Asimetrisko režīmu cēloņi elektrotīklos

Simetrisku trīsfāzu sprieguma sistēmu raksturo spriegums, kas ir identisks pēc lieluma un fāzes visās trīs fāzēs. Asimetriskos režīmos spriegumi dažādās fāzēs nav vienādi.

Asimetriski režīmi elektriskajos tīklos rodas šādu iemeslu dēļ:

1) nevienmērīgas slodzes dažādās fāzēs,

2) līniju vai citu tīkla elementu nepilnīga darbība,

3) dažādi līnijas parametri dažādās fāzēs.

Visbiežāk sprieguma nelīdzsvarotība rodas fāzes slodžu nevienlīdzības dēļ. Tā kā galvenais sprieguma nelīdzsvarotības cēlonis ir fāzes starpība (nesabalansēta slodze), šī parādība visvairāk raksturīga zemsprieguma 0,4 kV elektrotīkliem.

Pilsētu un lauku tīklos 0,4 kV sprieguma asimetriju galvenokārt izraisa vienfāzes apgaismojuma un mazjaudas mājsaimniecības elektrisko patērētāju pieslēgšana. Šādu vienfāzes elektroenerģijas patērētāju skaits ir liels, un tiem jābūt vienmērīgi sadalītiem pa fāzēm, lai samazinātu nelīdzsvarotību.

Augstsprieguma tīklos asimetriju parasti izraisa jaudīgu vienfāzes elektrisko uztvērēju klātbūtne un dažos gadījumos trīsfāzu elektriskie uztvērēji ar nevienmērīgu fāzes patēriņu. Pēdējie ietver loka krāsnis tērauda ražošanai. Galvenie asimetrijas avoti rūpnieciskajos tīklos 0,38-10 kV ir vienfāzes termoiekārtas, rūdas termiskās krāsnis, indukcijas kausēšanas krāsnis, pretestības krāsnis un dažādas apkures iekārtas. Turklāt asimetriskie elektriskie uztvērēji ir dažādas jaudas metināšanas iekārtas. Elektrificētā maiņstrāvas dzelzceļa transporta vilces apakšstacijas ir spēcīgs asimetrijas avots, jo elektriskās lokomotīves ir vienfāzes elektriskie uztvērēji. Atsevišķu vienfāzes elektrisko uztvērēju jauda šobrīd sasniedz vairākus megavatus.

Ir divu veidu asimetrija: sistemātiska un varbūtiskā vai nejauša. Sistemātisku asimetriju izraisa nevienmērīga vienas no fāzes pastāvīga pārslodze, varbūtības asimetrija atbilst nepastāvīgām slodzēm, kurās dažādas fāzes tiek pārslogotas dažādos laikos atkarībā no nejaušības faktoriem (periodiskā asimetrija).

Nepilnīgu tīkla elementu darbību izraisa īslaicīga vienas vai divu fāžu atslēgšanās īssavienojuma laikā vai ilgāka atvienošana pakāpenisku remontdarbu laikā. Viena līnija var būt aprīkota ar fāzu vadības ierīcēm, kas atvieno līnijas bojāto fāzi gadījumos, kad automātiskā atkārtota aizvēršanas darbība neizdodas ilgstoša īssavienojuma dēļ.

Lielākā daļa stabilo īssavienojumu ir vienfāzes.Šajā gadījumā bojātās fāzes pārtraukšana noved pie pārējās divas līnijas darbības saglabāšanas.

Tīklā ar iezemētu neitrālu enerģijas padeve uz līnijas ar nepabeigtu fāzi var būt pieņemami un ļauj atteikties no otrās ķēdes izveides uz līnijas. Pusfāzes režīmi var rasties arī ar izslēgtiem transformatoriem.

Dažos gadījumos grupai, kas sastāv no vienfāzes transformatoriem, vienas fāzes avārijas izslēgšanas gadījumā var būt pieņemama divu fāžu piegāde.Šajā gadījumā rezerves fāzes uzstādīšana nav nepieciešama, īpaši, ja pie apakšstacijas transformatoriem ir divas vienfāzes grupas.

Fāzes līniju parametru nevienlīdzība rodas, piemēram, ja nav transponēšanas pa līnijām vai tās pagarinātajiem cikliem. Transponēšanas atbalsti ir neuzticami un avāriju avots. Transponēšanas balstu skaita samazināšana gar līniju samazina tā bojājumus un palielina uzticamību. Šajā gadījumā lineārās fāzes parametru izlīdzināšana pasliktinās, kam parasti tiek piemērota transponēšana.

Sprieguma un strāvas nelīdzsvarotības ietekme

Apgrieztās un nulles secības U2, U0, I2, I0 spriegumu un strāvu parādīšanās rada papildu jaudas un enerģijas zudumus, kā arī sprieguma zudumus tīklā, kas pasliktina tā darbības režīmus un tehniskos un ekonomiskos rādītājus. Apgrieztās un nulles sekvences I2, I0 strāvas palielina zudumus tīkla garenzaros, bet to pašu secību spriegumi un strāvas - šķērszaros.

U2 un U0 superpozīcija izraisa dažādas papildu sprieguma novirzes dažādās fāzēs. Tā rezultātā spriegumi var būt ārpus diapazona.I2 un I0 superpozīcija izraisa kopējo strāvu palielināšanos atsevišķās tīkla elementu fāzēs. Tajā pašā laikā to apkures apstākļi pasliktinās un produktivitāte samazinās.

Nelīdzsvarotība negatīvi ietekmē rotējošo elektrisko mašīnu darbības un tehniski-ekonomiskās īpašības. Pozitīvā secības strāva statorā rada magnētiskais lauksrotācija ar sinhrono frekvenci rotora griešanās virzienā. Negatīvās secības strāvas statorā rada magnētisko lauku, kas griežas attiecībā pret rotoru dubultā sinhronā frekvencē pretējā griešanās virzienā. Šo divu frekvenču strāvu dēļ elektriskajā mašīnā rodas bremzēšanas elektromagnētiskais griezes moments un papildu sildīšana, galvenokārt rotora, kas samazina izolācijas kalpošanas laiku.

Asinhronajos motoros statorā rodas papildu zudumi. Dažos gadījumos projektēšanā ir nepieciešams palielināt elektromotoru nominālo jaudu, ja netiek veikti īpaši pasākumi sprieguma līdzsvarošanai.

Sinhronajās mašīnās papildus papildu zudumiem un statora un rotora sildīšanai var sākties bīstamas vibrācijas. Nelīdzsvarotības dēļ tiek saīsināts transformatora izolācijas kalpošanas laiks, sinhronie motori un kondensatoru bloki samazina reaktīvās enerģijas ražošanu.

Sprieguma nelīdzsvarotība apgaismojuma slodzes padeves ķēdē noved pie tā, ka vienas fāzes (fāžu) lampu gaismas plūsma samazinās, bet otras fāzes - palielinās, un lampu kalpošanas laiks samazinās. Nelīdzsvarotība ietekmē vienfāzes un divfāžu elektriskos uztvērējus kā sprieguma novirzi.

Biežākie bojājumi, ko rada asimetrija rūpnieciskajos tīklos, ir papildu jaudas zudumu izmaksas, renovācijas atskaitījumu palielināšanās no kapitāla izmaksām, tehnoloģiskie bojājumi, bojājumi, ko izraisa gaismas plūsmas samazināšanās lampām, kas uzstādītas uz fāzēm ar samazinātu spriegumu, kā arī gaismas plūsmas samazināšanās. lampu kalpošanas laiks, kas uzstādīts uz fāzēm ar paaugstinātu spriegumu, kļūme kondensatoru banku un sinhrono motoru radītās reaktīvās jaudas samazināšanās dēļ.

Sprieguma nelīdzsvarotību raksturo spriegumu negatīvais secības koeficients un spriegumu nulles attiecība, kuras normālās un maksimālās pieļaujamās vērtības ir 2 un 4%.

Tīkla spriegumu balansēšana notiek līdz negatīvas secības strāvas un sprieguma kompensācijai.

Ar stabilu slodzes līkni var panākt sistēmas sprieguma nelīdzsvarotības samazināšanu tīklā, izlīdzinot fāzes slodzes, daļu slodžu pārslēdzot no pārslogotas fāzes uz nenoslogotu.

Racionāla slodžu pārdale ne vienmēr ļauj samazināt sprieguma nelīdzsvarotības koeficientu līdz pieņemamai vērtībai (piemēram, ja daļa no jaudīgiem vienfāzes elektriskajiem uztvērējiem visu laiku nedarbojas atbilstoši tehnoloģijām, kā arī veicot profilaktiskus un kapitālremontus). Šajos gadījumos ir nepieciešams izmantot īpašus balonus.

Ir zināms liels skaits balun ķēžu, dažas no tām tiek kontrolētas atkarībā no slodzes līknes rakstura.

Lai līdzsvarotu vienfāzes slodzes, ķēde, kas sastāv no induktivitāte un kapacitāte… Slodze un tai paralēli pieslēgtā kapacitāte ir pievienota līnijas spriegumam. Pārējie divi līnijas spriegumi ietver induktivitāti un citu kapacitāti.

Divu un trīsfāzu nelīdzsvarotu slodžu balansēšanai tiek izmantota trīsstūrī savienotu kondensatoru banku nevienlīdzīgas kapacitātes ķēde. Dažreiz baluns tiek izmantots ar īpašiem transformatoriem un autotransformatori.

Tā kā balunos ir kondensatoru bloki, ieteicams izmantot shēmas, kurās režīms ir gan līdzsvarots, gan tiek ģenerēts Q, lai to kompensētu. Tiek izstrādātas ierīces vienlaicīgai režīma balansēšanai un Q kompensācijai.

Nelīdzsvarotības samazināšanu četru vadu pilsētas tīklos 0,38 kV var veikt, samazinot nulles secības strāvu I0 un samazinot nulles secības pretestību Z0 tīkla elementos.

Nulles secības strāvas I0 samazināšana galvenokārt tiek panākta ar slodžu pārdali. Slodzes izlīdzināšana tiek panākta, izmantojot tīklus, kuros visi transformatori vai daļa no tiem darbojas paralēli zemsprieguma pusē. Nulles secības pretestības Z0 samazinājumu var viegli realizēt 0,38 kV gaisvadu līnijām, kuras parasti tiek būvētas vietās ar zemu slodzes blīvumu. Iespēja samazināt Z0 kabeļu līnijām, t.i. palielināt nullvadītāja šķērsgriezumu, ir īpaši jāpamato ar atbilstošiem tehniskiem un ekonomiskiem aprēķiniem.

Sadales transformatora tinumu pieslēguma shēmai ir būtiska ietekme uz sprieguma nelīdzsvarotību tīklā.6-10 / 0,4 kV.Lielākajai daļai tīklos uzstādīto sadales transformatoru ir zvaigzne ar nulli (Y / Yo). Šādi sadales transformatori ir lētāki, taču tiem ir augsta nulles secības pretestība Z0.

Lai samazinātu sadales transformatoru izraisīto sprieguma nelīdzsvarotību, ieteicams izmantot zvaigžņu-delta ar nulli (D / Yo) vai zvaigznes-zigzaga (Y / Z) savienojuma shēmas. Vislabvēlīgākais asimetrijas samazināšanai ir U / Z shēmas izmantošana. Sadales transformatori ar šo savienojumu ir dārgāki, un to ražošana ir ļoti darbietilpīga. Tāpēc tie ir jāizmanto ar lielu asimetriju slodžu asimetrijas un līniju nulles secības pretestības Z0 dēļ.