Несимметрия токов и напряжений

В электрических сетях несимметрия может быть продольной и поперечной. Продольная несимметрия обуславливается неравенством сопротивлений в трехфазной системе. (когда воздушная линия прокладывается не по треугольнику, а в одной плоскости ).

На промышленных предприятиях в основном возникает поперечная несимметрия. Поперечная несимметрия вызывается несимметрией нагрузки (на две фазы, на фазу и нуль, по схеме открытого треугольника). Нарушается симметрия токов, появляются обратная и нулевая последовательности, прохождение которых по сетям приводит к появлению несимметрии напряжения на шинах источника питания. Наличие несимметрии приводит к тому, что в асинхронных двигателях возникает обратный момент, они перегреваются и уменьшается коэффициент мощности.

При наличии несимметрии появляется пульсирующая мощность несимметрии:

где - пульсирующая мощность несимметрии.

Так как реактивная мощность увеличивается, коэффициент мощности уменьшается.

После того как известен источник несимметрии тока и напряжения в системе должен быть произведён расчет коэффициентов и .

Для расчёта коэффициентов несимметрии (обычно на промышленном предприятии определяющей является обратная последовательность) обратной последовательности составляется расчётная схема. В расчётной схеме должны быть указаны расчётные трёхфазные и однофазные нагрузки.

В схеме замещения источник несимметрии показывается источником напряжения, а все ветви проводимостью обратной последовательности.

- в именованных единицах

- в относительных единицах

Чтобы определить необходимо, упростить схему и определить проводимости:

Затем определяется ток:

- в относительных единицах

- в именованных единицах

Определяется сопротивление:

- для асинхронных двигателей

К - коэффициент пуска

- сопротивление прямой последовательности.

Для реакторов, кабельных линий, и трансформаторов: ,

Определив, определяем: эту величину сравнивают с нормами ГОСТа: .

Если неравенство не выполняется, то необходимо применять меры по снижению несимметрии напряжения.

Чтобы система была симметрична, мы должны скомпенсировать - пульсирующую мощность несимметрии.

Различают внутреннее и внешнее симметрирование сети.

Внутреннее симметрирование – наиболее простое, но оно часто не даёт нужного эффекта. Внутреннее симметрирование – распределение электроприёмников наиболее равномерно по всем парам фаз.

Наибольшее применение имеет внешнее симметрирование.

Существуют 2 способа:

1) Питание несимметричной нагрузки от постоянного напряжения. Применяется трёхфазный преобразователь для питания несиметричной нагрузки. Этот метод применяется редко т.к. он дорогой.

2) Применение статических симметрирующих устройств (большое распространение).

Создают мощность несимметрии N в противофазе с пульсирующей мощностью несимметрии сети N .

Таким образом, в схему должно включаться симметрирующее устройство, вырабатывающее N . Эти симметрирующие устройства бывают одно, двух, трех элементными.

На рис 1 приведена схема двух элементного СУ.

Симметрирующее устройство состоит из двух элементов L и C. - однофазная нагрузка, необходимо сделать чтобы . Если симметрирующего устройства нет, то , . Чтобы схема была оптимальной надо чтобы ее , для чего включается параллельно нагрузки и поднимается схемы до 1. Уравнения для токов в схеме рис. 1 будут иметь вид:

Чтобы должно быть следующее соотношение между элементами и нагрузкой:

,

Если есть группа электроприёмников, то можно поставить одно симметрирующее устройство, которое будет симметрировать нагрузку всех электроприёмников. В некоторых случаях для симметрирования нагрузки применяются асинхронные двигатели, на тех подстанциях, где есть несимметричная нагрузка. Асинхронный двигатель будет служить фильтром для токов обратной последовательности.