Перекос фаз. Защита от перекоса фаз.

Советы и вопросы
Защита от перекоса фаз - Как исправить проблему с перекосом фаз Защита от перекоса фаз в трехфазной сети Причины перекоса фаз в однофазной сети Чем опасен перекос фаз. Функционал реле

Реле контроля фаз РКФ-МО российской компании «Приборэнерго» представлено тремя моделями — РКФ МО5, МО6, МО8. Они имеют разные возможности управления, но одинаковый принцип работы.

Содержание
  1. Перекос фаз в трехфазной сети — чем опасен и когда возникает
  2. В чём опасность перекоса фаз
  3. Допустимые нормы напряжения в трёхфазной сети
  4. Основные понятия перекоса фаз и параметров сети
  5. Допустимые значения
  6. Причины возникновения явления
  7. Несимметрия в высоковольтных сетях
  8. Асимметрия на стороне нагрузки
  9. Суть проблемы
  10. Что делать при перекосе фаз?
  11. Практическое применение
  12. Отчего возникает перекос фаз
  13. Основные технические параметры
  14. Напряжение питания
  15. Пределы настроек РКФ
  16. Задержка включения/выключения
  17. Рабочая температура
  18. Требования при хранении
  19. Обзор популярных реле фазного контроля
  20. Zamel CKM 01
  21. РНПП 311
  22. ABB 1SVR750488R8300
  23. OMRON K8AB
  24. Плюсы и минусы отечественных реле
  25. Схема подключения реле контроля фаз
  26. Последствия перекоса фаз
  27. Традиционные способы решения проблем, связанных с электроэнергией низкого качества
  28. Альтернативная технология симметрирования фаз по устранению перекоса фазных напряжений
  29. Преимущества использования технологии симметрирования фаз:
  30. Диапазон изменения фазных напряжений
  31. Что дает технология симметрирования фаз
  32. Инверторные стабилизаторы фаз
  33. Симметрирующие трансформаторы
  34. Защита от перенапряжений

Перекос фаз в трехфазной сети — чем опасен и когда возникает

Классическая электрическая сеть до 1 кВ с нейтральным проводником с глухим углом в идеале может быть представлена в виде равностороннего треугольника. Каждая вершина фигуры — это фаза A, B или C, а расстояние между ними — векторы напряжения линии 380 В. В центре треугольника находится нулевая точка N, и расстояния между ней и отдельными фазами также равны. Если коэффициенты этих векторов отличаются, возникает эффект рассогласования фаз, что отрицательно сказывается на электротехнике. То есть, если значение фазного напряжения в векторах AN, BN и CN составляет не 220 В, а, например, 200, 180 и 240 В, это свидетельствует о нестабильной работе схемы. Такое состояние сети опасно не только для электрооборудования, но и для оператора.

Фазовый дисбаланс — это состояние электрической сети, состоящей из нескольких фаз, при котором единицы напряжения фазных токов и углы между их векторами имеют различные значения. Это явление вызывает асимметрию тока и нестабильную работу всей сети, при которой напряжения сети остаются постоянными, а фазные напряжения имеют переменные значения.

В чём опасность перекоса фаз

Сдвиг фаз, вызванный неправильно подключенным оборудованием, является неблагоприятным явлением. Это приводит к резкому ухудшению качества электроэнергии и эффективности нагрузок, подключенных к сети. Дисбаланс фаз может иметь следующие негативные последствия:

  • Если возникнет перенапряжение, электроприбор не выдержит его, и могут возникнуть ожоги. Этого сценария можно избежать, включив автоматический выключатель в распределительной панели.
  • Когда напряжение в сети падает, выходная мощность электроприбора не может достичь эффективности. При включении оборудования в розетку увеличивается входной ток, что значительно повышает нагрузку.
  • Дисбаланс фаз может привести к повышенному энергопотреблению.
  • Чтобы понять опасность дисбаланса фаз в трехфазной системе, необходимо посмотреть на диапазоны напряжения, в которых бесперебойно работают подключенные к системе электроприборы. Как правило, перекос фаз сокращает срок службы оборудования, указанный производителем.

В дополнение к вышеуказанным последствиям, большая разница напряжения между фазами и нейтралью может привести к короткому замыканию. Последствия непредсказуемы — от обычного срабатывания УЗО до возгорания кабелей и электрических частей электроприбора.

Допустимые нормы напряжения в трёхфазной сети

Полностью симметричное распределение напряжения между фазами и нейтралью невозможно при работе от сети. Поэтому в соответствии с ГОСТ 13109-97 допускаются следующие отклонения:

  • Во время работы основного оборудования асимметрия распределения нагрузки не должна превышать 15 %. Это означает, что каждое значение единицы напряжения AN, BN или CN находится в диапазоне от 187 В до 253 В.
  • При установке цепи с распределительной панелью, включающей несколько цепей, значения дисбаланса фаз могут увеличиться на 2 — 30 %.

Большинство современного оборудования имеет внутреннюю защиту или стабилизаторы для предотвращения повреждений в случае асимметрии в пределах контрольных границ.

Для обеспечения бесперебойной работы сети в течение всего эксплуатационного периода необходимо установить трансформатор, обеспечивающий симметричное распределение нагрузки независимо от количества и мощности нагрузок.

Основные понятия перекоса фаз и параметров сети

Что делать, если чайник перегорел? Замена нагревательного элемента сравнима с покупкой нового изделия, поэтому правильное решение очевидно. Однако прежде чем отправиться в магазин, необходимо выяснить причину поломки. Таким образом, можно определить причину сбоя. Устранение проблемы предотвратит повреждение стиральной машины, кондиционера, телевизора и другой дорогостоящей техники.

Принципиальная схема подключения нагрузок

Электроснабжение частного дома обычно трехфазное. На рисунке показано типичное распределение подключаемых приборов по различным группам. Этот метод служит для равномерного распределения нагрузки. Дымоходы, приборы и насосы подключаются к трехфазной сети из-за высокого потребления энергии.

Специальные зажимы полезны для измерения тока в отдельных линиях без нарушения целостности цепей. Вы можете использовать мультиметр для проверки напряжения в контрольных точках. Результаты помогут исправить ошибки.

Диаграммы напряжений

В идеальной ситуации фазные напряжения равны. На второй части рисунка показано типичное смещение. Рекомендуемые технические параметры (220-240 В) указаны в инструкции производителя, поэтому при подключении оборудования к линии A-N максимально допустимый предел превышается почти на 20 %: (285-240)/2,4 = 18,75. В этих условиях большой ток может вызвать чрезмерный нагрев нагревательного элемента вплоть до разрушения.

Для справки. В случае такой неисправности требование о компенсации в соответствии с установленной законом гарантией теряет силу.

Допустимые значения

Действующие правила ПУЭ и ГОСТ 32144-2013 определяют пределы несимметричного распределения напряжения в сетях 380 В. Параметры управления определяются специальными коэффициентами. Пределы не должны превышать 2% (4%) для нулевой последовательности (обратной последовательности).

Примечание. Приведенные определения выражены в векторной форме. В расчетных формулах фактическая система с ее фактическими отклонениями представлена как сумма симметричных компонентов.

Максимально допустимое отклонение измеренных фазных токов также используется для целей управления. Для стандартных выключателей приняты отдельные стандарты:

Причины возникновения явления

Помимо различных нагрузок, опасные условия эксплуатации могут возникнуть и при обрыве нулевого проводника. Эту ситуацию можно проиллюстрировать на примере типичного силового трансформатора, обмотки которого соединены в звезду.

Обрыв нейтрали

Когда цепь, указанная стрелкой на рисунке, прерывается, фазный провод «C» на самом деле является нейтральным проводником. Здесь создаются наиболее благоприятные условия для протекания тока. Используя классические формулы, можно рассчитать электрическое эквивалентное сопротивление, если нагрузки подключены параллельно:

Rack = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3).

Если для примера мы возьмем Rn = 50 Ω, то получим R eqv = 125 000 / (2 500 + 2 500 + 2 500) ≈ 17 Ω для данного участка.

На новом «нейтральном проводнике» напряжение может быть увеличено до 380 В. Обычные бытовые приборы не рассчитаны на такой уровень. В то же время напряжение на соединенной линии «А» может упасть до 130 В или менее.

Третьей распространенной причиной асимметрии является короткое замыкание между фазой и рамой или другой частью конструкции установки, соединенной с землей.

Несимметрия в высоковольтных сетях

На выходах генератора, основанного на схеме синхронной машины, стабильность рабочих параметров обеспечивается принципом действия соответствующих устройств. В некоторых случаях, однако, нельзя исключить искажения. Например, асинхронные ветряные турбины генерируют различные уровни напряжения.

С автоматическими выключателями такой дисбаланс встречается редко. Однако воздушные линии электропередачи не являются идеально симметричными. При больших расстояниях увеличивается длина проводников и разница в электрическом сопротивлении. Чтобы исправить это, устанавливаются специальные опорные элементы с особой техникой смещения.

Примечание. В целях экономии средств такие конструкции используются редко.

Асимметрия на стороне нагрузки

В этой части системы однофазный сварочный аппарат или промышленная плавильная машина могут вызвать рассматриваемые деформации. В частном доме нагрузки подключаются без учета пропорциональности.

Асимметричное распределение потребителей электроэнергии по фазам

Необходимо тщательно измерить ток в каждой фазе трехфазного выключателя, а затем переставить однофазные нагрузки так, чтобы токи в каждой фазе были примерно равны.

Для конечных потребителей основных трехфазных сетей электроснабжения применяется напряжение 220 В. Это фазное напряжение. Три фазы распределяются между различными потребителями.

Они подключены к сети не одновременно и с неравномерной нагрузкой.

Поэтому необходимо использовать нейтральный проводник для обеспечения подачи фазных напряжений к каждому потребителю с несбалансированной нагрузкой в этой трехфазной сети.

Суть проблемы

Однако, поскольку существует ограничение мощности на зажимах трансформатора, значения фазных напряжений для указанных выше нагрузок изменяются в зависимости от нагрузки.

Например, напряжение более нагруженной фазы падает до 195 — 205 В, а напряжение менее нагруженной фазы повышается до 245 В или более.

Следствием этих зарядов является нейтральный ток, который может быть близок к току заряженной фазы.

Это приводит к увеличению ущерба. Это касается кабельных и воздушных линий, подстанций и даже высоковольтных линий, питающих эти подстанции.

Такое «смещение нуля», термин, используемый для описания фазных напряжений при наличии несбалансированной нагрузки в трехфазной сети, особенно характерно для жилого сектора потребителей электроэнергии.

Такое повышение напряжения небезвредно для некоторых бытовых приборов.

Трехфазные асинхронные двигатели, используемые в бытовой инфраструктуре, уже имеют несимметричный нагрев обмоток в два процента, что значительно сокращает срок службы изоляции.

Более того, дальнейшее увеличение асимметрии в разы, т.е. всего на 4-6 %, приводит к почти двукратному увеличению общих потерь. То же самое относится к лампам накаливания и люминесцентным лампам.

Если напряжение увеличить всего на пять процентов, то катушки сгорают почти в два раза быстрее.

Что делать при перекосе фаз?

Для уменьшения смещения нуля рекомендуется устанавливать перед подстанциями специальные симметричные автотрансформаторы. Схемы подключения таких трансформаторов показаны на следующих рисунках.

Приведенные выше схемы также применимы для полого заземленной нейтрали нагрузки, если технически невозможно установить компенсационную обмотку автотрансформатора на нейтральный проводник и подключить нагрузку к сети через эту обмотку.

Например, поскольку увеличение нагрузки на фазе А приводит к увеличению тока в этой фазе, напряжение в соответствующей обмотке последовательно с автотрансформатором также увеличивается, и происходит компенсация падения напряжения, пропорционального току нагрузки. Установка автотрансформаторов вблизи распределительной подстанции дает наилучшие результаты. Если ток от этой подстанции подается к нагрузкам в расщепленных фазах, возможна симметрия напряжения.

Работа этих устройств искажает синусоидальное напряжение питающей сети.

Результатом этих искажений являются потери тепла во всех электрических машинах, подключенных к этой электросети.

Компенсация смещения нуля с помощью специального автотрансформатора является очень дорогим методом борьбы с потерями электроэнергии из-за смещения нуля при несимметричной фазной нагрузке. Однако положительный эффект от этого метода является постоянным и быстро затухает.

Практическое применение

Приложения, решаемые с помощью сбалансированного трансформатора:

— Устранение дисбаланса фазных напряжений, т.е. выравнивание фаз сети друг относительно друга — Равномерное распределение нагрузки между фазами — Обеспечение определенного значения фазных напряжений. — Преобразование трехфазной сети в однофазную (двухфазную): — с гальванической развязкой — без гальванической развязки сетей питания и нагрузки — путем изменения (увеличения или уменьшения) выходного напряжения — Преобразование трехфазной трехфазной сети в трехфазную четырехфазную сеть (т.е. формирование нейтрального рабочего проводника для возможности подключения фазной нагрузки). — Возможность отбора до 50% трехфазной мощности одной фазы; — Возможность использования менее мощных генераторов для той же группы потребителей; — Возможность подключения более мощного электрооборудования в случае автономного электроснабжения или ограничения потребления электроэнергии из национальной сети; — Обогрев сооружений и коммуникационного оборудования (в случае обледенения кабелей, замерзания линий и т.д.).

Владимир Викторович Евдокимов, кандидат технических наук

Отчего возникает перекос фаз

Дисбаланс фаз может быть вызван различными причинами. Это явление в основном вызвано неравномерным и неправильным распределением нагрузки между фазами внутренних энергосистем. В трехфазных системах это означает, что некоторые фазы сильно перегружены. Однако другие фазы будут значительно недогружены.

При однофазном подключении нагрузка на одну фазу также может увеличиться. Это происходит при одновременном включении большого количества электроприборов и другого оборудования. Такой дисбаланс сразу же становится заметным, так как приборы перестают работать из-за падения мощности. Лампы накаливания начинают тускнеть, а люминесцентные лампы мерцают.

Такая ситуация представляет серьезную опасность, поскольку приборы не эксплуатируются должным образом. В результате приборы могут быть повреждены. Чаще всего страдают электродвигатели, которые присутствуют в большинстве бытовых приборов.

Только эксперт может определить неисправность с абсолютной уверенностью. Оснащенный специальным прибором, он проводит все необходимые измерения на месте. При обнаружении разности фазных нагрузок можно также легко определить разность фазных напряжений.

Старые советские реле обрыва и чередования фаз крепились 2 винтами. Современные устройства оснащены креплением на DIN-рейку. Такой подход упрощает ремонт и использование шкафов управления.

Основные технические параметры

Защитные устройства используются на широком спектре оборудования. Поэтому их параметры могут значительно изменяться в зависимости от условий эксплуатации. Ниже приведены некоторые из наиболее важных технических характеристик фазоугловых реле:

Напряжение питания

Этот параметр выбирается в зависимости от напряжения питания защищаемого оборудования. Если он работает при напряжении 380 В, реле следует выбирать с таким же значением напряжения. Кроме того, распространены RCF для сетевого напряжения 110 и 220 В.

Это важно: напряжение сети — это потенциал между фазными проводами. Это очень важно. Фазное напряжение, с другой стороны, находится между фазным и нейтральным проводником. Как правило, это 220 В, как в плоской розетке.

Блок контроля фаз на максимальное линейное напряжение 250V

Пределы настроек РКФ

Различные реле контроля фаз имеют разные пределы настройки. Если устройство должно работать с точным напряжением питания, можно выбрать реле с узким диапазоном регулирования 0,9-1,1 Вном, которое подходит, например, для электродвигателей.

Если точность напряжения питания не важна, подходят реле с диапазоном 0,7-1,3 Вном. Эти защитные устройства подходят для трехфазных нагревателей и нагревательных элементов.

Задержка включения/выключения

Многие промышленные потребители энергии имеют нелинейную пусковую характеристику. При запуске двигателя или нагревательного элемента пусковой ток в десять раз превышает номинальный ток. Следовательно, во время запуска напряжение также падает.

Чтобы RCF не отключался от сети в момент падения напряжения, в нем предусмотрен алгоритм работы с задержкой. При запуске двигателя напряжение падает ниже допустимого значения, но реле не отключает ток в течение некоторого времени. Этот параметр можно регулировать с помощью ручки на передней панели устройства.

Установка задержки времени для РКФ

Рабочая температура

Сильная жара или холод негативно влияют на электронные схемы RCF. Ненормальное значение температуры может вызвать изменение характеристик внутренних радиокомпонентов, что приведет к ложным срабатываниям и отключениям. Кроме того, резкое охлаждение может привести к конденсации водяного пара внутри устройства, что приведет к его неисправности. Поэтому важно поддерживать номинальную температуру RCF.

EL-11E, EL-12E и EL-13E, например, могут работать при температуре о т-40°C до +80°C. Поэтому их можно эксплуатировать в не слишком холодные зимы.

Требования при хранении

У каждого электронного устройства есть условия эксплуатации и хранения. Как правило, они похожи. Каждое реле контроля фаз должно храниться в оригинальной упаковке. По возможности избегайте воздействия на устройство влажных условий или экстремальных температур. Избегайте вибрации и излишней транспортировки реле во время хранения.

Обзор популярных реле фазного контроля

На рынке представлены десятки моделей от отечественных и зарубежных производителей. Каждый из них имеет свои характеристики и технические особенности. При выборе RCF важно обратить внимание на то, кто его производит и для каких целей он используется.

Zamel CKM 01

Это трехфазное реле контроля последовательности фаз, которое может быть установлено на DIN-рейку. Он имеет компактные размеры. Ширина стандартного блока 1 составляет 17,5 мм. Дополнительные характеристики см. в таблице.

Подходящее напряжение питания 220 В однофазное или 380 В двухфазное.
Максимально допустимое напряжение контакта 250 В
Внутренний предел мощности реле 2,5 кВА
Выходные контакты 1NO и 1NC
Максимальный ток отключения 10 А
Равное потребление 34 мА
Класс защиты корпуса от пыли и влаги IP 20
Размеры 9×17,5×6,6 см.

Устройство Zamel CKM 01 для монтажа на DIN-рейку

РНПП 311

Реле отечественного производителя «Новатек-электро». Он устанавливается на DIN-рейку в распределительном шкафу. Реле имеет минимальные возможности регулировки на передней панели, поэтому его может обслуживать необученный персонал.

Номинальное напряжение питания 380 В
Частота сети 45-55 Гц
Равное потребление тока 35 мА макс.
Диапазон регулировки напряжения 1,05-1,25Vmax (для Umin аналогичные значения)
Фиксированное отключение задержки 12 секунд
Напряжение катушки стартера 110-380 В
Критическое напряжение питания 80-500 В
Рабочая температура -25 +40°C
Климатические изменения UHL4
Количество циклов переключения при нагрузке 5 A. Не менее 100 тысяч раз.

Монитор напряжения РНПП-311

ABB 1SVR750488R8300

Компания ABB специализируется на производстве высококачественного электрооборудования. Качество соответствует цене. Это реле стоит около 11 тысяч.

Напряжение питания цепи управления 450 В
Рабочая частота 50-60 Гц
Задержка включения/выключения 0,1-30 секунд
Количество переключающих контактов 2
Размеры 85,6x45x104,8 мм

Реле контроля фаз ABB

OMRON K8AB

Компактное устройство с несколько иным назначением, чем обычный RCF: OMRON K8AB контролирует ток, а не напряжение. Поэтому для его работы требуется дополнительный трансформатор тока. Производитель позиционирует его как идеальный монитор тока для промышленных нагревателей и двигателей.

Плюсы и минусы отечественных реле

Разработчики и монтажники время от времени сталкиваются с выбором между отечественными и зарубежными производителями оборудования для автоматизации. С одной стороны, они хотят сделать все дешевле, с другой — надежнее. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо взвесить преимущества и недостатки каждого варианта.

Преимущества российских реле управления:

  1. Низкая цена. Низкая цена.
  2. Стоимость RCFs выше, чем цена оригинальных RCFs. Такие резисторы реже встречаются среди зарубежных.
  3. Российские реле серии EL не требуют дополнительного источника питания 24 В. Большинство зарубежных реле требуют дополнительного источника напряжения.

Недостатки российского EL:

  1. Высокая теплоотдача. Это указывает на ненадежные контакты источника питания или высокое потребление вспомогательного тока.
  2. Неисправность в работе аналоговых цепей RCF. Восприимчивость к внешним помехам.
  3. Устаревший вид. Однако в последнее десятилетие наблюдается «оттепель» в разработке автоматических автомобилей для внутреннего рынка.

Наиболее серьезные последствия нарушения нейтрали при отсутствии заземляющего провода возникают при коротком замыкании и подаче напряжения на токопроводящие части устройства. В таких случаях возрастает риск поражения электрическим током, опасным для здоровья.

Схема подключения реле контроля фаз

Если для подключения двигателей используются только преобразователи частоты, реле контроля фаз не требуется — преобразователю частоты все равно, в каком порядке фазы поступают к нему, он все равно выравнивает трехфазное переменное напряжение и преобразует его в постоянное.

Тем не менее, я рекомендую устанавливать такое реле в любом промышленном оборудовании, которое стоит $1000 и более и имеет трехфазное питание. Ведь само реле стоит чуть больше 1000 рублей (отечественные модели), а в случае проблем с электропитанием оно сразу даст вам знать.

Итак, вот некоторые электрические схемы, рекомендованные производителями. В принципе, разницы почти нет.

Схема подключения трехфазного реле контроля напряжения PHP-311

Схема подключения прибора контроля напряжения OMRON

Принципиальная схема реле контроля напряжения Carlo Gavazzi

Последняя диаграмма также ценна тем, что на ней графически представлено реле контроля напряжения. А контакты реле показаны с задержкой срабатывания!

Можно сказать, что в современных устройствах в системах управления реле контроля фаз иногда не используется как отдельный блок, а внедряется непосредственно в систему управления.

А теперь, как и было обещано, руководство:

Zamel CKM-01 manual 1

Zamel CKM-01 Руководство по эксплуатации 1.

Zamel CKM-01 manual 2

Руководство Zamel CKM-01 2.

— РНПП-311. реле напряжения, асимметрии и чередования фаз / паспорт, руководство и инструкция, pdf, 303.37 kB, скачан: 3278 раз.

Если бы нагрузочные резисторы были равны, то и токи, протекающие через них, были бы равны. Поскольку угол между ними равен 120°, их геометрическая сумма будет равна нулю.

Последствия перекоса фаз

Последствия перекоса фаз проявляются в повышенном потреблении тока в сети, неисправностях, отказах, перегорании предохранителей и ухудшении изоляции. В случае трехфазных автономных источников энергии неравномерная нагрузка на фазы связана с механическим повреждением подшипников вала, подшипниковых щитов генератора и приводного двигателя, а также грануляции инжектора.

Негативные последствия дисбаланса фаз можно разделить на три группы:

  1. Последствия для потребителей электроэнергии (приборов, оборудования), связанные с неисправностями, отказами, повышенным износом, сокращением сроков эксплуатации,
  2. Последствия для источников питания (повышенный износ, отказы, повышенное потребление электроэнергии при питании от сети, повышенный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора, выход из строя генератора, сокращение времени работы генератора),
  3. последствия для потребителей, связанные с безопасностью, так как ухудшение качества изоляции может привести к:
    1. Поражение электрическим током,
    2. воспламенение электропроводки или электрооборудования,

    и последствия увеличения расходов на:

    • Электричество,
    • расходные материалы для генератора,
    • ремонт оборудования, поврежденного из-за перекоса фаз,
    • приобретение нового оборудования, вышедшего из строя из-за дисбаланса фаз.

    Традиционные способы решения проблем, связанных с электроэнергией низкого качества

    Регуляторы напряжения обычно используются для обеспечения определенного напряжения для каждой фазы. В домашних хозяйствах однофазные стабилизаторы напряжения используются для защиты отдельных нагрузок или небольшой группы нагрузок. В промышленных условиях используются трехфазные регуляторы напряжения различной мощности, которые конструктивно состоят из трех однофазных регуляторов напряжения.

    Принцип их работы заключается в том, что они реагируют на отклонения в каждой отдельной фазе и повышают или понижают напряжение в своей фазе до необходимого уровня, что вызывает колебания напряжения в двух других фазах и, таким образом, является вторичной причиной перекоса фаз.

    Из вышесказанного ясно, что трехфазные стабилизаторы напряжения на самом деле не решают поставленную перед ними задачу, поскольку сами вызывают асимметрию в трехфазной системе. Помимо своего основного недостатка, трехфазные регуляторы напряжения потребляют значительное количество электроэнергии и требуют значительных затрат на обслуживание, так как имеют низкую надежность — как электромеханические, так и электронные регуляторы напряжения страдают от износа и частых отказов компонентов.

    Альтернативная технология симметрирования фаз по устранению перекоса фазных напряжений

    Для решения проблемы искажения фазного напряжения и обеспечения определенного фазного напряжения необходимо использовать технологию, которая не балансирует напряжение в каждой фазе по отдельности, а балансирует фазы относительно друг друга, т.е. балансирует всю трехфазную систему. Такой сбалансированный трансформатор намного эффективнее, так как он не только сам потребляет меньше энергии, но и снижает энергопотребление потребителей электроэнергии из сети.

    Преимущества использования технологии симметрирования фаз:

    • Снижение потребления электроэнергии из сети при неизменной нагрузке,
    • снижение затрат на электроэнергию для снабжения потребителей электроэнергии,
    • Снижение потребления электроэнергии и других ресурсов, необходимых для обеспечения требуемых фазных напряжений,
    • Снижение расходов на топливо, масло и охлаждающую жидкость при питании от генератора,
    • Снижение стоимости генераторов, поскольку технология позволяет использовать генератор меньшей мощности для того же набора оборудования,
    • снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание, приобретение электрооборудования, поврежденного из-за перекоса фаз,
    • Снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание, приобретение оборудования, предназначенного для обеспечения определенного уровня напряжения и имеющего низкую надежность и эффективность (например, электромеханические и электронные трехфазные регуляторы напряжения).
    • Возможность подключения фазных потребителей мощностью до 50% от трехфазной мощности.
    • Надежность потребителей электроэнергии. Защита, обеспечивающая их стабильную и безотказную работу.
    • Надежность устройств для балансировки фазных нагрузок и устранения перекоса фаз. Принцип действия основан на перемагничивании обмоток. Поскольку в устройстве нет движущихся частей и электроники, оно чрезвычайно надежно и практически безопасно.
    • Надежный источник тока. Защита от механических повреждений подшипников вала генератора и приводного двигателя из-за перекоса фаз.
    • Защита от электрических аварий, возгораний на линии или электрических нагрузок, вызванных повреждением изоляции из-за дисбаланса фаз.
    • Обеспечение безопасности с помощью защитных мер, таких как заземление нейтрального проводника.

    Диапазон изменения фазных напряжений

    Используемая здесь технология позволяет на 100% распределить нагрузку и устранить перекос фаз во всем диапазоне напряжений, независимо от следующих причин: (1) перекос входящих линий электропередачи, вызванный повреждениями в распределительной сети, (2) неравномерное распределение нагрузки по фазам, (3) подключение крупного потребителя, (4) комбинированные причины.

    Рис. 4. Диапазон перекоса фазных напряжений.

    Рисунок 4. Область перекоса фаз.

    Что дает технология симметрирования фаз

    Исправление перекоса фаз, т.е. выравнивание фаз сети друг относительно друга.

    • Равномерное распределение нагрузки между фазами.
    • Достижение желаемого напряжения в сети.
    • Достижение желаемых фазных напряжений.
    • Преобразование трехфазной сети в одно-(двух) фазную:
      • С гальванической развязкой
      • Без гальванической развязки питающей линии и нагрузки,
      • С изменяющимся (нарастающим или спадающим) выходным напряжением,

      В процессе эксплуатации часто возникает необходимость измерения дисбаланса фаз в трехфазной сети. Для этого используются специальные контроллеры, а результаты измерений используются для перевода однофазной нагрузки с перегруженных фаз на менее загруженные. Ток в каждой фазе должен быть тщательно измерен, чтобы при сдвиге фаз токи в каждой фазе были примерно равны.

      Инверторные стабилизаторы фаз

      Дисбаланс напряжения и тока влияет не только на однофазные нагрузки, но и на трехфазные абонентские сети, включая промышленные сети. Одним из наиболее эффективных способов решения проблемы дисбаланса фаз является установка стабилизатора фаз. В отличие от обычных бытовых стабилизаторов напряжения, фазовращатели устраняют асимметрию путем усиления или перераспределения нагрузки.

      Перекос фаз: причины и защита

      По сути, работа многофазного сбалансированного AVR может быть достигнута путем сборки трех однофазных AVR. Однако если объединить эти три подразделения в одно, можно получить значительные преимущества. Принцип работы трехфазного устройства заключается в том, что в нем имеется устройство накопления и преобразования энергии, роль которого выполняет импульсный трансформатор. Одним словом, однофазный стабилизатор, установленный на слабой фазе, вынужден компенсировать повышение напряжения за счет потребления большей мощности, что сопровождается значительным снижением КПД преобразователя.

      Трехфазные стабилизаторы, с другой стороны, берут энергию, необходимую для компенсации, из фаз с более высоким напряжением, чем номинальное напряжение, поэтому потери на преобразование значительно ниже. Дополнительная нагрузка ложится на разгруженные фазы, т.е. стабилизируется не только потребитель, но и в некоторой степени питающая сеть. Наличие общего преобразователя также позволяет поддерживать трехфазную сеть в случае временного пропадания напряжения в одной из фаз питания.

      Перекос фаз: причины и защита

      Трехфазный регулятор напряжения FNEX SBW 100

      Это не лишено недостатков. Прежде всего, это сложность устройства и высокая стоимость устройств трехфазной стабилизации. Фазовые регуляторы в основном используются в электроснабжении небольших предприятий, имеющих электрооборудование с суммарной потребляемой мощностью до 80-100 кВА: Отопительные помещения, базовые станции мобильной связи, мебельные мастерские. Для более крупных потребителей доступны другие методы стабилизации.

      Симметрирующие трансформаторы

      Другим типом оборудования для стабилизации токов и напряжений являются балансные трансформаторы. Они имеют более широкий диапазон мощности для подключения. Для сетей с потребляемой мощностью до 400 кВА мы рекомендуем устанавливать низковольтные трансформаторы, такие как TST, а для сетей с большей потребляемой мощностью мы рекомендуем устанавливать симметричные трансформаторы 6/0,4 кВ, такие как TMHSU.

      Перекос фаз: причины и защита

      Оба типа отличаются от обычных силовых трансформаторов тем, что имеют дополнительную обмотку. Он подключается параллельно первичным обмоткам и соединяется между рабочим нулем и контуром заземления центра трансформатора. Принцип работы прост: при несимметричной нагрузке на нейтрали возникает ток, который передается на магнитопровод трансформатора и затем притягивает фазу с большей нагрузкой. Компенсация происходит автоматически благодаря различным периодам колебаний разных фаз.

      Перекос фаз: причины и защита

      Трансформаторы TMHSU практически неотличимы от сбалансированных низковольтных трансформаторов. Благодаря включению балансировки фаз в понижающий трансформатор, дополнительная цепь преобразователя просто исключается, что позволяет избежать дополнительных потерь в магнитопроводе. Благодаря своей простоте, надежности и низкой стоимости, балансные трансформаторы являются лучшим решением для сетей с низкими требованиями к чистоте синусоиды. Однако трансформаторы не обладают широким спектром функций защиты и стабилизации, предоставляемых устройствами с инверторами.

      Защита от перенапряжений

      Но как быть с однофазными нагрузками? К сожалению, нет способа повлиять на возможность искажения напряжения и последующего повышения напряжения. Такие явления возникают время от времени из-за неадекватного оборудования сетей, отсутствия прогнозов нагрузки и плохого технического состояния электросетей.

      Перекос фаз: причины и защита

      Тем не менее, можно защитить собственную энергосистему. Самый простой вариант — установить реле напряжения, которое отключает подачу электроэнергии на установку, когда сеть достигает своих рабочих пределов. Если даже временное отключение электроэнергии недопустимо, существует два способа защиты от перекоса фаз: установка однофазного стабилизатора или оснащение АВР автономным источником питания.

Оцените статью