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.
Но 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, что делать если ваш сайт заражен вирусом.
РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:
Пример HTML-страницы
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.
Советуем изучить Удельное сопротивление
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.
Опасность и последствия
Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях. К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии. В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.
При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.
Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:
- Отклонение фазного напряжения. В зависимости от распределения нагрузок возможно два варианта:
- Напряжение выше номинального. В этом случае большинство электрических устройств, оставленных включенными в бытовые розетки, с большой вероятностью выйдут из строя. При срабатывании защиты результат будет менее трагическим.
- Напряжение падает ниже нормы. Увеличивается нагрузка на электродвигатели, происходит падение мощности электромашин, растут пусковые токи. Наблюдаются сбои в работе электроники, устройства могут отключиться и не включаться пока перекос не будет устранен.
- Увеличивается потребление электричества оборудованием.
- Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
- Снижается ресурс техники.
Не следует забывать, что перекос может создать угрозу для жизни. При превышении номинального напряжения вероятность КЗ в проводке не велика, при условии, что она не ветхая, а кабель подобран правильно. Более опасны в этом случае электроприборы, подключенные к сети. Когда появляется перекос, может произойти КЗ на корпус или возгорания электроприбора.
Допустимые значения
Формула мощности электрического тока
Действующими правилами ПУЭ и стандартами ГОСТ 32144-2013 установлены предельные отклонения по несимметричному распределению напряжений в сетях 380 V. Контрольные параметры определяются специальными коэффициентами. Предельные значения не должны превышать 2% (4 %) для нулевой (обратной) последовательности, соответственно.
К сведению. Отмеченные определения выражают в векторной форме. В формулах для расчетов реальную систему с имеющимися отклонениями представляют как сумму симметричных компонентов.
Также для контроля применяют максимальное допустимое отклонение измеренных фазных токов. Отдельные нормы утверждены для типовых распределительных устройств:
- ВРУ – 15%;
- ЩР – 30%.
Меры защиты
Как бороться с негативными проявлениями, станет понятно после детального изучения определенного проекта. Общая рекомендация – обеспечение равномерного распределения (подключения) нагрузок. Но выполнить это условие не всегда возможно. Наличие разнообразных однофазных потребителей значительно усложняет задачу.
Защита от перекоса фаз в трехфазной сети
Эффективный и достаточно простой способ защиты – специализированное реле. Это устройство в непрерывном режиме контролирует состояние отдельных фаз. При выходе параметров за границы определенного диапазона источник питания отключается.
Регулировка напряжения в трехфазном реле
Дополнительные функции прибора пригодятся на практике. Динамический контроль подключения отдельных фаз (очередности) окажет помощь при работе с асинхронными электродвигателями. Эта опция предотвратит вращение ротора в обратную сторону. Автоматическое отключение источника при разрыве цепи исключит рассмотренные выше аварийные ситуации.
Защита в однофазной сети
Эта часть системы не способна оказать корректирующее влияние на электроснабжение. Для защиты нагрузок по току (напряжению) устанавливают защитные автоматы. Чтобы поддерживать электрические параметры питания на оптимальном уровне, применяют стабилизаторы.
Перекос фаз: определение, причины его возникновения и способы защиты
В однофазном режиме значение напряжения должно составлять 220 вольт, а при трёхфазном — 380 вольт. Но в реальности эти числа практически не встречаются.
Поэтому проверив значение напряжения в розетке, можно наглядно убедиться в существовании перекоса фаз.
Чтобы приблизить значение напряжения к стандартным значениям, необходимо понимать, что подразумевается под словосочетанием «перекос фаз», его причинами и возможными способами устранения.
- Суть понятия
- Причины возникновения
- Способы защиты
- Последствия перекоса
Фаза — это электрическая цепь с некоторым значением синусоидальной электродвижущей силы.
Трёхфазная 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.
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.
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.
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.
Способы защиты
Устранить нежелательное явление перекоса можно с помощью организационных мероприятий и установкой защитной аппаратуры.
К организационным мероприятиям относится правильное распределение нагрузки по всем фазам с учётом мощности. Недостатком является тот факт, что при всём желании проектировщика произвести очень точное размещение, особенно при подключении квартир, домов, невозможно.
Защитная аппаратура, которую можно установить:
- Трёхфазный автоматический выключатель.
- Трёхфазный стабилизатор напряжения.
- Реле контроля фаз. Особенно целесообразно использовать реле совместно со стабилизаторами напряжения.
- Симметрирующие трансформаторы. По строению они отличаются от силовых тем, что имеют дополнительную обмотку, которая включается между заземлением средней точки и нулём.
Недостатки трёхфазных стабилизаторов:
- излишний расход электроэнергии;
- низкая надёжность работы из-за частой смены деталей;
- принцип работы, способствующий появлению перекоса фаз.
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.
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 фаз. Что это такое и с чем он связан? Как исправить?
Одним из выдающихся благ цивилизации является электричество. Благодаря тому, что это открытие в наше время так распространено, жизнь общества в целом, и каждого человека в отдельности, значительно упростилась и стала более комфортной.
Вместе с тем, время от времени, в электросети могут возникать трудности, требующие решения. С ростом средней мощности бытовых приборов и техники, установленной в одном месте, например, в квартире, нередко возникает явление, называемое перекосом фаз.
В таких случаях, очень многие задаются вопросом, какие причины вызывают перекос фаз? И так, давайте разбираться.
Что же собой представляет перекос фаз
Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине.
Перекос фаз
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 генератор, который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.
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.
Важно
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.
Устранение перекоса фаз
Для того, чтобы избежать перекос фаз, 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 исполнена с помощью стабилизаторов напряжения. На каждую фазу устанавливают определённый стабилизатор. Это будет более эффективно, чем установка одного трёхфазного стабилизатора.
В заключение необходимо подчеркнуть, что перекос фаз может стать причиной повреждения или полного выхода из строя электроприборов. Следовательно, для её устранения необходимо установить стабилизаторы или привлечь профессионалов, которые квалифицированно спроектируют электросеть.
Защита от перенапряжения. Что поможет защитить сеть?
Источник бесперебойного питания для частного дома.
Как происходит перефазировка (перекос фаз)?
При резком увеличении напряжения на одной из фаз, происходит следующее:
- электроприборы, включенные в фазу, работают нестабильно — со сбоями или перегорают;
- осветительные приборы могут давать тусклый свет, моргать, возможно их перегорание;
- если в сеть включены трехфазные устройства, их работа становится нестабильной. Это — приборы, оснащенные электродвигателями, которые начинают работать со сбоями, их пуск, остановка выполняются некорректно, обмотка двигателя перегревается;
- автомат защиты для «проблемной» фазы должен сработать и отключиться. Также может отключиться общий автомат.
При перефазировке соблюдают следующие требования безопасности:
- после выгорания включенных в одну фазу электроприборов осмотрите щиток с автоматами защиты;
- если общий автомат отключился, включайте его, только выключив автомат защиты, установленный на неисправную фазу;
- автомат защиты на неисправную фазу включать категорически запрещено.
Перекос фаз — опасный сбой, который, помимо выгорания электроприборов, может вызывать следующие последствия:
- увеличение расхода электроэнергии, потерь энергии при питании от централизованной сети;
- возгорание электропроводки или включенных в сеть приборов;
- поражение человека электрическим током.
Если в вашем доме или квартире произошла перефазировка, необходимо провести экспертизу, чтобы подтвердить вину обслуживающей организации в причиненном ущербе.
Специалисты «Инвест Консалтинг» имеют большой опыт проведения независимой экспертизы при перефазировке. В таких ситуациях мы рекомендуем:
- сразу же связаться с «Инвест Консалтинг» по тел. +7 (495) 255-08-90, чтобы получить консультацию специалиста;
- согласовать время приезда эксперта на объект;
- только после этого вызвать сотрудников обслуживающей электросети организации.
Если электрики успеют устранить сбой до приезда эксперта, для того, чтобы доказать их вину, потребуется исследовать каждый из сгоревших электроприборов. Если каждый из них окажется выгоревшим из-за слишком высокого напряжения, это укажет на перефазировку и позволит обратиться за компенсацией ущерба в управляющую организацию. Если эксперт приезжает, когда сбой еще не устранен, выполняются осмотр и необходимые замеры, чтобы подтвердить факт перекоса фаз.
Независимая строительная экспертиза поможет выявить нарушения в электромонтаже, состоянии электросети, ее обслуживании и возместить ущерб, связанный с выгоранием электроприборов. Свяжитесь с нами, чтобы заказать ее по доступной цене.
Допустимые значения перекосов фазы
Перекос фазы является одной из основных причин возникновения проблем в электрических сетях. Он возникает, когда фазы в трехфазной или однофазной сети не находятся в одной плоскости или имеют различные амплитуды и фазовые углы. Это может привести к неправильному функционированию электрооборудования, повышенному энергопотреблению и даже к возникновению аварийной ситуации. Поэтому существуют допустимые значения перекосов фазы, которые регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
Для трехфазных сетей электропитания допустимым значением перекоса фазы является не более 2% относительной величины напряжения между фазами. То есть, если напряжение между фазами составляет 400 В, то максимально допустимый перекос фазы будет равен 8 В. Если перекос фазы превышает допустимое значение, это может привести к неравномерному распределению нагрузки, повышенной нагрузке на одну из фаз и, как следствие, к дополнительным потерям энергии.
Для однофазных сетей электропитания допустимым значением перекоса фазы является не более 10% относительной величины напряжения. Например, при напряжении 220 В, максимально допустимый перекос фазы будет составлять 22 В. Превышение данного значения также может привести к непредсказуемым последствиям, включая повышенный износ электрооборудования и снижение его срока службы.
Однако следует отметить, что допустимые значения перекосов фазы являются общепринятыми, и в каждом конкретном случае могут существовать свои особенности и требования, установленные производителем оборудования. Поэтому всегда рекомендуется обращаться к технической документации и руководству пользователя перед эксплуатацией электрооборудования.
Стандартные нормы для трехфазных сетей
Стандартные нормы для трехфазных сетей определяют допустимые значения перекоса фазы, которые гарантируют нормальное функционирование электрических систем. Перекос фазы — это разница углов между главными векторами токов в трехфазной сети. Нормативные документы устанавливают максимально допустимые значения перекоса фазы, чтобы участники электрических сетей могли обеспечить нормальную работу своего оборудования и устройств.
Зависимо от типа использования трехфазных сетей, существуют различные стандарты и нормы для определения допустимых значений перекоса фазы. Например, в промышленных системах, где мощность нагрузки является основным критерием, нормативные документы определяют допустимое значение перекоса фазы как процент от средней мощности нагрузки.
Стандартные нормы для трехфазных сетей также включают допустимое значение разброса активных и реактивных мощностей между фазами. Разброс указывает на несбалансированность нагрузки и может привести к перегрузке сети и нестабильной работы оборудования. Поэтому в нормативных документах прописаны максимально допустимые значения разброса мощностей по фазам.
Для обеспечения безопасной и эффективной работы трехфазных сетей, необходимо соблюдать стандартные нормы и допустимые значения перекоса фазы. Это позволит избежать непредвиденных ситуаций, таких как перегрев оборудования или нестабильность в работе электрических систем. Поэтому при проектировании и эксплуатации трехфазных сетей необходимо учитывать и соблюдать установленные стандарты и нормы.
Обрыв нейтрального проводника
Обрыв нулевого провода в 3-х фазной электрической сети самая неприятная авария, которая вызывает немедленно перекос фаз. Она является непосредственной причиной выхода из строя однофазного электрооборудования.
В этом случае величина напряжения становится 380 В, вместо положенных 220 В, что будет катастрофой для электроприбора, рассчитанного на данное напряжение.
На электрических подстанциях в силовых согласующих трансформаторах 3 имеющихся обмотки, соединены по схеме «звезда». Из общей точки их подключения исходит нулевой проводник. В случае его обрыва в электросети создается несимметрия напряжений, то есть перекос фаз, который находится в прямой зависимости от подключенной нагрузки. Ниже рисунок демонстрирует такую ситуацию.
Рисунок показывает: если все нагрузки RH одинаковы, то наиболее загруженной окажется фаза C, а разгруженная – фаза А. Обрыв нейтрального проводника вызывает неуправляемый процесс.
Последствия обрыва нулевого проводника
В конечном результате неуправляемого процесса последует перераспределение в фазных шинах разности потенциалов. Проводник фазы, которая подвержена наибольшей загрузке, будет выполнять роль нейтрального провода и напряжение в нем увеличится до 380 вольт. В фазной шине, загруженной по минимуму, напряжение «проседает» до 127 вольт и ниже.
Тогда, если в домашней электросети будут включены электроприборы, то индикатор будет показывать наличие в розетках двух фаз, то есть 380 В. Все потребители электроэнергии будут запитаны по принципу «Звезда без нуля».
Отсюда следует, что выйдут из строя первыми потребители энергии с двигателями. К их числу следует отнести: холодильники, вентиляторы, сплит-системы, стиральные машины, кондиционеры.
За ними последуют ИБП и приборы, в конструкцию которых включены нагревательные элементы. Точная радиоэлектронная аппаратура, которая содержит элементы локальной защиты пострадает меньше всего. Современный телевизор, скорее всего, отключится, но сгореть не должен.
В худшем положении окажутся потребители электроэнергии, находящиеся «в конце» данной цепочки. На этом участке сети будет наблюдаться превышение допустимых величин нагрузки и положение усугубляется тем, что далеко не все автоматы сработают в штатном режиме.
Тогда возрастает вероятность возгораний источников потребляемой мощности и электропроводки. В этом состоит исключительный эпизод перекоса фаз. Полная асимметрия напряжений сети приводит к поражению электрическим током, если к тому же отсутствует надежное дополнительное заземление.
Методы защиты
Одна из причин обрыва нейтрали указывает на неверное подсоединение нулевого проводника либо нарушение последовательности подключений проводов электриком. Однако аварийная ситуация также может создастся и без человеческого фактора.
Так, например, не исключено «отгорание» нейтрального проводника на электроподстанции или в силовом распределительном щите, обрыв жилы в электрическом кабеле и др. Когда нулевой проводник не надежно закреплен, то он нагревается, окисляется и в конечном итоге перегорает.
Использование больших номиналов предохранителей также может привести к аналогичному результату. Частенько нулевая жила обрывается от обледенений, проведения некачественных ремонтных работ, от сильного ветра и др.
Единственный выход из такого аварийного положения просматривается в немедленном отключении питающего напряжения. Это действие доступно сделать вручную, но не всегда можно успеть. С подобной задачей на высоком уровне справляются автоматические устройства защиты, которые способны моментально отключить сеть при возникновении в ней перенапряжения.
К таким устройствам относятся стабилизаторы, УЗО, в которых предусмотрена защита от повышенного напряжения, дифференциальные автоматы, реагирующие на обрыв нейтрали, автоматические выключатели.
Возможности автоматических выключателей расширяются, если совместно с ними используются расцепители напряжения, срабатывающие от допустимой максимальной и минимальной величины разности потенциалов. Нередко для предупреждения аварийных ситуаций используются специализированные реле напряжения.
Эффективен также ограничитель перенапряжения УЗИП. Он отключает электросеть при перенапряжении в электрической проводке, которое возникает из-за обрыва либо «отгорании» нейтрального проводника, при попадании разряда молнии и по ряду других причин. Часто используется в частных домовладениях.
Расчет токов КЗ для трехфазных сетей
Для того чтобы определить ток трехфазного короткого замыкания в соответствующих сетях, следует обязательно учитывать специфику возникновения и развития этого процесса. Прежде всего, это индуктивность, возникающая в замкнутом проводнике, из-за чего ток трехфазного КЗ изменяется не мгновенно, а нарастает постепенно в соответствии с определенными законами.
Точность производимых вычислений зависит в первую очередь от расчетов основных величин, вставляемых в формулу. С этой целью используются дополнительные формулы или специальное программное обеспечение, выполняющее сложнейшие вычислительные операции за очень короткое время.
Если же расчеты в трехфазных сетях выполняются ручным способом, в таких случаях нужные результаты про ток КЗ формула, приведенная ниже, позволяет определить с достаточно точными показателями:
Советуем изучить Разделение автоматических выключателей по время токовым характеристикам
Iкз = Uc/(√3*Хрез) = Uc /(√3*(Хсист + Хвн)), в которой Хвн является сопротивлением между шинами и точкой КЗ, Хсист – это сопротивление во всей системе относительно шин источника напряжения, Uc – напряжение на шинах в данной системе.
При отсутствии какого-то из показателей, его значение определяется с использованием дополнительных формул или программ. Если же расчеты трехфазного КЗ производятся для сложных сетей с большим количеством разветвлений, в этом случае основная схема преобразуется в схему замещения, где присутствует лишь один источник электроэнергии и одно сопротивление.
Сам процесс упрощения производится в следующем порядке:
- Складываются все показатели сопротивлений, подключенных параллельно в данной цепи.
- Далее суммируются все сопротивления, подключенные последовательно.
- Результирующее сопротивление Хрез определяется как сумма всех подключенных параллельных и последовательных сопротивлений.
Расчеты токов двухфазного короткого замыкания выполняются с учетом отсутствия у них симметричности. У них нет нуля, а присутствую токи, протекающие в прямом и обратном направлении. Таким образом, ток двухфазного КЗ рассчитывается последовательно, по отдельным формулам, используемым для каждого показателя.
Почему обычно три фазы, а не четыре
Таким вопросом задаются практически все начинающие электрики. По сути, количество фаз не ограничено. Их может быть 1, 2, 3, 4 и даже 10. Однако широкое применение получили трехфазные системы. Это связано с тем, что такой цепи достаточно для решения большинства задач.
Вам это будет интересно Классификация электрических схем
Такие системы в большей степени используют для силовых установок на производстве. Вращение ротора составляет 360 градусов, а сдвиг по фазам составляет 120 градусов. Его вполне достаточно, чтобы раскрутить якорь до нужных оборотов и получить с двигателя нужную мощность. Увеличение количества фаз лишь повысит стоимость самой установки, поскольку потребует установки дополнительных катушек и подведения лишних кабелей.
Важно! Добавление фаз к существующим трем не повышает КПД агрегата, не увеличивает его мощность. С точки зрения рациональности, это лишь добавляет стоимость установок при сохранении прежних параметров работы
