Несимметрия трехфазных напряжений и токов

8.1.2. Несимметрия трехфазных напряжений и токов

Несимметричные режимы обусловливаются  тремя причинами:

неодинаковыми нагрузками фаз  элементов сети, вызываемы-

ми работой ЭП с нестабильной нагрузкой фаз (например, дуговых 

сталеплавильных печей) и  однофазных ЭП (особенно это заметно 

в сетях 0,4 кВ, хотя и в промышленности существуют однофазные

ЭП достаточно большой  мощности);

неполнофазной работой линий, вызванной кратковременным от-

ключением одной из фаз линии при коротких замыканиях или бо-

лее долговременным отключением  при пофазных ремонтах, наличи-

ем поперечных реакторов  не во всех фазах линии и т. п.;

неравенством фазных параметров линий. Небольшое отличие 

фазных параметров обусловлено  различием расположения проводов

на опоре. Для выравнивания фазных параметров на линиях боль-

шой длины и высоких напряжений (330-750 кВ) осуществляют транс-

позицию проводов (поочередное  изменение расположения фаз). Не-

симметрия напряжений, обусловленная  этой причиной, на порядок 

меньше первых двух.

Наиболее частой причиной несимметрии напряжений на прак-

тике является неравенство токовых нагрузок фаз. При этом разли-

чают два вида несимметрии: систематическую и вероятностную не-

симметрию. Характерной чертой систематической несимметрии

является постоянная перегрузка одной из фаз; в этом случае произ-

водят выравнивание нагрузок фаз путем переключения части  на-

грузок с перегруженной на недогруженную фазу. Вероятностная

несимметрия характеризуется попеременной перегрузкой то одной,

то другой фазы (перемежающаяся несимметрия). В сетях 0,4 кВ горо-

дов и сельских населенных пунктов несимметрия напряжений вы-

зывается в основном тем, что к этим сетям подключаются быто-

вые ЭП, являющиеся преимущественно однофазными, а в сетях

более высоких напряжений — наличием у потребителей мощных

однофазных нагрузок и  трехфазных, но с неодинаковым потребле-

нием по фазам. К последним относятся, в частности, дуговые стале-

плавильные печи. Ток, проходящий по дуге каждой фазы, опреде-

ляется расстоянием между электродом и шихтой. Обвалы шихты

в период ее расплава не позволяют  поддерживать одинаковые рас-

стояния во всех фазах и  их токи оказываются разными. Другим

мощным источником несимметрии являются тяговые подстанции железнодорожного транспорта, электрифицированного на пере-

менном токе, так как электровозы являются однофазными электро-

приемниками.

Любую несимметричную систему  трех напряжений можно раз-

ложить на три симметричные системы: прямой последовательно-

сти Uv чередование фаз которой совпадает с чередованием фаз ис-

ходной системы, обратной последовательности Uv чередование фаз

которой противоположное, и  нулевой последовательности U0, все 

векторы которой направлены одинаково (рис. 8.2). Система векто-

ров междуфазных (линейных) напряжений UBA, UAC, UCB замкнута

(составляется в треугольник), поэтому нулевая последовательность 

в ней присутствовать не может. Система векторов фазных напря-

жений UA> UB, Uc при наличии нулевой последовательности ра-

зомкнута; геометрическая сумма векторов равна утроенному значе-

нию напряжения нулевой последовательности.

Воздействие несимметричной системы напряжений на электро-

оборудование такое же, как трех симметричных систем. Суть этого 

воздействия на однофазные и  трехфазные ЭП различна. Для одно-

фазных ЭП значение имеет лишь напряжение той фазы, к которой

они подключены. Так как  средства РН в ЦП изменяют напряже-

ния одинаково во всех трех фазах, то соотношение между напряже-

ниями остается неизменным. В результате отклонение напряжения

во всех фазах в ряде случаев не удается поддерживать в допустимых

пределах.

Для трехфазных ЭП (например, трехфазных двигателей) воздей-

ствие обусловлено обратным чередованием фаз напряжения обрат-

ной последовательности. Так  как Ux значительно больше Uv двига-

тель вращается в соответствии с чередованием фаз прямой после-

довательности, а обратная оказывает на него тормозящее действие.