I. Què és el desequilibri-trifàsic?
El terme "desequilibri-trifàsic" es refereix habitualment a les càrregues de potència desiguals a cadascun dels tres cables actius. La fórmula de càlcul de potència és la següent:
La fórmula de càlcul de potència revela que la magnitud de la potència està determinada per la tensió, el corrent i el factor de potència. Les fluctuacions i desviacions de tensió trifàsica-són mínimes i es mantenen constants. En els circuits trifàsics típics, on predominen els equips de dues-fàsiques, el factor de potència trifàsic es manté gairebé uniforme. Així, la supervisió de corrents de tres-fàsiques permet una avaluació precisa de l'equilibri del sistema.
II. Indicadors de mesura
L'estàndard nacional (p. ex., GB/T 15543-2019 "Desequilibri de voltatge trifàsic") defineix:
1. Criteris d'avaluació del desequilibri de tensió:
Els valors permesos normalment s'especifiquen com:
El grau de desequilibri-trifàsic és inferior o igual al 2% durant el funcionament normal, i l'extrem de l'usuari pot ser inferior o igual al 3%
.
2. Criteris d'avaluació del desequilibri actual:
Imax és el corrent màxim entre els-corrents de tres fases i Iavg és el corrent mitjà.
El requisit general és que el desequilibri de corrent trifàsic -ha de ser inferior o igual al 10%, mentre que per a equips especials, com ara motors, hauria de ser inferior o igual al 5%.
III. Causes d'ocurrència
Quan es produeix un desequilibri en tres-fàsiques, hauríem de seleccionar els mètodes de tractament adequats segons les causes corresponents. En general, els motius principals del desequilibri-trifàsic inclouen una distribució desigual de la càrrega entre les tres fases, falles a terra, trencaments de línia de fase, ressonància i factors de potència inconsistents entre les fases.
Causes del desequilibri-de tensió trifàsica
Les causes principals del desequilibri de tensió trifàsica en sistemes d'alimentació són el desequilibri de càrrega i el desequilibri de la impedància del sistema. El desequilibri de càrrega és la causa principal del desequilibri de tensió trifàsica-, amb càrregues monofàsiques notables-incloses les locomotores elèctriques i les màquines de soldadura. En els sistemes elèctrics, els-generadors i transformadors trifàsics presenten una bona simetria i no afecten el desequilibri de tensió trifàsica-. Per tant, el desequilibri de la impedància del sistema és causat principalment per una impedància desequilibrada de la línia d'alimentació. Quan els conductors trifàsics (línies aèries o cables) estan disposats horitzontalment o verticalment, s'han d'implementar mesures de canvi de fase-per mantenir l'equilibri d'impedància trifàsica-.
Causes del desequilibri de corrent trifàsica-
Les principals causes del desequilibri de tensió trifàsica-en el sistema elèctric són la càrrega monofàsica-(per exemple, il·luminació, electrodomèstics) concentrada en una fallada d'equips monofàsics i trifàsiques (p. ex. curtcircuit del bobinatge del motor).
IV. Perills i control del desequilibri-trifàsic
- Riscos i control del desequilibri de tensió trifàsica-
1. Perills causats per un desequilibri de tensió trifàsica-
(1) Quan el transformador està en funcionament de càrrega desequilibrada, una tensió de fase està a plena càrrega mentre que les altres dues fases no, la qual cosa fa que la capacitat del transformador no s'utilitzi completament. Mentrestant, el transformador està en funcionament de càrrega desequilibrada durant molt de temps, provocant el seu sobreescalfament local i reduint la seva vida útil.
(2) En un sistema d'alimentació trifàsica desequilibrada-, el corrent de seqüència negativa genera pèrdues addicionals, augmentant les pèrdues de línia i la caiguda de tensió. A més, millora la interferència amb els sistemes de comunicació, comprometent la qualitat normal de la comunicació.
(3) Pot provocar un mal funcionament de la protecció del relé.
(4) Les càrregues sensibles poden provocar un mal funcionament.
(5) El component de seqüència negativa augmenta les pèrdues de coure a l'estator i el rotor del motor, provocant un sobreescalfament i accelerant l'envelliment de l'aïllament, reduint així la seva vida útil.
2. Mesures per rectificar el-desequilibri de tensió trifàsica
(1) En primer lloc, prioritzeu els-equips elèctrics simètrics trifàsics.
(2) Per a càrregues monofàsiques-, distribuïu-les de manera raonable entre les tres fases per aconseguir un equilibri de càrrega òptim en totes les fases.
(3) Quan les càrregues monofàsiques-no es poden distribuir correctament en un sistema-trifàsic, s'han de connectar a diferents punts d'alimentació.
(4) Per a càrregues monofàsiques-amb una gran demanda d'energia, s'utilitza un transformador monofàsic- dedicat per subministrar energia.
(5) Instal·leu equips d'equilibri-trifàsic.
- Perills i control dels-desequilibris actuals trifàsics
1. Perills causats per un desequilibri de corrent trifàsica-
A la vida diària, hi ha nombroses càrregues monofàsiques-i trifàsiques-. Si es comparteixen la línia neutre (línia N) i la línia de terra de protecció (línia PE), equivaldria a connectar un gran nombre de dispositius monofàsics i trifàsics a un sistema d'alimentació TN-C. Quines serien les conseqüències?
El desequilibri-trifàsic augmenta el corrent de la línia neutra, augmenta el potencial de la línia neutra i augmenta les pèrdues de la línia. Una línia neutra trencada, en particular, provoca pics de tensió importants en una fase i caigudes substancials en una altra. La fase de sobrecàrrega pot patir danys, mentre que l'equip de la fase de baixa-tensió esdevé inoperable.
El desequilibri-trifàsic augmenta les pèrdues del transformador, ja que la pèrdua de potència als transformadors de distribució varia amb el desequilibri de càrrega. També provoca majors desviacions de tensió a les tres fases, reduint l'eficiència dels dispositius elèctrics connectats.
(1) Quan el corrent trifàsic-està desequilibrat
Amb nombrosos dispositius-monofàsics, és impossible mantenir constant l'equilibri de càrrega-trifàsica. Quan està desequilibrat, un corrent desequilibrat flueix per la línia neutra, provocant fluctuacions de tensió. El nivell de tensió depèn del corrent de la línia neutra i la resistència-un corrent i una resistència més alts donen lloc a una tensió més alta.
Si es comparteixen els cables de neutre i de terra, un cop s'hagi alimentat la línia de neutre desequilibrada trifàsica, la carcassa de l'equip s'electrificarà. Aquesta tensió pot variar des de diversos volts fins a desenes de volts. Tot i que aquesta tensió no és alta, pot generar un arc elèctric, encendre materials inflamables o explosius i provocar un incendi.
Per exemple, quan un ventilador-trifàsic està muntat en un suport angular d'acer fixat a terra (o plataforma metàl·lica), el corrent elèctric viu de la carcassa del ventilador pot fluir a través del suport cap a terra. Si els cargols del suport estan solts i el motor vibra, això podria crear un arc elèctric als punts de contacte dels cargols. Si hi ha materials inflamables o explosius a prop, es pot produir un incendi.
(2) Trencament del cable neutre de l'equip monofàsic
És universalment reconegut que un cable neutre trencat permet que el corrent en viu es transfereixi a través de dispositius elèctrics al neutre, donant lloc a un neutre viu. Si el cable neutre principal d'un circuit domèstic es talla i el neutre comparteix el mateix cable de terra, tots els tancaments d'equips elèctrics de la llar es posaran en funcionament, cosa que suposa un perill important per a la seguretat.
(3) El cable neutre està trencat.
Una línia neutre trencada al sistema d'alimentació, combinada amb càrregues trifàsiques desequilibrades-, pot fer que la línia neutre perdi la connexió a terra i provocar una desviació severa del punt neutre. Això condueix finalment a una asimetria de voltatge trifàsica completa, on la tensió de la fase A pot baixar a més de 100 volts, la tensió de la fase B pot augmentar fins als 300 volts i la tensió de la línia neutra també pot arribar a diverses desenes de volts.
2. Mesures per rectificar el desequilibri de corrent trifàsica-
(1) Redistribució de la càrrega, distribuint uniformement les càrregues monofàsiques-en sistemes trifàsics.
(2) Instal·leu dispositius automàtics de compensació i equilibri de potència reactiva.
(3) Integració equilibrada de fonts d'energia distribuïdes.
(4) Supervisió i alerta: instal·leu dispositius de monitorització intel·ligents (p. ex., passarel·les intel·ligents o mòduls de mesura d'energia) al sistema de distribució d'energia per controlar contínuament l'equilibri de corrent/tensió trifàsica-.
Per tant, la càrrega-trifàsica en un sistema de distribució de baixa-tensió s'hauria d'equilibrar, amb la diferència de capacitat entre fases que no superi el 15%. En altres paraules, la càrrega de fase màxima no ha de superar 1,15 vegades la càrrega trifàsica mitjana-.
V. Conclusió
L'impacte del desequilibri-trifàsic no està aïllat, sinó que forma un cercle viciós des del "costat de la xarxa" al "costat de l'equip": "augment de les pèrdues del sistema → fallades d'equips → fluctuacions de càrrega → empitjorament del desequilibri". Per tant, les aplicacions pràctiques requereixen mesures com ara "optimitzar la distribució de la càrrega durant la fase de disseny, la supervisió en temps real-durant el funcionament i la instal·lació de dispositius de compensació d'equilibri" per mantenir el desequilibri dins dels estàndards nacionals i reduir així els seus perills en l'origen.