Сущность явления

Перекос фаз проявляется в трехфазных четырех- (пяти-) проводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

Как правило, низковольтная трехфазная электрическая сеть напряжением 400 В (0,4 кВ) содержит источники электроэнергии, обмотки которых соединены в «звезду» с выведенным нулем.

Если трехфазная сеть четырехпроводная, то нулевой проводник выполняет две функции. Первая функция: нулевой рабочий проводник служит для подключения однофазных электроприемников. Вторая функция: нулевой рабочий проводник служит для работы защиты. В пятипроводной сети, каждой из двух перечисленных функций соответствует свой провод.В низковольтных сетях различают первичные и вторичные источники электроэнергии (источники питания) независимо от способа получения электрической энергии. К первичным источникам относятся те, которые непосредственно вырабатывают электроэнергию, например электрические генераторы (в качестве привода в них могут быть использованы гидроагрегаты, паровые турбины, дизели, газовые двигатели). К вторичным источникам относятся те, которые преобразуют электрическую энергию первичных источников, как правило, это трансформаторы, установленные в трансформаторных подстанциях (ТП).

Идеальную модель, отображающую взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений можно изобразить в виде равностороннего треугольника с вершинами «А», «B», «С» и центром «0».Векторы АВ, ВС и CA (лежащие на сторонах треугольника) — это линейные напряжения (380В).Векторы, проведенные из центра треугольника к его вершинам — 0A, 0B и 0С — это фазные напряжения.В идеале они равны между собой 0A=0B=0С и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°, то есть└A0B=└B0C=└C0A=120°. Данная модель является идеальной и перекос фазных напряжений в ней отсутствует.

Так как к трансформаторам ТП подключают множество потребителей, в том числе однофазных, то в каждый случайный момент времени можно ожидать, что нагрузки в различных фазах будут различны. Причем если даже однофазные нагрузки по величине одинаковы, то их включение под нагрузку или отключение не может происходить синхронно. Возникает ситуация RA > RB > RC ≠ 0, где «R» – это сопротивление нагрузки, и, соответственно, «RA» — это спротивление нагрузки на фазе А, «RB» — это спротивление нагрузки на фазе B, «RC» — это спротивление нагрузки на фазе C.

Различие фазных нагрузок по величине и характеру создает условия для возниконовения перекоса фазных напряжений.

Если обратиться к описанному выше равностороннему треугольнику, то графически это будет выглядеть следущим образом: точка 0 в центре треугольника, из которой исходят векторы идеальных фазных напряжений величиной 220В 0A, 0B и 0С, — смещается относительно центра треугольника. Назовем ее 0′. Смещаются и сами векторы фазных напряжений на произвольный угол друг относительно друга. Смещенные векторы фазных напряжений 0’A, 0’B и 0’С не равны между собой, 0’A ≠ 0’B ≠ 0’С. Напряжение на каждой из фаз меняется с величины в 220 В например на 190В, 240В и 230В соответственно.

Такая ситуация называется перекосом фазных напряжений.

Если бы сопротивления нагрузки были равны, то токи, через них протекающие так же были равны между собой.Учитывая то, что угол сдвига между ними равен 120°, то их геометрическая сумма равнялась бы нулю.

Однако при их неравенстве в результате суммирования возникает ток I00′, который называется уравнительным. А, следовательно, напряжение U00′, которое называется напряжением смещения.

Перекос фаз (фазных напряжений), как правило, характеризуется неизменностью или одинаковостью линейных напряжений источника и значительным различием по величине фазных напряжений. То есть равносторонний треугольник, образуемый векторами линейных напряжений остается равносторонним треугольником, это означает, что значение трех линейных напряжений соответствует 380В, возможны незначительные отклонения значений, которые называются являются допустимыми.Значительно смещаются векторы фазных напряжений внутри треугольника, которые соединяют точку внутри треугольника с его вершинами, меняется величина фазных напряжений и угол сдвига между ними.

Перекос напряжения по фазам причины и признаки его возникновения

Перекос фаз может возникнуть от нескольких причин. Одной и самой главной является – неправильное распределение нагрузки. Например, все приборы, работающие от электричества и потребляющие много энергии, подключены к одной розетки, а остальные остаются свободными.

Еще одна немаловажная причина, способствующая перекосу напряжения – это обрыв нуля. Нулевой провод в трехфазной сети имеет особое значение, а именно, он является балансиром фаз. Если происходит его обрыв, то функцию начинает выполнять провод, который наименее нагружен, а напряжение в сети понижается до 127 В.

Какое бы нестабильное явление электроэнергии не было выявлено, нужно сразу же отключить все приборы из сети. И уже после этого приступить к выявлению каких-либо его признаков.

06db8698088c0ba2309f0abc21008990.jpgПризнаком перекоса фаз является мерцание светильников или ламп дневного света

Признаки нестабильности, вызванные перекосом:

  • Лампы дневного света, а так же энергосберегающие светильники начали мерцать;
  • Обыкновенные лампочки тускнеют или же, наоборот, светят очень ярко;
  • Перестали работать все электрические приборы: не включается микроволновка или телевизор, отключился утюг, стиральная машина;
  • Нагрелся выключатель;
  • Искрит розетка с явным потрескиванием или характерными щелчками;
  • Сработала защита, выключились автоматы;
  • Щелчки в щитке.

Какими бы не были причины перекоса, нужно знать его признаки и уметь их выявить. Все они свидетельствуют об аварии, которая произошла на линии. Если вы не обладаете существенными познаниями в электрике, тогда лучше вызвать специалиста, так как самостоятельное устранение неполадок может быть опасным для жизни.

Что же собой представляет перекос фаз с точки зрения электротехники

94702abe90d52980b11957423734d89c.jpg

Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине. Он отражает работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом микрорайоне города и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Стороны этого треугольника – это векторные линии, соединяющие его вершины. Обозначив вершины точками A, B, C и нейтралью N, можно составить таблицу напряжений и зависимость между ними:

AB=BC=CA=380 В;

AN=BN=CN=220 В.

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN.

Идеальный трехфазный , который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

03ede532d0210bbd3a7f39d4c58d9e89.jpg

Чем опасен перекос фаз.

Во время перекоса наблюдается неравномерная нагрузка на фазы – на задействованной напряжение падает ниже нормы, тогда как недогруженная фаза испытывает скачок напряжения, превышающий допустимые показатели. Результаты такого положения могут быть плачевными для многих электроприборов. Это вызвано тем, что отдельный прибор может либо недополучать требующейся мощности, либо получать ее в избытке. Особенно такое положение опасно для приборов, потребляющих много энергии: двигателей для ворот, насосов, оборудования, использующегося в бассейнах и при поливе.

8f5da6e384f451332ad5df4c1d946505.jpg

Вернемся: как исправит проблему с перекосом фаз?

Предотвратить негативные последствия для оборудования от перекоса между фазами позволяет трехфазный автомат. Если мощность в одной фазе превышаю предусмотренную нагрузку, автоматически отключается электричество во всем доме/линии. Это не является решением ситуации, потому что лишь подобный подход не позволяет использовать всю доступную мощность. К примеру, при трехфазном автомате на 16А, при превышении нагрузки на одной фазе 16А – система отключится, но это не позволяет полностью использовать всю возможную мощность 48А (16Х3).

Идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования здания, таким образом можно равномерно распределить напряжение между всеми фазами, предотвратив тем самым перекос. Если же здание уже сдано в эксплуатацию – можно замерить напряжение на каждой фазе в отдельности, для этого используется вольтметр, и при необходимости осуществить перераспределение.

Реальные рабочие условия

При стандартном распределении на дом с тремя подъездами обычно одна фаза используется для питания одного подъезда, вторая для второго и третья, соответственно, для третьего. Это позволяет равномерно нагрузить развязывающий понижающий трансформатор на подстанции и обеспечить ему оптимальные режимы работы. Но это справедливо, только если нагрузка примерно одинакова, притом как в активной, так и реактивной составляющей.

Но, к сожалению, потребителю не объяснишь, что необходимо придерживаться норм расхода электричества, а если рассматривать сельскую местность, то многие умельцы в сеть подключают очень большую активную нагрузку, что существенно ухудшает условия работы трансформатора на подстанции. Через одно плечо начинает течь больший ток, чем через остальные, тем самым разогревая магнитопровод, а это приводит к возникновению в нем паразитных вихревых токов, нарушающих режим работы источника еще сильнее.

Восстановление нулевого провода

Для передачи электроэнергии на большие расстояния используют колоссальные напряжения, за счёт чего можно сократить до разумных значений сечения проводников. По мере приближения к потребителю происходит ступенчатое снижение напряжения с помощью силовых трансформаторов и постепенное ветвление электросети. Нет никакой нужды соединять трансформаторы нулевым проводом, с этой задачей прекрасно справляется такой замечательный проводник как земная кора. Поэтому обрыв нуля может произойти только на финальной ступени трансформации: понижающей подстанции 6–0,4 кВ или в любой точке низковольтной распределительной сети.

b650deea25d5095a7de454adbfc5eb26.jpg

Чтобы разобраться, в каком месте возможен обрыв нулевого провода, обратимся к классическому примеру — трёхфазной сети электроснабжения многоквартирного дома. В техническом канале, соединяющем этажные площадки, может быть проложен трёхжильный кабель и шина общедомового заземления. Также возможно подключение нулевой шины к контуру заземления подстанции с помощью четвёртой жилы кабеля. Практически во всех случаях определить место обрыва достаточно просто, достаточно лишь измерить вольтметром электрический потенциал между нулевой шиной и землёй. Если прибор показывает значения, близкие к отклонению фазного напряжения от нормы, значит место повреждения нужно искать раньше по схеме, продвигаясь в сторону подстанции.

60cca8c1d616a1465cb6278701dcb244.jpg

С воздушными линиями электропередач дело обстоит иначе. Нулевой провод следует совместно с фазными на всей протяжённости распределительной сети, начиная от подстанции или трансформатора. Естественно, никто самостоятельно не будет проводить замер напряжения между нулевым проводником и землёй на каждом столбе ВЛЭП. Обрыв можно определить лишь визуально, а ещё лучше — силами работников аварийной службы. Дополнительно отметим, что нет смысла самостоятельно заземлять нулевой проводник в своей зоне ответственности, ведь при этом разгрузка всей сети будет происходить по проводнику потребителя, а значит, ток будет протекать через прибор учета.

Защитные меры

Применение специальных приборов сможет нормализовать работу трехфазной сети с соблюдением симметричности и добиться для каждой цепи нормальных параметров напряжения. Классический вариант установки необходимого для этих целей прибора – использование стабилизатора напряжения. Достаточно хорошо для бытовых нужд зарекомендовали себя на практике устройства однофазной конструкции. Три таких устройства входят в состав трехфазного промышленного стабилизатора. При этом добиться стопроцентного устранения перекоса не удастся, потому что за устройством закреплена одна фаза, и процесс выравнивания выполняется исключительно для нее.

40fd97ce746a72d4b8d6d0fa6787d302.jpg

Вывод из этого однозначен – защита сети в 380 вольт, устранение причин и следствий этого явления для данного случая выполнить нельзя. Случается и довольно парадоксальная на первый взгляд ситуация – поводом неправильного распределения становятся проблемы с самим устройством. В таких случаях идеальным решением становится альтернативная технология, помогающая выровнять напряжение на любом участке цепи.

Популярные способы профилактики от возникшей несимметрии в трехфазной сети:

  • тщательная разработка проектной документации снабжения с детальным анализом потенциальных нагрузок;
  • правильный выбор и использование приборов, выполняющих выравнивание нагрузок в автоматическом режиме;
  • метод для ситуаций с отсутствием расчетов на перегрузку каждой фазы заключается в изменении используемой в цепи схемы электропотребления;
  • смена номинальной мощности потребителей в критические моменты;
  • монтаж оригинальных реле напряжения и контроля фаз, выполняющих при возникновении несимметрии отключение питания.

Совокупность описанных способов позволит избежать появления перекосов и станет надежной преградой от поломок электроприборов.

Посмотрите видео с подробной информацией по данной тематике.

Все данные из этой статьи помогут понять угрозы перекоса фаз и методику защиты от него в быту.

← Предыдущая страница
Следующая страница →

Трехфазная сеть 380 в. Трехфазные и однофазные сети. Отличия. Преимущества и недостатки.

Итак, почему в некоторые электрощитки приходит напряжение 380 В, а в некоторые — 220? Почему у одних потребителей напряжение трёхфазное, а у других — однофазное?

Было время, я задавался этими вопросами и искал на них ответы. Сейчас расскажу популярно, без формул и диаграмм, которыми изобилуют учебники.

Другими словами. Если к потребителю подходит одна фаза, то потребитель называется однофазным, и напряжение его питания будет 220 В (фазное). Если говорят о трехфазном напряжении, то всегда идёт речь о напряжении 380 В (линейное).

Чем три фазы отличаются от одной?

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). Про защитное заземление я , это обширная тема. По отношению к нулю на всех трёх фазах — напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу — на них 380 Вольт.

Напряжения в трёхфазной системе

Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке, и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°.

Подробнее можно ознакомиться в учебнике электротехники — про напряжение и ток в трехфазной сети, а также увидеть векторные диаграммы.

Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких — почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Кроме того чрезмерно нагруженной фазе будет тяжело и обидно, что другие «отдыхают»)

Преимущества и недостатки

Обе системы питания имеют свои плюсы и минусы, которые меняются местами или становятся несущественными при переходе мощности через порог 10 кВт. Попробую перечислить.

Однофазная сеть 220 В, плюсы

  • Простота
  • Дешевизна
  • Ниже опасное напряжение

Однофазная сеть 220 В, минусы

  • Ограниченная мощность потребителя

Трехфазная сеть 380 В, плюсы

  • Мощность ограничена только сечением проводов
  • Экономия при трехфазном потреблении
  • Питание промышленного оборудования
  • Возможность переключения однофазной нагрузки на «хорошую» фазу при ухудшении качества или пропадании питания

Трехфазная сеть 380 В, минусы

  • Дороже оборудование
  • Более опасное напряжение

Когда 380, а когда 220?

Так почему же в квартирах у нас напряжение 220 В, а не 380? Дело в том, что к потребителям мощностью менее 10 кВт, как правило, подключают одну фазу. А это значит, что в дом вводится одна фаза и нейтральный (нулевой) проводник. В 99% квартир и домов именно так и происходит.

Однофазный электрощиток в доме. Правый автомат — вводной, далее — по комнатам. Кто найдёт ошибки на фото? Хотя, этот щиток — одна сплошная ошибка…

Однако, если планируется потреблять мощность более 10 кВт, то лучше — трехфазный ввод. А если имеется оборудование с трехфазным питанием (содержащее ), то я категорически рекомендую заводить в дом трехфазный ввод с линейным напряжением 380 В. Это позволит сэкономить на сечении проводов, на безопасности, и на электроэнергии.

Не смотря на то, что есть способы включения трехфазной нагрузки в однофазную сеть, такие переделки резко снижают КПД двигателей, и иногда при прочих равных условиях можно за 220 В заплатить в 2 раза больше, чем за 380.

Однофазное напряжение применяется в частном секторе, где потребляемая мощность, как правило, не превышает 10 кВт. При этом на вводе применяют кабель с проводами сечением 4-6 мм². Потребляемый ток ограничивается вводным автоматическим выключателем, номинальный ток защиты которого — не более 40 А.

Про выбор защитного автомата я уже . А про выбор сечения провода — . Там же — жаркие обсуждения вопросов.

Но если мощность потребителя — 15 кВт и выше, то тут обязательно нужно использовать трехфазное питание. Даже, если в данном здании нет трехфазных потребителей, например, электродвигателей. В таком случае мощность разделяется по фазам, и на электрооборудование (вводной кабель, коммутация) ложится не такая нагрузка, как если бы ту же мощность брали от одной фазы.

Например, 15 кВт — это для одной фазы около 70А, нужен медный провод сечением не менее 10 мм². Стоить кабель с такими жилами будет существенно. А автоматов на одну фазу (однополюсных) на ток больше 63 А на ДИН-рейку я не встречал.

Поэтому в офисах, магазинах, и тем более на предприятиях применяют только трёхфазное питание. И, соответственно, трёхфазные счетчики, которые бывают прямого включения и

zgbox.ru

Суть понятия

Фаза — это электрическая цепь с некоторым значением синусоидальной электродвижущей силы.

86ec0436e7fd832e36ef87ce6957ca1d.jpgТрёхфазная цепь, в свою очередь, состоит из трёх электрических цепей, которые владеют синусоидальной электродвижущей силой с одинаковой амплитудой и частотой тока.

Трёхфазная сеть состоит из трёх синусоидальных токов или напряжений, которые имеют одну частоту и сдвинуты по фазе на угол, равный 120 градусам.

Если потребителей электрической энергии подключить к фазам сети неравномерно — например, большинство сосредоточить в одной, а в двух других их будет гораздо меньше — это приведёт к асимметрии напряжения. При этом в трёхфазных четырёхпроводных сетях несимметричность параметров будет менее заметна, так как нулевой провод выравнивает неравномерность напряжения по фазам.

Так как на практике добиться идеальной симметричности невозможно, некоторое отличие значений напряжений является допустимым. Значения токов в каждой из фаз могут отличаться не более, нежели в три раза (а именно 30%) в распределительных щитах. Во вводных панелях распределительных устройств разница параметров должна отличаться не более чем в 6,5 раз (15%).

Защита от перенапряжений для однофазных подключений

 

Как же быть потребителям с однофазным подключением? К сожалению, повлиять на вероятность возникновения перекоса и вызванного им повышения напряжения не представляется возможным. Такие явления периодически случаются, всему виной недостаточная оснащенность магистральных сетей, отсутствие работ по прогнозированию нагрузок и плохое техническое состояние электрических сетей.

e5619dc909a418ae21395e87c9cd430f.jpgНо защитить собственное электрическое хозяйство все же можно. Простейший способ — установка реле напряжения, которое отключит потребители при скачке напряжения. Если даже временное отсутствие электроснабжения недопустимо, существует два способа защиты от перекоса фаз: установка однофазного стабилизатора или оснащение вводно-распределительной группы АВР с автономным источником питания.

Все же, идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования дома, таким образом можно заранее равномерно распределить нагрузку между фазами, предотвратив тем самым перекос. Если дом уже эксплуатируется, можно замерить напряжение на каждой фазе по отдельности, для этого используется вольтметр и при необходимости сделать перераспределение мощностей.

В следующей статье я расскажу, .

Kомментарии

Защита и устранение

Для того чтобы предотвратить возникновение перекоса и обеспечить нормальную эксплуатацию трехфазной сети, необходимо привести напряжение на каждой фазе в соответствие с номиналом. Это можно сделать с помощью специальных приборов и устройств, например, используя стабилизатор напряжения. Как правило, это трехфазное устройство, состоящее из трех однофазных приборов, используемое в условиях промышленного производства. Тем не менее, стабилизаторы не способны устранять перекосы, они лишь выравнивают напряжение в каждой фазе.

adfc92485beb7784233b7b6fcec588c9.jpg

Иногда они сами становятся причиной неравномерного распределения электроэнергии. Поэтому для борьбы с перекосами разработаны специальные технологии, способные выровнять напряжение между фазами. Среди них наибольшее распространение получили:

  • Использование автоматических устройств, выравнивающих нагрузки.
  • Проектирование электроснабжения на объекте с учетом предполагаемых нагрузок. Эффективное устранение перекоса фаз в трехфазной сети возможно путем тщательного планирования мощностей и расчетов возможных нагрузок с учетом их правильного распределения по фазам.
  • Возможность изменения электрических схем с учетом добавленных мощностей потребителей.
  • Подключение специальных устройств, контролирующих фазное напряжение и отключающих питание в случае перекоса.

В процессе эксплуатации нередко приходится измерять перекос фаз в трехфазной сети. Для этого используются специальные тестеры и по итогам измерений однофазные нагрузки перебрасываются с перегруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе должен тщательно измеряться, чтобы при перераспределении токи каждой фазы были примерно одинаковые.

Существуют нормативы, определяющие допустимый перекос и нормы несимметрии. Так, разница нагрузок в вводно-распределительных устройствах между фазами не должна превышать 15%, а в распределительных щитах – 30%.

ТÑÑÑÑÐ°Ð·Ð½Ð°Ñ ÑиÑÑема пеÑеменного Ñока бÑла внедÑена в Ð¿ÑомÑÑленноÑÑÑ Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ века назад пÑакÑиÑеÑки в Ñом виде, в ÐºÐ¾ÑоÑом ÑоÑÑанилаÑÑ Ð¸ Ð¿Ð¾ Ñей денÑ. ÐÑновнÑм ÑазÑабоÑÑиком ÑÑÑÑÑазной ÑеÑи ÑÑиÑаеÑÑÑ ÐиÑаил ÐÑÐ¸Ð¿Ð¾Ð²Ð¸Ñ Ðоливо-ÐобÑоволÑÑкий — оÑеÑеÑÑвеннÑй наÑÑнÑй деÑÑелÑ, взÑвÑий за оÑÐ½Ð¾Ð²Ñ ÑÐ²Ð¾Ð¸Ñ ÑазÑабоÑок идеи ÐÐ¸ÐºÐ¾Ð»Ñ Ð¢ÐµÑлÑ.

33a86b972ff7f479f7e36896bf90fd27.jpg

ÐÑеимÑÑеÑÑва ÑÑÑÑÑазной ÑеÑи оÑевиднÑ: еÑли в Ð¿ÑоÑеÑÑе вÑаÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð°Ð³Ð½Ð¸Ñного Ð¿Ð¾Ð»Ñ Ð½Ð° ÑÑеÑполÑÑной обмоÑке генеÑаÑоÑа ÑиммеÑÑиÑно и Ð¿Ð¾ÑледоваÑелÑно поÑвлÑеÑÑÑ Ñок, его ÑоÑÐ¼Ñ Ð»ÐµÐ³ÐºÐ¾ иÑполÑзоваÑÑÑÑ Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±ÑаÑного пÑеобÑÐ°Ð·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑлекÑÑиÑеÑкой ÑнеÑгии во вÑаÑение. РÑпоÑÑ ÑазвиваÑÑегоÑÑ Ð½Ð°ÑÑно-ÑеÑниÑеÑкого пÑогÑеÑÑа возможноÑÑÑ Ñвободно иÑполÑзоваÑÑ ÑлекÑÑиÑеÑкие маÑÐ¸Ð½Ñ Ð±Ñла кÑайне важной, Ñаковой она оÑÑаеÑÑÑ Ð¸ ÑейÑаÑ.

f7a3ddfd4fa909ef289a881a9ca50273.jpgÐгÑÐµÐ³Ð°Ñ Ð³Ð°ÑанÑиÑованного пиÑÐ°Ð½Ð¸Ñ ÐÐÐ-7,5

Ðднако ÑÑÑÑÑÐ°Ð·Ð½Ð°Ñ ÑиÑÑема ÑлекÑÑоÑÐ½Ð°Ð±Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ðµ лиÑена недоÑÑаÑков. ÐапÑÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° каждой из Ñаз ÑвÑÐ·Ð°Ð½Ñ Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ Ñобой коÑÑÑиÑиенÑом ÑиммеÑÑии. РÑÑÑÑÑазной ÑеÑи ÑазлиÑаÑÑ Ð´Ð²Ð° вида ÑлекÑÑиÑеÑÐºÐ¸Ñ Ð½Ð°Ð¿ÑÑжений: линейное, дейÑÑвÑÑÑее Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ Ñазами, и Ñазное, коÑоÑое измеÑÑÑÑ Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ Ñазой и Ð½ÑлевÑм пÑоводом. ÐÑли нагÑÑзка на каждой Ñазе одинакова (ÑиммеÑÑиÑна), линейное напÑÑжение в √3 Ñаз болÑÑе Ñазного. ÐÑи Ñом, ÑÑо Ñмена полÑÑноÑÑи напÑÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° каждой Ñазе ÑеÑедÑеÑÑÑ Ñ Ð¾ÑÑалÑнÑми и ÑаÑÑиÑно пеÑеÑекаÑÑÑÑ Ð¿Ð¾ вÑемени, знаÑиÑелÑÐ½Ð°Ñ Ð½ÐµÑавномеÑноÑÑÑ Ð² ÑаÑпÑеделении нагÑÑзок пÑÐ¸Ð²Ð¾Ð´Ð¸Ñ Ðº Ð½ÐµÑÑабилÑной ÑабоÑе вÑей ÑиÑÑемÑ.

Что такое перекос фаз его допустимые значения

Перекос фаз – это такое состояние электросети, где ода или же две из них перезагружены больше остальных, а третья недогружена. Многие электрические сети, в которых случается эта проблема, являются, как правило, трехфазными, четырех и пяти. Если распределение нагрузки между фазами одинаково (асимметрия) и напряжение составляет 220 В по току, то тогда электрическая сеть будет работать надлежащим образом.

При наблюдении перекоса в промышленных сетях, мощность трехфазных приборов будет существенно снижаться. В быту, эта проблема проявится выходом из строя многих электроприборов: компрессор холодильника, силовой трансформаторный источник питания, вентилятор.

Качество электроэнергии имеет свои допустимые нормы и значения, которые непосредственно можно узнать, просмотрев специальные ГОСТы и соответствующие ПУЭ.

Допустимое значение и нормы:

  • Соотношение тока между проводниками недогруженным и перегруженным не должно превышать 30 %;
  • В ВРУ панелях, это же соотношение составляет 15 %;
  • По обратной последовательности допустимым перекосом считается 2 %;
  • По нулевой фазе – 4 %.

Неравномерная расфазировка напряжения в трехфазной сети приводит к перекосу фаз. А это в свою очередь грозит неисправностью прибора и даже его выходом из строя. Особенно часто происходят поломки в их электродвигателях. Бороться с этой проблемой обязательно нужно, а лучше вовсе ее устранить.

Последствия

Всем известно, что перекосы фаз могут вызвать серьезные негативные последствия для трехфазной сети. Заметно увеличивается энергопотребление, электроприборы и оборудование начинает работать неправильно, в их работе происходят сбои, отключения, отказы, перегорают предохранители, изнашивается изоляция. В трехфазных автономных источниках под влиянием неравномерной загрузки фаз возникают механические повреждения подшипников вала и подшипниковых щитов генератора вместе с приводным двигателем.

490f514aecd9dc6b353aec0fba1311ec.jpg

Все негативные последствия получают довольно широкое распространение и охватывают многие сферы деятельности:

  • Все электроприемники, в том числе приборы, оборудование и другие в значительной степени подвержены повреждениям, отказам, увеличенному износу, снижению сроков эксплуатации.
  • Источники электроэнергии – генераторы также попадают под воздействие перекоса. У них резко возрастает расход топлива и масла, жидкости в системе охлаждения. Повреждается генератор, увеличивается потребление электричества из общей сети.
  • Для потребителей становится опасен электротравматизм, возгорание проводки или приборов. Возрастают расходы, связанные с необходимостью ликвидации негативных последствий.

Практическое применение

Прикладные задачи, решаемые с помощью применения симметрирующего трансформатора:

• Устранение перекоса фазных напряжений, т.е. выравнивание фаз сети друг относительно друга.• Равномерное распределение нагрузок по фазам.• Обеспечение заданной величины фазных напряжений.• Преобразование трехфазной сети в одно-(двух)фазную: — с гальванической развязкой — без гальванической развязки питающей сети и потребителя;— с изменением (увеличением или уменьшением) выходного напряжения;• Преобразование трехфазной трехпроводной сети в трехфазную четырехпроводную (т.е. формирование нулевого рабочего проводника для возможности подключения фазной нагрузки). • Возможность снимать до 50% трехфазной мощности с одной фазы.• Возможность использования менее мощных генераторов для той же группы потребителей.• Возможность подключать более мощные электропримники при питании от автономного источника либо при ограничениях на потребляемую мощность из госсети.• Отогрев конструкций и коммуникаций (при обледенении проводов, промерзании трубопроводов и т.д.).

Об авторе

военный энергетик, кандидат технических наук Евдокимов Владимир Викторович

Реклама

Меры защиты

Для того чтобы трехфазная сеть работала симметрично и напряжение на каждой цепи было в норме, следует использовать специальные приборы. Чаще всего выполняют установку стабилизатора напряжения. В быту используются однофазные устройства, которые способны защитить электроприборы и технику. А в промышленности применяется трехфазный стабилизатор, который состоит из трех однофазных устройств. Но полностью устранить перекос такие защитные устройства не могут, так как за ними закреплена только одна фаза и они выравнивают напряжение только в ней.

46697b1b9ed170901f3c1fa9a518e748.jpg

Поэтому трехфазная сеть не может полностью защититься от подобного явления стабилизаторами, а также ликвидировать их причину и последствия. Бывают случаи, когда эти устройства сами являются причиной неравномерного и неправильного распределения энергии. Исправить подобную проблему можно благодаря альтернативной технологии, которая способна выравнивать напряжение на всех фазах цепи.

Трехфазная сеть защищается от несимметрии такими способами:

  • правильный проект электроснабжения с учетом возможных нагрузок;
  • применение приборов, которые способны автоматически выравнивать нагрузку;
  • изменение в существующей цепи схемы потребления энергии (в случае, когда каждая фаза ранее не рассчитывалась на перегрузку);
  • в самых критических ситуациях необходимо сменить мощность потребителей.
  • установка специального реле контроля фаз и напряжения, которое отключает питание, если обнаружит нессимметрию (на фото ниже).

Таким способом перекос в трехфазной электросети можно исключить и защитить свои электрические приборы от поломки. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Вот мы и рассмотрели, чем опасен перекос фаз в трехфазной сети и как защититься от этого явления в домашних условиях. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Будет полезно прочитать:

  • Как собрать трехфазный электрощиток
  • Как пользоваться токовыми клещами
  • Низкое напряжение в сети — что делать

Источник: Samelectrik.ru

Причины перекоса фаз

Причин перекоса может быть несколько, однако, наиболее распространенной является причина, связанная с неправильной и неравномерно распределенной нагрузкой в фазах внутренних сетей. В случае возникновения перекоса на объекте с трехфазным питанием, это означает, что одна или две фазы работают с перегрузкой, тогда как другие фазы имеют гораздо меньшую нагрузку.

Однофазные потребители нередко попадают на одну фазу, и в этом случае перекос фаз образуется при одновременном включении большого количества бытовой техники. Первыми признаками перекоса могут быть бытовые приборы, мощность которых заметно упала, или они вообще перестали работать. Освещение становится тусклым, а лампы дневного света начинают мерцать.

Основная опасность ситуации состоит в том, что бытовые приборы начинают работать некорректно, и появляется реальная возможность поломок вплоть до полного выхода их из строя. Наибольшая часть негативных последствий приходится на различные виды электродвигателей, которые установлены почти во всех приборах.

После того, как выяснился вопрос, что такое перекос фаз и с чем он связан, необходимо рассмотреть основные способы борьбы с этим явлением. Следует сразу отметить, что данные способы не являются универсальными, а подходят только для конкретных ситуаций.

Последствия перекоса фаз

Последствия перекоса фаз проявляются в увеличении электропотребление из сети; в неправильной работе электроприемников, их сбоях, отказах, отключениях, перегорании предохранителей, износе изоляции.

Условно негативные последствия перекоса фаз можно разделить на три группы:

1. Последствия для электроприемников (приборов, оборудования), связанные с их повреждениями, отказами, увеличением износа, уменьшением периода эксплуатации.

а) последствия для однофазных электроприемниковНизкое напряжение вызывает неправильную работу однофазных потребителей: тусклый свет осветительных приборов, длительный нагрев нагревательных приборов, длительный запуск двигательных приборов, сбои в работе компьютеров и т.д. Высокое напряжение вызывает отказы электроприемников из-за износа изоляции, отключение их защитными устройствами, перегорание предохранителей.

б) последствия перекоса фаз для трехфазных электроприемниковОсновную часть трехфазных потребителей (потребителей, питающихся от линейного напряжения) составляют электродвигатели, которые приводят в действие погружные и фекальные насосы, приводы автоматических ворот, станочное оборудование и т.д.  Система управления и контроля запуска таких трехфазных потребителей, как правило, подключается к фазному напряжению. При перекосах фаз система управления запуском (СУЗ) электродвигателя, которая контролирует длительность и факт запуска, работает неустойчиво, т.е. спонтанно выдает команды на его пуск или останов.  Диапазон изменения фазного напряжения жестко регламентируется эксплуатационной документацией (как правило, не допускается перекос более ± 7,5 ÷ 10 % от номинала). Если перекос превысил допустимый предел, то СУЗ дает сбой. При восстановлении уровня фазного напряжения происходит очередной запуск и так далее.Известно, что режим «пуска в ход» асинхронного двигателя характеризуется кратковременной работой обмоток статора в режиме короткого замыкания (КЗ), т.е. в момент включения двигатель потребляет гораздо больше энергии, чем в процессе работы. Естественно, что частые повторные пуски будут вызывать значительный перегрев изоляции и существенно увеличивать электропотребление из сети. Возможные негативные последствия такого режима работы — либо отказ в запуске, либо отказ оборудования вследствие перегорания обмоток двигателя.

2. Последствия для источников электроэнергии: увеличение энергопотребления, увеличение потерь электроэнергии при питании от госсети; при питании от  трехфазного автономного источника – механические повреждения (повреждения подшипников валов, подшипниковых щитов генератора и приводного двигателя, закоксовывание форсунок), уменьшение периода эксплуатации источника, увеличение его износа, повышенный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости.

3. Последствия для потребителей, связанные с безопасностью, так как ухудшение качества изоляции может привести к:— электротравматизму;— возгоранию электропроводки или электроприемников;а также последствия, связанные с увеличением расходов на:— электроэнергию;— расходные материалы для генератора;— ремонт электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;— приобретение новых электроприемников, отказавших вследствие перекоса фаз.

Экскурс в теорию электротехники

Трёхфазная система переменного тока была внедрена в промышленность более века назад практически в том виде, в котором сохранилась и по сей день. Основным разработчиком трёхфазной сети считается Михаил Осипович Доливо-Добровольский — отечественный научный деятель, взявший за основу своих разработок идеи Николы Теслы.

59742eb7407ab5d50df292086a14dba6.jpg

Преимущества трёхфазной сети очевидны: если в процессе вращения магнитного поля на трехполюсной обмотке генератора симметрично и последовательно появляется ток, его форму легко использоваться для обратного преобразования электрической энергии во вращение

В эпоху развивающегося научно-технического прогресса возможность свободно использовать электрические машины была крайне важной, таковой она остается и сейчас.

9249770dde9e693387991efdc15d6f9c.jpgАгрегат гарантированного питания АГМ-7,5

Однако трёхфазная система электроснабжения не лишена недостатков. Напряжения на каждой из фаз связаны между собой коэффициентом симметрии. В трёхфазной сети различают два вида электрических напряжений: линейное, действующее между фазами, и фазное, которое измеряют между фазой и нулевым проводом. Если нагрузка на каждой фазе одинакова (симметрична), линейное напряжение в √3 раз больше фазного. При том, что смена полярности напряжения на каждой фазе чередуется с остальными и частично пересекаются по времени, значительная неравномерность в распределении нагрузок приводит к нестабильной работе всей системы.

Что это такое, и как его исправить

09ce23b95e4b471d4b7bf039f46b6d87.png

Что такое перекос фаз: Перекос фаз – это состояние электрической сети, при котором одна или две из трех фаз нагружены сильнее, чем остальные. При этом наблюдается значительное снижение мощности трехфазных электрических приборов, преимущественно двигателей и трансформаторов. Но это, что касается промышленных сетей.

В бытовых условиях перекос наблюдается более выражено, при этом может даже возникать риск выхода из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К таким относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания. То все то, что не имеет четкой гальванической развязки с сетью и схему защиты от перенапряжений и просадок.

Следует отметить, что существуют разные виды перекоса в электросети. В зависимости от типа проблемы, выбирается наиболее оптимальный способ ее решения. Остановимся на наиболее распространенной и, в то же время, самой простой ситуации – перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутрисетевой нагрузки.

Большинство сетей являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, в следствии чего одна или две фазы перегружены, а третья (или же две) недогружена, происходит перекос. На практике это может выглядеть следующим образом: подавляющее большинство однофазных нагрузок питаются от одной фазы, тогда как остальные могут быть вовсе не задействованы либо использоваться по минимуму.

Наиболее часто встречаются ситуации неисправности, в которых при подключении электропитания к трансформаторам не учитывается их потребляемая мощность. Таким образом, бывает, что физически фазы имеют приблизительно одинаковое количество подключений, но вот потребляемая этими подключениями мощность существенно отличается.

Сосредоточие на одной из фаз приборов с высоким потреблением электричества неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами

То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах – во всех случаях очень важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение сложностей.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПЕРЕКОСА ФАЗ

Для того, чтобы избежать несимметрии напряжения, необходимо осуществить тщательное планирование всех мощностей и рассчитать все возможные нагрузки с их правильным распределением по фазам. Как правило, составляется подробный электропроект на квартиру или дом.

При эксплуатации необходимо выполнять проверку тока с помощью специальных тестеров. Если возникнет необходимость, должна быть выполнена переброска однофазных нагрузок с более загруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе трёхфазного автомата должен быть тщательно измерен, после чего нужно перераспределить однофазные нагрузки так, чтобы токи на каждой фазе были приблизительно равными. Эта работа должна выполняться только профессионалом, имеющим специальное оборудование.

Защита от внешнего перекоса фаз может быть использована с помощью стабилизаторов напряжения. На каждую фазу устанавливают определённый стабилизатор. Это будет более эффективно, чем установка одного трёхфазного стабилизатора.

В заключение необходимо подчеркнуть, что несимметрия напряжений может стать причиной повреждения или полного выхода из строя электроприборов. Следовательно, для её устранения необходимо установить стабилизаторы или привлечь профессионалов, которые квалифицированно спроектируют электросеть.

Какие от этого могут быть плюсы? Видео:

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.

7d2a8b38f7fbc1a57805e70b4391bee4.jpgПерекос фаз, вызванный обрывом нейтрали

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:

  1. Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
  2. При обрыве нейтрали.
  3. При КЗ одного из фазных проводов на землю.

Причины возникновения

В качестве причины перекоса рассматриваются различные факторы, однако, по общему мнению, специалистов, чаще всего перекос возникает из-за неравномерного и неправильного распределения нагрузки в фазах внутренних электрических сетей. Это означает, что работа одной или двух фаз осуществляется с перегрузкой, а другие фазы в это время находятся под значительно меньшей нагрузкой.

d0eed5b326a15fc93a02a466c725b25f.jpg

Нередки случаи, когда однофазные потребители оказываются на одной фазе. В результате, причиной перекоса становится большое количество бытовой техники, включенной одновременно. Основными признаками подобного явления считается заметное падение мощности электрических приборов, а иногда их работа вообще прекращается. Обычные лампы накаливания начинают гореть очень тускло, а у люминесцентных ламп начинается мерцание.

Главная опасность таких ситуаций заключается в некорректной работе бытовых приборов и оборудования. Больше всего страдают электродвигатели, установленные во многих устройствах. В некоторых случаях причиной перекоса является обрыв фазы, вызывающий значительное увеличение токов в других фазах. Такой режим работы приводит к перегрузкам оборудования и считается аварийным.

8e8e39b7e5f3abe381979a3ff39432ba.jpg

Кроме того, перекос может возникнуть в результате короткого замыкания фазы и нулевого провода. В такой ситуации автоматический выключатель выходит из строя, а между нулем и остальными фазами резко увеличивается напряжение.

Инверторные стабилизаторы фаз

От асимметрии напряжений и токов страдают не только потребители с однофазным подключением, но также и трёхфазные абонентские сети, в том числе и промышленные. Одним из наиболее эффективных способов решения проблемы перекоса фаз считается установка фазного стабилизатора. В отличие от обычных бытовых стабилизаторов напряжения, фазные стабилизаторы устраняют асимметрию путём усиления или перераспределения нагрузки.

12b65e70fc4cbaa32e73567ccf67620c.jpg

По сути функцию многофазного симметрирующего стабилизатора может выполнять сборка из трёх однофазных стабилизаторов напряжения. Однако если три устройства объединить в одно, это может сулить существенную выгоду. Принцип действия трёхфазного прибора заключён в том, что он имеет одно устройство запаса и преобразования энергии, в роли которого выступает импульсный трансформатор. Если вкратце: однофазный стабилизатор, установленный на наиболее просаженной фазе, вынужден компенсировать повышение напряжения за счёт увеличения потребляемой мощности, что сопровождается сильным снижением КПД преобразователя.

В свою очередь трёхфазные стабилизаторы черпают необходимую для выравнивания энергию с фаз, на которых напряжение выше номинального, за счёт чего размер потерь на преобразование значительно ниже. При этом осуществляется дополнительная нагрузка на ненагруженные фазы, то есть стабилизируется не только потребительская, но также отчасти и питающая сеть. Наличие общего инвертора также позволяет поддерживать трёхфазную сеть при временном отсутствии напряжения на одной из фаз питания.

e164f674badd5128df07f72602c6c041.jpgТрехфазный стабилизатор напряжения FNEX SBW 100

Не обходится и без недостатков. В первую очередь таковым выступает сложность устройства и высокая стоимость приборов трёхфазной стабилизации. По большей части стабилизаторы фаз применяют в электроснабжении небольших предприятий, оснащённых электрооборудованием с общей потребляемой мощностью до 80–100 кВА: котельных, базовых станций мобильной связи, мебельных цехов. Для более мощных потребителей предусмотрены иные способы стабилизации.

Основные причины подобного явления

Главным фактором возникновения такой ситуации принято считать неравномерное и неправильное по технологии распределение рабочей нагрузки во внутренней сети. В таких случаях неизбежно проявляется перегрузка одной из фаз. Следствием происходящего процесса обязательно становится недогруз двух остальных фаз.

5a82690b330c305213ffcef0f1e0d609.jpg

Наличие всего одной фазы не гарантирует стабильность нагрузки. В моменты подключения к питанию значительного количества техники бытового назначения практически всегда проявляется перегрузка. Мощность вследствие перекоса падает, и работа приборов прекращается.

Работа во внештатном режиме приводит к значительным поломкам оборудования. Наиболее уязвимыми в этом плане для практически всех устройств будут двигатели. Следовательно, вероятность их выхода из строя наиболее высока. Токоизмерительные клещи – оптимальный способ выполнить проверку для определения зоны перекоса и уточнить, какая цепь подвержена перегрузке.

6005ccf9c87806317debdc0423c0ac78.jpg

Нейтраль глухозаземленного типа – обязательный элемент трехфазной цепи. Главная ее функция – это выполнить в цепи выравнивание распределения в случае его неравномерности. Но эту функцию приобретает одна из фаз при . На ней напряжение будет 380 вольт, а на других участках всего 127, а во многих случаях и ниже.

Сущность явления

Перекос фаз проявляется в трехфазных четырех- (пяти-) проводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

Как правило, низковольтная трехфазная электрическая сеть напряжением 400 В (0,4 кВ) содержит источники электроэнергии, обмотки которых соединены в «звезду» с выведенным нулем.

Если трехфазная сеть четырехпроводная, то нулевой проводник выполняет две функции. Первая функция: нулевой рабочий проводник служит для подключения однофазных электроприемников. Вторая функция: нулевой рабочий проводник служит для работы защиты. В пятипроводной сети, каждой из двух перечисленных функций соответствует свой провод.В низковольтных сетях различают первичные и вторичные источники электроэнергии (источники питания) независимо от способа получения электрической энергии. К первичным источникам относятся те, которые непосредственно вырабатывают электроэнергию, например электрические генераторы (в качестве привода в них могут быть использованы гидроагрегаты, паровые турбины, дизели, газовые двигатели). К вторичным источникам относятся те, которые преобразуют электрическую энергию первичных источников, как правило, это трансформаторы, установленные в трансформаторных подстанциях (ТП).

Идеальную модель, отображающую взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений можно изобразить в виде равностороннего треугольника с вершинами «А», «B», «С» и центром «0».Векторы АВ, ВС и CA (лежащие на сторонах треугольника) — это линейные напряжения (380В).Векторы, проведенные из центра треугольника к его вершинам — 0A, 0B и 0С — это фазные напряжения.В идеале они равны между собой 0A=0B=0С и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°, то есть└A0B=└B0C=└C0A=120°. Данная модель является идеальной и перекос фазных напряжений в ней отсутствует.

Так как к трансформаторам ТП подключают множество потребителей, в том числе однофазных, то в каждый случайный момент времени можно ожидать, что нагрузки в различных фазах будут различны. Причем если даже однофазные нагрузки по величине одинаковы, то их включение под нагрузку или отключение не может происходить синхронно. Возникает ситуация RA > RB > RC ≠ 0, где «R» – это сопротивление нагрузки, и, соответственно, «RA» — это спротивление нагрузки на фазе А, «RB» — это спротивление нагрузки на фазе B, «RC» — это спротивление нагрузки на фазе C.

Различие фазных нагрузок по величине и характеру создает условия для возниконовения перекоса фазных напряжений.

Если обратиться к описанному выше равностороннему треугольнику, то графически это будет выглядеть следущим образом: точка 0 в центре треугольника, из которой исходят векторы идеальных фазных напряжений величиной 220В 0A, 0B и 0С, — смещается относительно центра треугольника. Назовем ее 0′. Смещаются и сами векторы фазных напряжений на произвольный угол друг относительно друга. Смещенные векторы фазных напряжений 0’A, 0’B и 0’С не равны между собой, 0’A ≠ 0’B ≠ 0’С. Напряжение на каждой из фаз меняется с величины в 220 В например на 190В, 240В и 230В соответственно.

Такая ситуация называется перекосом фазных напряжений.

Если бы сопротивления нагрузки были равны, то токи, через них протекающие так же были равны между собой.Учитывая то, что угол сдвига между ними равен 120°, то их геометрическая сумма равнялась бы нулю.

Однако при их неравенстве в результате суммирования возникает ток I00′, который называется уравнительным. А, следовательно, напряжение U00′, которое называется напряжением смещения.

Перекос фаз (фазных напряжений), как правило, характеризуется неизменностью или одинаковостью линейных напряжений источника и значительным различием по величине фазных напряжений. То есть равносторонний треугольник, образуемый векторами линейных напряжений остается равносторонним треугольником, это означает, что значение трех линейных напряжений соответствует 380В, возможны незначительные отклонения значений, которые называются являются допустимыми.Значительно смещаются векторы фазных напряжений внутри треугольника, которые соединяют точку внутри треугольника с его вершинами, меняется величина фазных напряжений и угол сдвига между ними.

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.

344ed3109006ed26d359c850eb21080a.jpgДиаграмма напряжений в идеальных трехфазных сетях

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.

436eb8912b61e69be431929aeed90ec6.jpgПример диаграммы напряжений при возникновении перекоса

Причины возникновения

Нарушение симметричности напряжений в трёхфазной цепи — нежелательная ситуация. Поэтому для того чтобы её устранить, необходимо понять, почему она может возникнуть. Причины перекоса фаз в трёхфазной сети сводятся к основным трём обстоятельствам:

  • неравномерное группирование потребителей;
  • отсоединение нулевого провода;
  • замыкание фазного провода на землю.

a8593f4818f5a9e5c746cf2fb607377c.jpg

При неправильном распределении потребителей в трёхфазной трёхпроводной цепи, напряжение на них будет существенно отличаться. Потребители, обладающие наименьшим сопротивлением, окажутся под повышенным напряжением. Токоприёмники с большим значением сопротивления будут иметь напряжение, не достигающее оптимального значения.

Неравномерное распределение нагрузки оказывает влияние как на источники и приёмники электрической электроэнергии, так и на потребителей. Для электроприёмников перекос грозит снижением срока службы их работы.

На источниках электроэнергии неравномерное распределение напряжения по фазам скажется в виде увеличенного потребления энергии, повреждений изоляции, износа, сокращение срока службы. При использовании автономного дизельного генератора увеличится расход топлива и охлаждающего вещества.

Снижение качества электрической изоляции для потребителей чревато такими последствиями:

  • повреждение, поломка бытовых приборов или электрической проводки;
  • возникновение пожара;
  • получение травм;
  • выход из строя электроприборов.

Причины появления перекоса фаз

Мы уже подробно

разбирали трёхфазную сеть

, осталось рассмотреть ещё один аспект –

обрыв нуля в трехфазной сети

, который является самой неприятной аварией.

В электросетях обрыв любого провода уже авария, которая ни к чему хорошему не приводит, но разрыв нейтрали это особенная неприятность. Подавляющее количество квартир сегодня запитано от трёхфазных трансформаторов с глухозаземлённой нейтралью. Помимо безопасности именно эта нейтраль позволяет безболезненно выравнивать небольшие

перекосы фаз в трехфазной сети

, подавая в квартиры более-менее 220В с заземлением.

Отключаем нейтраль (например, в стояке подъезда). Что мы получим в итоге этой ситуации? Для начала мы получим неуправляемый процесс перераспределения напряжения (который будет зависеть от загрузки каждой из фаз в разных квартирах). Наиболее сопротивляющаяся (загруженная) фаза возьмет на себя функцию «нейтрали». Напряжение в ней начнёт повышаться до значений в 380В. Самая разгруженная фаза «просядет» до 127В или ниже. Результат будет прогнозируемый – выход из строя бытовой техники, перегоревшие лампы и прочие неприятности. Первыми выйдут из строя приборы с двигателями, потом с нагревательными элементами. Точные приборы тоже пострадают, но в меньшей степени. Современный телевизор вряд ли сгорит – выключится. Но стиральная машинка не выживет точно.

Хуже всего придётся тем, кто окажется «в конце» этой линии, нагрузки превысят допустимые, притом, что не все автоматы «сообразят», что пора отключиться. Здесь крайне велики риски возгораний, как приборов, так и проводки. Так что

обрыв нуля в трехфазной сети

– граничный случай, где полная

несимметрия напряжений,

отсутствие заземления = поражение током человека и гарантированная аварийная ситуация для электросети. На фото как раз пример крайнего перекоса фаз на тестовом приборе:

Это, конечно, самая неприятная ситуация, но перепады напряжения в сети тоже не так безобидны, как кажется, особенно когда речь идёт о частном доме запитанном от трёх фаз.



Простое реле контроля напряжения, которое можно установить в квартире (или щитке), настроенное на принудительное отключение при изменениях именно напряжения, поможет уберечь от такой ситуации электропроводку и приборы.

2d72b45b99732eb1b4166a071d7a70a5.jpg

Вернёмся к другим причинам

перекосов фаз в трехфазной сети

, точнее нас больше интересует бытовое приложение – то есть двухфазная сеть квартиры или частного дома, которая является

СОСТАВНОЙ

частью трехфазной сети. Не стоит забывать именно об этой детали – наши две фазы лишь часть большой энергосистемы.

Очередной пример. В нашей квартире 4 линии. Возьмем все приборы, удлинители и тройники и всё включим в одну розетку одной линии. А в розетку другой линии включим мультиметр и посмотрим на то, что будет с напряжением. Что произойдёт? Да,

прекратит это безобразие и отключит проблемную линию. Но перед этим мы увидим на мультиметре «свободной линии», что напряжение значительно превысит 220 В. Как раз на этом принципе и построена

защита от перекоса фаз

– распределение нагрузки.

Ещё раз – перекос фаз возникает в ситуации, когда одна из фаз «перегружена» нагрузкой, а другая «свободна». Те самые весы – на одну чашку мы складываем приборы, включая их один за другим, а вторая чаша весов пустая. Естественно чаша с приборами перевесит пустую.

В реальности для разветвлённой энергосистемы процесс сложнее, поскольку в процессе участвуют промышленные электроприемники, системы уличного освещения, а также реактивная мощность. Но смысл процесса именно таков – главная задача электрика, особенно доморощенного, такого как мы, правильно спрогнозировать нагрузки на разных участках электросети в квартире или доме, не допуская сосредоточения мощных потребителей в одной линии.

Смещение нейтрали

Ну вот, с терминами разобрались, осталось узнать, что такое смещение нейтрали, каковы признаки и как оно возникает.0d77309ad74cb518821e86ec0eb6c5ad.jpg

Так выглядит треугольник-звезда напряжений в исправной электросети. Между вершинами треугольника, то есть между фазами напряжение 380 вольт и это напряжение называется линейным. А вот между любой фазой и нулем, привычное нам, напряжение 220 вольт и оно называется фазным.

Снова немного окунемся в теорию. В трехфазной сети есть такая особенность, что по нулевому проводу ток максимальный в том случае, если загружена ТОЛЬКО одна фаза. При симметричной нагрузке всех трех фаз ток в нулевом проводе равен нулю.

Итак, в подъезд подается три фазы, дальше фазы в определенном порядке подаются в разные квартиры с целью хотя бы приблизительно обеспечить симметрию нагрузки, а вот ноль идет абсолютно во все квартиры. Схематично и упрощенно это можно представить в виде трех розеток. 771abd2338a46c15944b6bc96fae2f48.jpg

А теперь представьте себе, что автомат защиты выбран неправильно, нагрузка несимметрична и по нулевому проводу начинает протекать очень большой ток, который вызывает нагрев провода. В конце концов, ноль отгорает. Или ноль после ремонтных работ электрик по своей халатности забывает присоединить на место.bad71cea03cafce3df316a9d1afadde5.jpg

Дальше, в любую розетку мы включим лампочку, но две других трогать не будем.c54949966f27c6eb1ae4df10431776af.jpg

И ничего не произойдет. В том плане, что лампочка не загорится. Она попросту будет кусочком провода, который соединит фазу «А» с бывшим нулевым проводом и бывший нулевой провод просто станет продолжением фазы «А», но только подключенным через лампочку. Теперь посмотрим, что будет на диаграмме:c4f53b9be47b979ee6505cdcd69b59aa.jpg

А видим мы следующее, что теперь между бывшим нулевым проводом и двумя другими фазами («С» и «В») будет напряжение 380 вольт!!! Включаем еще одну точно такую же лампочку в другую розетку.ccf058398deaa093cf7702fbbec69967.jpg

Теперь между бывшим нулевым проводом и каждой из фаз «А» или «В» напряжение будет около 190-200 вольт, а фазой «С» около 360 вольт.

Ну и в завершении, если мы включим еще одну такую же лампочку в третью розетку, мы снова получим диаграмму, как на самом верхнем рисунке.

Делаем выводы. Чем больше нагрузка в фазе при обрыве нулевого провода, тем сильнее падает напряжение в этой фазе, но возрастает в других. Угадать, что будет через секунду в такой сети просто нереально. Очень хорошо видно, что нулевая точка смещается относительно фазных проводников и относительно нулевой точки, как таковой, и именно поэтому такое явление называется – смещением нейтрали. Говорить о перекосе фаз в этом случае тоже не получается, фазы остаются на месте, напряжение между ними неизменно, угол сдвига фаз равен 120° — изменяется потенциал (напряжение) нулевого провода относительно фаз и относительно нулевой точки понижающего трансформатора. «Расфазировки» тоже не происходит – порядок фаз не меняется. Но что в этом случае страшно, это короткое замыкание одной из фаз. Если при включении-выключении приборов ноль просто гуляет, нагрузка более или менее равномерна, то при коротком замыкании (якобы коротком, потому что ноль оборван) на одной фазе, на двух соседних напряжение сразу поднимется минимум до 360 вольт, а максимум до 400. При целом нулевом проводе и надежном контакте смещение нейтрали тоже происходит, но в пределах 1-3%. При большой несимметричности нагрузки всё, что может произойти это просадка напряжения в одной из фаз, просто потому, что проводник фазы не справляется с нагрузкой и происходит очень небольшое смещение нейтрали, но напряжение в соседних фазах при этом если и повысится, то на 1-5 вольт, не больше. Так что, если в вашем доме начали перегорать лампочки, бытовые приборы и другое электрооборудование по вечерам или утрам, или наоборот, вы не можете пользоваться бытовыми приборами из-за нехватки напряжения, запросто может оказаться, что оборвался нулевой провод на электрическом стояке. Запомните одну простую вещь, на смещение нейтрали указывает понижение напряжения на одной (двух фазах), но при этом на соседних двух (одной – соответственно) фазах напряжение ЗНАЧИТЕЛЬНО ПОВЫШАЕТСЯ. Выражаясь техническим языком: нейтральный провод обеспечивает СИММЕТРИЮ фазных напряжений при НЕСИММЕТРИЧНОЙ нагрузке. Именно для этого делается перемычка на вводе между заземляющей и нулевой шинкой, чтобы снизить смещение нейтрали (Заземление нулевого провода). И именно поэтому рекомендуется выключать электроприборы из розеток, когда вы ими не пользуетесь, потому что никогда не угадаешь, когда произойдет обрыв нулевого провода. Чтобы защитить себя от последствий смещения нейтрали можно установить реле контроля напряжения, подробнее об этом можно почитать в этой статье.

← Предыдущая страница
Следующая страница →

Последствия перекоса

Наиболее просто обнаружить неравномерность напряжения даже без вольтметра в быту. При его пониженном значении бытовые приборы могут не включаться, осветительные приборы будут гореть очень тускло.

Последствия неравномерного распределения нагрузки:

  • ухудшение качества электроэнергии;
  • появление уравнительных токов, из-за которых потери электроэнергии увеличиваются;
  • неэффективная работа электрооборудования, снижение качества электрической изоляции и, как следствие, уменьшение срока службы аппаратуры.

Перекос фаз — явление крайне нежелательное, но, к сожалению, довольно распространённое при работе электрооборудования. Полностью искоренить его почти невозможно. Поэтому необходимо следить, чтобы отклонения значения напряжений всегда находились в допустимых пределах. Это обеспечит длительный срок службы электроприборов и сохранит здоровье и жизнь обслуживающему персоналу.

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.

40ae40f09bc0591bf34a2837cd1181f1.jpgРеле контроля фаз (А) и пример схемы его подключения (В)

Данный трехфазный автомат может обладать следующими функциями:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Проверка обрыва на отдельных фазах, при обнаружении такового нагрузка отключается от сети.
  4. 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.

Сущность явления перекоса фаз

Явление перекоса фаз известно практически всем, кто так или иначе сталкивается с проблемами, связанными с потреблением электроэнергии. Перекос фаз проявляется в трехфазных четырех- (пяти-) проводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

В идеальном состоянии фазное напряжение (напряжение между каждой из трех фаз и нулевым рабочим проводником) составляет 220 В. Векторная диаграмма напряжений генератора (модель, отображающая взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений) показана на рис. 1.

Линейные напряжения образуют равносторонний треугольник с вершинами UA, UB, UC. Фазные напряжения 0A, 0B и 0C равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°. Данная модель является идеальной и перекос фазных напряжений в ней отсутствует.

a3b03b5f3e2043ca870cea44c02f5d0a.jpg

Рис. 1. Векторная диаграмма
напряжений генератора

При подключении нагрузки на разные фазы, которая всегда отличается и по величине, и по характеру — резистивная и реактивная (индуктивная и емкостная), в питающей сети возникает перекос фазных напряжений. Помимо вреда, который наносит электроэнергия низкого качества непосредственно электроприемникам, возникают уравнительные токи, вызывающие дополнительный расход электроэнергии, и, соответственно, топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора.

Схема, иллюстрирующая условия возникновения перекоса фаз (напряжений) представлена на рис. 2, где RA, RB, RC — активные сопротивления нагрузок по фазам, причем RA > RB > RC ≠ 0.

Если бы сопротивления нагрузки были равны, то токи, через них протекающие так же были равны между собой. Учитывая то, что угол сдвига между ними равен 120°, то их геометрическая сумма равнялась бы нулю.

Однако при их неравенстве в результате суммирования возникает ток I00′, который называется уравнительным (см. рис. 2.). А, следовательно, напряжение U00′, которое называется напряжением смещения. Графически напряжение смещения показано на рис. 3. красной сплошной линией. Красным пунктиром обозначены фазные напряжения, сдвинутые друг относительно друга на произвольный угол и отображающие перекос фаз. Белым пунктиром показана идеальная ситуация без перекоса фазных напряжений.

dbd8c15390712ae45dc24f958815204c.jpg

Рис. 2 Схема, иллюстрирующая условия
возникновения перекоса фаз.

Чем больше уравнительный ток, тем больше Ваши потери электроэнергии. Чем больше напряжение смещения, тем выше риск повреждений, отключений, отказов, неустойчивой работы  Ваших электроприемников, генератора электроэнергии, тем быстрее они изнашиваются, тем больше потребляют ресурсов.

7be657a7ab3cd33d0604477ea255fe9c.jpg

Рис. 3. Напряжение смещения.

РСССРРРРРёР РРСРРРСР СРР С РРРРССС СРёРРРССРёССССРРР ССРРССРСРРСРСР РРР

Основные функции симметрирующего трансформатора ТСТ:

  • симметрирование фазных напряжений (устранение перекоса фаз) РїСЂРё электроснабжении потребителей РѕС‚ Госсети;
  • равномерное распределение нагрузки РїРѕ фазам РїСЂРё РїСЂРё электроснабжении потребителей РѕС‚ Госсети;
  • равномерное распределение нагрузки РїРѕ фазам для устранения перекоса фаз РїСЂРё электроснабжении потребителей РѕС‚ автономного источника ограниченной мощности (газо-, бензо-, дизель-генератора).

Диапазон мощностей модельного ряда: от 10 кВА до 1000 кВА

c76305f415ffcafd9853641e5fdeae3e.jpg

Как работает ТСТ?

83eea0bbc029efac7b879232f2eb82e5.jpg

Принцип действия ТСТ основан на эффекте симметрирования – за счет электромагнитного перераспределения нагрузки по фазам. Перераспределение осуществляется таким образом:

  • 50% мощности остается РЅР° той фазе, Рє которой подключена нагрузка,
  • РїРѕ 25% мощности распределяется РЅР° РґРІРµ оставшиеся фазы.

Нагрузки подключаются на все три фазы, такое перераспределение позволяет сделать загрузку трехфазной сети значительно более равномерной.

 
Эффект от применения ТСТ:

  • снижение СѓСЂРѕРІРЅСЏ потребления электроэнергии;
  • снижение расходов РЅР° ремонт Рё обслуживание электроприборов;
    уменьшение износа подключенного к сети оборудования;
  • увеличение СЃСЂРѕРєР° службы оборудования;
    обеспечение безотказной работы оборудования;
  • обеспечение устойчивой работы дизель-генератора РїСЂРё работе РЅР° однофазную нагрузку;
  • возможность подключения Рє генератору однофазных потребителей, мощность которых превышает мощность фазы генератора (РЅР° иллюстрации справа);
  • возможность подключения мощных однофазных / двухфазных потребителей даже РїСЂРё наличии ограничений РЅР° потребляемую мощность (РґРѕ 50% трехфазной мощности).
b0d53f0809ce7659ecdba32d72108c12.jpg Трехфазный симметрирующий трансформатор РўРЎРў запатентован (зарегистрирован РІ Государственном реестре изобретений Р РѕСЃСЃРёР№СЃРєРѕР№ Федерации) 10 января 2008 РіРѕРґР° Рё эксклюзивно выпускается патентообладателем — компанией «»

 

67cdf4d73fd0ab78ac05c35f65bad7ec.jpg

Дополнительные функции модифицированных трансформаторов ТСТ:

  • Преобразование трехфазной сети РІ однофазную;
  • Преобразование трехфазной сети РІ однофазную СЃ гальванической развязкой;
  • Преобразование трехфазной трехпроводной сети РІ трехфазную четырёхпроводную (формирование нулевого рабочего РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєР° для возможности подключения фазной нагрузки);
  • Отогрев трубопроводов Рё конструкций.

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.

dc3afb2261fa9166acc21eb0490c38a1.jpgНормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

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.

86c4fb3b34d1960d54cdfb6dd0c76c3e.jpgВырезка из СП 31-110 (п 9.5)

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.

Перекос фаз в трехфазной сети

 

Наиболее распространенную схему соединений нагрузок в трехфазной сети, называемой «звездой», которую дополняют нейтральным проводом, подключенным к центральной точке и электрически связанным с заземлением. Для простоты понимания трехфазную электрическую сеть можно представить с помощью равностороннего треугольника с нейтральной точкой в его середине. 7df967f2b24387573c2712a8f25a6623.jpgТреугольник визуализирует работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом поселке и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Обозначив вершины треугольника точками A, B, C а середину N (нейтраль), можно составить формулу напряжений и зависимость между ними:

AB=BC=CA=380 В;

AN=BN=CN=220 В.

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN.

Трехфазный генератор, который используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

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:

  1. 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.
  1. Увеличивается потребление электричества оборудованием.
  2. Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
  3. 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.

Опасность и последствия перекоса

Чем опасен перекос фаз в электросети? Условно негативные моменты можно разделить на три группы:

  1. Вред для электрических приемников (приборов, оборудования): их повреждение, уменьшение срока использования.
  2. Вред для источников электроэнергии: механические повреждения, увеличение потребления электроэнергии, уменьшения срока эксплуатации источника.
  3. Последствия для потребителей: увеличение расходов на электричество, необходимость ремонта электрооборудования, возможное получение травм.

Из-за того что электроэнергия распределяется по проводникам неравномерно, в электросети значительно увеличивается потребление электричества. Трехфазная сеть, у которой образовалась несимметрия, может снизить срок эксплуатации электроприборов и бытовой техники.

Если это автономная электростанция, то расход масла и топлива при такой ситуации значительно увеличивается, а генератор может сломаться. В случае, когда одна фаза получает больше напряжения, чем две другие, электробезопасность нарушается. А это может привести к различным электротравмам, а также к возгоранию электрических бытовых приборов и самой проводки.

Как видно последствия такого явления значительные и их решение и устранение может привести к большим материальным затратам. Для того чтобы избежать подобной неприятной ситуации, следует заранее принимать определенные меры.

Симметрирующие трансформаторы

Другой тип устройств для стабилизации токов и напряжений — симметрирующие трансформаторы. Они имеют более широкий диапазон подключаемой мощности. Для сетей с потребляемой мощностью до 400 кВА рекомендуется установка низковольтных трансформаторов типа ТСТ, для более мощных — симметрирующих трансформаторов 6/0,4 кВ типа ТМГСУ.

d8bab7dacbc9a091d32b64610ba4cb9e.jpg

Оба типа трансформаторов отличаются от обычных силовых тем, что имеют дополнительную обмотку. Она расположена параллельно первичными обмотками и включена между рабочим нулем и контуром заземления средней точки трансформатора. Принцип действия прост: при появлении асимметрии нагрузок в нулевом проводе возникает ток, который передаётся магнитному сердечнику трансформатора, а затем подтягивает наиболее нагруженную фазу. Компенсация осуществляется автоматически за счёт разницы в периодах колебаний разных фаз.

e3153433e630132aa38ad56682b37234.jpg

Трансформаторы ТМГСУ практически ничем не отличаются от низковольтных симметрирующих. Размещение устройства балансировки фаз на ступени понижающей трансформации просто позволяет исключить дополнительную преобразовательную цепочку и, соответственно, избежать дополнительных потерь в магнитопроводе. Простота, надёжность и низкая стоимость делает симметрирующие трансформаторы лучшим решением для сетей с невысокими требованиями к чистоте синусоиды. Однако трансформаторы не обладают столь широким набором защит и функций стабилизации, которые есть у приборов инверторного типа.

Защита от перекоса фаз популярные способы

Чтобы в частном доме или городской квартире не возникло проблем с электричеством нужно изначально воспользоваться услугами профессионального электрика. Он не только грамотно спланирует все электроснабжение жилья, но и выполнит правильное распределение всех задействованных приборов.

46b8b0b9b873dfb214fd217308922924.jpgЗащитить трехфазную электросеть от перекоса можно при помощи автоматического выравнивателя

Для симметричной и правильной работы электрической сети принято устанавливать специальные приборы. Прибор, который выравнивает напряжение в каждой отельной цепи, называется стабилизатор. Такой стабилизатор способен защитить технику и разные электрические приборы от перебоев серьезных нарушений в сети.

Каждый электрик может дать рекомендации, как предотвратить перекосы фаз, подсказать несколько способов и проконсультировать, что случиться, если их не соблюдать.

Способы защиты трехфазной электросети от несимметрии:

  • Грамотно составить проект по электроснабжению, с учетом всех дополнительных нагрузок;
  • Использовать автоматический выравниватель;
  • По необходимости нужно изменить саму схему электрической сети, спроектированную ранее;
  • Сменить мощность потребителей;
  • Установить необычное , которое сможет отключить питание.

Сегодня на современном рынке можно найти и приобрести специальный счетчик, который оснащен индикатором. Это небольшое устройство способно проконтролировать и показать то напряжение, которое есть в сети. Так же можно установить стабилизатор на вход в дом, который делает ток стабильным и показывает его значения.

Какие угрозы имеется при перекосе

Пренебрегать последствиями такого явления не рекомендуется. Потенциальная опасность перекоса очень велика, а все отрицательные моменты можно разделить на три условных группы:

  1. Нанесение вреда потребителям электричества. Оборудование и приборы могут прослужить меньший срок, получить повреждение и полностью выйти из строя.
  2. Не меньшая угроза имеется и для источников электричества. В первую очередь надо упомянуть повреждения механического характера, критическое возрастание потребления энергии, снижение эксплуатационных сроков.
  3. Для владельцев оборудования в разы увеличиваются расходы на потребляемое электричество, частые ремонтные работы, а также потенциальная опасность получения травм.

Неравномерное распределение энергии по токопроводникам всегда способствует увеличению потребления электричества. Несимметричность в трехфазной сети – это практически неизбежное снижение эксплуатационного ресурса бытовых приборов и техники.

Существует реальная опасность поломки генератора автономной электростанции, ведь происходит существенное увеличение потребляемого топлива и масла. Снижаются параметры безопасности при получении одной из фаз большего напряжения, чем остальными. Следовательно, возникает риск электротравматизма. В подобных ситуациях нередки факты возгорания проводки и приборов.

Таким образом, речь идет об очень серьезных последствиях и значительных затратах на преодоление их последствий. Существует несколько способов профилактики нежелательного воздействия перекосов.

Порядок чередования фаз в трехфазной сети

Прямое и обратное чередование фаз

Трехфазный переменный ток графически представляет собой три фазы в виде чередующихся синусоид на оси Х, сдвинутых по отношению друг к другу на 120°. Первую синусоиду можно представить как фазу А, следующую синусоиду как фазу B, сдвинутую на 120° относительно фазы А, и третью фазу C, также сдвинутую на 120° по отношению к фазе В.

3f23c231d9e304412ac901e7f998a46c.jpg

Графическое отображение сдвига фаз на 120° трехфазной сети

 

Если фазы имеют порядок АВС, то такое следование фаз называется прямым чередованием. Следовательно, порядок фаз СВА будет означать обратное чередование. Всего возможно три прямых чередования фаз ABС, BCА, CАВ. Для обратного чередования фаз порядок будет выглядеть как CВА, BCА, ACB.

Проверить чередование фаз трехфазной сети можно фазоуказателем ФУ — 2. Он представляет собой небольшой корпус, на котором имеются три зажима для подключения трех фаз сети, алюминиевого диска с черной точкой на белом фоне и три обмотки. Принцип действия у него аналогичен работе асинхронного электродвигателя.

Если подключить фазоуказатель к трем фазам и нажать кнопку на корпусе, то диск начнёт вращаться в одну из сторон. Когда вращение диска совпадает со стрелкой на корпусе, тогда фазоуказатель показывает прямое чередование фаз, вращение диска в обратном направлении указывает на обратное чередование фаз.

aec7119e3cc9bd38200ca39a8993f43a.jpg

Электрическая схема фазоуказателя ФУ-2

В каких случаях необходимо знать порядок чередования фаз. Во-первых, если дом подключен к трехфазной сети и установлен индукционный электросчётчик, тогда нужно соблюдать на нем прямое чередование фаз. При неправильном подключении такого электросчетчика возможен его самоход, что даст неправильные показания в сторону увеличения расхода электроэнергии.

Также, если в доме используются асинхронные электродвигатели, то направление вращения ротора будет зависеть от порядка чередования фаз. Меняя чередование фаз на асинхронном электродвигателе можно изменить направление вращения ротора в нужную сторону.

Что такое фазировка трехфазной сети

Фазировку трех фаз проводят в трансформаторных подстанциях при параллельном подключении трансформаторов. Подключение двух трансформаторов к одной трехфазной сети осуществляется межсекционными автоматическими выключателями. Проверить одноименные фазы фазоуказателем не представляется возможным.

Однако можно определить одноименные фазы мультиметром или любым вольтметром с пределом измерения 500 В. При проведении фазировки, нужно соблюдать все меры безопасности и заранее проверить на работоспособность мультиметр

Перед нахождением одноименных фаз важно определить наличие фазного напряжения относительно «земли» на всех шинах (на случай обрыва).

5f54981e38c71701f040f2adc5335823.jpg

Проверка на обрыв и нахождение одноименных фаз в трехфазной сети

Далее, работая в резиновых перчатках, замеряют линейные напряжения на шинах разных трансформаторов. Если найдены шины, напряжение между которыми около нуля, то такие шины имеют одноименные фазы и их отмечают. Следом находят остальные две пары одноимённых шин и также отмечают.

Если напряжения между всеми шинами разных трансформаторов ниже линейного 380 В, но значительно отличаются от нуля, то фазировать такие трансформаторы нельзя, т. к. они имеют разные схемы соединения. Найденные одноимённые шины соединяют на разъединителях для параллельной работы.

b9692c13860ca397a17ec088a74792b2.jpg

Отличие фазного и линейного напряжения в трехфазной сети

Когда трансформатор имеет различные напряжения, при одинаковых схемах соединений, их подгоняют переключателем отводов обмоток трансформаторов до номинального значения. Фазировку высоковольтных линий проводят специальными высоковольтными индикаторами УВНФ.

Тоже интересные статьи

electricavdome.ru

Основные понятия перекоса фаз и параметров сети

Для начала возьмем обычные весы – с коромыслом, на которое положим шарик. Пока весы в равновесии шарик будет посередине. Но как только коромысло наклонится, шарик покатится под уклон. У шарика тоже есть вес, поэтому, чем ближе он будет к краю коромысла, тем сложнее будет уравновесить эти весы. Проблема даже не в том, что вес шарика неизвестен, дело в том, что он двигается. Примерно такая же проблема возникает, когда возникает перекос фаз в трехфазной сети, только при этом у весов будет не два плеча, а три, и куда покатится шарик непонятно.

В примере выше нет формул, но зато есть физика явления, поскольку даже в сети из двух фаз (или фазы и нейтрали)

шарик это фактически потребляемая мощность

. Если процесс не остановить, то шарик докатится до конца плеча весов, упадёт на чашку, и восстановить равновесие уже не получится, без вмешательства извне. Графически это можно представить вот так:

Зелёные линии – это равновесное состояние, красные показывают, как может измениться напряжение при

перекосе фаз в трёхфазной сети

, причём аварийной будет ситуация, когда значение отрезка «Фаза С точка N’» превысит 300 вольт. Крайним случаем будут ситуация, в которой точка N совпадёт с «Фаза А» или «Фаза В». Ещё раз смотрим на рисунок – перекос (отрезок N – N’, значение перекоса) в этой ситуации достигнет значения 220 В.

При этом на отрезке «Фаза С – N’» значение напряжения вместо 220В составит 380 В. Для бытового прибора, рассчитанного на максимальные 250 В это катастрофа. Конечно,

должны будут в таких условиях обесточить линию, но это произойдёт только при наличии нагрузки в цепи.

Подведём промежуточный итог:

перекос фаз в трёхфазной сети

– это ненормальная ситуация, приводящая к изменениям параметров сети,  что может привести к авариям. Давайте посмотрим, откуда возникает такой перекос, и можно ли с ним бороться.

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.

Способы защиты от перекоса фаз

Таким образом, для

защиты от перекоса фаз

используются следующие способы:

  1. Грамотное проектирование сети с прогнозом нагрузок. Это позволяет сбалансировать потребление так, что фазы участвующие в питание объекта нагружены равномерно.
  2. Использование приборов, позволяющих выравнивать нагрузку по разным фазам в автоматическом режиме, без участия оператора (для больших объектов).
  3. Изменение схемы потребления в уже существующих сетях, если были допущены ошибки проектирования сети или изначально не было возможности оценить мощность потребления на каждом участке.
  4. Изменение мощности потребителей в самых критических ситуациях.

Самым крайним способом исключения перекоса является перераспределение подачи энергии (переключение многоквартирного дома на более нагруженную линию), что позволяет проблемный объект «разбавить» большим количеством потребителей на всех трёх фазах.

Есть и другие способы, но они относятся к промышленному потреблению, мы рассматривать их не будем. И заметим, что грамотный проект (схема) не панацея, электросеть дома или квартиры не догма, она живёт вместе с жильцами и меняется так часто, что за несколько лет может отличаться от исходного состояния.

Главный вывод этой части статьи – прежде чем

подключить электропроводку

, продумайте, всё ли вы равномерно распределили по разным линиям. Если покупаете очень мощную стиральную машинку – сделайте для неё отдельную линию. Обратитесь к электрикам, которые помогут правильно эту линию включить. В конечном итоге

несимметрия напряжений

во всём подъезде это суммарные перекосы всех потребителей. Чем равномернее будет потреблять электричество Ваша квартира, тем меньше проблем будет на этаже, а чем больше будет таких этажей, тем стабильнее будет напряжение, тем дольше будут без проблем работать все электроприборы.

Причины и последствия перекоса фаз

При появлении асимметрии нагрузок наблюдается потеря фазного напряжения на одной из фаз, при этом линейное напряжение остаётся постоянным. Схема, по которой соединены трёхфазные нагрузки, может быть рассмотрена как делитель напряжения: его падение на наиболее нагруженной фазе будет максимальным из-за низкого сопротивления, при этом на наименее нагруженных фазах напряжение будет расти и стремиться к линейному. Иными словами напряжение на фазах распределяется соразмерно подключённой нагрузке.

3554d46f91fd7e343fd725c9380d7dfc.jpg

Это мы наблюдаем в бытовых электросетях: все потребители подключены к разным фазам, однако нет никакой гарантии, что при строгой индивидуальности режимов работы и мощности электрооборудования нагрузка будет распределяться равномерно. Поэтому наиболее распространённую схему соединений нагрузок в трёхфазной сети, называемой «звездой», дополняют нейтральным проводом, подключённым к центральной точке и электрически связанным с системой заземления. Благодаря такому дополнению влияние несимметричных нагрузок на фазные напряжения существенно снижается, при этом эффективность выравнивания сильно зависит от проводимости нулевого проводника.

0fa0930ea9c7be78a8745811810febb6.jpg

Если проводимость оказывается недостаточной или нулевой провод обрывается, асимметрия нагрузок снова усиливается и вызывает неравномерное распределение фазных напряжений. Такой режим работы электросети чреват серьёзными последствиями: с ростом напряжения в каждом активном потребителе возрастает сила тока вплоть до предельных значений, выходят из строя ёмкостные фильтры устройств преобразования электроэнергии, повышается вероятность пробоя изоляции, в трёхфазных двигателях наблюдается перегрев и увеличение паразитных токов. Обрыв нуля в городской сети непременно вызывает порчу электроприборов, подключённых к незащищенной ветви, даже если они не работают в данный момент. Зачастую повреждения техники необратимы, кроме того существенно возрастает вероятность возникновения пожара. Перекос фаз также негативно сказывается и на источниках трёхфазного питания — понижающих силовых трансформаторах и трёхфазных генераторах.

Что делать

Чтобы уменьшить смещение нейтрали перед подстанциями рекомендуется устанавливать специальные симметрирующие автотрансформаторы. Схемы включения таких трансформаторов приведены ниже на изображениях.

32afba8083d7f25f65214f5cc26a638e.png

9a20688c77a0ca89f41ddc97ff399d42.png

c5cbb59edd9f43155187699e676f810b.png

Приведенные выше схемы применимы также с глухо заземлённой нейтралью нагрузки при отсутствии технической возможности встраивания компенсационной автотрансформаторной обмотки в нулевой провод, соединяя через эту обмотку нагрузку с сетью.

Поскольку увеличение нагрузки например в фазе А вызовет увеличение тока в этой фазе, напряжение на соответствующей последовательно включённой обмотке автотрансформатора тоже увеличится и произойдёт компенсация падения напряжения пропорциональная силе тока нагрузки. Установка автотрансформаторов вблизи распределительной подстанции обеспечивает наилучший эффект. Когда с этой подстанции электроэнергия по разделённым фазам подаётся потребителям, становится возможным симметрирование напряжения.

Это уменьшает потери и позволяет отфильтровать гармонические составляющие тока, возникающие от работы полупроводниковых ключей электронных балластов газоразрядных ламп, мощных инверторов, сварочных аппаратов. Работа этих устройств вносит искажения в синусоидальную форму напряжения питающей электросети. Следствием подобных искажений являются тепловые потери во всех работающих электрических машинах, подключенных к этой электросети.

Компенсация смещения нейтрали с использованием специального автотрансформатора весьма недешёвый способ борьбы с потерями электроэнергии при смещении нейтрали при несимметричной фазной нагрузке. Однако положительный эффект от этого способа получается непрерывно и быстро окупает все расходы.

eae7f3a77e9a31491583aabc959d302c.jpg 0 Измерение тока и напряжения мультиметром Необходимость измерения напряжения в электрической системе у пользователя может […]

14f490f809d41b91626a0c85b5d1e1bc.jpg 2 Промежуточное реле РПУ И снова здравствуйте. Я решил дать вам немного более узкого материала и открываю цикл […]

0e678279dbc0ba1293715344e61087ba.jpg 0 Проверка напряжения сети: индикация и измерение Для чего надо знать величину напряжения Известно, что в сети централизованного […]

1242e6faf9f2511018aac35df28f6740.jpg

Чтобы в процессе эксплуатации жилища не возникало проблем с использованием и обслуживанием электросети, нужно знать, что такое фаза. ноль и земля в электропроводке квартиры.

Александр, чем конкретно данную статью дополнить? Постараюсь учесть Ваше пожелание!

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.

Заключение. Зачем в быту нужны знания о перекосах фаз

Когда «фаза ушла» и случилась авария, сделать, конечно, ничего не получится, всё уже случится. Но, тем не менее, хотя бы общее представление о равновесии электросистемы должно быть, поскольку ряд признаков дадут понимание о том, что возможна аварийная ситуация. Основной проблемой

перекоса фаз в трехфазной сети

является перепад напряжений. Токи тоже будут меняться, но напряжение – основной признак, который даст понимание, что, возникают проблемы.

Мы попробовали эти признаки расположить по наглядности

, надеемся, это будет полезно, особенно если у Вас квартира в новостройке. Обрыв нуля в трехфазной сети мы рассматривать не будем, признаков тут нет, обычно это авария, имеющая слишком короткий временной промежуток до появления последствий, но, тем не менее, главное – обесточить свою электросеть

И важно – вынуть вилки из розеток! Итак, что должно вызвать подозрения:

  • Мигание энергосберегающих ламп или ламп дневного света. Даже мерцание должно насторожить, поскольку эти источники света наиболее чувствительны к напряжению;
  • Мигание ламп накаливания, тусклый или наоборот яркий свет. Изменение яркости, которое видно визуально, хороший повод выключить вводной рубильник, чтобы выяснить причину. В этом случае изменения напряжения уже большие;
  • Признаки нештатной работы электроприборов. Это относится к приборам с встроенной защитой – утюги, электрочайники, микроволновка и т.д. Чайник отключается, микроволновка не стартует. Это говорит о том, что напряжение в сети ниже допустимого. Автоматы защиты пока не реагируют, но параметры сети явно изменились;
  • «Тёплый» выключатель, которым включается свет. Вы можете и не увидеть мигания, но, выключая свет, почувствовали, что выключатель теплее стены. Это опасный признак;
  • При включении вилки в розетку видно (слышно) искрение. Не втыкайте вилку. Это уже совсем плохой признак. Возможно тот самый

    обрыв нуля в трехфазной сети

    ;
  • Спонтанные отключения автоматов защиты, при отсутствии перегрузок и понимании, что нагрузка в квартире (доме) никак не изменилась. Выражается это при включении освещения или приборов включенных в сеть (тот же чайник). Как правило, в таких сетях хорошо сделана защита, приборы уцелеют, но меры предосторожности не помешают;
  • Искрение, звуки щелчков в щитке и подобные признаки при входе в квартиру должны насторожить больше всего. В таких ситуациях не стоит пытаться включить лампочку – лучше всего узнать у соседей, что у них происходит и вызывать аварийную бригаду энергетиков. То же самое стоит делать, если на площадке в подъезде лампочка сильно мигает или вообще перегорела (особенно с разрушением колбы). Это признаки аварийной ситуации всей электросети, а не только у Вас в квартире.

И, конечно, стоит подумать над тем, чтобы установить прибор, который может в постоянном режиме показывать напряжение: реле, индикатор или другой. Некоторые современные счётчики снабжены такой опцией, что позволяет визуально контролировать входное напряжение. Такого рода индикатор незаменим, поскольку не все умеют использовать измерительные приборы, да и сложно постоянно вольтметром или мультиметром измерять параметры. Отличный выход – стабилизатор напряжения для частного дома (в зоне ответственного оборудования), который показывает входное напряжение и то, которое он даёт на приборы.

Ну и никто не отменял здравый смысл, а также понимание того, что приборы никогда не начнут вести себя «как-то не так», особенно все сразу. Если это происходит – начинайте принимать меры до того, как перекос фаз приведёт к прямым убыткам. Помните, что энергетики, конечно, несут ответственность за параметры сети, но она ограничена и границами и множеством оговорок, так что в случае такого рода аварий, рассчитывать на компенсацию не приходится.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here