Asymetrie napięć

Asymetria napięcia to bardzo istotna kwestia w układzie elektroenergetycznym. Napięcie w nim powinno być stałe i kontrolowane, gdyż wiele urządzeń, które zasila, jest wrażliwych na zmiany i może doznać uszkodzeń przyjmując nieoczekiwane bądź niedopasowane do swoich potrzeb napięcie. Asymetria ma parę przyczyn i szereg sposobów na zapobieganie jego powstawaniu oraz szkodom jakie może wyrządzić.  

Na czym polega problem? 

Nierównowaga napięcia wynika z asymetrii strukturalnej generatorów, transformatorów lub linii przesyłowych i dystrybucyjnych. Ponadto asymetria może być spowodowana spadkiem napięcia na impedancji układu przez prądy asymetryczne.  

Asymetria napięcia może również powodować asymetrię w prądzie zasilającym. Jest to szczególnie istotne w prądzie silników indukcyjnych zasilanych napięciem asymetrycznym. W takich przypadkach 1% asymetrii napięcia zasilania może powodować kilkakrotnie większą asymetrię prądu w silnikach indukcyjnych. 

Asymetria może też doprowadzić do przegrzewania się układu. Jej oddziaływanie powoduje rozpraszanie energii w elementach systemu elektroenergetycznego w postaci ciepła. W rezultacie zmniejsza wydajność podczas wytwarzania, przesyłania i dystrybucji energii elektrycznej. Dlatego całość instalacji należy dobierać z uwzględnieniem poziomu asymetrii. 

Składnik asymetrii ujemnego napięcia przyczyni się do wytworzenia pola magnetycznego o przeciwnym kierunku w silnikach indukcyjnych. Można to przedstawić jako przyspieszanie i hamowanie jednocześnie. Na przykład występowanie asymetrii napięcia nawet o kilka procent jest w stanie znacznie zwiększyć temperaturę uzwojenia silnika i zmniejszyć żywotność uzwojenia o ponad połowę.  

Asymetria ma również negatywny wpływ na trójfazowe prostowniki i falowniki. Brak równowagi napięcia powoduje asymetrię prądu zasilającego, co zwiększa temperaturę diod prostowniczych i zakłóca działanie urządzeń zabezpieczających. Inne negatywne skutki występują w stanach nieustalonych, głównie spowodowane przez awarie systemu elektroenergetycznego. 

Ryzyko awarii 

Asymetria prądu przejściowego występuje na przykład z powodu zwarć międzyfazowych. W takim przypadku mogą wystąpić ekstremalne poziomy asymetrii prądu, które będą trwać tylko przez kilka sekund. Może to jednak prowadzić do niestabilności i awarii systemu, jeśli przyczyny nie zostaną usunięte na czas. 

Dla zapobiegania takim sytuacjom warto zabezpieczyć się odpowiednim sprzętem wyposażonym w certyfikaty i atesty zapewniające jego niezawodne działanie i dopasowanym do warunków w naszym układzie. 

Urządzeniem, które można traktować jako podstawowe zabezpieczenie to czujniki asymetrii. Są to urządzenia zabezpieczające obwody trójfazowe przed zgubnymi skutkami asymetrii i w najgorszej sytuacji, zanikiem fazy. 

Urządzenie powinno posiadać funkcję kontroli kolejności faz. Decydując o wyborze urządzenia zastanówmy się więc jakie spektrum zabezpieczeń jest konieczne w naszym miejscu pracy.  

W sytuacji, kiedy zmiana kolejności faz nie uszkodzi urządzenia, można nie decydować się na dodatkowe zabezpieczenia, ale jeśli istnieje takie ryzyko, zdecydowanie należy wybrać wariant z funkcją kontroli faz.  

Więcej o tym zagadnieniu, o możliwych zabezpieczeniach i rodzajach sprzętu w który możemy wyposażyć nasz układ piszemy w dedykowanym artykule: https://laczynasnapiecie.pl/blog/czujniki-kolejnosci-faz-czujniki-napiecia.

Artykuł Partnera