Несимметрия напряжения

Несимметрия напряжений и токов трехфазной системы является одним из важнейших показателей качества электрической энергии. Причиной появления несимметрии напряжений и токов являются различные несимметричные режимы системы электроснабжения. Широкое применение различного рода однофазных электротерми­ческих установок значительной мощности (до 10 ООО кВт) и трех­фазных дуговых печей также привело к значительному увели­чению доли несимметричных нагрузок на промышленных пред­приятиях.

Подключение таких мощных несимметричных одно- и трехфаз­ных нагрузок к трехфазным сетям вызывает в системах электро­снабжения длительный несимметричный режим, который характе­ризуется несимметрней напряжений и токов.

В системах электроснабжения различают кратковременные (ава­рийные) и длительные (эксплуатационные) несимметричные ре­жимы. Кратковременные несимметричные режимы обычно связаны с различными аварийными процессами, как, например, несимметрич­ные к. з., обрывы одного или двух проводов воздушной линии с за­мыканием на землю, отключения одной из фаз при однофазном АПВ и т. п. Длительные несимметричные режимы обычно обусловлены наличием несимметрии в элементах электрической сети или при подключении к системе электроснабжения несимметричных (одно-, двух- или трехфазных) нагрузок.

Несимметрия напряжений и токов, обусловленная несимметрией элементов электрической сети, называется продольной. Примером продольной несимметриии являются неполнофазиые режимы воз­душных линий и несимметрия параметров фаз отдельных элементов сети. Продольная несимметрия характерна также для специальных систем электропередачи: два провода — земля (ДПЗ), два провода — рельсы (ДПР), два провода — труба (ДПТ) и т. д.

Несимметрия напряжений и токов, вызванная подключением к сети однофазных и многофазных несимметричных нагрузок, назы­вается поперечной. Поперечная несимметрия возникает также при неравенстве активных и реактивных сопротивлений отдельных фаз некоторых приемников электрической энергии (дуговые электро­печи).

Для анализа и расчетов несимметричных режимов в трехфаз­ных цепях в основном применяется метод симметричных составляю­щих. Метод симметричных составляющих основан на представлении любой трехфазной несимметричной системы величин (токов, напря­жений, магнитных потоков) в виде суммы в общем случае трех сим­метричных систем величин. Эти симметричные системы, которые в совокупности образуют несимметричную систему величин, назы­ваются ее симметричными составляющими. Симметричные соста­вляющие отличаются друг от друга порядком следования фаз, т. е. порядком, в котором фазные величины проходят через максимум и называются системами прямой, обратной и нулевой последо­вательностей.

Несимметрия междуфазных напряжений вызывается наличием составляющих обратной последовательности, а несимметрия фаз­ных — еще и наличием составляющих нулевой последовательности.

В качестве меры несимметрии напряжений используется коэф­фициент несимметрии напряжений К_ном ,U, который определяется процентным отношением модуля напряжения обратной последова­тельности к номинальному значению напряжения:

Коэффициент несимметрии токов К_ном, i определяется анало­гично:

При наличии составляющих нулевой последовательности про­исходит смещение нейтрали трехфазной системы, которое характе­ризуется процентным отношением модуля напряжения нулевой по­следовательности к номинальному значению напряжения:

Симметричные составляющие напряжений прямой U₁ , обрат­ной U₂ и нулевой ( U₀ последовательностей определяются по извест­ным соотношениям для симметричных составляющих прямой