Analyse af skadevirkningerne af ubalanceret trefaset belastning og forbedringstiltag
◴ 2024-08-28
Hvad sker der, hvis 3-fasen ikke er afbalanceret?
Belastningsubalance i trefasede elsystemer kan føre til en række problemer i forbindelse med eludstyrets sikkerhed og økonomi. De mest fremtrædende risici ved trefaset ubalance er:
1. Øget effekttab i distributionstransformatorer
Lavspændingsnettets kerneudstyr er distributionstransformatorer, og ubalance i trefaset belastning vil øge deres tab. Tab på transformator er klassificeret i to: jerntab, også kendt som tab uden belastning, og kobbertab, som betegnes som belastningstab. I tilfælde af ubalancerede forhold vil ændringer i belastningen medføre øget kobbertab. De eksplicitte konsekvenser er:
● Overophedning af viklingen: Ældningshastigheden for isoleringsmaterialet øges, og isoleringsevnen falder.
● Forkortet levetid: For hver 8°C temperaturstigning kan transformatorens levetid reduceres til det halve.
2. Reduceret output fra distributionstransformatorer
Distributionstransformatorerne er designet efter princippet om belastningsbalancering. Trefaset ubalance vil resultere i en let belastning på en af faserne og overskudskapacitet på en anden. Dette vil afspejle sig i transformatorens maksimalt tilladte effekt, som kan forårsage følgende problemer:
● Det reducerer også produktionskapaciteten. Udgangskapaciteten kan ikke produceres til den nominelle værdi og reducerer også reservekapaciteten.
● Risiko for overbelastning: Transformeren bliver overophedet på grund af mulige overbelastningsforhold, som kan udløse forbrænding.
3. Generering af nulsekvensstrøm
For en ubalanceret trefaset belastning producerer transformeren nulsekvenstrøm, hvis størrelse er proportional med niveauet af ubalance. Tilstedeværelsen af nulsekvenstrøm vil give følgende problemer:
Generering af nulsekvensflux: Nulsekvensfluxen, der produceres i transformatorens jernkerne, øges og forårsager lokal temperaturstigning.
Ældning af isolering: Overophedning fremskynder ældningen af viklingens isoleringsmateriale. På den måde øges reduktionen af udstyrets levetid.
4. Øget strømtab i linjen
I et trefaset, firetrådet strømforsyningssystem fører impedans til tab af effekt, når strømmen flyder gennem linjen. Tabet er proportionalt med kvadratet på strømmen. Når der er ubalance i den trefasede belastning, begynder strømmen at flyde til den neutrale ledning; det øger ledningstabet i elnettet yderligere. Jo mere ubalance der er i strømmen, jo større bliver tabet i ledningen.
5. Indflydelse på sikker drift af elektrisk udstyr
Ubalanceret fasespænding fører til flere problemer som f.eks:
● Drift af det neutrale punkt: Den tungt belastede fases spænding falder, og den let belastede fase stiger, hvilket fører til ustabil drift af udstyret.
● Skader på udstyr: Spændingsubalance kan skade udstyr, især den fase, der har høj spænding.
Fænomenet ubalance er en alvorlig trussel mod det elektriske udstyrs sikkerhed og stabilitet.
6. Reducerer motorens effektivitet
Den afbalancerede trefasede belastning vil skabe ubalanceret spændingsinput i motorenden. Effekten af negativ sekvensspænding får motoren til at fungere som bremser, hvilket har følgende effekter.
Ineffektivitet: Den lavere effekt i motorenden som følge af motorens lavere samlede effektivitet.
● Hurtigere temperaturstigning og tab af reaktiv effekt: Temperaturstigningen og motorens reaktive effekttab stiger med den trefasede ubalancerede spænding, der kan forårsage skade på udstyret uden problemer.
Derfor bliver det både økonomisk uforsvarligt og farligt at bruge motoren, når trefasespændingerne fortsat er i ubalance.
Hvordan kan man forbedre trefaset ubalance?
1. De trefasede belastninger skal have en passende fordeling
Elarbejdere bør indsamle belastningsdataene meget omhyggeligt for at registrere dem til forudsigelse af belastningseffektens tilstand. I den firetrådede trefase, især lavspænding, efter brug af afbalanceringsudstyr, kunne de reaktive kompensatorer passende ændre de transformerede ubalancerede strømme. Desuden ændres ledningsmetoden for strømmomentet passende under en anden tilstand, ifølge hvilken denne metode også er et passende mål for fordelingen af trefaset belastning med rimelighed.
2. Kontroller ubalanceret strøm
Enhver form for ubalanceret belastning undtagen den jordede kan forbindes parallelt med nogle modstande og kondensatorer, baseret på kompensationsprincippet for den ubalancerede strøm. Følgende principper skal styre styringen af den ubalancerede strøm:
● Effektfaktorkompensation og regulering af ubalance på trefaset strøm.
For at undgå overkompensation bør man anvende fuld kapacitiv kontrol.
Kompensationsbeløbet bør også justeres i tide.
● Reduceret antallet af koblingsenheder og kompensationsudstyr for at sikre maksimal styring i løbet af dagen.
3. Rutinemæssig kontrol og justering af trefasede belastninger
Regelmæssig test af trefasede belastninger er nødvendig. I henhold til nationale standarder skal testresultaterne dokumenteres og kontrolleres for straks at kunne identificere og kalibrere ubalancer. I dele, hvor der ikke er fejl, er der også brug for årvågenhed. Når de er testet, skal dataene sorteres og føres ind i systemet for at give mulighed for at udlede nødvendige justeringer og muligheder for teknisk anvendelse.
Sammenfatning
Trefaset belastningsubalance har en betydelig indvirkning på elsystemet. Det øger ikke kun energiforbruget i distributionstransformere og -ledninger, men forårsager også overophedning af udstyr og reducerer levetiden, hvilket vil påvirke den sikre drift. Motoreffektiviteten vil også blive alvorligt påvirket. Derfor bør der træffes effektive foranstaltninger for at forhindre trefaset belastningsubalance.
Brugen af en trefaset ubalanceret spændingsstabilisator er en effektiv løsning. I mellemtiden kan den måle spænding i realtid for at muliggøre afbalanceret belastning på alle tre faser og efterfølgende reducere energiforbruget plus effektiviteten af alt udstyr. I mellemtiden kan rimeligheden i at indlæse ubalanceret strøm ledsages af kontrollen for også at forhindre dette fænomen. Sidst, men ikke mindst, har den trefasede spændingsstabilisator, som ledsager alle ovenstående forbedringstiltag, en vigtig rolle at spille for at optimere og stabilisere elsystemet.
DA 
EN 
ES 
FR 
PT 
IT 
RO 
RU 
JA 
NL 
PL 
EL 
HU 
SV 
FI 
CS 
TR 
AR