Asimetrinių režimų priežastys elektros tinkluose

Simetriška trifazė įtampos sistema pasižymi identiškomis dydžiu ir fazėmis visose trijose fazėse. Asimetriniuose režimuose įtampos skirtingose ​​fazėse nėra vienodos.

Asimetriniai režimai elektros tinkluose atsiranda dėl šių priežasčių:

1) netolygios apkrovos skirtingose ​​fazėse,

2) nebaigtas linijų ar kitų tinklo elementų veikimas,

3) skirtingi linijos parametrai skirtingose ​​fazėse.

Dažniausiai įtampos disbalansas atsiranda dėl fazių apkrovų nelygybės. Kadangi pagrindinė įtampos disbalanso priežastis yra fazių skirtumas (nesubalansuota apkrova), šis reiškinys labiausiai būdingas 0,4 kV žemos įtampos elektros tinklams.

Miesto ir kaimo 0,4 kV tinkluose įtampos asimetriją daugiausia lemia vienfazio apšvietimo ir mažos galios buitinių elektros vartotojų prijungimas. Tokių vienfazių elektros vartotojų skaičius yra didelis ir jie turi būti tolygiai paskirstyti tarp fazių, kad būtų sumažintas disbalansas.

Aukštos įtampos tinkluose asimetriją paprastai sukelia galingi vienfaziai elektros imtuvai, o kai kuriais atvejais ir trifaziai elektriniai imtuvai, kurių fazės suvartojimas netolygus. Pastarosios apima lankines krosnis plieno gamybai. Pagrindiniai asimetrijos šaltiniai pramoniniuose tinkluose 0,38-10 kV yra vienfaziai šiluminiai įrenginiai, rūdos šiluminės krosnys, indukcinės lydymo krosnys, atsparumo krosnys ir įvairūs šildymo įrenginiai. Be to, asimetriniai elektriniai imtuvai yra skirtingos galios suvirinimo aparatai. Elektrifikuoto kintamosios srovės geležinkelio transporto traukos pastotės yra galingas asimetrijos šaltinis, nes elektriniai lokomotyvai yra vienfaziai elektros imtuvai. Atskirų vienfazių elektros imtuvų galia šiuo metu siekia kelis megavatus.

Yra dviejų tipų asimetrija: sisteminė ir tikimybinė arba atsitiktinė. Sisteminę asimetriją sukelia netolygus pastovus vienos iš fazių perkrovimas, tikimybinė asimetrija atitinka nepastovias apkrovas, kuriose skirtingos fazės perkraunamos skirtingu laiku priklausomai nuo atsitiktinių veiksnių (periodinė asimetrija).

Nepilnas tinklo elementų veikimas atsiranda dėl trumpalaikio vienos ar dviejų fazių atjungimo trumpojo jungimo metu arba ilgesnio atjungimo atliekant etapinį remontą. Vienoje linijoje gali būti įrengti fazių valdymo įtaisai, atjungiantys sugedusią linijos fazę tais atvejais, kai dėl ilgalaikio trumpojo jungimo sugenda automatinis pakartotinis uždarymas.

Dauguma stabilių trumpųjų jungimų yra vienfaziai.Šiuo atveju, nutraukus pažeistą fazę, išsaugomos kitos dvi veikiančios linijos fazės.

Tinkle su įžeminta neutrale maitinimo šaltinis linijoje su neužbaigta faze gali būti priimtina ir galima atsisakyti antrosios grandinės tiesimo linijoje. Pusfaziai režimai gali atsirasti ir išjungus transformatorius.

Kai kuriais atvejais grupei, sudarytai iš vienfazių transformatorių, avarinio vienos fazės išjungimo atveju gali būti priimtina maitinti dvi fazes. Tokiu atveju atsarginės fazės įrengti nereikia, ypač jei prie pastočių transformatorių yra dvi vienfazių grupės.

Fazinių linijų parametrų nelygybė atsiranda, pavyzdžiui, nesant perkėlimo išilgai linijų arba pailgintų jos ciklų. Transponavimo atramos yra nepatikimos ir gedimų šaltinis. Sumažinus perkėlimo atramų skaičių išilgai linijos, sumažėja jos žala ir padidėja patikimumas. Tokiu atveju pablogėja tiesinės fazės parametrų išlyginimas, kuriam paprastai taikoma transpozicija.

Įtampos ir srovės disbalanso poveikis

Atvirkštinės ir nulinės sekos U2, U0, I2, I0 įtampų ir srovių atsiradimas lemia papildomus galios ir energijos nuostolius, taip pat įtampos nuostolius tinkle, o tai pablogina jo veikimo režimus ir techninius bei ekonominius rodiklius. Atvirkštinės ir nulinės sekos I2, I0 srovės didina nuostolius išilginėse tinklo atšakose, o tų pačių sekų įtampos ir srovės - skersinėse.

U2 ir U0 superpozicija lemia skirtingus papildomus įtampos nuokrypius skirtingose ​​fazėse. Dėl to įtampa gali būti už diapazono ribų.I2 ir I0 superpozicija lemia bendrų srovių padidėjimą atskirose tinklo elementų fazėse. Kartu prastėja jų šildymo sąlygos ir mažėja produktyvumas.

Disbalansas neigiamai veikia besisukančių elektros mašinų eksploatacines ir technines-ekonomines charakteristikas. Statoriuje susidaro teigiamos sekos srovė magnetinis laukassukimasis su sinchroniniu dažniu rotoriaus sukimosi kryptimi. Neigiamos sekos srovės statoriuje sukuria magnetinį lauką, kuris rotoriaus atžvilgiu sukasi dvigubu sinchroniniu dažniu priešinga sukimosi kryptimi. Dėl šių dviejų dažnių srovių elektrinėje mašinoje atsiranda stabdymo elektromagnetinis sukimo momentas ir papildomas kaitinimas, daugiausia rotoriaus, o tai sumažina izoliacijos tarnavimo laiką.

Asinchroniniuose varikliuose atsiranda papildomų nuostolių statoriuje. Kai kuriais atvejais projektuojant reikia padidinti vardinę elektros variklių galią, jei nesiimama specialių priemonių įtampai subalansuoti.

Sinchroninėse mašinose, be papildomų nuostolių ir statoriaus bei rotoriaus šildymo, gali prasidėti pavojingos vibracijos. Dėl disbalanso sutrumpėja transformatoriaus izoliacijos tarnavimo laikas, sinchroniniai varikliai ir kondensatorių blokai mažina reaktyviosios galios generavimą.

Apšvietimo apkrovos maitinimo grandinės įtampos disbalansas lemia tai, kad vienos fazės (fazių) lempų šviesos srautas mažėja, o kitos fazės didėja, o lempų tarnavimo laikas mažėja. Disbalansas paveikia vienfazius ir dvifazius elektros imtuvus kaip įtampos nuokrypį.

Įprasti nuostoliai, kuriuos sukelia asimetrija pramoniniuose tinkluose, yra papildomų elektros energijos nuostolių, padidintų renovacijos atskaitymų iš kapitalo sąnaudų, technologinės žalos, sumažėjusio lempų šviesos srauto, sumontuotų ant sumažintos įtampos fazių, sumažėjusios šviesos srauto ir šviesos srauto sumažėjimo. lempų, sumontuotų fazėse su padidinta įtampa, tarnavimo laikas, gedimas dėl kondensatorių baterijų ir sinchroninių variklių generuojamos reaktyviosios galios sumažėjimo.

Įtampos disbalansas apibūdinamas neigiamu įtampų sekos koeficientu ir nuliniu įtampų santykiu, kurių normalioji ir maksimali leistina vertė yra 2 ir 4%.

Tinklo įtampa balansuojama iki neigiamos sekos srovės ir įtampos kompensavimo.

Esant stabiliai apkrovos kreivei, galima sumažinti sistemos įtampos disbalansą tinkle, išlyginant fazių apkrovas, dalį apkrovų perjungiant iš perkrautos fazės į neapkrautą.

Racionalus apkrovų perskirstymas ne visada leidžia sumažinti įtampos disbalanso koeficientą iki priimtinos reikšmės (pavyzdžiui, kai dalis galingų vienfazių elektros imtuvų visą laiką neveikia pagal technologijas, taip pat atliekant profilaktinį ir kapitalinį remontą). Tokiais atvejais būtina naudoti specialius balionus.

Yra žinoma daug balun grandinių, kai kurios iš jų valdomos priklausomai nuo apkrovos kreivės pobūdžio.

Vienfazėms apkrovoms subalansuoti grandinė, susidedanti iš induktyvumas ir talpa… Lygiagrečiai sujungta apkrova ir talpa yra prijungtos prie linijos įtampos. Kitos dvi linijos įtampos apima induktyvumą ir kitą talpą.

Dviejų ir trifazių nesubalansuotų apkrovų balansavimui naudojama trikampiu sujungtų kondensatorių baterijų nevienodos talpos grandinė. Kartais balunai naudojami su specialiais transformatoriais ir autotransformatoriai.

Kadangi balunuose yra kondensatorių baterijos, patartina naudoti grandines, kuriose režimas yra ir subalansuotas, ir sukuriamas Q tam kompensuoti. Kuriami įrenginiai, skirti vienalaikiam režimų balansavimui ir Q kompensavimui.

0,38 kV keturių laidų miesto tinklų disbalansas gali būti sumažintas sumažinant nulinės sekos srovę I0 ir sumažinant nulinės sekos varžą Z0 tinklo elementuose.

Nulinės sekos srovės I0 sumažinimas daugiausia pasiekiamas perskirstant apkrovas. Apkrovos išlyginimas pasiekiamas naudojant tinklus, kuriuose visi ar dalis transformatorių veikia lygiagrečiai žemos įtampos pusėje. Nulinės sekos varžą Z0 galima lengvai sumažinti 0,38 kV oro linijoms, kurios dažniausiai tiesiamos mažo apkrovos tankio vietose. Galimybė sumažinti Z0 kabelių linijoms, t. y. padidinti nulinio laidininko skerspjūvį, turi būti konkrečiai pagrįsta atitinkamais techniniais ir ekonominiais skaičiavimais.

Didelę įtaką įtampos disbalansui tinkle turi skirstomojo transformatoriaus apvijų prijungimo schema.6-10 / 0.4 kV.Dauguma tinkluose įrengtų paskirstymo transformatorių yra žvaigždės su nuliu (Y / Yo). Tokie paskirstymo transformatoriai yra pigesni, tačiau turi didelę nulinės sekos varžą Z0.

Norint sumažinti paskirstymo transformatorių sukeliamą įtampos disbalansą, rekomenduojama naudoti žvaigždės-trikampio su nuliu (D / Yo) arba žvaigždės-zigzago (Y / Z) jungčių schemas. Asimetrijai sumažinti palankiausias yra U / Z schemos naudojimas. Paskirstymo transformatoriai su šia jungtimi yra brangesni ir labai daug darbo reikalaujantys jų gamyba. Todėl jie turi būti naudojami su didele asimetrija dėl apkrovų asimetrijos ir linijų nulinės sekos varžos Z0.