В трехфазных сетях электропитания нередко возникает ситуация, известная как перекос фаз. Обычный потребитель может не знать о таком явлении, но сталкиваться с его последствиями: когда приборы или оборудование внезапно отключаются, работают с перебоями или вовсе не включаются. Более того, последствиями перекоса может стать электротравматизм или возгорание проводки.
В статье подробно разберем перекос фаз в трехфазной сети, что это такое, что его вызывает и как защитить от этого сеть. Также рассмотрим методы защиты в однофазной сети.
Содержание:
Перекос фаз — что это
Это нарушение равномерного (симметричного) распределения напряжения между фазами в трехфазной сети.
Идеальная сеть подразумевает, что напряжение в каждой фазе равно 220 В, их векторы сдвинуты друг от друга на 120°, при этом линейные напряжения равны друг другу и составляют 380 В. Когда одна или несколько фаз начинают испытывать чрезмерную или недостаточную нагрузку, происходит нарушение этого равновесия — перекос.
Допустимые значения
На 100% устранить перекосы невозможно. Поэтому есть нормы несимметрии, в которых указаны допустимые отклонения. Они приведены в ГОСТ и СП.
В большинстве случаев для промышленных и коммерческих потребителей нормальной считается разница напряжений не более 2%. При этом максимально допустимая разница составляет до 4%.
Так как перекос фаз чаще всего вызывает неправильное распределение нагрузок, есть нормы их соотношения. Нагрузки между фазами сети освещения общественных зданий должны распределяться равномерно. Разница в токах максимально и минимально нагруженных фаз должна быть не более 30% в пределах одного щитка, 15% — в начале питающих линий.
В большинстве современных электрических приборов есть встроенная защита или стабилизаторы, которые не допускают поломки, если асимметрия находится в пределах допустимых значений.
Причины возникновения
Рассмотрим, что может спровоцировать перекос фазных напряжений в 3-фазной сети. Есть несколько основных факторов, которые могут привести к этой проблеме:
-
Неравномерная нагрузка на фазы. Одна из самых распространенных причин. Например, если одна из фаз подключена к мощному устройству, а другие работают на минимальной мощности, это создает дисбаланс. В промышленности такая ситуация встречается часто.
-
Обрыв одной из фаз. Обрыв может привести к значительному изменению распределения токов и напряжений, и это вызовет перекос. Нагрузка, которая была равномерно распределена, начинает перекидываться на оставшиеся фазы, создавая дополнительные перегрузки.
-
Низкое качество электроэнергии. В некоторых случаях перекос фаз может быть вызван изначально нестабильным качеством электричества, подаваемого с подстанций. Это особенно актуально для удаленных или слабых сетей, где возможны отклонения из-за устаревшего оборудования или перегрузок.
-
Неправильное подключение оборудования. Ошибки при монтаже или подключении могут вызвать перекос фазных напряжений. Например, если не были учтены особенности оборудования или его требований к питанию, возможен неравномерный забор энергии с разных фаз.
-
Несимметричная нагрузка электродвигателей. Электродвигатели, подключенные к трехфазной сети, могут создать перекос, если нагрузка на их обмотки распределяется неравномерно. Такое часто происходит при старении двигателей или износе отдельных элементов системы.
Возможные последствия
Перекос фаз — это не просто технический нюанс, который можно игнорировать. Он может привести к серьезным последствиям для системы в целом и определенного оборудования, подключенного к сети. Рассмотрим наиболее значимые из таких последствий — их можно разделить на несколько групп:
Для электроприемников (оборудования, приборов)
Повреждения. При перекосе фазных напряжений электроприемники могут работать в ненормальных режимах. Это приводит к их перегреву, нестабильной работе или сгоранию отдельных компонентов.
Отказы. Постоянное воздействие неравномерного распределения напряжений может вызвать внезапный выход оборудования из строя.
Увеличение износа. Ненормальные условия работы ускоряют износ компонентов оборудования, в том числе электродвигателей.
Уменьшение срока службы. Регулярная работа в условиях перекоса фаз значительно сокращает общий срок эксплуатации приборов и оборудования. Прежде всего это касается устройств с электронными компонентами, чувствительными к отклонениям напряжений.
Для источников электроэнергии
Увеличение износа. Электрогенераторы и трансформаторы при перекосе фаз работают с перегрузкой. В результате ускоряется износ их изоляции и механических частей.
Повреждения. Перегрев генераторов и других источников электроэнергии может привести к повреждению обмоток, конденсаторов и других важных элементов системы.
Увеличение энергопотребления. При нарушении баланса фаз повышается потребление электроэнергии, так как системы автоматически компенсируют недостаток в одной фазе за счет увеличенной нагрузки на другие.
Повреждения генератора и уменьшение срока его эксплуатации. Постоянная работа в условиях перекоса фаз уменьшает ресурс генератора, увеличивая вероятность поломок и снижая его общую производительность.
Последствия, связанные с безопасностью
Электротравматизм. Из-за ухудшения качества изоляции и повышенной нагрузки на электрические сети возрастает риск поражения людей током.
Возгорание электропроводки или электроприемников. Перегрев проводки или оборудования из-за перекоса фаз может стать причиной короткого замыкания и возгорания. Создается опасность пожара.
Последствия, связанные с увеличением расходов
Затраты на электроэнергию. Перекос фаз приводит к росту потребления электроэнергии, а значит — влияет на увеличение платежей за электричество.
Расходные материалы для генератора. Повышенная нагрузка на генераторы требует большего расхода топлива, масла и охлаждающих жидкостей для их работы. Увеличиваются затраты на их эксплуатацию.
Ремонт электроприемников. Частые поломки и повреждения оборудования требуют дополнительных финансовых вложений в его ремонт.
Приобретение новых электроприемников взамен отказавших. Если оборудование выходит из строя полностью, придется покупать новое на замену — увеличиваются общие эксплуатационные затраты.
Защита от перекоса фаз в трехфазной сети
Теперь вы знаете, что такое перекос фаз и к каким последствиям он может привести. Чтобы свести риски к минимуму, важно предпринимать защитные меры. Вот несколько методов, которые применяются для защиты трехфазных сетей:
-
Реле контроля фаз. Установка реле — один из самых простых и эффективных способов предотвратить негативные последствия. Устройство отслеживает отклонения и при появлении перекоса мгновенно срабатывает, отключая питание.
-
Симметрирующий трансформатор. Это специальный трансформатор, который выравнивает фазы в автоматическом режиме. Его использование эффективно как для автономных генераторов, так и для более крупных сетей.
-
Контроль напряжения и тока. Системы мониторинга параметров сети помогают в реальном времени отслеживать изменения в токах и напряжениях на каждой фазе. Это позволяет оперативно реагировать на отклонения и предотвращать перекос до того, как он приведет к серьезным последствиям.
Принять профилактические защитные меры можно на этапе проектирования объекта. Нужно создать такой проект электроснабжения, который будет учитывать предполагаемые нагрузки. Если же объект уже введен в эксплуатацию, можно изменить электросхему сети с учетом суммарной мощности потребителей. В любом случае важно, чтобы нагрузки распределялись равномерно, и на каждую фазу приходилась примерно одинаковая мощность.
Перекос часто связан с физическим состоянием сети. Учитывая это, важно регулярно обслуживать провода, оборудование и другие элементы системы — это тоже помогает избежать проблемы.
Защита в однофазной сети
В однофазной сети также возможны неприятности, связанные с неравномерностью распределения нагрузки. Главные методы защиты от такой проблемы:
-
Стабилизаторы напряжения. Они выравнивают напряжение до допустимых значений и защищают технику от повреждений.
-
Реле контроля напряжения. В однофазных сетях используют реле контроля напряжения, которые отключают оборудование при значительных отклонениях напряжения от нормы.
-
Защита от перегрузок. Как и в 3-фазной сети, важно соблюдать баланс нагрузки. Избыточно нагружая одну линию, можно вызвать перегрев проводов и замыкания. Чтобы избежать этого, устанавливают устройства защиты от перегрузок.
К кому обратиться для проверки на перекос фаз
Проверка на перекос фазных напряжений и своевременное внедрение защитных мер помогут сохранить оборудование в рабочем состоянии, минимизировать риски аварий и обеспечить стабильную работу электроснабжения на вашем объекте. Для заказа такой услуги обращайтесь к нам, в «ЛабЭлектро».
Наша электролаборатория оснащена специализированными приборами, которые позволяют проводить проверку распределения нагрузок и напряжений на предмет перекоса в короткие сроки. Работаем с физическими и юридическими лицами, по Москве и Московской области.
