สาเหตุของโหมดอสมมาตรในเครือข่ายไฟฟ้า

ระบบแรงดันไฟฟ้าสามเฟสแบบสมมาตรมีลักษณะเฉพาะด้วยแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดและเฟสเหมือนกันทั้งสามเฟส ในโหมดอสมมาตร แรงดันไฟฟ้าในเฟสต่างๆ จะไม่เท่ากัน

โหมดอสมมาตรในเครือข่ายไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากสาเหตุดังต่อไปนี้:

1) โหลดไม่เท่ากันในแต่ละเฟส

2) การทำงานของสายหรือองค์ประกอบอื่น ๆ ในเครือข่ายไม่สมบูรณ์

3) พารามิเตอร์บรรทัดที่แตกต่างกันในเฟสต่างๆ

บ่อยครั้งที่ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากความไม่เท่าเทียมกันของโหลดเฟส เนื่องจากสาเหตุหลักของความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าคือความแตกต่างของเฟส (โหลดไม่สมดุล) ปรากฏการณ์นี้เป็นลักษณะเฉพาะส่วนใหญ่ของเครือข่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำ 0.4 kV

ในเครือข่ายในเมืองและชนบท 0.4 kV ความไม่สมมาตรของแรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่เกิดจากการเชื่อมต่อของไฟเฟสเดียวและผู้ใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนที่ใช้พลังงานต่ำ จำนวนผู้ใช้ไฟฟ้าเฟสเดียวดังกล่าวมีจำนวนมากและต้องกระจายเท่าๆ กันในแต่ละเฟสเพื่อลดความไม่สมดุล

ในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง ความไม่สมมาตรเกิดจากเครื่องรับไฟฟ้าเฟสเดียวที่ทรงพลัง และในบางกรณีเครื่องรับไฟฟ้าสามเฟสที่มีปริมาณการใช้เฟสไม่สม่ำเสมอ หลังรวมถึงเตาอาร์คสำหรับการผลิตเหล็ก แหล่งที่มาหลักของความไม่สมดุลในเครือข่ายอุตสาหกรรม 0.38-10 kV คือการติดตั้งความร้อนแบบเฟสเดียว, เตาเผาแร่ความร้อน, เตาหลอมเหนี่ยวนำ, เตาต้านทานและการติดตั้งความร้อนต่างๆ นอกจากนี้เครื่องรับไฟฟ้าแบบอสมมาตรยังเป็นเครื่องเชื่อมที่มีกำลังต่างกัน สถานีไฟฟ้าแรงดึงของการขนส่งทางรถไฟกระแสสลับที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นแหล่งที่มาของความไม่สมมาตรอันทรงพลัง เนื่องจากหัวรถจักรไฟฟ้าเป็นเครื่องรับไฟฟ้าแบบเฟสเดียว พลังของเครื่องรับไฟฟ้าแบบเฟสเดียวแต่ละเครื่องในปัจจุบันสูงถึงหลายเมกะวัตต์

ความไม่สมดุลมีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ เป็นระบบและความน่าจะเป็นหรือการสุ่ม ความไม่สมดุลเชิงระบบเกิดจากการโอเวอร์โหลดค่าคงที่ที่ไม่สม่ำเสมอของเฟสใดเฟสหนึ่ง ความไม่สมมาตรที่น่าจะเป็นจะสอดคล้องกับโหลดที่ไม่คงที่ซึ่งเฟสต่างๆ โอเวอร์โหลดในเวลาที่ต่างกันขึ้นอยู่กับปัจจัยสุ่ม (ความไม่สมมาตรเป็นระยะ)

การทำงานที่ไม่สมบูรณ์ขององค์ประกอบเครือข่ายเกิดจากการขาดการเชื่อมต่อในระยะสั้นของหนึ่งหรือสองเฟสระหว่างการลัดวงจรหรือการตัดการเชื่อมต่อที่นานขึ้นระหว่างการซ่อมแซมตามขั้นตอน บรรทัดเดียวอาจติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมเฟสซึ่งตัดการเชื่อมต่อเฟสที่ผิดพลาดของไลน์ในกรณีที่การดำเนินการปิดอัตโนมัติล้มเหลวเนื่องจากการลัดวงจรอย่างต่อเนื่อง

การลัดวงจรที่เสถียรส่วนใหญ่เป็นเฟสเดียวในกรณีนี้ การหยุดชะงักของเฟสที่เสียหายจะนำไปสู่การรักษาอีกสองเฟสของสายที่ใช้งานอยู่

ในเครือข่ายที่มีสายดินเป็นกลาง แหล่งจ่ายไฟ ในบรรทัดที่มีเฟสไม่สมบูรณ์สามารถยอมรับได้และอนุญาตให้คุณละทิ้งการสร้างวงจรที่สองในบรรทัด โหมดฮาล์ฟเฟสสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อปิดหม้อแปลง

ในบางกรณี สำหรับกลุ่มที่ประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าเฟสเดียว ในกรณีที่ 1 เฟสหยุดทำงานฉุกเฉิน การจ่ายไฟ 2 เฟสอาจเป็นที่ยอมรับได้ ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเฟสสำรอง มีเฟสเดียวสองกลุ่มที่หม้อแปลงสถานีย่อย

ความไม่เท่าเทียมกันของพารามิเตอร์ของเส้นเฟสเกิดขึ้น เช่น ในกรณีที่ไม่มีการขนย้ายตามเส้นหรือรอบที่ขยายออกไป การสนับสนุน Transpose นั้นไม่น่าเชื่อถือและเป็นต้นเหตุของความขัดข้อง การลดจำนวนการรองรับการขนย้ายตามแนวเส้นช่วยลดความเสียหายและเพิ่มความน่าเชื่อถือ ในกรณีนี้ การจัดตำแหน่งของพารามิเตอร์เฟสเชิงเส้นจะลดลง ซึ่งโดยปกติจะใช้การขนย้าย

ผลกระทบของความไม่สมดุลของแรงดันและกระแส

การปรากฏตัวของแรงดันและกระแสของลำดับย้อนกลับและศูนย์ U2, U0, I2, I0 นำไปสู่การสูญเสียพลังงานและพลังงานเพิ่มเติมรวมถึงการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายซึ่งทำให้โหมดและตัวบ่งชี้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจของการทำงานแย่ลง กระแสของลำดับย้อนกลับและเป็นศูนย์ I2, I0 เพิ่มการสูญเสียในสาขาตามยาวของเครือข่ายและแรงดันและกระแสของลำดับเดียวกัน - ในสาขาตามขวาง

การซ้อนทับของ U2 และ U0 นำไปสู่การเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมที่แตกต่างกันในเฟสต่างๆ เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าอาจอยู่นอกช่วงการซ้อนทับของ I2 และ I0 ทำให้กระแสรวมเพิ่มขึ้นในแต่ละเฟสขององค์ประกอบเครือข่าย ในขณะเดียวกันสภาพความร้อนก็ลดลงและผลผลิตลดลง

ความไม่สมดุลส่งผลเสียต่อลักษณะการดำเนินงานและเศรษฐกิจทางเทคนิคของเครื่องจักรไฟฟ้าแบบหมุน กระแสลำดับบวกในสเตเตอร์สร้างขึ้น สนามแม่เหล็กการหมุนด้วยความถี่ซิงโครนัสในทิศทางการหมุนของโรเตอร์ กระแสลำดับเชิงลบในสเตเตอร์สร้างสนามแม่เหล็กที่หมุนสัมพันธ์กับโรเตอร์ที่ความถี่ซิงโครนัสสองเท่าในทิศทางตรงกันข้ามของการหมุน เนื่องจากกระแสสองความถี่นี้ทำให้เกิดแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าในการเบรกและความร้อนเพิ่มเติมซึ่งส่วนใหญ่มาจากโรเตอร์ ซึ่งส่งผลให้อายุการใช้งานของฉนวนลดลง

ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส การสูญเสียเพิ่มเติมเกิดขึ้นในสเตเตอร์ ในบางกรณี ในการออกแบบ จำเป็นต้องเพิ่มกำลังไฟของมอเตอร์ไฟฟ้า หากไม่มีมาตรการพิเศษเพื่อปรับสมดุลของแรงดันไฟฟ้า

ในเครื่องซิงโครนัส นอกจากการสูญเสียเพิ่มเติมและความร้อนของสเตเตอร์และโรเตอร์แล้ว การสั่นสะเทือนที่เป็นอันตรายอาจเริ่มขึ้นได้ เนื่องจากความไม่สมดุล อายุการใช้งานของฉนวนหม้อแปลงจึงสั้นลง ซิงโครนัสมอเตอร์และตัวเก็บประจุแบงค์จึงลดการสร้างพลังงานปฏิกิริยา

ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าในวงจรจ่ายไฟของโหลดแสงนำไปสู่ความจริงที่ว่าฟลักซ์ส่องสว่างของหลอดไฟของเฟสหนึ่ง (เฟส) ลดลงและเฟสอื่น ๆ จะเพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานของหลอดไฟจะลดลง ความไม่สมดุลจะส่งผลต่อตัวรับไฟฟ้าเฟสเดียวและสองเฟสเนื่องจากความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้า

ความเสียหายทั่วไปที่เกิดจากความไม่สมมาตรในเครือข่ายอุตสาหกรรม ได้แก่ ต้นทุนของการสูญเสียพลังงานเพิ่มเติม การหักเงินในการปรับปรุงใหม่ที่เพิ่มขึ้นจากต้นทุนทุน ความเสียหายทางเทคโนโลยี ความเสียหายที่เกิดจากการลดลงของฟลักซ์ส่องสว่างของหลอดไฟที่ติดตั้งบนเฟสที่มีแรงดันไฟฟ้าลดลง และการลดลงของ อายุการใช้งานของหลอดไฟที่ติดตั้งบนเฟสที่มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ความล้มเหลวเนื่องจากการลดลงของพลังงานปฏิกิริยาที่เกิดจากตัวเก็บประจุและมอเตอร์ซิงโครนัส

ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้ามีลักษณะโดยค่าสัมประสิทธิ์ลำดับเชิงลบของแรงดันไฟฟ้าและอัตราส่วนศูนย์ของแรงดันไฟฟ้าซึ่งมีค่าปกติและค่าสูงสุดที่อนุญาตคือ 2 และ 4%

ความสมดุลของแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายจะขึ้นอยู่กับการชดเชยกระแสและการชดเชยแรงดันไฟฟ้าในลำดับลบ

ด้วยเส้นโค้งโหลดที่เสถียร การลดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าของระบบในเครือข่ายสามารถทำได้โดยการทำให้เฟสโหลดเท่ากันโดยการเปลี่ยนโหลดบางส่วนจากเฟสโอเวอร์โหลดเป็นเฟสที่ไม่ได้โหลด

การกระจายโหลดอย่างมีเหตุผลไม่อนุญาตให้ลดค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าให้เป็นค่าที่ยอมรับได้เสมอไป (ตัวอย่างเช่น เมื่อส่วนหนึ่งของเครื่องรับไฟฟ้าเฟสเดียวที่ทรงพลังไม่ทำงานตามเทคโนโลยีตลอดเวลา เช่นเดียวกับในระหว่างการป้องกันและการซ่อมแซมที่สำคัญ) ในกรณีเหล่านี้จำเป็นต้องใช้บอลลูนพิเศษ

รู้จักวงจรบาลันจำนวนมาก บางวงจรถูกควบคุมขึ้นอยู่กับลักษณะของกราฟโหลด

เพื่อความสมดุลของโหลดเฟสเดียว วงจรประกอบด้วย ตัวเหนี่ยวนำและความจุ… โหลดและความจุที่เชื่อมต่อแบบขนานนั้นเชื่อมต่อกับแรงดันไฟตรง แรงดันไฟฟ้าอีกสองเส้นรวมถึงตัวเหนี่ยวนำและความจุอื่น

สำหรับการปรับสมดุลของโหลดที่ไม่สมดุลสองเฟสและสามเฟสจะใช้วงจรของตัวเก็บประจุที่ไม่เท่ากันของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อในเดลต้า บางครั้ง baluns ใช้กับหม้อแปลงพิเศษและ หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ.

เนื่องจากบาลันมีแบตคาปาซิเตอร์ จึงแนะนำให้ใช้วงจรที่มีทั้งโหมดสมดุลและ Q ถูกสร้างขึ้นเพื่อชดเชย อุปกรณ์สำหรับการปรับสมดุลโหมดพร้อมกันและการชดเชย Q อยู่ในระหว่างการพัฒนา

การลดความไม่สมดุลในเครือข่ายเมืองสี่สายที่ 0.38 kV สามารถดำเนินการได้โดยการลด I0 ปัจจุบันที่มีลำดับเป็นศูนย์และลดความต้านทาน Z0 ในองค์ประกอบเครือข่าย

การลดลงของ I0 ปัจจุบันที่มีลำดับเป็นศูนย์ทำได้โดยหลักแล้วโดยการกระจายโหลดใหม่ การปรับสมดุลโหลดทำได้โดยใช้เครือข่ายที่หม้อแปลงทั้งหมดหรือบางส่วนทำงานแบบขนานในด้านแรงดันต่ำ การลดค่าความต้านทานลำดับศูนย์ Z0 สามารถทำได้ง่ายสำหรับสายเหนือศีรษะ 0.38 kV ซึ่งมักจะสร้างขึ้นในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของโหลดต่ำ ความเป็นไปได้ในการลด Z0 สำหรับสายเคเบิล เช่น การเพิ่มส่วนตัดขวางของตัวนำที่เป็นกลาง จะต้องได้รับการพิสูจน์โดยเฉพาะด้วยการคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่เหมาะสม

รูปแบบการเชื่อมต่อของขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายมีอิทธิพลอย่างมากต่อความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย6-10 / 0.4 kVหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายส่วนใหญ่ที่ติดตั้งในเครือข่ายเป็นแบบสตาร์สตาร์ที่มีศูนย์ (Y / Yo) หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายดังกล่าวมีราคาถูกกว่า แต่มีความต้านทานลำดับศูนย์สูง Z0

เพื่อลดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ขอแนะนำให้ใช้โครงร่างการเชื่อมต่อแบบสตาร์เดลต้ากับศูนย์ (D / Yo) หรือสตาร์ซิกแซก (Y / Z) สิ่งที่ดีที่สุดในการลดความไม่สมดุลคือการใช้โครงร่าง U / Z หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่มีการเชื่อมต่อนี้มีราคาแพงกว่าและใช้แรงงานมากในการผลิต ดังนั้นจึงต้องใช้กับความไม่สมมาตรขนาดใหญ่เนื่องจากความไม่สมมาตรของโหลดและความต้านทานลำดับศูนย์ Z0 ของเส้น