Punca mod asimetri dalam rangkaian elektrik

Sistem voltan tiga fasa simetri dicirikan oleh voltan yang sama dalam magnitud dan fasa dalam ketiga-tiga fasa. Dalam mod asimetri, voltan dalam fasa yang berbeza tidak sama.

Mod asimetri dalam rangkaian elektrik timbul kerana sebab berikut:

1) beban tidak sekata dalam fasa yang berbeza,

2) operasi talian atau elemen lain yang tidak lengkap dalam rangkaian,

3) parameter talian yang berbeza dalam fasa yang berbeza.

Selalunya, ketidakseimbangan voltan berlaku disebabkan oleh ketidaksamaan beban fasa. Oleh kerana punca utama ketidakseimbangan voltan ialah perbezaan fasa (beban tidak seimbang), fenomena ini adalah ciri yang paling ciri rangkaian elektrik voltan rendah 0.4 kV.

Dalam rangkaian bandar dan luar bandar 0.4 kV, asimetri voltan terutamanya disebabkan oleh sambungan lampu fasa tunggal dan pengguna elektrik isi rumah berkuasa rendah. Bilangan pengguna kuasa fasa tunggal sedemikian adalah besar dan mereka mesti diagihkan secara sama rata mengikut fasa untuk mengurangkan ketidakseimbangan.

Dalam rangkaian voltan tinggi, asimetri disebabkan, sebagai peraturan, oleh kehadiran penerima elektrik fasa tunggal yang berkuasa, dan dalam beberapa kes penerima elektrik tiga fasa dengan penggunaan fasa yang tidak sekata. Yang terakhir termasuk relau arka untuk pengeluaran keluli. Sumber utama asimetri dalam rangkaian perindustrian 0.38-10 kV ialah pemasangan haba fasa tunggal, relau haba bijih, relau lebur aruhan, relau rintangan dan pelbagai pemasangan pemanasan. Di samping itu, penerima elektrik asimetri adalah mesin kimpalan kuasa yang berbeza. Pencawang daya tarikan pengangkutan kereta api AC berelektrik adalah sumber asimetri yang berkuasa, kerana lokomotif elektrik ialah penerima elektrik fasa tunggal. Kuasa penerima elektrik fasa tunggal individu kini mencapai beberapa megawatt.

Terdapat dua jenis asimetri: sistematik dan probabilistik atau rawak. Asimetri sistematik disebabkan oleh beban berlebihan berterusan tidak seragam bagi salah satu fasa, asimetri kebarangkalian sepadan dengan beban tidak malar di mana fasa berbeza dibebankan pada masa yang berbeza bergantung pada faktor rawak (asimetri berkala).

Operasi elemen rangkaian yang tidak lengkap disebabkan oleh pemotongan jangka pendek satu atau dua fasa semasa litar pintas atau pemotongan yang lebih lama semasa pembaikan berperingkat. Satu talian mungkin dilengkapi dengan peranti kawalan fasa yang memutuskan sambungan fasa talian yang rosak dalam kes di mana operasi penutupan semula automatik gagal disebabkan oleh litar pintas yang berterusan.

Majoriti litar pintas yang stabil adalah fasa tunggal.Dalam kes ini, gangguan fasa yang rosak membawa kepada pemeliharaan dua fasa lain talian yang beroperasi.

Dalam rangkaian dengan neutral dibumikan bekalan kuasa pada garisan dengan fasa yang tidak lengkap boleh diterima dan membolehkan anda meninggalkan pembinaan litar kedua pada talian. Mod separuh fasa juga boleh berlaku dengan pengubah dimatikan.

Dalam sesetengah kes, untuk kumpulan yang terdiri daripada pengubah fasa tunggal, sekiranya berlaku penutupan kecemasan satu fasa, ia mungkin boleh diterima untuk membekalkan dua fasa. Dalam kes ini, pemasangan fasa ganti tidak diperlukan, terutamanya jika terdapat dua kumpulan fasa tunggal pada transformer pencawang.

Ketaksamaan parameter garisan fasa berlaku, contohnya, jika tiada transposisi di sepanjang garisan atau kitaran lanjutannya. Sokongan transpose tidak boleh dipercayai dan punca ranap sistem. Mengurangkan bilangan sokongan transposisi di sepanjang garisan mengurangkan kerosakannya dan meningkatkan kebolehpercayaan. Dalam kes ini, penjajaran parameter fasa linear merosot, yang mana transposisi biasanya digunakan.

Kesan ketidakseimbangan voltan dan arus

Penampilan voltan dan arus urutan terbalik dan sifar U2, U0, I2, I0 membawa kepada kehilangan kuasa dan tenaga tambahan, serta kehilangan voltan dalam rangkaian, yang memburukkan mod dan penunjuk teknikal dan ekonomi operasinya. Arus urutan terbalik dan sifar I2, I0 meningkatkan kerugian dalam cawangan membujur rangkaian, dan voltan dan arus urutan yang sama - dalam cawangan melintang.

Superposisi U2 dan U0 membawa kepada sisihan voltan tambahan yang berbeza dalam fasa yang berbeza. Akibatnya, voltan mungkin berada di luar julat.Superposisi I2 dan I0 membawa kepada peningkatan jumlah arus dalam fasa individu elemen rangkaian. Pada masa yang sama, keadaan pemanasan mereka merosot dan produktiviti berkurangan.

Ketidakseimbangan memberi kesan negatif kepada ciri-ciri operasi dan teknikal-ekonomi mesin elektrik berputar. Arus jujukan positif dalam stator tercipta medan magnetputaran dengan frekuensi segerak ke arah putaran pemutar. Arus jujukan negatif dalam stator mencipta medan magnet yang berputar relatif kepada pemutar pada frekuensi segerak berganda dalam arah putaran yang bertentangan. Disebabkan oleh arus dua frekuensi ini, tork elektromagnet brek dan pemanasan tambahan, terutamanya pemutar, berlaku dalam mesin elektrik, yang membawa kepada pengurangan dalam hayat penebat.

Dalam motor tak segerak, kerugian tambahan berlaku dalam stator. Dalam sesetengah kes, dalam reka bentuk, adalah perlu untuk meningkatkan kuasa undian motor elektrik, jika tiada langkah khas diambil untuk mengimbangi voltan.

Dalam mesin segerak, sebagai tambahan kepada kerugian tambahan dan pemanasan stator dan rotor, getaran berbahaya boleh bermula. Disebabkan ketidakseimbangan, hayat perkhidmatan penebat transformer dipendekkan, motor segerak dan bank kapasitor mengurangkan penjanaan kuasa reaktif.

Ketidakseimbangan voltan dalam litar bekalan beban pencahayaan membawa kepada fakta bahawa fluks bercahaya lampu satu fasa (fasa) berkurangan, dan fasa lain meningkat, dan hayat lampu berkurangan. Ketidakseimbangan menjejaskan penerima elektrik fasa tunggal dan dua fasa sebagai sisihan voltan.

Kerosakan biasa yang disebabkan oleh asimetri dalam rangkaian perindustrian termasuk kos kehilangan kuasa tambahan, peningkatan dalam potongan pengubahsuaian daripada kos modal, kerosakan teknologi, kerosakan yang disebabkan oleh penurunan dalam fluks bercahaya lampu yang dipasang pada fasa dengan voltan berkurangan, dan pengurangan hayat lampu yang dipasang pada fasa dengan voltan meningkat, kegagalan disebabkan oleh penurunan kuasa reaktif yang dijana oleh bank kapasitor dan motor segerak.

Ketidakseimbangan voltan dicirikan oleh pekali jujukan negatif voltan dan nisbah sifar voltan, yang nilai normal dan maksimum yang dibenarkan ialah 2 dan 4%.

Mengimbangi voltan rangkaian turun kepada arus jujukan negatif dan pampasan voltan.

Dengan keluk beban yang stabil, pengurangan ketidakseimbangan voltan sistem dalam rangkaian boleh dicapai dengan menyamakan beban fasa dengan menukar sebahagian daripada beban daripada fasa terlebih beban kepada fasa yang tidak dimuatkan.

Pengagihan semula beban yang rasional tidak selalu membenarkan mengurangkan pekali ketidakseimbangan voltan kepada nilai yang boleh diterima (contohnya, apabila sebahagian daripada penerima elektrik fasa tunggal yang berkuasa tidak berfungsi mengikut teknologi sepanjang masa, serta semasa pembaikan pencegahan dan utama). Dalam kes ini, perlu menggunakan belon khas.

Sebilangan besar litar balun diketahui, sebahagian daripadanya dikawal bergantung pada sifat lengkung beban.

Untuk mengimbangi beban satu fasa, litar yang terdiri daripada kearuhan dan kemuatan… Beban dan kapasitansi yang disambungkan selari dengannya disambungkan kepada voltan talian. Dua lagi voltan talian termasuk kearuhan dan kemuatan lain.

Untuk mengimbangi beban tidak seimbang dua dan tiga fasa, litar kapasitansi tidak sama bank kapasitor yang disambungkan dalam delta digunakan. Kadang-kadang balun digunakan dengan transformer khas dan autotransformer.

Oleh kerana balun mengandungi bank kapasitor, adalah dinasihatkan untuk menggunakan litar di mana mod kedua-duanya seimbang dan Q dijana untuk mengimbanginya. Peranti untuk pengimbangan mod serentak dan pampasan Q sedang dibangunkan.

Pengurangan ketidakseimbangan dalam rangkaian bandar empat wayar sebanyak 0.38 kV boleh dilakukan dengan mengurangkan arus jujukan sifar I0 dan mengurangkan rintangan jujukan sifar Z0 dalam elemen rangkaian.

Pengurangan arus jujukan sifar I0 terutamanya dicapai dengan pengagihan semula beban. Penyamaan beban dicapai dengan menggunakan rangkaian di mana semua atau sebahagian daripada transformer beroperasi secara selari pada bahagian voltan rendah. Pengurangan rintangan jujukan sifar Z0 boleh direalisasikan dengan mudah untuk talian atas 0.38 kV, yang biasanya dibina di kawasan dengan ketumpatan beban rendah. Kemungkinan untuk mengurangkan Z0 untuk talian kabel, iaitu meningkatkan keratan rentas konduktor neutral, mestilah wajar secara khusus dengan pengiraan teknikal dan ekonomi yang sesuai.

Skim sambungan belitan pengubah pengedaran mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap ketidakseimbangan voltan dalam rangkaian.6-10 / 0.4 kV.Kebanyakan transformer pengedaran yang dipasang dalam rangkaian adalah bintang bintang dengan sifar (Y / Yo). Transformer pengedaran sedemikian adalah lebih murah, tetapi mempunyai rintangan jujukan sifar yang tinggi Z0.

Untuk mengurangkan ketidakseimbangan voltan yang disebabkan oleh pengubah pengedaran, disyorkan untuk menggunakan skema sambungan star-delta dengan sifar (D / Yo) atau star-zigzag (Y / Z). Yang paling sesuai untuk mengurangkan asimetri ialah penggunaan skema U / Z. Transformer pengedaran dengan sambungan ini lebih mahal dan sangat intensif buruh untuk dikeluarkan. Oleh itu, ia mesti digunakan dengan asimetri yang besar disebabkan oleh asimetri beban dan rintangan jujukan sifar Z0 garisan.