Чем опасен перекос фаз в трехфазной сети
Перейти к содержимому

Чем опасен перекос фаз в трехфазной сети

  • автор:

Допустимый перекос фаз, причины возникновения и способы устранения

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.

Векторные диаграммы напряжения, перекос фаз

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.

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.

  • Главная
  • Электромонтаж
  • Допустимый перекос фаз, причины возникновения и способы устранения

Перейти на форум

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

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

ПУЭ-7

Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.

ПТЭЭП

Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.

ПОТЭУ

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок — документ, созданный на основе недействующих в настоящее время Межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).

Перекос фаз

Источники бесперебойного питания (ИБП) фото

Перекос фаз – это нарушение в работе трехфазной электрической сети, при котором одна или две фазы получают существенно большую нагрузку. В промышленных сетях перекос фаз приводит к заметному падению мощности трехфазных электроприборов, например, двигателей. Но это явление имеет значение не только в промышленных, но и в бытовых условиях.

Опасность перекоса фаз в домашних электросетях

Ряд электроприборов, часто применяемых быту, относятся к числу устройств, для которых характерна реактивная нагрузка. Это, например, вентиляторы и компрессоры холодильников. Приборы этого типа хуже защищены от перепадов напряжения, а значит, именно на них перекос фаз сказывается сильнее всего. Он может даже привести к выходу таких электроприборов из строя.
Механизм возникновения проблем выглядит следующим образом. При перекосе нагрузка фазы распределяется неравномерно. На той фазе, где нагрузка оказалась завышенной, напряжение падает, а на недогруженной – повышается. И недостаточное, и превышающее норму напряжение чревато неполадками в работе электроприборов. Особенно опасны скачки напряжения для устройств, которым для нормального функционирования нужно много энергии, например, для насосов различного назначения.

Как устранить проблему?

Чтобы избежать проблем, связанных с перекосом фаз, используют трехфазный автомат. Это защитное устройство срабатывает, если хотя бы по одной фазе нагрузка превысила расчетную. В этом случае автомат отключит электричество на всей подключенной к нему линии. Такой подход действительно защищает технику от скачков напряжения, но в тоже время он приводит к тому, что мощности электросети используются не полностью.
В качестве примера рассмотрим трехфазный автомат на 16 А. Если 16 А – это максимально допустимая нагрузка по силе тока на одну фазу, то максимальная возможная мощность составит 48 А. Но система отключится, если показатель в 16 А будет превышен только на одной фазе, вне зависимости от того, какова нагрузка на других. В результате сеть используется не в полную силу.
Избежать подобных проблем можно, уделив внимание распределению нагрузки еще на этапе проектирования здания. Электросеть можно проложить таким образом, чтобы нагрузка равномерно распределялась по фазам, и перекоса просто не возникало. Но для этого нужно еще при проектировании принять во внимание потребляемые мощности.
Перераспределить напряжение можно и в электросети здания, которое уже эксплуатируется. Для этого с помощью вольтметра замеряют напряжение по отдельности на каждой фазе.

Устранение перекоса фаз на практике

В городских многоквартирных домах электросети проектируются с учетом проблемы перекоса фаз. Чтобы снизить вероятность ее возникновения, трехфазная сеть прокладывается так, чтобы каждая фаза использовалась для питания одного из подъездов. В результате, если жильцы будут использовать примерно одинаковое количество электроприборов, нагрузка будет равномерной, а установленный на подстанции понижающий трансформатор сможет работать в оптимальном режиме.
Однако на практике такая ситуация реализуется не всегда, ведь многие потребители не только не стремятся экономить электричество, но и подключают к сети мощные электроприборы. Особенно часто такое явление наблюдается в сельской местности. Наличие на одной из фаз большой активной нагрузки создает неблагоприятные условия для работы трансформатора, поскольку ток в одном из его плеч становится больше, чем в других.

Что такое перекос фаз, причины возникновения и возможность устранения?

Перекос фаз, что это?
Для электроснабжения большинства современных объектов применяется трехфазная 4х- (или 5и-) проводная сеть с заземленной нейтралью. В сети с 5 проводами — 3 фазовых, а четвёртый провод это НРП (нулевой рабочий проводник), 5й провод — НЗП (нулевой защитный проводник). В сети с 4 проводами — 3 фазовых, а четвёртый объединяет в себе НРП и НЗП.
Фазы соединены по схеме «звезда» с выведенным нулевым проводом. Нагрузка подключается между соответствующей фазой и НРП. А, НЗП служит для выполнения защитной функции «зануления».

В идеальной трехфазной сети напряжение каждой из трёх фаз равно 220В, а линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В. Увидеть взаимосвязь линейных и фазных напряжений лучше всего на векторной диаграмме. На ней, слева, видна идеальная ситуация: · напряжение каждой из трёх фаз равно 220В, · их векторы сдвинуты на 120°, · линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В. Перекос фаз (перекос напряжения, ассимметрия, нессимметрия напряжения) на этой диаграмме можно представить так:
• линейные напряжения UA’B’, UB’C’, UC’A’ равны друг другу и составляют 380 В, • напряжения каждой из трех фаз, U0’A’, U0’B’, U0’C’ не равны между собой, • их векторы сдвинуты на произвольные углы. При перекосе фаз появляется напряжение смещения U0-U0′, которое уменьшает КПД потребителей, вызывает неисправности и отказы. Почему происходит перекос фаз
Существует как «внешний» перекос фаз, из питающей сети (1), так и «внутренний», вызываемый нагрузкой подключенной на выходе (2). Перекос фаз обязательно возникает если неравномерно распределить электропотребителей энергии по фазам. Но даже при равномерном распределении нагрузки по номинальной мощности, невозможно сохранить равномерность нагрузки по следующим причинам: · различие времени включения электропотребителей, · различные типы нагрузок (как индуктивная, так и емкостная), · длительность включения, · потребляемая мощность прибора на данный момент (техника может работать на разной мощности, во время запуска могут возникать пусковые токи и т.д.). Соответственно, перекос фаз в трёхфазной сети (если не использовать симметрирующий трансформатор) будет иметь место, практически, постоянно. Вопрос лишь в его значении. Небольшой перекос (А) приводит к уменьшению срока службы электропотребителей. Сильный перекос (Б) приводит к отключению оборудования и даже поломке приборов, а так же, повышенному расходу электроэнергии. Чем грозит перекос фаз

  • Повышенный износ техники
  • Временный отказ оборудования

· Непредсказуемое отключение потребителей

  • Уменьшение срока службы электроприборов
  • Перегрев обмоток электродвигателей, замыкания
  • Полный выход оборудования из строя
  • Отключение резервного генератора
  • Повышенное потребление топлива генератором
  • Увеличение уровня потребления электроэнергии

Каким образом симметрирующий трансформатор (ТСТ) устраняет перекос фаз.

Основные функции симметрирующего трансформатора:

· симметрирование фазных напряжений (устранение перекоса фаз) при электроснабжении потребителей от питающей сети;

· равномерное распределение нагрузки по фазам при электроснабжении потребителей;

  • равномерное распределение нагрузки по фазам для устранения перекоса фаз при подаче энергии на оборудование или приборы от автономного источника (бензо-, дизель-, газо -электростанции)

Как работает ТСТ?

ТСТ работает по принципу симметрирования – с помощью электромагнитного перераспределения нагрузки по фазам. Перераспределение осуществляется следующим способом:

· 50% мощности остается на той фазе, к которой подключена нагрузка,

· по 25% мощности распределяется на две оставшиеся фазы.

Соответственно, задействованы все три фазы, такое перераспределение позволяет сделать загрузку трехфазной сети гораздо более равномерной.

Преимущества использования симметрирующих трансформаторов:

  • снижение уровня потребления электроэнергии;
  • увеличение срока службы и обеспечение безотказной работы оборудования;
  • снижение расходов на ремонт и обслуживание, уменьшение износа электроприборов;
  • обеспечение устойчивого режима работы дизель-, бензо-, газо-электростанции при работе с однофазной нагрузкой;
  • возможность подключения энергоемких однофазных или двухфазных потребителей даже при наличии ограничений на потребляемую мощность (до 50% трехфазной мощности).
  • возможность подключения к генератору однофазных потребителей, мощность которых превышает мощность фазы генератора (см. иллюстрацию);

Возможные дополнительные функции ТСТ при модификации:

· Преобразование трехфазной сети в однофазную (3 в 1) с гальванической развязкой или без нее;

· Преобразование трехфазной трехпроводной сети в трехфазную четырёхпроводную (формирование НРП для подключения фазной нагрузки);

Перекос фаз: как определить и что делать?

Изображение

Чашка ароматного кофе, хрустящие тосты, чистая глаженая одежда – это лишь малая часть того, чтоб было бы невозможно, ну или очень сложно, не будь у нас электричества. Добавляя всё больше бытовых приборов для комфортной жизни, мы часто забываем о грамотном распределении нагрузок. И в результате начинаем замечать, что светильники стали тусклее, утюг греется дольше, барабан в стиральной машине или двигатель пылесоса раскручиваются с трудом, варочная панель не достигает максимальной температуры или не включается телевизор.

Изображение

«Странное» поведение приборов говорит нам о том, что происходит перекос – явление, где на перегруженной фазе напряжение падает ниже нормы, тогда как на недогруженной происходит резкое повышение напряжения, превышающее пределы нормы. В трёхфазной сети такое явление могут вызвать три причины:

  • Неверное распределение энергии между однофазными потребителями, которые включаются одновременно приводит перегрузке одной фазы и недогрузке второй.
  • При обрыве, повреждении или дефекте нулевого провода, когда одна из оставшихся фазных жил берёт на себя функцию нейтрали, что создаёт резкое скачкообразное повышение напряжения.
  • Заземление фазного провода может привести к срабатыванию УЗО или возникновению токов короткого замыкания.

Изображение

Последствия любой из этих причин непредсказуемы, но всегда плачевны, а разница между ними кроется лишь в размере ущерба. Например, электроприбор может не выдержать скачок и сгореть, которое замыкание спроецирует электрический пожар, низкое напряжение, напротив, приведёт к недобору мощности и неэффективной работе техники. А при асимметрии фаз Вы будете приплачивать за электричество.

Изображение

Стоит заметить, что «последствия легче предупредить. » Поэтому для защиты проводки и бытовой техники можно провести ряд профилактических мероприятий или добавить в цепь необходимое модульное электрооборудование.

Изображение

Для однофазных цепей, которые всё ещё встречаются в старых домах или на дачах, перекос фаз гораздо опаснее, так как оборудование почти сразу даёт серьёзный сбой или сгорает. Чтобы обезопасить себя и продлить срок эксплуатации приборов, лучше включить в цепь следующие устройства:

  • Автоматические выключатели, которые при недопустимо высоком напряжении оперативно размыкают цепь в автоматическом режиме, предотвращая аварийные ситуации и поломку оборудования.
  • Стабилизатор напряжения, который позволит предотвратить асимметрию в перераспределении нагрузок, и специальный трансформатор, который обеспечивает симметричное распределение нагрузок и обеспечивают стабильную работу однофазной сети. Последний вариант будет актуален для дач и частных домов.
  • В редких случаях допускается применение конденсаторов с переменной ёмкостью и низкой токопроводимостью.

image

Выключатель автоматический 1П OptiDin BM63-1C32-УХЛ3 (6кА) 260508

image

Выключатель автоматический 1П MD63 20А 6кА хар-ка C YON ДКС MD63-1C20-6

image

Выключатель автоматический 1П 32А 4.5кА хар-ка C Easy9 SE EZ9F34132 цена по запросу

image

Выключатель автоматический 1П ВА47-60 32А 6кА хар-ка C KARAT ИЭК MVA41-1-032-C цена по запросу

image

Выключатель автоматический 1П TX3 6000 20А 6кА хар-ка C TX3 Legrand 403917

Изображение

У трёхфазных цепей есть как минимум ещё две фазы «чтобы смягчить последствия». Но и здесь, лучше сыграть на опережение:

  • Необходимо продумать заранее, а в случае проблем пересмотреть, существующую схему подключения электротехники, исходя из того, какие приборы будут работать одновременно.
  • Включить в сеть трёхфазный стабилизатор, рассчитанный на предельно допустимую на заданном контуре нагрузку.
  • Интегрировать в сеть реле контроля фазного тока, которое автоматически отслеживает уровень напряжения. И в случае резких скачков, которые превышают заданные допустимые значения, оперативно размыкает цепь и предотвращает аварийные ситуации.
  • Установить трансформатор для симметричного распределения нагрузок и обеспечения бесперебойной работы сети независимо от количества и мощности подключённых потребителей.

image

Реле контроля фаз CZF-B DIN Евроавтоматика F&F EA04.001.002

image

Реле контроля напряжения РН 10-3х400В SQ1504-0011

image

Реле контроля фаз 380В тип 02 РК101-02 DEKraft 23301DEK

image

Реле тока ORI 1,6-16А 24-240В AC/24В DC IEK ORI-01-16

image

Реле напряжения трехфазное РНПП-311 НОВАТЕК A8291-80108615

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *