ما هو اختلال التوازن في ثلاث-المراحل؟ بما في ذلك معايير تحديدها والأسباب والمخاطر والتدابير العلاجية

1. ما هو اختلال التوازن في ثلاث-المراحل؟

يشير المصطلح "-ثلاثة أطوار غير متوازنة" عادةً إلى أحمال الطاقة غير المتساوية عبر كل من الأسلاك الثلاثة الحية. صيغة حساب الطاقة هي كما يلي:

تكشف صيغة حساب الطاقة أن حجم الطاقة يتم تحديده بواسطة الجهد والتيار وعامل الطاقة. تكون تقلبات وانحرافات جهد الطور-الثلاثية في حدها الأدنى، وتظل ثابتة فعليًا. في دارات الطور النموذجية-ثلاثية الطور، حيث تسود معدات الطور-ثنائية الطور، يظل عامل القدرة ثلاثي الطور-موحدًا تقريبًا. ومن ثم، فإن مراقبة تيارات الطور-ثلاثية الطور تمكن من إجراء تقييم دقيق لتوازن النظام.

ثانيا. مؤشرات القياس

يحدد المعيار الوطني (على سبيل المثال، GB/T 15543-2019 "عدم توازن الجهد على ثلاث مراحل") ما يلي:

1. معايير تقييم عدم توازن الجهد:

عادةً ما يتم تحديد القيم المسموح بها على النحو التالي:

درجة عدم توازن الطور الثلاث- هي أقل من أو تساوي 2% أثناء التشغيل العادي، ويُسمح للمستخدم أن يكون أقل من أو يساوي 3%

.

2. معايير تقييم الخلل الحالي:

Imax هو الحد الأقصى للتيار بين -تيارات الطور الثلاثة، وIavg هو متوسط ​​التيار.

المتطلبات العامة هي أن يكون اختلال توازن التيار ثلاثي الطور-أقل من أو يساوي 10%، بينما بالنسبة للمعدات الخاصة مثل المحركات، يجب أن يكون أقل من أو يساوي 5%.

ثالثا. أسباب الحدوث

عند حدوث خلل في ثلاث-مراحل، يجب أن نختار طرق العلاج المناسبة وفقًا للأسباب المقابلة. بشكل عام، تتضمن الأسباب الرئيسية لعدم توازن الأطوار الثلاثة- التوزيع غير المتساوي للحمل بين الأطوار الثلاثة، والأعطال الأرضية، وفواصل خطوط الطور، والرنين، وعوامل الطاقة غير المتسقة عبر الأطوار.

أسباب -اختلال توازن الجهد الكهربي في ثلاث مراحل

الأسباب الرئيسية لخلل توازن الجهد ثلاثي الطور-في أنظمة الطاقة هي عدم توازن الحمل وعدم توازن معاوقة النظام. يعد اختلال الحمل هو السبب الرئيسي لاختلال جهد الطور-ثلاثي الطور، مع أحمال الطور الفردي-الملحوظة بما في ذلك القاطرات الكهربائية وآلات اللحام. في أنظمة الطاقة، تظهر مولدات ومحولات الطور-ثلاثية الطور تناظرًا جيدًا ولا تؤثر على اختلال توازن جهد الطور-. ولذلك، فإن اختلال مقاومة النظام يحدث بشكل رئيسي بسبب مقاومة خط إمداد الطاقة غير المتوازن. عندما يتم ترتيب ثلاثة-موصلات الطور (الخطوط الهوائية أو الكابلات) أفقيًا أو رأسيًا، يجب تنفيذ تدابير تحويل الطور-للحفاظ على توازن معاوقة الطور-ثلاثة.

أسباب ثلاثة-اختلال توازن المرحلة الحالية

الأسباب الرئيسية لعدم توازن جهد الطور-ثلاثي الطور في نظام الطاقة هي حمل الطور الأحادي-(على سبيل المثال، الإضاءة والأجهزة المنزلية) الذي يتركز على طور واحد وثلاثة-عطل في المعدات (على سبيل المثال، دائرة قصر لملف المحرك).

رابعا. المخاطر والتحكم في اختلال التوازن-ثلاث مراحل

• المخاطر والتحكم في -اختلال توازن الجهد الكهربي في ثلاث مراحل

1. المخاطر الناجمة عن خلل في الجهد -ثلاث مراحل

(1) عندما يكون المحول في عملية حمل غير متوازنة، يكون جهد الطور الواحد عند الحمل الكامل بينما لا تكون المرحلتان الأخريان، مما يجعل قدرة المحول لا يتم استغلالها بالكامل. وفي الوقت نفسه، يكون المحول في حالة حمل غير متوازن لفترة طويلة، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة المحلية وتقليل عمر الخدمة.

(2) في نظام إمداد الطاقة غير المتوازن ثلاثي-الأطوار، يولد التيار المتسلسل السلبي خسائر إضافية، مما يؤدي إلى زيادة خسائر الخطوط وانخفاض الجهد. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يعزز التداخل مع أنظمة الاتصالات، مما يؤثر على جودة الاتصال العادية.

(3) قد يتسبب ذلك في خلل في حماية التتابع.

(4) قد تتسبب الأحمال الحساسة في حدوث خلل.

(5) يزيد مكون التسلسل السلبي من فقدان النحاس في الجزء الثابت والدوار للمحرك، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة وتسريع شيخوخة العزل، وبالتالي تقليل العمر التشغيلي للمحرك.

2. تدابير لتصحيح -ثلاث مراحل من عدم توازن الجهد

(1) أولاً، قم بإعطاء الأولوية للمعدات الكهربائية المتناظرة ثلاثية الطور-.

(2) بالنسبة لأحمال الطور الواحد-، قم بتوزيعها بشكل معقول بين المراحل الثلاث لتحقيق توازن الحمل الأمثل عبر جميع المراحل.

(3) عندما لا يمكن توزيع أحمال الطور الواحد- بشكل صحيح في نظام ثلاثي الطور-، فيجب توصيلها بنقاط إمداد طاقة مختلفة.

(4) بالنسبة لأحمال الطور الواحد- ذات الطلب العالي على الطاقة، يتم استخدام محول الطور الواحد - المخصص لتوفير الطاقة.

(5) قم بتركيب معدات موازنة ثلاثية الطور-.

• المخاطر والتحكم في -ثلاث مراحل من عدم التوازن الحالي

1. المخاطر الناجمة عن ثلاث مراحل-اختلال التوازن الحالي

في الحياة اليومية، توجد أحمال متعددة-أحادية الطور وثلاثة-أطوار. إذا تمت مشاركة الخط المحايد (خط N) والخط الأرضي الواقي (خط PE)، فسيكون ذلك مكافئًا لتوصيل عدد كبير من أجهزة -أحادية الطور وثلاثة-أطوار بنظام إمداد الطاقة TN-C. ماذا ستكون العواقب؟

يؤدي عدم توازن الطور الثلاث- إلى زيادة تيار الخط المحايد، وزيادة إمكانات الخط المحايد، وزيادة خسائر الخط. يؤدي الخط المحايد المكسور، على وجه الخصوص، إلى ارتفاع كبير في الجهد في إحدى الطور وانخفاضات كبيرة في مرحلة أخرى. قد تتعرض مرحلة التحميل الزائد للتلف، بينما تصبح المعدات في مرحلة الجهد الكهربي المنخفض- غير قابلة للتشغيل.

يؤدي عدم توازن الطور الثلاث- إلى زيادة خسائر المحولات، حيث يختلف فقدان الطاقة في محولات التوزيع مع اختلاف الحمل. كما أنه يسبب انحرافات أكبر في الجهد عبر المراحل الثلاث، مما يقلل من كفاءة الأجهزة الكهربائية المتصلة.

(1) عندما يكون تيار الطور الثلاث-غير متوازن

مع وجود عدد كبير من الأجهزة-أحادية الطور، يصبح من المستحيل الحفاظ على توازن تحميل ثابت ثلاثي الطور-. عندما يكون غير متوازن، يتدفق تيار غير متوازن عبر الخط المحايد، مما يسبب تقلبات الجهد. يعتمد مستوى الجهد على تيار الخط المحايد والمقاومة-التيار الأعلى والمقاومة يؤدي إلى جهد أعلى.

إذا تمت مشاركة الأسلاك المحايدة والأسلاك الأرضية، فبمجرد تنشيط -الخط المحايد غير المتوازن ثلاثي الطور، يصبح غلاف الجهاز مكهربًا. قد يتراوح هذا الجهد من عدة فولت إلى عشرات الفولتات. ورغم أن هذا الجهد ليس عاليًا، إلا أنه قد يولد قوسًا كهربائيًا، مما يؤدي إلى اشتعال مواد قابلة للاشتعال أو الانفجار والتسبب في نشوب حريق.

على سبيل المثال، عند تركيب مروحة ثلاثية الطور- على دعامة زاوية فولاذية مثبتة على الأرض (أو منصة معدنية)، قد يتدفق التيار الكهربائي المباشر من غلاف المروحة عبر الدعامة إلى الأرض. إذا كانت براغي الدعامة مفككة واهتز المحرك، فقد يؤدي ذلك إلى إنشاء قوس كهربائي عند نقاط تلامس المسمار. في حالة وجود مواد قابلة للاشتعال أو الانفجار في مكان قريب، قد يحدث حريق.

(2) انقطاع الأسلاك المحايدة للمعدات أحادية الطور

من المعترف به عالميًا أن السلك المحايد المكسور يسمح للتيار الحي بالانتقال عبر الأجهزة الكهربائية إلى السلك المحايد، مما يؤدي إلى وجود سلك محايد. إذا تم قطع السلك المحايد الرئيسي في الدائرة المنزلية وكان السلك المحايد يشترك في نفس السلك الأرضي، فإن جميع حاويات المعدات الكهربائية داخل المنزل ستصبح حية، مما يشكل خطرًا كبيرًا على السلامة.

(3) السلك المحايد مكسور.

يمكن أن يتسبب الخط المحايد المكسور في نظام إمداد الطاقة، بالإضافة إلى أحمال الطور الثلاثة غير المتوازنة-، في فقدان الخط المحايد للتأريض ويؤدي إلى انحراف شديد في النقطة المحايدة. يؤدي هذا في النهاية إلى اكتمال عدم تناسق جهد الطور -ثلاثي الطور، حيث قد ينخفض ​​جهد المرحلة A إلى أكثر من 100 فولت، وقد يرتفع جهد المرحلة B إلى 300 فولت، وقد يصل جهد الخط المحايد أيضًا إلى عدة عشرات من الفولتات.

2. تدابير لتصحيح ثلاثة -خلل في التوازن الحالي للمرحلة

(1) إعادة توزيع الأحمال، وتوزيع أحمال الطور الواحد-بشكل متساوٍ عبر أنظمة الطور الثلاثة-.

(2) قم بتثبيت أجهزة تعويض وموازنة الطاقة التفاعلية التلقائية.

(3) التكامل المتوازن لمصادر الطاقة الموزعة.

(4) المراقبة والتنبيه: قم بتركيب أجهزة مراقبة ذكية (على سبيل المثال، البوابات الذكية أو وحدات قياس الطاقة) في نظام توزيع الطاقة لمراقبة توازن التيار/الجهد ثلاثي الطور بشكل مستمر.

لذلك، يجب أن يكون الحمل-ثلاث مراحل في نظام توزيع الجهد المنخفض-متوازنًا، مع عدم تجاوز فرق السعة بين المراحل 15%. بمعنى آخر، يجب ألا يتجاوز حمل الطور الأقصى 1.15 مرة متوسط ​​حمل الطور الثلاثة-.

خامسا الاستنتاج

إن تأثير خلل التوازن-ثلاث مراحل ليس معزولاً ولكنه يشكل حلقة مفرغة من "جانب الشبكة" إلى "جانب المعدات": "زيادة خسائر النظام ← فشل المعدات ← تقلبات الأحمال ← تفاقم خلل التوازن." لذلك، تتطلب التطبيقات العملية إجراءات مثل "تحسين توزيع الحمل أثناء مرحلة التصميم، والمراقبة في الوقت الفعلي- أثناء التشغيل، وتركيب أجهزة تعويض الموازنة" للحفاظ على عدم التوازن ضمن المعايير الوطنية، وبالتالي تقليل مخاطره عند المصدر.