Перекос фаз: причины и последствия, предел, измерение напряжения

Перекос фаз – это состояние электрической сети, при котором одна или две из трех фаз нагружены сильнее, чем остальные. При этом наблюдается значительное снижение мощности трехфазных электрических приборов, преимущественно двигателей и трансформаторов.

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 сетяхДиаграмма 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 перекосаПример диаграммы напряжений при возникновении перекоса

Что это такое, и как его исправить?

Что такое перекос фаз.

Что такое перекос фаз: Перекос фаз – это состояние электрической сети, при котором одна или две из трех фаз нагружены сильнее, чем остальные. При этом наблюдается значительное снижение мощности трехфазных электрических приборов, преимущественно двигателей и трансформаторов. Но это, что касается промышленных сетей.

В бытовых условиях перекос наблюдается более выражено, при этом может даже возникать риск выхода из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К таким относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания. То все то, что не имеет четкой гальванической развязки с сетью и схему защиты от перенапряжений и просадок.

Следует отметить, что существуют разные виды перекоса в электросети. В зависимости от типа проблемы, выбирается наиболее оптимальный способ ее решения. Остановимся на наиболее распространенной и, в то же время, самой простой ситуации – перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутрисетевой нагрузки.

Большинство сетей являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, в следствии чего одна или две фазы перегружены, а третья (или же две) недогружена, происходит перекос. На практике это может выглядеть следующим образом: подавляющее большинство однофазных нагрузок питаются от одной фазы, тогда как остальные могут быть вовсе не задействованы либо использоваться по минимуму.

Наиболее часто встречаются ситуации неисправности, в которых при подключении электропитания к трансформаторам не учитывается их потребляемая мощность. Таким образом, бывает, что физически фазы имеют приблизительно одинаковое количество подключений, но вот потребляемая этими подключениями мощность существенно отличается.

Сосредоточие на одной из фаз приборов с высоким потреблением электричества неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами. То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах – во всех случаях очень важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение сложностей.

Перекос фаз в загородном доме

Перекос фаз: причины и последствия, предел, измерение напряжения

Сергей Никитин.

Устраняем проблемы с электрической сетью

Существует очень много проблем с электрической сетью в частных домах, частые скачки напряжения, перекосы фаз, заниженное напряжение и прочее. В данной статье пойдёт речь как просто и относительно дёшево устранить эту проблему.

Сразу оговорюсь, этим способом можно решить проблему при наличии трёхфазной сети или возможностью подключения к фазному напряжению 380 Вольт. В загородных домах, на дачах, да и в сельской местности, перекос фаз наблюдается более выражено.

При этом может быть выход из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой.

К таким приборам относятся холодильники, вентиляторы, пылесосы, да и любые бытовые приборы и устройства, имеющие трансформаторные источники питания.

Обратите внимание

Что такое “перекос фаз”, я здесь объяснять не буду, кто не в курсе – гугл Вам в помощь, но кто с этим сталкивался, тот уже очень хорошо это знает. И так расскажу одну не большую историю; В одном посёлке, у хорошего моего друга, в частном доме постоянно прыгало напряжение.

Дом был построен большой и ввод напряжения там был трёхфазный, то есть 3х380 Вольт. Естественно вся нагрузка дома была распределена равномерно по фазам, но это на стабильности напряжения никак не отразилось, так как перекос фаз (неравномерная нагрузка по фазам) возникал уже до ввода в дом.

От этого очень часто в доме перегорала бытовая аппаратура, микроволновки меняли почти каждый год, потому что из-за пониженного напряжения магнетрон быстрее терял свою способность греть, да и грел он не очень. На каждой розетке стояли стабилизаторы напряжения, но они не успевали отрабатывать резкие скачки напряжения.

Был в доме даже и бесперебойник с чистой синусоидой на выходе и мощностью 9 кВт!!!!. И вот после долгих уговоров и бесед с другом по решению этой проблемы (а ему советовали специалисты что таким простым способом не решить данную проблему), было принято решение сделать данный проект по устранению последствий перекоса.

Для начала прикинули мощность, которую нужно прокачать, то есть необходимую для обеспечения всего дома. Получилось у нас около 16-18 кВт. Начали для претворения проекта в жизнь, искать необходимый нам трансформатор, сначала конечно же трёхфазный. Нашли готовый ТСЗ-16 380/380, но он стоил на сайте 70-80 т.р.

, а при обращении к продавцу, цена его уже поднималась до 100 т.р., да и его вес был более 100кг.

По этому пришлось попробовать найти однофазные трансформаторы, но уже три штуки. И о чудо, есть такие, называются ОСЗ, а дальше идёт его мощность.

Остановились на 6 кВт, три штуки, 380в на 220 вольт, и стоят они в среднем около 9 т.р. за штуку и весит один трансформатор около 25кг. В той фирме, куда мы обращались, на вопрос – есть ли такие, нам сказали, что намотаем любые и по этой цене.

И так у нас появились три трансформатора однофазных 380/220 вольт и мощностью 6 кВт. Подключил я их все, по ниже приведённой схеме.

Важно

И так, соблюдая фазировку обмоток, соединяем входные обмотки и выходные по схеме. Если есть возможность сделать хорошее заземление, то промышленный «Ноль» можно вообще не использовать, необходимы будут для работы только фазные напряжения.

Вы спросите – что, и всё, проблема будет решена? А всё оказывается очень просто, между фазами напряжение 380 вольт в основном всегда может быть или 380 вольт или только ниже, и никогда не бывает выше, в отличии от линейного напряжения 220 вольт, которое из-за неравномерной нагрузки или не качественного «Ноль» может достигать до 380 вольт.

К тому же, из-за того, что преобразование напряжения происходит у Вас непосредственно в доме, то и токи от подстанции до ввода у вас будут в два раза меньше, следовательно потери напряжения будут в два (почти в два) раза меньше.

Есть трансформаторы с дополнительными отводами, которыми можно переключать напряжение, например зимой когда в сети напряжение занижено его можно приподнять, а летом когда нагрузка меньше его можно приопустить.

С отводами трансформаторы конечно дороже, но конкретно у ТСЗ-6-380/220 (они кстати алюминием намотаны) есть место куда можно 5-8 витков провода обычного одножильного электрического медного 6 кв.мм. без проблем домотать, и это либо добавит либо сбросит вольт 15-24 (в зависимости в какую обмотку Вы их подключите и как сфазируете).

У этого трансформатора один виток почти 3 вольта. В первичную обмотку можно провод и 4 кв.мм подмотать. И будет вам дёшево и удобно. Конструкцию из трансформаторов мы сделали одну для трёх. Трансформаторы сначала были извлечены из своих металлических корпусов и установлены один на другой.

Между ними проложены были две реечки из дерева высотой 10-15 мм, слегка скреплены парой болтов в свои штатные отверстия. Вся эта конструкция была закрыта вертикальным кожухом, который имеет вентиляционные отверстия снизу и сверху.

Кожух желательно делать немножко выше всей конструкции, вентиляционное отверстие снизу в виде щели высотой 5-6 см и шириной почти с сам трансформатор, сверху площадь вентиляционного отверстия должна быть больше нижней, что бы была лучше вентиляция (тяга). Сами катушки при эксплуатации почти не греются, греется само железо, но это сейчас норма. После установки данной конструкции, а их было установлено две, пропали все проблемы с качеством электрической сети, ни бросков, ни провалов при включении микроволновок, электро утюгов и электро чайников. Желаю всем удачи.

Источник: http://vprl.ru/publ/istochniki_pitanija/tekhnologii/perekos_faz_v_zagorodnom_dome/8-1-0-134

Основные понятия перекоса фаз и параметров сети

Что делать, если перегорел электрический чайник? Замена ТЭНа сопоставима с покупкой нового изделия, поэтому правильное решение кажется очевидным. Однако до посещения магазина следует уточнить, почему произошла авария. Такой подход позволит выявить причину неисправности. Устранение негативных воздействий предотвратит повреждение стиральной машины, кондиционера, телевизора, другой дорогой техники.

Принципиальная схема подключения нагрузок

Принципиальная схема подключения нагрузок

Электропитание частного дома, как правило, организуют по трехфазной схеме. На рисунке показано типовое распределение подключаемых устройств на несколько групп. Такой способ применяют для равномерного распределения нагрузки. Камины, станки, насосы подключают к трем фазам с учетом высокой потребляемой мощности.

Специальные клещи пригодятся для измерения тока в отдельных линиях без нарушения целостности цепей. С помощью мультиметра можно проверить напряжение в контрольных точках. Результаты исследования помогут исправить ошибки.

Диаграммы напряжений

Диаграммы напряжений

В идеальной ситуации соблюдается равенство фазных напряжений. На второй части рисунка показан типичный перекос. Открыв инструкцию производителя, можно узнать рекомендованные технические параметры (220-240 V). Таким образом, при подключении техники в линию А-N допустимый максимум будет превышен почти на 20%: (285-240)/2,4 = 18,75. В этих условиях сильный ток способен вызвать чрезмерный нагрев ТЭНа, вплоть до разрушения.

К сведению. Подобное нарушение правил эксплуатации лишает прав на получение компенсации по официальным гарантиям.

Признаки нестабильной работы электрических приборов, вызванные перекосом фаз

Независимо от причин перекоса необходимо знать и выявлять его признаки. В квартире или частном доме с электрическими приборами могут происходить следующие действия от несимметричности напряжения и не только:

  • осветительные приборы типа ламп дневного света или других типов работающих по энергосберегающей технологии начнут мерцать;
  • лампочки накаливания будут ярко гореть или наоборот тускнеть;
  • бытовые приборы (утюг, телевизор и другие) перестанут включаться;
  • выключатель стал на ощупь теплым;
  • в розетке появились искры, послышались треск и щелчки;
  • в щитке появились щелчки, срабатывают защитные автоматы.

При обнаружении вышеперечисленных признаков следует отключить все приборы из сети, лишь затем приступать к поиску причин. При отсутствии познаний в области электротехники лучше обратитесь к специалисту.

О перекосе фаз «на пальцах»

Перекос напряжений в первом приближении можно сопоставить с шариком, который положен на рычажные весы с коромыслом. Вес шарика можно отождествить с потребляемой мощностью.

В состоянии равновесия шарик будет находиться посредине. Если же коромысло наклонится, то шарик начнет скатываться. Чем ближе шарик к концу коромысла, тем труднее восстановить равновесие таких весов.

В трехфазной электросети относительно перекоса складывается примерно такая же ситуация. С одной стороны, проблема осложняется тем, что вес шарика неизвестен, и он к тому же движется. С другой стороны, у весов коромысло уже с тремя плечами.

Поэтому, по какому коромыслу покатится шарик не понятно. Если вовремя шарик не остановить, то он с конца коромысла упадет на чашу весов, и без вмешательства извне установить весы в равновесие не удастся.

Для выравнивания разности потенциалов в трехфазную сеть был добавлен дополнительный провод, который назвали нулевым или «нейтралью». Величина тока, присутствующая в нейтральной шине, осуществляет компенсацию разности токов отдельных фаз, которые могут существенно отличаться своими значениями. Вследствие этого выравнивается фазовая разность потенциалов.

трехфазная электросеть

На графике этот процесс можно изобразить, например,так:

однофазная электросеть

Линии зеленого цвета показывают состояние равновесия. Красным цветом отображены примерные изменения напряжения, которые могут возникнуть при перекосе напряжений в случае трехфазной сети.

Если величина вектора «Фаза С – точка N’» будет больше 300 вольт, то возникает аварийная ситуация. При совпадении точки N с «фазой А» либо с «Фазой В» (предельные значения аварийного положения), то перекос фаз (отрезок N – N’) приблизится к своему крайнему значению и составит 220 вольт в этом случае вектор «Фаза С – N’» будет соответствовать напряжению 380 вольт, взамен номинальных 220 вольт.

Нормы на перекос фаз

На практике не существует работающих трехфазных сетей, в которых отсутствует перекос фаз. Это связано с особенностями электрического оборудования, принцип работы которых с точки зрения экономической целесообразности исключает симметричное исполнение (сварочные аппараты, индукционные печи, потребители бытовой сферы). Кроме этого, например, в многоквартирных домах появляется вероятностный фактор, связанный с отсутствием какой — либо системы в подключении электрической бытовой техники. Наличие нескольких импульсных источников питания, например для компьютеров, делает их поведение непредсказуемым в трехфазной сети.

Помимо равномерного распределения нагрузки по фазам проектировщикам следует учитывать вышеперечисленные факторы для поставки пользователям определенного качества электроэнергии. В некоторых случаях трудноразрешимую задачу позволяют решить регламенты на допустимый перекос фаз, обозначенные в следующих нормативных документах: ПУЭ (Правила Устройства Энергоустановок), ГОСТ 31098 – 97 определяющим нормы качества электроэнергии и сводом правил СП31-110.

Параметры, превышение которых недопустимо:

  • максимальное отклонение фазных токов:
    • для измеренных во вводном распределительном устройстве (ВРУ) — 15 %,
    • для измеренных в распределительном щите (РЩ) — 30 %.
  • допустимые значения коэффициентов несимметричности напряжений:
    • по обратной последовательности — 2 %,
    • по нулевой последовательности — 4 %.

Вышеуказанные нормативы должны соблюдаться на всех возможных режимах работы трехфазных электрических сетей. Исключения составляют режимы, вызванные Форс — Мажорными обстоятельствами.

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)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.

Для чего нужны знания о перекосе

Когда произошла авария из-за перекоса, уже ничего не поделаешь, придется исправлять ситуацию. Но знать о признаках нестабильности в сети стоит знать каждому обывателю. Есть признаки, понимание которых поможет рассказать об аварийной ситуации. Как только замечены сильные перепады напряжения, конечно в этой ситуации токи будут изменчивы, но нестабильное напряжение – признак, на котором основан перекос. Как только вы заметите признаки перекоса (об обрыве нейтрали мы сейчас не говорим, так как эта авария видна практически сразу), рассмотрим большую нагрузку на одну фазу.

Подключение реле контроля напряжения

Как только замечены признаки нестабильности, срочно обесточьте сеть, и выньте все приборы из розеток, иначе исправить ситуацию не получится. На что нужно обратить внимание:

  • Самыми чувствительными источниками света, которые реагируют на перепады в сети, являются энергосберегающие светильники и лампы дневного света, как только вы заметите мерцание этих источников света, сразу нужно принимать меры;
  • Обычные лампочки – мигание изменение света в тусклую или яркую сторону. Как только началось подобное мигание, срочно выключайте рубильник ввода, и выясняйте в чем причина. Так как это говорит о сильном перекосе;
  • Если приборы перестали работать, например, отключается утюг, не включается телевизор или микроволновка, все это говорит о том, что в сети недостаточно напряжения. Обычно автоматы могут не среагировать моментально, но эти признаки должны вас насторожить;

    рубильник скачки напряжения
    Автоматические рубильники защищающие электрическую сеть от скачков напряжения

  • Подошли к выключателю, чтобы включить свет и обнаружили, что он нагрелся – это тревожный признак, при этом мигания лампочки можно и не заметить;
  • Искрение розетки при включении вилки, потрескивание или пощелкивание в розетке стоит не включать в розетку приборы – искрение признак обрыва нуля;
  • Если автоматы защиты выключаются без видимых к тому причин, это, признак аварии, и стоит обратиться в специальные службы для их устранения. Когда отключаются автоматы, ваши приборы останутся целыми пока не включится резервное электроснабжение дома, но не стоит на этом успокаиваться, так как последствия могут быть непоправимые и трудно устранимые;
  • Щелчки в щитке, говорят о том, что авария произошла на линии, и не следует, войдя в дом включать свет – лампочку может просто разорвать и поранить вас.

    подключение трехфазного стабилизатора
    Схема для подключения трехфазного стабилизатора напряжения
    Срочно вызывайте аварийную службу, не лезьте в щиток самостоятельно – это опасно для жизни. Можно дойти до соседей и узнать, что происходит со светом у них.

Современный рынок предлагает обывателям специальный счетчик, в котором встроен индикатор, способный в режиме реального времени контролировать и показывать напряжение в сети. Если купить и установить такой измерительный прибор вам не под силу, то стоит купить небольшой индикатор, которым можно при необходимости произвести замеры. Оптимальным решением может стать стабилизатор для частных строений, который устанавливается на входе тока в дом. Он не только покажет напряжение сети, но и сделает ток стабильным.

Где купить

Максимально быстро приобрести устройства стабилизации можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...