Analyysi epätasapainoisen kolmivaiheisen kuormituksen haitoista ja parannustoimenpiteistä
◴ 2024-08-28
Mitä tapahtuu, jos 3-vaihe ei ole tasapainossa
Kuormituksen epätasapaino kolmivaiheisissa sähköjärjestelmissä voi johtaa moniin sähkölaitteiden turvallisuuteen ja taloudellisuuteen liittyviin ongelmiin. Kolmivaiheisen epätasapainon merkittävimmät riskit ovat:
1. Jakelumuuntajien tehohäviöiden lisääntyminen
Pienjänniteverkon ydinlaitteet ovat jakelumuuntajia, ja kolmivaiheinen kuormituksen epätasapaino lisää niiden häviöitä. Muuntajan häviöt luokitellaan kahteen ryhmään: rautahäviö, jota kutsutaan myös kuormittamattomuushäviöksi, ja kuparihäviö, jota kutsutaan kuormitushäviöksi. Epätasapainotilanteissa kuormituksen muutokset aiheuttavat lisääntyvää kuparihäviötä. Selkeitä seurauksia ovat:
● Käämityksen ylikuumeneminen: Eristysmateriaalin vanhenemisnopeus kasvaa ja eristyskyky heikkenee.
● Lyhennetty elämä: Lämpötilan 8 °C:n nousua kohden muuntajan käyttöikä voi lyhentyä puoleen.
2. Jakelumuuntajien pienentynyt teho
Jakelumuuntajat on suunniteltu kuorman tasausperiaatteella. Kolmivaiheinen epätasapaino johtaa kevyeen kuormitukseen yhdessä vaiheessa ja ylikapasiteettiin toisessa vaiheessa. Tämä heijastuu muuntajan suurimpaan sallittuun tehoon, mikä voi aiheuttaa seuraavia ongelmia:
● Se vähentää myös tuotantokapasiteettia. Tuotantokapasiteettia ei voida tuottaa nimellisarvolla, ja se vähentää myös vapaata kapasiteettia.
● Ylikuormitusriski: Muuntaja ylikuumenee mahdollisten ylikuormitustilanteiden vuoksi, mikä voi aiheuttaa palamisen.
3. Nollasekvenssivirran tuottaminen
Epätasapainoisessa kolmivaihekuormituksessa muuntaja tuottaa nollasähköä, jonka suuruus on verrannollinen epätasapainon tasoon. Nollavirran esiintyminen aiheuttaa seuraavia ongelmia:
Nollasekvenssivirran tuottaminen: Muuntajan rautasydämessä syntyvä nollasekvenssivuo kasvaa ja aiheuttaa paikallista lämpötilan nousua.
Eristyksen vanheneminen: Ylikuumeneminen nopeuttaa käämityksen eristysmateriaalin vanhenemista. Näin ollen se lisää laitteen käyttöiän lyhenemistä.
4.Increase tehohäviö linjassa
Kolmivaiheisessa nelijohtimisessa virtalähteessä impedanssi aiheuttaa tehohäviöitä aina, kun virta kulkee linjan läpi. Tämä häviö on verrannollinen virran neliöön. Aina kun kolmivaiheisessa kuormituksessa on epätasapainoa, virta alkaa virrata nollajohtoon; se lisää entisestään linjahäviötä sähköverkossa. Mitä enemmän virta kulkee epätasapainossa, sitä suurempi on linjan häviö.
5. Vaikuttaa sähkölaitteiden turvalliseen toimintaan
Epätasapainoinen vaihejännite aiheuttaa useita ongelmia, kuten:
● Neutraalipisteen ajautuminen: Voimakkaasti kuormitetun vaiheen jännite laskee ja kevyesti kuormitetun vaiheen jännite kasvaa, mikä johtaa laitteiden epävakaaseen toimintaan.
● Laitteiden vahingoittuminen: jännitteen epätasapaino voi vahingoittaa laitteita, varsinkin vaihetta, jossa on korkea jännite.
Epätasapainoilmiö uhkaa vakavasti sähkölaitteiden turvallisuutta ja vakautta.
6. Vähentää moottorin hyötysuhdetta
● Tasapainotettu kolmivaiheinen kuorma luo epätasapainoisen jännitetulon moottorin päähän. Negatiivisen sekvenssijännitteen vaikutus saa moottorin toimimaan kuin jarrut, joilla on seuraavat vaikutukset.
● Tehottomuus: Moottorin alhaisempi kokonaisteho, joka johtuu moottorin alhaisemmasta kokonaishyötysuhteesta.
● Nopeampi lämpötilan nousu ja reaktiivisen tehon menetys: Se voi aiheuttaa vahinkoa laitteille ilman vaivaa.
● Siksi moottorin ja vaarallisen moottorin käyttö on taloudellisesti epävarmaa, kun kolmivaihejännitteet pysyvät epätasapainossa.
Miten kolmivaiheista epätasapainoa voidaan parantaa?
1.Kolmivaiheisille kuormille on annettava asianmukainen jakelu.
Sähkövoimatyöntekijöiden olisi kerättävä kuormitustiedot hyvin huolellisesti, jotta ne voidaan tallentaa kuormitusvirran tilan ennustamista varten. Nelijohtimisessa kolmivaiheessa, erityisesti pienjännitteessä, tasauslaitteiden käytön jälkeen reaktiiviset kompensointilaitteet voisivat muuttaa asianmukaisesti muunnettuja epätasapainoisia virtoja. Lisäksi erilaisessa tilassa virran momentin kytkentämenetelmä muuttuu asianmukaisesti, minkä mukaan myös tämä menetelmä on yksi sopiva toimenpide kolmivaiheisen kuorman jakamiseksi kohtuullisesti.
2. Ohjaa epätasapainoista virtaa
Mikä tahansa epätasapainoinen kuorma maadoitettua kuormaa lukuun ottamatta voidaan kytkeä rinnakkain joidenkin vastusten ja kondensaattoreiden kanssa epätasapainoisen virran kompensointiperiaatteen mukaisesti. Seuraavien periaatteiden on ohjattava epätasapainovirran hallintaa:
● Tehokertoimen kompensointi ja kolmivaihevirran epätasapainon säätö.
● Ylikompensoinnin välttämiseksi olisi otettava käyttöön täysi kapasitiivinen ohjaus.
● Korvausaseman määrää olisi myös mukautettava ajoissa.
● Kytkentälaitteiden ja kompensointilaitteiden määrän vähentäminen, jotta varmistetaan maksimaalinen hallinta koko päivän ajan.
3. Kolmivaiheisten kuormien rutiinitarkastus ja säätö.
Kolmivaiheisten kuormien säännöllinen testaus on tarpeen. Kansallisten standardien mukaan testitulokset olisi dokumentoitava ja tarkistettava, jotta epätasapainotilanteet voidaan tunnistaa ja kalibroida nopeasti. Valppautta vaaditaan myös niissä osissa, joissa ei ole vikoja. Kun testit on suoritettu, tiedot on lajiteltava ja syötettävä järjestelmään, jotta niistä voidaan päätellä tarvittavat säädöt ja tekniset sovellusmahdollisuudet.
Yhteenveto
Kolmivaiheisella kuormituksen epätasapainolla on merkittävä vaikutus sähköjärjestelmään. Se ei ainoastaan lisää jakelumuuntajien ja -johtojen energiankulutusta, vaan aiheuttaa myös laitteiden ylikuumenemista ja lyhentää käyttöikää, mikä vaikuttaa turvalliseen toimintaan. Myös moottorin hyötysuhde kärsii vakavasti. Siksi olisi toteutettava tehokkaita toimenpiteitä kolmivaiheisen kuormituksen epätasapainon estämiseksi.
Käyttö kolmivaiheinen epätasapainoinen jännitevakaaja on tehokas ratkaisu. Samalla se voi mitata jännitettä reaaliajassa, mikä mahdollistaa tasapainoisen kuormituksen kaikissa kolmessa vaiheessa ja vähentää energiankulutusta sekä kaikkien laitteiden tehokkuutta. Samaan aikaan epätasapainoisen virran kuormituksen kohtuullisuutta voidaan seurata tarkistuksella, jolla estetään myös tämä ilmiö. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, kolmivaiheinen jännitteenvakaaja, joka liittyy kaikkiin edellä mainittuihin parannustoimenpiteisiin, on merkittävässä asemassa optimoimassa ja vakauttamassa sähköjärjestelmää.
FI 
EN 
ES 
FR 
PT 
IT 
RO 
RU 
JA 
NL 
DA 
PL 
EL 
HU 
SV 
CS 
TR 
AR