Trong quá trình vận hành lưới điện 380 Volt, các vi phạm có thể xảy ra làm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng. Một trong những sai lệch đó là sự mất cân bằng pha, biểu hiện ở sự phân bố không đồng đều của chúng trên các tải kết nối với đường dây. Kết quả của hiệu ứng này là làm giảm đáng kể công suất của thiết bị trong mạng ba pha công nghiệp (cụ thể là máy biến áp hoặc động cơ). Ở nhà, có rất nhiều thiệt hại đối với các thiết bị gia dụng được kết nối với một trong các pha của lưới điện của một ngôi nhà nông thôn. Điều này là do thực tế là điện áp trong đó bị đánh giá thấp hơn rất nhiều, hoặc ngược lại - vượt quá định mức cho phép. Một số biện pháp tổ chức và kỹ thuật đã được phát triển để ngăn ngừa hậu quả tiêu cực của các điện áp khác nhau ở các pha 380 Volt.
Tỷ lệ sai lệch cho phép
Để hạn chế độ lệch điện áp cho phép do mất cân bằng pha, người ta đã xây dựng các tiêu chuẩn quy định các giá trị của chúng cho mạng điện công nghiệp. Nếu vượt quá các tiêu chuẩn này, thiết bị điện được kết nối với đường dây này có nguy cơ hỏng hóc thực sự. Giá trị chính xác của chúng được đưa ra trong các GOST có liên quan và các tài liệu khác xác định quy trình vận hành thiết bị điện (ví dụ: trong PUE).
Theo các tiêu chuẩn, các tỷ lệ cố định được thiết lập giữa các xếp hạng của điện áp và dòng điện trong các phần ít tải nhất và nhiều nhất của đường dây. Đối với bảng phân phối điện, nó không được vượt quá 30% và đối với đầu vào cho nhà riêng (ASU) - 15%. Theo GOSTs hiện tại, sự mất cân bằng pha cho phép đối với các đường dây riêng lẻ có dòng điện ngược không được lớn hơn 2 phần trăm và đối với dây dẫn trung tính của máy biến áp - 4 phần trăm.
Nguyên nhân của sự mất cân bằng pha trong mạng ba pha
Có một số lý do đã biết cho sự xuất hiện của sự mất cân bằng pha trong mạng ba pha, những lý do chính trong số đó được coi là:
- Sự phân bố công suất vận hành không đều theo các phụ tải nối với từng đường dây pha.
- "Zero break", thường được biểu hiện ở việc đốt cháy trung tính.
- Các trục trặc khác trong thiết bị trạm hoặc ở người tiêu dùng địa phương kết nối với nó.
Trong trường hợp đầu tiên, công suất tiêu thụ bởi tải tuyến tính tăng (hoặc giảm) mạnh, dẫn đến sự thay đổi tương ứng trong dòng điện chạy trong nhánh này.
Trong trường hợp không mất cân bằng pha, các thành phần dòng điện có cường độ bằng nhau chạy dọc theo mỗi đường dây được kết nối theo sơ đồ "hình sao". Kết quả của chúng là trung tính do phép cộng vectơ của ba thành phần riêng biệt nên về mặt lý thuyết bằng không. Với sự gia tăng tiêu thụ dọc theo một trong các đường dây, các thành phần dòng điện qua nó tăng lên, kết quả là dây trung tính không thực hiện được chức năng của nó và vi phạm tính đồng nhất của sự phân bố điện thế pha.
Trong trường hợp đứt trung tính (không cháy), phát sinh lệch do chức năng của dây trung tính được tự động chuyển sang một trong các dây dẫn pha; trong trường hợp này, điện áp trên tất cả các thiết bị khác được dịch chuyển lên trên. Sự xáo trộn trong hoạt động của thiết bị trạm cũng dẫn đến sự phân bố không đồng đều dọc theo các đường dây pha, nhưng đã ở phía "ngôi sao" của máy biến áp, chứ không phải ở đối tượng kết nối với nó (cụ thể là nhà ở nông thôn).
Vi phạm đối xứng trong mạng cao áp
Trong mạng điện áp cao, sự xuất hiện của sự không đối xứng không mong muốn có liên quan đến sự hiện diện của tải một pha mạnh mẽ hoặc người tiêu dùng ba pha có sự phân bố pha không bằng nhau. Nguồn biến dạng trong mạng công nghiệp 0,38-10 kV là các loại lò nấu chảy điện khác nhau (nhiệt quặng, cảm ứng và các thiết bị gia nhiệt tương tự). Danh sách thiết bị tạo ra sự không đối xứng nên bao gồm máy hàn biến tần, được đặc trưng bởi dòng tiêu thụ cao và có khả năng phá vỡ sự đồng đều của phân phối tải.
Các trạm biến áp kéo của vận tải đường sắt là nguồn gây mất cân xứng nguy hiểm mạnh mẽ, vì đầu máy điện hiện đại là những người tiêu thụ năng lượng điện một pha. Sức mạnh của chúng đạt tới vài trăm kilowatt, điều này chỉ làm tăng khả năng xảy ra xáo trộn trong việc phân phối tải.
Bạn có thể xác minh sự hiện diện của chúng với sự trợ giúp của các kẹp dòng điện đặc biệt, qua đó có thể kiểm tra các mạch hoạt động quá tải. Nếu các giá trị dòng điện được phát hiện ở một trong các pha, vượt quá giá trị cho phép một cách đáng kể, chúng ta có thể nói một cách an toàn về sự hiện diện của một sai lệch nguy hiểm.
Ảnh hưởng tiêu cực của sự mất cân bằng điện áp và dòng điện
Cần phải ứng phó kịp thời với sự xuất hiện của sự không đối xứng pha vì những lý do sau:
- Trong trường hợp này, có một nguy cơ thiệt hại thực sự đối với các thiết bị được kết nối với mạng này hoặc sự suy giảm hiệu suất của chúng.
- Điều này dẫn đến sự gián đoạn trong hoạt động của các nguồn điện (cụ thể là máy biến áp trạm biến áp).
- Một hậu quả khác của sự phân bố pha bất thường là làm giảm tuổi thọ của thiết bị nhà máy.
Đối với người tiêu dùng bình thường, hậu quả của sự không cân xứng chuyển thành tăng chi phí điện, sửa chữa thiết bị gia dụng và khả năng bị thương. Nếu hiện tượng lệch trong đường dây là do dây trung tính bị phá hủy, thì các điều kiện bảo vệ chống điện giật sẽ giảm đi đáng kể. Thanh cái của thiết bị nối đất (GD), được gắn tại trạm biến áp, bị cắt; trong trường hợp không có vòng lặp cục bộ, người dùng vẫn hoàn toàn không có khả năng tự vệ.
Với sự xuất hiện của sự không đối xứng trong các mạng công nghiệp, lượng điện tiêu thụ cũng tăng lên và các thiết bị đường dây đi kèm trong đó sẽ bị quá tải nghiêm trọng. Tại các trạm biến áp phân phối, lượng dầu tiêu thụ trong máy biến áp tăng mạnh, thiết bị điều khiển và phân phối có thể bị hỏng. Tất cả những mối đe dọa này cuối cùng dẫn đến chi phí vật liệu bổ sung liên quan đến nhu cầu sửa chữa hoặc thay thế thiết bị đã bị cháy.
Để ngăn chặn những tình huống như vậy, bạn sẽ cần phải suy nghĩ trước về các biện pháp hữu hiệu để giúp ngăn chặn chúng. Nếu không thể tránh được tình trạng mất cân bằng pha, bạn sẽ phải dùng mọi cách để loại bỏ nó.
Các phương pháp bảo vệ
Để đảm bảo hoạt động đối xứng của mạng điện và sự bình thường của giá trị điện áp trong từng đường dây một pha, người ta sử dụng các thiết bị hiệu chỉnh đặc biệt. Chức năng này thường được thực hiện bởi các máy ổn áp cổ điển. Tuy nhiên, các thiết bị này không thể loại bỏ hoàn toàn sự mất cân bằng trong các mạch cung cấp, vì mục đích của chúng chỉ là ổn định một pha. Vì lý do này, không thể bảo vệ toàn bộ mạng ba pha với các thiết bị như vậy, cũng như để loại bỏ hậu quả của sự lệch.
Không loại trừ các tình huống khi chính bộ ổn áp trở thành nguyên nhân dẫn đến việc phân phối điện không đồng đều ở các pha.
Để bảo vệ mạch ba pha khỏi sự không đối xứng pha, các phương pháp tổ chức và kỹ thuật sau được sử dụng:
- Nghiên cứu chất lượng cao của dự án cung cấp điện, có tính đến sự không đồng đều của các phụ tải;
- việc sử dụng các thiết bị đặc biệt có thể tự động căn chỉnh chúng (cái gọi là máy biến áp cân bằng);
- sửa chữa các sơ đồ tiêu thụ năng lượng hiện tại (nếu sai sót đã được thực hiện trước đó).
Hỗ trợ đáng kể trong việc bảo vệ chống lại sự không đối xứng được cung cấp bởi thiết bị chặn đặc biệt (ví dụ như rơ le giám sát pha và điện áp), ngắt kết nối đường dây khi phát hiện vi phạm.
Chỉ có các biện pháp kịp thời được thực hiện sẽ loại bỏ sự mất cân bằng pha trong mạng và loại bỏ hậu quả tiêu cực của hiện tượng này: bảo vệ thiết bị và đồ dùng gia đình khỏi sự cố.
