Особенности эксплуатации оборудования в трехфазных сетях

02.08.2021

Когда заходит речь об электрических сетях, большинство из нас, конечно, имеет в виду однофазные сети. Действительно, в многоквартирных домах используется однофазная цепь с напряжением 220В переменного тока. Да, и, практически все бытовые приборы рассчитаны на применение именно этого напряжения. Однако, использование однофазного тока целесообразно лишь для помещений, площадь которых не превышает 100м².  Для обеспечения электроэнергией частных домов и производственных помещений оптимальным решением будет использование трехфазных сетей. Такая схема позволит равномерно перераспределять нагрузку по всем потребителям и избегать скачков напряжения.

Не будем вдаваться в тонкости отличий однофазной сети от трехфазной. На данном этапе достаточно будет визуальных различий.
Однофазная сеть состоит из двух («фаза» и «ноль»), или трех («фаза», «ноль» и «земля») проводов: Однофазная сеть

Трехфазная же сеть имеет три фазных провода и один нулевой:
Трехфазная сеть

В данной структуре фазное напряжение составляет 220В (напряжение между любым фазным проводом и нулевым), а линейное  -  380В (напряжение между двумя фазными проводами):
Трехфазная сеть

Причем ЭДС на фазных проводах совпадают по частоте и амплитуде, но имеют фазовый сдвиг на величину 1/3 периода, или 120°.
График трехфазного тока:
График трехфазного тока

Использование трехфазной сети имеет довольно значительный ряд преимуществ, по отношению к однофазной сети, например:

  • экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния;
  • меньшая материалоемкость силовых кабелей;
  • уравновешенность системы;
  • возможность получения в одной установке двух напряжений – фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении «звездой», или «треугольником»;
  • возможность резкого уменьшения стробоскопического эффекта (мерцания) светильников на люминесцентных лампах, путем размещения в светильнике трех групп ламп, питающихся от разных фаз.

Но, как известно, чем больше компонентов имеет система, тем более она становится уязвимой. Не является исключением и трехфазная сеть. Едва ли не единственными причинами выхода из строя электрооборудования, а также возникновение несчастных случаев в однофазных сетях являются, как правило, превышение значения максимального тока и снижение величины сопротивления изоляции проводов. Для трехфазных же сетей к этим параметрам добавляются обрыв нулевого провода, «перекос» фаз, отсутствие напряжения в одной, или двух фазах, асимметрия напряжений в фазах. В большинстве случаев, это приведет к «обгоранию», или даже обрыву нулевого провода. При этом фазное напряжение может подскочить с 220 до 380В, что может вывести из строя электрооборудование. Нарушение чередования фаз способно привести к дополнительному износу электрооборудования, повышенному потреблению электроэнергии и даже к возникновению короткого замыкания, в случае параллельного включения в работу нескольких устройств. А в случае нарушения правильной фазировки электродвигателя, не исключено изменение направления движения элементов, механически связанных с ротором. Кроме того, возможно присутствие потенциала на самом нулевом проводе, что может привести к поражению электрическим током человека, или животных.

Таким образом, основой безопасности эксплуатации трехфазных сетей необходимо считать:

  • правильный проект энергоснабжения с учетом возможных нагрузок;
  • изменение в существующей цепи схемы потребления энергии (для случаев, когда каждая фаза ранее не рассчитывалась на перегрузку;
  • изменение мощности потребителей в критических ситуациях.

В таких условиях особое значение имеет установка специального оборудования, которое отключает сеть при обнаружении несоответствий требований, предъявляемых к безопасной эксплуатации трехфазных сетей  -  т.н. «Реле контроля фаз». Одним из таких приборов является реле контроля фаз CKF- BR производства компании «Евроавтоматика».

Прибор предназначен для отключения электродвигателей и электроустановок, подключенных к трехфазной сети в случаях:

  • отсутствия хотя бы одной из фаз;
  • асимметрии напряжения;
  • обрыва нулевого провода;
  • нарушения чередования фаз.

Кроме того, прибор имеет функцию регулировки асимметрии напряжения в пределах от 40 до 80В, что позволяет отключать электроустановки, не дожидаясь, пока «перекос» напряжений не достигнет критических значений. При превышении заданных величин асимметрии, прибор отключит электроустановку (электросеть) с задержкой от 0.5 до 15 сек. (выбирается пользователем). Во всех остальных случаях отключение происходит через 0.1 сек. Включение происходит автоматически после восстановления нормальных характеристик сетевого напряжения питания.

Подобные реле других производителей имеют сходные характеристики, и могут отличаться набором функций, способом монтажа и величинами регулировок. Так, например, аналогичный прибор того же производителя CKF-BT имеет дополнительную функцию отключения при падении напряжения ниже 160В и превышении 260В. А прибор производства ABB 1SVR730885R3300 имеет максимальное время задержки на выключение 30 сек. и диапазон отключения при падении напряжения ниже 180В и превышении напряжения 280В.

В целом, можно сказать, что безопасная эксплуатация трехфазных сетей достигается все-таки правильным проектированием и расчетом схемы потребления энергии. Использование же реле контроля фаз служит единственной цели  -  обеспечению безопасности в случае выхода параметров сети из допустимых норм.