неравномерная нагрузка фаз и способы её устранения

[samsony1]

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.

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. И в нулевом проводе сети напряжения всех фаз при сложении были бы равны нулю, тока в нулевом проводе бы не было и он оправдывал бы свое название - нулевого проводника.

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

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.

источник ->здесь

[samsony1]

Последствия перекоса фаз
Последствия перекоса фаз проявляются в увеличении электропотребление из сети; в неправильной работе электроприемников, их сбоях, отказах, отключениях, перегорании предохранителей, износе изоляции. Для трехфазных автономных источников неравномерность загрузки их фаз чревата механическими повреждениями подшипников валов, подшипниковых щитов генератора и приводного двигателя, закоксовыванию форсунок.

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;
2. последствия для источников электроэнергии (увеличение износа, повреждения, увеличение энергопотребление при питании от госсети, повышенный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора, повреждения генератора, уменьшение периода его эксплуатации);
3. последствия для потребителей, связанные с безопасностью, так как ухудшение качества изоляции может привести к:
  - электротравматизму;
  - возгоранию электропроводки или электроприемников;
4. последствия, связанные с увеличением расходов на:
 -  электроэнергию;
 - расходные материалы для генератора;
 - ремонт электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;
 - приобретение новых электроприемников, отказавших вследствие перекоса фаз.

источник ->здесь

[samsony1]

Какие нормы на перекос фаз?
Рекомендуем избегать перекоса фаз на проектируемых объектах, и особенно на объектах, которые реконструируются. Очень просто этого избежать ещё на стадии проектирования, когда проектировщик исходя из данных мощностей электрооборудования, распределяет нагрузки равномерно.

Баланс нагрузок между фазными проводниками питающей сети зданий общественного назначения должно быть распределено таким образом, чтобы соотношение между токами наиболее загруженных и наименее загруженных фазных проводников не выходило за пределы 30% в распределительных щитах или щитках и 15% в панелях ВРУ.
Прочитать данный норматив вы можете в  СП 256.1325800.2016.

7.1.2 ...
Удельные электрические нагрузки установлены с учетом того, что расчетная неравномерность нагрузки при распределении ее по фазам трехфазных линий и вводов не превышает 15 %;

а так же

10.5    Распределение нагрузок между фазами сети освещения общественных зданий должно быть, как правило, равномерным; разница в токах наиболее и наименее нагруженных фаз не должна превышать 30 % в пределах одного щитка и 15 % - в начале питающих линий.
При наличии группы однофазных электроприемников, которые неравномерно распределены по фазам, номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных электроприемников принимается равной тройному значению мощности наиболее загруженной фазы.

Так же рекомендуем Вам ознакомиться с ГОСТ 32144-2013 (Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения)
В нем говорится о несимметрии напряжений (перекосе фаз) характеризующиеся следующими показателями:
1. коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
2. коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Допустимые значения коэффициента несимметрии напряжений равны 2,0 и 4,0 % соответственно. 
Это касается всех, кто не доволен низким напряжение в сети, в следствии чего, горение светильников происходит в пол накала, скачками напряжения выражающимися кратковременными вспышками тех же светильников.
Эти признаки очень часто встречаются в дачных кооперативах, садовых товариществах и деревнях.

источник ->здесь

[samsony1]

Существует несколько способов защиты от перекоса фаз:
1. Использование симметрирующего трансформатора, выравнивающего нагрузку по фазам в автоматическом режиме.
2. Создание проекта электроснабжения объекта с учетом предполагаемых значений нагрузок.
3. Изменение электрической схемы сети с учетом мощности потребителей.
4. Подключение специального реле контроля фаз, которое будет контролировать величину напряжения на фазах, и отключать питание при выявлении несимметрии.
Такими методами можно защитить электрические устройства от неисправностей, и исключить недопустимый перекос напряжения.

[samsony1]

симметрирующий трансформатор от Ensto

Симметрирующий трансформатор Ensto Phase Balancer - устройство, с нагрузкой до 50А, которое устраняет несимметрию напряжений в трёхфазных системах до 1000 В.
Трансформатор подключается параллельно распределительной сети, в которой существует характерная проблема.
Симметрирующий трансформатор Ensto Phase Balancer снижает значения коэффициентов несимметрии напряжений, увеличивает ток короткого замыкания и уменьшает значения коэффициентов гармонических составляющих напряжения в трёхфазных сетях низкого напряжения.

подробнее - здесь

[samsony1]

симметрирующие трансформаторы от «Интер-электро», г.Подольск, Московская обл.

Трансформаторы ТСТ мощностью от 10 до 1000 кВА предназначены для обеспечения заданного качества электрической энергии для электроприемников при их электроснабжении как от Госсети, так и от автономных (резервных) источников электроэнергии. Трансформаторы ТСТ выравнивают напряжение в фазах питающей сети (устраняют перекос напряжений), равномерно распределяют нагрузки (устраняют перекос нагрузок) между фазами, и этим в значительной мере способствуют:
 1. энергосбережению (уменьшению количества потребляемой электроэнергии за счет обеспечения требуемых уровней напряжения и симметричной нагрузки фаз);
 2. ресурсосбережению (уменьшению расхода топлива и масла, необходимых для выработки электроэнергии);
 3. надежности (увеличению назначенного ресурса и длительности безотказной работы источников электроэнергии) и безопасности эксплуатации (безопасность в трехфазных, четырехпроводных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью обеспечивается за счет применения такой защитной меры, как зануление, при этом «ноль» трансформатора ТСТ используется, как нулевой рабочий проводник, а «ноль» сети – как нулевой защитный проводник) электрооборудования.

Трехфазные симметрирующие трансформаторы и стабилизаторы напряжения различных типов - однофазные, трехфазные, в том числе с подмагничиванием, произведенные Компанией «Интер-электро», не имеют аналогов в России и за рубежом.

подробнее - здесь

[samsony1]

Конструктивные отличия симметрирующих трансформаторов от стабилизаторов напряжения

Трехфазные стабилизаторы напряжения в основном представляют собой три однофазных стабилизатора напряжения с общим блоком управления, содержат электронные и/или электромеханические компоненты, отслеживающие изменение напряжения, а также элементы, которые позволяют «переподсоединять»  провода (контуры). Это связано с технологическими трудностями исполнения трехфазного сердечника и способа управления магнитными потоками.
В процессе изменения напряжения на каждой из фаз независимо от остальных, такие стабилизаторы вызывают вторичный перекос фазного напряжения, вызванный уже не потребителями или внешней сетью, а самими стабилизаторами. Также у различных стабилизаторов напряжения реактивная мощность на холостом ходу может составлять до 30%,  что приводит к значительному расходу электроэнергии.

Симметрирующие трансформаторы используют принципиально иной подход, основанный на формировании собственного нулевого провода, который обеспечивает устранение напряжения смещения и электромагнитное перераспределение напряжения по фазам сети.
Симметрирующий трансформатор ТСТ– это действительно трехфазное устройство, имеющее один общий магнитный сердечник, не имеющее электронных плат, подвижных элементов.
Таким образом, для производства ТСТ используется меньшее количество материалов, что позволяет значительно уменьшить их габаритные размеры и себестоимость.

источник - здесь

[samsony1]

Функциональные отличия и принцип действия  симметрирующих трансформаторов от стабилизаторов напряжения

Поскольку трехфазные стабилизаторы напряжения представляют собой на самом деле однофазные, но по три штуки в одном корпусе, то их назначение – «следить» (платы управления, электронные компоненты) за количественным показателем напряжения на каждой из фаз по отдельности и при необходимости «добавлять» или «отнимать» мощность (в электромеханических стабилизаторах это делается с помощью «бегунков» или переключением реле в электронных стабилизаторах, позволяющих увеличить или уменьшить количество витков, то есть удлинить или укоротить контур, по которому течет ток, то есть механически перенести место контакта в цепи), чтобы приблизить значения к номинальному на каждой из фаз по отдельности.

Симметрирующие трансформаторы перераспределяют мощность – они могут часть нагрузки (напряжения) «сбрасывать» на соседние фазы. Их назначение – привести трехфазную сеть в равновесное состояние и убрать напряжение смещения, перекос фаз. Электромагнитное (не механическое) перераспределение напряжения также позволяет приблизить значения напряжений на каждой из фаз к номинальному, но на этом сходство со стабилизаторами заканчивается.

источник - здесь