет на температуру и КПД. Предоставлено: EASA

.

Испытание несимметричного напряжения. Другой фактор, связанный с напряжением, — это несимметричное напряжение. Согласно NEMA Std. MG 1, двигатель следует снизить, если несимметрия напряжения превышает 1% — требование, которое часто путают с допуском на изменение напряжения (см. Рисунок 4). Коммунальные предприятия часто ограничивают несимметрию напряжения для подаваемой энергии до 3%, что, согласно NEMA Std. MG 1 потребует снижения мощности на 12%. Поскольку это часто непрактично, многие двигатели в конечном итоге работают при несимметричном напряжении с пониженным выходным крутящим моментом и повышенным током.Более высокий ток особенно важен, потому что NEMA Std. MG 1 сообщает, что несимметрия тока с нагрузкой может быть в 6-10 раз больше, чем несимметрия напряжения в процентах. Применяя это правило к 3% несимметрии напряжения, несимметрия тока может составлять от 18% до 30%.

Рис. 4: Снижение номинальных характеристик при несимметрии напряжения согласно NEMA Std. MG 1. Предоставлено EASA

.

Нагрев — это функция потерь мощности в обмотке; в частности, ток, возведенный в квадрат, умноженный на сопротивление (I ² R). При 3% несимметрии напряжений наиболее токовая «ветвь» обмотки может иметь примерно на 18% больше нагрева из-за связанной с этим несимметрии токов.Дополнительный нагрев оценивается путем вычисления удвоенного квадрата небаланса напряжений, в данном случае:

2 x 3 ² = 18%

Тепловое сканирование обмоток, если оно доступно, может регистрировать фактические температуры, возникающие в результате несбалансированного напряжения и тока.

Инфракрасное термографическое сканирование внешней части двигателя также может выявить области аномального нагрева (см. Рисунок 5). Хотя не существует конкретных температурных стандартов для внешней поверхности («оболочки») электродвигателей, сравнение температуры поверхности электродвигателя с идентичными номинальными параметрами при одинаковых или аналогичных условиях нагрузки может выявить аномальный нагрев.

Рисунок 5: Двигатель, приводящий в движение нагнетатель. Нормальное изображение слева, тепловое изображение справа. Предоставлено: EASA

.

Испытания на токи вала. Большие двигатели и двигатели, питаемые частотно-регулируемыми приводами (ЧРП), следует проверять на токи вала (см. Рисунок 6), даже если нет подозрений. Например, в больших двигателях асимметрия магнитной цепи из-за сегментированных пластин может индуцировать токи на валу. Аналогичным образом, частотно-регулируемые приводы могут связывать ротор и статор посредством емкостной связи, создавая циркулирующие токи «вала», которые могут вызвать преждевременный выход из строя подшипников.

Полевые испытания необходимы для обнаружения подшипниковых токов от частотно-регулируемых приводов и некоторых других причин. Прямое измерение тока в этом случае нецелесообразно, поскольку для этого потребуется намотать трансформатор тока на вал внутри двигателя, то есть между подшипниками. В качестве альтернативы можно измерить напряжение от рамы к валу, чтобы определить, достаточно ли его для определения повреждающих токов вала.

Способ измерения напряжения на валу в полевых условиях — прикрепить один вывод вольтметра истинного среднеквадратичного значения (RMS) к раме (пресс-масленка — хорошее место), а другой — к валу с помощью щеточки. устройство (e.g., тонкий медный провод, такой как щеточный шунт) для перетаскивания вала и измерения напряжения. Непосредственное измерение напряжения на валу с помощью измерительного провода не рекомендуется, поскольку обычно он не поддерживает непрерывный контакт.

Рис. 6. Пути тока через вал электродвигателя. Предоставлено: EASA

.

Если измеренное напряжение превышает 100 милливольт переменного тока для подшипников качения или 200 милливольт переменного тока для подшипников скольжения, вероятно, присутствуют токи, вызывающие повреждение вала. Еще один критерий NEMA Std.MG 1 говорит, что токи повреждения вала могут существовать, если измеренное напряжение между противоположными концами вала превышает 300 милливольт переменного тока.

Заключительные мысли

Полевые испытания и проверка двигателей — важная часть обслуживания основных и часто ответственных машин. Если вы потратите время на то, чтобы узнать о надлежащих тестах и ​​процедурах, а также о том, как их применять, вы сможете повысить надежность и сократить расходы.

Узнайте больше о EASA, контент-партнере CFE Media.

ScienceCentral

Абстрактные

Электросети — это большие сложные сети, которые используются вокруг.Абсолютное значение фазы для конкретной линии с неизвестной фазой на местном объекте должно быть определено для работы и управления трехфазной распределительной сетью. Фазовый сдвиг для конкретной точки на линии, по сравнению с фазой опорной точкой на подстанции, должен быть в пределах диапазона ± 60 ° для правильной идентификации. Однако фазовый сдвиг в определенной точке может колебаться в зависимости от констант линии, способа подключения трансформатора, длины линии, силы тока в линии и т. Д. В этом исследовании проводится теоретическая формулировка для определения фазы в определенной точке линии. , Simulink моделирование и анализ распределительной сети.В частности, посредством оценки воздействия несимметричных токовых нагрузок описаны ограничения существующих методов идентификации фаз.

Ключевые слова: Simulink, идентификация фаз, несимметричная нагрузка, моделирование, линии распределения

Введение

Коммунальные предприятия используют линии распределения электроэнергии для доставки электроэнергии от генерирующих станций потребителям. При обычном распределении электроэнергии трехфазная мощность подается через несколько подстанций, которые понижают или повышают напряжение для потребителей.Линии распределения разветвляются на несколько цепей для питания локальных трансформаторов, установленных на опорах или площадках [1]

Кроме того, высоковольтные линии электропередачи обычно перемещаются, чтобы обеспечить одинаковые физические условия для каждой фазы по всей длине линии. Помимо транспонирования, линии иногда уходят в подполье. Коммунальные предприятия проектируют распределительные линии для уравновешивания нагрузок, то есть нагрузки на каждой фазе трехфазных линий равны. Однако со временем, по мере добавления и удаления клиентов, нагрузки на каждой фазе меняются и становятся несбалансированными.

Возрастает потребность в определении фаз в 3-фазных 4-х проводных распределительных линиях с несколькими заземлениями. Когда это необходимо, определение абсолютной фазы затруднено. Когда возникает путаница в линиях для фаз, легко может возникнуть непропорциональная концентрация нагрузок, и этот тип непропорциональной концентрации нагрузок может вызвать фазовый дисбаланс, который может привести к потере мощности или сбою питания и, кроме того, отказу оборудования из-за чрезмерного регулирования или снижения напряжения срока полезного использования и т. д.Все это будет означать, что это может привести к серьезным управленческим трудностям, таким как экономические потери, все из-за снижения качества напряжения, подаваемого потребителю. Таким образом, инженеры должны научиться определять, к какой фазе фаз A, B и C принадлежат линейные проводники.

Обычно на подстанции значения фаз A, B, C для электрических сигналов становятся известными, однако по мере приближения к концу распределительных линий попытка различить абсолютное значение фазы становится все труднее.Таким образом, большинство методов различения фаз используют методы, которые различают фазы на основе сравнения известного значения фазы подстанции с неизвестным значением фазы локального объекта [2–5]. Электрические сигналы оказывают влияния, которые вызывают сдвиг фаз между двумя точками (опорными и местной) из-за эффекты от длины линии, распределение линий характеристики, ток нагрузки и т.д. Традиционно, 3-фазная линия была описана в виде одной фазы, сосредоточенная модель с использованием равных условий нагрузки и баланса, а анализ, который вычисляет фазовые сдвиги, был выполнен на основе закона напряжения Кирхгофа [6].

В этой статье будет исследовано, как фазовый сдвиг между двумя точками изменится при несбалансированных нагрузках. Для фазового анализа разработаны математическая модель и модель Simulink из-за дисбаланса нагрузок.

Описание проблем

Во-первых, необходимы некоторые пояснения о способе определения абсолютной фазы трехфазной линии на локальном участке, дальше от подстанции. Недавно система идентификации фазы, недавно разработанный, включает в себя как опорной фазы блока и идентификатор фазы поля, как показано на рис.1 [7]. Эталонный блок, установленный на подстанции, передает абсолютную трехфазную информацию идентификатору фазы. Идентификатор фазы на локальном узле измеряет значение фазы для одной проводной линии трехфазных линий и запрашивает отправку информации об абсолютной фазе в опорный блок через CDMA или обычную старую телефонную систему. Затем идентификатор фазы может определять абсолютную фазу для токопроводящей линии на основе сравнений фаз между значением фазы, измеренным в идентификаторе фазы, и абсолютными значениями фазы, полученными от эталонного блока.В этой технологии идентификации фаз наиболее важной задачей является синхронизация измерений между значениями фаз, используемыми при сравнении. Однако, даже если фазы измеряются в синхронизированное время, два местоположения не могут иметь одно и то же значение фазы. На рис. 2 показан пример значений фаз, измеренных в двух местах, где 3 фазы в эталонном блоке равны 90 °, 330 °, 210 °, соответственно, а фаза в идентификаторе фазы равна 100 ° за раз. В этом тесте идентификатор фазы сообщает, что фаза тестируемой проводящей линии оценивается как абсолютная фаза «A».Если фазовый сдвиг между двумя точками превышает 60 °, то его можно идентифицировать как другие фазы. Чтобы правильно оценить абсолютную фазу, фазовый сдвиг между двумя точками должен быть менее 60 °. Однако фазовый сдвиг зависит от констант линии, способа подключения трансформатора, длины линии, силы тока в линии и т. Д. Две точки в распределительной системе разделены большим расстоянием. Для 3-фазной сбалансированной распределительной линии протяженностью 50 км, фазовый сдвиг, вызванный задержкой распространения и линейной постоянной импеданса, должен быть меньше 7 °.Учитывая линейный ток с коэффициентом мощности 0,85, к нему добавляется фазовый сдвиг около 3 °. Полный фазовый сдвиг составляет около 10 ° [7]. Из полевых испытаний фазового сдвига для распределительной линии 22,9 кВ протяженностью менее 50 км [8, 9] можно точно найти распределительные линии с той же фазой. При длине более 50 км точность измерения фазового сдвига не гарантируется эффективно [10], поскольку она зависит от статуса или условий распределительных систем. Чтобы правильно применить технологию идентификации последних фаз, необходимо провести некоторый анализ фазовых сдвигов для линий распределения.Фазовый анализ в основном выполняется на основе модели однофазной линии при условии сбалансированной нагрузки [6]. Однако реальные распределительные линии разветвлены и имеют неравномерно распределенные нагрузки вдоль линий. Одна из целей этой статьи — исследовать приемлемые условия для правильной идентификации фазы. Линии распределения в наиболее жестких условиях с сосредоточенными нагрузками в конце линий учитываются при анализе фазовых сдвигов. В частности, несбалансированные нагрузки вызовут дополнительные фазовые сдвиги, которые могут повлиять на возможность возникновения ошибок идентификации.Правильная идентификация фазы будет возможна всякий раз, когда она применяется в жестких условиях с учетом таких факторов фазового сдвига.

В этой статье предлагается анализ фазового сдвига и метод для трехфазных несимметричных нагрузок постоянного тока. В разделе 3 будет построена модель фазового сдвига для трехфазных распределительных линий, а в разделе 4 будет установлена ​​модель Simulink с несимметричными нагрузками постоянного тока. В разделе 5 фазовые сдвиги будут проанализированы в соответствии с длиной линии, текущей нагрузкой и т. Д.при уравновешенных и несбалансированных нагрузках.

Модель с фазовым сдвигом для трехфазных распределительных линий

Распределительная сеть состоит из трехфазных источников питания, автоматических выключателей, распределительных линий, трансформаторов, нагрузок, земли и т. Д. Распределительную сеть, в частности, можно описать с ответвлениями, отходящими в радиальном направлении от подстанции.

Разработана модель, которая может анализировать фазовый сдвиг между двумя точками на линии распределения. На рис. 3 показана упрощенная модель распределительных линий с трехфазными, четырехпроводными многожильными проводами.Линии распределения могут быть смоделированы как цепь с распределенными параметрами посредством применения вместо статической модели, основанной на теории схем Кирхгофа, теории проходящих волн. Сигнал мощности, проходящий через линию электропередачи, перемещается в соответствии с теорией электромагнитной передачи. Уравнение передачи для сигнала мощности применяется к распределительной линии, как показано в формуле. (1). Величина и фаза напряжения и тока в распределительной линии меняются в зависимости от времени и местоположения.Кроме того, напряжение в уравнениях линии распределения изменяется в зависимости от влияния коэффициента отражения, который следует за импедансом нагрузки Z _L в конце линии.

(1)

∂v (z, t) ∂t = −Ri (z, t) −L∂i (z, t) ∂t∂v (z, t) ∂t = −Gv (z, t) −C∂v ( z, t) ∂t, где R, L, G и C — сопротивление на единицу длины (Ом / м), полное сопротивление (Гн / м), проводимость (См / м) и параллельная емкость (F / м) соответственно.

Относительно схемы со сбалансированным трехфазным напряжением питания ( v _a , v _b , v _c ) и Y — сопротивление нагрузки ( Z _a , Z _b , Z _c ), предполагается, что токи ( i _a , i _b , i _c ) протекают по линиям.Вдобавок предполагается, что форма волны мощности, подаваемой на линии, является синусоидальной. Отдельная фаза трехфазного сигнала напряжения разнесена на 120 ° и имеет частоту 60 Гц. Чтобы различать отдельные 3 фазы, используются символы A , B и C .

Рассмотрим распределительную линию с многозаземленной нейтралью, как показано на рис. 3. Применяя закон Кирхгофа к цепи 4-проводной заземленной нейтрали, матрица фазового импеданса получается по формуле.(2).

(2)

[VaVbVcVn] 1 = [VaVbVcVn] 2+ [Z′aaZ′abZ′acZ′anZ′baZ′bbZ′bcZ′bnZ′caZ′cbZ′ccZ′cnZ′naZ′nbZ′ncZ′nn] [IaIbIcIn] Уравнение (2) может быть уменьшена 3 × 3 фазовая матрица, состоящая из собственного и взаимно эквивалентного импеданса для трех фаз. Обычно применяется метод редукции «Крон». Уравнение напряжения в матричной форме для линии задается формулой. (3) [6]:

(3)

[VaVbVc] 1 = [VaVbVc] 2+ [ZaaZabZacZbaZbbZbcZcaZcbZcc] [IaIbIc] Во многих случаях анализ линии может быть сформулирован с использованием компонентов импеданса последовательности, таких как импедансы положительной, отрицательной и нулевой последовательности для линии.Определение фазных напряжений между фазой и землей как функции последовательного напряжения между фазой и землей дается формулой. (4):

(4)

[VaVbVc] = [1 ·· 1 ·· 11 · a2 · a1 · a · a2] [V0V1V2], где a = 1,0 ∠120 ° Уравнение (3) можно преобразовать в область последовательности, умножив обе части на уравнение. (5)

(5)

[1 ·· 1 ·· 11 · a2 · a1 · a · a2] −1, а также подставив в определение фазных токов. Наконец, уравнение. (6) для преобразования фазных напряжений фаза-земля в напряжения последовательности получается с помощью:

(6)

[V0V1V2] 1 = [V0V1V2] 2+ [Z00Z01Z02Z10Z11Z12Z20Z21Z22] [I0I1I2], где диагональные члены матрицы — это импедансы последовательностей линии, такие что:

Импеданс прямой последовательности

Импеданс обратной последовательности

Недиагональные члены представляют собой взаимную связь между последовательностями.В идеализированном состоянии эти недиагональные члены будут равны нулю, как в формуле. (7). Чтобы это произошло, следует предположить, что линия была переставлена. В распределительных линиях высокого напряжения это обычно так. Когда линии транспонируются, взаимная связь между фазами (недиагональные члены) равны, и, следовательно, недиагональные члены матрицы импеданса последовательности становятся равными нулю [6].

(7)

[V0V1V2] 1 = [V0V1V2] 2+ [Z00Z11Z22] [I0I1I2]

В случаях, когда электрическая энергия течет по диаграмме направленности со стороны подстанции вдоль линии распределения к стороне потребителя, может происходить фазовый сдвиг между двумя точками в зависимости от протекания тока.

Для обозначения двух разных точек на линии распределения используются символы нижнего индекса 1 и 2. Напряжения в точке 1 распределительной линии задаются формулой. (8) во временной области.

(8)

va1 = va1m sin (wt − θa1) vb1 = vb1m sin (wt − 120 ° −θc1) vc1 = vc1m sin (wt + 120 ° −θc1) Напряжения в другой точке 2 даются формулой. (9).

(9)

va2 = va2m sin (wt − θa2) vb2 = vb2m sin (wt − 120 ° −θb2) vc2 = vc2m sin (wt + 120 ° −θc2) Чтобы определить фазы для точек 1 и 2, осциллограмму напряжения на временной оси необходимо преобразовать в сигналы частотной области.При условии, что включены только частотные составляющие 60 Гц, сигналы напряжения могут быть выражены в амплитудных и фазовых составляющих. Фазор выражается как вектор, который имеет величину и фазу. Используя формулу Эйлера, формы сигналов напряжения преобразуются в векторы, как показано в формуле. (10).

(10)

va1 = va1m sin (wt − θa1) = va1m Re {ej (wt − θa1)} = va1m Re {ejwte − jθa1} va2 = va2m sin (wt − θa2) = va2m Re {ej (wt − θa2)} = va2m Re {ejwte − jθa2} Значения фаз отдельных точек продолжают колебаться со временем.Таким образом, чтобы определить фазовый сдвиг между двумя точками, необходимо выполнить синхронизацию по времени. Когда фазы точек 1 и 2 получены в условиях синхронизации и их фазовый сдвиг вычислен, это становится уравнением. (11). Цифровые компьютеры могут использоваться для использования различных методов расчета фаз в двух точках. Могут быть рассмотрены расчеты расхода, расчеты тока короткого замыкания, анализ EMTP и т. Д. В этой статье используется программа MATLAB Simulink [11]. По сравнению с другими программами, программное обеспечение Simulink предлагает то преимущество, что не требует процесса компиляции исходного кода.Модель Simulink для вычисления значения фазы в определенной точке показана на рис. 4. Сигнал напряжения, прошедший через блок измерения (V1), генерируется как комплексные числа и снова преобразуется в вектор для величины и фазы [12 ]. После этого выходной сигнал фазы в радианах преобразуется в формат 360 °.

Моделирование Simulink для трехфазной распределительной системы

Фазовый сдвиг между двумя точками зависит от множества параметров, таких как конфигурация линии, силовое оборудование, условия работы системы и т. Д.Более подробные сведения о модели Simulink, такие как источники питания, линии, несимметричные нагрузки, трансформаторы, заземляющий резистор и система измерения фазы для моделирования фазы, объясняются ниже.

В первом случае входной источник выражается в терминах мощности с внутренним сопротивлением и индуктивностью, как показано на рис. 5. Установлена ​​мощность, достаточная для обеспечения мощности, используемой в нагрузке. Питание осуществляется по трехфазной схеме, а напряжение питания — синусоидальной формы. Нейтральная точка соединена с сопротивлением заземления.Выходная мощность подается в распределительные линии через трансформатор, соединенный звездой ( Y ) или треугольником ( Δ ). На рис. 6 показан выходной сигнал Simulink для сигналов фазного напряжения A, , B, и C, , подаваемых в систему распределения. Показаны фазные напряжения 13,8 кВ.

Для модели нагрузок Simulink могут использоваться различные формы, такие как постоянный импеданс, постоянная токовая нагрузка или постоянная емкость и т. Д. Модель постоянного импеданса — это линейная нагрузка, которая имеет последовательное значение сопротивления, индуктивности и емкости на заданной частоте.Эффективная и реактивная мощность, рассеиваемая в нагрузке, пропорциональна квадрату приложенного напряжения. Модель Simulink нагрузки с постоянным током полезна для распределения любого тока по линиям и используется в этой статье.

При моделировании трансформатора можно установить соотношение первичного и вторичного напряжений и способ подключения. Технические характеристики трансформатора, используемые при моделировании, включают трехфазный трансформатор с 3 однофазными трансформаторами, а также возможна проводка Y, и Delta в первичной и вторичной обмотках.В этой статье используется модель трансформатора, в которой учитываются внутренние потери, зависящие от внутреннего сопротивления и индуктивности. Современные трансформаторы имеют очень низкое сопротивление и падение напряжения, поэтому обычно фазовый сдвиг напряжения на трансформаторе рассчитывается как менее ± 5 °.

Земля моделируется как имеющая только резистивную составляющую. Предполагается, что сопротивление заземления составляет 5 Ом, что является стандартным значением для системы с несколькими заземлениями на 22,9 кВ [13]. Для линий распределения параметры представлены в виде симметричных (нулевых, положительных, отрицательных) составляющих [12, 14, 15].На рис. 7 показана система измерения, которая вычисляет фазовый сдвиг между двумя точками на одной линии.

Результаты моделирования и анализ

С помощью модели распределения выборки, показанной на рис. 5, анализируется фазовый сдвиг. Есть несколько факторов, таких как задержка распространения, длина линии, распределенные параметры, ток нагрузки и т. Д., Которые влияют на фазовый сдвиг. Если предположить, что электрические сигналы движутся со скоростью света, то для того, чтобы электрические сигналы прошли определенное расстояние, потребуется время распространения.Это означает, что фазы в двух точках одновременно не идентичны. Длина линии 14 км соответствует фазовому сдвигу 1 °. Фазовый сдвиг между двумя точками увеличивается пропорционально расстоянию между линиями. В таблице 1 показано увеличение фазовых сдвигов, которые соответствуют расстояниям между линиями 10 км, 50 км и 100 км. Когда расстояние до линии составляет 100 км, фазовый сдвиг из-за задержки распространения составляет 7,140 °. Далее описывается фазовый сдвиг в результате падения напряжения в зависимости от параметров линии.Сдвиги напряжения и фазы происходят одновременно. Значения компонентов, используемых при моделировании уравнения. (6) заключаются в следующем [16].

• Нулевая фаза Ro = 0,23 Ом / км, Lo = 5,478 мГн / км, Co = 0,008 мкФ / км

• Положительная фаза R1 = 0,17 Ом / км, L1 = 1,21 мГн / км, C1 = 0,00969 мкФ / км

Сдвиги вызваны распределенными параметрами и расстоянием между линиями, как показано на рис. 8. Используется сбалансированная нагрузка 200 А с коэффициентом мощности 1,0. По мере увеличения линии раздачи она увеличивается пропорционально.На рис. 9 показаны результаты анализа фазового сдвига в зависимости от токовой нагрузки (I). Для каждой длины линии 50 км и 100 км рассчитывается фазовый сдвиг в соответствии с текущей нагрузкой. Для анализа используется постоянная токовая нагрузка с коэффициентом 1,0. При тех же условиях тока 100 А фазовый сдвиг 7,5 ° наблюдается для линии длиной 50 км и 15,6 ° наблюдается для 100 км.

Для анализа фазового сдвига, который зависит от внутреннего импеданса трансформатора, трансформатора с сопротивлением 0.015 о.е. и внутренняя индуктивность 0,035 о.е. Используется первичное напряжение 345 кВ и вторичное напряжение 22,9 кВ в проводке Y — Y . Предполагается, что 3-фазные сбалансированные токовые нагрузки на 200 А протекают при мощности трансформатора 10 МВА. Фазовый сдвиг 0,33 ° наблюдается для напряжения на первичной и вторичной сторонах трансформатора.

Суммарные сдвиги фаз между двумя точками в соответствии со всеми упомянутыми факторами составляют: в случае токовой нагрузки 100 А и линии распределения 50 км, 3.57 ° + 7,5 ° = 11,1 °; а в случае токовой нагрузки 200 А и 100 км линии — 7,14 ° + 32 ° = 39 °.

Далее описывается влияние на фазовый сдвиг небалансных токовых нагрузок. Даже если линии распределения и напряжения источника питания должны быть сбалансированными, между фазами возникает дисбаланс для фазовых сдвигов из-за несимметрии токовых нагрузок. Ссылаясь на метод расчета индекса коэффициента несимметрии напряжения, используемый IEEE [17], определение коэффициента несимметрии тока (CUF) вводится аналогично, как в уравнениях.(12) или (13). Если используется ток реального времени, он определяется следующим образом:

(12)

% CUF = макс. Текущее отклонение от. Avgavg. Фазы. Ток × 100 = (макс (ia + ib + ic) — (ia + ib + ic) / 3) (ia + ib + ic) / 3 × 100или с использованием концепции фазоров

(13)

% CUF = макс. Отклонение тока от. Avgavg. Фазы. Ток × 100 = (макс (Ia + Ib + Ic) — (Ia + Ib + Ic) / 3) (Ia + Ib + Ic) / 3 × 100

Например, когда 3-фазная несимметричная токовая нагрузка с коэффициентом мощности 1,0 составляет Ia = 100A, Ib = 200A, Ic = 300A, коэффициент дисбаланса тока будет равен 50%.

На рис. 10 показаны текущие значения каждой фазы в соответствии с коэффициентами дисбаланса тока (CUF). Ток B-фазы должен поддерживаться постоянным, и когда ток A-фазы увеличивается, ток в C-фазе уменьшается на такую ​​же величину, в результате чего общая величина тока остается постоянной. Для линии протяженностью 100 км отдельные фазы рядом с источником показаны в соответствии с коэффициентами дисбаланса токов, как на рис. 11. Изменения в отдельных фазах сигналов напряжения очень малы, и это означает, что эффекты, оказываемые несимметричными токовыми нагрузками, очень малы. довольно маленький.Однако для стороны нагрузки отдельные фазы для сигналов напряжения сильно изменяются, чем на стороне источника, как показано на рис. 12. Изменения в отдельных фазах для сигналов напряжения увеличиваются пропорционально коэффициентам дисбаланса токовой нагрузки. И фазовые сдвиги между двумя точками показаны на рис. 13. На линии A-фазы по мере уменьшения коэффициентов дисбаланса тока сдвиги уменьшаются, а на линиях B-фазы или C-фазы фазовые сдвиги увеличиваются до 56 ° или 49 °. В частности, когда коэффициент дисбаланса составляет 30% или более, сдвиг C-фазы увеличивается до 43.7 ° по сравнению с фазовым сдвигом 32 ° в состоянии баланса. Кроме того, форма волны напряжения на двух концах линии C-фазы показана на рис. 14. Увеличенные фазовые сдвиги из-за несбалансированных токовых нагрузок увеличивают вероятность ошибки при идентификации фаз в поле.

Заключение

Для того, чтобы определить абсолютную фазу на локальном узле, недавно разработанного метода, который сравнивает фазы в исходной точке и используется локальный сайт. На трехфазных линиях сравнительный фазовый сдвиг должен быть в пределах 60 °, чтобы определение абсолютных фаз могло быть достигнуто без ошибок.

Для правильного применения технологии идентификации фаз фазовые сдвиги анализируются в жестких условиях с сосредоточенными нагрузками в конце линий. Модели Simulink и теоретические методы представлены для анализа фазовых сдвигов между двумя точками.

Связанный с такими эффектами, как задержки распространения, задержки из-за параметров распределения линии, задержки из-за величины тока нагрузки и т. Д., Разность фаз 11 ° ~ 39 ° была приблизительно рассчитана для симметричных токов.Здесь дополнительный фазовый сдвиг произошел из-за несимметричных токовых нагрузок. При CUF, равном 30%, фазовые сдвиги между двумя точками на расстоянии 100 км были смоделированы так, чтобы увеличиваться до фазового сдвига 56,6 °, а не 30,8 ° в сбалансированных условиях. Учитывая сдвиг распространения, равный 7,14, общий фазовый сдвиг становится 63,74 ° (56,6 ° + 7,14 °), что выходит за пределы определенной границы 60 °. Когда учитываются изменения фазы из-за обмотки трансформатора, коэффициента мощности, большего увеличения тока, несовершенного транспонирования и т. Д., Ситуация ухудшается.

Результаты исследования показывают, что в распределительных системах следует устанавливать и эксплуатировать эталонные блоки в соответствующих масштабах, чтобы фазовый сдвиг между эталонной точкой и локальным участком находился в определенном диапазоне.

Для экстремальных дисбалансов нагрузки, таких как изменения в колебаниях проводки трансформатора, изменения в распределенных параметрах линии или возникновение отказов, вероятность ошибок в идентификации фазы увеличивается.

Для дальнейших исследований рассматривается более сложная неуравновешенная система.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа поддержана программой GRRC SUWON 2012-B5 провинции Кёнги. Мы высоко ценим совет, полученный от С. Дж. Чоя из Editech, Ltd.

Список литературы

[1] МакдональдДжон. «Проектирование электрических подстанций». 2-й. CRC Press; 2007.
[Google Scholar]
[2] Буврет-Мишель. «Метод телефазирования и система для удаленного определения неизвестных фаз линий передачи или распределения в электрической сети».Патент США 4626622. 1986.
[Google Scholar]
[3] ПоматтоЛоуренс А. «Устройство и метод определения фазы трехфазной линии электропередачи в удаленном месте». Патент США 5510700. 1996.
[Google Scholar]
[4] MartinKE и др. «Стандарт IEEE для синхрофазеров для энергосистем». IEEE Transactions on Power Delivery. 13 (1): 73–77. Январь 1998 г.
[CrossRef] [Google Scholar]
[5] Устройство и способ определения фазы кабеля в трехфазной распределительной сети.Пизингер Грегори Х. Патент США 7031859. 2006.
[Google Scholar]

[7] Ли Дже Чо, ShonSugoog. «Анализ и реализация для определения фаз линий электропередач». Информация, международный междисциплинарный журнал. 507–5515. 13 (2): март. 2010.

[8] ХуанЛифэн. Система домашней сети Power Line Communications (PLC), ИНФОРМАЦИЯ. Международный журнал. 11 (1): январь. 2008.
[Google Scholar]
[9] ЛиЧул Су, Хон Сен-Фил, Кан Сонмин, Ким Джехён.Исследование Руководства по аудиту информационной безопасности для системы SCADA, ИНФОРМАЦИЯ. Международный журнал. 12 (1): январь. 2009.
[Google Scholar]
[10] GaoMinxue. Богатство нации: эффективное измерение устойчивого развития, ИНФОРМАЦИЯ. Международный журнал. 4 (3): июль. 2001.
[Google Scholar]
[12] «Простой метод измерения разности фаз между синусоидальными сигналами». БертоттиФабио Луис, ХараМаркос Сантос, АбаттиПауло Хосе. Rev. Sci Instrum. 81: 115106.2010; DOI: 10.1063 / 1.3498897. (4 стр.).
[13] Рекомендуемая практика IEEE для заземления промышленных и коммерческих энергосистем. IEEE Std-142-1991. 1992.
[Google Scholar]
[14] CarsonJR. «Распространение волн в воздушных проводах с заземлением». Технический журнал Bell System. 5: 1926.
[CrossRef] [Google Scholar]
[15] KronG. «Тензорный анализ интегрированных систем передачи». AIEE транзакции. 71: 1952.
[Google Scholar]
[16] ZhangWG. «Применение анализа вейвлет-пакетов при обнаружении замыкания на землю в распределительной энергосистеме».Международная конференция по электротехнике. 2009.
[Google Scholar]
[17] KimJK. «Новый анализ коэффициента дисбаланса нагрузки». Труды Корейского института инженеров-электриков. 55 (2): 67–72. 2006.
[CrossRef]

Рис. 1.

Система идентификации фаз

Рис. 2.

Пример фаз в двух точках

Рис. 3.

3-фазный 4-проводной заземленный сегмент звезды модель

Фиг.4.

Модель расчета фазы от Simulink

Рис. 5.

Образец модели системы распространения Simulink

Рис. 6.

3-фазная форма волны напряжения от Simulink

Рис. 7.

Система измерения фазового сдвига

Рис. 8.

Зависимость фазового сдвига от длины линии (при токовой нагрузке 200 А)

Рис. 9.

Фазовый сдвиг в зависимости от текущей нагрузки и длины линии

Рис. 10.

Фиг.11.

Фазовые сдвиги по сравнению с CUF (сторона источника)

Рис. 12.

Фазовый сдвиг относительно CUF (сторона нагрузки)

Рис.13.

Фазовый сдвиг между двумя конечными точками

Рис.14.

Форма сигнала напряжения фазы C на обоих концах (100 км, 30% от CUF)

Таблица 1.

Фазовый сдвиг при распространении сигнала

Расстояние между линиями	10 км	50 км	100 км	200 км
Разность фаз (град.)	0.710	3,570	7,140	14,280

Биография

Heejung Byun Она получила степень бакалавра наук в университете Сунгсил, Корея, в 1999 г. Степень Корейского передового института науки и технологий (KAIST), Корея, в 2001 году, и докторская степень. степень от KAIST в 2005 году. Она была старшим научным сотрудником в Samsung Electronics, Ltd. с 2007 по 2010 год. В настоящее время она является профессором факультета информационных и телекоммуникационных технологий Университета Сувон, Корея.Ее исследовательские интересы включают сетевой протокол, сетевое моделирование, проектирование контроллеров и анализ производительности.

Биография

Сугуг Шон Он является профессором факультета информации и телекоммуникаций Университета Сувона в Корее. Его исследовательские интересы включают компьютеры и встроенные системы, сетевой протокол, сетевое моделирование и сетевое программирование. Он получил степень бакалавра наук. (1982) степень в области электротехники Сеульского национального университета, его M.