Несимметрия напряжения – это несимметрия трехфазной системы напряжений. Она характеризуется коэффициентами нулевой и обратной последовательностей.
Несимметрия напряжений происходит только в трехфазной сети из-за воздействия неравномерного распределения нагрузок по фазам. Наиболее распространенными источниками несимметрии в трехфазных системах являются такие потребители электроэнергии, многофазное и симметричное исполнение которых нецелесообразно по технико-экономическим соображениям или попросту невозможно.
Существующие способы, направленные на симметрирование фазных токов в распределительной сети 0,38 кВ, ведущие к снижению дополнительных потерь и улучшению качества электрической энергии, можно разделить на следующие группы: периодическое выравнивание по фазам трехфазной сети однофазных нагрузок (перераспределение однофазных нагрузок), уменьшение сопротивления нулевой последовательности отдельных элементов электрической сети (трансформаторов потребительских ТП и линий электропередачи), применение замкнутых и полузамкнутых схем и поперечная компенсация реактивной мощности.
Рассмотрим эти способы более подробно.
Перераспределение нагрузок по фазам. Этот способ позволяет существенно уменьшать несимметрию напряжений и токов. Длительные наблюдения за сетями 0,38 кВ показали, что распределения нагрузок по фазам выполняются неправильно в 90 % случаев. Это приводит к тому, что хозяйство терпит большие убытки. Для минимизации потерь проводят следующие мероприятия: периодически (раз в год) производят контроль состояния несимметрии токов и напряжений в распределительной сети 0,38 кВ, заменяют неполнофазные ответвления на полнофазные, составленют карты (схемы) распределения нагрузок в сети и осуществляют дальнейшие подключения в соответствии с этими схемами. Снижение сопротивления нулевой последовательности элементов электрической сети. Минимизирование потерь мощности, обусловленных несимметрией токов в сети 0,38 кВ, возможно при уменьшении сопротивления нулевой последовательности ее отдельных элементов. Вместе с тем пользоваться этим способом необходимо аккуратно, так как уменьшение сопротивления сети приводит к увеличению в ней токов нулевой и обратной последовательностей. Увеличение сечения нулевого провода более 0,75 от сечения фазного провода не приводит к заметному снижению дополнительных потерь мощности в распределительных сетях. Более того переход на следующий номинал сечения фазных и нулевых проводов требует дополнительных капитальных вложений. Также снижение сопротивления нулевой последовательности может достигаться заменой трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулем» на трансформатор со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг с нулем».
Однако исследования показали, что в сельских сетях 0,38 кВ невозможно обеспечивать снижение потерь электроэнергии использованием трансформаторов со схемой «звезда-зигзаг с нулем» или другими трансформаторами с малым сопротивлением нулевой последовательности, так как это приводит к увеличению в линии и трансформаторе токов нулевой и обратной последовательностей. Применение замкнутых и полузамкнутых схем. Снижение несимметрии токов за счет дополнительного эффекта выравнивания нагрузок фаз может быть получено при переводе сети в режим полузамкнутой или замкнутой сети. В полузамкнутой схеме замыкается сеть, которая питается от одного распределительного трансформатора. В замкнутой схеме — от нескольких РТ. Наиболее благоприятно замыкание линий, присоединяемых к одному РТ, поскольку напряжение на клеммах этого трансформатора одинаково по величине и по фазе для всех линий. Однако экономическая эффективность этого способа уменьшается с увеличением числа замыкаемых магистралей. Поперечная компенсация реактивной мощности.
Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности с целью снижения несимметрии токов достаточно подробно рассмотрено во многих источниках.
Путем несимметричного распределения по фазам мощностей конденсаторных батарей можно добиться компенсации токов обратной последовательности в линии и трансформаторе.
Этот метод может быть применим только в том случае, когда обеспечивается определенная стабильность несимметрии нагрузок в сети.
Традиционным и наиболее эффективным способом устранения несимметричных режимов является правильное, равномерно распределение нагрузки по фазам. Вместе с тем перераспределение нагрузок производить необходимо, так как установлено, что потери электрической энергии, обусловленные несимметрией напряжений и токов, могут быть снижены на 15…20 %. Также значительно улучшаются основные показатели качества электрической энергии, такие как отклонение напряжения, коэффициенты обратной и нулевой последовательностей напряжения.