גורמים למצבים אסימטריים ברשתות חשמל

מערכת מתח תלת פאזית סימטרית מאופיינת במתחים זהים בגודל ובפאזה בכל שלושת הפאזות. במצבים אסימטריים, המתחים בשלבים השונים אינם שווים.

מצבים אסימטריים ברשתות חשמל נובעים מהסיבות הבאות:

1) עומסים לא אחידים בשלבים שונים,

2) פעולה לא מלאה של קווים או אלמנטים אחרים ברשת,

3) פרמטרים שונים של קו בשלבים שונים.

לרוב, חוסר איזון מתח מתרחש עקב אי השוויון של עומסי הפאזה. מכיוון שהגורם העיקרי לחוסר איזון המתח הוא הפרש הפאזות (עומס לא מאוזן), תופעה זו אופיינית בעיקר לרשתות חשמל במתח נמוך של 0.4 קילו וולט.

ברשתות עירוניות וכפריות של 0.4 קילו וולט, אסימטריה של מתח נגרמת בעיקר על ידי חיבור של תאורה חד פאזית וצרכני חשמל ביתיים בעלי הספק נמוך. מספרם של צרכני חשמל חד פאזיים כאלה הוא גדול ויש לפזר אותם באופן שווה על פני שלבים כדי להפחית את חוסר האיזון.

ברשתות מתח גבוה, אסימטריה נגרמת, ככלל, על ידי נוכחות של מקלטי חשמל חד פאזיים חזקים, ובמקרים מסוימים מקלטי חשמל תלת פאזיים עם צריכת פאזה לא אחידה. האחרונים כוללים תנורי קשת לייצור פלדה. המקורות העיקריים לאסימטריה ברשתות תעשייתיות 0.38-10 קילו וולט הם מתקנים תרמיים חד פאזיים, תנורים תרמיים עפרות, תנורי היתוך אינדוקציה, תנורי התנגדות ומתקני חימום שונים. בנוסף, מקלטים חשמליים אסימטריים הם מכונות ריתוך בעלות הספק שונה. תחנות משיכה של תחבורה רכבת מחושמלת AC הן מקור רב עוצמה לאסימטריה, שכן קטרים ​​חשמליים הם מקלטי חשמל חד פאזיים. ההספק של מקלטי חשמל חד פאזיים בודדים מגיע כיום למספר מגה וואט.

ישנם שני סוגים של אסימטריה: שיטתית והסתברותית או אקראית. אסימטריה שיטתית נגרמת מעומס יתר קבוע לא אחיד של אחד מהשלבים, אסימטריה הסתברותית מתאימה לעומסים לא קבועים בהם שלבים שונים מועמסים בזמנים שונים בהתאם לגורמים אקראיים (אסימטריה תקופתית).

פעולה לא מלאה של רכיבי רשת נגרמת על ידי ניתוק קצר טווח של שלב אחד או שניים במהלך קצר חשמלי או ניתוק ארוך יותר במהלך תיקונים שלבים. קו בודד עשוי להיות מצויד בהתקני בקרת שלב המנתקים את הפאזה הפגומה של הקו במקרים בהם פעולת הסגירה האוטומטית נכשלת עקב קצר חשמלי מתמשך.

רוב הקצרים היציבים הם חד פאזיים.במקרה זה, הפסקת השלב הפגוע מובילה לשימור שני השלבים האחרים של הקו בפעולה.

ברשת עם נייטרלי מוארק ספק כוח על קו עם שלב לא שלם יכול להיות מקובל ומאפשר לך לנטוש את בניית המעגל השני על הקו. מצבי חצי פאזה יכולים להתרחש גם עם שנאים כבויים.

במקרים מסוימים, עבור קבוצה המורכבת משנאים חד פאזיים, במקרה של השבתת חירום של שלב אחד, ייתכן שיהיה מקובל לספק שני שלבים, במקרה זה, אין צורך בהתקנה של פאזה רזרבי, במיוחד אם ישנן שתי קבוצות של חד פאזי בשנאי תחנות המשנה.

אי השוויון של הפרמטרים של קווי הפאזה מתרחש, למשל, בהיעדר טרנספוזיציה לאורך הקווים או במחזוריות המורחבת שלו. תמיכות טרנספוזי אינן אמינות ומקור לקריסות. הפחתת מספר תמיכות הטרנספוזיציה לאורך הקו מפחיתה את הנזק שלה ומגבירה את האמינות. במקרה זה, היישור של פרמטרי הפאזה הליניאריים מתדרדר, שעבורו מיושם בדרך כלל טרנספוזיציה.

השפעת חוסר איזון מתח וזרם

הופעת המתחים והזרמים של רצף הפוך ואפס U2, U0, I2, I0 מובילה לאובדי כוח ואנרגיה נוספים, כמו גם הפסדי מתח ברשת, מה שמחמיר את המצבים ואת האינדיקטורים הטכניים והכלכליים של פעולתה. הזרמים של רצף ההפוך והאפס I2, I0 מגדילים את ההפסדים בענפי האורך של הרשת, ואת המתחים והזרמים של אותם רצפים - בענפים הרוחביים.

הסופרפוזיציה של U2 ו-U0 מובילה לסטיות מתח נוספות שונות בשלבים שונים. כתוצאה מכך, המתחים עשויים להיות מחוץ לטווח.הסופרפוזיציה של I2 ו-I0 מובילה לעלייה בסך הזרמים בשלבים בודדים של רכיבי הרשת. במקביל, תנאי החימום שלהם מתדרדרים והפרודוקטיביות יורדת.

חוסר האיזון משפיע לרעה על המאפיינים התפעוליים והטכניים-כלכליים של מכונות חשמליות מסתובבות. זרם הרצף החיובי בסטטור יוצר שדה מגנטיסיבוב בתדר סינכרוני בכיוון הסיבוב של הרוטור. זרמי רצף שלילי בסטטור יוצרים שדה מגנטי המסתובב ביחס לרוטור בתדר סינכרוני כפול בכיוון הסיבוב ההפוך. בשל זרמים דו-תדרים אלו מתרחשים במכונה החשמלית מומנט אלקטרומגנטי בלימה וחימום נוסף, בעיקר של הרוטור, מה שמביא להפחתת חיי הבידוד.

במנועים אסינכרוניים מתרחשים הפסדים נוספים בסטטור. במקרים מסוימים, בתכנון, יש צורך להגדיל את ההספק הנקוב של המנועים החשמליים, אם לא ננקטים אמצעים מיוחדים לאיזון המתח.

במכונות סינכרוניות, בנוסף להפסדים נוספים וחימום של הסטטור והרוטור, יכולות להתחיל רעידות מסוכנות. עקב חוסר איזון, חיי השירות של בידוד השנאים מתקצרים, מנועים סינכרוניים ובנקי קבלים מפחיתים את ייצור הכוח התגובתי.

חוסר איזון המתח במעגל האספקה ​​של עומס התאורה מוביל לעובדה ששטף האור של המנורות של שלב אחד (שלבים) יורד, ושל השלב השני גדל, וחיי המנורות פוחתים. חוסר איזון משפיע על מקלטי חשמל חד פאזיים ודו פאזיים כסטיית מתח.

הנזקים הנפוצים הנגרמים כתוצאה מאסימטריה ברשתות תעשייתיות כוללים עלות של הפסדי חשמל נוספים, הגדלת ניכויי שיפוץ מעלויות הון, נזקים טכנולוגיים, נזקים הנגרמים כתוצאה מירידה בשטף האור של מנורות המותקנות על שלבים עם מתח מופחת, והפחתה של חיים של מנורות המותקנות על שלבים עם מתח מוגבר, כשל עקב ירידה בכוח התגובתי שנוצר על ידי בנקים של קבלים ומנועים סינכרוניים.

חוסר איזון המתח מאופיין במקדם הרצף השלילי של המתחים וביחס האפס של המתחים, שהערכים הרגילים והמרביים המותרים שלהם הם 2 ו-4%.

איזון מתחי הרשת מסתכם ברצף שלילי בזרם ופיצוי מתח.

עם עקומת עומס יציבה, ניתן להשיג הפחתה של חוסר האיזון במתח המערכת ברשת על ידי השוואת עומסי הפאזה על ידי החלפת חלק מהעומסים משלב עמוס לשלב ללא עומס.

חלוקה מחדש רציונלית של עומסים לא תמיד מאפשרת הפחתת מקדם חוסר איזון המתח לערך מקובל (לדוגמה, כאשר חלק ממקלטים חשמליים חד פאזיים חזקים אינם פועלים על פי הטכנולוגיה כל הזמן, כמו גם במהלך תיקונים מונעים וגדולים). במקרים אלו יש צורך להשתמש בבלונים מיוחדים.

ידועים מספר רב של מעגלי בלונים, חלקם מבוקרים בהתאם לאופי עקומת העומס.

כדי לאזן עומסים חד פאזיים, מעגל המורכב מ השראות וקיבול... העומס והקיבול המחוברים לו במקביל מחוברים למתח הקו. שני מתחי הקו האחרים כוללים השראות וקיבול נוסף.

לאיזון עומסים לא מאוזנים דו ותלת פאזיים, נעשה שימוש במעגל של קיבול לא שוויוני של בנקי קבלים המחוברים בדלתא. לפעמים baluns משמשים עם שנאים מיוחדים ו רובוטריקים אוטומטיים.

מכיוון שהבלונים מכילים בנקאי קבלים, רצוי להשתמש במעגלים שבהם המצב גם מאוזן וגם נוצר Q כדי לפצות על כך. מכשירים לאיזון מצבים סימולטני ופיצוי Q נמצאים בפיתוח.

הפחתת חוסר האיזון ברשתות עירוניות עם ארבעה חוטים של 0.38 קילו וולט יכולה להתבצע על ידי הפחתת זרם רצף אפס I0 והפחתת התנגדות רצף אפס Z0 ברכיבי הרשת.

הפחתת זרם רצף אפס I0 מושגת בעיקר על ידי חלוקה מחדש של העומסים. השוואת עומסים מושגת על ידי שימוש ברשתות בהן כל השנאים או חלקם פועלים במקביל בצד המתח הנמוך. הפחתה של התנגדות הרצף האפס Z0 יכולה להתממש בקלות עבור קווים עיליים של 0.38 קילו וולט, הנבנים בדרך כלל באזורים עם צפיפות עומס נמוכה. האפשרות להקטין את Z0 עבור קווי כבלים, כלומר להגדיל את החתך של המוליך הנייטרלי, חייבת להיות מוצדקת במיוחד בחישובים טכניים וכלכליים מתאימים.

לערכת החיבור של הפיתולים של שנאי ההפצה יש השפעה משמעותית על חוסר איזון המתח ברשת.6-10 / 0.4 קילו וולט.רוב שנאי ההפצה המותקנים ברשתות הם כוכב כוכב עם אפס (Y / Yo). שנאי הפצה כאלה זולים יותר, אך יש להם התנגדות גבוהה ברצף אפס Z0.

כדי להפחית את חוסר האיזון במתח שנגרם על ידי שנאי ההפצה, מומלץ להשתמש בסכימות חיבור כוכב-דלתא עם אפס (D / Yo) או כוכב-זיגזג (Y / Z). הטוב ביותר להפחתת האסימטריה הוא השימוש בתוכנית U / Z. שנאי חלוקה עם חיבור זה יקרים יותר ודורשים עבודה מאוד לייצור. לכן, יש להשתמש בהם עם אסימטריה גדולה בגלל אסימטריה של העומסים והתנגדות הרצף האפס Z0 של הקווים.