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.
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
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, и как исправить эту проблему
Для обеспечения питания современных объектов, как правило, используется трёхфазная электрическая сеть с 4 или 5 проводами и заземлённой нейтралью. Если применяется 5 проводов, 3 из них являются фазными, а 2 других — «ноль» и защитный. В случае четырёхпроводной электросети 3 провода также фазные, а четвёртый является одновременно нулевым и заземляющим.
Нормальная работа трёхфазной сети
В идеально функционирующей электрической сети разность потенциалов между любым из фазных проводов и нулевым проводом составляет 220 В. Линейные напряжения в этом случае между произвольно взятыми фазами равны 380 В. Если представить такую схему в виде векторной диаграммы, то векторы фаз будут отстоять друг от друга на угол, равный 120 градусов.
Суть и причины возникновения перекоса фаз
Однако не всегда сеть функционирует именно данным образом. Часто наблюдается такое явление, как перекос фаз. Он случается тогда, когда фаза (либо несколько фаз) находится под более высокой нагрузкой, нежели другие. Как следствие, напряжения фаз имеют разные значения, хотя линейное напряжение по-прежнему составляет 380 В.
На промышленных объектах в этих случаях происходит уменьшение мощности электродвигателей, трансформаторов, другого подобного оборудования. В быту из-за перекоса фаз могут выходить из строя электроприборы, у которых преобладает реактивная нагрузка.
Причины этого явления могут быть разные, причём сами перекосы бывают внешними и внутренними. В первом случае они случаются из-за источника энергии (электросетевой компании), во втором — из-за потребителей.
При этом перекос фаз может возникнуть, даже если нагрузка по ним распределена равномерно. В таком случае причинами могут стать следующие факторы:
- Использование одновременно различных видов нагрузки (индуктивной и емкостной);
- Различные значения потребляемой мощности в разные временные периоды (например, из-за пусковых токов);
- Неравномерность включения электроприборов.
Таким образом, практически в любой трёхфазной сети могут случаться перекосы фаз, за исключением вариантов, при которых в электросети установлен симметрирующий трансформатор.
Негативные последствия
Появление перекосов в функционировании электроприборов способно вызвать отрицательные последствия как по отношению к источникам электроэнергии, так и к потребителям. Среди таких последствий можно выделить:
- Замыкание и износ обмоток двигателей;
- Повышенный расход топлива у генератора, возможность его аварийного останова;
- Выход электрических приборов из строя;
- Снижение эксплуатационного ресурса электроприборов;
- Увеличение потребления электроэнергии;
- Рост расходов на ремонт и расходные материалы для электрогенератора.
Различные способы устранения
Для устранения фазового перекоса обычно применяются стабилизаторы напряжения. В быту используются однофазные стабилизаторы, защищающие отдельные электроприборы или их небольшие группы. В промышленности устанавливаются трёхфазные модели разной мощности, по своей конструкции состоящие из трёх однофазных стабилизаторов.
Принцип их действия основан на реакции на отклонения в той или иной фазе, в результате которой напряжение поднимается или опускается до номинального значения для конкретной фазы. Это приводит к изменению напряжения на остальных фазах и, как следствие, к возникновению нового перекоса фаз.
Таким образом, трёхфазные стабилизаторы напряжения не до конца решают задачу устранения перекоса фаз, так как сами вызывают вторичную фазовую асимметрию. Кроме того, стабилизаторы потребляют много электрической энергии.
Существуют и альтернативные методы перекоса фаз в трёхфазных сетях. В частности, применяется технология, с помощью которой производится не выравнивание напряжения на какой-то конкретной фазе, а симметрирование друг с другом. Эта технология реализуется при помощи установки в сети симметрирующего трансформатора. Принцип его действия состоит в эффекте симметрирования — т. е., равномерного распределения текущей нагрузки на все фазы. Таким способом сеть приводится в равновесие.
Нашли ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter, либо кликните сюда и помогите нам сделать сайт лучше.
array(58) < ["ID"]=>string(4) "3271" ["~ID"]=> string(4) "3271" ["TIMESTAMP_X"]=> string(19) "21.12.2017 01:54:47" ["~TIMESTAMP_X"]=> string(19) "21.12.2017 01:54:47" ["MODIFIED_BY"]=> string(1) "1" ["~MODIFIED_BY"]=> string(1) "1" ["DATE_CREATE"]=> string(19) "29.11.2017 03:07:05" ["~DATE_CREATE"]=> string(19) "29.11.2017 03:07:05" ["CREATED_BY"]=> string(1) "1" ["~CREATED_BY"]=> string(1) "1" ["IBLOCK_ID"]=> string(3) "177" ["~IBLOCK_ID"]=> string(3) "177" ["IBLOCK_SECTION_ID"]=> NULL ["~IBLOCK_SECTION_ID"]=> NULL ["ACTIVE"]=> string(1) "Y" ["~ACTIVE"]=> string(1) "Y" ["GLOBAL_ACTIVE"]=> string(1) "Y" ["~GLOBAL_ACTIVE"]=> string(1) "Y" ["SORT"]=> string(3) "300" ["~SORT"]=> string(3) "300" ["NAME"]=> string(38) "Благотворительность" ["~NAME"]=> string(38) "Благотворительность" ["PICTURE"]=> NULL ["~PICTURE"]=> NULL ["LEFT_MARGIN"]=> string(1) "5" ["~LEFT_MARGIN"]=> string(1) "5" ["RIGHT_MARGIN"]=> string(1) "6" ["~RIGHT_MARGIN"]=> string(1) "6" ["DEPTH_LEVEL"]=> string(1) "1" ["~DEPTH_LEVEL"]=> string(1) "1" ["DESCRIPTION"]=> string(0) "" ["~DESCRIPTION"]=> NULL ["DESCRIPTION_TYPE"]=> string(4) "text" ["~DESCRIPTION_TYPE"]=> string(4) "text" ["SEARCHABLE_CONTENT"]=> string(40) "БЛАГОТВОРИТЕЛЬНОСТЬ " ["~SEARCHABLE_CONTENT"]=> string(40) "БЛАГОТВОРИТЕЛЬНОСТЬ " ["CODE"]=> string(17) "blagotvoritelnost" ["~CODE"]=> string(17) "blagotvoritelnost" ["XML_ID"]=> string(4) "3771" ["~XML_ID"]=> string(4) "3771" ["TMP_ID"]=> NULL ["~TMP_ID"]=> NULL ["DETAIL_PICTURE"]=> NULL ["~DETAIL_PICTURE"]=> NULL ["SOCNET_GROUP_ID"]=> NULL ["~SOCNET_GROUP_ID"]=> NULL ["LIST_PAGE_URL"]=> string(12) "/o-kompanii/" ["~LIST_PAGE_URL"]=> string(12) "/o-kompanii/" ["SECTION_PAGE_URL"]=> string(30) "/o-kompanii/blagotvoritelnost/" ["~SECTION_PAGE_URL"]=> string(30) "/o-kompanii/blagotvoritelnost/" ["IBLOCK_TYPE_ID"]=> string(5) "about" ["~IBLOCK_TYPE_ID"]=> string(5) "about" ["IBLOCK_CODE"]=> string(0) "" ["~IBLOCK_CODE"]=> string(0) "" ["IBLOCK_EXTERNAL_ID"]=> string(3) "187" ["~IBLOCK_EXTERNAL_ID"]=> string(3) "187" ["EXTERNAL_ID"]=> string(4) "3771" ["~EXTERNAL_ID"]=> string(4) "3771" >
Перекос фаз — в чем опасность?
Состояние всей техники в доме, офисе напрямую зависит не только от условий эксплуатации, обслуживания, но и от качества электроэнергии. Многие из нас даже не задумаются о том, что в этом вопросе важно соблюдать все стандарты, которые прописаны в соответствующей документации. Касается это, в том числе, и перекоса фазы.
Согласно ГОСТу этот показатель должен быть 4% по нулевой последовательности и 2% — по обратной.
Что значит перекос фаз?
Этонесовпадение величин в трехфазных электросетях, вызванное неравномерным распределением нагрузки. Чаще всего возникает оно при раздаче напряжения устройствам однофазным. К примеру, это разводка сети на этаже по квартирам. Добиться паритета практически невозможно. С глухозаземленнойнейтралью в трехфазной сети выравнивает напряжение нейтраль. Именно она выполняет защитную роль, не допускает перекоса.
Меняют ситуацию и обрывы нуля. Тогда один из проводов фазы выполняет их функции, а величинаповрежденного нуля приближается к 380В.
Почему перекос фаз опасен?
Трехфазные устройства, способные работать с симметричными фазами, при перекосе вызывают нагрев обмотки, падение мощности. Это приводит не только к износу оборудования, но и иным неприятным и небезопасным ситуациям. Негативно сказываются перекосы и на источниках энергии:
- Расход топлива существенно увеличивается, что влечет дополнительные затраты.
- Генератор испытывает огромную нагрузку, которая уменьшает срок службы устройства.
- При работе на пределе велик риск серьезных поломок.
Стоит упомянуть и о том, что это несет угрозу человеку. К примеру, это может спровоцировать поражение токов, вывести из строя бытовые устройства и прочее.
Можно ли избежать перекоса фаз?
Безусловно, об этом стоит позаботиться еще при проектировании электросети. Важно правильно распределить нагрузку между фазами, а также учесть ее изменение при эксплуатации. Устранить перекосы позволяет и частотный преобразователь Данфос, использование стабилизаторов.
Спасти ситуацию может и защитная автоматика. К ней относится реле контроля. При аварийной ситуации оно отключает цепь, тем самым предотвращая трагедию.
Однофазные сети защитить от аварий можно с помощью реле напряжения. Оно отключает питание, если напряжение выходит за определенные пределы. Установка защитного оборудования позволит избежать больших финансовых потерь и при этом обеспечить безопасность.
Заключение
Перекос фаз довольно опасен, поэтому не стоит экономить на оборудовании. Правильнее установить защитные устройства и доверять обслуживание электросетей специалистами.Так вы не только будете уверены в своей безопасности, но и сэкономите средства на технике. Подобрать реле или приобрести частотный преобразователь Данфос вы можете у нас. Мы предлагаем качественное и надежное оборудование. Все изделия сертифицированы. Кроме того, наши специалисты проконсультируют вас по любому вопросу, в том числе и выбора.