Care sunt efectele negative ale dezechilibrului trifazic în sistemele electrice?

Dezechilibrul trifazic în sistemele electrice provoacă numeroase efecte adverse, inclusiv creșterea pierderilor de energie electrică în linii, creșterea pierderilor de energie electrică în transformatoarele de distribuție, reducerea capacității de ieșire a transformatoarelor de distribuție, generarea unui curent de secvență zero în transformatoarele de distribuție, punerea în pericol a funcționării sigure a echipamentelor electrice și scăderea eficienței motoarelor electrice. Cum poate fi atenuat dezechilibrul trifazic în sistemele electrice? Secțiunea următoare, oferită de Nantong Zhifeng Electric Technology Co., Ltd., oferă o explicație detaliată asupra daunelor cauzate de dezechilibrul trifazic și a metodelor de îmbunătățire.

Daunele cauzate de dezechilibrul trifazic în sistemele electrice:

1. Creșterea pierderilor de energie electrică în linii

Într-o rețea de alimentare electrică trifazică cu patru conductoare, atunci când curentul circulă prin conductorul de linie, pierderi de energie electrică apar inevitabil datorită prezenței impedanței, iar aceste pierderi sunt proporționale cu pătratul curentului. Atunci când rețeaua de joasă tensiune este alimentată printr-un sistem trifazic cu patru conductoare, prezența sarcinilor monofazice provoacă inevitabil dezechilibru al sarcinii trifazice. În astfel de condiții de sarcină dezechilibrată, curentul circulă prin conductorul de neutru. Acest fenomen duce nu doar la pierderi în conductoarele de fază, ci și la pierderi în conductorul de neutru, crescând astfel pierderile totale în liniile rețelei electrice.

2.Creșterea pierderilor de energie electrice în transformatoarele de distribuție

Transformatorul de distribuție este echipamentul principal de alimentare în rețeaua de joasă tensiune. Atunci când funcționează în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice, acesta determină o creștere a pierderilor transformatorului, deoarece pierderile de putere ale transformatorului variază în funcție de gradul de dezechilibru al sarcinii.

3. Reducerea Outputului Transformatorului de Distribuție

În proiectarea unui transformator de distribuție, structura sa de înfășurare se bazează pe condiții de funcționare cu sarcină echilibrată, având în mod esențial performanțe uniforme ale înfășurărilor și aceeași capacitate nominală pentru fiecare fază. Ieșirea maximă admisă a transformatorului de distribuție este limitată de capacitatea nominală a fiecărei faze. Atunci când transformatorul de distribuție funcționează în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice, faza cu sarcină redusă are capacitate disponibilă, ceea ce duce la reducerea puterii de ieșire a transformatorului. Gradul de reducere a puterii este corelat cu amploarea dezechilibrului sarcinii trifazice. Cu cât dezechilibrul este mai mare, cu atât puterea de ieșire a transformatorului de distribuție scade mai mult. În consecință, atunci când funcționează în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice, capacitatea de ieșire a transformatorului de distribuție nu poate atinge valoarea sa nominală, capacitatea sa de rezervă se reduce corespunzător, iar capacitatea sa de suprasarcină este diminuată. Dacă transformatorul de distribuție funcționează în condiții de suprasarcină, este foarte probabil să provoace încălzirea transformatorului, ceea ce, în cazuri grave, poate duce chiar la arderea acestuia.

4. Generarea curentului de secvență zero de către transformatorul de distribuție

Atunci când transformatorul de distribuție funcționează în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice, se generează un curent de secvență zero. Acest curent variază în funcție de gradul de dezechilibru al sarcinii trifazice; cu cât dezechilibrul este mai mare, cu atât curentul de secvență zero este mai mare. Dacă există un curent de secvență zero în transformatorul de distribuție în funcțiune, atunci fluxul de secvență zero va fi generat în miezul acestuia. (Pe partea de înaltă tensiune nu există curent de secvență zero.) Acest lucru îl forțează pe fluxul de secvență zero să treacă doar prin peretele cuvei și componentele structurale din oțel. Deoarece permeabilitatea magnetică a componentelor din oțel este relativ scăzută, atunci când curentul de secvență zero trece prin aceste componente din oțel, apar pierderi prin histerezis și curenți turbionari, determinând creșterea locală a temperaturii și încălzirea componentelor din oțel ale transformatorului. Izolația înfășurării transformatorului de distribuție se degradează mai rapid din cauza supratemperaturii, rezultând o durată de viață redusă a echipamentului. În plus, prezența curentului de secvență zero mărește pierderile transformatorului de distribuție.

5. Impact asupra funcționării sigure a echipamentului electric

Transformatorul de distribuție este proiectat pe baza condițiilor de funcționare cu sarcină echilibrată pe cele trei faze, rezistența, reactanța de scăpări și impedanța de magnetizare a fiecărei înfășurări de fază fiind esențial identice. Atunci când transformatorul de distribuție funcționează cu sarcini echilibrate pe cele trei faze, curenții pe cele trei faze sunt esențial egali, iar căderile de tensiune din fiecare fază a transformatorului sunt de asemenea practic aceleași; prin urmare, tensiunile de ieșire pe cele trei faze ale transformatorului sunt echilibrate. Dacă transformatorul de distribuție funcționează cu sarcină dezechilibrată pe cele trei faze, curenții de ieșire ai fiecărei faze vor fi inegali, iar căderile interne de tensiune ale fazelor transformatorului vor fi diferite, ceea ce va conduce inevitabil la dezechilibru al tensiunilor pe cele trei faze la ieșirea transformatorului.

În același timp, atunci când transformatorul de distribuție funcționează în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice, curenții de ieșire trifazici sunt inegali, rezultând un curent care circulă prin conductorul neutru. Acest lucru provoacă o cădere de tensiune impedantă în conductorul neutru, determinând deplasarea punctului neutru, ceea ce modifică tensiunile de fază ale fiecărei faze. Tensiunea fazei suprasarcinate scade, în timp ce tensiunea fazei sub sarcină ușoară crește. Alimentarea sub condiții de dezechilibru al tensiunii poate cauza ușor deteriorarea echipamentelor electrice conectate la faza cu tensiune mai mare, în timp ce echipamentele conectate la faza cu tensiune mai mică s-ar putea să nu funcționeze. Prin urmare, funcționarea în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice pune în pericol în mod grav siguranța în funcționarea echipamentelor electrice.

6. Scăderea eficienței motoarelor electrice

Atunci când un transformator de distribuție funcționează în condiții de dezechilibru al sarcinii trifazice, provoacă un dezechilibru trifazic în tensiunea de ieșire. Deoarece tensiunea dezechilibrată este compusă din componente de tensiune de secvență pozitivă, negativă și zero, atunci când o astfel de tensiune dezechilibrată este aplicată unui motor electric, tensiunea de secvență negativă generează un câmp magnetic rotitor opus celui produs de tensiunea de secvență pozitivă, exercitând un efect de frânare. Cu toate acestea, deoarece câmpul magnetic de secvență pozitivă este semnificativ mai puternic decât câmpul magnetic de secvență negativă, motorul electric continuă să se rotească în direcția câmpului magnetic de secvență pozitivă. Din cauza efectului de frânare al câmpului magnetic de secvență negativă, puterea de ieșire a motorului electric scade inevitabil, rezultând o eficiență redusă a motorului. În același timp, creșterea de temperatură și pierderile de putere reactivă ale motorului electric cresc și ele odată cu gradul de dezechilibru al tensiunii trifazice. Prin urmare, funcționarea unui motor electric în condiții de dezechilibru al tensiunii trifazice este extrem de neeconomică și nesigură.