I. ¿Qué es el desequilibrio trifásico-?
El término "desequilibrio trifásico-comúnmente se refiere a las cargas de energía desiguales en cada uno de los tres cables activos. La fórmula de cálculo de potencia es la siguiente:
La fórmula de cálculo de potencia revela que la magnitud de la potencia está determinada por el voltaje, la corriente y el factor de potencia. Las fluctuaciones y desviaciones del voltaje trifásico- son mínimas y efectivamente permanecen constantes. En circuitos trifásicos típicos-donde predominan los equipos bifásicos, el factor de potencia trifásico permanece casi uniforme. Por lo tanto, monitorear las corrientes trifásicas-permite una evaluación precisa del equilibrio del sistema.
II. Indicadores de medición
La norma nacional (p. ej., GB/T 15543-2019 "Desequilibrio de voltaje trifásico") define:
1. Criterios de evaluación del desequilibrio de tensión:
Los valores permitidos generalmente se especifican como:
El grado de desequilibrio trifásico-es inferior o igual al 2 % durante el funcionamiento normal, y el extremo del usuario puede ser inferior o igual al 3 %.
.
2. Criterios de valoración del desequilibrio actual:
Imax es la corriente máxima entre las tres-corrientes de fase y Iavg es la corriente promedio.
El requisito general es que el desequilibrio de corriente trifásico-debe ser inferior o igual al 10%, mientras que para equipos especiales como motores, debe ser inferior o igual al 5%.
III. Causas de ocurrencia
Cuando se produce un desequilibrio trifásico-, debemos seleccionar métodos de tratamiento adecuados según las causas correspondientes. Generalmente, las razones principales del desequilibrio trifásico-incluyen distribución desigual de la carga entre las tres fases, fallas a tierra, roturas de líneas de fase, resonancia y factores de potencia inconsistentes entre las fases.
Causas del desequilibrio de voltaje trifásico-
Las causas principales del desequilibrio de voltaje trifásico-en los sistemas de energía son el desequilibrio de carga y el desequilibrio de impedancia del sistema. El desequilibrio de carga es la causa principal del desequilibrio de voltaje trifásico-, con notables cargas monofásicas-que incluyen locomotoras eléctricas y máquinas de soldar. En los sistemas de energía, los generadores y transformadores trifásicos-exhiben buena simetría y no afectan el desequilibrio de voltaje trifásico-. Por lo tanto, el desequilibrio de impedancia del sistema es causado principalmente por una impedancia desequilibrada de la línea de suministro de energía. Cuando los conductores trifásicos-(líneas aéreas o cables) están dispuestos horizontal o verticalmente, se deben implementar medidas de cambio de fase-para mantener el equilibrio de impedancia trifásico-.
Causas del desequilibrio de corriente trifásico-
Las principales causas del desequilibrio de voltaje trifásico-en un sistema eléctrico son la carga monofásica (por ejemplo, iluminación, electrodomésticos) concentrada en una fase y fallas en equipos trifásicos (por ejemplo, cortocircuito en el devanado del motor).
IV. Peligros y control del desequilibrio trifásico-
- Peligros y control del desequilibrio de voltaje trifásico-
1. Peligros causados por el desequilibrio de voltaje trifásico-
(1) Cuando el transformador está en funcionamiento con carga desequilibrada, el voltaje de una fase está a plena carga mientras que las otras dos fases no, lo que hace que la capacidad del transformador no se utilice por completo. Mientras tanto, el transformador está en funcionamiento con carga desequilibrada durante mucho tiempo, provocando su sobrecalentamiento local y reduciendo su vida útil.
(2) En un sistema de suministro de energía desequilibrado trifásico-, la corriente de secuencia negativa genera pérdidas adicionales, lo que aumenta las pérdidas en la línea y la caída de voltaje. Además, mejora la interferencia con los sistemas de comunicación, comprometiendo la calidad normal de la comunicación.
(3) Puede provocar un mal funcionamiento de la protección del relé.
(4) Las cargas sensibles pueden provocar un mal funcionamiento.
(5) El componente de secuencia negativa aumenta las pérdidas de cobre en el estator y el rotor del motor, provocando sobrecalentamiento y acelerando el envejecimiento del aislamiento, reduciendo así su vida útil operativa.
2. Medidas para rectificar-el desequilibrio de voltaje trifásico
(1) Primero, priorice los equipos eléctricos simétricos-trifásicos.
(2) Para cargas monofásicas-, distribúyalas razonablemente entre las tres fases para lograr un equilibrio de carga óptimo en todas las fases.
(3) Cuando las cargas monofásicas-no se puedan distribuir adecuadamente en un sistema trifásico-, se deben conectar a diferentes puntos de suministro de energía.
(4) Para cargas monofásicas-con alta demanda de energía, se utiliza un transformador monofásico dedicado-para suministrar energía.
(5) Instalar equipo de equilibrio trifásico-.
- Peligros y control del desequilibrio de corriente trifásico-
1. Peligros causados por el desequilibrio de corriente trifásico-
En la vida diaria, están presentes numerosas cargas monofásicas-y trifásicas-. Si se comparten la línea de neutro (línea N) y la línea de tierra de protección (línea PE), equivaldría a conectar una gran cantidad de dispositivos monofásicos y trifásicos- a un sistema de suministro de energía TN-C. ¿Cuáles serían las consecuencias?
El desequilibrio trifásico-aumenta la corriente de la línea neutra, eleva el potencial de la línea neutra y aumenta las pérdidas de la línea. Una línea neutra rota, en particular, provoca importantes picos de tensión en una fase y caídas sustanciales en otra. La fase sobrecargada puede sufrir daños, mientras que el equipo en la fase de bajo voltaje-deja de funcionar.
El desequilibrio trifásico-aumenta las pérdidas de los transformadores, ya que la pérdida de energía en los transformadores de distribución varía con el desequilibrio de carga. También provoca mayores desviaciones de voltaje en las tres fases, lo que reduce la eficiencia de los dispositivos eléctricos conectados.
(1) Cuando la corriente trifásica-está desequilibrada
Con numerosos dispositivos monofásicos-, mantener un equilibrio de carga trifásico constante-es imposible. Cuando está desequilibrado, una corriente desequilibrada fluye a través de la línea neutra, provocando fluctuaciones de voltaje. El nivel de voltaje depende de la corriente y la resistencia de la línea neutra.-Una corriente y una resistencia más altas dan como resultado un voltaje más alto.
Si se comparten los cables neutro y de tierra, una vez que-la línea neutra desequilibrada trifásica se energice, la carcasa del equipo se electrificará. Este voltaje puede variar desde varios voltios hasta decenas de voltios. Aunque este voltaje no es alto, puede generar un arco eléctrico, encendiendo materiales inflamables o explosivos y provocando un incendio.
Por ejemplo, cuando se monta un ventilador trifásico-en un soporte angular de acero fijado al suelo (o a una plataforma metálica), la corriente eléctrica viva de la carcasa del ventilador puede fluir a través del soporte hacia la tierra. Si los tornillos del soporte están flojos y el motor vibra, esto podría crear un arco eléctrico en los puntos de contacto de los tornillos. Si hay materiales inflamables o explosivos cerca, puede producirse un incendio.
(2) Rotura del cable neutro del equipo monofásico-
Es universalmente reconocido que un cable neutro roto permite que la corriente viva se transfiera a través de dispositivos eléctricos al neutro, lo que da como resultado un neutro vivo. Si el cable neutro principal de un circuito doméstico se corta y el neutro comparte el mismo cable a tierra, todos los gabinetes de equipos eléctricos dentro del hogar se energizarían, lo que representa un riesgo de seguridad significativo.
(3) El cable neutro está roto.
Una línea neutra rota en el sistema de suministro de energía, combinada con cargas trifásicas-desequilibradas, puede hacer que la línea neutra pierda la conexión a tierra y provoque una desviación grave del punto neutro. En última instancia, esto conduce a una asimetría completa de voltaje trifásico-, donde el voltaje de la fase A puede caer a más de 100 voltios, el voltaje de la fase B puede aumentar a 300 voltios y el voltaje de la línea neutra también puede alcanzar varias decenas de voltios.
2. Medidas para rectificar el desequilibrio de corriente trifásico-
(1) Redistribución de carga, distribuyendo uniformemente cargas monofásicas-en sistemas trifásicos-.
(2) Instalar dispositivos automáticos de compensación y equilibrio de potencia reactiva.
(3) Integración equilibrada de fuentes de energía distribuidas.
(4) Monitoreo y alertas: instale dispositivos de monitoreo inteligentes (por ejemplo, puertas de enlace inteligentes o módulos de medición de energía) en el sistema de distribución de energía para monitorear continuamente el equilibrio de corriente/voltaje trifásico-.
Por lo tanto, la carga trifásica-en un sistema de distribución de bajo-voltaje debe estar equilibrada, y la diferencia de capacidad entre fases no debe exceder el 15 %. En otras palabras, la carga máxima de fase no debe exceder 1,15 veces la carga trifásica promedio-.
V. Conclusión
El impacto del desequilibrio trifásico-no está aislado, sino que forma un círculo vicioso desde el "lado de la red" hasta el "lado del equipo": "aumento de las pérdidas del sistema → fallas del equipo → fluctuaciones de carga → empeoramiento del desequilibrio". Por lo tanto, las aplicaciones prácticas requieren medidas como "optimizar la distribución de la carga durante la fase de diseño, -monitoreo en tiempo real durante la operación e instalar dispositivos de compensación de equilibrio" para mantener el desequilibrio dentro de los estándares nacionales, reduciendo así sus peligros en su origen.