Danos causados ​​pelo desequilíbrio da carga trifásica em transformadores de distribuição

I. Danos causados ​​pelo desequilíbrio da carga trifásica em transformadores de distribuição

1. Aumento das perdas na linha: as perdas de carga do transformador de distribuição variam com a corrente de carga do transformador e são proporcionais ao quadrado da corrente de carga. No caso de transformadores com a mesma capacidade, a carga trifásica fica desequilibrada e as perdas ativas aumentam.

Além disso, haverá perda de energia no fio. Quanto maior o desequilíbrio, maior a perda na linha.

2. Aumento das perdas de potência no transformador de distribuição: o transformador de distribuição é o principal equipamento de fornecimento de energia da rede elétrica de baixa tensão. Quando opera sob carga trifásica desequilibrada, as perdas no transformador de distribuição aumentam, pois variam de acordo com o grau de desequilíbrio da carga.

3. Redução da potência de saída do transformador de distribuição: quando um transformador de distribuição é projetado, sua estrutura de enrolamento é dimensionada de acordo com as condições de operação de equilíbrio de carga, e seu desempenho de enrolamento é basicamente o mesmo, sendo a capacidade nominal de cada fase igual.

A potência máxima de saída permitida de um transformador de distribuição é limitada pela capacidade nominal de cada fase. Se o transformador de distribuição operar com carga trifásica desequilibrada, a fase com menor carga terá capacidade excedente, reduzindo assim a potência de saída do transformador.

O grau de redução da potência de saída está relacionado ao grau de desequilíbrio da carga trifásica. Quanto maior o desequilíbrio da carga trifásica, maior a redução na potência de saída do transformador de distribuição. Portanto, quando a carga trifásica está desequilibrada, a capacidade de saída do transformador não atinge o valor nominal, reduzindo sua capacidade de reserva e, consequentemente, sua capacidade de sobrecarga.

Se o transformador de distribuição operar em condições de sobrecarga, é fácil que ele superaqueça e, em casos graves, até mesmo queime.

4. O transformador de distribuição produz corrente de sequência zero: quando um transformador de distribuição opera sob condições de carga trifásica desequilibrada, ele produz corrente de sequência zero. Essa corrente varia de acordo com o grau de desequilíbrio da carga trifásica; quanto maior o grau de desequilíbrio, maior a corrente de sequência zero.

Quando a corrente de sequência zero passa pelo elemento de aço, ela produz histerese e perdas por correntes parasitas, o que faz com que a temperatura local do elemento de aço da distribuição aumente e aqueça, e o isolamento do enrolamento envelhecerá rapidamente devido ao superaquecimento, levando à redução da vida útil do equipamento.

5. Impacto na operação segura de equipamentos elétricos: O transformador de distribuição é projetado de acordo com a condição de operação de equilíbrio de carga trifásica, sendo a resistência, a reatância de dispersão e a impedância de excitação de cada enrolamento de fase basicamente as mesmas.

Quando o transformador opera em equilíbrio de carga trifásica, sua corrente trifásica é basicamente igual, e a queda de tensão de cada fase dentro do transformador é basicamente a mesma; portanto, a tensão trifásica de saída do transformador também é equilibrada.

Se o transformador de distribuição operar com desequilíbrio de carga trifásica, a corrente de saída de cada fase não será igual, e a queda de tensão trifásica interna do transformador de distribuição também não será igual, o que levará a um desequilíbrio trifásico na tensão de saída do transformador de distribuição.

Ao mesmo tempo, o transformador de distribuição opera com carga trifásica desequilibrada, a corrente de saída trifásica é diferente e a linha neutra passa por ela. Assim, a linha neutra produz uma queda de tensão por impedância, resultando em deriva do ponto neutro, o que causa alterações na tensão de fase e coloca em sério risco a operação segura dos equipamentos elétricos.

6. Redução da eficiência do motor: o transformador de distribuição opera sob condição de carga trifásica desequilibrada, o que causa uma tensão de saída trifásica desequilibrada. Quando a tensão desequilibrada é aplicada ao motor, a tensão de sequência negativa produz um campo magnético rotativo oposto ao campo magnético rotativo gerado pela tensão de sequência positiva, atuando como um freio.

Mas, como o campo magnético positivo é muito mais forte que o campo magnético negativo, o motor ainda gira na direção do campo magnético positivo. No entanto, devido ao efeito de frenagem do campo magnético de sequência negativa, a potência de saída do motor será reduzida, e a eficiência do motor também diminuirá.

Ao mesmo tempo, o aumento da temperatura e a perda de potência reativa do motor também aumentam com o desequilíbrio da tensão trifásica. Portanto, é muito antieconômico e inseguro para o motor operar sob condições de tensão trifásica desequilibrada.

II. Causas de desequilíbrio na carga trifásica

(1) Compreensão insuficiente da importância do equilíbrio de carga trifásico. O pessoal de gestão não seguiu rigorosamente as regras e regulamentos, nem cumpriu os requisitos de avaliação.

(2) um grande número de equipamentos elétricos monofásicos. Nos últimos anos, um grande número de eletrodomésticos monofásicos de alta qualidade e alta potência passou a fazer parte das residências comuns. Quando o consumo de energia da carga monofásica aumenta consideravelmente e a probabilidade de uso simultâneo não é consistente, o grau de desequilíbrio da carga trifásica da rede elétrica de baixa tensão pode aumentar.

(3) Como o pessoal de gestão não está familiarizado com as regras de mudança e distribuição da carga trifásica na área da plataforma, a aplicação de novos utilizadores monofásicos, especialmente equipamentos monofásicos de grande porte, não pode ser distribuída de forma equilibrada de acordo com a carga trifásica.

(4) O consumo temporário e sazonal de energia aumenta, como no verão, inverno e feriados, resultando em um aumento inconsistente no consumo de energia de cada usuário, o que causa desequilíbrio na carga trifásica.

III. Medidas de melhoria

1. Soluções para o desequilíbrio de tensão trifásica na rede elétrica causado por carga assimétrica:

(1) A carga assimétrica é dispersa em diferentes pontos de fornecimento de energia para reduzir o problema de desequilíbrio excessivo grave causado pela conexão centralizada.

(2) O método de troca cruzada e igualdade é usado para fazer com que a carga assimétrica seja distribuída razoavelmente para cada fase e tentar equilibrá-la.

(3) Aumentar a capacidade de curto-circuito do ponto de acesso da carga, por exemplo, alterando a rede ou melhorando o nível de tensão de alimentação para melhorar a capacidade do sistema de suportar carga desequilibrada.

2. Fortalecer a gestão

(1) Organizar pessoal especializado para elaborar anualmente o diagrama da rede de transformadores e o diagrama de distribuição de carga, compilando os dados relevantes, como o número de usuários de eletricidade em cada fase e o modelo do medidor de eletricidade, em uma tabela conveniente e fácil de verificar, e verificar se há usuários ausentes ou novos, e atualizar em tempo hábil de acordo com as mudanças de carga.

(2) Designe a pessoa com um alicate amperímetro e realize um teste de carga pelo menos uma vez por mês para verificar a carga trifásica desequilibrada.

(3) Para consumo temporário de energia e consumo sazonal de energia, o pessoal de gestão deve estar familiarizado com a situação básica dos usuários, locais de instalação, mudanças no consumo de energia e, em seguida, ajustar em tempo hábil de acordo com a situação.

(4) Solicitar novos equipamentos monofásicos para uso de eletricidade, fazer um bom trabalho de distribuição de energia de carga, distribuindo-a uniformemente, na medida do possível, para o circuito trifásico.

3. Ajustar a carga trifásica desequilibrada para obter o "equilíbrio de quatro fases".

"Quatro equilíbrios" refere-se ao equilíbrio dos pontos de medição, ao equilíbrio das ramificações, ao equilíbrio das linhas principais e ao equilíbrio do lado da saída de baixa tensão do transformador.

Dentre os quatro balanços, o ponto-chave é o de medição e o balanço das ramificações; o consumo médio de eletricidade do usuário pode ser usado como base para o ajuste; o consumo de eletricidade é aproximadamente o mesmo para cada classe, sendo ajustado uniformemente para as três fases.

4. Conecte a linha trifásica ao ponto de carga simultaneamente.

Para obter a simetria da carga trifásica, as linhas trifásicas devem ser introduzidas no ponto de carga simultaneamente, pois a perda é significativamente reduzida quando as linhas trifásicas são introduzidas no ponto de carga ao mesmo tempo.

Expanda ao máximo a área de distribuição dos sistemas trifásicos e tetrafásicos e reduza o comprimento da linha principal de alimentação monofásica. A linha de acesso deve ser introduzida a partir das fases u, V e W no mesmo poste, sempre que possível. Além disso, a carga dos três grupos de linhas monofásicas deve ser equilibrada tanto quanto possível.

5. Elabore de forma racional o plano de renovação da rede elétrica.

Para alcançar o equilíbrio de carga trifásico após a transformação, é necessário projetar o esquema de transformação da rede elétrica de forma adequada. Antes do projeto, é fundamental compreender as leis de variação e distribuição de carga, realizar investigações de campo, dominar a distribuição de carga e elaborar o diagrama de fiação da distribuição de carga.

A fiação deve ser realizada estritamente de acordo com o princípio do equilíbrio de carga trifásico, e a fiação trifásica e tetrafásica deve ser instalada em cada centro de carga importante sempre que possível.

Fonte: Windows on Power