Penyebab mode asimetris dalam jaringan listrik

Sistem tegangan tiga fase simetris dicirikan oleh tegangan yang identik dalam besaran dan fase di ketiga fase. Dalam mode asimetris, tegangan pada fase yang berbeda tidak sama.

Mode asimetris dalam jaringan listrik muncul karena alasan berikut:

1) beban tidak merata dalam fase yang berbeda,

2) operasi garis atau elemen lain yang tidak lengkap dalam jaringan,

3) parameter garis yang berbeda dalam fase yang berbeda.

Paling sering, ketidakseimbangan tegangan terjadi karena ketidaksetaraan beban fasa. Karena penyebab utama ketidakseimbangan tegangan adalah perbedaan fasa (beban tidak seimbang), fenomena ini paling umum terjadi pada jaringan listrik tegangan rendah 0,4 kV.

Di jaringan perkotaan dan pedesaan 0,4 kV, asimetri tegangan terutama disebabkan oleh sambungan penerangan satu fase dan konsumen listrik rumah tangga berdaya rendah. Jumlah konsumen daya satu fasa seperti itu besar dan mereka harus didistribusikan secara merata ke berbagai fasa untuk mengurangi ketidakseimbangan.

Dalam jaringan tegangan tinggi, asimetri biasanya disebabkan oleh adanya penerima listrik fase tunggal yang kuat, dan dalam beberapa kasus penerima listrik tiga fase dengan konsumsi fase yang tidak merata. Yang terakhir termasuk tungku busur untuk produksi baja. Sumber utama asimetri dalam jaringan industri 0,38-10 kV adalah instalasi termal fase tunggal, tungku termal bijih, tungku peleburan induksi, tungku resistansi, dan berbagai instalasi pemanas. Selain itu, penerima listrik asimetris adalah mesin las dengan daya berbeda. Gardu traksi transportasi kereta api AC berlistrik adalah sumber asimetri yang kuat, karena lokomotif listrik adalah penerima listrik fase tunggal. Kekuatan masing-masing penerima listrik fase tunggal saat ini mencapai beberapa megawatt.

Ada dua jenis asimetri: sistematis dan probabilistik atau acak. Asimetri sistematis disebabkan oleh kelebihan beban konstan yang tidak seragam dari salah satu fase, asimetri probabilistik sesuai dengan beban tidak konstan di mana fase yang berbeda kelebihan beban pada waktu yang berbeda tergantung pada faktor acak (asimetri periodik).

Pengoperasian elemen jaringan yang tidak lengkap disebabkan oleh pemutusan jangka pendek satu atau dua fase selama korsleting atau pemutusan yang lebih lama selama perbaikan bertahap. Saluran tunggal dapat dilengkapi dengan perangkat kontrol pentahapan yang memutus fasa saluran yang bermasalah dalam kasus di mana operasi penutupan otomatis gagal karena hubung singkat berkelanjutan.

Mayoritas hubung singkat stabil adalah satu fasa.Dalam hal ini, gangguan fase yang rusak mengarah pada pelestarian dua fase lain dari saluran yang sedang beroperasi.

Dalam jaringan dengan netral yang dibumikan Sumber Daya listrik pada saluran dengan fase yang tidak lengkap dapat diterima dan memungkinkan Anda untuk mengabaikan pembangunan sirkuit kedua pada saluran tersebut. Mode setengah fase juga dapat terjadi dengan transformator dimatikan.

Dalam beberapa kasus, untuk grup yang terdiri dari transformator satu fasa, jika terjadi pemutusan darurat satu fasa, dapat diterima untuk mensuplai dua fasa.Dalam hal ini, pemasangan fasa cadangan tidak diperlukan, terutama jika ada dua kelompok transformator satu fasa pada gardu induk.

Ketidaksetaraan parameter garis fase terjadi, misalnya, dengan tidak adanya transposisi sepanjang garis atau siklusnya yang diperpanjang. Dukungan transpose tidak dapat diandalkan dan menjadi sumber error. Mengurangi jumlah dukungan transposisi di sepanjang garis mengurangi kerusakannya dan meningkatkan keandalan. Dalam hal ini, penyelarasan parameter fase linier memburuk, yang biasanya diterapkan transposisi.

Pengaruh ketidakseimbangan tegangan dan arus

Munculnya tegangan dan arus urutan terbalik dan nol U2, U0, I2, I0 menyebabkan kerugian daya dan energi tambahan, serta kerugian tegangan dalam jaringan, yang memperburuk mode dan indikator teknis dan ekonomi operasinya. Arus urutan terbalik dan nol I2, I0 meningkatkan kerugian di cabang longitudinal jaringan, dan tegangan dan arus dari urutan yang sama - di cabang melintang.

Superposisi U2 dan U0 menyebabkan penyimpangan tegangan tambahan yang berbeda dalam fase yang berbeda. Akibatnya, voltase mungkin di luar jangkauan.Superposisi I2 dan I0 mengarah pada peningkatan arus total dalam fase individu elemen jaringan. Pada saat yang sama, kondisi pemanasan mereka memburuk dan produktivitas menurun.

Ketidakseimbangan tersebut berdampak negatif pada karakteristik operasional dan teknis-ekonomi dari mesin listrik berputar. Arus urutan positif di stator tercipta Medan gayarotasi dengan frekuensi sinkron searah putaran rotor. Arus urutan negatif di stator menciptakan medan magnet yang berputar relatif terhadap rotor pada frekuensi sinkron ganda dalam arah rotasi yang berlawanan. Karena arus dua frekuensi ini, torsi pengereman elektromagnetik dan pemanasan tambahan, terutama pada rotor, terjadi pada mesin listrik, yang menyebabkan pengurangan masa pakai insulasi.

Pada motor asinkron, kerugian tambahan terjadi pada stator. Dalam beberapa kasus, dalam desain, perlu untuk meningkatkan daya pengenal motor listrik, jika tidak ada tindakan khusus yang dilakukan untuk menyeimbangkan tegangan.

Pada mesin sinkron, selain kerugian tambahan dan pemanasan stator dan rotor, getaran berbahaya dapat dimulai. Karena ketidakseimbangan, masa pakai isolasi transformator dipersingkat, motor sinkron dan bank kapasitor mengurangi pembangkitan daya reaktif.

Ketidakseimbangan tegangan dalam rangkaian suplai beban pencahayaan mengarah pada fakta bahwa fluks cahaya lampu satu fase (fase) berkurang, dan fase lainnya meningkat, dan umur lampu berkurang. Ketidakseimbangan mempengaruhi penerima listrik satu fasa dan dua fasa sebagai penyimpangan tegangan.

Kerusakan umum yang disebabkan oleh asimetri dalam jaringan industri termasuk biaya kerugian daya tambahan, peningkatan pengurangan renovasi dari biaya modal, kerusakan teknologi, kerusakan yang disebabkan oleh penurunan fluks cahaya lampu yang dipasang pada fase dengan voltase yang dikurangi, dan pengurangan tegangan. umur lampu yang dipasang pada fase dengan peningkatan tegangan, kegagalan karena penurunan daya reaktif yang dihasilkan oleh bank kapasitor dan motor sinkron.

Ketidakseimbangan tegangan dicirikan oleh koefisien urutan tegangan negatif dan rasio tegangan nol, yang nilai normal dan maksimum yang diizinkan adalah 2 dan 4%.

Menyeimbangkan tegangan jaringan turun ke arus urutan negatif dan kompensasi tegangan.

Dengan kurva beban yang stabil, pengurangan ketidakseimbangan tegangan sistem dalam jaringan dapat dicapai dengan menyamakan beban fasa dengan mengalihkan sebagian beban dari fasa kelebihan beban ke fasa tanpa beban.

Redistribusi beban yang rasional tidak selalu memungkinkan pengurangan koefisien ketidakseimbangan tegangan ke nilai yang dapat diterima (misalnya, ketika bagian dari penerima listrik fase tunggal yang kuat tidak bekerja sesuai dengan teknologi sepanjang waktu, serta selama perbaikan preventif dan besar). Dalam kasus ini, perlu menggunakan balon khusus.

Sejumlah besar sirkuit balun diketahui, beberapa di antaranya dikendalikan tergantung pada sifat kurva beban.

Untuk menyeimbangkan beban satu fasa, rangkaian terdiri dari induktansi dan kapasitansi… Beban dan kapasitansi yang terhubung secara paralel dengannya terhubung ke tegangan saluran. Dua tegangan saluran lainnya termasuk induktansi dan kapasitansi lainnya.

Untuk menyeimbangkan beban tidak seimbang dua dan tiga fase, sirkuit kapasitansi yang tidak sama dari bank kapasitor yang terhubung dalam delta digunakan. Terkadang baluns digunakan dengan trafo khusus dan autotransformer.

Karena balun mengandung bank kapasitor, disarankan untuk menggunakan sirkuit di mana modenya seimbang dan Q dihasilkan untuk mengkompensasinya. Perangkat untuk penyeimbangan mode simultan dan kompensasi Q sedang dalam pengembangan.

Pengurangan ketidakseimbangan dalam jaringan kota empat kabel sebesar 0,38 kV dapat dilakukan dengan mengurangi arus urutan-nol I0 dan mengurangi resistansi urutan-nol Z0 pada elemen jaringan.

Pengurangan arus urutan-nol I0 terutama dicapai dengan redistribusi beban. Pemerataan beban dicapai dengan menggunakan jaringan di mana semua atau sebagian transformator beroperasi secara paralel pada sisi tegangan rendah. Pengurangan resistansi urutan-nol Z0 dapat dengan mudah direalisasikan untuk saluran udara 0,38 kV, yang biasanya dibangun di area dengan kepadatan beban rendah. Kemungkinan untuk mengurangi Z0 untuk saluran kabel, yaitu meningkatkan penampang konduktor netral, harus dibenarkan secara khusus dengan perhitungan teknis dan ekonomis yang sesuai.

Skema koneksi belitan trafo distribusi memiliki pengaruh yang signifikan terhadap ketidakseimbangan tegangan di jaringan.6-10 / 0,4 kV.Sebagian besar transformator distribusi yang dipasang di jaringan adalah bintang bintang dengan nol (Y / Yo). Trafo distribusi semacam itu lebih murah, tetapi memiliki resistansi urutan-nol Z0 yang tinggi.

Untuk mengurangi ketidakseimbangan tegangan yang disebabkan oleh trafo distribusi, disarankan untuk menggunakan skema koneksi bintang-delta dengan nol (D / Yo) atau bintang-zigzag (Y / Z). Yang paling menguntungkan untuk mengurangi asimetri adalah penggunaan skema U / Z. Trafo distribusi dengan koneksi ini lebih mahal dan sangat padat karya untuk diproduksi. Oleh karena itu, mereka harus digunakan dengan asimetri besar karena asimetri beban dan resistansi urutan-nol Z0 dari garis.