Несиметрія напруги в трифазних мережах — NEN-EN 50160

Тепличне господарство з поєднанням великих трифазних приводів (вентилятори, насоси) і значного обсягу однофазного навантаження (освітлення, дрібне обладнання, зарядні станції) на одному приєднанні може зіткнутися з несиметрією напруги: три фазні напруги перестають бути рівними за амплітудою та/або зсунутими рівно на 120° по фазі. NEN-EN 50160 («Характеристики напруги електроенергії, що постачається громадськими електричними мережами») встановлює для цього межу якості.

Що таке несиметрія напруги і як вона виражається

Несиметрія виражається як відношення між складовою оберненої послідовності та складовою прямої послідовності напруги (розкладання на симетричні складові). За ідеально збалансованої трифазної системи це відношення дорівнює 0%; що більша асиметрія між фазами, то вищий відсоток.

Вимога стандарту

NEN-EN 50160 встановлює, що за нормальних умов експлуатації складова оберненої послідовності напруги живлення протягом 95% часу тижня (вимірювана як 10-хвилинні середні значення) не повинна перевищувати 2% від складової прямої послідовності. У мережах зі значною часткою однофазно або двофазно приєднаного навантаження ця межа може сягати 3%.

Причини

• Нерівномірний розподіл однофазного навантаження між трьома фазами (часто трапляється в групах освітлення, зарядних станціях, дрібних однофазних приводах).
• Асиметричний імпеданс мережі між фазами, наприклад через неоднакову довжину чи переріз кабелів.
• Несправності чи переривання на одній фазі мережі.

Наслідки для трифазних приводів

Асинхронні двигуни чутливі до несиметрії напруги: відносно невелика несиметрія напруги (наприклад, кілька відсотків) може спричинити значно більшу несиметрію струму в обмотках статора, що призводить до додаткового тепловиділення та прискореного старіння ізоляції двигуна. На практиці це робить несиметрію особливо актуальною для підприємств із великими трифазними приводами вентиляторів чи насосів.

Зверніть увагу: точне співвідношення між несиметрією напруги та несиметрією струму/нагрівом двигуна залежить від конструкції двигуна — розраховуйте це для кожної конкретної ситуації за специфікаціями двигуна, а не виходячи з фіксованого емпіричного правила.

Хто це контролює

Оператор мережі відповідає за контроль якості напруги відповідно до NEN-EN 50160 у точці постачання. Однак власник установки, який сам створює несиметрію (наприклад, через нерівномірний розподіл однофазного навантаження всередині власної установки), може сам спричиняти локальну проблему, навіть якщо оператор мережі в точці приєднання залишається в межах норми.

Типові помилки

1. Довільний розподіл однофазного навантаження між трьома групами без урахування балансу — під час розширення установок (нові зарядні станції, освітлення) імовірність несиметрії зростає, якщо цим свідомо не керувати.
2. Одразу приписувати скарги, пов'язані з несиметрією (перегрів двигунів, вібрації), самому двигуну, не виміривши баланс напруги на приєднанні — причина може лежати поза двигуном.
3. Плутати межу 2% з абсолютною гарантією відсутності проблем із двигуном — навіть у межах норми несиметрія з часом може сприяти прискореному зношенню двигуна за постійно важко навантажених приводів.

Пов'язані матеріали

• Гармоніки та THD
• Перевантаження мережі та накопичувачі енергії