전기 네트워크에서 비대칭 모드의 원인
대칭형 3상 전압 시스템은 모든 3상에서 크기와 위상이 동일한 전압을 특징으로 합니다. 비대칭 모드에서는 서로 다른 위상의 전압이 동일하지 않습니다.
전기 네트워크의 비대칭 모드는 다음과 같은 이유로 발생합니다.
1) 여러 단계의 고르지 않은 하중,
2) 네트워크의 회선 또는 기타 요소의 불완전한 작동,
3) 다른 단계의 다른 라인 매개변수.
대부분의 경우 위상 부하의 불평등으로 인해 전압 불균형이 발생합니다. 전압 불균형의 주요 원인은 위상차(불평형 부하)이므로 이 현상은 0.4kV의 저전압 전기 네트워크에서 가장 특징적입니다.
0.4kV의 도시 및 농촌 네트워크에서 전압 비대칭은 주로 단상 조명과 저전력 가정용 전기 소비자의 연결로 인해 발생합니다. 이러한 단상 전력 소비자의 수는 많고 불균형을 줄이기 위해 위상에 걸쳐 고르게 분산되어야 합니다.
고전압 네트워크에서 일반적으로 강력한 단상 전기 수신기와 경우에 따라 위상 소비가 고르지 않은 3상 전기 수신기의 존재로 인해 비대칭이 발생합니다. 후자는 철강 생산을 위한 아크 용광로를 포함합니다. 산업 네트워크 0.38-10kV에서 비대칭의 주요 원인은 단상 열 설비, 광석 열로, 유도 용해로, 저항로 및 다양한 가열 설비입니다. 또한 비대칭 전기 수신기는 전원이 다른 용접기입니다. 전기 기관차는 단상 전기 수신기이기 때문에 전기 AC 철도 운송의 견인 변전소는 비대칭의 강력한 원인입니다. 개별 단상 전기 수신기의 전력은 현재 수 메가와트에 이릅니다.
비대칭에는 체계적 및 확률적 또는 무작위의 두 가지 유형이 있습니다. 체계적 비대칭은 위상 중 하나의 불균일한 일정한 과부하로 인해 발생하며, 확률적 비대칭은 무작위 요인에 따라 서로 다른 위상이 서로 다른 시간에 과부하되는 비일정한 부하에 해당합니다(주기적 비대칭).
네트워크 요소의 불완전한 작동은 단락 중 하나 또는 두 단계의 단기 분리 또는 단계적 수리 중 더 긴 분리로 인해 발생합니다. 단일 라인에는 지속적인 단락으로 인해 자동 재폐로 작동이 실패하는 경우 라인의 결함 위상을 분리하는 위상 제어 장치가 장착될 수 있습니다.
안정적인 단락의 대부분은 단상입니다.이 경우 손상된 위상을 중단하면 작동 중인 라인의 다른 두 위상이 보존됩니다.
접지된 중성선이 있는 네트워크에서 전원 불완전한 위상이 있는 라인에서 허용될 수 있으며 라인에서 두 번째 회로 구성을 포기할 수 있습니다. 변압기가 꺼진 상태에서도 반위상 모드가 발생할 수 있습니다.
경우에 따라 단상 변압기로 구성된 그룹의 경우 한 상이 비상 정지되는 경우 두 상을 공급하는 것이 허용될 수 있습니다. 변전소 변압기에는 두 그룹의 단상이 있습니다.
예를 들어, 라인을 따라 전위가 없거나 확장된 주기가 없는 경우 위상 라인 매개변수의 불평등이 발생합니다. 전치 지원은 신뢰할 수 없으며 충돌의 원인이 됩니다. 라인을 따라 조옮김 지지대 수를 줄이면 손상이 줄어들고 안정성이 높아집니다. 이 경우 선형 위상 매개 변수의 정렬이 저하되며 일반적으로 전치가 적용됩니다.
전압 및 전류 불균형의 영향
역방향 및 제로 시퀀스 U2, U0, I2, I0의 전압 및 전류의 출현은 추가 전력 및 에너지 손실뿐만 아니라 네트워크의 전압 손실로 이어져 작동 모드 및 기술 및 경제 지표를 악화시킵니다. 역방향 및 제로 시퀀스 I2, I0의 전류는 네트워크의 세로 분기에서 손실을 증가시키고 가로 분기에서 동일한 시퀀스의 전압 및 전류를 증가시킵니다.
U2와 U0의 중첩은 서로 다른 위상에서 서로 다른 추가 전압 편차로 이어집니다. 결과적으로 전압이 범위를 벗어날 수 있습니다.I2와 I0의 중첩은 네트워크 요소의 개별 위상에서 총 전류를 증가시킵니다. 동시에 가열 조건이 악화되고 생산성이 저하됩니다.
불균형은 회전 전기 기계의 작동 및 기술 경제적 특성에 부정적인 영향을 미칩니다. 고정자의 포지티브 시퀀스 전류는 자기장회 전자의 회전 방향으로 동기 주파수로 회전합니다. 고정자의 음의 시퀀스 전류는 회전 반대 방향으로 이중 동기 주파수에서 회전자를 기준으로 회전하는 자기장을 생성합니다. 이러한 2개의 주파수 전류로 인해 전기 기계에서 제동 전자기 토크와 추가 가열(주로 회전자)이 발생하여 절연체의 수명이 단축됩니다.
비동기 모터에서는 고정자에서 추가 손실이 발생합니다. 경우에 따라 전압 균형을 맞추기 위해 특별한 조치를 취하지 않으면 설계에서 전기 모터의 정격 전력을 높일 필요가 있습니다.
동기식 기계에서는 고정자와 회 전자의 추가 손실 및 가열 외에도 위험한 진동이 시작될 수 있습니다. 불균형으로 인해 변압기 절연의 수명이 단축되고 동기 모터 및 커패시터 뱅크가 무효 전력 생성을 줄입니다.
조명 부하 공급 회로의 전압 불균형은 한 위상(위상)의 램프 광속이 감소하고 다른 위상의 광속이 증가하여 램프 수명이 감소한다는 사실로 이어집니다. 불균형은 단상 및 2상 전기 수신기에 전압 편차로 영향을 미칩니다.
산업 네트워크의 비대칭으로 인해 발생하는 일반적인 피해에는 추가 전력 손실 비용, 자본 비용에서 개보수 공제 증가, 기술 피해, 전압이 감소된 위상에 설치된 램프의 광속 감소로 인한 피해, 전압이 증가한 위상에 설치된 램프의 수명, 커패시터 뱅크 및 동기식 모터에서 생성되는 무효 전력 감소로 인한 고장.
전압 불균형은 전압의 음의 시퀀스 계수와 전압의 제로 비율을 특징으로 하며 정상 및 최대 허용 값은 2%와 4%입니다.
네트워크 전압 균형은 음의 시퀀스 전류 및 전압 보상으로 귀결됩니다.
안정적인 부하 곡선을 사용하면 부하의 일부를 과부하 위상에서 무부하 위상으로 전환하여 위상 부하를 균등화하여 네트워크의 시스템 전압 불균형을 줄일 수 있습니다.
합리적인 부하 재분배가 항상 전압 불균형 계수를 허용 가능한 값으로 줄이는 것은 아닙니다 (예를 들어 강력한 단상 전기 수신기의 일부가 기술에 따라 항상 작동하지 않는 경우와 예방 및 주요 수리 중). 이 경우 특수 풍선을 사용해야 합니다.
많은 수의 발룬 회로가 알려져 있으며 그 중 일부는 부하 곡선의 특성에 따라 제어됩니다.
단상 부하의 균형을 맞추기 위해 다음으로 구성된 회로 인덕턴스와 커패시턴스… 병렬로 연결된 부하와 정전 용량은 선간 전압에 연결됩니다. 다른 두 라인 전압에는 인덕턴스와 다른 커패시턴스가 포함됩니다.
2상 및 3상 불균형 부하의 균형을 맞추기 위해 델타에 연결된 커패시터 뱅크의 커패시턴스가 다른 회로가 사용됩니다. 때때로 발룬은 특수 변압기와 함께 사용되며 단권 변압기.
발룬에는 커패시터 뱅크가 포함되어 있으므로 모드가 균형을 이루고 이를 보상하기 위해 Q가 생성되는 회로를 사용하는 것이 좋습니다. 동시 모드 밸런싱 및 Q 보상을 위한 장치가 개발 중입니다.
0.38kV의 4선 도시 네트워크에서 불균형 감소는 제로 시퀀스 전류 I0를 줄이고 네트워크 요소에서 제로 시퀀스 저항 Z0을 줄임으로써 수행할 수 있습니다.
제로 시퀀스 전류 I0의 감소는 주로 부하의 재분배에 의해 달성됩니다. 부하 균등화는 변압기의 전체 또는 일부가 저전압 측에서 병렬로 작동하는 네트워크를 사용하여 달성됩니다. 제로 시퀀스 저항 Z0의 감소는 일반적으로 부하 밀도가 낮은 지역에 구축되는 0.38kV 가공선에 대해 쉽게 실현될 수 있습니다. 케이블 라인의 Z0 감소 가능성, 즉 중성선의 단면적 증가는 적절한 기술 및 경제적 계산을 통해 구체적으로 정당화되어야 합니다.
배전 변압기 권선의 연결 방식은 네트워크의 전압 불균형에 상당한 영향을 미칩니다.6-10 / 0.4 kV.네트워크에 설치된 대부분의 배전 변압기는 0(Y/Yo)이 있는 스타 스타입니다. 이러한 배전 변압기는 저렴하지만 제로 시퀀스 저항 Z0이 높습니다.
배전 변압기로 인한 전압 불균형을 줄이려면 제로(D/Yo) 또는 스타-지그재그(Y/Z) 연결 방식의 스타-델타를 사용하는 것이 좋습니다. 비대칭을 줄이는 데 가장 유리한 것은 U/Z 체계를 사용하는 것입니다. 이 연결이 있는 배전 변압기는 더 비싸고 제조에 매우 노동 집약적입니다. 따라서 부하의 비대칭성 및 라인의 제로 시퀀스 저항 Z0으로 인해 큰 비대칭성을 가지고 사용해야 합니다.