Несимметрия в электрических сетях и мероприятия

по ее снижению.(17В)

Несимметричные ре­жимы в электрических сетях возникают по следую­щим причинам:

- неодинаковыми нагрузками в различных фазах элементов сети;

- неполнофазной работой линий или других элементов в сети;

- различными параметрами линий в разных фазах.

Наиболее часто несимметрия напряжений возникает из за неравенства нагрузок фаз. В городских и сельских сетях 0,38 кВ несимметрия напряжений вызывается в основном подключением однофазных осветительных и быто­вых электроприемников (ЭП) малой мощности. Количество таких однофаз­ных ЭП велико, и их нужно равномерно распреде­лять по фазам для умень­шения несимметрии.

В сетях высокого напряжения несимметрия вызывается, как правило, наличием мощных однофазных ЭП, а в ряде случаев и трехфазных ЭП с не­одинаковым потреблением в фазах. К последним относятся дуговые стале­плавильные печи. Основные источники несимметрии в промышленных се­тях 0,38—10 кВ—это однофазные термические установ­ки, различного типа

пе­чи, нагревательные установки и сварочные аппараты различной мощно­сти.

Различают два вида несимметрии:

- систематическую, которая обусловлена неравномерной и постоян­ной перегрузкой одной из фаз;

- вероятностную, или случайную, которая соответствует непостоян­ным нагрузкам, при которых в разное время пе­регружаются разные фазы в зависимости от случайных факторов.

Неполнофазная работа элементов сети вызывается:

- крат­ковременным отключением одной или двух фаз при корот­ких замыканиях;

- длительным отключением при пофазных ремонтах;

- отключением трансформатора группы, составленной из одно­фаз­ных трансформаторов, при аварийном отключении одной фазы.

Неравенство параметров линий по фазам имеет место, например, при

отсутствии транспозиции на линиях или удлиненных ее циклах.

Любую несимметричную систему трех напряжений можно разложить на три симметричные системы:

- прямой последовательности , чередование фаз которой совпадает с чередованием фаз исходной системы;

- обратной последовательности , чередование фаз которой противопо­ложное;

- нулевой последовательности , все векторы которой направлены оди­наково (рис. 8.14).

Рис.8.14

Воздействие несимметричной системы напряжений на электрообору­дование и сети такое же, как трех симметричных систем.

Появление напряжений и токов обратной и нулевой последовательно­-
сти приводит к дополнительным потерям мощ­ности и энергии, а также поте­рям напряжения в сети, что ухудшает режимы и технико-экономические по­казатели ее работы. Токи обратной и нулевой последовательностей увеличи­вают потери в продольных ветвях сети, а напряже­ния и токи этих же после­довательностей — в поперечных ветвях.

Несимметрия отрицательно сказывается:

- на рабочих и технико-экономических характеристиках вращающихся электрических машин. Ток прямой последовательности в статоре создает магнитное поле, вращающееся с синхрон­ной частотой в направлении враще­ния ротора. Токи обрат­ной последовательности в статоре создают магнитное поле, вращающееся относительно ротора с двойной синхронной частотой в направлении, противоположном вращению. Из-за этих токов двойной час­тоты в электрической машине возникают тормозной электромагнитный мо­мент и дополнительный нагрев, главным образом ротора, приводящие к со­кращению срока службы изоляции. В асинхронных двигателях возникают дополнительные потери в статоре. В синхронных машинах кроме дополни­тельных потерь и нагрева статора и ротора могут начаться опасные вибрации;

- на сроке службы изоляции трансформаторов;

- на величине генерируемой реактивной мощности синхронными дви­гателями и батареями конденсаторов.

Симметрирование напряжений в сети сводится к компенсации тока и напряжения обратной последовательности. При стабильном графике нагру­зок снижение систематической несимметрии напряжений в сети может быть достигнуто выравниванием нагрузок фаз путем переключения части нагрузок с перегруженной фазы на ненагруженную.

Для симметрирования однофазных нагрузок применяется схема, со­стоящая из индуктивности и емкости. Нагрузка и включенная параллельно ей емкость включаются на линейное напряжение. На два других линейных на­пряжения включаются индуктивность и еще одна емкость, (рис.8.15).

Для симметриро­вания двух- и трехфазных несимметричных нагрузок применяется схема с регулируемыми батареями конденсаторов неодинаковой мощности, включенными в треугольник, (рис.8.16).

Рис.8.15

Рис.8.16

Снижение несимметрии в четырехпроводных городских сетях 0,38 кВ можно осуществлять путем уменьшения тока нулевой последовательности и снижения сопротивления нулевой последовательности в элементах сети.

Уменьшение тока в первую очередь достигается перераспределением
нагрузок. Выравнивание нагрузок достигается использова­нием сетей, в кото­рых все или часть трансформаторов ра­ботают параллельно на стороне НН. Снижение сопротивления можно легко осуществить для воздушных линий 0,38 кВ путем увеличения сечения нулевого провода. Целесообразность уве­личения сечения нулевого провода кабельных линий должна быть специ­ально обоснована соответствующими технико-экономическими расчетами.