Защита от перекоса фаз в трехфазной сети – советы электрика

Реле контроля фаз — основное назначение, принцип работы и схема подключения. ТОП-лучших производителей электрооборудования!

В трёхфазной электрической цепи при неравномерном значении напряжения на разных фазах возникает очень неприятное явление – перекос фаз. Его результатом, как правило, становится значительное понижение мощности прибора. Это приведет к поломке, как промышленного оборудования, так и обычной бытовой техники.

Не будем углубляться в причины возникновения этого перекоса, а рассмотрим способы его устранения. Для предотвращения возникновения перекоса фаз, который в основном проявляется в трёхфазных сетях, используют реле контроля фаз.

Назначение

Основное назначение реле контроля фаз это, безусловно, защита всех электротехнических промышленных и бытовых устройств, подключённых к трёхфазной сети.

Реле обеспечивает контроль за наличием сетевого напряжения, его симметричности во всех фазах и правильным чередованием.

Реле желательно располагать там, где происходит многократное переподключение приборов, например, для оборудования, которое часто переносят с одного места на другое и где неправильное чередование фаз будет довольно критично. Или при одновременном использованьи значительного количества приборов большой мощности (в квартирах или частных домах).

Конструктивные особенности

В процессе изготовление таких реле используют надёжные микропроцессоры, что объясняет простоту настройки, а также высокую надёжность этих устройств. Конструкция реле контроля обязательно включает в себя схему, вычисляющую порядок чередования фаз, и в соответствие с заложенным в схему алгоритмом срабатывают контакты на выходе реле.

В самых простых устройствах на вход подаётся 3-фазы и ноль, а на выходе имеем реле с переключающимся контактом. Запитка внутренней схемы осуществляется за счет фазы L1. Также обычно присутствуют 2 и более индикаторов – в зависимости от модели и производителя.

На выходы реле контроля можно подключать магнитные пускатели и контакты для запуска электродвигателей или любую сигнальную цепь, предупреждающую об отклонения в сети от нормы.

Типы

Самые распространенные типы реле контроля фаз, которые в основном используют на производстве и в бытовых условиях это ЕЛ11, ЕЛ12, ЕЛ13 и ЕЛ11МТ, ЕЛ-12МТ.

Для защиты источников питания, АВР, генераторов и преобразователей электроэнергии используют ЕЛ11 и ЕЛ11МТ.

Для обеспечения безопасности электродвигателей кранов мощностью до 100 кВт применяют ЕЛ-12 и ЕЛ12МТ.

ЕЛ13 применяется в основном при подключении реверсивных электродвигателей до75 кВт.

Крепление данных реле можно осуществить как с помощью DIN-рейки, так и с помощью крепёжных винтов.

Характеристики

Ниже приведены основные характеристики реле.

1) Рабочие напряжения:

• EЛ11 – 100 V, 110 V, 220 V, 380 V, 400 V, 415 V
• ЕЛ12 -100 V, 200V, 280 V
• ЕЛ13 – 220 V, 380 V

2) Предел срабатывания реле.

а) При симметричном снижений напряжений на фазе:

• EЛ11 – 0.7 * Uфн
• ЕЛ12 – 0,5 * Uфн
• ЕЛ13 – 0,5 * Uфн

б) При разрыве 1-ой или более фаз:

• Срабатывают все виды реле.

в) При неправильном чередования фаз

• ЕЛ11,ЕЛ12 – срабатывают
• ЕЛ13 – не срабатывает

3) Время задержки (срабатывания) в секундах

• ЕЛ11,ЕЛ12 – 0,1 до 10
• ЕЛ13 – не более 0,15

4) Рабочие температуры:

• ЕЛ11,ЕЛ12 — -40до +40 С
• ЕЛ13 — — 10 до +45 C

5) Температура хранения от -60 до +50

6) Масса устройства

• ЕЛ11,ЕЛ13 – 0,3  кг
• ЕЛ12 -0,25  кг

Как подключить реле

Если при подключении промышленного или бытового оборудования используются частотные преобразователи, то использование реле контроля фаз вовсе не обязательно.

Непосредственное подключение осуществляется по инструкции как подключить реле именно этого типа. Довольно часто схема подключения изображена на корпусе устройства. Для этого следует обратить внимание на различные фото реле контроля фаз.

Подключение к внешним и внутренним источникам осуществляется с помощью проводов под зажимы. Под него подводят либо один провод сечением 2,5 мм либо два провода с сечением до 1,5 мм. Для подключения обязательно нужно соблюсти строгое чередование фаз A, B и С.

При выходе за заданные значения какой-либо из фаз, срабатывает реле, отвечающее за данный контур, а остальная нагрузка (при условии нахождении в границах нужного диапазона) продолжает работать.

Рассмотрим схему подключения с нулем.

Такая схема обеспечивает полный контроль над напряжением на каждой фазе, перекос и правильное чередование, и еще стоит отметить тот факт, что они применяется, как промышленный вариант.

На выходе устройства с помощью силового контакт подсоединяем контактор, который одним концом своей обмотки подключён к нулевому проводу, а вторым концом к выходу одной из фаз.

Контакты 1, 2 и 3 подключают напряжение снятое с реле контроля напряжения на любую трёхфазную нагрузку такую как электродвигатель, или проточные обогреватели высокой мощности и прочее.

Тот в свою очередь держит контакты в замкнутом состояние, и напряжение достигает внешней подключенной нагрузки.

В случае если вольтаж на любой из фаз выходит за заданный нами диапазон, то реле прекращает питать обмотку нашего контактора и тот, в свою очередь, размыкает свои контакты, обесточивая всю подключенную внешнюю нагрузку.

Выбор реле

Выбор нужного нам типа реле зависит непосредственно от технических характеристик подключаемого устройства и самого реле. Рассмотрим, какое реле лучше выбрать нам на примере подключения АВР (автомата ввода резервного питания). Сначала определяем нужный нам вариант подключения с нулевым проводом или без него.

Затем выясняем нужные нам параметры самого реле.

Для подключения АВР необходимы такие рабочие характеристики в этом устройстве: контроль над слипанием и над обрывом фаз, контроль последовальности; задержка должна быть 10-15 сек; и должен присутствовать контроль за колебаниями заданного напряжение ниже или выше нужного нам порога. Для подключения по схеме с нулевым проводом нужен визуальный контроль по каждой фазе. При подключениях АВР можно выбирать тип реле EЛ11.

Фото реле контроля фаз

Источник: http://electrikmaster.ru/rele-kontrolya-faz/

Перекос фаз в трехфазной сети: что это такое, причины, последствия, защита

Самая распространенная проблема, порождающая массу деструктивных последствий – перекос фаз в трехфазной сети (до 1,0 кВ) с глухозаземленной нейтралью.

При определенных условиях такое явление может вывести из строя электрические приборы и создать угрозу для жизни.

Учитывая актуальность проблемы, будет полезным узнать, что представляет собой несимметрия токов и напряжений, а также причины ее возникновения. Это позволит выбрать наиболее оптимальную стратегию защиты.

Что такое перекос фаз?

Данный термин используется для описания состояния сети, при котором возникают неравномерные нагрузки между фазами, что приводит к возникновению перекоса. Если составить векторную диаграмму идеальной трехфазной сети, то она будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Диаграмма напряжений в идеальных трехфазных сетях

Как видно из рисунка, в данном случае равны как линейные напряжения (АВ=ВС=СА=380,0 В), так и фазные (АN=ВN=СN=220,0 В).

К сожалению, на практике добиться такого идеального равенства нереально. То есть, линейные напряжения сети, как правило, совпадают, в то время как в фазных наблюдаются расхождения.

В некоторых случаях они могут превысить допустимый предел, что приведет к возникновению аварийной ситуации.

Пример диаграммы напряжений при возникновении перекоса

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность.

Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение.

Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Как уже упоминалось выше, данное состояние электросети чаще всего вызвано неравномерным подключением нагрузки на фазы и обрывом нуля. Чаще всего это проявляется в сетях до 1, кВ, что связано с особенностями распределения электроэнергии, между однофазными электроприемниками.

Обмотки трехфазных силовых трансформаторов подключаются «звездой». Из места соединения обмоток отводится четвертый провод, называемый нулевым или нейтралью.

Если происходит обрыв нулевого провода, то в сети возникает несимметрия напряжений, причем перекос напрямую будет зависеть от текущей нагрузки. Пример такой ситуации приведен ниже.

В данном случае RН это сопротивления нагрузок, одинаковые по значению.

Перекос фаз, вызванный обрывом нейтрали

В данном примере напряжение на нагрузке, подключенной к фазе А, превысит норму и будет стремиться к линейному, а на фазе С упадет ниже допустимого предела. К подобной ситуации может привести перекос нагрузки, выше установленной нормы. В таком случае напряжение на недогруженных фазах повысится, а на перегруженных упадет.

К перекосу напряжений также приводит работа сети в неполнофазном режиме, когда происходит замыкание фазного провода на землю. В аварийных ситуациях допускается эксплуатация сети в таком режиме, чтобы обеспечить электроснабжение потребителям.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать три основные причины перекоса фаз:

1. Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
2. При обрыве нейтрали.
3. При КЗ одного из фазных проводов на землю.

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь.

Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ.

Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью.

Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Опасность и последствия

Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях.

К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии.

В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.

При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.

Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:

1. Отклонение фазного напряжения. В зависимости от распределения нагрузок возможно два варианта:

• Напряжение выше номинального. В этом случае большинство электрических устройств, оставленных включенными в бытовые розетки, с большой вероятностью выйдут из строя. При срабатывании защиты результат будет менее трагическим.
• Напряжение падает ниже нормы. Увеличивается нагрузка на электродвигатели, происходит падение мощности электромашин, растут пусковые токи. Наблюдаются сбои в работе электроники, устройства могут отключиться и не включаться пока перекос не будет устранен.

1. Увеличивается потребление электричества оборудованием.
2. Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
3. Снижается ресурс техники.

Не следует забывать, что перекос может создать угрозу для жизни. При превышении номинального напряжения вероятность КЗ в проводке не велика, при условии, что она не ветхая, а кабель подобран правильно. Более опасны в этом случае электроприборы, подключенные к сети. Когда появляется перекос, может произойти КЗ на корпус или возгорания электроприбора.

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Наиболее простой, но, тем не менее, эффективный способ минимизировать негативные последствия описанного выше отклонения – установить реле контроля фаз. С внешним видом такого устройства и примером его подключения (в данном случае после трехфазного счетчика), можно ознакомиться ниже.

Реле контроля фаз (А) и пример схемы его подключения (В)

Данный трехфазный автомат может обладать следующими функциями:

1. Производить контроль амплитуды электротока. Если параметр выходит за установленные границы, нагрузка отключается от питания. Как правило, диапазон срабатывания прибора можно настраивать в соответствии с особенностями сети. Данная опция имеется у всех приборов данного типа.
2. Проверка очередности подключения фаз. Если чередование неправильное питание отключается. Данный вид контроля может быть важен для определенного оборудования. Например, при подключении трехфазных асинхронных электромашин от этого зависит, в какую сторону будет происходить вращение вала.
3. Проверка обрыва на отдельных фазах, при обнаружении такового нагрузка отключается от сети.
4. Функция отслеживает состояние сети, как только появляется перекос, происходит срабатывание.

Совместно с реле контроля фаз можно использовать трехфазные стабилизаторы напряжения, с их помощью можно несколько улучшить качество электроэнергии. Но данный вариант не отличается эффективностью, поскольку такие приборы сами могут взывать нарушение симметрии, помимо этого на стабилизаторах возникают потери.

Лучший способ симметрировать фазы – использовать для этой цели специальный трансформатор. Этот вариант выравнивания фаз может дать результаты, как при неправильном распределении однофазных нагрузок на автономный 3-х фазный генератор электроэнергии, так и в более серьезных масштабах.

Защита в однофазной сети

В данном случае повлиять на внешние проявления системы электроснабжения не представляется возможным, например, если фазы перегружены, потребители электроэнергии не могут исправить ситуацию. Все, что можно сделать, это обезопасить электрооборудование путем установки реле напряжения и однофазного стабилизатора.

Имеет смысл установить общее стабилизирующее устройство на всю квартиру или дом. В этом случае необходимо высчитать максимальную нагрузку, после этого добавить запас 15-20%.. Это запас на будущее, поскольку со временем количество электрооборудования может увеличиться.

Совсем не обязательно подключать к стабилизатору сети все оборудование, некоторые виды приборов (например, электропечи или бойлеры), могут быть подключены к реле напряжения (через АВ)  напрямую. Это позволит сэкономить, поскольку устройства меньшей мощности стоят дешевле.

Источник: https://www.asutpp.ru/perekos-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Это явление, возникающее в трехфазных четырех- и пятипроводных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью. Данное состояние сети отличается несимметрией токов и напряжений с разными амплитудами напряжений углами между ними.

Для лучшего понимания и большей наглядности процесса предлагаем сравнить векторные диаграммы напряжений трехфазных сетей. Диаграмма 1 отличается идеальной взаимосвязью линейных и фазных напряжений, на диаграмме 2 хорошо видна несимметрия напряжений сети, т. е. имеет место перекос фаз.

Причины возникновения

В большинстве случаев к этому аварийному режиму приводит неравномерное распределения нагрузки — когда одна или две фазы перегружены. В этом случае высокие токи потребления на них приводят к неизбежному увеличению напряжения на других фазах.

Нередко, причиной несимметрии напряжения сети является неполнофазный режим. опасный не только для нагрузок с питающим напряжением 220 В, но и для трехфазного оборудования. Так, отсутствие одной фазы в линии может привести к возрастанию токов в остальных.

Замыкание одной из фаз с рабочей нейтралью («нулем») и несработка по каким-либо причинам автомата защиты (неисправность, большая длина участка линии между местом КЗ и автоматом и пр.). В этом случае также происходит увеличение Uф на других проводниках.

Способы устранения

Несомненно, лучшим способом предотвращения несимметрии напряжения является планирование равномерного распределения предполагаемой нагрузки по фазам сети еще на стадии проектирования электроустановки.

Для устранения возникшей несимметрии напряжения в ходе эксплуатации электрической сети производят замеры токов по фазам и перераспределением нагрузок (переключение с более загруженных на менее нагруженные фазы) добиваются равных токов потребления.

В быту для обеспечения допустимого напряжения питания отдельных приборов или их группы нередко используют однофазные стабилизаторы напряжения, в трехфазных сетях — соответственно, трехфазные устройства.

Однако, следует учитывать, что выравнивание значения Uф до допустимого с использованием трехфазного стабилизатора неизбежно сопровождается отклонением от нормы на других фазах.

Таким образом, можно говорить об эффективности его использования для предотвращения отклонения напряжения на одной (контролируемой) фазе, но его отклонение от нормы на других может стать вторичной причиной возникновения несимметрии напряжении.

Допустимый перекос фаз

Главным действующим документом, определяющим качество электроэнергии и регламентирующим нормы несимметрии напряжений является ГОСТ 13109-97 (п.п 5.5). Допустимое отклонение соотношений нагрузок, согласно требований СП 31-110 (9.5) — 15% в панелях ВРУ и 30% в распредщитах.

Информация

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Перекос фаз в трехфазной сети: причины и последствия

У конечных потребителей сетей централизованного электроснабжения, которое является трёхфазным, применяется напряжение 220 В. Это фазное напряжение. Три фазы распределяются между несколькими потребителями.

Они подключаются к сети не одновременно и с неодинаковыми нагрузками.

Поэтому необходимо использование нейтрали чтобы обеспечивать подачу фазного напряжения каждому потребителю при несимметричной нагрузке в этой трёхфазной сети.

Суть проблемы

Но поскольку существует ограничение по мощности конечных трансформаторных подстанций, при упомянутых выше нагрузках величины фазных напряжений изменяются соответственно нагрузкам.

У более нагруженной фазы напряжение уменьшается например до 195 – 205 В, а менее нагруженной увеличивается до 245 В и более.

Последствием таких нагрузок является ток в нейтрали, который по своей величине может быть близким к току нагруженной фазы.

Как следствие этого – увеличение потерь. Они есть в кабельных и воздушных линиях электропередачи, трансформаторных подстанциях, и даже в высоковольтных ЛЭП питающих эти подстанции.

Особенно характерно такое «смещение нейтрали» – термин, характеризующий фазные напряжения при несимметричных нагрузках в трёхфазной сети, для жилого сектора потребителей электроэнергии.

При этом повышение напряжения является небезопасным для некоторых бытовых электроприборов.

Причём дальнейшее увеличение асимметрии в разы, то есть всего лишь до 4 – 6% вызывает рост общих потерь почти в два раза. То же относится и к лампам накаливания и люминесцентным лампам.

При повышении напряжения всего лишь на пять процентов спирали в них почти в два раза быстрее перегорают.

Что делать?

Чтобы уменьшить смещение нейтрали перед подстанциями рекомендуется устанавливать специальные симметрирующие автотрансформаторы. Схемы включения таких трансформаторов приведены ниже на изображениях.

Приведенные выше схемы применимы также с глухо заземлённой нейтралью нагрузки при отсутствии технической возможности встраивания компенсационной автотрансформаторной обмотки в нулевой провод, соединяя через эту обмотку нагрузку с сетью.

Поскольку увеличение нагрузки например в фазе А вызовет увеличение тока в этой фазе, напряжение на соответствующей последовательно включённой обмотке автотрансформатора тоже увеличится и произойдёт компенсация падения напряжения пропорциональная силе тока нагрузки. Установка автотрансформаторов вблизи распределительной подстанции обеспечивает наилучший эффект. Когда с этой подстанции электроэнергия по разделённым фазам подаётся потребителям, становится возможным симметрирование напряжения.

Работа этих устройств вносит искажения в синусоидальную форму напряжения питающей электросети.

Следствием подобных искажений являются тепловые потери во всех работающих электрических машинах, подключенных к этой электросети.

Компенсация смещения нейтрали с использованием специального автотрансформатора весьма недешёвый способ борьбы с потерями электроэнергии при смещении нейтрали при несимметричной фазной нагрузке. Однако положительный эффект от этого способа получается непрерывно и быстро окупает все расходы.

2 Промежуточное реле РПУ И снова здравствуйте. Я решил дать вам немного более узкого материала и открываю цикл […]

0 Проверка напряжения сети: индикация и измерение Для чего надо знать величину напряжения Известно, что в сети централизованного […]

Чтобы в процессе эксплуатации жилища не возникало проблем с использованием и обслуживанием электросети, нужно знать, что такое фаза. ноль и земля в электропроводке квартиры.

Александр, чем конкретно данную статью дополнить? Постараюсь учесть Ваше пожелание!

Перекос фаз — как с этим бороться и какую пользу можно поиметь с этого

Перекос фаз является феноменом, появляющимся в сети трёхфазного тока в случае неправильного распределения нагрузки на фазы. Он может быть вызван короткими замыканиями фазных проводов, обрывами фазных или нулевых проводов и т.д.

Опасность перекоса фаз

Фазный перекос опасен тем, что в перегруженной цепи напряжение поступает к приборам в недостаточном или в чрезмерном количестве. Естественно, он препятствует их эффективной работе и может вызывать их выход из строя. Особенно страдают электродвигатели, установленные в приборах.

Он может наблюдаться в магазинах, мастерских, на производстве, и т.д. Так, перекос возможен, если в мастерской одна из фаз снабжает всё станочное оборудование, а другая – лишь лампочки и компьютер

Фазный перекос может быть выявлен по внешним признакам: мигание ламп, сбои в электронике и др. Для того, чтобы получить точную информацию, требуется иметь новый трёхфазный счётчик, регистрирующий события, имеющие место в электронной системе, включая и фазный перекос. После выявления его причин нужно принять все меры для его устранения.

Причины перекоса фаз

Возможны различные причины перекоса фаз, однако, как правило, они возникают в результате ошибочного распределения нагрузки в фазах внутренних сетей. Если он появляется на объекте, где есть трёхфазное питание, это означает, что возможна перегрузка одной-двух фаз.

Наиболее часто явление перекоса фаз наблюдается на крупных предприятиях, оснащённых однофазными электросварочными устройствами, индукционными, рудотермическими плавильными печами и иными нагревательными установками с высокой потребительской мощностью.

Причиной появления неполнофазного режима работы электроустановок может быть обрыв фазы, приводящий к сильным увеличениям токов в остальных фазах. Это аварийный режим, приводящий к перегрузкам электрооборудования и его преждевременному выходу из строя.

Среди причин несимметрии напряжения следует отметить выход из строя автоматического выключателя, когда происходит КЗ фазы с нулевым проводом. При этом наблюдается увеличение напряжения между нулевым проводом и остальными фазами.

Предотвращение перекоса фаз

Для того, чтобы избежать несимметрии напряжения, необходимо осуществить тщательное планирование всех мощностей и рассчитать все возможные нагрузки с их правильным распределением по фазам. Как правило, составляется подробный электропроект на квартиру или дом.

При эксплуатации необходимо выполнять проверку тока с помощью специальных тестеров. Если возникнет необходимость, должна быть выполнена переброска однофазных нагрузок с более загруженных фаз на менее загруженные.

Ток на каждой фазе трёхфазного автомата должен быть тщательно измерен, после чего нужно перераспределить однофазные нагрузки так, чтобы токи на каждой фазе были приблизительно равными.

Эта работа должна выполняться только профессионалом, имеющим специальное оборудование.

Защита от внешнего перекоса фаз может быть использована с помощью стабилизаторов напряжения. На каждую фазу устанавливают определённый стабилизатор. Это будет более эффективно, чем установка одного трёхфазного стабилизатора.

В заключение необходимо подчеркнуть, что несимметрия напряжений может стать причиной повреждения или полного выхода из строя электроприборов. Следовательно, для её устранения необходимо установить стабилизаторы или привлечь профессионалов, которые квалифицированно спроектируют электросеть.

Какие от этого могут быть плюсы? Видео:

Источники: http://l220.ru/?id=pf, http://podvi.ru/elektrotexnika/perekos-faz.html, http://imhodom.ru/node/12220

Источник: http://electricremont.ru/zashhita-ot-perekosa-faz-v-trehfaznoj-seti.html

Перекос фаз. Причины возникновения и устранение. Защита

В трехфазной электрической сети на каждой фазе должно быть одно и то же напряжение, с допустимым отклонением. Если напряжение распределено по фазам неравномерно, то возникает перекос фаз.

В результате такого явления в промышленном оборудовании (электродвигатели, трансформаторы) происходит значительное уменьшение мощности.

Когда электрические устройства подключены на одну фазу, то есть риск возникновения перекоса между фазами. Чтобы не допускать нарушения снабжения электрической энергией, необходимо разобраться в том, от чего возникает такое отрицательное явление.

Причины возникновения

Существуют разные причины перекоса по напряжению между фазами. Основной популярной причиной стало неравномерное и неграмотное распределение нагрузки по фазам сети. При появлении перекоса на участке с трехфазным питанием, можно говорить о том, что некоторые фазы эксплуатируются с чрезмерной нагрузкой, а третья фаза нагружена незначительно.

Чаще всего однофазные нагрузки в виде бытовых электрических устройств подключают на одну фазу. Поэтому перекос фаз появляется при одновременном запуске нескольких мощных устройств.

Начальными признаками перекоса являются работающие бытовые приборы, у которых заметно снизилась мощность, либо они совсем отключились.

Для более точного определения того, есть ли перекос фаз, нужно вызвать специалиста, и на месте провести тщательную проверку. Только путем проведения измерений можно выявить разницу в напряжении на разных фазах.

Последствия и опасность

Главная опасность этого явления состоит в некорректной работе бытовых устройств, и возникновения возможности выхода их из строя. Максимальная часть отрицательных последствий приходится на разные виды электрических двигателей, установленных в различной бытовой технике.

Отрицательные факторы влияния перекоса фаз делятся на три вида:

1. Возникновение неисправностей подключенных электрических устройств, оборудования и приборов, снижение их срока эксплуатации.
2. Неисправности источников электроэнергии: повреждения, повышение расхода энергии, снижение срока службы источника.

3. Негативные факторы для потребителей энергии: повышение затрат на оплату электроэнергии, вероятность получения травм, необходимость проведения ремонта и обслуживания электрооборудования.

Если перекос фаз образовался на автономной отдельной электростанции, то потребление топлива и смазочных материалов в этом случае существенно повысится, а генератор может выйти из строя.

Если на одной фазе напряжение выше, чем на двух других фазах, то нарушается электробезопасность, что может привести к возгоранию электропроводки и оборудования.

В результате видно, что последствия этого отрицательного явления существенные, их устранение и решение может привести к значительному материальному ущербу. Для предотвращения таких негативных ситуаций, необходимо заблаговременно принять соответствующие меры.

Способы защиты

Для нормальной эксплуатации трехфазной сети, а также чтобы напряжение на отдельной фазе соответствовала номинальному значению, необходимо применять специальные приборы и устройства. Обычно для этого подключают стабилизатор напряжения.

В быту применяются однофазные исполнения, способные защитить электрооборудование. В производственных условиях используется 3-фазный стабилизатор, включающий в себя три однофазных устройства. Однако полностью устранить фазные перекосы эти приборы не способны, так как они выравнивают напряжение в одной фазе.

Иногда такие устройства сами создают условия для неравномерного распределения электроэнергии. Эта проблема может решиться только с помощью специальных технологий, выравнивающих напряжение между всеми фазами.

Существует несколько способов защиты:

• Использование устройств, выравнивающих нагрузку по фазам в автоматическом режиме.
• Создание проекта снабжения электрической энергией объекта с учетом предполагаемых значений нагрузок.
• Изменение электрической схемы цепи с учетом мощности потребителей.
• Подключение специального реле, которое будет контролировать величину напряжения на фазах, и отключать питание при выявлении несимметрии.

Такими методами можно защитить электрические устройства от неисправностей, и исключить перекос напряжения.

Симметрирующий трансформатор

Чтобы предотвратить перекос напряжений между фазами и поддерживать определенное значение фазного напряжения, следует применять специальную технологию, позволяющую выравнивать значение напряжения не отдельно на некоторой фазе, а обеспечивать симметричность всех трех фаз, то есть всю трехфазную сеть. Такая альтернативная технология реализована в симметрирующем трансформаторе.

Диапазон измерений

Такой инновационный прибор может работать при 100-процентном перекосе напряжения и способен устранить фазный перекос напряжений в широком интервале их изменений, при любых причинах возникновения этого негативного явления:

• Перекос во входной сети пинания, возникший вследствие повреждений распределительной сети.
• Неравномерное разделение нагрузок между фазами.
• Включение в работу мощного устройства.
• Смешанные причины перекоса.

Практическое использование

Задачами, разрешаемыми путем включения в работу симметрирующего трансформатора, являются:

• Равномерное распределение потребителей между фазами.
• Устранение перекоса фазных напряжений (выравнивание всех фаз между собой в трехфазной сети).
• Поддержание заданного значения напряжения на каждой фазе.
• Преобразование трехфазной электрической сети питания в 1-фазную сеть: • с гальванической развязкой сети питания и потребителя электроэнергии; • без гальванической развязки;• с изменением (повышением или снижением) напряжения на его выходе.
• Преобразование трехфазной сети, состоящей из трех проводов, в трехфазную сеть с четырьмя проводами (создание рабочего нулевого провода для возможности подсоединения нагрузки на фазу).
• Возможность получения 50% 3-фазной мощности с одной фазы.
• Применение генераторов с меньшей мощностью для такой же группы потребителей.
• Включение в работу более мощных нагрузок при ограничениях на допустимую мощность из общей государственной сети, либо при работе от автономного источника.
• Во время промерзания трубопроводов или обледенения проводов возможен отогрев этих коммуникаций, а также другого оборудования.

Допустимые нормы на перекос фаз

Основным рабочим документом, регламентирующим качество электрической энергии, и нормы несимметрии в трехфазной сети считается ГОСТ13109-97, а допускаемое отклонение нагрузок определяется по документу СП31-110, в котором для вводно-распределительных устройств допускаются разница величины нагрузок между фазами не более 15%, а для распределительных щитов – не более 30%.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/perekos-faz/

Обрыв нуля и перекос фаз в трехфазной сети. Несимметрия напряжения

В наших статьях мы часто упоминали перекос фаз в трехфазной сети, о том, что это неприятная ситуация, приводящая к несимметрии напряжения и выходу из строя бытовых приборов.

Читатели обратили внимание на то, что в таких ситуациях защитная автоматика должна привести к отключению, или что-то можно было сделать своими руками, по крайней мере, большинство вопросов было сформулировано именно так.

На самом деле нет, поэтому мы решили в рамках этой статьи рассмотреть эту проблему – защиту от перекоса фаз.

Для начала возьмем обычные весы – с коромыслом, на которое положим шарик. Пока весы в равновесии шарик будет посередине. Но как только коромысло наклонится, шарик покатится под уклон.

У шарика тоже есть вес, поэтому, чем ближе он будет к краю коромысла, тем сложнее будет уравновесить эти весы. Проблема даже не в том, что вес шарика неизвестен, дело в том, что он двигается.

Примерно такая же проблема возникает, когда возникает перекос фаз в трехфазной сети, только при этом у весов будет не два плеча, а три, и куда покатится шарик непонятно.

Зелёные линии – это равновесное состояние, красные показывают, как может измениться напряжение при перекосе фаз в трёхфазной сети , причём аварийной будет ситуация, когда значение отрезка «Фаза С точка N’» превысит 300 вольт. Крайним случаем будут ситуация, в которой точка N совпадёт с «Фаза А» или «Фаза В». Ещё раз смотрим на рисунок – перекос (отрезок N – N’, значение перекоса) в этой ситуации достигнет значения 220 В.

При этом на отрезке «Фаза С – N’» значение напряжения вместо 220В составит 380 В. Для бытового прибора, рассчитанного на максимальные 250 В это катастрофа. Конечно, защитные автоматы должны будут в таких условиях обесточить линию, но это произойдёт только при наличии нагрузки в цепи.

Подведём промежуточный итог: перекос фаз в трёхфазной сети – это ненормальная ситуация, приводящая к изменениям параметров сети,  что может привести к авариям. Давайте посмотрим, откуда возникает такой перекос, и можно ли с ним бороться.

Причины появления перекоса фаз

Мы уже подробно разбирали трёхфазную сеть , осталось рассмотреть ещё один аспект – обрыв нуля в трехфазной сети , который является самой неприятной аварией.

В электросетях обрыв любого провода уже авария, которая ни к чему хорошему не приводит, но разрыв нейтрали это особенная неприятность.

Подавляющее количество квартир сегодня запитано от трёхфазных трансформаторов с глухозаземлённой нейтралью.

Помимо безопасности именно эта нейтраль позволяет безболезненно выравнивать небольшие перекосы фаз в трехфазной сети , подавая в квартиры более-менее 220В с заземлением.

Отключаем нейтраль (например, в стояке подъезда). Что мы получим в итоге этой ситуации? Для начала мы получим неуправляемый процесс перераспределения напряжения (который будет зависеть от загрузки каждой из фаз в разных квартирах). Наиболее сопротивляющаяся (загруженная) фаза возьмет на себя функцию «нейтрали». Напряжение в ней начнёт повышаться до значений в 380В.

Самая разгруженная фаза «просядет» до 127В или ниже. Результат будет прогнозируемый – выход из строя бытовой техники, перегоревшие лампы и прочие неприятности. Первыми выйдут из строя приборы с двигателями, потом с нагревательными элементами. Точные приборы тоже пострадают, но в меньшей степени. Современный телевизор вряд ли сгорит – выключится.

Но стиральная машинка не выживет точно.

Хуже всего придётся тем, кто окажется «в конце» этой линии, нагрузки превысят допустимые, притом, что не все автоматы «сообразят», что пора отключиться. Здесь крайне велики риски возгораний, как приборов, так и проводки.

На фото как раз пример крайнего перекоса фаз на тестовом приборе:

Это, конечно, самая неприятная ситуация, но перепады напряжения в сети тоже не так безобидны, как кажется, особенно когда речь идёт о частном доме запитанном от трёх фаз.

Простое реле контроля напряжения, которое можно установить в квартире (или щитке), настроенное на принудительное отключение при изменениях именно напряжения, поможет уберечь от такой ситуации электропроводку и приборы.

Вернёмся к другим причинам перекосов фаз в трехфазной сети , точнее нас больше интересует бытовое приложение – то есть двухфазная сеть квартиры или частного дома, которая является СОСТАВНОЙ частью трехфазной сети. Не стоит забывать именно об этой детали – наши две фазы лишь часть большой энергосистемы.

Очередной пример. В нашей квартире 4 линии. Возьмем все приборы, удлинители и тройники и всё включим в одну розетку одной линии. А в розетку другой линии включим мультиметр и посмотрим на то, что будет с напряжением.

Что произойдёт? Да, автомат защиты прекратит это безобразие и отключит проблемную линию. Но перед этим мы увидим на мультиметре «свободной линии», что напряжение значительно превысит 220 В.

Как раз на этом принципе и построена защита от перекоса фаз – распределение нагрузки.

Ещё раз – перекос фаз возникает в ситуации, когда одна из фаз «перегружена» нагрузкой, а другая «свободна». Те самые весы – на одну чашку мы складываем приборы, включая их один за другим, а вторая чаша весов пустая. Естественно чаша с приборами перевесит пустую.

В реальности для разветвлённой энергосистемы процесс сложнее, поскольку в процессе участвуют промышленные электроприемники, системы уличного освещения, а также реактивная мощность.

Но смысл процесса именно таков – главная задача электрика, особенно доморощенного, такого как мы, правильно спрогнозировать нагрузки на разных участках электросети в квартире или доме, не допуская сосредоточения мощных потребителей в одной линии.

Способы защиты от перекоса фаз

Таким образом, для защиты от перекоса фаз используются следующие способы:

1. Грамотное проектирование сети с прогнозом нагрузок. Это позволяет сбалансировать потребление так, что фазы участвующие в питание объекта нагружены равномерно.
2. Использование приборов, позволяющих выравнивать нагрузку по разным фазам в автоматическом режиме, без участия оператора (для больших объектов).
3. Изменение схемы потребления в уже существующих сетях, если были допущены ошибки проектирования сети или изначально не было возможности оценить мощность потребления на каждом участке.
4. Изменение мощности потребителей в самых критических ситуациях.

Самым крайним способом исключения перекоса является перераспределение подачи энергии (переключение многоквартирного дома на более нагруженную линию), что позволяет проблемный объект «разбавить» большим количеством потребителей на всех трёх фазах.

Есть и другие способы, но они относятся к промышленному потреблению, мы рассматривать их не будем. И заметим, что грамотный проект (схема) не панацея, электросеть дома или квартиры не догма, она живёт вместе с жильцами и меняется так часто, что за несколько лет может отличаться от исходного состояния.

Главный вывод этой части статьи – прежде чем подключить электропроводку , продумайте, всё ли вы равномерно распределили по разным линиям. Если покупаете очень мощную стиральную машинку – сделайте для неё отдельную линию. Обратитесь к электрикам, которые помогут правильно эту линию включить.

Чем равномернее будет потреблять электричество Ваша квартира, тем меньше проблем будет на этаже, а чем больше будет таких этажей, тем стабильнее будет напряжение, тем дольше будут без проблем работать все электроприборы.

Заключение. Зачем в быту нужны знания о перекосах фаз?

Когда «фаза ушла» и случилась авария, сделать, конечно, ничего не получится, всё уже случится. Но, тем не менее, хотя бы общее представление о равновесии электросистемы должно быть, поскольку ряд признаков дадут понимание о том, что возможна аварийная ситуация.

Основной проблемой перекоса фаз в трехфазной сети является перепад напряжений. Токи тоже будут меняться, но напряжение – основной признак, который даст понимание, что, возникают проблемы.

Обрыв нуля в трехфазной сети мы рассматривать не будем, признаков тут нет, обычно это авария, имеющая слишком короткий временной промежуток до появления последствий, но, тем не менее, главное – обесточить свою электросеть. И важно – вынуть вилки из розеток! Итак, что должно вызвать подозрения:

• Мигание энергосберегающих ламп или ламп дневного света. Даже мерцание должно насторожить, поскольку эти источники света наиболее чувствительны к напряжению;
• Мигание ламп накаливания, тусклый или наоборот яркий свет. Изменение яркости, которое видно визуально, хороший повод выключить вводной рубильник, чтобы выяснить причину. В этом случае изменения напряжения уже большие;
• Признаки нештатной работы электроприборов. Это относится к приборам с встроенной защитой – утюги, электрочайники, микроволновка и т.д. Чайник отключается, микроволновка не стартует. Это говорит о том, что напряжение в сети ниже допустимого. Автоматы защиты пока не реагируют, но параметры сети явно изменились;
• «Тёплый» выключатель, которым включается свет. Вы можете и не увидеть мигания, но, выключая свет, почувствовали, что выключатель теплее стены. Это опасный признак;
• При включении вилки в розетку видно (слышно) искрение. Не втыкайте вилку. Это уже совсем плохой признак. Возможно тот самый обрыв нуля в трехфазной сети ;
• Спонтанные отключения автоматов защиты, при отсутствии перегрузок и понимании, что нагрузка в квартире (доме) никак не изменилась. Выражается это при включении освещения или приборов включенных в сеть (тот же чайник). Как правило, в таких сетях хорошо сделана защита, приборы уцелеют, но меры предосторожности не помешают;
• Искрение, звуки щелчков в щитке и подобные признаки при входе в квартиру должны насторожить больше всего. В таких ситуациях не стоит пытаться включить лампочку – лучше всего узнать у соседей, что у них происходит и вызывать аварийную бригаду энергетиков. То же самое стоит делать, если на площадке в подъезде лампочка сильно мигает или вообще перегорела (особенно с разрушением колбы). Это признаки аварийной ситуации всей электросети, а не только у Вас в квартире.

И, конечно, стоит подумать над тем, чтобы установить прибор, который может в постоянном режиме показывать напряжение: реле, индикатор или другой. Некоторые современные счётчики снабжены такой опцией, что позволяет визуально контролировать входное напряжение.

Такого рода индикатор незаменим, поскольку не все умеют использовать измерительные приборы, да и сложно постоянно вольтметром или мультиметром измерять параметры.

Отличный выход – стабилизатор напряжения для частного дома (в зоне ответственного оборудования), который показывает входное напряжение и то, которое он даёт на приборы.

Ну и никто не отменял здравый смысл, а также понимание того, что приборы никогда не начнут вести себя «как-то не так», особенно все сразу.

Если это происходит – начинайте принимать меры до того, как перекос фаз приведёт к прямым убыткам.

Помните, что энергетики, конечно, несут ответственность за параметры сети, но она ограничена и границами и множеством оговорок, так что в случае такого рода аварий, рассчитывать на компенсацию не приходится.

Источник: http://obelektrike.ru/posts/obryv-nulja-i-perekos-faz/

Перекос фаз в трехфазной сети

Содержание:

В трехфазных электрических сетях напряжение должно равномерно распределяться по каждой фазе, с незначительными отклонениями в пределах допустимой нормы.

При несоблюдении этого условия возникает перекос фаз в трехфазной сети, способный вызвать серьезные негативные последствия.

В промышленности данное явление приводит к значительному снижению мощности электродвигателей, трансформаторов и другого оборудования.

В быту из-за перекоса возникают неисправности бытовой техники и прочих потребителей. Для того чтобы предотвратить подобные ситуации, необходимо хорошо разбираться в сути этого явления.

Причины возникновения

В качестве причины перекоса рассматриваются различные факторы, однако, по общему мнению, специалистов, чаще всего перекос возникает из-за неравномерного и неправильного распределения нагрузки в фазах внутренних электрических сетей. Это означает, что работа одной или двух фаз осуществляется с перегрузкой, а другие фазы в это время находятся под значительно меньшей нагрузкой.

Нередки случаи, когда однофазные потребители оказываются на одной фазе. В результате, причиной перекоса становится большое количество бытовой техники, включенной одновременно.

Основными признаками подобного явления считается заметное падение мощности электрических приборов, а иногда их работа вообще прекращается.

Главная опасность таких ситуаций заключается в некорректной работе бытовых приборов и оборудования. Больше всего страдают электродвигатели, установленные во многих устройствах. В некоторых случаях причиной перекоса является обрыв фазы, вызывающий значительное увеличение токов в других фазах. Такой режим работы приводит к перегрузкам оборудования и считается аварийным.

Кроме того, перекос может возникнуть в результате короткого замыкания фазы и нулевого провода. В такой ситуации автоматический выключатель выходит из строя, а между нулем и остальными фазами резко увеличивается напряжение.

Защита и устранение

Для того чтобы предотвратить возникновение перекоса и обеспечить нормальную эксплуатацию трехфазной сети, необходимо привести напряжение на каждой фазе в соответствие с номиналом.

Это можно сделать с помощью специальных приборов и устройств, например, используя стабилизатор напряжения. Как правило, это трехфазное устройство, состоящее из трех однофазных приборов, используемое в условиях промышленного производства.

Тем не менее, стабилизаторы не способны устранять перекосы, они лишь выравнивают напряжение в каждой фазе.

Иногда они сами становятся причиной неравномерного распределения электроэнергии. Поэтому для борьбы с перекосами разработаны специальные технологии, способные выровнять напряжение между фазами. Среди них наибольшее распространение получили:

• Использование автоматических устройств, выравнивающих нагрузки.
• Проектирование электроснабжения на объекте с учетом предполагаемых нагрузок. Эффективное устранение перекоса фаз в трехфазной сети возможно путем тщательного планирования мощностей и расчетов возможных нагрузок с учетом их правильного распределения по фазам.
• Возможность изменения электрических схем с учетом добавленных мощностей потребителей.
• Подключение специальных устройств, контролирующих фазное напряжение и отключающих питание в случае перекоса.

В процессе эксплуатации нередко приходится измерять перекос фаз в трехфазной сети. Для этого используются специальные тестеры и по итогам измерений однофазные нагрузки перебрасываются с перегруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе должен тщательно измеряться, чтобы при перераспределении токи каждой фазы были примерно одинаковые.

Существуют нормативы, определяющие допустимый перекос и нормы несимметрии. Так, разница нагрузок в вводно-распределительных устройствах между фазами не должна превышать 15%, а в распределительных щитах – 30%.

Использование симметрирующего трансформатора

Одним из наиболее эффективных средств предотвращения перекоса фаз считается симметрирующий трансформатор, способный поддерживать установленное значение фазного напряжения. Он производит выравнивание не на отдельной фазе, а обеспечивает симметрию всех имеющихся фаз. То есть, выравнивается вся трехфазная сеть.

Это высокотехнологичное устройство работает даже при 100-процентных перекосах напряжения и устраняет их в самом широком диапазоне, независимо от причин возникновения. Прибор равномерно распределяет потребителей между фазами, поддерживает заданное значение напряжения. Преобразует токи трехфазных сетей под конкретные условия эксплуатации, выполняет ряд других важных функций.

Последствия

Всем известно, что перекосы фаз могут вызвать серьезные негативные последствия для трехфазной сети.

Заметно увеличивается энергопотребление, электроприборы и оборудование начинает работать неправильно, в их работе происходят сбои, отключения, отказы, перегорают предохранители, изнашивается изоляция.

В трехфазных автономных источниках под влиянием неравномерной загрузки фаз возникают механические повреждения подшипников вала и подшипниковых щитов генератора вместе с приводным двигателем.

Все негативные последствия получают довольно широкое распространение и охватывают многие сферы деятельности:

• Все электроприемники, в том числе приборы, оборудование и другие в значительной степени подвержены повреждениям, отказам, увеличенному износу, снижению сроков эксплуатации.
• Источники электроэнергии – генераторы также попадают под воздействие перекоса. У них резко возрастает расход топлива и масла, жидкости в системе охлаждения. Повреждается генератор, увеличивается потребление электричества из общей сети.
• Для потребителей становится опасен электротравматизм, возгорание проводки или приборов. Возрастают расходы, связанные с необходимостью ликвидации негативных последствий.

Источник: https://electric-220.ru/news/perekos_faz_v_trekhfaznoj_seti/2017-12-14-1405