Metode procjene i protumjere za trofazni neravnotežu (3)
(3) Koje su opasnosti trofazne neravnoteže
1. Gubitak snage rastuće linije
U trofaznoj četverožičnoj mreži napajanja, kada struja prođe kroz linijske žice, doći će do gubitka snage zbog postojanja impedanse, a gubitak je proporcionalan kvadratu struje koja prolazi. Kada se niskonaponska elektroenergetska mreža napaja trofaznim četvorožičnim sistemom, zbog postojanja jednofaznog opterećenja, neizbežno je da trofazno opterećenje bude neuravnoteženo. Kada trofazno opterećenje radi neuravnoteženo, kroz neutralni vod teče struja. Na ovaj način se ne gubi samo fazna linija, već se gubi i neutralna linija, čime se povećava gubitak linije mreže.
2. Povećati gubitak snage distributivnih transformatora
Razvodni transformator je glavna oprema za napajanje niskonaponske električne mreže. Kada radi pod neuravnoteženim trofaznim opterećenjem, povećava se gubitak distributivnog transformatora. Zato što gubitak snage distributivnog transformatora varira s neravnotežom opterećenja.
3. Smanjenje obrade razvodnog transformatora
Kada je distributivni transformator projektovan, njegova struktura namotaja je projektovana u skladu sa uslovima rada balansa opterećenja, performanse namotaja su u osnovi iste, a nazivni kapacitet svake faze je jednak. Maksimalni dozvoljeni izlaz distributivnog transformatora ograničen je nazivnim kapacitetom svake faze. Ako distributivni transformator radi pod neuravnoteženim trofaznim opterećenjem, jednofazna faza ima višak kapaciteta, što smanjuje izlaznu snagu distributivnog transformatora. Stepen smanjenja izlaza je povezan sa neuravnoteženošću trofaznog opterećenja. Što je veći debalans trofaznog opterećenja, to se više smanjuje izlaz distributivnog transformatora. Iz tog razloga, kada distributivni transformator radi kada je trofazno opterećenje neuravnoteženo, njegov izlazni kapacitet ne može dostići nazivnu vrijednost, shodno se smanjuje i njegov rezervni kapacitet, a smanjuje se i kapacitet preopterećenja. Ako distribucijski transformator radi u uvjetima preopterećenja, lako će uzrokovati zagrijavanje distribucijskog transformatora, pa čak i do izgaranja distribucijskog transformatora u teškim slučajevima.
4. Distribucijski transformator proizvodi struju nulte sekvence
Kada distributivni transformator radi pod neuravnoteženim trofaznim opterećenjem, generirat će se struja nulte sekvence. Ova struja će se mijenjati sa neuravnoteženim stupnjem trofaznog opterećenja. Što je veći stepen neuravnoteženosti, to je veća struja nulte sekvence. Ako postoji struja nulte sekvence u distributivnom transformatoru u radu, u njegovom željeznom jezgru će se generirati magnetni tok nulte sekvence. Ne postoji struja nulte sekvence na visokonaponskoj strani, što prisiljava magnetni tok nulte sekvence da prolazi samo kroz zid rezervoara i čelične komponente. Međutim, magnetska permeabilnost čeličnih komponenti je niska. Kada struja nulte sekvence prođe kroz čelične komponente, nastat će histereza i gubici vrtložnim strujama, tako da će se lokalna temperatura distributivno transformiranih čeličnih komponenti povećati i generirati toplinu. Izolacija namotaja distributivnog transformatora brzo stari zbog pregrijavanja, što rezultira smanjenjem vijeka trajanja opreme. U isto vrijeme, postojanje struje nulte sekvence također će povećati gubitak distribucijskog transformatora.
5. Utječe na siguran rad električne opreme
Distributivni transformator je projektovan prema radnim uslovima trofaznog balansa opterećenja, a otpor, reaktanca curenja i impedansa pobude svakog faznog namotaja su u osnovi isti. Kada distributivni transformator radi u trofaznom balansu opterećenja, njegove trofazne struje su u osnovi jednake, a pad napona svake faze unutar distributivnog transformatora je u osnovi isti, tako da je trofazni napon izlazni od distributivnog transformatora jednak takođe izbalansiran. Ako distributivni transformator radi kada je trofazno opterećenje neuravnoteženo, izlazna struja svake faze nije jednaka, a pad trofaznog napona unutar distributivnog transformatora nije jednak, što će neminovno dovesti do trofaznog debalansa izlazni napon razvodnog transformatora.
U isto vrijeme, distribucijski transformator radi kada je trofazno opterećenje neuravnoteženo, trofazna izlazna struja je drugačija, a neutralni vod će imati struju koja prolazi. Kao rezultat toga, neutralni vod proizvodi pad napona impedancije, što uzrokuje pomicanje neutralne točke i uzrokuje promjenu napona svake faze. Napon jedne faze sa velikim opterećenjem opada, dok se napon jedne faze sa malim opterećenjem povećava. Snabdijevanje električnom energijom pod uvjetom neuravnoteženosti napona, odnosno lako je izazvati izgaranje električne opreme korisnika sa visokonaponskim jednofaznim priključkom, dok elektrooprema korisnika sa niskonaponskim jednofaznim priključkom može biti neupotrebljiv. Stoga, kada je trofazno opterećenje neuravnoteženo, siguran rad električne opreme će biti ozbiljno ugrožen.
6. Smanjena efikasnost motora
Distributivni transformator radi pod neuravnoteženim trofaznim opterećenjem, što će uzrokovati trofazni debalans izlaznog napona. Budući da neuravnoteženi napon ima tri komponente napona: pozitivnu sekvencu, negativnu sekvencu i nultu sekvencu, kada se ovaj neuravnoteženi napon unese u motor, rotirajuće magnetsko polje generirano naponom negativnog niza suprotno je rotirajućem magnetskom polju generiranom pozitivnim nizom napon, koji djeluje kao efekat kočenja. Ali budući da je magnetsko polje pozitivne sekvence mnogo jače od magnetnog polja negativne sekvence, motor se još uvijek rotira u smjeru magnetnog polja pozitivne sekvence. Međutim, zbog efekta kočenja magnetnog polja negativne sekvence, izlazna snaga motora će se smanjiti, čime se smanjuje efikasnost motora. Istovremeno, porast temperature i gubitak reaktivne snage motora također će se povećati s neravnotežom trofaznog napona. Stoga je vrlo neekonomično i nesigurno raditi s motorom u uvjetima trofaznog neravnoteža napona.
