Danni causati dallo squilibrio del carico trifase nel trasformatore di distribuzione.

I. Danni causati dallo squilibrio del carico trifase nel trasformatore di distribuzione

1. Aumento delle perdite di linea: le perdite di carico del trasformatore di distribuzione variano con la corrente di carico del trasformatore e sono proporzionali al quadrato della corrente di carico. Nel caso di trasformatori con la stessa potenza, il carico trifase è sbilanciato e le perdite attive aumentano.

Inoltre, si verificherà una perdita di potenza sul cavo. Maggiore è lo squilibrio, maggiore sarà la perdita di linea.

2. Aumento delle perdite di potenza del trasformatore di distribuzione: il trasformatore di distribuzione è l'apparecchiatura principale di alimentazione della rete elettrica a bassa tensione. Quando funziona con un carico trifase sbilanciato, le perdite del trasformatore di distribuzione aumentano. Questo perché le perdite di potenza del trasformatore di distribuzione variano in base al grado di squilibrio del carico.

3. Potenza ridotta del trasformatore di distribuzione: nella progettazione del trasformatore di distribuzione, la struttura degli avvolgimenti viene progettata in base alle condizioni operative di bilanciamento del carico, e le prestazioni degli avvolgimenti sono sostanzialmente le stesse, e la capacità nominale di ciascuna fase è uguale.

La potenza massima erogabile da un trasformatore di distribuzione è limitata dalla potenza nominale di ciascuna fase. Se il trasformatore di distribuzione opera con un carico trifase sbilanciato, la fase con carico ridotto avrà una potenza in eccesso, riducendo così la potenza erogata dal trasformatore.

Il grado di riduzione della potenza erogata è correlato al grado di squilibrio del carico trifase. Maggiore è lo squilibrio del carico trifase, maggiore sarà la riduzione della potenza erogata dal trasformatore di distribuzione. Pertanto, quando il carico trifase è sbilanciato, la capacità di uscita del trasformatore non può raggiungere il valore nominale e, di conseguenza, la sua capacità di riserva e la capacità di sovraccarico si riducono.

Se il trasformatore di distribuzione funziona in condizioni di sovraccarico, è facile che si surriscaldi e, nei casi più gravi, che si bruci.

4. Il trasformatore di distribuzione produce corrente di sequenza zero: se il trasformatore di distribuzione funziona in condizioni di carico trifase sbilanciato, produrrà corrente di sequenza zero. La corrente varierà in base al grado di squilibrio del carico trifase: maggiore è il grado di squilibrio, maggiore sarà la corrente di sequenza zero.

Quando la corrente di sequenza zero attraversa l'elemento in acciaio, si generano perdite per isteresi e correnti parassite, che provocano un aumento della temperatura locale dell'elemento in acciaio durante la distribuzione del cambiamento e un conseguente riscaldamento dell'isolamento dell'avvolgimento a causa del surriscaldamento, con conseguente invecchiamento accelerato e riduzione della durata utile dell'apparecchiatura.

5. Influenza sul funzionamento sicuro delle apparecchiature elettriche: Il trasformatore di distribuzione è progettato in base alle condizioni operative di bilanciamento del carico trifase e la resistenza, la reattanza di dispersione e l'impedenza di eccitazione di ciascun avvolgimento di fase sono sostanzialmente le stesse.

Quando il trasformatore funziona in modalità di bilanciamento del carico trifase, le sue correnti trifase sono sostanzialmente uguali e la caduta di tensione di ciascuna fase all'interno del trasformatore è sostanzialmente la stessa, quindi anche la tensione trifase in uscita dal trasformatore risulta bilanciata.

Se il trasformatore di distribuzione opera in condizioni di squilibrio di carico trifase, la corrente di uscita di ciascuna fase non è uguale e la caduta di tensione trifase interna del trasformatore di distribuzione non è uniforme, il che comporterà uno squilibrio trifase della tensione di uscita del trasformatore di distribuzione.

Allo stesso tempo, il trasformatore di distribuzione opera con un carico trifase sbilanciato, la corrente di uscita trifase è diversa e la linea neutra sarà attraversata da corrente. Pertanto, la linea neutra produce una caduta di tensione di impedenza, con conseguente deriva del punto neutro, che a sua volta provoca variazioni della tensione di fase, mettendo seriamente a rischio il funzionamento sicuro delle apparecchiature elettriche.

6. Riduzione dell'efficienza del motore: il trasformatore di distribuzione funziona in condizioni di carico trifase sbilanciato, il che provoca una tensione di uscita trifase sbilanciata. Quando al motore viene applicata una tensione sbilanciata, la tensione di sequenza negativa produce un campo magnetico rotante opposto al campo magnetico rotante generato dalla tensione di sequenza positiva, agendo da freno.

Ma poiché il campo magnetico positivo è molto più forte del campo magnetico negativo, il motore continua a ruotare nella direzione del campo magnetico positivo. Tuttavia, a causa dell'effetto frenante del campo magnetico di sequenza negativa, la potenza erogata dal motore si ridurrà e l'efficienza del motore diminuirà.

Allo stesso tempo, l'aumento di temperatura e la perdita di potenza reattiva del motore aumenteranno con lo squilibrio della tensione trifase. Pertanto, è molto antieconomico e pericoloso far funzionare il motore in condizioni di tensione trifase sbilanciata.

II. Cause di squilibrio del carico trifase

(1) Comprensione insufficiente dell'importanza del bilanciamento del carico trifase. Il personale dirigenziale non ha agito in modo rigoroso secondo le norme e i regolamenti, non ha eseguito i requisiti di valutazione.

(2) un gran numero di apparecchiature elettriche monofase. Negli ultimi anni, un gran numero di apparecchi elettrici monofase di alta qualità e potenza sono entrati nelle case comuni. Quando il consumo di energia del carico monofase aumenta notevolmente e la probabilità di utilizzo simultaneo non è costante, il grado di squilibrio del carico trifase della rete elettrica a bassa tensione può aumentare.

(3) Poiché il personale di gestione non ha familiarità con le regole mutevoli e la distribuzione del carico trifase nell'area della piattaforma, l'applicazione di nuovi utenti monofase, in particolare di grandi apparecchiature monofase, non può essere distribuita in modo equilibrato in base al carico trifase.

(4) Il consumo di energia temporaneo e l'aumento stagionale del consumo di energia, come in estate, inverno, festività, l'aumento del consumo di energia di ciascun utente non è uniforme, con conseguente squilibrio del carico trifase.

III. Misure di miglioramento

1. Soluzioni allo squilibrio di tensione trifase della rete elettrica causato da un carico asimmetrico:

(1) Il carico asimmetrico viene distribuito a diversi punti di alimentazione per ridurre il problema del grave eccesso di squilibrio causato dalla connessione centralizzata.

(2) Il metodo dello scambio incrociato e dell'uguaglianza viene utilizzato per distribuire ragionevolmente il carico asimmetrico a ciascuna fase e cercare di renderlo bilanciato.

(3) Aumentare la capacità di cortocircuito del punto di accesso al carico, ad esempio modificando la rete o migliorando il livello di tensione di alimentazione per migliorare la capacità del sistema di sopportare carichi sbilanciati.

2. Rafforzare la gestione

(1) Organizzare personale specializzato per disegnare ogni anno lo schema della rete di trasformazione e lo schema di distribuzione del carico, rendere i dati pertinenti come il numero di utenti elettrici su ciascuna fase e il modello del contatore elettrico in una tabella comoda e di facile consultazione, e verificare se ci sono utenti mancanti o nuovi, e aggiornare tempestivamente in base alle variazioni di carico.

(2) Assegnare alla persona un misuratore a pinza ed eseguire una prova di carico almeno una volta al mese per verificare il carico trifase sbilanciato.

(3) Per il consumo di energia temporaneo e stagionale, il personale addetto alla gestione deve conoscere la situazione di base degli utenti, i siti di installazione, le variazioni del consumo di energia e quindi adeguarsi tempestivamente in base alla situazione.

(4) Richiedere nuove apparecchiature monofase per utilizzare l'elettricità, eseguire un buon lavoro di distribuzione della potenza di carico, per quanto possibile distribuirla uniformemente al circuito trifase.

3. Regolare il carico trifase sbilanciato per ottenere un "quadruplo bilanciamento"

"Quattro bilanci" significa bilancio dei punti di misura, bilancio delle diramazioni, bilancio delle linee principali e bilancio del lato di uscita a bassa tensione del trasformatore.

Tra i quattro equilibri, la chiave è il punto di misurazione e l'equilibrio dei rami, il consumo medio di elettricità dell'utente può essere utilizzato come base per la regolazione, il consumo di elettricità è approssimativamente lo stesso di una classe, rispettivamente regolato uniformemente alla trifase.

4. Collegare simultaneamente la linea trifase al punto di carico

Per ottenere la simmetria del carico trifase, le linee trifase dovrebbero essere introdotte contemporaneamente nel punto di carico, poiché in questo modo le perdite si riducono significativamente.

Ampliare il più possibile l'area di distribuzione del sistema trifase e quadrifase e ridurre la lunghezza della linea principale di alimentazione monofase. La linea di accesso dovrebbe essere realizzata, per quanto possibile, dalle fasi u, V e W sullo stesso palo. Inoltre, il carico dei tre gruppi di linee monofase dovrebbe essere bilanciato il più possibile.

5. Progettare in modo ragionevole il piano di rinnovamento della rete elettrica

Per ottenere un bilanciamento del carico trifase dopo la trasformazione, è necessario progettare in modo razionale lo schema di trasformazione della rete elettrica. Prima della progettazione, è necessario comprendere le leggi della variazione e della distribuzione del carico, effettuare un'indagine in loco, padroneggiare la distribuzione del carico e disegnare lo schema di cablaggio della distribuzione del carico.

Il cablaggio deve essere eseguito rigorosamente secondo il principio del bilanciamento del carico trifase, e in ogni centro di carico importante deve essere prevista, per quanto possibile, la presenza di un impianto trifase a quattro fili.

Fonte: Windows on Power