Качество электроэнергии существенным образом влияет на состояние ее потребителей, не случайно государственными стандартами строго регламентированы ее показатели, одним из которых являются перекосы фаз. Требования ГОСТ ограничивает этот показатель величинами равными:
- 4% по нулевой последовательности,
- 2% по обратной.
Перекосом фазных напряжений в трехфазных электрических сетях называют несовпадение величин последних, вызванное, как правило, неравномерностью распределения нагрузок.
Трехфазная сеть, питающая потребителей с трехфазным питанием, нагружена равномерно, неравномерные нагрузки возникает обычно при раздаче напряжения однофазным потребителям, например разводка по разным квартирам на одном этаже. Добиться паритета однофазных нагрузок в таком случае невозможно, поскольку у каждого из однофазных потребителей свой парк электрических приборов работающих вне зависимости друг от друга.
В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью выравниванием фазных напряжений занимается нейтраль, она защищает от опасного перекоса, вызванного однофазным подключением. Ситуацию меняют обрывы нулевых проводов, когда функции нулевых проводников достаются одному из фазных проводов (по самой малонагруженной фазе), в таких случаях величина напряжения на нем относительно оборванного нуля стремится к линейным 380 вольтам.
В чем опасность перекосов и способы защиты
Трехфазные электроприемники рассчитаны на работу с симметричными фазными напряжениями, в случае возникновения перекоса, падает их мощность, греются обмотки, особенно критичны к асимметрии асинхронные электродвигатели. Все это приводит к сокращению ресурсов оборудования, ускоренному их износу и быстрым поломкам.
Не лучшим образом сказываются перекосы и на источниках электроэнергии, снижается эффективность работы трансформаторов подстанций, для автономных электростанций на трехфазных генераторах:
- увеличивается расход топлива и масла,
- растет нагрузка на генератор и расход электроэнергии,
- возрастает риск возникновения неисправности,
- снижается общий ресурс установки.
Ну и, конечно же, прямую угрозу человеку несут ситуации сопутствующие обрыву нулевого провода. Повышение напряжения в сети увеличивает вероятность поражения электрическим током, а выход из строя дорогостоящих бытовых приборов несет прямой материальный ущерб.
Избежать негативного влияния асимметрии трехфазного напряжения можно различными способами.
- Для устранения перекоса на этапе проектирования внутренней электросети следует внимательно отнестись к вопросам подключения нагрузки, ее правильному распределению между фазами и возможным изменениям в процессе эксплуатации.
- Устранить перекосы в уже эксплуатируемых сетях помогает использование трехфазных стабилизаторов, однако если учитывать, что они состоят из трех однофазных стабилизаторов, иногда эти устройства и сами оказываются причиной несимметрии.
- Отличные результаты показывает применение защитной автоматики. Например, реле контроля фаз и напряжения отключает цепи питания от нагрузки в случае обнаружения любой аварийной ситуации с сетью, в том числе и при асимметрии напряжений.
В однофазных сетях для защиты от аварий, связанных с обрывом нейтрали прекрасную защиту дорогостоящей бытовой техники обеспечивает обыкновенное реле напряжения, которое отключает питание в случае выхода напряжения за установленные рамки. Небольшое устройство в силовом щитке поможет избежать крупных материальных потерь.