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.
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.
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.
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.
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.
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:
- Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
- При обрыве нейтрали.
- При КЗ одного из фазных проводов на землю.
Несимметрия в высоковольтных сетях
Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.
В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.
Опасность и последствия
Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях. К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии. В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.
При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.
Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:
- 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.
- Увеличивается потребление электричества оборудованием.
- Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
- 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.
Данный трехфазный автомат может обладать следующими функциями:
- 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.
- 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.
- Проверка обрыва на отдельных фазах, при обнаружении такового нагрузка отключается от сети.
- 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.
Перекос фаз в трехфазной сети — чем опасен и когда возникает
Классическая электрическая сеть до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью в идеальном состоянии может быть изображена в виде равностороннего треугольника. Каждая вершина фигуры – фаза А, В или С, а расстояние между ними – векторы линейного напряжения 380 В. В центре треугольника располагается нейтраль N, и расстояния от неё до каждой из фаз также одинаковы. Когда модули данных векторов отличаются, возникает негативное для электротехники явление – перекос фаз. То есть, если значение фазного напряжения по векторам AN, BN и СN составляет не 220 В, а, например, 200, 180 и 240 В, это говорит о нестабильной работе контура. Подобное состояние сети опасно не только для электрического оборудования, но и для человека, который его эксплуатирует.
Что такое перекос фаз
Перекос фаз – это такое состояние электрической сети, состоящей из нескольких фаз, при котором модули напряжений фазных токов, а также углы между их векторами имеют разные значения. Такое явление вызывает асимметрию токов и нестабильную работу всей сети, когда линейные напряжения остаются константами, а фазовые имеют переменные значения.
В чём опасность перекоса фаз
Перекос напряжения по фазам, причины которого заключаются в неправильном подключении оборудования, является неблагоприятным явлением. Это вызывает резкое снижение качества электроэнергии и эффективность работы включённых в сеть потребителей. Асимметрия фаз может вызвать следующие негативные последствия:
- Если наблюдается скачок напряжения, электроприбор может его не выдержать и сгореть. Такого сценария можно избежать, при условии срабатывания автомата в щитке.
- Когда напряжение в сети падает, мощность работы электрооборудования не позволяет добиться эффективности его работы. При включении приборов в сеть, возрастает пусковой ток, что значительно увеличивает нагрузку.
- Асимметрия фаз может вызвать повышенный расход электроэнергии.
- Чтобы понять, чем опасен перекос фаз в трехфазной сети, следует изучить диапазоны напряжений, при котором приборы, включённые в сеть, будут работать бесперебойно. Как правило, при перекосе фаз, снижается их ресурс, заявленный производителем.
Помимо перечисленных последствий, большая разница в напряжениях между фазами и нейтралью может привести к возникновению короткого замыкания. Последствия данного явления непредсказуемы – от штатного срабатывания УЗО до выгорания проводки и электрических частей оборудования, вплоть до возникновения пожара.
Допустимые нормы напряжения в трёхфазной сети
Идеальная симметрия распределения напряжения между фазами и нейтралью при работе сети невозможно. В связи с этим, согласно ГОСТ 13109-97, допускаются следующие отклонения:
- При стандартной работе оборудования предельный показатель асимметрии распределения нагрузок не может превышать 15%. То есть, каждое значение модуля напряжения AN, BN или CN находится в пределах от 187В до 253В.
- При монтаже электрической схемы с использованием распределительного щита, включающим несколько контуров, показатели перекоса фаз могут быть увеличены в 2 раза – до 30%.
Большинство современных электроприборов имеют внутреннюю защиту, либо стабилизаторы, позволяющие исключить поломку при асимметрии в пределах нормативных значений.
Признаки нестабильной работы электрических приборов, вызванные перекосом фаз
Определить признаки перекоса фаз в сети можно невооружённым глазом. Как правило, электрооборудование сразу даёт знать об асимметрии распределения напряжений между фазами:
- Любая световая индикация приборов начинает мерцать, либо горит слишком тускло.
- Если эксплуатация оборудования подразумевает работу нагревающейся спирали, тепловая энергия не позволяет набрать заявленную производителем мощность.
- Слабый набор оборотов крыльчатки электромоторов, что снижает частоту работы движущихся частей оборудования, например, барабана стиральной машины, лопастей вентилятора или воздушного насоса пылесоса.
Что касается работы сложных электронных приборов – телевизоров или компьютерной техники, при перекосе фаз они и вовсе могут не подавать признаков жизни, не реагировать на включение питания.
Негативные последствия перекоса
Перекос фаз в трехфазной цепи, влекущий неравномерное распределение напряжений, является негативным фактором для работы всей сети. При возникновении подобного явления, наблюдается ряд неблагоприятных последствий:
- Повреждение оборудования.
- Выгорание проводки и обмотки электромоторов.
- Снижение эксплуатационного периода бесперебойной работы техники.
- Постоянная нагрузка на системы аварийного отключения сети.
- Механические повреждения источников электрической энергии.
- Увеличение затрат на оплату электроэнергии в связи с её неконтролируемым расходом.
- Частая поломка приборов, потеря гарантии, расходы на ремонт.
- Риск возгорания, короткого замыкания, получения травмы.
Перекос фаз является аварийной ситуацией, и, при возникновении данного явления необходимо предпринять срочные меры по его устранению.
Неравномерное подключение нагрузки
Перекос фаз вызывается неравномерным подключением нагрузки при сборке цепи. Как правило, это свидетельствует о низкой квалификации монтажника и совершении грубых ошибок:
- При большом количестве потребителей электроэнергии, они должны быть включены в сеть по группам, а распределение мощности, при этом, должно происходить равномерно. Если потребители сгруппированы неравномерно, это может вызвать асимметрию в распределении нагрузок.
- При случайном или ошибочном отсоединении нейтрали от общей цепи.
- При ошибочном подключении заземления через фазный провод.
Все перечисленные ошибки неизбежно влекут за собой перекос фаз с негативными последствиями для оборудования. Если на одной из кабельных жил трёхфазной сети наблюдается снижение напряжения, то остальные провода находятся под действием повышенной нагрузки, что и приводит к асимметрии.
Импульсные блоки питания
Многие производители, выпускающие высокотехнологичное оборудование со сложной электроникой, пытаются избежать риска перекоса фаз путём включения в цепь импульсных блоков питания. Данные устройства позволяют добиться определённых эффектов, положительно влияющих на работу оборудования:
- ИБП изменяют форму гармонических электрических колебаний, выравнивая их траекторию до состояния идеальной синусоиды. Устройство работает по принципу нелинейного распределения нагрузки между фазами.
- Устройства успевают потреблять электрический ток до создания предельной разности потенциалов в цепи. Если же разность потенциалов невелика, то ИБП вообще перестаёт потреблять ток. Это приводит к выравниванию перекоса и стабилизации работы электрооборудования.
Каждый компьютер, телевизор или бытовой электроприбор, оснащённый электронной микросхемой, снабжается импульсным блоком питания, что позволяет существенно продлить их ресурс и исключить сбои в работе.
Методы защиты
На практике существует несколько способов защиты оборудования от перекоса фаз в электрической сети:
- При выборе кабельной жилы, выдерживающей повышенную нагрузку, вызываемую перекосом фаз.
- Корректное включение потребителей электроэнергии в сеть с равномерным распределением нагрузки между фазами.
- Включение в сеть дополнительного стабилизирующего оборудования, выравнивающего асимметрию при эксплуатации бытовых приборов.
- Перед организацией бытовой сети следует предварительно разработать проект, создать схему подключения и учесть равномерное распределение нагрузки на каждый элемент цепи.
- Устройство в распределительном щитке реле, позволяющего вести контроль фаз.
При устройстве протяжённой сети с приборами, работающими одновременно, лучшим решением избавиться перекоса фаз будет устройство трансформатора, способного одновременно стабилизировать работу сети и выдавать нужные параметры тока.
Обрыв нейтрального проводника
Обрыв нейтрального проводника является самой явной и частой причиной возникновения перекоса фаз. Данное явление относится к аварийному состоянию и характеризуется следующими особенностями:
- Любое однофазное оборудование почти сразу даёт сбой в работе и сгорает.
- Формирующееся в бытовой сети напряжение в 220В мгновенно преобразуется в 380В.
- Классическая схема равностороннего треугольника с лучевыми векторами, соединённым с нейтралью в центре нарушается, вызывая асимметрию при распределении фазных напряжений.
При обрыве нейтрального проводника в щитке должен немедленно сработать автомат аварийного отключения питания. Для возобновления нормальной работы схемы требуется срочно устранение неполадки.
Последствия обрыва нулевого проводника
При обрыве нулевого проводника, как правило, возникают следующие неблагоприятные последствия:
- Функция нейтрали перенимается фазной жилой, которая подвержена максимальной нагрузке.
- Напряжение на данной жиле возрастает до предельных 380В, в то время, как в самом слабо нагруженном кабеле она, наоборот, падает, вплоть до 127В.
- При работе всех потребителей в точке подключения приборов будет наблюдаться напряжение 380В на обеих фазах без нуля. Это приведёт к непроектной нагрузке на каждый электроприбор, и их поломке. При эксплуатации сети с оборванным нулевым проводником длительное время, импульсные блоки питания также выходят из строя, что влечёт за собой выгорание сложных электронных приборов.
- Приборы, включённые в конец электрической цепи, подвергаются риску возгорания, так как при перекосе фаз на них часто наблюдается некорректная работа УЗО.
Самые тяжёлые последствия обрыва нулевого провода при отсутствии заземляющего кабеля наблюдаются, когда возникает КЗ, и проводниковые части оборудования находятся под напряжением. В таких ситуация возрастает риск поражения электрическим током, что влечёт за собой угрозу здоровью.
Методы защиты
Чтобы избежать обрыва нулевого проводника или обеспечить должную защиту, следует провести следующие мероприятия:
- Все кабели в схеме должны быть подключены корректно, с соблюдением последовательности. Работа должна выполняться профессиональным монтажником, имеющим доступ к работе с электроустановками не ниже 3 разряда.
- Необходимо периодически контролировать надёжность соединения клемм в щитке. Неплотный контакт влечёт за собой искру, окисление металлических частиц и, как следствие, их оплавление.
- Если кабель прокладывается воздушным способом, его необходимо защитить от негативных воздействий окружающей среды – ветровых и гололёдных нагрузок.
- УЗО, включённые в цепь для аварийного отключения должны быть точно рассчитаны на критическую нагрузку и срабатывать в кратчайшее время.
- Избежать обрыва нулевого проводника удаётся, если на линии устанавливается стабилизирующее устройство, позволяющее выравнивать перекос фаз.
Таким образом, чтобы избежать аварии, требуется уделить повышенное внимание качественному монтажу, установке дополнительных защитных устройств, а также периодически проводить контрольные и профилактические работы электрической цепи.
Причины перекоса фаз в однофазной сети
Перекосу фаз способствуют несколько причин, которые классифицируются на внутренние, связанные с работой сети и внешние:
- Внутренние причины:
- Неравномерная нагрузка по фазам при включении потребителей в цепь.
- Пренебрежение коэффициентом единовременной работы электроприёмных устройств.
- Ошибки учёта неравномерности нагрузок, в зависимости от её типа – индуктивной или ёмкостной.
- Внешние причины:
- Поломка на линии высокого напряжения, подходящей к трансформатору.
- При наличии дефектов на электроизоляторах внешней кабельной линии.
- Если в общую высоковольтную линию включаются потребители с несравнимо большей мощностью.
Чаще всего, причиной перекоса фаз и необходимостью установки защитных устройств являются комбинации внешних и внутренних факторов. Это требует комплексного обследования всей кабельной линии при возникновении неисправности.
Защита от перекоса фаз в однофазной сети
Для обеспечения защиты перекоса фаз в однофазной сети необходимо обеспечить включение в цепь следующих устройств:
- Скачки напряжения улавливаются автоматами защитного отключения, которые вовремя размыкают цепь, предотвращая выход оборудования из строя.
- Для постоянного контроля асимметричного перераспределения нагрузок, в сеть устанавливается стабилизатор напряжения. При установке прибора достигается защита от перекоса фаз.
- Для стабильности работы однофазной сети, профессионалы также рекомендуют устанавливать специальные трансформаторы, обеспечивающие симметричное распределение нагрузок.
В отдельных случаях допускается применение конденсаторов с переменной ёмкостью и малой проводимостью тока.
Устранение перекоса фаз
Перекос фаз может быть устранён несколькими методами. Исправление данного негативного явления путём включения в сеть дополнительного оборудования менее эффективно, изначально выбранное корректное подключение:
- Учитывая, что перекос фаз является аварийной ситуацией, его легко можно устранить путём перераспределения нагрузок. Для этого все потребители включаются в цепь таким образом, чтобы на каждый автомат приходилось равномерное распределение нагрузки.
- При обрыве кабеля необходимо устранить неисправность.
- Во время подключения оборудования следует учитывать коэффициент одновременного использования каждого прибора, чтобы исключить образование пиковых нагрузок на одной фазе.
При выполнении всех приведённых выше условий, перекоса фаз можно избежать, если проблема не будет касаться внешних факторов и проблем с функционированием высоковольтной сети.
Причины перекоса фаз в трехфазной сети
Определить причину перекоса фаз в трехфазной сети очень просто для этого необходимо проверить оборудование на наличие одной из трёх возможных неисправностей, связанных с возникновением асимметрии и скачками напряжения:
- Неправильное распределение между однофазными потребителями электроэнергии в сети с одновременным включением, что влечёт за собой перегрузку одной фазы и недогрузку другой.
- В случае дефекта нулевого кабеля, что вызывает резкий скачок напряжения, когда одна из фазных жил начинает выполнять роль нейтрали.
- При заземлении фазного провода, что влечёт за собой КЗ и срабатывание автоматического защитного устройства.
При выявлении любой из перечисленных выше причин, необходимо устранить проблему для нормальной работы всех электрических приборов, включённых в сеть.
Защита от перекоса фаз в трехфазной сети
Для обеспечения защиты от перекоса фаз до возникновения негативных необратимых последствий, следует провести ряд профилактических мероприятий:
- Интеграция в сеть реле контроля фазного тока. Устройство обеспечивает непрерывное считывание показателей скачков напряжения. На приборе заранее выставлены граничные условия, при достижении которых он автоматически обеспечивает расцепление цепи.
- Перед включением в сеть оборудования необходимо провести проверку фазных жил и нейтрали на предмет обрыва и надёжности контактов.
- Включение в общую сеть 3-фазных стабилизирующих приборов. Перед приобретением следует ознакомиться с техническими характеристиками, так как выравнивание напряжения неизбежно влечёт за собой потерю мощности.
Для обеспечения бесперебойной работы сети на весь период эксплуатации, следует установить трансформатор, обеспечивающий симметрию распределения нагрузок, вне зависимости от количества и мощности потребителей.
Устранение перекоса фаз в трехфазной сети
Чтобы устранить перекос фаз в трёхфазной сети, необходимо последовательно выполнить определённые шаги:
- Изменить схему подключения электроприборов в сеть с перераспределением нагрузок, исходя из их единовременной эксплуатации.
- Изначальная сборка цепи по заранее разработанному проекту, исключающему явление асимметрии.
- Включение в сеть трёхфазного стабилизатора, рассчитанного на предельно допустимую на данном контуре нагрузку.
Для устранения последствий перекоса, требуется установка автоматов с корректно подобранными параметрами.
Расчет перекоса фаз
Расчёт перекоса фаз можно выполнить в одно действие по формуле:
Umin / Umax * 100%,
Umin – минимальное напряжение на одной из фаз,
Umax – максимальное напряжение на противоположной фазе.
Является безразмерной величиной, который определяется в % от номинального значения напряжения в сети.
Допустимый перекос по фазам ПУЭ
Согласно ПУЭ, которые являются нормативной документацией, допустимый перекос фаз в трехфазной сети составляет следующие величины:
- Если перекос определяется в распределительных щитках (РЩ), предельное отношение напряжений не может достигать более 30%.
- В случае, когда дисбаланс наблюдается на ВРУ – вводно-распределительных устройствах – 15%.
- При выявлении асимметрии на обратной последовательности – 2%.
- Перекос фаз на прямой последовательности должен быть не более 4%.
При выявленных отклонениях в пределах указанных диапазонов, эксплуатация электроустановок не влечёт за собой поломку оборудования и исключает КЗ, что снижает риск поражения током. Допустимый перекос фаз по току ПУЭ сравнивается с фактическим показателем на основании проведённых замеров, что позволяет дать заключение о работоспособности сети.
Заключение
Перекос фаз в трехфазной сети – это негативное явление, возникающее при некорректном распределении нагрузок между глухозаземлённой нейтралью и фазным кабелем. Как правило, причиной таких неполадок может быть неправильная сборка цепи и пренебрежение коэффициентом совместного использования оборудования, включенного в неё. Все работы по подключению необходимо вести в строгом соответствии с проектом, а в сеть интегрировать стабилизирующие устройства. Для устранения перекоса фаз следует изменить схему подключения сети, либо установить на вводе специальный трансформатор.
Выполненные проекты ООО «Технадзор77»
Выполнили более 400 проектов для закачиков по
- Частные клиенты
- Коммерческие организации
- Гос. учреждения
Смотреть больше
отчетов
Отзывы
Явление перекоса фаз в трехфазной сети
Содержание
- 1 Причины
- 2 Признаки нестабильной работы электрических приборов, вызванные перекосом фаз
- 3 Негативные последствия перекоса
- 4 Нормы на перекос фаз
- 5 Как определить перекос фаз
- 6 Устранение перекоса фаз
- 7 Где купить
- 8 Видно по теме
Трехфазная сеть в классическом варианте состоит из четырех проводников — трех фазных и одного нулевого или нейтрального провода. В процессе эксплуатации возникает перекос фаз в трехфазной сети или асимметрия напряжений между ними.
Причины
Трехфазная сеть состоит из двух частей — высоковольтной и низковольтной. Между ними устанавливается обычно подстанция с понижающим трансформатором. В высоковольтной части фазы загружены равномерно, перекос возникает в низковольтной части и связан с особенностями распределения нагрузки между фазными шинами.
Существует два различных вида перекоса фаз:
- модули векторов напряжения различны по величине, угол между ними одинаковый (120°);
- значительно реже возникает на практике, когда кроме различных модулей напряжений, углы между ними также различны.
На диаграмме напряжений представлены параметры идеально работающей трехфазной цепи и их изменение при возникновении перекоса.
Падение/увеличение фазного напряжения согласно закона Ома возникает при увеличении/уменьшении сопротивления (нагрузки). Поэтому одной из причин возникновения перекоса будет разное по количеству и мощности число электрических приборов «сидящих» на каждой отдельной фазе.
В идеально работающих трехфазных цепях ток через нейтральный провод равен нулю. В случае возникновения перекоса на нем появляются токи, которые компенсируют асимметрию напряжений. Вот почему обрыв («отгорание») нулевого провода служит еще одной из причин появления перекоса.
Изображение с результатом «отгорания» нейтрального провода.
Короткое замыкание одной из фаз на землю, которая приводит к работе сети в режиме перекоса, редко встречается среди причин возникновения неравенства напряжений по фазам. В некоторых случаях допускается такая аварийная эксплуатация при необходимости обеспечения электроэнергией пользователей.
Признаки нестабильной работы электрических приборов, вызванные перекосом фаз
Независимо от причин перекоса необходимо знать и выявлять его признаки. В квартире или частном доме с электрическими приборами могут происходить следующие действия от несимметричности напряжения и не только:
- осветительные приборы типа ламп дневного света или других типов работающих по энергосберегающей технологии начнут мерцать;
- лампочки накаливания будут ярко гореть или наоборот тускнеть;
- бытовые приборы (утюг, телевизор и другие) перестанут включаться;
- выключатель стал на ощупь теплым;
- в розетке появились искры, послышались треск и щелчки;
- в щитке появились щелчки, срабатывают защитные автоматы.
При обнаружении вышеперечисленных признаков следует отключить все приборы из сети, лишь затем приступать к поиску причин. При отсутствии познаний в области электротехники лучше обратитесь к специалисту.
Негативные последствия перекоса
Работа трехфазной сети с перекосом фаз приводит к следующим отрицательным действиям.
Нормы на перекос фаз
На практике не существует работающих трехфазных сетей, в которых отсутствует перекос фаз. Это связано с особенностями электрического оборудования, принцип работы которых с точки зрения экономической целесообразности исключает симметричное исполнение (сварочные аппараты, индукционные печи, потребители бытовой сферы). Кроме этого, например, в многоквартирных домах появляется вероятностный фактор, связанный с отсутствием какой — либо системы в подключении электрической бытовой техники. Наличие нескольких импульсных источников питания, например для компьютеров, делает их поведение непредсказуемым в трехфазной сети.
Помимо равномерного распределения нагрузки по фазам проектировщикам следует учитывать вышеперечисленные факторы для поставки пользователям определенного качества электроэнергии. В некоторых случаях трудноразрешимую задачу позволяют решить регламенты на допустимый перекос фаз, обозначенные в следующих нормативных документах: ПУЭ (Правила Устройства Энергоустановок), ГОСТ 31098 – 97 определяющим нормы качества электроэнергии и сводом правил СП31-110.
Параметры, превышение которых недопустимо:
- максимальное отклонение фазных токов:
- для измеренных во вводном распределительном устройстве (ВРУ) — 15 %,
- для измеренных в распределительном щите (РЩ) — 30 %.
- допустимые значения коэффициентов несимметричности напряжений:
- по обратной последовательности — 2 %,
- по нулевой последовательности — 4 %.
Вышеуказанные нормативы должны соблюдаться на всех возможных режимах работы трехфазных электрических сетей. Исключения составляют режимы, вызванные Форс — Мажорными обстоятельствами.
Как определить перекос фаз
Самым простым и поэтому наиболее применяемым является контроль по максимальному отклонению фазных токов. С помощью токовых клещей измеряется сила тока при максимально полной нагрузке на каждом проводнике отдельной фазы в ВРУ или РЩ. Размеры клещей достаточно компактны, чтобы подлезть к любому проводнику, находящемуся в стесненных условиях среди других проводников.
После того как определите и зафиксируете показания следует выполнить легкий сравнительный расчет на отклонения фазных токов. Показания должны соответствовать нормам.
Устранение перекоса фаз
Если результаты замеров выявят наличие несимметричности напряжений фаз, следует принять меры чтобы устранить перекос. Защита от перекоса фаз в трехфазной сети выполняется следующими способами.
- На этапе проектирования следует равномерно распределить нагрузку по фазам. Приборы, имеющие однофазное питание не должны сосредотачиваться на одном проводнике, оставляя незагруженными другие. Кроме количественного распределения по фазам следует учитывать мощностные характеристики электрических устройств.
- В ранее введенных в эксплуатацию трехфазных сетях, где каждая фаза не рассчитывалась на перегрузку при возможности следует поменять схему потребления энергии. В условиях кризисной ситуации необходимо поменять мощность потребителя.
- Недостаточно эффективный способ обеспечить необходимое напряжение на каждой фазе трехфазной цепи это применение стабилизаторов напряжения.
Трехфазные стабилизаторы напряжения конструктивно включают в себя однофазные, которые реагируют на изменение параметров конкретно на своей фазе. Поднятие, опускание напряжения вызывает ответную реакцию на других. Это может в некоторых случаях вызвать вторичный перекос с уже другими параметрами. Невозможность 100 % гарантии защиты от последствий перекоса фаз основной недостаток стабилизаторов напряжения. - Использование в трехфазной системе питания симметрирующего трансформатора позволяет выравнивать напряжение не только на отдельной конкретной фазе, а обеспечивать симметричность напряжений на всех трех согласно требуемых норм.
Кроме этого прибор сглаживает напряжение переходного процесса при подключении в сеть мощных асинхронных двигателей, дросселей, трансформаторов и другого подобного оборудования.Устройство способно устранить фазный перекос в большом диапазоне значений напряжения. - Стабилизатор напряжения, симметрирующий трансформатор это дорогие устройства, не всегда есть возможность их применить. Существует достаточно простой и эффективный способ не допустить критического перекоса фаз — применение специального реле.
Трехфазные стабилизаторы напряжения конструктивно включают в себя однофазные, которые реагируют на изменение параметров конкретно на своей фазе. Поднятие, опускание напряжения вызывает ответную реакцию на других. Это может в некоторых случаях вызвать вторичный перекос с уже другими параметрами. Невозможность 100 % гарантии защиты от последствий перекоса фаз основной недостаток стабилизаторов напряжения.
Кроме этого прибор сглаживает напряжение переходного процесса при подключении в сеть мощных асинхронных двигателей, дросселей, трансформаторов и другого подобного оборудования.Устройство способно устранить фазный перекос в большом диапазоне значений напряжения.
Если параметры трехфазной сети выходят за пределы установленного диапазона реле отключит источник питания. Когда параметры восстановятся до приемлемых значений, реле самостоятельно возобновит подачу питания.
Ответственное отношение к равномерному распределению нагрузки по фазам не гарантирует избежать перекос. От обрыва нулевого провода никто не застрахован, соединительный контакт может от перегрева «отгореть» в любой момент. Поэтому к рекомендациям по оборудованию трехфазной сети приборами защиты от перекоса следует прислушаться. Единовременные затраты сохранят работоспособность более дорогому электрическому оборудованию, работающему от трехфазной сети.
Где купить
Максимально быстро приобрести устройства стабилизации можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:
Видно по теме
Перекос фаз одна из сложных аварийных ситуаций и от нее трудно застраховаться. Ее причины: неравномерное распределение потребителей энергии и обрыв нулевого провода. При проектировании сети следует заранее позаботиться о ее безопасности. Специальные приборы позволяют защитить сеть, предотвращая травматизм от электрического тока и возникновение пожара.
Приветствую, дорогой читатель! Спасибо, что проявили интерес к моему дневнику…
Перекос фаз в электросети возникает при неравномерном распределении потребителей энергии и обрыве нулевого провода. Для предупреждения аварийной ситуации и устранения опасности следует придерживаться выверенных рекомендаций и использовать специальные приборы.
Перед тем, как перейти к рассмотрению вопроса — чем же опасен перекос фаз, не помешает небольшое отступление.
В примитивном виде электросеть можно представить в виде генератора, от которого электричество поступает по двум проводам. Нагрузкой могут быть лампочки, электродвигатели и другие устройства.
Наглядным примером может служить, например, однофазный бензоэлектрический агрегат, используемый как аварийный источник электроэнергии. С появлением трехфазного электричества простейшая схема электросети усложнилась.
Родоначальником электрической сети из 3-х фаз считается Доливо-Добровольский. Ее предложил русский ученый в 1891 году. С тех пор в электроэнергетике наблюдается небывалый прорыв. В ближайшем будущем отсутствует какая-либо тенденция ее замены.
Изначально электросеть с тремя фазами создавалась как источник питания для соответствующих нагрузок. В частности, она неплохо согласуется с электродвигателями, когда все три напряжения одинаковы.
Подключение однофазных нагрузок, например, лампочек и компьютеров, к трехфазной сети создает ситуацию, когда разности потенциалов могут стать уже не одинаковыми, и возникает перекос фаз.
Содержание
- Напряжения в трехфазной сети
- О перекосе фаз «на пальцах»
- Как создается перекос фаз
- Неравномерное подключение нагрузки
- Импульсные блоки питания
- Методы защиты
- Проблема подключения компьютеров
- Обрыв нейтрального проводника
- Последствия обрыва нулевого проводника
- Методы защиты
- Заключение
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.
Разность потенциалов (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 них, по отношению к нулевому проводу, имеет значение 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: от нейтрали и провода фазного напряжения (220 В), не считая «земляной» шины. Потребители электроэнергии считаются трехфазными, если для питания требуют разность потенциалов 380 вольт.
Если суммарная мощность электроэнергии составляет меньше 10 кВт, то к таким потребителям, по большей части, подводят однофазное напряжение. Когда в дом введено такая разность потенциалов и нейтральный проводник, то следует обязательно позаботиться об оборудовании надежного контура заземления. Иначе, вероятная возможность фазового перекоса может вызвать необратимые последствия с печальным исходом.
О ПЕРЕКОСЕ ФАЗ «НА ПАЛЬЦАХ»
Перекос напряжений в первом приближении можно сопоставить с шариком, который положен на рычажные весы с коромыслом. Вес шарика можно отождествить с потребляемой мощностью.
В состоянии равновесия шарик будет находиться посредине. Если же коромысло наклонится, то шарик начнет скатываться. Чем ближе шарик к концу коромысла, тем труднее восстановить равновесие таких весов.
В трехфазной электросети относительно перекоса складывается примерно такая же ситуация. С одной стороны, проблема осложняется тем, что вес шарика неизвестен, и он к тому же движется. С другой стороны, у весов коромысло уже с тремя плечами.
Поэтому, по какому коромыслу покатится шарик не понятно. Если вовремя шарик не остановить, то он с конца коромысла упадет на чашу весов, и без вмешательства извне установить весы в равновесие не удастся.
Для выравнивания разности потенциалов в трехфазную сеть был добавлен дополнительный провод, который назвали нулевым или «нейтралью». Величина тока, присутствующая в нейтральной шине, осуществляет компенсацию разности токов отдельных фаз, которые могут существенно отличаться своими значениями. Вследствие этого выравнивается фазовая разность потенциалов.
На графике этот процесс можно изобразить, например, так:
Линии зеленого цвета показывают состояние равновесия. Красным цветом отображены примерные изменения напряжения, которые могут возникнуть при перекосе напряжений в случае трехфазной сети.
Если величина вектора «Фаза С — точка N’» будет больше 300 вольт, то возникает аварийная ситуация. При совпадении точки N с «фазой А» либо с «Фазой В» (предельные значения аварийного положения), то перекос фаз (отрезок N – N’) приблизится к своему крайнему значению и составит 220 вольт в этом случае вектор «Фаза С – N’» будет соответствовать напряжению 380 вольт, взамен номинальных 220 вольт.
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 фазные шины 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 фазными шинами неравномерно или при обрыве нулевого проводника. Она объясняется особенностями распределения мощности между однофазным электрооборудованием.
НЕРАВНОМЕРНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ НАГРУЗКИ
Подавляющая доля мощности электросети потребляется практически трехфазными нагрузками, в качестве которых выступают электродвигатели, индукционные печи и т. д. Нагрузки подобного рода воздействует на все основные элементы электросети одинаково. Когда же львиная доля мощности потребляется однофазным электрооборудованием, то нагрузку между фазами стремятся распределять более-менее равномерно.
В соответствии с руководящими документами допускается отклонение в соотношении нагрузок между тремя проводами в распределительных щитах не более 30%, а напряжение не должно отклоняться от своего номинального значения в пределах ±10%. Тогда ток в нейтральном проводнике не превысит этого значения от среднего тока в фазных проводах.
По этой причине допускается использовать сечение провода нейтрали меньше, чем у остальных проводников. При этом экономия дорогой меди налицо и нулевой провод обычно не представляет повышенной опасности, потому что ток, присутствующий в нем невелик.
Известно, что при касании нулевого проводника электросети, функционирующей в нормальном режиме, особой угрозы не представляет. Однако перекос напряжений создает потенциальную угрозу для жизни. С возникновением такой ситуации не исключено короткое замыкание с массой электрооборудования или его возгорание.
Неисправность электросети также может оказаться причиной перекоса. К широко распространенным дефектам следует отнести выбор сечения кабеля ниже допустимого, замыкание проводов на землю или неисправность из-за ветхости электропроводки. Отсюда очевидно снижение напряжения в одной или двух фазных шинах. Вследствие этого возрастают значения напряжения в других проводах.
Импульсные блоки питания
Массовое распространение электрических приборов, которые конструктивно включают в себя импульсные блоки питания, в частности компьютеры, внесли дополнительные проблемы, связанные с перекосом. В чем же суть этих проблем?
Теоретически электрические колебания переменного тока, снимаемые с выхода генератора гармонические и их можно представить в виде синусоиды. На самом же деле графическое изображение переменного напряжения или тока могут отклоняться от идеальной синусоиды.
Если, например, лампы накаливания представляют собой линейные элементы, то они никоим образом не влияют на изменение формы электрических колебаний. В отличие от таких элементов, импульсные блоки питания, то есть ИБП представляют уже нелинейную нагрузку.
Тогда после подключения, например, компьютера к источнику напряжения, имеющего синусоидальную форму тока, он будет изменяться со временем совсем по другому закону.
График на рисунке наглядно показывает, ток потребляется ИБП, когда только разность потенциалов в электросети приближается к своему максимальному значению. Когда же напряжение снижается до минимальной величины, то блок питания вообще не потребляет тока. Поэтому заранее предсказать поведение нескольких ИБП в трехфазной электросети затруднительно, что увеличивает вероятность ее асимметрии.
Методы защиты
Не симметрия токов и напряжений в электросети прямым образом оказывает влияние не только на однофазные потребители электроэнергии, но и на трехфазные, не исключая промышленные электросети.
Какие же последствия следует ожидать от перекоса фаз?
- Возрастает потребление электроэнергии электрическими приборами, а функционирование с предельно допустимыми параметрами снижает их ресурс.
- При значительном превышении напряжения на одной из фазных шин большинство электроприборов, включенных в розетки, могут оказаться неисправными, Устройства защиты снижают такой риск.
- Снижение напряжения способствует увеличению нагрузки на электродвигатели – возрастают их токи пуска и падает мощность. Электронные устройства в состоянии выключаться. Их включение возможно только после устранения перекоса фаз.
- Возникает повышенная температура в нулевом проводнике, что не исключает его перегорание и возникновение пожара.
- По причине перегрузки нейтрали вершина кривой напряжения становится более плоской, что приводит к изменению характеристик картинки на мониторе.
- На нулевом проводнике небольшого сечения при увеличенных значениях токов разность потенциалов может составить несколько десятков вольт, что опасно для жизни.
Как уже упоминалось, вероятность возможного возникновения перекоса фаз резко снижается, если выбран электрический кабель подходящего сечения. Такой кабель должен быть рассчитан на максимальную величину потребляемого тока.
Также продуманное равномерное распределение потребителей электроэнергии по фазным проводам играет немаловажную роль. В существующей электросети ошибки проектирования нередко исключаются путем изменения в самых критических ситуациях порядка снабжения электроэнергией потребителей и подводимой мощности потребления.
Дополнением к этому не менее эффективным считается установка стабилизатора фаз. Он от обычного бытового стабилизатора отличается тем, что устраняет не симметрию в сети посредством перераспределения нагрузки либо путем ее усиления.
Учет предполагаемых нагрузок позволяет осуществить правильное проектирование электросети. Следствие такого подхода наблюдается в сбалансированном потреблении электроэнергии так, что участвующие в электропитании объекта фазные шины имеют равномерную нагрузку.
В бытовых условиях монтаж реле контроля фаз позволяет более просто снять возникшую проблему. Оно монтируется после электросчетчика и имеет примерно следующий вид.
В комплексе с этим устройством можно задействовать стабилизаторы напряжения трех фаз. Они позволяют улучшить качество подводимой электроэнергии. Однако это не панацея от всех бед, так как они способны дополнительно нарушать симметрию сети и на них возникают потери. Лучшим вариантом для симметрии разности потенциалов будет специальный трансформатор.
Проблема подключения компьютеров
В целях экономии заземление компьютеров осуществляется нередко посредством подсоединения «земли» к нулевому проводнику в распределительном щите. Ниже рисунок демонстрирует схему примерно такого подключения.
Из рисунка следует, что в нулевом проводнике за счет протекания по нему тока между двумя и более такими «землями» распределительных щитов здания, установленных на разных этажах, создается определенное значение некоторого напряжения.
Тогда этот тип помехи в местной вычислительной сети действует практически между сетевыми картами системных блоков компьютеров, принадлежащих территориально разным этажам. В конечном итоге, такой перекос фаз приводит к сбою передачи сигналов, а также к неисправности составных частей или самих компьютеров. Метод защиты – устройство дополнительного заземления, не привязанного к нейтрали.
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 фазных шинах разности потенциалов. Проводник фазы, которая подвержена наибольшей загрузке, будет выполнять роль нейтрального провода и напряжение в нем увеличится до 380 вольт. В фазной шине, 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.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, несмотря на массу выпускаемых приборов, полностью застраховаться от аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации электросетей, все-таки не удается.
Даже при безукоризненно выполненной электропроводке на даче, в частном доме или в квартире, нейтраль может обгореть или оборваться по причинам, независимым от нас.
Тогда перекос фаз неизбежен и возникает серьезная опасность. Отсюда очевидно, что для защиты собственной жизни, своей бытовой техники и радиоэлектроники следует позаботиться заранее.
P.S. Проблема перекоса напряжений возникает всегда, когда к электросети подключается разнородная нагрузка. Поэтому важно, чтобы это явление не превышало допустимых пределов. Дополнения, уточнения и пожелания обязательно оставляйте в комментариях. Я постараюсь ответить и исключить неоднозначное понимание сложившейся ситуации.
P.P.S. Основным инструментом заработка в сети и не только является компьютер. Как придать ему надежность, сделав быстрым и бессмертным, а также ускорить его работу до 30 раз приводится в следующей рассылке: barabyn.ru/wp/computer.
Cм. также
Что такое перекос фаз, почему он возникает и как его исправить?
Что такое перекос фаз?
Для энергоснабжения большинства современных зданий используется трехфазная четырех- (или пяти-) проводная сеть с глухозаземленной нейтралью.
В сети с 5 проводами — 3 провода это фазы, четвёртый провод это нулевой рабочий проводник (НРП), пятый провод — нулевой защитный проводник (НЗП).
В сети с 4 проводами — 3 провода это фазы, а четвёртый объединяет в себе НРП и НЗП.
Фазы соединяются в звезду с выведенным нулевым проводом.
Фазные потребители подключаются между соответствующей фазой и нулевым рабочим проводником (НРП). При этом нулевой защитный проводник (НЗП) служит для выполнения защитной меры «зануления».
В идеальной трехфазной сети напряжение каждой из трёх фаз равно 220В, а линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В.
Отобразить взаимосвязь линейных и фазных напряжений нагляднее всего через векторную диаграмму.
На диаграмме слева мы видим идеальную ситуацию:
Перекос фаз (перекос напряжения, несимметрию, ассимметрию напряжения) в этой векторной диаграмме будет выглядеть следующим образом:
Перекос фаз вызывает появление напряжения смещения U0-U0′, которое значительно снижает КПД фазных потребителей, вызывает нарушение их работоспособности и отказы.
Причины возникновения перекоса фаз
Существует как «внешний» перекос фаз, генерируемый госсетью (1), так и «внутренний», вызываемый собственными электропотребителями (2).
Фазный перекос неизбежно возникнет если неравномерно распределить потребителей электроэнергии по фазам. Но даже при равномерном распределении нагрузки по номинальной мощности, невозможно сохранить равномерность нагрузки из-за следующих факторов:
Поэтому перекос фаз в трёхфазной сети (без применения симметрирующего трансформатора) будет иметь место практически всегда. Вопрос лишь в его степени. Небольшой перекос (А) приводит к уменьшению срока службы приборов. Сильный перекос (Б) приводит к отключению приборов и даже отказу оборудования.
Последствия перекоса фаз
Устранение перекоса фаз с помощью симметрирующего трансформатора ТСТ
Основные функции симметрирующего трансформатора ТСТ:
Диапазон мощностей модельного ряда: от 10 кВА до 1000 кВА
Как работает ТСТ?
Принцип действия ТСТ основан на эффекте симметрирования – за счет электромагнитного перераспределения нагрузки по фазам. Перераспределение осуществляется таким образом:
Нагрузки подключаются на все три фазы, такое перераспределение позволяет сделать загрузку трехфазной сети значительно более равномерной.
Эффект от применения ТСТ:
Дополнительные функции модифицированных трансформаторов ТСТ:
Преимущества ТСТ перед традиционными решениями
Традиционно для устранения проблем, связанных с электроэнергией низкого качества, используются трехфазные стабилизаторы напряжения различных типов – электронные, электромеханические и другие. О преимуществах использования симметрирующих трансформаторов ТСТ в сравнении со стабилизаторами напряжения, а также об отличиях этих приборов мы подготовили отдельную подробную статью.
Распространённые проблемы и их решения
Внешний перекос фаз, генерируемый госсетью. Электроэнергия, поступающая от госсети на вводной распределительный щит предприятия, характеризуется значительным перекосом напряжений (фаз), который вызван неравномерной загрузкой фаз и потерей электроэнергии на стороне госсети. Это приводит к нарушению работоспособности и отказам электроприемников.
Решение: установка симметрирующего трансформатора между вводным распределительным щитом и потребителями, при этом одновременно устраняется влияние неравномерности загрузки фаз.
Внутренний перекос фаз, генерируемый собственными электроприемниками по причине неравномерного распределения нагрузки по фазам, либо даже при равномерном распределении невозможности учёта одновременности и длительности включения потребителей, разных типов нагрузки и т.д.
Решение: установка симметрирующего трансформатора между госсетью и потребителями.
Неустойчивая работа и отключение резервного источника питания (дизель-генератора) по причине отличия процентного соотношения загрузки фаз от номинального значения. Способность генератора работать на неравномерную нагрузку по фазам характеризуется коэффициентом нессиметрии. Если неравномерность нагрузки превосходит коэффициент несимметрии генератора, то он отключается.
Решение: установка симметрирующего трансформатора между дизель-генератором и потребителями.
Неисправности и отказы в работе устройств (компьютеры, оргтехника, устройства защиты, автоматизированные линии и прочие потребители электроэнергии) по причине значительного (на 10-15%) отличия напряжения фаз госсети от номинального. При этом отдельные потребители могут получать напряжение значительно ниже (выше) требуемого./p>
Решение: установка симметрирующего трансформатора между госсетью и потребителями.
Необходимость прямого подключения мощного двухфазного потребителя в сеть (например, в металлургии при подключения сталеплавильной ванны, в строительстве при подключении сварочных аппаратов). Прямое подключение мощных двухфазных потребителей в сеть вызывает значительный перекос напряжения в сети и возникновение большого тока в нулевом проводе. Также подключение мощной двухфазной техники бывает невозможно по причине различных требований потребителей по величине напряжения, что практически исключает нормальную работу других потребителей.
Решение: преобразование трехфазной сети в двухфазную с помощью симметрирующиего трансформатора.
Необходимость подключения более мощной однофазной нагрузки при наличии ограничений на потребляемую мощность.
Решение: установка симметрирующиего трансформатора ТСТ позволит включать однофазные электропотребители мощностью до 50% от трёхфазной.
Необходимость отогрева конструкций (например, в предприятиях водоканалов для отогрева трубопроводов; в аэропортах при подключении агрегатов тепловой обработки взлетной полосы).
Решение: отогрев электрическим током с помощью специальной модификациии трансформатора ТСТ-ОР
Выбор модели симметрирующего трансформатора ТСТ
Для удобства выбора мы представили весь модельный ряд трансформаторов ТСТ в единой таблице по функционалу и мощности.
При нажатии на любой пункт таблицы откроется страница с подробным описанием и характеристиками соответствующей модели трансформатора.
| ТСТ симметрирующий, выравнивает напряжение в фазах питающей сети (устраняет перекос напряжений), равномерно распределяет нагрузки (устраняет перекос нагрузок) между фазами | 10 кВА | 16 кВА | 25 кВА | 40 кВА | 63 кВА | 80 кВА | 100 кВА | 160 кВА | 200 кВА | 250 кВА | 300 кВА | 400 кВА | 630 кВА | 800 кВА | 1000 кВА |
| ТСТ-О симметрирующий, преобразует трехфазную сеть в однофазную без гальванической развязки, без изменения величины фазного напряжения 220В | 10 кВА | 16 кВА | 25 кВА | 40 кВА | 63 кВА | 80 кВА | 100 кВА | 160 кВА | 200 кВА | 250 кВА | 300 кВА | 400 кВА | |||
| ТСТ-ОР симметрирующий, для отогрева коммуникаций и конструкций, перобразует трехфазную сеть в двухфазную с изменением величины напряжения 12-127В | 10 кВА | 16 кВА | 25 кВА | 40 кВА | 63 кВА | 80 кВА | 100 кВА | 160 кВА | 200 кВА | 250 кВА | 300 кВА | 400 кВА | |||
| ТСТ-ОР симметрирующий, преобразует трехфазную сеть в однофазную (двухфазную) с гальванической развязкой и изменением величины напряжения 127-600В | 10 кВА | 16 кВА | 25 кВА | 40 кВА | 63 кВА | 80 кВА | 100 кВА | 160 кВА | 200 кВА | 50 кВА | 300 кВА | 400 кВА | |||
| ТСТ-Р симметрирующий, преобразует трехфазную сеть в трехфазную с гальванической развязкой, с изменением выходного фазного напряжения | ТСТ-Р производится под заказ |