Защита от перекоса фаз в трехфазной сети: Перекос фаз в трехфазной сети: причины, последствия, меры защиты

Содержание

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 перекос фаз, как исправить эту проблему.

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.

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.

Похожее

чем опасен и когда возникает?

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.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 443
Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html

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.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 2130
Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html

Напряжения в трехфазной сети

Вначале перед тем, как перейти к рассмотрению вопроса о перекосе фаз и к какой опасности он приводит, не лишним будет напоминание о видах напряжений, существующих в трехфазной сети, и некоторых других нюансах.

Напряжения (токи) рассматриваемой сети, по отношению к активной нагрузке, сдвинуты по циклу на 120 градусов. Между любыми двумя фазами присутствует линейное напряжение, величина которого составляет 380 В. Провод любой из трех фаз, по отношению к нулевому проводу, имеет значение напряжения 220 В, которое называется фазным напряжением.

В современных электрических кабелях жилы имеют цветовую окраску, в соответствии с которой принято их подключать к электросети. Нулевой проводник всегда обозначается синим цветом, а «земляной» — желтым с зелеными полосками.

Для подключения линейного напряжения используются любые другие цвета, кроме отмеченных двух. В зависимости от производителя кабелей набор цветных проводников, подключаемых к фазным шинам, может варьироваться в различных сочетаниях.

Если потребитель электроэнергии нуждается в однофазном напряжении, то он аналогично и называется. К нему подводится как минимум два провода, не считая «земляного», от нейтрали и провода фазного напряжения (220 В). Потребители электроэнергии считаются трехфазными, если для питания требуют напряжения 380 вольт.

Если суммарная мощность электроэнергии составляет меньше 10 кВт, то к таким потребителям, по большей части, подводят однофазное напряжение. Когда в дом введено такое напряжение и нейтральный проводник, то следует обязательно позаботиться об оборудовании надежного контура заземления. Иначе, вероятная возможность фазового перекоса может вызвать необратимые последствия с печальным исходом.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1753
Источник: https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen

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.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 973
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Обрыв нулевого провода является одной из причин перекоса фаз

Известно несколько причин появления перекоса фаз в трехфазных сетях, основными их которых принято считать:

  • Неравномерное распределение действующих мощностей по нагрузкам, подключенным к каждой из фазных линий.
  • «Обрыв нуля», чаще всего проявляющийся в отгорании нейтрали.
  • Другие неполадки в станционном оборудовании или в подключенных к нему местных потребителях.

В первом случае потребляемая линейной нагрузкой мощность резко возрастает (или снижается), что приводит к соответственному изменению тока, протекающего в данной ветке.

При отсутствии перекоса фаз по каждой из линий, включенной по схеме «звезда», протекают равные по величине токовые составляющие. Их результирующая в нейтрали за счет векторного сложения трех отдельных компонентов теоретически должна быть равна нулю. При увеличении потребления по одной из линий токовая составляющих через нее возрастает, вследствие чего нейтральный провод не выполняет свою функцию и нарушает равномерность распределения фазных потенциалов.

В случае обрыва нейтрали (отгорания нуля) перекос возникает из-за того, что функция нулевого провода автоматически передается одному из фазных проводников; при этом напряжение на всех других смещается в сторону увеличения. Нарушения в работе станционного оборудования также приводят к неравномерному распределению по фазным линиям, но уже на стороне трансформаторной «звезды», а не подключенного к ней объекта (загородного дома, в частности).

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1532
Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/chto-takoe-perekos-faz-v-trexfaznoj-seti-i-kak-ego-proverit/

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.

Пишите ,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3516
Источник: https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html

Как создается перекос фаз?

Трехфазная электросеть включает в себя высоковольтную и низковольтную части. На границе разделения этих частей сети устанавливаются, как правило, электрические подстанции с трехфазными трансформаторами, которые понижают высоковольтное напряжение.

В первой половине сети перекос напряжений в принципе, нереален, потому что все три фазы нагружены равномерно. Поэтому электроэнергия передается по трем проводам, надобность в четвертом дополнительном проводнике отпадает, что составляет существенную экономию.

Электрическая подстанция распределяет энергию между потребителями. В этой части электросети используются напряжения до 1 тысячи вольт.

Чаще всего аварийная ситуация в виде перекоса напряжений возникает именно в этой части, когда подключаемая нагрузка распределена между фазами неравномерно или при обрыве нулевого проводника. Она объясняется особенностями распределения мощности между однофазным электрооборудованием.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 957
Источник: https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen

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.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 734
Источник: https://electric-220.ru/news/perekos_faz_v_trekhfaznoj_seti/2017-12-14-1405

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

Для чего нужны знания о перекосе

Когда произошла авария из-за перекоса, уже ничего не поделаешь, придется исправлять ситуацию. Но знать о признаках нестабильности в сети стоит знать каждому обывателю. Есть признаки, понимание которых поможет рассказать об аварийной ситуации. Как только замечены сильные перепады напряжения, конечно в этой ситуации токи будут изменчивы, но нестабильное напряжение – признак, на котором основан перекос. Как только вы заметите признаки перекоса (об обрыве нейтрали мы сейчас не говорим, так как эта авария видна практически сразу), рассмотрим большую нагрузку на одну фазу.

Подключение реле контроля напряжения

Как только замечены признаки нестабильности, срочно обесточьте сеть, и выньте все приборы из розеток, иначе исправить ситуацию не получится. На что нужно обратить внимание:

  • Самыми чувствительными источниками света, которые реагируют на перепады в сети, являются энергосберегающие светильники и лампы дневного света, как только вы заметите мерцание этих источников света, сразу нужно принимать меры;
  • Обычные лампочки – мигание изменение света в тусклую или яркую сторону. Как только началось подобное мигание, срочно выключайте рубильник ввода, и выясняйте в чем причина. Так как это говорит о сильном перекосе;
  • Если приборы перестали работать, например, отключается утюг, не включается телевизор или микроволновка, все это говорит о том, что в сети недостаточно напряжения. Обычно автоматы могут не среагировать моментально, но эти признаки должны вас насторожить;

    Автоматические рубильники защищающие электрическую сеть от скачков напряжения

  • Подошли к выключателю, чтобы включить свет и обнаружили, что он нагрелся – это тревожный признак, при этом мигания лампочки можно и не заметить;
  • Искрение розетки при включении вилки, потрескивание или пощелкивание в розетке стоит не включать в розетку приборы – искрение признак обрыва нуля;
  • Если автоматы защиты выключаются без видимых к тому причин, это, признак аварии, и стоит обратиться в специальные службы для их устранения. Когда отключаются автоматы, ваши приборы останутся целыми пока не включится резервное электроснабжение дома, но не стоит на этом успокаиваться, так как последствия могут быть непоправимые и трудно устранимые;
  • Щелчки в щитке, говорят о том, что авария произошла на линии, и не следует, войдя в дом включать свет – лампочку может просто разорвать и поранить вас. Схема для подключения трехфазного стабилизатора напряжения

    Срочно вызывайте аварийную службу, не лезьте в щиток самостоятельно – это опасно для жизни. Можно дойти до соседей и узнать, что происходит со светом у них.

Современный рынок предлагает обывателям специальный счетчик, в котором встроен индикатор, способный в режиме реального времени контролировать и показывать напряжение в сети. Если купить и установить такой измерительный прибор вам не под силу, то стоит купить небольшой индикатор, которым можно при необходимости произвести замеры. Оптимальным решением может стать стабилизатор для частных строений, который устанавливается на входе тока в дом. Он не только покажет напряжение сети, но и сделает ток стабильным.

Вернуться к оглавлению

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 3129
Источник: https://Proekt-sam.ru/proektsistem/perekos-faz-v-chastnom-dome.html

Как защитится от перекоса

Хороший электрик может не только грамотно смонтировать электроснабжение в доме, но и правильно распределит приборы, потребляющие электричество, даст подробные рекомендации и предупредит, что будет, если их не соблюдать. Есть несколько способов избежать перекоса:

  • Правильное составление проекта, и грамотное прогнозирования. Распределение нагрузки на каждый провод, который участвует в электропитании дома;
  • Использовать стабилизаторы сети – специальные приборы, которые будут контролировать нагрузку. Особенно это актуально для больших объектов;
  • Если происходят постоянные перекосы, то можно изменить схему в сети, смонтированной ранее, особенно если были выявлены существенные ошибки;
  • Изменение мощности.

Для промышленных объектов существуют другие способы уравнивания нагрузки на фазы, которые не стоит рассматривать в данной статье. И как мы уже выяснили, что грамотно составленный проект не может полностью гарантировать правильное распределение нагрузки на фазы. Стоит отметить, что в течение суток нагрузка в сети меняется неоднократно, так как электроэнергия живет вместе с жильцами дома и часто отходит от нормативов.

Вывод – прежде чем монтировать электричество у себя дома, нужно продумать всю нагрузку, которая будет на нее оказываться, для предотвращения перекоса. Если вы планируете купить мощную варочную панель, и духовой шкаф такой же мощности, то лучше предусмотреть отдельные провода и для одного и для другого.

Схема электропроводки в доме

То же относится и к стиральной машине. Не стоит забывать о надворных постройках, будь то гараж, баня, или летняя кухня, там могут использоваться приборы, которые нужно учитывать.

Вернуться к оглавлению

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1686
Источник: https://Proekt-sam.ru/proektsistem/perekos-faz-v-chastnom-dome.html

Обрыв нейтрального проводника

Обрыв нулевого провода в 3-х фазной электрической сети самая неприятная авария, которая вызывает немедленно перекос фаз. Она является непосредственной причиной выхода из строя однофазного электрооборудования.

В этом случае величина напряжения становится 380 В, вместо положенных 220 В, что будет катастрофой для электроприбора, рассчитанного на данное напряжение.

На электрических подстанциях в силовых согласующих трансформаторах 3 имеющихся обмотки, соединены по схеме «звезда». Из общей точки их подключения исходит нулевой проводник. В случае его обрыва в электросети создается несимметрия напряжений, то есть перекос фаз, который находится в прямой зависимости от подключенной нагрузки. Ниже рисунок демонстрирует такую ситуацию.

Рисунок показывает: если все нагрузки RH одинаковы, то наиболее загруженной окажется фаза C, а разгруженная – фаза А. Обрыв нейтрального проводника вызывает неуправляемый процесс.

Последствия обрыва нулевого проводника

В конечном результате неуправляемого процесса последует перераспределение в фазах разности потенциалов. Проводник фазы, которая подвержена наибольшей загрузке, будет выполнять роль нейтрального провода и напряжение в нем увеличится до 380 вольт. В фазе, загруженной по минимуму, напряжение «проседает» до 127 вольт и ниже.

Тогда, если в домашней электросети будут включены электроприборы, то индикатор будет показывать наличие в розетках двух фаз, то есть 380 В. Все потребители электроэнергии будут запитаны по принципу «Звезда без нуля».

Отсюда следует, что выйдут из строя первыми потребители энергии с двигателями. К их числу следует отнести: холодильники, вентиляторы, сплит-системы, стиральные машины, кондиционеры.

За ними последуют ИБП и приборы, в конструкцию которых включены нагревательные элементы. Точная радиоэлектронная аппаратура, которая содержит элементы локальной защиты пострадает меньше всего. Современный телевизор, скорее всего, отключится, но сгореть не должен.

В худшем положении окажутся потребители электроэнергии, находящиеся «в конце» данной цепочки. На этом участке сети будет наблюдаться превышение допустимых величин нагрузки и положение усугубляется тем, что далеко не все автоматы сработают в штатном режиме.

Тогда возрастает вероятность возгораний источников потребляемой мощности и электропроводки. В этом состоит исключительный эпизод перекоса фаз. Полная асимметрия напряжений сети приводит к поражению электрическим током, если к тому же отсутствует надежное дополнительное заземление.

Методы защиты

Одна из причин обрыва нейтрали указывает на неверное подсоединение нулевого проводника либо нарушение последовательности подключений проводов электриком. Однако аварийная ситуация также может создастся и без человеческого фактора.

Так, например, не исключено «отгорание» нейтрального проводника на электроподстанции или в силовом распределительном щите, обрыв жилы в электрическом кабеле и др. Когда нулевой проводник не надежно закреплен, то он нагревается, окисляется и в конечном итоге перегорает.

Использование больших номиналов предохранителей также может привести к аналогичному результату. Частенько нулевая жила обрывается от обледенений, проведения некачественных ремонтных работ, от сильного ветра и др.

Единственный выход из такого аварийного положения просматривается в немедленном отключении питающего напряжения. Это действие доступно сделать вручную, но не всегда можно успеть. С подобной задачей на высоком уровне справляются автоматические устройства защиты, которые способны моментально отключить сеть при возникновении в ней перенапряжения.

К таким устройствам относятся стабилизаторы, УЗО, в которых предусмотрена защита от повышенного напряжения, дифференциальные автоматы, реагирующие на обрыв нейтрали, автоматические выключатели.

Возможности автоматических выключателей расширяются, если совместно с ними используются расцепители напряжения, срабатывающие от допустимой максимальной и минимальной величины разности потенциалов. Нередко для предупреждения аварийных ситуаций используются специализированные реле напряжения.

Эффективен также ограничитель перенапряжения УЗИП. Он отключает электросеть при перенапряжении в электрической проводке, которое возникает из-за обрыва либо «отгорании» нейтрального проводника, при попадании разряда молнии и по ряду других причин. Часто используется в частных домовладениях.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 4533
Источник: https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen

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

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.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 877
Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Видео

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

Кол-во блоков: 21 | Общее кол-во символов: 28717
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:
  1. https://elektronchic.ru/elektrotexnika/chto-takoe-perekos-faz.html: использовано 3 блоков из 3, кол-во символов 6089 (21%)
  2. https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html: использовано 3 блоков из 8, кол-во символов 2794 (10%)
  3. https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/chto-takoe-perekos-faz-v-trexfaznoj-seti-i-kak-ego-proverit/: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 2808 (10%)
  4. https://amperof.ru/teoriya/perekos-faz.html: использовано 3 блоков из 8, кол-во символов 2372 (8%)
  5. https://Proekt-sam.ru/proektsistem/perekos-faz-v-chastnom-dome.html: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 4815 (17%)
  6. https://inbarabin.ru/perekos-faz-i-chem-on-opasen: использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 9105 (32%)
  7. https://electric-220.ru/news/perekos_faz_v_trekhfaznoj_seti/2017-12-14-1405: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 734 (3%)

Защита электрооборудования при работе от однофазной и трёхфазной сети

Проблема защиты различного электрооборудования от «неправильного» напряжения питания существует, практически, на любом предприятии, особенно когда речь идет о дорогостоящих аппаратах. Эта проблема чем-то схожа с выбором страхования, но рано или поздно она может пригодиться.

 

На территории России определены такие параметры качества электроэнергии сети: напряжение 220В±10% *, частота 50Гц±1 Гц (2%), коэффициент КНИ <8% (длительно) и <12% (кратковременно).

 Основные неполадки в электросети: полное исчезновение напряжения, длительные и кратковременные «просадки» и всплески напряжения, высоковольтные импульсные помехи, высокочастотные гармоники (шум), уход частоты.

 

При работе оборудования от однофазной сети 220В, 50Гц основные неполадки сводятся к понижению или превышению напряжения за допустимые значения, а также, наличие различных импульсных помех. Последний фактор мы не рассматриваем в этой статье.

Выход напряжения питания за пределы допустимого может оказаться опасным для работы оборудования – оно просто выйдет из строя. Для защиты оборудования в этих случаях рекомендуется применять реле контроля напряжения, например РКН-1-1-15 АС220В. Это реле позволяет отключить дорогостоящее оборудование при выходе напряжения за допустимые пределы.

Гораздо сложнее обстоит дело при работе оборудования от трёхфазного напряжения. Кроме понижения или повышения напряжения на фазах, существенную роль играет т.н. «перекос фаз» — случай, когда напряжения на фазах имеют разную величину. Большой «перекос фаз» приводит к перегреву обмоток двигателей или трансформаторов и выходу их из строя.

Один из наиболее частых случаев, — это обрыв одной фазы. 
Некоторые типы трёхфазных электродвигателей в случае обрыва одной из фаз переходит в генераторный (тормозной) режим и генерируют на эту фазу т.н. напряжение рекуперации, близкое по фазе и амплитуде сетевому линейному напряжению. В этом режиме через обмотки электродвигателя будут протекать несимметричные токи опасных значений. Напряжение рекуперации может достигать 97% номинального значения. Если реле контроля фаз воспринимают это напряжение как «нормальную» фазу и не отключают питание двигателя, то электродвигатель выходит из строя.

Во многих случаях для нормальной работы оборудования требуется строго определённый порядок чередования фаз питающего напряжения. Иногда, в результате аварии в цепи питания, может возникнуть ситуация, когда все три фазы имеют напряжение 220В относительно «земли», но при этом две из них замкнуты между собой (т.н. «слипание» фаз). Работа оборудования при таком напряжении приведёт к выходу его из строя.

Для защиты оборудования от «неправильного» напряжения питания в мире выпускается большое количество различных реле контроля напряжения (реле контроля фаз). Например: TPW400VSN4X, TPF400S4X (ф. TeleControl), EFN PBN (ф. Entrelec) и др.

Стоимость таких реле составляет 70…250 USD, что часто, является препятствием для их применения. Большая часть этих реле требует для нормальной работы отдельного напряжения питания (т.н. напряжения «оперативного» питания) для питания самого реле, что усложняет схему их подключения. Некоторые типы реле питаются от фазного напряжения и нулевого провода или от двух фаз. При этом при аварии этих фаз нарушается диаграмма работы реле. 

Среди серийно выпускаемых отечественных разработок можно выделить три наиболее популярных модели реле контроля трёхфазного напряжения: ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 разработки КБ «Ритм» Киевского «НПО реле и автоматики». Цены на эти реле лежат в пределах 18…22 USD. К достоинствам этих реле можно отнести питание от измеряемого напряжения, причём одновременно от всех трёх фаз, без нуля. Не требуется напряжения оперативного питания. При аварии на любой из фаз диаграмма работы реле не нарушается.

Реле предназначены для контроля снижения напряжения, наличия и порядка чередования фаз в системах трёхфазного напряжения и могут использоваться в схемах автоматического управления и защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах.

Реле имеют разные области применения:
ЕЛ-11 — контроль выходного напряжения преобразователей или контроль напряжения питания различного электрооборудования.
ЕЛ-12 – контроль перекоса фаз напряжения питания мощных асинхронных электродвигателей, работающих в нереверсивном режиме, реле допускают значительное (до 0,5UФ.НОМ.) синфазное снижение напряжения на время разгона двигателя.
ЕЛ-13 – то же самое, но для двигателей, работающих в реверсивном режиме (не реагируют на изменение порядка чередования фаз).

 

На сегодняшний день реле этих типов (иногда под другими названиями) выпускают, как минимум, четыре предприятия на территории бывшего СССР:

  1. «НПО реле и автоматика» (г. Киев, Украина)
  2. ЗАО «Завод СТС» (г. Санкт-Петербург, Россия)
  3. ОАО «ВНИИР» (г. Чебоксары, Россия).
  4. ЗАО «Меандр» (г. Санкт-Петербург, Россия)

Реле производства первых трех предприятий практически полностью идентичны по схемотехнике со всеми их достоинствами и недостатками. Реле производства ОАО «ВНИИР», вдобавок, отличаются от ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 типом корпусов и названиями — РСН25-27, РСН25М-27М и РОФ11-13. 

Реле производства ЗАО «Меандр» разработаны на базе современного микроконтроллера и являются полными функциональными аналогами киевских реле, но в них добавлен ряд дополнительных функций контроля, а также устранены некоторые недостатки прототипов. Благодаря аналого-цифровой обработке сигналов, почти на порядок повысилась точность и стабильность порогов срабатывания реле во всем диапазоне напряжений.

Добавлены новые функции:

  • защита от перенапряжения — реле выключается при напряжении на любой фазе более 30%. 
    функция измерения изоляции обмотки электродвигателя ( РКФ-М08-2-15). При использовании реле для защиты электродвигателя дополнительная клемма Y1 подключается непосредственно к любому выводу обмотки и
  • при наличии сопротивления утечки на «землю» менее 500кОм реле не разрешит включить электродвигатель.
  • введена дополнительная светодиодная индикация: зелёный светодиод – питание включено и жёлтый – всё в норме, реле включено.

У реле Киевского производства по паспорту точность срабатывания реле нормируется на уровне 0,7±0,05UФ.НОМ. (для ЕЛ-12) и 0,6±0,05 UФ.НОМ. (для ЕЛ-11 и ЕЛ-13) при нормальном напряжении на двух других фазах UФ = UФ.НОМ.

При незначительном изменении напряжения на 2-х других фазах в ту или другую сторону, порог срабатывания реле меняется в значительных пределах (до 50 В). У реле производства ЗАО «Меандр» порог срабатывания во всем допустимом диапазоне напряжений меняется не более чем на 5В.

Значительно снижена потребляемая мощность (до 2.5ВА против 6ВА) — соответственно снизилось тепловыделение реле, что привело к повышению надёжности работы реле при повышенных рабочих температурах.

В 2007г. ЗАО «Меандр» приступило к выпуску новых модификаций реле серии : РКФ-М06-12-15 а также, специализированное реле РКН-1-2-15, предназначенное для защиты компрессорного оборудования от неполадок в сети с задержкой повторного пуска до 6 минут.
Отличие реле РКФ-М06-11-15 от реле ЕЛ-11М других модификаций заключается в наличии дополнительной регулировки порога срабатывания реле по снижению напряжения от 0.8 до 1.1 Uном от номинального значения.

Отличие реле РКФ-М06-12-15 и РКФ-М06-13-15 от реле ЕЛ-12М и ЕЛ-13М заключается в наличии дополнительной регулировки порога срабатывания реле при разбалансе фаз от +5 до –25 % от номинального значения.

* — ГОСТ 29322-92 «Стандартные напряжения»

«Номинальные напряжения уже существующих сетей напряжением 220/380 и 240/415 В должны быть приведены к рекомендуемому значению 230/400 В».

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.

Трехфазные реле напряжения

 

Используются для защиты трехфазных потребителей от недопустимых колебаний напряжения в сети, обрыве и перекосе фаз, слипании и нарушении чередования фаз.

 

 

Не сортировать

Подбор товара

Трехфазные реле напряжения

Реле контроля напряжения 3-х фазное – защитное устройство, предназначенное для обеспечения работы трехфазных потребителей переменного тока при недопустимых колебаниях сетевого напряжения, обрыве, перекосе, нарушении чередования или слипания фаз.

 

В случае изменения напряжения в сети – превышения допустимых значений или их снижение, ниже минимального уровня, любой электродвигатель промышленного назначения и бытовая техника, могут выйти из строя. Именно поэтому, важность установки трехфазного реле для контроля электрической нагрузки актуальна и, безусловно, оправдана.

 

Новатек-Электро – компания-производитель, реализующая реле контроля трехфазного напряжения оптом и в розницу. Мы предлагаем выгодные условия продажи всем нашим покупателям и дилерам, в том числе. Наша продукция, в число которой входит и трехфазное реле контроля фаз, благодаря своей функциональности, практичности и адекватной цене, популярна и востребована.

 

Особенности устройства и область применения

Защита трехфазного электродвигателя от перегрузки необходима как в бытовом обиходе, так и во многих производственных сферах.

 

 

Трехфазное реле напряжения применяют для обеспечения правильной работы:

 

 

  • Систем кондиционирования;

 

  • Холодильного оборудования;

 

  • Компрессорных установок;

 

  • В оборудовании со схемой АВР и любого другого оборудования, использующего электродвигательную нагрузку.

 

 

Реле напряжения трехфазные от Новатек Электро выпускаются в разной модификации, с учетом потребностей проблемных сетей, где можно наблюдать не только перебои в напряжении, но также коммутационные и импульсные помехи. Устройства оснащены специальной задержкой при посадках напряжения, что делает цифровое реле напряжения трехфазное эффективным в работе при кратковременных просадках напряжения.

 

 

Приборы трехфазного реле напряжения монтируются на стандартную DIN-рейку, они легкие и малогабаритные, что делает процесс установки и дальнейшего обслуживания устройства, простым и безопасным.

 

 

Подключение прибора происходит параллельно нагрузке, но, что примечательно, его работа не зависит от мощности нагрузки. Трехфазное реле защиты на выходах имеет две группы контактов (замкнутую и разомкнутую), независимых друг от друга и способных коммутировать нагрузки до 5А.

 

 

Ассортимент продукции

Трехфазное реле контроля напряжения представлено следующим модельным рядом:

 

 

  • РНПП-311 – устройство обеспечивает работу потребителя при условии возможных основных видов аварий в элктросети, таких, как, превышение допустимых порогов значений сетевого напряжения, слипание фаз или изменение их последовательности, нарушение полнофазности;

 

  • РНПП-311М – контроль трехфазного напряжения выполняется на тех же условиях, что и в случае применения прибора РНПП-311. Однако, светодиодная панель индикации в данной модели, усовершенствована и, помимо наличия сетевого напряжения, а также состояния нагрузки, указывает на тип аварийной ситуации, что значительно облегчает последующие действия пользователя.

 

  • РНПП-301 – в данной модификации трехфазное реле напряжения и контроля фаз, обеспечивает работу устройства в режимах линейного и фазного напряжения, имеет 6 потенциометров для установки параметров и регулировки работы устройства.

 

  • РНПП-302 – прибор имеет более-расширенное меню, которое помимо основных функций позволяет устанавливать временной интервал задержки при нарушении, заданных параметров, с возможностью автоматического запуска, после восстановления допустимых сетевых значений.

 

  • РНПП-311-1 – данный прибор двухканальный и помимо основных функций, возложенных на реле напряжение трехфазное, может контролировать частоту сети.

 

  • РНПП-311-2 – устройство двухканальное, осуществляющее контроль 3-х фазной сети 380В/50Гц с высокой точностью, а также оснащено сигнальными индикаторами, которые подают информацию пользователю о полнофазности сети или частичном пропадании фазы.

 

В комплекте с устройством прилагается гарантия от производителя, а также полная детализированная инструкция, которая поможет пользователю правильно установить прибор, обслуживать его в действии и верно «читать» показания индикационной панели.

 

 


Производство сертифицировано по ISO 9001

Сертификацию по ISO 9001 прошли все участки производства, благодаря чему постоянно увеличивается качество выпускаемой продукции и уменьшается уровень брака.

Гарантия на всю продукцию 10 лет

На всю продукцию с момента покупки действует гарантия 10 лет.


Защита от перекоса фаз в трехфазной сети — советы электрика

Реле контроля фаз — основное назначение, принцип работы и схема подключения. ТОП-лучших производителей электрооборудования!

В трёхфазной электрической цепи при неравномерном значении напряжения на разных фазах возникает очень неприятное явление – перекос фаз. Его результатом, как правило, становится значительное понижение мощности прибора. Это приведет к поломке, как промышленного оборудования, так и обычной бытовой техники.

Не будем углубляться в причины возникновения этого перекоса, а рассмотрим способы его устранения. Для предотвращения возникновения перекоса фаз, который в основном проявляется в трёхфазных сетях, используют реле контроля фаз.

Назначение

Основное назначение реле контроля фаз это, безусловно, защита всех электротехнических промышленных и бытовых устройств, подключённых к трёхфазной сети.

Реле обеспечивает контроль за наличием сетевого напряжения, его симметричности во всех фазах и правильным чередованием.

Обратите внимание

Кроме этих прямых обязанностей, данное реле может обладать функцией контроля заданного уровня напряжения, и при уменьшении или увеличении определённого порога отключать питание.

Реле желательно располагать там, где происходит многократное переподключение приборов, например, для оборудования, которое часто переносят с одного места на другое и где неправильное чередование фаз будет довольно критично. Или при одновременном использованьи значительного количества приборов большой мощности (в квартирах или частных домах).

Конструктивные особенности

В процессе изготовление таких реле используют надёжные микропроцессоры, что объясняет простоту настройки, а также высокую надёжность этих устройств. Конструкция реле контроля обязательно включает в себя схему, вычисляющую порядок чередования фаз, и в соответствие с заложенным в схему алгоритмом срабатывают контакты на выходе реле.

В самых простых устройствах на вход подаётся 3-фазы и ноль, а на выходе имеем реле с переключающимся контактом. Запитка внутренней схемы осуществляется за счет фазы L1. Также обычно присутствуют 2 и более индикаторов – в зависимости от модели и производителя.

На выходы реле контроля можно подключать магнитные пускатели и контакты для запуска электродвигателей или любую сигнальную цепь, предупреждающую об отклонения в сети от нормы.

Типы

Самые распространенные типы реле контроля фаз, которые в основном используют на производстве и в бытовых условиях это ЕЛ11, ЕЛ12, ЕЛ13 и ЕЛ11МТ, ЕЛ-12МТ.

Для защиты источников питания, АВР, генераторов и преобразователей электроэнергии используют ЕЛ11 и ЕЛ11МТ.

Для обеспечения безопасности электродвигателей кранов мощностью до 100 кВт применяют ЕЛ-12 и ЕЛ12МТ.

ЕЛ13 применяется в основном при подключении реверсивных электродвигателей до75 кВт.

Крепление данных реле можно осуществить как с помощью DIN-рейки, так и с помощью крепёжных винтов.

Характеристики

Ниже приведены основные характеристики реле.

1) Рабочие напряжения:

  • EЛ11 – 100 V, 110 V, 220 V, 380 V, 400 V, 415 V
  • ЕЛ12 -100 V, 200V, 280 V
  • ЕЛ13 – 220 V, 380 V

2) Предел срабатывания реле.

а) При симметричном снижений напряжений на фазе:

  • EЛ11 – 0.7 * Uфн
  • ЕЛ12 – 0,5 * Uфн
  • ЕЛ13 – 0,5 * Uфн

б) При разрыве 1-ой или более фаз:

  • Срабатывают все виды реле.

в) При неправильном чередования фаз

  • ЕЛ11,ЕЛ12 – срабатывают
  • ЕЛ13 – не срабатывает

3) Время задержки (срабатывания) в секундах

  • ЕЛ11,ЕЛ12 – 0,1 до 10
  • ЕЛ13 – не более 0,15

4) Рабочие температуры:

  • ЕЛ11,ЕЛ12 — -40до +40 С
  • ЕЛ13 — — 10 до +45 C

5) Температура хранения от -60 до +50

6) Масса устройства

  • ЕЛ11,ЕЛ13 – 0,3  кг
  • ЕЛ12 -0,25  кг

Как подключить реле

Если при подключении промышленного или бытового оборудования используются частотные преобразователи, то использование реле контроля фаз вовсе не обязательно.

Непосредственное подключение осуществляется по инструкции как подключить реле именно этого типа. Довольно часто схема подключения изображена на корпусе устройства. Для этого следует обратить внимание на различные фото реле контроля фаз.

Подключение к внешним и внутренним источникам осуществляется с помощью проводов под зажимы. Под него подводят либо один провод сечением 2,5 мм либо два провода с сечением до 1,5 мм. Для подключения обязательно нужно соблюсти строгое чередование фаз A, B и С.

Важно

Обычно реле проверяет разрыв плюса их чередование, и уровень напряжения сети. При обнаружении неисправности в сети в действие вступает реле. Схема подключения может быть как трёх проводная без ноля, так и четырёх проводная с нулём. В квартирах часто применяется такая схема подключения. Подключаемую нагрузку формируют равномерно на каждую из 3-х фаз.

При выходе за заданные значения какой-либо из фаз, срабатывает реле, отвечающее за данный контур, а остальная нагрузка (при условии нахождении в границах нужного диапазона) продолжает работать.

Рассмотрим схему подключения с нулем.

Такая схема обеспечивает полный контроль над напряжением на каждой фазе, перекос и правильное чередование, и еще стоит отметить тот факт, что они применяется, как промышленный вариант.

На выходе устройства с помощью силового контакт подсоединяем контактор, который одним концом своей обмотки подключён к нулевому проводу, а вторым концом к выходу одной из фаз.

Контакты 1, 2 и 3 подключают напряжение снятое с реле контроля напряжения на любую трёхфазную нагрузку такую как электродвигатель, или проточные обогреватели высокой мощности и прочее.

Внутренняя схема реле измеряет значение напряжения на каждой из фаз и при нахождении U пределах нормальных значений, то подаёт энергию на подключённый контактор.

Тот в свою очередь держит контакты в замкнутом состояние, и напряжение достигает внешней подключенной нагрузки.

В случае если вольтаж на любой из фаз выходит за заданный нами диапазон, то реле прекращает питать обмотку нашего контактора и тот, в свою очередь, размыкает свои контакты, обесточивая всю подключенную внешнюю нагрузку.

Выбор реле

Выбор нужного нам типа реле зависит непосредственно от технических характеристик подключаемого устройства и самого реле. Рассмотрим, какое реле лучше выбрать нам на примере подключения АВР (автомата ввода резервного питания). Сначала определяем нужный нам вариант подключения с нулевым проводом или без него.

Затем выясняем нужные нам параметры самого реле.

Для подключения АВР необходимы такие рабочие характеристики в этом устройстве: контроль над слипанием и над обрывом фаз, контроль последовальности; задержка должна быть 10-15 сек; и должен присутствовать контроль за колебаниями заданного напряжение ниже или выше нужного нам порога. Для подключения по схеме с нулевым проводом нужен визуальный контроль по каждой фазе. При подключениях АВР можно выбирать тип реле EЛ11.

Фото реле контроля фаз

Источник: http://electrikmaster.ru/rele-kontrolya-faz/

Перекос фаз в трехфазной сети: что это такое, причины, последствия, защита

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 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.

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.

Совет

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.

Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Это явление, возникающее в трехфазных четырех- и пятипроводных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью. Данное состояние сети отличается несимметрией токов и напряжений с разными амплитудами напряжений углами между ними.

Для лучшего понимания и большей наглядности процесса предлагаем сравнить векторные диаграммы напряжений трехфазных сетей. Диаграмма 1 отличается идеальной взаимосвязью линейных и фазных напряжений, на диаграмме 2 хорошо видна несимметрия напряжений сети, т. е. имеет место перекос фаз.

Причины возникновения

В большинстве случаев к этому аварийному режиму приводит неравномерное распределения нагрузки — когда одна или две фазы перегружены. В этом случае высокие токи потребления на них приводят к неизбежному увеличению напряжения на других фазах.

Нередко, причиной несимметрии напряжения сети является неполнофазный режим. опасный не только для нагрузок с питающим напряжением 220 В, но и для трехфазного оборудования. Так, отсутствие одной фазы в линии может привести к возрастанию токов в остальных.

Обратите внимание

Обрыв нулевого провода. Режим работы линии при отсутствии рабочего нуля (N) можно отнести к разряду неполнофазных. Нарушение соотношений токов нагрузки на в таких случаях неизбежно вызывает изменение фазных напряжений (Uф). Отклонения напряжений зависит от соотношения мощностей нагрузки по фазам. В некоторых случаях Uф может достигать линейных значений (380 В).

Замыкание одной из фаз с рабочей нейтралью («нулем») и несработка по каким-либо причинам автомата защиты (неисправность, большая длина участка линии между местом КЗ и автоматом и пр.). В этом случае также происходит увеличение Uф на других проводниках.

Способы устранения

Несомненно, лучшим способом предотвращения несимметрии напряжения является планирование равномерного распределения предполагаемой нагрузки по фазам сети еще на стадии проектирования электроустановки.

Для устранения возникшей несимметрии напряжения в ходе эксплуатации электрической сети производят замеры токов по фазам и перераспределением нагрузок (переключение с более загруженных на менее нагруженные фазы) добиваются равных токов потребления.

В быту для обеспечения допустимого напряжения питания отдельных приборов или их группы нередко используют однофазные стабилизаторы напряжения, в трехфазных сетях — соответственно, трехфазные устройства.

Однако, следует учитывать, что выравнивание значения Uф до допустимого с использованием трехфазного стабилизатора неизбежно сопровождается отклонением от нормы на других фазах.

Таким образом, можно говорить об эффективности его использования для предотвращения отклонения напряжения на одной (контролируемой) фазе, но его отклонение от нормы на других может стать вторичной причиной возникновения несимметрии напряжении.

Допустимый перекос фаз

Главным действующим документом, определяющим качество электроэнергии и регламентирующим нормы несимметрии напряжений является ГОСТ 13109-97 (п.п 5.5). Допустимое отклонение соотношений нагрузок, согласно требований СП 31-110 (9.5) — 15% в панелях ВРУ и 30% в распредщитах.

Информация

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Перекос фаз в трехфазной сети: причины и последствия

У конечных потребителей сетей централизованного электроснабжения, которое является трёхфазным, применяется напряжение 220 В. Это фазное напряжение. Три фазы распределяются между несколькими потребителями.

Они подключаются к сети не одновременно и с неодинаковыми нагрузками.

Поэтому необходимо использование нейтрали чтобы обеспечивать подачу фазного напряжения каждому потребителю при несимметричной нагрузке в этой трёхфазной сети.

Суть проблемы

Но поскольку существует ограничение по мощности конечных трансформаторных подстанций, при упомянутых выше нагрузках величины фазных напряжений изменяются соответственно нагрузкам.

У более нагруженной фазы напряжение уменьшается например до 195 – 205 В, а менее нагруженной увеличивается до 245 В и более.

Последствием таких нагрузок является ток в нейтрали, который по своей величине может быть близким к току нагруженной фазы.

Как следствие этого – увеличение потерь. Они есть в кабельных и воздушных линиях электропередачи, трансформаторных подстанциях, и даже в высоковольтных ЛЭП питающих эти подстанции.

Особенно характерно такое «смещение нейтрали» – термин, характеризующий фазные напряжения при несимметричных нагрузках в трёхфазной сети, для жилого сектора потребителей электроэнергии.

При этом повышение напряжения является небезопасным для некоторых бытовых электроприборов.

Важно

Используемые в инфраструктуре жилого фонда трёхфазные асинхронные двигатели уже при двухпроцентной асимметрии испытывают дополнительный нагрев обмоток, что заметно сокращает срок службы изоляции.

Причём дальнейшее увеличение асимметрии в разы, то есть всего лишь до 4 – 6% вызывает рост общих потерь почти в два раза. То же относится и к лампам накаливания и люминесцентным лампам.

При повышении напряжения всего лишь на пять процентов спирали в них почти в два раза быстрее перегорают.

Что делать?

Чтобы уменьшить смещение нейтрали перед подстанциями рекомендуется устанавливать специальные симметрирующие автотрансформаторы. Схемы включения таких трансформаторов приведены ниже на изображениях.

Приведенные выше схемы применимы также с глухо заземлённой нейтралью нагрузки при отсутствии технической возможности встраивания компенсационной автотрансформаторной обмотки в нулевой провод, соединяя через эту обмотку нагрузку с сетью.

Поскольку увеличение нагрузки например в фазе А вызовет увеличение тока в этой фазе, напряжение на соответствующей последовательно включённой обмотке автотрансформатора тоже увеличится и произойдёт компенсация падения напряжения пропорциональная силе тока нагрузки. Установка автотрансформаторов вблизи распределительной подстанции обеспечивает наилучший эффект. Когда с этой подстанции электроэнергия по разделённым фазам подаётся потребителям, становится возможным симметрирование напряжения.

Это уменьшает потери и позволяет отфильтровать гармонические составляющие тока, возникающие от работы полупроводниковых ключей электронных балластов газоразрядных ламп, мощных инверторов, сварочных аппаратов.

Работа этих устройств вносит искажения в синусоидальную форму напряжения питающей электросети.

Следствием подобных искажений являются тепловые потери во всех работающих электрических машинах, подключенных к этой электросети.

Компенсация смещения нейтрали с использованием специального автотрансформатора весьма недешёвый способ борьбы с потерями электроэнергии при смещении нейтрали при несимметричной фазной нагрузке. Однако положительный эффект от этого способа получается непрерывно и быстро окупает все расходы.

Совет

0 Измерение тока и напряжения мультиметром Необходимость измерения напряжения в электрической системе у пользователя может […]

2 Промежуточное реле РПУ И снова здравствуйте. Я решил дать вам немного более узкого материала и открываю цикл […]

0 Проверка напряжения сети: индикация и измерение Для чего надо знать величину напряжения Известно, что в сети централизованного […]

Чтобы в процессе эксплуатации жилища не возникало проблем с использованием и обслуживанием электросети, нужно знать, что такое фаза. ноль и земля в электропроводке квартиры.

Александр, чем конкретно данную статью дополнить? Постараюсь учесть Ваше пожелание!

Перекос фаз — как с этим бороться и какую пользу можно поиметь с этого

Перекос фаз является феноменом, появляющимся в сети трёхфазного тока в случае неправильного распределения нагрузки на фазы. Он может быть вызван короткими замыканиями фазных проводов, обрывами фазных или нулевых проводов и т.д.

Опасность перекоса фаз

Фазный перекос опасен тем, что в перегруженной цепи напряжение поступает к приборам в недостаточном или в чрезмерном количестве. Естественно, он препятствует их эффективной работе и может вызывать их выход из строя. Особенно страдают электродвигатели, установленные в приборах.

Он может наблюдаться в магазинах, мастерских, на производстве, и т.д. Так, перекос возможен, если в мастерской одна из фаз снабжает всё станочное оборудование, а другая – лишь лампочки и компьютер

Обратите внимание

При появлении перекоса возможны существенные энергозатраты. При правильном распределении нагрузок по фазам можно значительно уменьшить суммы, затрачиваемые на оплату электричества.

Фазный перекос может быть выявлен по внешним признакам: мигание ламп, сбои в электронике и др. Для того, чтобы получить точную информацию, требуется иметь новый трёхфазный счётчик, регистрирующий события, имеющие место в электронной системе, включая и фазный перекос. После выявления его причин нужно принять все меры для его устранения.

Причины перекоса фаз

Возможны различные причины перекоса фаз, однако, как правило, они возникают в результате ошибочного распределения нагрузки в фазах внутренних сетей. Если он появляется на объекте, где есть трёхфазное питание, это означает, что возможна перегрузка одной-двух фаз.

Наиболее часто явление перекоса фаз наблюдается на крупных предприятиях, оснащённых однофазными электросварочными устройствами, индукционными, рудотермическими плавильными печами и иными нагревательными установками с высокой потребительской мощностью.

Причиной появления неполнофазного режима работы электроустановок может быть обрыв фазы, приводящий к сильным увеличениям токов в остальных фазах. Это аварийный режим, приводящий к перегрузкам электрооборудования и его преждевременному выходу из строя.

Среди причин несимметрии напряжения следует отметить выход из строя автоматического выключателя, когда происходит КЗ фазы с нулевым проводом. При этом наблюдается увеличение напряжения между нулевым проводом и остальными фазами.

Предотвращение перекоса фаз

Для того, чтобы избежать несимметрии напряжения, необходимо осуществить тщательное планирование всех мощностей и рассчитать все возможные нагрузки с их правильным распределением по фазам. Как правило, составляется подробный электропроект на квартиру или дом.

При эксплуатации необходимо выполнять проверку тока с помощью специальных тестеров. Если возникнет необходимость, должна быть выполнена переброска однофазных нагрузок с более загруженных фаз на менее загруженные.

Ток на каждой фазе трёхфазного автомата должен быть тщательно измерен, после чего нужно перераспределить однофазные нагрузки так, чтобы токи на каждой фазе были приблизительно равными.

Эта работа должна выполняться только профессионалом, имеющим специальное оборудование.

Защита от внешнего перекоса фаз может быть использована с помощью стабилизаторов напряжения. На каждую фазу устанавливают определённый стабилизатор. Это будет более эффективно, чем установка одного трёхфазного стабилизатора.

В заключение необходимо подчеркнуть, что несимметрия напряжений может стать причиной повреждения или полного выхода из строя электроприборов. Следовательно, для её устранения необходимо установить стабилизаторы или привлечь профессионалов, которые квалифицированно спроектируют электросеть.

Какие от этого могут быть плюсы? Видео:

Источники: http://l220.ru/?id=pf, http://podvi.ru/elektrotexnika/perekos-faz.html, http://imhodom.ru/node/12220

Источник: http://electricremont.ru/zashhita-ot-perekosa-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Перекос фаз. Причины возникновения и устранение. Защита

В трехфазной электрической сети на каждой фазе должно быть одно и то же напряжение, с допустимым отклонением. Если напряжение распределено по фазам неравномерно, то возникает перекос фаз.

В результате такого явления в промышленном оборудовании (электродвигатели, трансформаторы) происходит значительное уменьшение мощности.

Важно

В бытовых условиях такой перекос между фазами может привести к неисправностям электрических устройств и других потребителей энергии.

Когда электрические устройства подключены на одну фазу, то есть риск возникновения перекоса между фазами. Чтобы не допускать нарушения снабжения электрической энергией, необходимо разобраться в том, от чего возникает такое отрицательное явление.

Причины возникновения

Существуют разные причины перекоса по напряжению между фазами. Основной популярной причиной стало неравномерное и неграмотное распределение нагрузки по фазам сети. При появлении перекоса на участке с трехфазным питанием, можно говорить о том, что некоторые фазы эксплуатируются с чрезмерной нагрузкой, а третья фаза нагружена незначительно.

Чаще всего однофазные нагрузки в виде бытовых электрических устройств подключают на одну фазу. Поэтому перекос фаз появляется при одновременном запуске нескольких мощных устройств.

Начальными признаками перекоса являются работающие бытовые приборы, у которых заметно снизилась мощность, либо они совсем отключились.

При этом приборы освещения стали выдавать тусклый свет, а лампы дневного света при этом мерцают.

Для более точного определения того, есть ли перекос фаз, нужно вызвать специалиста, и на месте провести тщательную проверку. Только путем проведения измерений можно выявить разницу в напряжении на разных фазах.

Последствия и опасность

Главная опасность этого явления состоит в некорректной работе бытовых устройств, и возникновения возможности выхода их из строя. Максимальная часть отрицательных последствий приходится на разные виды электрических двигателей, установленных в различной бытовой технике.

Отрицательные факторы влияния перекоса фаз делятся на три вида:

  1. Возникновение неисправностей подключенных электрических устройств, оборудования и приборов, снижение их срока эксплуатации.
  2. Неисправности источников электроэнергии: повреждения, повышение расхода энергии, снижение срока службы источника.
  3. Негативные факторы для потребителей энергии: повышение затрат на оплату электроэнергии, вероятность получения травм, необходимость проведения ремонта и обслуживания электрооборудования.

Если перекос фаз образовался на автономной отдельной электростанции, то потребление топлива и смазочных материалов в этом случае существенно повысится, а генератор может выйти из строя.

Если на одной фазе напряжение выше, чем на двух других фазах, то нарушается электробезопасность, что может привести к возгоранию электропроводки и оборудования.

В результате видно, что последствия этого отрицательного явления существенные, их устранение и решение может привести к значительному материальному ущербу. Для предотвращения таких негативных ситуаций, необходимо заблаговременно принять соответствующие меры.

Способы защиты

Для нормальной эксплуатации трехфазной сети, а также чтобы напряжение на отдельной фазе соответствовала номинальному значению, необходимо применять специальные приборы и устройства. Обычно для этого подключают стабилизатор напряжения.

В быту применяются однофазные исполнения, способные защитить электрооборудование. В производственных условиях используется 3-фазный стабилизатор, включающий в себя три однофазных устройства. Однако полностью устранить фазные перекосы эти приборы не способны, так как они выравнивают напряжение в одной фазе.

Иногда такие устройства сами создают условия для неравномерного распределения электроэнергии. Эта проблема может решиться только с помощью специальных технологий, выравнивающих напряжение между всеми фазами.

Существует несколько способов защиты:

  • Использование устройств, выравнивающих нагрузку по фазам в автоматическом режиме.
  • Создание проекта снабжения электрической энергией объекта с учетом предполагаемых значений нагрузок.
  • Изменение электрической схемы цепи с учетом мощности потребителей.
  • Подключение специального реле, которое будет контролировать величину напряжения на фазах, и отключать питание при выявлении несимметрии.

Такими методами можно защитить электрические устройства от неисправностей, и исключить перекос напряжения.

Симметрирующий трансформатор

Чтобы предотвратить перекос напряжений между фазами и поддерживать определенное значение фазного напряжения, следует применять специальную технологию, позволяющую выравнивать значение напряжения не отдельно на некоторой фазе, а обеспечивать симметричность всех трех фаз, то есть всю трехфазную сеть. Такая альтернативная технология реализована в симметрирующем трансформаторе.

Диапазон измерений

Такой инновационный прибор может работать при 100-процентном перекосе напряжения и способен устранить фазный перекос напряжений в широком интервале их изменений, при любых причинах возникновения этого негативного явления:

  • Перекос во входной сети пинания, возникший вследствие повреждений распределительной сети.
  • Неравномерное разделение нагрузок между фазами.
  • Включение в работу мощного устройства.
  • Смешанные причины перекоса.

Практическое использование

Задачами, разрешаемыми путем включения в работу симметрирующего трансформатора, являются:

  • Равномерное распределение потребителей между фазами.
  • Устранение перекоса фазных напряжений (выравнивание всех фаз между собой в трехфазной сети).
  • Поддержание заданного значения напряжения на каждой фазе.
  • Преобразование трехфазной электрической сети питания в 1-фазную сеть: • с гальванической развязкой сети питания и потребителя электроэнергии; • без гальванической развязки;• с изменением (повышением или снижением) напряжения на его выходе.
  • Преобразование трехфазной сети, состоящей из трех проводов, в трехфазную сеть с четырьмя проводами (создание рабочего нулевого провода для возможности подсоединения нагрузки на фазу).
  • Возможность получения 50% 3-фазной мощности с одной фазы.
  • Применение генераторов с меньшей мощностью для такой же группы потребителей.
  • Включение в работу более мощных нагрузок при ограничениях на допустимую мощность из общей государственной сети, либо при работе от автономного источника.
  • Во время промерзания трубопроводов или обледенения проводов возможен отогрев этих коммуникаций, а также другого оборудования.

Допустимые нормы на перекос фаз

Основным рабочим документом, регламентирующим качество электрической энергии, и нормы несимметрии в трехфазной сети считается ГОСТ13109-97, а допускаемое отклонение нагрузок определяется по документу СП31-110, в котором для вводно-распределительных устройств допускаются разница величины нагрузок между фазами не более 15%, а для распределительных щитов – не более 30%.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/perekos-faz/

Обрыв нуля и перекос фаз в трехфазной сети. Несимметрия напряжения

В наших статьях мы часто упоминали перекос фаз в трехфазной сети, о том, что это неприятная ситуация, приводящая к несимметрии напряжения и выходу из строя бытовых приборов.

Читатели обратили внимание на то, что в таких ситуациях защитная автоматика должна привести к отключению, или что-то можно было сделать своими руками, по крайней мере, большинство вопросов было сформулировано именно так.

На самом деле нет, поэтому мы решили в рамках этой статьи рассмотреть эту проблему – защиту от перекоса фаз.

Для начала возьмем обычные весы – с коромыслом, на которое положим шарик. Пока весы в равновесии шарик будет посередине. Но как только коромысло наклонится, шарик покатится под уклон.

У шарика тоже есть вес, поэтому, чем ближе он будет к краю коромысла, тем сложнее будет уравновесить эти весы. Проблема даже не в том, что вес шарика неизвестен, дело в том, что он двигается.

Примерно такая же проблема возникает, когда возникает перекос фаз в трехфазной сети, только при этом у весов будет не два плеча, а три, и куда покатится шарик непонятно.

Совет

В примере выше нет формул, но зато есть физика явления, поскольку даже в сети из двух фаз (или фазы и нейтрали) шарик это фактически потребляемая мощность . Если процесс не остановить, то шарик докатится до конца плеча весов, упадёт на чашку, и восстановить равновесие уже не получится, без вмешательства извне. Графически это можно представить вот так:

Зелёные линии – это равновесное состояние, красные показывают, как может измениться напряжение при перекосе фаз в трёхфазной сети , причём аварийной будет ситуация, когда значение отрезка «Фаза С точка N’» превысит 300 вольт. Крайним случаем будут ситуация, в которой точка N совпадёт с «Фаза А» или «Фаза В». Ещё раз смотрим на рисунок – перекос (отрезок N – N’, значение перекоса) в этой ситуации достигнет значения 220 В.

При этом на отрезке «Фаза С – N’» значение напряжения вместо 220В составит 380 В. Для бытового прибора, рассчитанного на максимальные 250 В это катастрофа. Конечно, защитные автоматы должны будут в таких условиях обесточить линию, но это произойдёт только при наличии нагрузки в цепи.

Подведём промежуточный итог: перекос фаз в трёхфазной сети – это ненормальная ситуация, приводящая к изменениям параметров сети,  что может привести к авариям. Давайте посмотрим, откуда возникает такой перекос, и можно ли с ним бороться.

Причины появления перекоса фаз

Мы уже подробно разбирали трёхфазную сеть , осталось рассмотреть ещё один аспект – обрыв нуля в трехфазной сети , который является самой неприятной аварией.

В электросетях обрыв любого провода уже авария, которая ни к чему хорошему не приводит, но разрыв нейтрали это особенная неприятность.

Подавляющее количество квартир сегодня запитано от трёхфазных трансформаторов с глухозаземлённой нейтралью.

Помимо безопасности именно эта нейтраль позволяет безболезненно выравнивать небольшие перекосы фаз в трехфазной сети , подавая в квартиры более-менее 220В с заземлением.

Отключаем нейтраль (например, в стояке подъезда). Что мы получим в итоге этой ситуации? Для начала мы получим неуправляемый процесс перераспределения напряжения (который будет зависеть от загрузки каждой из фаз в разных квартирах). Наиболее сопротивляющаяся (загруженная) фаза возьмет на себя функцию «нейтрали». Напряжение в ней начнёт повышаться до значений в 380В.

Самая разгруженная фаза «просядет» до 127В или ниже. Результат будет прогнозируемый – выход из строя бытовой техники, перегоревшие лампы и прочие неприятности. Первыми выйдут из строя приборы с двигателями, потом с нагревательными элементами. Точные приборы тоже пострадают, но в меньшей степени. Современный телевизор вряд ли сгорит – выключится.

Но стиральная машинка не выживет точно.

Хуже всего придётся тем, кто окажется «в конце» этой линии, нагрузки превысят допустимые, притом, что не все автоматы «сообразят», что пора отключиться. Здесь крайне велики риски возгораний, как приборов, так и проводки.

Обратите внимание

Так что обрыв нуля в трехфазной сети – граничный случай, где полная несимметрия напряжений, отсутствие заземления = поражение током человека и гарантированная аварийная ситуация для электросети.

На фото как раз пример крайнего перекоса фаз на тестовом приборе:

Это, конечно, самая неприятная ситуация, но перепады напряжения в сети тоже не так безобидны, как кажется, особенно когда речь идёт о частном доме запитанном от трёх фаз.

Простое реле контроля напряжения, которое можно установить в квартире (или щитке), настроенное на принудительное отключение при изменениях именно напряжения, поможет уберечь от такой ситуации электропроводку и приборы.

Вернёмся к другим причинам перекосов фаз в трехфазной сети , точнее нас больше интересует бытовое приложение – то есть двухфазная сеть квартиры или частного дома, которая является СОСТАВНОЙ частью трехфазной сети. Не стоит забывать именно об этой детали – наши две фазы лишь часть большой энергосистемы.

Очередной пример. В нашей квартире 4 линии. Возьмем все приборы, удлинители и тройники и всё включим в одну розетку одной линии. А в розетку другой линии включим мультиметр и посмотрим на то, что будет с напряжением.

Что произойдёт? Да, автомат защиты прекратит это безобразие и отключит проблемную линию. Но перед этим мы увидим на мультиметре «свободной линии», что напряжение значительно превысит 220 В.

Как раз на этом принципе и построена защита от перекоса фаз – распределение нагрузки.

Ещё раз – перекос фаз возникает в ситуации, когда одна из фаз «перегружена» нагрузкой, а другая «свободна». Те самые весы – на одну чашку мы складываем приборы, включая их один за другим, а вторая чаша весов пустая. Естественно чаша с приборами перевесит пустую.

В реальности для разветвлённой энергосистемы процесс сложнее, поскольку в процессе участвуют промышленные электроприемники, системы уличного освещения, а также реактивная мощность.

Но смысл процесса именно таков – главная задача электрика, особенно доморощенного, такого как мы, правильно спрогнозировать нагрузки на разных участках электросети в квартире или доме, не допуская сосредоточения мощных потребителей в одной линии.

Способы защиты от перекоса фаз

Таким образом, для защиты от перекоса фаз используются следующие способы:

  1. Грамотное проектирование сети с прогнозом нагрузок. Это позволяет сбалансировать потребление так, что фазы участвующие в питание объекта нагружены равномерно.
  2. Использование приборов, позволяющих выравнивать нагрузку по разным фазам в автоматическом режиме, без участия оператора (для больших объектов).
  3. Изменение схемы потребления в уже существующих сетях, если были допущены ошибки проектирования сети или изначально не было возможности оценить мощность потребления на каждом участке.
  4. Изменение мощности потребителей в самых критических ситуациях.

Самым крайним способом исключения перекоса является перераспределение подачи энергии (переключение многоквартирного дома на более нагруженную линию), что позволяет проблемный объект «разбавить» большим количеством потребителей на всех трёх фазах.

Есть и другие способы, но они относятся к промышленному потреблению, мы рассматривать их не будем. И заметим, что грамотный проект (схема) не панацея, электросеть дома или квартиры не догма, она живёт вместе с жильцами и меняется так часто, что за несколько лет может отличаться от исходного состояния.

Главный вывод этой части статьи – прежде чем подключить электропроводку , продумайте, всё ли вы равномерно распределили по разным линиям. Если покупаете очень мощную стиральную машинку – сделайте для неё отдельную линию. Обратитесь к электрикам, которые помогут правильно эту линию включить.

Важно

В конечном итоге несимметрия напряжений во всём подъезде это суммарные перекосы всех потребителей.

Чем равномернее будет потреблять электричество Ваша квартира, тем меньше проблем будет на этаже, а чем больше будет таких этажей, тем стабильнее будет напряжение, тем дольше будут без проблем работать все электроприборы.

Заключение. Зачем в быту нужны знания о перекосах фаз?

Когда «фаза ушла» и случилась авария, сделать, конечно, ничего не получится, всё уже случится. Но, тем не менее, хотя бы общее представление о равновесии электросистемы должно быть, поскольку ряд признаков дадут понимание о том, что возможна аварийная ситуация.

Основной проблемой перекоса фаз в трехфазной сети является перепад напряжений. Токи тоже будут меняться, но напряжение – основной признак, который даст понимание, что, возникают проблемы.

Мы попробовали эти признаки расположить по наглядности , надеемся, это будет полезно, особенно если у Вас квартира в новостройке.

Обрыв нуля в трехфазной сети мы рассматривать не будем, признаков тут нет, обычно это авария, имеющая слишком короткий временной промежуток до появления последствий, но, тем не менее, главное – обесточить свою электросеть. И важно – вынуть вилки из розеток! Итак, что должно вызвать подозрения:

  • Мигание энергосберегающих ламп или ламп дневного света. Даже мерцание должно насторожить, поскольку эти источники света наиболее чувствительны к напряжению;
  • Мигание ламп накаливания, тусклый или наоборот яркий свет. Изменение яркости, которое видно визуально, хороший повод выключить вводной рубильник, чтобы выяснить причину. В этом случае изменения напряжения уже большие;
  • Признаки нештатной работы электроприборов. Это относится к приборам с встроенной защитой – утюги, электрочайники, микроволновка и т.д. Чайник отключается, микроволновка не стартует. Это говорит о том, что напряжение в сети ниже допустимого. Автоматы защиты пока не реагируют, но параметры сети явно изменились;
  • «Тёплый» выключатель, которым включается свет. Вы можете и не увидеть мигания, но, выключая свет, почувствовали, что выключатель теплее стены. Это опасный признак;
  • При включении вилки в розетку видно (слышно) искрение. Не втыкайте вилку. Это уже совсем плохой признак. Возможно тот самый обрыв нуля в трехфазной сети ;
  • Спонтанные отключения автоматов защиты, при отсутствии перегрузок и понимании, что нагрузка в квартире (доме) никак не изменилась. Выражается это при включении освещения или приборов включенных в сеть (тот же чайник). Как правило, в таких сетях хорошо сделана защита, приборы уцелеют, но меры предосторожности не помешают;
  • Искрение, звуки щелчков в щитке и подобные признаки при входе в квартиру должны насторожить больше всего. В таких ситуациях не стоит пытаться включить лампочку – лучше всего узнать у соседей, что у них происходит и вызывать аварийную бригаду энергетиков. То же самое стоит делать, если на площадке в подъезде лампочка сильно мигает или вообще перегорела (особенно с разрушением колбы). Это признаки аварийной ситуации всей электросети, а не только у Вас в квартире.

И, конечно, стоит подумать над тем, чтобы установить прибор, который может в постоянном режиме показывать напряжение: реле, индикатор или другой. Некоторые современные счётчики снабжены такой опцией, что позволяет визуально контролировать входное напряжение.

Такого рода индикатор незаменим, поскольку не все умеют использовать измерительные приборы, да и сложно постоянно вольтметром или мультиметром измерять параметры.

Отличный выход – стабилизатор напряжения для частного дома (в зоне ответственного оборудования), который показывает входное напряжение и то, которое он даёт на приборы.

Ну и никто не отменял здравый смысл, а также понимание того, что приборы никогда не начнут вести себя «как-то не так», особенно все сразу.

Если это происходит – начинайте принимать меры до того, как перекос фаз приведёт к прямым убыткам.

Помните, что энергетики, конечно, несут ответственность за параметры сети, но она ограничена и границами и множеством оговорок, так что в случае такого рода аварий, рассчитывать на компенсацию не приходится.

Источник: http://obelektrike.ru/posts/obryv-nulja-i-perekos-faz/

Перекос фаз в трехфазной сети

Источник: https://electric-220.ru/news/perekos_faz_v_trekhfaznoj_seti/2017-12-14-1405

Содержание:

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.

Совет

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.

Защита трехфазных двигателей от дисбаланса (потеря фазы и чередования фаз)

Обрыв фазы

Наиболее частой причиной дисбаланса трехфазных двигателей является потеря фазы из-за открытого предохранителя, автоматического выключателя, разъем или поврежденный провод. Неуравновешенность других подключенных нагрузок также может повлиять на двигатель. Несимметрия напряжения 3,5% может вызвать повышение температуры двигателя на 25% или более. Это в первую очередь является результатом отрицательной последовательности, вызванной дисбалансом.

Защита трехфазных двигателей от дисбаланса (потеря фазы и чередование фаз)

Этот ток создает магнитный поток в воздушном зазоре двигателя, вращающийся в направлении, противоположном фактическому направлению двигателя. Относительный эффект — это, по сути, двухчастотный ток в роторе. Скин-эффект приводит к более высокому сопротивлению, а импеданс обратной последовательности остается практически равным значению заторможенного ротора. Таким образом, эффект нагрева усиливается сильным током и высоким сопротивлением.

Общий нагрев двигателя пропорционален: I 1 2 + K 2 2 × t (уравнение 1), где,

  • I 1 и I 2 — токи прямой и обратной последовательности, соответственно, в двигателе
  • K = R r2 / R r1 = консервативная оценка как 175 / I LR 2 (уравнение 2)

где,

  • R r1 и R r2 — сопротивления ротора двигателя прямой и обратной последовательности, соответственно,
  • I LR заблокированный -ток ротора на единицу.

Уравнение 1 показывает, что существует сильное увеличение нагрева от составляющей обратной последовательности. Симметричная схема компонентов для открытой фазы показана на рисунке 1. Это упрощенная схема, показывающая всю систему источника в виде сосредоточенных импедансов Z S1 = Z S2 .

Для любого конкретного случая эту схему можно расширить, чтобы показать более подробную информацию об источнике или других нагрузках. Питающий трансформатор, например, может быть представлен как его реактивное сопротивление (импеданс) X T .

Рисунок 1 — Упрощенное симметричное представление компонентов для открытой фазы

Для открытой фазы между трансформатором и двигателем X T будут добавлены последовательно с импедансами источника для эквивалентных значений Z S1 и Z S2 . Когда между системой и трансформатором есть разомкнутая фаза, X T не будет включаться в эквиваленты источника, а будет добавлен последовательно с импедансом двигателя.

Эта схема предназначена для незаземленного двигателя, что является общепринятой практикой.

Сеть нулевой последовательности не задействована для однофазного обрыва, , если обе системы по обе стороны от обрыва не заземлены. .

Распределение токов для разомкнутой фазы с использованием сети, показанной на Рисунке 1, показано на Рисунке 2 для нескольких ситуаций.

Рисунок 2 — Значения на единицу на базе двигателя: токи разомкнутой фазы последовательности только для двигателя

Типичные значения импедансов на единицу, показанные на базе двигателя, кВА:

  • Z S1 × Z S2 = 0.05 ∠90 ° pu,
  • Z L1 = Z L2 = 1,0 ∠15 ° pu для статических нагрузок на двигатель,
  • Z M1 = 0,9 ∠25 °,
  • Z M2 = 0,15 ∠85 °.

Эти углы были включены в расчеты, но упрощение, предполагающее, что все импедансы находятся под одним и тем же углом, дает близкие приближения и не меняет показанные тенденции. При всех значениях под углом 90 °, например, , I S1 = 0,87 о.е. вместо 0,96 о.е. на рисунке 2.

Из этих токов последовательности видно, что по обе стороны от разомкнутой цепи I a = I 1 + (−I 2 ) = 0 правильно. Фазовые токи звука равны (когда I 1 = −I 2 ):

  • I b = a 2 I 1 + aI 2 = −j√3I 1
  • Ic = aI 1 + a 2 I2 = + j√3I1

, поэтому на Рисунке 2 токи I b и I c равны 1.66 о.о. . Таким образом, видно, что открытая фаза обеспечивает очень низкие фазные токи по сравнению с нормальным током нагрузки двигателя, равным примерно 1 о.е. Следовательно, реле максимального тока не подходят для обнаружения обрыва фазы .

Когда статическая нагрузка подключена параллельно двигателю, как показано на рисунке 1 и рассчитано в примерах на рисунке 3 ниже, продолжающееся вращение двигателя создает напряжение на разомкнутой фазе. Это продолжает питать нагрузку, подключенную к этой фазе.

Мощность передается через воздушный зазор двигателя и снижает мощность на валу двигателя, что может привести к отрыву.

Рисунок 3 — Значения на единицу на базе двигателя: токи обрыва фазы при статической нагрузке на шину двигателя, обрыв фазы на стороне системы двигателя.

Один из указанных примеров показывает, что двигатель выйдет из строя при 20% номинальной нагрузки , при статической нагрузке в три раза большей, чем нагрузка двигателя; или при 50% номинальной нагрузки, при статической нагрузке, равной нагрузке двигателя.Кроме того, низкое значение импеданса обратной последовательности двигателя означает, что большая часть тока обратной последовательности протекает в двигателе для увеличения нагрева.

Это распределение показано на Рисунке 3 выше.

Ток обратной последовательности двигателя может быть низким, как показано на Рисунке 4 ниже, только когда статическая нагрузка является однофазной.

Рисунок 4 — Значения на единицу на базе двигателя: токи обрыва фазы при статической нагрузке на шину двигателя, обрыв фазы между двигателем и нагрузкой.

Принцип разомкнутой фазы состоит в том, что токи прямой и обратной последовательности равны и противоположны до тех пор, пока не задействована нулевая последовательность. Это полезно для развития токов небаланса через блоки трансформаторов звезда-треугольник.

Эти, а также расчеты на рисунках 2, 3 и 4 относятся к условиям сразу после размыкания фазы и до того, как двигатель замедлится, остановится или изменится его внутреннее сопротивление и т. Д.

Токи для разомкнутой фазы на первичной стороне трансформатора треугольник-звезда, питающего двигатель, показаны на Рисунке 5 и на Рисунке 6 для разомкнутой фазы на вторичной стороне двигателя.Если ток прямой последовательности смещается на 30 ° в одном направлении через банк, , ток обратной последовательности смещается на 30 ° в противоположном направлении .

Направления тока, показанные на принципиальной схеме для этих двух рисунков, соответствуют векторным диаграммам. Без этих конкретных векторных диаграмм I B на Рисунке 5 можно было бы показать в двигателе, как показано, но с величиной √3 с I C при √3, протекающем к источнику. На самом деле это поток, и он показан на рисунке 5 векторной диаграммой, показывающей, что I B течет, как указано, , но I C находится на 180 ° от I B , оба при величине √3 .

Если бы I B и I C были показаны в противоположных направлениях на принципиальной схеме, правильная векторная диаграмма должна была бы показать I B и I C в фазе. Эти токи можно проследить через трансформатор с указанием дисбаланса, вспоминая, что ток 1,0 о.е. в обмотке «звезда» отображается как ток 0,577 о.е. в обмотке треугольником.

Напряжение обратной последовательности может использоваться для обнаружения дисбаланса в цепях двигателя. По фундаментальному определению V 2 = −I 2 Z 2 .Ссылаясь на пример на рисунках 2, 3 и 4, будут следовать удельные напряжения обратной последовательности на двух сторонах разомкнутой фазы для ситуаций a и b .

Для ситуации c , V 2S = V 2M , потому что между питанием и двигателем нет обрыва фазы.

КОРПУС A КОРПУС B
V 2S = 00,96 × 0,05 = 0,048 1,6 × 0,05 = 0.080
В 2M = 00,96 × 0,15 = 0,144 1,5 × 0,15 = 0,227
Рис. открыть на стороне источника. (b) Токи прямой последовательности до и после размыкания фазы. (c) Токи обратной последовательности после размыкания фазы. (d) Общий текущий поток.

Когда разомкнутая фаза находится ниже по потоку или между измерением V 2 и двигателем, реле напряжения обратной последовательности будет «видеть» V 2S , которое может быть довольно низким из-за источника с низким импедансом.Когда разомкнутая фаза находится выше по потоку или между измерением V 2 и источником питания, , реле будет «видеть» V 2M , который обычно больше .

Таким образом, напряжение обратной последовательности наиболее полезно для открытых фаз на входе и сравнение фазового тока для фаз на выходе.


Защита от дисбаланса и чередования фаз

Как было предложено в параграфах выше, для обнаружения дисбаланса доступно несколько ручек:

  1. Разница величин между трехфазными токами,
  2. Наличие тока обратной последовательности и
  3. Наличие напряжения обратной последовательности.Все три используются для защиты.

Тип баланса тока (46) сравнивает величины фазных токов и работает, когда один фазный ток значительно отличается по величине от любого из двух других фазных токов. Это очень эффективная защита отдельных фидеров двигателя для обнаружения обрывов фаз или дисбаланса в этой цепи.

Рис. 6 — (a) — Несбалансированный ток, протекающий через батарею трансформаторов треугольник-звезда к двигателю для обрыва фазы A на двигателе или вторичной обмотке.(b) Токи прямой последовательности до и после размыкания фазы. (c) Токи обратной последовательности после размыкания фазы. (d) Общий ток

. Если другие нагрузки питаются от цепи, к которой подключена эта защита, следует позаботиться о том, чтобы любая обрыв фазы или дисбаланс не были замаскированы симметричным током звуковой нагрузки. Для каждой нагрузки или фидера необходимо использовать одно реле. Типичная минимальная чувствительность этих реле составляет около 1 А в одной фазе с нулевым током в другой или 1.5 о.е. в одной фазе и 1 о.о. в другой.

Другой тип (46) реагирует на ток обратной последовательности либо мгновенно с добавленной фиксированной выдержкой времени, либо в соответствии с характеристикой I 2 2 t = K , которая используется для защиты генератора. Эти типы реле не находят широкого применения для защиты двигателей.

Тип напряжения обратной последовательности (47) рекомендуется для обнаружения асимметрии фаз и реверсирования фаз в цепях питания или источниках.Идеальная рабочая чувствительность составляет около 0,05 о.е. В 2 . Одно такое реле должно быть подключено через трансформаторы тока (трансформаторы типа «звезда-звезда» или «треугольник») к каждой вторичной шине питания.

Как показано в предыдущем разделе, обычно имеется достаточное напряжение V 2 для разомкнутой фазы в системе источника или восходящей линии. Их не следует применять для обрыва фазы ниже по потоку или между реле и двигателем, поскольку, как указано, это напряжение V 2 может быть довольно низким .

Когда фазы меняются местами, 1 о.е. В 1 становится 1 о.е. В 2 , поэтому реле обратной последовательности обязательно реагирует на смену фаз.Также доступны реле реверса фазы, которые эквивалентны небольшому двигателю. Нормальное чередование фаз создает ограничивающий момент или момент размыкания контакта, тогда как реверсирование фаз вызывает срабатывание или момент замыкания контакта.

Источник: Принципы и приложения защитных реле, Х. Ли Уиллис и Мухаммад Х. Рашид

Новое определение дисбаланса 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

  • Adekitan, A., Ogunjuyigbe, A. S., & Ayodele, T. R. (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 характеристиках 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. и 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

  • Faiz, J., Ebrahimpour, H., & Pillay, P. (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

  • Qiu, H., Zhang, Y., Yang, C., & Yi, R. (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 Power Quality 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

  • Райнери 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 несимметричном питании 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

  • Чем опасен трехфазный дисбаланс трансформатора?

    Трехфазный дисбаланс означает, что несоответствующая амплитуда трехфазного тока (или напряжения) в системе электроснабжения и разница амплитуд превышает указанный диапазон.

    Несимметричный ток трансформатора относится к разности токов обмоток трехфазного трансформатора.Разница в токе в основном вызвана разной трехфазной нагрузкой. Асимметрия нагрузки приводит к асимметрии трехфазного тока, протекающего через трансформатор. А асимметрия тока вызывает асимметрию падения трехфазного импеданса трансформатора, при этом трехфазное напряжение вторичной стороны асимметрично, что нанесет вред трансформатору и электрооборудованию.

    Что еще более важно, в трансформаторе разводки Y / Y-12 нулевая линия будет иметь ток нулевой последовательности. А ток нулевой последовательности будет создавать магнитный поток нулевой последовательности.Обмотка будет воспринимать потенциал нулевой последовательности, вызывая смещение нейтральной точки. И однофазное напряжение с большим током упадет, все другое двухфазное напряжение увеличится. Кроме того, это также повредит полной загрузке выходной мощности трансформатора.

    Вред трехфазного дисбаланса
    1. Увеличивают потери электроэнергии в цепи. В сети питания трехфазной четырехпроводной системы, когда ток проходит по проводам цепи, поскольку полное сопротивление обязательно вызовет потерю электроэнергии, его потеря прямо пропорциональна квадрату напряжения.Когда в сети низкого напряжения используется трехфазная четырехпроводная система, поскольку имеется однофазная нагрузка, дисбаланс трехфазной нагрузки неизбежен. Когда трехфазная нагрузка работает вне баланса, ток будет проходить через нейтраль. Таким образом, помимо потерь в фазовой линии, в нейтральной линии также будут потери, что приведет к увеличению потерь в линиях сети.

    2. Увеличение потерь электроэнергии в распределительном трансформаторе. Распределительный трансформатор — основное оборудование электроснабжения низковольтной электросети.Когда он работает в условиях несбалансированной трехфазной нагрузки, потери будут увеличиваться, поскольку потери мощности распределительного трансформатора изменяются вместе со степенью несбалансированности нагрузки.

    3. Уменьшение вклада распределительного трансформатора. При проектировании распределительного трансформатора структура его обмотки рассчитывается с учетом операции балансировки нагрузки. Производительность обмоток в основном одинакова, а номинальная мощность различных фаз одинакова. Максимальный вклад распределительного трансформатора ограничен номинальной мощностью каждой фазы.Когда распределительный трансформатор работает в условиях трехфазного дисбаланса нагрузки, однофазный с малой нагрузкой будет иметь большую мощность, чем необходимо, тем самым уменьшая вклад распределительного трансформатора. Причем степень уменьшения вклада связана со степенью неуравновешенности трехфазной нагрузки. Чем больше степень несимметрии трехфазной нагрузки, тем больше будет уменьшаться вклад распределительного трансформатора. Следовательно, когда распределительный трансформатор работает в условиях трехфазной несимметрии нагрузки, выходная мощность не может достичь номинального значения, и соответственно уменьшится резервная мощность вместе с перегрузочной способностью.Когда распределительный трансформатор работает в условиях перегрузки, он легко нагревает распределительный трансформатор и даже вызывает возгорание распределительного трансформатора.

    Трехфазные трансформаторы, представленные на ATO.com, представляют собой повышающие и понижающие изолирующие трансформаторы, которые выполняют следующие функции:

    • Эффект защиты от помех: изолирующий трансформатор может предотвратить передачу некоторых гармонических волн после подключения Y / проводов.
    • Эффект преобразования импеданса: увеличение импеданса системы, что упрощает взаимодействие с защитным устройством.
    • Стабилизируйте напряжение системы: при запуске оборудования с большой нагрузкой это помогает снизить влияние на напряжение системы.
    • Предотвращение заземления системы: когда однофазное заземление происходит на стороне нагрузки изолирующего трансформатора, оно предотвращает однофазное заземление всей системы (передние части изолирующего трансформатора).
    • Уменьшите ток короткого замыкания: короткое замыкание на стороне нагрузки ограничивает ток короткого замыкания в системе.

    Купите трехфазный изолирующий трансформатор 5 кВА, 8 кВА, 10 кВА, 20 кВА … для своих приложений прямо сейчас.

    Обнаружение электрического дисбаланса и перегрузок

    Тепловизионные изображения — это простой способ определить видимую разницу температур в промышленных трехфазных электрических цепях по сравнению с их нормальными рабочими условиями. Посредством проверки температурных градиентов всех трех фаз рядом друг с другом технические специалисты могут быстро выявить аномалии производительности на отдельных опорах, вызванные дисбалансом или перегрузкой.

    Электрический дисбаланс может быть вызван несколькими различными источниками: проблема с подачей питания, низкое напряжение на одной ноге или пробой сопротивления изоляции внутри обмоток двигателя.

    Даже небольшой дисбаланс напряжения может привести к ухудшению состояния соединений, уменьшению подаваемого напряжения, в то время как двигатели и другие нагрузки будут потреблять чрезмерный ток, обеспечивать более низкий крутящий момент (с соответствующим механическим напряжением) и быстрее выходить из строя. Сильный дисбаланс может привести к перегоранию предохранителя, что снизит количество операций до одной фазы.Между тем, несимметричный ток вернется на нейтраль, в результате чего коммунальное предприятие наложит штраф на установку за использование пиковой мощности.

    На практике невозможно идеально сбалансировать напряжения на трех фазах. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определяет дисбаланс в процентах:% небаланса = [(100) (максимальное отклонение от среднего напряжения)] ÷ среднее напряжение. Чтобы помочь операторам оборудования определить допустимые уровни дисбаланса, NEMA разработало спецификации для нескольких устройств.Эти базовые показатели — полезная точка сравнения при обслуживании и устранении неполадок.

    Что проверять

    Захватите тепловые изображения всех электрических панелей и других точек подключения с высокой нагрузкой, таких как приводы, разъединители, элементы управления и т. Д. Если вы обнаружите более высокие температуры, проследите за этой схемой и изучите связанные ветви и нагрузки.

    Проверьте панели и другие соединения при снятых крышках. В идеале вы должны проверять электрические устройства, когда они полностью прогреты и в установившемся режиме с нагрузкой не менее 40% от типичной.Таким образом, измерения можно правильно оценить и сравнить с нормальными рабочими условиями.

    На что обращать внимание

    Равная нагрузка должна означать равные температуры. В случае несбалансированной нагрузки наиболее нагруженные фазы будут казаться более теплыми, чем другие, из-за тепла, выделяемого сопротивлением. Однако несбалансированная нагрузка, перегрузка, плохое соединение и гармонический дисбаланс могут создать подобную картину. Для диагностики проблемы необходимо измерить электрическую нагрузку.

    Обратите внимание, что более холодная, чем обычно, цепь или нога может сигнализировать о неисправном компоненте.

    Это разумная процедура для создания регулярного маршрута проверки, который включает все ключевые электрические соединения. Используя программное обеспечение, поставляемое с тепловизором, сохраняйте каждое сделанное изображение на компьютере и отслеживайте свои измерения с течением времени. Таким образом, у вас будут базовые изображения для сравнения с более поздними изображениями. Эта процедура поможет вам определить, какое место необычно: горячее или прохладное. После корректирующих действий новые изображения помогут вам определить, был ли ремонт успешным.

    Что представляет собой красное предупреждение

    При ремонте следует уделять первоочередное внимание безопасности, т. Е. Состояния оборудования, создающего риск для безопасности, за которым следует критичность оборудования и степень повышения температуры.

    Рекомендации Международной ассоциации электрических испытаний (NETA) предписывают немедленные действия, когда разница температур (DT) между аналогичными электрическими компонентами при одинаковой нагрузке превышает 27F или когда DT между электрическим компонентом и температурами окружающего воздуха превышает 72F.

    Стандарты NEMA (NEMA MG1-12.45) предупреждают о недопустимости работы любого двигателя при несимметричном напряжении более 1 процента. Фактически, NEMA рекомендует снизить номинальные характеристики двигателей, если они работают с большим дисбалансом. Процент безопасного дисбаланса зависит от другого оборудования.

    Возможная цена отказа

    Отказ двигателя — частый результат несимметрии напряжения. Общая стоимость включает в себя стоимость двигателя, трудозатраты, необходимые для замены двигателя, стоимость продукта, выброшенного из-за неравномерного производства, работы линии и доходов, потерянных во время простоя линии.Предположим, что стоимость замены двигателя мощностью 50 л.с. каждый год составляет 5000 долларов, включая оплату труда.

    Предположим, что четыре часа простоя в год приводят к потере дохода в размере 6000 долларов в час. Общая стоимость: 5000 долларов США + (4 x 6000 долларов США) = 29000 долларов США в год.

    Последующие действия

    Когда на тепловом изображении видно, что весь проводник теплее, чем другие компоненты по всей части цепи, проводник может быть слишком маленького размера или перегружен. Проверьте номинал проводника и фактическую нагрузку, чтобы определить, какая это.

    Используйте мультиметр с клещами, токоизмерительные клещи или анализатор качества электроэнергии для проверки баланса тока и нагрузки на каждой фазе.Со стороны напряжения проверьте защиту и распределительное устройство на предмет падений напряжения. Как правило, напряжение в сети должно быть в пределах 10 процентов от номинального значения, указанного на паспортной табличке. Напряжение нейтрали относительно земли показывает, насколько сильно нагружена ваша система, и помогает отслеживать гармонический ток. Напряжение нейтрали относительно земли выше 3 процентов требует дальнейшего расследования.

    Нагрузки действительно меняются, и фаза может внезапно снизиться на 5 процентов на одной ноге, если подключится значительно большая однофазная нагрузка. Падения напряжения на предохранителях и переключателях также могут проявляться в виде дисбаланса двигателя и чрезмерного нагрева в месте основной неисправности.Прежде чем предположить, что причина найдена, дважды проверьте измерения тока с помощью тепловизора и мультиметра или токоизмерительных клещей.

    Ни фидер, ни ответвления не должны быть нагружены до максимально допустимого предела. Уравнения нагрузки цепи также должны учитывать гармоники. Наиболее распространенное решение проблемы перегрузки — перераспределение нагрузки между цепями или управление включением нагрузки во время процесса.

    Используя соответствующее программное обеспечение, каждая предполагаемая проблема, обнаруженная с помощью тепловизора, может быть задокументирована в отчете, который включает тепловое изображение и цифровое изображение оборудования.Это лучший способ сообщить о проблемах и предложить ремонт.

    Наконечник для визуализации

    Основное применение термографии — обнаружение электрических и механических аномалий. Несмотря на распространенное мнение об обратном, температура устройства — даже его относительная температура — не всегда может быть лучшим индикатором того, насколько оно близко к отказу. Следует учитывать многие другие факторы, включая изменения температуры окружающей среды и механических или электрических нагрузок, визуальные индикаторы, критичность компонентов, историю аналогичных компонентов, показания других испытаний и т. Д.Все это указывает на то, что термография лучше всего служит частью комплексной программы мониторинга состояния и профилактического обслуживания.

    Компания Fluke Corp., основанная в 1948 году, является поставщиком компактных профессиональных электронных измерительных приборов. Заказчиками Fluke являются техники, инженеры, электрики и метрологи, которые устанавливают, устраняют неисправности и управляют промышленным, электрическим и электронным оборудованием, а также процессами калибровки.

    Еще Вспомогательные продукты Статьи в текущем выпуске
    Еще Вспомогательные продукты Архивные статьи

    Анализ цепей 3-фазной системы — сбалансированное состояние

    Электрическая система бывает двух типов i.е., однофазная система и трехфазная система. Однофазная система имеет только один фазный провод и один обратный провод, поэтому она используется для передачи малой мощности.

    Трехфазная система имеет три провода под напряжением и один обратный путь. Трехфазная система используется для передачи большого количества энергии. Трехфазная система делится в основном на два типа. Одна представляет собой сбалансированную трехфазную систему, а другая — несбалансированную трехфазную систему.

    Состав:

    Система балансировки — это система, в которой нагрузка равномерно распределяется по всем трем фазам системы.Величина напряжения остается одинаковой во всех трех фазах и разделена углом 120º.

    В системе дисбаланса величина напряжения во всех трех фазах становится разной.

    Анализ сбалансированной трехфазной цепи

    Сбалансированные трехфазные цепи всегда лучше решать на основе каждой фазы. Когда трехфазное напряжение питания дается без привязки к линейному или фазному значению, тогда во внимание принимается линейное напряжение.

    Следующие шаги приведены ниже для решения симметричных трехфазных цепей.

    Шаг 1 — Прежде всего нарисуйте принципиальную схему.

    Шаг 2 — Определите X LP = X L / фаза = 2πf L .

    Шаг 3 — Определите X CP = X C / фаза = 1 / 2πf C .

    Шаг 4 — Определить X P = X / фаза = X L — X C

    Шаг 5 — Определить Z P = Z / фаза = √R 2 P + X 2 P

    Шаг 6 — Определите cosϕ = R P / Z P ; коэффициент мощности отстает, когда X LP > X CP , и опережает, когда X CP > X LP .

    Шаг 7 — Определите фазу V.

    Для соединения звездой V P = V L / √3 и для соединения треугольником V P = V L

    Шаг 8 — Определите I P = V P / Z P .

    Шаг 9 — Теперь определите линейный ток I L .

    Для соединения звездой I L = I P и для соединения треугольником I L = √3 I P

    Шаг 10 — Определите активную, реактивную и полную мощность.

    Анализ несимметричной трехфазной цепи

    Анализ трехфазной несимметричной системы немного затруднен, и нагрузка подключается по схеме звезды или треугольника. Эта тема подробно обсуждается в статье «Преобразование звезды в треугольник и преобразование из дельты в звезду».

    Подключение трехфазной системы

    В трехфазном генераторе переменного тока три обмотки. Каждая обмотка имеет два вывода (начало и конец). Если к каждой фазной обмотке подключена отдельная нагрузка, как показано на рисунке ниже, то каждая фаза питается как независимая нагрузка через пару проводов.Таким образом, для подключения нагрузки к генератору потребуется шесть проводов. Это сделает всю систему сложной и дорогостоящей.

    Следовательно, чтобы уменьшить количество линейных проводов, трехфазные обмотки генератора переменного тока соединены между собой. Соединение обмоток трехфазной системы может быть выполнено двумя способами:

    Соединение звездой или звездой (Y) См. Также: Соединение звездой в трехфазной системе

    Ячеистое или дельта-соединение (Δ). См. Также : Соединение треугольником в трехфазной системе

    Подключение трехфазных нагрузок в трехфазной системе

    Поскольку трехфазное питание подключается по схеме звезды и треугольника. Точно так же трехфазные нагрузки также подключаются либо по схеме звезды, либо по схеме треугольника. Трехфазная нагрузка, подключенная в звезду, показана на рисунке ниже:

    Подключение трехфазных нагрузок по схеме треугольник показано на рисунке ниже:

    Трехфазные нагрузки могут быть сбалансированными или несбалансированными, как описано выше.Если три нагрузки Z 1 , Z 2 и Z 3 имеют одинаковую величину и фазовый угол, тогда трехфазная нагрузка называется сбалансированной. При таких подключениях все фазные или линейные токи и все фазные или линейные напряжения равны по величине.

    Скоординированная однофазная схема управления для уменьшения несимметрии напряжения в сети низкого напряжения

    Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2017 Aug 13; 375 (2100): 20160308.

    Кафедра электротехники, Индийский технологический институт Дели, Нью-Дели 10016, Индия

    Издано Королевским обществом.Все права защищены.

    Эта статья цитируется в других статьях в PMC.
    Заявление о доступности данных

    Здесь представлены наборы данных, поддерживающие эту статью. Эти наборы данных включают данные тестовой системы, данные шины и данные контроллера инвертора.

    Аннотация

    Распределительные системы низкого напряжения (НН) обычно несимметричны по своей природе из-за несимметричной нагрузки и несимметричной конфигурации линии. Эта ситуация еще больше усугубляется подачей однофазного питания.Предложена согласованная схема управления однофазными источниками для уменьшения несимметрии напряжений. Координация на основе консенсуса достигается с помощью многоагентной системы, в которой каждый агент оценивает усредненные глобальные значения напряжения и тока отдельных фаз в сети низкого напряжения. Эти оценочные значения используются для изменения опорной мощности отдельных однофазных источников, чтобы обеспечить сбалансированное напряжение в системе и надлежащее распределение мощности между источниками, подключенными к одной и той же фазе. Кроме того, высокое соотношение X / R фильтра, используемого в инверторе однофазного источника, позволяет управлять реактивной мощностью, чтобы минимизировать дисбаланс напряжений локально.Предлагаемая схема подтверждается моделированием распределительной сети низкого напряжения с несколькими однофазными источниками, подверженными различным возмущениям.

    Эта статья является частью тематического выпуска «Энергетический менеджмент: гибкость, риски и оптимизация».

    Ключевые слова: асимметрия напряжения, однофазный источник, система распределения низкого напряжения

    1. Введение

    Активные системы распределения низкого напряжения (LV) все чаще развертываются во всем мире для улучшения непрерывности электроснабжения.С развитием силовой электроники в этих сетях широко используются фотоэлектрические (PV) и аккумуляторные источники энергии (BESS). Эти ресурсы обычно подключаются к внутренним фидерам, что приводит к неравномерному и крупномасштабному распространению однофазных источников и, как следствие, к проблемам с качеством электроэнергии [1,2]. Несимметрия напряжения становится одной из наиболее серьезных проблем с качеством электроэнергии в таких сетях низкого напряжения.

    Несимметричные напряжения могут привести к нежелательной работе электрического оборудования, такого как асинхронные двигатели, приводы с регулируемой скоростью, силовые электронные схемы и распределительное устройство защиты системы.Из-за этих проблем Международная электротехническая комиссия (МЭК) предлагает установить предел несимметрии напряжения в электрической сети 2% [3]. Основная причина дисбаланса напряжения в распределительной системе связана с дисбалансом нагрузки между фазами. Это может еще больше усугубиться неравномерным проникновением генерации на основе PV и BESS в отдельные фазы [4,5]. Традиционным решением является использование последовательных компенсаторов на основе активных фильтров, которые вводят в сеть токи обратной последовательности для уменьшения дисбаланса напряжений [6–8].Параллельные компенсаторы на основе активных фильтров также были предложены для уменьшения дисбаланса путем уравновешивания линейных токов [9]. Но при большом дисбалансе ток, подаваемый фильтром, может превышать его номинальные значения. Более того, добавление этих активных фильтров требует дополнительных вложений.

    В любой активной распределительной сети имеющиеся инверторные генерирующие источники могут использоваться для решения любых проблем с качеством электроэнергии, возникающих в результате их развертывания, в дополнение к локальному управлению активной и реактивной мощностью.В этом контексте компенсация дисбаланса напряжений с использованием инжекции тока обратной последовательности через ДГ предложена в [10,11]. Эти методы включают введение в сеть несимметричных токов, которые, в свою очередь, могут привести к нежелательным колебаниям мощности. Такие колебания мощности могут затруднить управление трехфазным преобразователем [12].

    Были предложены другие стратегии управления, которые в основном основаны на компенсации реактивной мощности [11,12], отключении PV [13] и ограничении активной мощности BESS [14].Активное сокращение мощности имеет немедленные экономические последствия для операторов РГ. Кроме того, время зарядки BESS также может увеличиваться, что приводит к другим нежелательным последствиям для работы сети. Влияние компенсации реактивной мощности всегда локализовано и не может быть одинаковым для всей сети. Для устранения этих недостатков в [15] было предложено уменьшение дисбаланса на основе кооперативного управления для трехфазных источников. В этой статье аналогичная стратегия была распространена на однофазные источники, предлагая дискретный динамический консенсус для достижения сбалансированных напряжений во всей сети с использованием вторичной схемы управления, наряду с равномерным разделением тока между источниками, соответствующими одной и той же фазе.Преимущества этого динамического консенсуса:

    • — устранение централизованной схемы управления;

    • — минимизация сложных каналов связи (достаточно связи, которая формирует связующее дерево).

    • — реализация функции plug-and-play для более гибкой работы.

    Хотя работа на основе консенсуса в трехфазной системе продемонстрирована в [11,12] для разделения тока, она не может быть напрямую применена к однофазной системе, поскольку каждый агент обладает ограниченной информацией о других или вообще не имеет ее. фазы.Этот вопрос рассматривается в данной статье путем выработки фиктивного консенсуса для других фаз.

    Остальная часть документа организована следующим образом: скоординированная схема управления для компенсации дисбаланса нагрузки для обоих PV + BESS описана в §2. Предварительные основы дискретного динамического консенсуса объясняются в § 3. Раздел 4 представляет моделирование тестовой системы и оценивает эффективность предложенной стратегии управления при различных возмущениях. Наконец, § 5 является заключительным.

    2. Стратегия управления инвертором Microgrid

    Предлагается схема координированного управления на основе системы связи с низкой пропускной способностью для однофазных источников для обеспечения сбалансированных напряжений в системе наряду с соответствующим распределением нагрузки между различными однофазными источниками, подключенными к соответствующая фаза. Рассматривается сеть низкого напряжения с несколькими однофазными фотоэлектрическими элементами и BESS, подключенными через инвертор источника напряжения (VSI) и схему LC-фильтра. Полная схема управления (цель: глобальная и локальная балансировка напряжения с правильным разделением тока) однофазного инвертора PV + BESS и -го, подключенного к фазе «а», показана на рис.

    Схема управления однофазным инвертором i th agent для PV + BESS.

    (a) Базовое управление

    Базовое управление состоит из контура управления реальной и реактивной мощностью для системы PV + BESS, как показано на. P ref , Q ref для управления активной и реактивной мощностью получаются из управления балансировкой напряжения и разделением тока, как показано на. Фотоэлектрической панели разрешено работать с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) путем регулирования напряжения на фотоэлектрической панели с помощью повышающего преобразователя, как показано на рисунке.Режим PQ схемы управления принят для однофазного преобразователя источника напряжения. Эти контроллеры PQ генерируют опорные сигналы тока i dqref [16]. i dqref используется независимым внутренним регулятором тока, как показано на рисунке, для управления током, протекающим через VSI. Уравнения динамического тока задаются следующим образом:

    2,1

    где

    2,2

    Для генерации модулирующих сигналов м d и м q для VSI, стратегия управления током по оси dq определяется следующим образом:

    2.3

    , где u d и u q — два новых управляющих входа, полученных из выхода компенсатора G c ( s ). Компенсатор сконструирован таким образом, что он компенсирует запас по фазе динамики фильтра, а время установления компенсатора в 10 раз больше, чем у схемы фильтра [16,17].

    (b) Вторичное управление глобальной и локальной балансировкой напряжения

    Глобальный и локальный контроллер балансировки напряжений уравновешивает напряжение во всей сети вместе с балансировкой напряжения в ближайшей трехфазной точке.In, P disp — это задание распределения активной мощности, а Δ P c , Δ P v получаются от компенсатора распределения тока (PI c ) и компенсатора выравнивания напряжения ( ПИ в, П ) соответственно.

    (i) Общий баланс напряжения

    Фактическая мощность, подаваемая однофазным инвертором, изменяется на величину Δ P v для регулирования соответствующей величины фазного напряжения и для достижения глобального баланса напряжений.Это связано с тем, что в системе распределения низкого напряжения величина напряжения больше зависит от потока реальной мощности по сравнению с потоком реактивной мощности [18].

    В распределительной сети низкого напряжения полное сопротивление линии имеет более резистивный характер (т. Е. R > X ). Таким образом, угол импеданса θ l ≃0. Кроме того, пропускная способность распределительной системы очень мала, из-за чего разница углов между двумя последовательными шинами почти незначительна i.е. δ r δ с . Таким образом, степенные уравнения имеют вид

    2,4

    Из уравнения (2.4) ясно, что реальный поток мощности имеет прямую зависимость от величин напряжения на приемном и передающем концах. Следовательно, глобального баланса напряжений можно достичь, управляя потоком мощности в сети.

    Реальный поток мощности можно регулировать путем управления вводом активной мощности с помощью компенсатора дисбаланса PI v, P .Входом в компенсатор PI v, P является расчетный коэффициент несимметрии напряжения (EVUF), который определяется как

    2,5

    где — среднее расчетное трехфазное среднеквадратичное напряжение сети агента инвертора и -го. Более подробная информация о методе оценки приведена в § 3c

    (ii) Баланс локальных напряжений

    Хотя Δ P v , полученный из компенсатора глобального баланса напряжений, гарантирует, что расчетные напряжения сети сбалансированы, он не может поддерживать симметричное местное напряжение.Причина в том, что каждый агент оценивает среднее значение напряжения на основе информации о напряжении, полученной от соседних агентов. Таким образом, положительные и отрицательные отклонения напряжения (от среднего значения), присутствующие в информации, полученной от соседних агентов, аннулируются, что приводит к равным средним значениям во всех фазах. Таким образом, фактическое напряжение может оставаться несимметричным в любой момент. Эта проблема решается с помощью местного управления балансом напряжения. Поскольку VSI подключен к сети через LCL-фильтр, напряжение на конденсаторе регулируется путем управления подачей реактивной мощности.Из-за наличия высокой индуктивности фильтра напряжение на клеммах инверторной системы сильно связано с подачей реактивной мощности. Таким образом, локальный компенсатор напряжения PI v , Q используется для получения Q ref с использованием коэффициента несимметрии напряжения (VUF), который определяется как

    2,6

    где — трехфазное среднеквадратичное напряжение точки сети, к которой подключен инвертор и -й.

    (c) Разделение тока

    Как обсуждалось в §2b, компенсатор PI v, P используется для достижения глобального баланса напряжений.Однако интегральное действие в компенсаторе может привести к неравному распределению мощности между различными инверторами, подключенными к одной и той же фазе, из-за разницы в импедансе от источника к любому возмущению нагрузки. Это может привести к перегрузке одних агрегатов, когда другие агрегаты будут работать с недогрузкой. Чтобы избежать этого, принято разделение полномочий на основе консенсуса, как показано на. В этом контуре распределения тока локальный ток I или сравнивается со средним расчетным значением тока, соответствующего той же фазе.Следует отметить, что агенты, соответствующие инверторам с различными номинальными мощностями, должны разделять измерения тока в значениях pu на базе тока отдельного инвертора. Это необходимо для обеспечения того, чтобы окончательное распределение соответствовало номиналу соответствующего инвертора. Для упрощения все инверторы, рассматриваемые в этой работе, имеют одинаковый рейтинг.

    3. Дискретный динамический консенсус

    Типичная компоновка низковольтной распределительной системы вместе с кибер-уровнем показана на. Подробная информация об электрической сети представлена ​​в следующем разделе.Как обсуждалось ранее, для координации между всеми однофазными источниками принята дискретная динамическая многоагентная система на основе консенсуса. Связь между отдельными агентами демонстрируется сетью кибер-коммуникации на кибер-уровне. Киберсеть — это разреженная сеть, образующая по крайней мере одно связующее дерево. Кроме того, следует позаботиться о том, чтобы даже в случае сбоя любого канала связующее дерево сети оставалось нетронутым. Основные основы, необходимые для понимания концепции консенсуса через граф коммуникационной сети, объясняются ниже.

    (a) Теория графов

    Ненаправленная (двунаправленная) структура графа ‘ G ‘ системы с V = {1,2,…, N } набором вершин (узлами) и E ребер (ссылки): G = { V , E }. Два узла , , , называются смежными, только если между ними есть граница. Набор ребер определяется как

    3,1

    Матрица смежности A , которая определяется как (3.2), обеспечивает связь между вершинами системы G :

    3,2

    Узел j называется соседним узлом i тогда и только тогда, когда между ними ( i , j ) выходит по крайней мере край. Набор соседей и -го агента определяется как

    3,3

    Матрица градусов D системы G определяется как

    3,4

    , где d i обозначает количество элементов i -го набора соседей N i .Сбалансированная матрица лапласа L для графа определяется как

    3,5

    Матрица L является симметричной и положительно полуопределенной для неориентированных графов. Кроме того, если G образует по крайней мере одно остовное дерево, то матрица Лапласа имеет по крайней мере одно нулевое собственное значение, а их соответствующий собственный вектор является вектором единиц [19].

    (b) Алгоритм динамического консенсуса

    Динамика каждого агента в системе из N агентов может быть описана как

    3.6

    где — средняя оценка агента i -го, а u i ( k ) — управляющий вход для агента в момент k -й:

    3,7

    Говорят, что проблема консенсуса решена тогда и только тогда, когда. ε — это константа, которая представляет собой краевой вес, используемый для настройки алгоритма динамического консенсуса (DCA). ε должен быть правильно выбран, чтобы гарантировать стабильность и получить быструю сходимость алгоритма связи.Обычно его выбирают в диапазоне 0≤ ε ≤1 / Δ, чтобы обеспечить быструю сходимость и стабильную работу [19].

    Для динамически изменяющейся системы, чтобы иметь точный консенсус, выбран модифицированный DCA [20], как указано ниже.

    3.8

    и

    3.9

    Следовательно, δ ij ( k ) представляет разногласие между i и j агентами, а x i ( k ) представляет локальную измерение.

    Совокупное несогласие между агентами хранится в δ i ( k ), как показано на. Система с дискретным временем замкнутого контура DCA в векторной форме имеет вид

    3.10

    где — вектор состояния.

    Дискретный динамический алгоритм консенсуса.

    Окончательное установившееся конвергентное решение консенсуса дается выражением

    3.11

    где x — вектор фактических измерений, проводимых каждым агентом [19].

    (c) Усредненная оценка напряжения и тока

    Величины трехфазного напряжения оцениваются с использованием DCA, как показано на. Для оценки среднего напряжения x i равно трехфазному напряжению ближайшего узла, поэтому расчетное значение равно. Среднюю величину тока всех фаз для каждого агента нельзя оценить напрямую, поскольку каждый однофазный агент несет информацию только о своей собственной фазе. Для этого необходимо больше каналов связи, чтобы у каждого агента было как минимум три соседа, подключенные к трем различным фазам.Чтобы избежать этого, используется фиктивный подход, основанный на консенсусе.

    В фиктивном консенсусе, в то время как конкретный фазный ток оценивается с использованием DCA, как в случае, когда x i является током pu, вводимым в эту фазу, другие два фазных тока агента инвертора i th оцениваются с использованием фиктивного DCA, в котором x i заменены на, т. е. оценочное значение повторно используется в качестве значения измерения.Это дает среднее значение токов тех блоков, которые подключены к другим фазам. Расчетные средние текущие значения всех фаз в конечном итоге сходятся к своим соответствующим равновесным средним значениям для каждого агента. Таким образом, ограниченных каналов связи, образующих связующее дерево, достаточно для надлежащего разделения тока даже в однофазной системе.

    4. Моделирование и результаты

    Чтобы проверить эффективность предложенного контроллера, он был протестирован в распределительной сети низкого напряжения 400 В, расположенной в Индийском технологическом институте Дели.Сеть состоит из 3,5-дюймовых многожильных кабелей из сшитого полиэтилена с тремя различными площадями поперечного сечения в зависимости от их максимальной допустимой нагрузки по току.

    Импеданс кабеля был рассчитан в соответствии с Индийским бюро стандартов. Необходимые данные системной линии и конфигурация кабеля приведены в таблице. Профиль нагрузки был получен из исторических данных нагрузки. Для моделирования предполагалось, что нагрузки являются нагрузками с постоянным сопротивлением. Шины и фазы, к которым подключены инверторы, показаны на.Параметр линии формы указывает данные линии, где x — длина линии в метрах (м), а y — площадь поперечного сечения сердечника в квадратных миллиметрах ( 2 мм). Данные подключенной нагрузки и данные инвертора представлены в. Сеть связи между всеми инверторами, включая шину подстанции, показана на. Полные системные характеристики и параметры однофазного инвертора приведены в. В этой статье контроллер оценивается путем сравнения производительности системы с компенсацией дисбаланса напряжения и без нее, а также для переключения несимметричной нагрузки.

    Таблица 1.

    Требуемые данные полного сопротивления многожильного кабеля.

    Сопротивление сердечника
    Площадь поперечного сечения сердечника (мм 2 ) Постоянный ток при 20 ° C (Ом · км -1 ) Переменный ток при 70 ° C (Ом · км −1 ) Реактивное сопротивление сердечника (Ом · км −1 ) Емкость кабеля (мкФ · км −1 )
    300 0.1 0,122 j 0,0733 0,067
    240 0,125 0,151 j 0,073 0,068
    0,068
    9025 9025 0,048

    Таблица 2.

    Требуемые параметры и характеристики испытательной системы.

    5 мощность панели 9137
    технические характеристики
    параметр значение параметр значение
    Параметры PV и BESS :
    10 Ач
    , 152 В, 13.16 A L se 1,25 м вод. C постоянного тока 2200 мкФ
    L f , C f , 2.8 мГн, 10 мкФ, L g 1,5 мГн
    Параметры контроллера :
    контроллер реальной мощности G P ( с ) [ k p , k i ] [0,5, 20] PI c [ k p , k i ] [3.7 × 10 2 , 1,78 × 10 3 ]
    регулятор реактивной мощности G Q ( с ) [ k p , k i ] [0,1, 10] PI v, P [ k p , k i ] [9,375 × 10 3 , 3,99 × 10 5 ]
    внутренний регулятор тока G c ( с ) [ k p , k i ] [0.06, 4.5] PI v , Q [ k p , k i ] [4,15 × 10 3 , 2,62 × 10 5 ]
    параметры согласования :
    a ij 1 ε

    (a) с дисбалансом 9097 и без компенсации

    В данном примере проверяется эффективность схемы управления балансировкой напряжений.Первоначально, от т = 0 с до т = 0,2 с все однофазные источники работали при постоянных значениях диспетчеризации P a , disp = 0,3 о.е., P b , disp = 0,3 о.е. и P c , disp = 0 о.е. всех блоков, соответствующих фазам a , b , c соответственно. За это время все вспомогательные компенсаторы были отключены, поэтому источники работали как постоянный управляемый источник.Из a , b можно заметить, что из-за несбалансированных нагрузок и генерации напряжения в системе несимметричны.

    С компенсацией дисбаланса напряжений и без нее. ( a ) напряжение шины 9, ( b ) оценка среднего напряжения, ( c ) оценка среднего тока и ( d ) ток, вводимый в фазу «b» в разных местах.

    При t = 2 с активируются компенсаторы всех однофазных источников, что позволяет инвертору реагировать на дисбаланс напряжений, присутствующий в системе.В течение этого времени между источниками происходит взаимная координация, и реальный поток мощности изменяется для достижения глобального баланса напряжений. В то же время реактивная мощность регулируется таким образом, что достигается локальный баланс напряжений, как показано в a , b . В это время распределение мощности между инверторами нарушается, поскольку влияние дисбаланса, наблюдаемого каждым компенсатором PI v, P , различается из-за разницы в импедансе.После того, как переходные процессы стабилизируются, между всеми инверторами будет обеспечено надлежащее разделение тока. Здесь распределение тока между инверторами, подключенными к фазе «b», изображено в d .

    (b) Случай 2: возмущение несбалансированной нагрузки

    В этом сценарии изучалось влияние возмущения несбалансированной нагрузки. Первоначально все инверторы контролировались для достижения балансировки напряжений и надлежащего распределения мощности, как показано на рис. При т = 0,3 с , нагрузка 1 о.е. и 0.3 pu увеличивалось в фазах «a» и «c», соответственно, на шине 9 по мере увеличения нагрузки на систему. Из-за внезапного изменения нагрузки расчетные напряжения фаз «a» и «b» упали, как показано в d . С другой стороны, расчетное напряжение фазы «b» медленно повышалось из-за действия контроллера на основе EVUF. Контроллер на основе DCA действует в соответствии с разницей напряжений и компенсирует несимметрию напряжений.

    Несбалансированное возмущение нагрузки.( a ) Разделение тока инверторов в фазе «a», ( b ) разделение тока инверторов в фазе «b», ( c ) оценка среднего тока и ( d ) оценка среднего напряжения. (Онлайн-версия в цвете.)

    Было замечено, что любое увеличение большой нагрузки в одной фазе привело к падению напряжения в двух других фазах. Это связано с тем, что никакой контроллер не действует для поддержания напряжения, скорее контроллеры действуют, чтобы свести на нет разницу в величине напряжения.Таким образом, сильное изменение нагрузки в одной фазе приведет к снижению напряжения в других фазах, что приведет к рабочей точке баланса. Этот тип условий будет благоприятным, если в системе будут присутствовать какие-либо трехфазные контроллеры P В , основанные на падении напряжения.

    Кроме того, распределение нагрузки в установившемся состоянии сохраняется даже после изменений нагрузки, как показано в a , b , хотя во время переходных процессов распределение становится нарушенным.

    (c) Случай 3: различные условия нагружения

    В этом случае эффективность предложенной схемы исследуется при различных условиях нагружения, как указано ниже.

    длительность нагрузки Суммарная нагрузка Ph-a (кВт) Суммарная нагрузка Ph-b (кВт) Суммарная нагрузка Ph-c (кВт)
    t = 0,0 с− 1,0 с 7380+ i 1455 13850+ i 6250 2700+ i 980
    t = 1,0 с − 3,5 с 9450+ i 1885 2200+ i 530 2700+ i 980
    t = 3.5 с − 5,0 с 7250+ i 1535 2200+ i 530 5000+ i 1715

    В течение т = от 0 с до 1,0 с, общая нагрузка на фазе «b» значительно выше по сравнению с двумя другими фазами, из-за чего может быть высокая вероятность дисбаланса. Но из-за действия контроллера усредненное расчетное напряжение сбалансировано, как показано в d . Кроме того, в течение этого времени обеспечивается надлежащее разделение тока между всеми VSI, подключенными к соответствующим фазам, как показано в a , b .

    Возмущение несбалансированной нагрузки. ( a ) Разделение тока инверторов в фазе «a», ( b ) разделение тока инверторов в фазе «b», ( c ) оценка среднего тока и ( d ) оценка среднего напряжения.

    При t = 1 с нагрузки переключаются таким образом, что совокупная нагрузка на фазе «а» сравнительно высока. Так как совокупная нагрузка на фазе «b» внезапно падает, напряжение в этой фазе резко возрастает до 1,06 о.е., с помощью контроллера это напряжение снижается до 0.98 о.е., поддерживая баланс напряжений во всех трех фазах. Кроме того, при t = 3,5 с совокупная нагрузка на фазе «c» увеличивается, как это наблюдается в c . Хотя к фазе «c» подключен только один управляемый инвертор, баланс напряжений достигается, как показано в d , благодаря координации между всеми VSI.

    (d) Случай 4: сравнение характеристик управления

    Эффективность управления балансировкой напряжения вместе с соответствующей схемой распределения тока проверена в сравнении с [4,21].Пунктирные и сплошные линии показывают реакцию инверторной системы PV + BESS с использованием управления, подробно описанного в [4,21], и предлагаемой схемы управления, соответственно. Первоначально, от т = 0 с до т = 0,5 с, система работает при тех же профилях нагрузки, что и в случае 1. Константа спада дисбаланса в [4,21] выбрана равной 100 Вт / В. Замечено, что из-за отсутствия координации между всеми источниками PV + BESS, подключенными к системе, токи, разделяемые этими источниками, различны, что увеличивает нагрузку на один отдельный инвертор.Кроме того, из-за отсутствия вторичного регулятора несимметрия напряжений не устраняется полностью методом, предложенным в [4,21]. В предлагаемом методе за счет координации вышеупомянутые цели достигаются, как показано в a , b . При t = 0,5 с нагрузка на 1 о.е. и 0,3 о.е. была увеличена в фазах «а» и «с», соответственно, на шине 9. Соответствующие отклики в системе как с предложенным контроллером, так и с существующими стратегиями управления следующие: Показано в .

    Производительность контроллера по сравнению с [4,21]. ( a ) Разделение тока инверторов в фазе ‘b’ и ( b ) pu величина напряжения на шине 15. (Онлайн-версия в цвете.)

    5. Заключение

    В этой статье представлена ​​скоординированная схема управления для однофазные источники предложены для компенсации дисбаланса напряжений в сети НН. Для улучшения координации принята многоагентная система на основе взаимного согласия, в которой каждый агент связан с каждым инвертором.Связь с низкой пропускной способностью используется для обмена информацией между соседними агентами. Агенты используют общую информацию для оценки глобального среднего значения отдельных фазных напряжений и токов в сети. Эти оценочные средние значения затем используются для контроля эталонной мощности отдельных источников. Достигнут общий баланс напряжения и правильное распределение мощности между источниками, подключенными к общим фазам. Кроме того, баланс местного напряжения также достигается за счет управления реактивной мощностью, поскольку отношение X / R схемы фильтра является высоким.Предлагаемая схема управления моделируется и тестируется на испытательной системе в реальном времени с учетом множества однофазных источников при различных возмущениях.

    Приложение A. Данные тестовой системы

    (a) Данные шины

    Таблица 3.

    Требуемые данные тестовой системной шины.

    9137 9131 400 9137 9131 400 9025 9137 9137 11 013 031 931 31 14 820
    шина P a нагрузка (Вт) Q a нагрузка (Var) P b нагрузка (Вт) Q b нагрузка (Вар) P c нагрузка (Вт) Q c нагрузка ( Var) S a inv (VA) S b inv ( VA ) S c inv ( VA)
    1 2200 350 0 0 1000 200
    2 9025 257 0 0 0 0 0
    3 0 0 0 0257
    4 400 150 1800 1800 800 200 2000
    5
    5 0
    6 600 150 3500 2200 1300 500 0 0 300 235 2000
    8 902 57 1800 430 2550 190 0 0 2000
    9 1600 120 112031 750 112031
    10 0 0 0 0 0 0
    0 0
    12 650 130 1350 450 800 300 9025 0 0 0 0 0
    14 1000 175 0 0 0 0 2000
    15 0 1000 0 2000
    16 800 300 1800 200 400 100 2000 6810 5000 1715 4000 6000 2000

    Доступность данных

    Здесь представлены наборы данных, подтверждающие эту статью.Эти наборы данных включают данные тестовой системы, данные шины и данные контроллера инвертора.

    Вклад авторов

    D.P выполнил реализации, обсуждаемые в этой статье, провел моделирование и составил рукопись. С.М. и Н.С. совместно спланировали стратегию контроля и проект рамок, а также провели окончательное редактирование.

    Конкурирующие интересы

    Мы заявляем, что у нас нет конкурирующих интересов.

    Финансирование

    Эта исследовательская работа финансируется Министерством науки и технологий (DST) Индии в рамках проекта под названием «Интеграция и интеллектуальное управление возобновляемыми источниками энергии с помощью ИКТ для интеллектуальных сетей микросетей» с номером файла.DST / TM / SERI / 2K12 / 83.

    Ссылки

    1. Лимпут Н., Гет Ф., Ван Рой Дж., Делноуз А., Бюшер Дж., Дризен Дж. 2014 г. Влияние стратегии однофазной зарядки бортовых электромобилей на жилую сеть Фландрии. IEEE Trans. Умная сеть 5, 1815–1822. (10.1109 / TSG.2014.2307897) [CrossRef] [Google Scholar] 2. Гонсалес К. 2012 г. Фидеры распределительной сети низкого напряжения в Бельгии и проблемы с качеством электроэнергии из-за увеличения уровня проникновения фотоэлектрических систем. 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe) , стр.1–8. Берлин, Германия. Пискатауэй, Нью-Джерси: IEEE, PES (10.1109 / ISGTEurope.2012.6465624) [CrossRef] [Google Scholar] 3. фон Жуанн А., Банерджи Б. 2001 г. Оценка несимметрии напряжения. IEEE Trans. Power Deliv. 16, 782–790. (10.1109 / 61.956770) [CrossRef] [Google Scholar] 4. Weckx S, Driesen J. 2015 г. Балансировка нагрузки с помощью зарядных устройств для электромобилей и фотоэлектрических инверторов в несбалансированных распределительных сетях. IEEE Trans. Поддерживать. Энергия 6, 635–643. (10.1109 / TSTE.2015.2402834) [CrossRef] [Google Scholar] 5.Шахния Ф., Гош А., Ледвич Дж., Заре Ф. 2010 г. Снижение несимметрии напряжения в распределительных сетях низкого напряжения с солнечными панелями на крыше. В 2010 20-я Конференция по энергетике университетов Австралии. , стр. 1–5, Крайстчерч, Новая Зеландия. Пискатауэй, Нью-Джерси: IEEE. [Google Scholar] 6. Ли SY, Wu CJ. 2000 г. Компенсация реактивной мощности и балансировка нагрузки для несимметричной трехфазной четырехпроводной системы с помощью комбинированной системы SVC и последовательного активного фильтра. IEE Proc. Электр. Power Appl. 147, 563–578.(10.1049 / ip-epa: 20000722) [CrossRef] [Google Scholar] 7. Ли GM, Ли D-C, Сок J-K. 2004 г. Управление последовательными фильтрами активной мощности, компенсирующими небаланс напряжения источника и гармоники тока. IEEE Trans. Ind. Electron. 51, 132–139. (10.1109 / TIE.2003.822040) [CrossRef] [Google Scholar] 8. Джордж С., Агарвал В. 2007 г. Алгоритм управления на основе DSP для последовательного активного фильтра для оптимизации компенсации в условиях несинусоидального и несимметричного напряжения. IEEE Trans. Power Deliv. 22, 302–310. (10.1109 / TPWRD.2006.881460) [CrossRef] [Google Scholar] 9. Ли W-C, Lee T-K, Hyun D-S. 2002 г. Трехфазный параллельный фильтр активной мощности, работающий с компенсацией напряжения PCC с учетом несимметричной нагрузки. IEEE Trans. Power Electron. 17, 807–814. (10.1109 / 63.988674) [CrossRef] [Google Scholar] 10. Савагеби М., Джалилиан А., Васкес Дж. К., Герреро Дж. М.. 2013. Автономная компенсация небаланса напряжения в изолированной микросети с контролем падения напряжения. IEEE Trans.Ind. Electron. 60, 1390–1402. (10.1109 / TIE.2012.2185914) [CrossRef] [Google Scholar] 11. Мэн Л. et al. 2016 г. Компенсация распределенного дисбаланса напряжения в изолированных микросетях с использованием алгоритма динамического консенсуса. IEEE Trans. Power Electron. 31, 827–838. (10.1109 / TPEL.2015.2408367) [CrossRef] [Google Scholar] 12. Etxeberria-Otadui I, Viscarret U, Caballero M, Rufer A, Bacha S. 2007 г. Новые оптимизированные структуры и стратегии управления PWM VSC при несимметричных переходных процессах напряжения. IEEE Trans. Ind. Electron. 54, 2902–2914. (10.1109 / TIE.2007.

    3) [CrossRef] [Google Scholar] 13. Тонкоски Р., Лопес LAC, EL-Fouly THM. 2011 г. Скоординированное ограничение активной мощности фотоэлектрических инверторов, подключенных к сети, для предотвращения перенапряжения. IEEE Trans. Поддерживать. Энергия 2, 139–147. (10.1109 / TSTE.2010.2098483) [CrossRef] [Google Scholar] 14. Фернандес Дж., Бача С., Риу Д., Тюркер Х., Пауперт М. 2013. Снижение несимметрии тока в трехфазных системах с помощью однофазных зарядных устройств PHEV.В IEEE Int. Конф. по промышленной технологии (ICIT) , стр. 1940–1945. Пискатауэй, Нью-Джерси: IEEE (10.1109 / ICIT.2013.6505975) [CrossRef] [Google Scholar] 15. Гуо Ф, Вэнь Ц., Мао Дж, Чен Дж, Сун Ю.Д. 2015 г. Распределенное кооперативное вторичное управление для компенсации дисбаланса напряжений в изолированной микросети. IEEE Trans. Ind. Inf. 11, 1078–1088. (10.1109 / TII.2015.2462773) [CrossRef] [Google Scholar] 16. Рокаберт Дж., Луна А, Блаабьерг Ф., Родригес П. 2012 г. Управление преобразователями мощности в микросети переменного тока. IEEE Trans. Power Electron. 27, 4734–4749. (10.1109 / TPEL.2012.2199334) [CrossRef] [Google Scholar] 17. Даш П.П., Казерани М. 2011 г. Динамическое моделирование и анализ производительности фотоэлектрической системы на основе инвертора, подключенной к сети. IEEE Trans. Поддерживать. Энергия 2, 443–450. (10.1109 / TSTE.2011.2149551) [CrossRef] [Google Scholar] 18. Грейнджер Дж. Дж., Стивенсон В. Д.. 1994 г. Анализ энергосистемы . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. [Google Scholar] 19. Олфати-Сабер Р., Факс Дж. А., Мюррей Р. М..2007 г. Консенсус и сотрудничество в сетевых многоагентных системах. Proc. IEEE 95, 215–233. (10.1109 / JPROC.2006.887293) [CrossRef] [Google Scholar] 20. Менг Л., Драгичевич Т., Рольдан-Перес Дж., Васкес Дж. К., Герреро Дж. М.. 2016 г. Моделирование и исследование чувствительности распределенного иерархического управления на основе консенсусного алгоритма для микросетей постоянного тока. IEEE Trans. Умная сеть 7, 1504–1515. (10.1109 / TSG.2015.2422714) [CrossRef] [Google Scholar] 21. Weckx S, Gonzalez C, Driesen J .. 2014 г. Снижение потерь в сети и несимметрии напряжения с помощью фотоэлектрических инверторов.В 2014 IEEE PES General Meeting Conf. и Exposition , стр. 1–5, Национальная гавань, Мэриленд. Пискатауэй, Нью-Джерси: IEEE, PES (10.1109 / PESGM.2014.6939416) [CrossRef] [Google Scholar]

    New-Atess Power Technology

    С быстрым расширением рыночного спроса на ESS сценарии приложений становятся все более обширными, в результате больше типов нагрузки, с которыми должен справляться инвертор. Самый частый вопрос, который нам задают, заключается в том, что, когда на объекте проекта есть как однофазная, так и трехфазная нагрузка, как следует подключать накопительный инвертор? Как мы все знаем, подключение однофазной нагрузки вызовет разницу выходной мощности в каждой фазе, что приведет к дисбалансу между тремя фазами, что приведет к некоторым негативным последствиям для инвертора, например:

    1.Увеличивают потери мощности в кабеле

    2. Увеличивают потери мощности встроенного изолирующего трансформатора

    3. Мощность встроенного изолирующего трансформатора уменьшается

    4. Встроенный изолирующий трансформатор генерирует ток нулевой последовательности

    5. Влияние безопасная работа оборудования

    Учитывая неизбежность наличия однофазной и трехфазной нагрузки в различных приложениях, ATESS вводит новую топологию Δ / Y-образного трансформатора для трехфазного инвертора.

    Трансформатор Δ / Y-образной формы добавлен между трехполюсным инвертором и нагрузкой. Вторичное Δ / Y-образное соединение может создавать путь тока для нейтрального тока, генерируемого несимметричной нагрузкой, в то время как первичное соединение обеспечивает путь циркулирующего тока для тока нулевой последовательности, вызванного несимметричной нагрузкой или тройными субгармониками.

    Мы используем эту топологию в сочетании с логикой управления ATESS: во время подключения к сети программное обеспечение будет управлять инвертором для выполнения фазовой синхронизации, связанной с частотой и напряжением сети, и синхронным выходом; В автономном режиме инвертор ATESS может точно контролировать выходное напряжение и частоту, чтобы гарантировать, что напряжение каждой фазы соответствует допустимому отклонению.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *