Распределение нагрузки в трехфазной сети: Распределение нагрузки по фазам. Расчет трехфазной сети

Содержание

Распределение нагрузки по фазам. Расчет трехфазной сети

Вам необходимо сделать трехфазное питание для дома? О том, как это сделать, читайте описание ниже.

Прежде всего, нужно провести расчет трехфазной цепи.

Порядок распределения нагрузки по фазам

1. Симметрично распределить нагрузку на три фазы. Мощность на каждой фазе будет равна мощности трехфазной нагрузки, кратная трем.
2. Рассчитать нагрузку на каждую фазу.
3. В результате, нужно добиться того, чтобы на каждой фазе, в момент полной загрузки сети, была примерно одинаковая мощность.
4. Определить ток на самой загруженной фазе. После этого необходимо проверить, чтобы при максимальной мощности ток был меньше тока срабатывания входного трехфазного автомата.

Расчет нагрузки по фазам

Допустим, у вас имеется трехфазный двигатель мощностью 1500 Вт. Соответственно, на каждую фазу приходится по 500 Вт активной мощности. Предположим, что cos фи=0,8. Полная мощность равна: 500/0,8. Получается, что 625 Вт нужно распределить на каждую фазу.

Кроме двигателя к фазам, вероятно, подключены и другие потребители. Например, кроме 500 Вт подключается освещение на 200 Вт и конвектор на 300 Вт. Все мощности суммируются по горизонтали. Реактивная мощность остается без изменений (если не используются нагрузки с реактивной составляющей).

По теореме Пифагора можно определить реактивную мощность.

Но на практике это довольно сложные расчеты.

Поэтому, это рассчитывается приближенно: 625 Вт + 500 Вт = 1150 Вт. Эта сумма получается больше точных расчетов по формуле, но страшного ничего нет. Расчет произведен с небольшим запасом.

На практике для приблизительных расчетов достаточно сложить все полные мощности и по ним определить мощность автомата для требуемой нагрузки.

Разводка однофазного щитка

Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу. На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

  • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
  • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
  • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.
Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:
  • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
  • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
  • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь.

Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность. Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Навигация по записям

Распределение однофазных эп по фазам

Разводка однофазного щитка

Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу.

На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

  • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
  • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
  • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.

Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:

  • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
  • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
  • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь. Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность.

Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните накарту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Трехфазная сеть: расчет мощности, схема подключения

Не всякому обывателю понятно, что такое электрические цепи. В квартирах они на 99 % однофазные, где ток поступает к потребителю по одному проводу, а возвращается по другому (нулевому). Трехфазная сеть представляет собой систему передачи электрического тока, который течет по трем проводам с возвратом по одному. Здесь обратный провод не перегружен благодаря сдвигу тока по фазе. Электроэнергия вырабатывается генератором, приводимым во вращение внешним приводом.

Увеличение нагрузки в цепи приводит к росту силы тока, проходящего по обмоткам генератора. В результате магнитное поле в большей степени сопротивляется вращению вала привода. Количество оборотов начинает снижаться, и регулятор скорости вращения подает команду на увеличение мощности привода, например путем подачи большего количества топлива к двигателю внутреннего сгорания. Число оборотов восстанавливается, и генерируется больше электроэнергии.

Трехфазная система представляет собой 3 цепи с ЭДС одинаковой частоты и сдвигом по фазе 120°.

Расчет нагрузки по фазам

Допустим, у вас имеется трехфазный двигатель мощностью 1500 Вт. Соответственно, на каждую фазу приходится по 500 Вт активной мощности. Предположим, что cos фи=0,8. Полная мощность равна: 500/0,8. Получается, что 625 Вт нужно распределить на каждую фазу.

Кроме двигателя к фазам, вероятно, подключены и другие потребители. Например, кроме 500 Вт подключается освещение на 200 Вт и конвектор на 300 Вт. Все мощности суммируются по горизонтали. Реактивная мощность остается без изменений (если не используются нагрузки с реактивной составляющей).

По теореме Пифагора можно определить реактивную мощность.

Но на практике это довольно сложные расчеты. Поэтому, это рассчитывается приближенно: 625 Вт + 500 Вт = 1150 Вт. Эта сумма получается больше точных расчетов по формуле, но страшного ничего нет. Расчет произведен с небольшим запасом.

На практике для приблизительных расчетов достаточно сложить все полные мощности и по ним определить мощность автомата для требуемой нагрузки.

Как распределить 15 кВт по фазам?

В квартиру вся мощность подается по одной фазе и здесь особо не приходится ломать голову, что и как подключить, а вот на частные дома как правило выдают 15 кВт по 3 фазам т.е. на каждую фазу нагрузка не должна превышать 5 кВт.

При такой схеме ошибка в распределении потребителей по фазам будет стоить вам постоянным срабатыванием вводного автомата. Такие случаи нередки и часто приходится перекраивать распределительный щиты и исправлять перекосы.

Для правильного распределения нагрузки необходимо как минимум разнести основных (мощных) потребителей по трем фазам, а лучше вместе с разнесением проанализировать какие приборы будут часто работать совместно, а какие совместно с другими никогда не включаться.

К основным потребителям можно отнести приборы, которые обладают большой мощностью потребления и встречаются в каждом доме: варочная поверхность (до 7 кВт – 4 конфорки), духовой шкаф (3,5 кВт), (чайник, мультиварка, хлебопечка…) розетки над столешницей на кухне – до 3,5 кВт, сплит-система – 1,5-2 кВт, пылесос – 2 кВт, утюг – 2,4 кВт.

Вводной автомат трехполюсный 25 А, т.е. запитать варочную поверхность по одной фазе не получиться. Исходя из этого решаем данный вопрос покупкой варочной поверхности с возможностью подключения по 3 фазам и заводим ее на трехфазный дифференциальный 16 А автомат.

Наглядно приведу пример компоновки щита ВРУ для одноэтажного дома (100 м2, кухня, санузел, три спальни, зал). В доме целесообразно установить щит ВРУ на 36 модулей. На входе используем дифференциальный 3 фазный автомат 25 А/100 мА. Используем три модуля защиты от перенапряжения на 220 В. Номинал выше чем вводной автомат (32 А). Как говорилось выше варочная поверхность будет подключаться в сеть по 3 фазам. Для этого будет достаточно проложить к ней провод 5/2,5 мм2. У нас основное потребление происходит на кухне. Учитывая, что одновременно используются розетки, находящиеся в зоне готовки (над столешницей) и духовой шкаф мы разносим их по разным фазам. Обычно пылесос и утюг включается в другое время отличное от времени готовки т. к. у хозяйки две руки поэтому розетки в остальных комнатах распределяем равномерно между фазами, а вот стиральную машину и бойлер подключаем к третьей фазе. Стоит упомянуть, что свет лучше развести по разным фазам с целью резервирования.

Трансформаторная подстанция

Трансформаторные подстанции это электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электроэнергии от линий электропередач.

Состоят подстанции из понижающего трансформатора, распределительного устройства (РУ) и устройств управления.

По способу строительства и расположения подстанции подразделяются на пристроенные, встроенные, внутрецеховые. Для загорода наиболее распространены мачтовые и столбовые подстанции.

Основным элементом подстанции является понижающий трансформатор. Понижающие трансформаторы могут быть трехфазные и однофазные. Однофазные трансформаторы используются в комплексе с трехфазными трансформаторами и в основном в сельской местности.

Понижается напряжение в трансформаторах до номинального рабочего напряжения 380 или 220 вольт. Называются эти напряжения линейным и фазным соответственно. А питание потребителей называется соответственно трехфазным и однофазным. Рассмотрим виды питания потребителей подробнее.

Что важно знать?

Данная диаграмма условно иллюстрирует трехфазную сеть:

Напряжение между фазами 380 вольт обозначено синим цветом. Зеленым цветом обозначено равномерное распределенное линейное напряжение. Красным — перекос напряжений.

Новым, трехфазным абонентам электросети в частном доме или квартире, при первом подключении, не стоит сильно надеяться на изначально равномерно распределенную нагрузку на вводной линии. Поскольку от одной линии могут быть запитаны несколько потребителей, а у них с распределением могут возникать проблемы.

Первым делом нужно выяснить напряжение между фазами, а также между L1-L3 и нулем, измерив их измерительным прибором. Если вы начали обзор нашего портала с этой статьи, рекомендуем также ознакомиться с инструкцией по использованию мультиметра .

Допустимые параметры отличия напряжений на вводном кабеле, в допустимом диапазоне отклонений, описанных в ПУЭ, до 30% от заявленных 380-400 В. В том случае, если разность больше допустимого параметра от нормативного документа, необходимо обратится в электроснабжающую организацию для принятия соответствующих мероприятий по восстановлению симметрии фаз. Более подробно о том, что такое перекос фаз в сети. можете узнать из нашей статьи.

Согласно договору между абонентом и РЭС (о пользовании электроэнергией), последние должны поставлять качественную электроэнергию в дома, с указанным фазным и линейным напряжением. Частота также должна соответствовать 50 Герц.

Особенности подключения питания к частному дому

Многие считают, что трехфазная сеть в доме повышает потребляемую мощность. На самом деле лимит устанавливается электроснабжающей организацией и определяется факторами:

  • возможностями поставщика;
  • количеством потребителей;
  • состоянием линии и оборудования.

Для предупреждения скачков напряжения и перекоса фаз их следует нагружать равномерно. Расчет трехфазной системы получается примерным, поскольку невозможно точно определить, какие приборы в данный момент будут подключены. Наличие импульсных приборов в настоящее время приводит к повышенному энергопотреблению при их пуске.

Распределительный электрощит при трехфазном подключении берется больших размеров, чем при однофазном питании. Возможны варианты с установкой небольшого вводного щитка, а остальных – из пластика на каждую фазу и на надворные постройки.

Подключение к магистрали реализуется по подземному способу и по воздушной линии. Предпочтение отдают последней благодаря небольшому объему работ, низкой стоимости подключения и удобству ремонта.

Сейчас воздушное подключение удобно делать с помощью самонесущего изолированного провода (СИП). Минимальное сечение алюминиевой жилы составляет 16 мм 2 , чего с большим запасом хватит для частного дома.

СИП крепится на опорах и стене дома с помощью анкерных кронштейнов с зажимами. Соединение с главной воздушной линией и кабелем ввода в электрощит дома производится ответвительными прокалывающими зажимами. Кабель берется с негорючей изоляцией (ВВГнг) и проводится через металлическую трубу, вставленную в стену.

Потребляемая мощность

Для хозяина дома важно знать, сколько потребляется энергии. Это легко подсчитать по всем электроприборам

Сложив все мощности и поделив результат на 1000, получим суммарное потребление, например 10 кВт. Для бытовых электроприборов достаточно одной фазы. Однако потребление тока значительно возрастает в частном доме, где есть мощная техника. На один прибор может приходиться 4-5 кВт.

Важно спланировать потребляемую мощность трехфазной сети на этапе ее проектирования, чтобы обеспечить симметрию по напряжениям и токам. В дом заходит четырехжильный провод на три фазы и нейтраль

Напряжение электрической сети составляет 380/220 В. Между фазами и нулевым проводом подключаются электроприборы на 220 В. Кроме того, может быть еще трехфазная нагрузка

В дом заходит четырехжильный провод на три фазы и нейтраль. Напряжение электрической сети составляет 380/220 В. Между фазами и нулевым проводом подключаются электроприборы на 220 В. Кроме того, может быть еще трехфазная нагрузка.

Расчет мощности трехфазной сети производится по частям. Сначала целесообразно рассчитать чисто трехфазные нагрузки, например электрический котел на 15 кВт и асинхронный электродвигатель на 3 кВт. Суммарная мощность составит P = 15 + 3 = 18 кВт. В фазном проводе при этом протекает ток I = Px1000/(√3xUxcosϕ). Для бытовых электросетей cosϕ = 0,95. Подставив в формулу числовые значения, получим величину тока I = 28,79 А.

Теперь следует определить однофазные нагрузки. Пусть для фаз они составят PA = 1,9 кВт, PB = 1,8 кВт, PC = 2,2 кВт. Смешанная нагрузка определяется суммированием и составляет 23,9 кВт. Максимальный ток будет I = 10,53 А (фаза С). Сложив его с током от трехфазной нагрузки, получим IC = 39,32 А. Токи на остальных фазах составят IB = 37,4 кВт, IA = 37,88 А.

В расчетах мощности трехфазной сети удобно пользоваться таблицами мощности с учетом типа подключения.

По ним удобно подбирать защитные автоматы и определять сечения проводки.

Электрический счетчик

При любой схеме подключения необходим прибор учета расхода электроэнергии. 3-фазный счетчик может подключаться непосредственно к сети (прямое включение) или через трансформатор напряжения (полукосвенное), где показания прибора умножаются на коэффициент.

Важно соблюдать порядок подключения, где нечетные номера – это питание, а четные – нагрузка. Цвет проводов указывается в описании, а схема размещается на задней крышке прибора

Вход и соответствующий выход 3-фазного счетчика обозначаются одним цветом. Наиболее распространен порядок присоединения, когда сначала идут фазы, а последний провод – ноль.

3-фазный счетчик прямого включения для дома обычно рассчитан на мощность до 60 кВт.

Перед выбором многотарифной модели следует согласовать вопрос с энергоснабжающей компанией. Современные устройства с тарификаторами дают возможность подсчитывать плату за электроэнергию в зависимости от времени суток, регистрировать и записывать значения мощности во времени.

Температурные показатели приборов выбираются как можно шире. В среднем они составляют от -20 до +50 °С. Срок эксплуатации приборов достигает 40 лет с межповерочным интервалом 5-10 лет.

Счетчик подключается после вводного трех- или четырехполюсного автоматического выключателя.

Схема подключения трехфазного двигателя к трехфазной сети

Работа трехфазных электродвигателей отличается высокой производительностью и эффективностью. Здесь не требуется наличие дополнительных пусковых устройств

Для нормальной эксплуатации важно правильно подключить устройство и выполнять все рекомендации

Схема подключения трехфазного двигателя к трехфазной сети создает вращающее магнитное поле тремя обмотками, соединенными звездой или треугольником.

У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Схема звезды позволяет плавно запускать двигатель, но его мощность снижается до 30 %. Эта потеря отсутствует в схеме треугольника, но при пуске токовая нагрузка значительно больше.

У двигателей есть коробка подключения, где находятся выводы обмоток. Если их три, то схема соединяется только звездой. При наличии шести выводов двигатель можно подключить любым способом.

расчет мощности, схема правильного подключения



Трехфазная сеть: расчет мощности, схема правильного подключения

  • Главная
  • Политика конфиденциальности
  • Новости и общество
    • Знаменитости
    • Культура
    • Экономика
    • Окружающая среда
    • Журналистика
    • Природа
    • Философия
    • Политика
    • Женские вопросы
  • Дом и семья
    • Дети
    • Пожилые люди
    • Генеалогия
    • Праздники
    • Воспитание
    • Домашние животные
    • Подростки
  • Еда и напитки
    • Шоколад
    • Кофе
    • Советы по приготовлению
    • Рецепты
    • Десерты
    • Напитки
    • Низкокаллорийные продукты
    • Главный курс
    • Отзывы о ресторанах
    • Салаты
    • Супы
    • Чай
  • Образование
    • Среднее образование
    • Колледжи и университеты
    • Исторические факты
    • Обучение на дому
    • Международные исследования
    • Языки
    • Обучение инвалидов
    • Интернет-образование
    • Наука
    • Репетиторство
  • Путешествия
    • Кемпинг
    • Круизы
    • Направления
    • Экзотические места
    • Отели
    • Советы туристам
  • Автомобили
    • Легковые автомобили
    • Классика
    • Мотоциклы
    • Внедорожники
    • Грузовые автомобили
  • Спорт
    • Аэробика
    • Баскетбол
    • Экстремальные виды спорта
    • Рыбалка
    • Фитнес
    • Футбол
    • Хоккей
    • Наращивание мышечной массы
    • Пилатес
    • Теннис
    • Легкая атлетика
    • Водные виды спорта
    • Снижение веса
    • Йога
  • Q&A
  • Другие рубрики
  • Новости и общество
    • Знаменитости
    • Культура
    • Экономика
    • Окружающая среда
    • Журналистика
    • Природа
    • Философия
    • Женские вопросы
  • Дом и семья
    • Дети
    • Пожилые люди
    • Генеалогия
    • Праздники
    • Воспитание
    • Домашние животные
    • Подростки
  • Еда и напитки
    • Шоколад
    • Кофе
    • Советы по приготовлению
    • Рецепты
    • Десерты
    • Напитки
    • Низкокаллорийные продукты
    • Главный курс
    • Отзывы о ресторанах
    • Салаты
    • Супы
    • Чай
  • Образование
    • СДВГ
    • Среднее образование
    • Колледжи и университеты
    • Исторические факты
    • Обучение на дому
    • Международные исследования
    • Языки
    • Обучение инвалидов
    • Интернет-образование
    • Наука
    • Репетиторство
  • Путешествия
    • Кемпинг
    • Круизы
    • Направления
    • Экзотические места
    • Отели
    • Советы туристам
  • Автомобили
    • Легковые автомобили
    • Классика
    • Мотоциклы
    • Внедорожники
    • Грузовые автомобили
  • Спорт

Компьютеры и трехфазная электрическая сеть

. .. вдруг на экране дисплея начало дрожать изображение, сбилась программа, дисплей мигнул и компьютер стал снова загружаться или (самый тяжелый случай) экран компьютера погас и запахло паленой изоляцией. В таких случаях легко выясняется, что причина кроется в плохой силовой электрической сети. Вы обращаетесь за консультацией, и обычно вам советуют купить источник бесперебойного питания (ИБП) или сетевой фильтр. Но иногда и это не помогает.

Решая задачу электропитания вычислительной системы, состоящей из некоторого числа однофазных потребителей (компьютеров, разветвителей и др.), часто не учитывают того, что система в целом подключена к трехфазной электрической сети.

Электрическая сеть. История

Сначала небольшой исторический экскурс. Начинались электрические сети просто: был генератор и от него тянулись два провода, к которым желающие могли подключить электрическую лампочку, мотор и тому подобные устройства.

Многие, зная, что к их розетке подходят два силовых провода, думают, что, с точки зрения подключения нагрузки, с тех пор ничего не изменилось.

На самом деле в 1891 году произошло событие, усложнившее эту простую схему. Русский ученый Доливо-Добро вольский изобрел трехпроводную трехфазную сеть. Пре имущества трехфазной сети для энергетиков настолько велики, что даже в обозримом будущем специалисты не видят ей альтернативы.

Классическая трехпроводная трехфазная сеть создавалась для подключения трехфазных нагрузок (в основном электродвигателей) и идеально подходит для них. В случае трехфазной нагрузки токи, потребляемые в каждой из фаз, одинаковы. Поэтому все три фазных напряжения также одинаковы.

В случае если в трехфазную сеть включены однофазные нагрузки (электрические лампы, компьютеры и т. д.), сопротивления нагрузки в разных фазах могут оказаться не одинаковыми. Фазные напряжения в классической трех фазной сети также станут разными. Например, если две фазы мало нагружены, а третья сильно нагружена, то напряжение в сильно нагруженной фазе будет намного ниже номинального – 220 В (напряжение может оказаться недостаточным для нормальной работы оборудования), а напряжение в недогруженных фазах будет намного больше номинального (и подключенное к ним оборудование может выйти из строя). Описанное явление электрики называют перекосом фаз.

Для того чтобы выровнять напряжения в трехфазной электрической сети, в схему был введен еще один, так называемый нейтральный провод, или просто «нейтраль» (рис. 1).

По нейтральному проводу течет ток, компенсирующий разность токов в отдельных фазах. Благодаря этому напряжения в разных фазах выравниваются.

Теперь понятно, насколько опасным может быть обрыв нейтрального провода. Этот вид неисправности немедленно приведет к перекосу фаз и повреждению однофазного оборудования.

Значительная часть мощности трехфазной электрической сети потребляется трехфазными нагрузками (электродвигателями, печами и т. д.). Каждая из трехфазных нагрузок одинаково нагружает все три фазы сети. В случае если основную часть мощности сети потребляют однофазные нагрузки, например в офисном здании, электрики стараются распределить нагрузку по фазам более или менее равномерно. На рис. 2 приведена типичная осциллограмма токов в трехфазной электрической сети, нагруженной лампами или электродвигателями. Токи в линейных проводах отличаются не более, чем на 25%. Поэтому ток в нейтральном проводе невелик. Он составляет не более 20% от среднего тока в линейных проводах.

В расчете на эту типичную картину нейтральный провод обычно делают тоньше остальных проводов трехфазной электрической сети. Например в трехфазном силовом ка беле, рассчитанном на мощность сети около 70 кВА, линейные провода имеют сечение 35 кв. мм, а нейтральный провод – 16 кв. мм. Это позволяет сэкономить много дорогой меди и обычно не представляет опасности, так как ток, протекающий через нейтральный провод, невелик.

С появлением компьютеров, имеющих беcтрансформаторные импульсные блоки питания, положение сильно ухудшилось. Чем же опасны для сети эти блоки питания?

Линейные и нелинейные нагрузки

Если мы подключим к источнику синусоидального переменного напряжения (например, к сети или к ИБП с синусоидальным выходным напряжением) сопротивление, емкость, индуктивность или любое сочетание этих нагрузок, зависимость тока в цепи от времени тоже будет иметь форму синусоиды (рис. 3). Такие нагрузки (потребители электроэнергии) называются линейными.

Если к источнику синусоидального напряжения подключить компьютер, то зависимость тока, потребляемого компьютером, от времени будет иметь вид, показанный на рис. 4.

На рисунке хорошо видно, что компьютер потребляет ток только в моменты, когда напряжение близко к своему максимуму, и не потребляет ток при низком напряжении.

Нагрузки, у которых при синусоидальном питающем напряжении форма кривой потребляемого тока заметно отличается от синусоидальной, называют нелинейными. К ним относятся и компьютеры.

Такую форму тока можно получить, если искусственно соединить несколько синусоид, имеющих кратные частоты, – гармоник. Гармоники нумеруют по мере роста их частот. Первая гармоника имеет частоту 50 Гц, вторая – 100 Гц, третья – 150 Гц и так далее. Разложенный на гармоники сигнал обычно представляют в виде спектра – графика, где по верти кали показана амплитуда гармоники (обычно в процентах от действующего значения всего сигнала), а по горизонтали ее номер, причем первую гармонику обычно не показывают. На рис. 5 показан такой график для потребляемого компьютером тока.

Как видно из этого графика, гармоники имеют только нечетные номера. Кроме того, по мере роста частоты (номера гармоники) их интенсивность падает. Наибольшую интенсивность имеет третья гармоника.

Гармоники и трехфазная сеть

Чем плохо наличие гармоник?

Оказывается, что великолепный механизм компенсации дисбаланса токов, на котором построена четырех проводная трехфазная электрическая сеть, очень плохо работает с несинусоидальными токами. На рис. 6 показана осциллограмма для несинусоидальных токов в трехфазной электрической сети.

Действующие значения токов в каждой из фаз одинаковы. Несмотря на это, ток в нейтральном проводе не равен нулю, как можно было бы ожидать. Его амплитуда примерно равна амплитуде токов в линейных проводах, а действующее значение существенно превышает действующее значение токов в линейных проводах.

Вспомним теперь, что нейтральный провод может иметь намного меньшее сечение, чем линейные провода. Если трехфазная сеть нагружена «компьютерными» потребителями хотя бы на 50%, то налицо опасная перегрузка нейтрального провода. Опасно также то, что этой пере грузки никто не заметит. На нее не реагирует ни один прибор защиты. Ведь на нейтральном проводе не устанавливают измерительных приборов. Нейтральный провод по правилам техники безопасности запрещено защищать плавкими или автоматическими предохранителями.

Перечислим наиболее очевидные следствия перегрузки нейтрали.

  • Повышенное тепловыделение в нейтральном проводе и его обрыв, возможен даже пожар.
  • Искажение формы кривой напряжения. Искажение формы напряжения в силовой сети чаще вызывается не перегрузкой линейного провода, как многие ошибочно думают, а пере грузкой более тонкого нейтрального провода. Характерным признаком искажений является плоская вершина синусоиды напряжения. Характерное следствие – искажение изображения на мониторах.
  • Большое падение напряжения на нейтральном проводе. При значительных токах в нейтральном проводе малого сечения падение напряжения на нейтрали может быть довольно велико. Его амплитуда при этом может достигать десятков вольт.

Посмотрим на характерную схему подключения компьютеров в здании (рис. 7). Мало какие предприятия готовы вкладывать большие деньги в организацию хорошего заземления. Заземление в большинстве случаев сводится просто к подключению «земли» (то есть третьего провода «компьютерной» розетки) к нейтрали в силовом щите.

На рисунке показан наиболее часто встречающийся в жизни случай, когда предприятие занимает несколько этажей здания и на каждом этаже есть от дельный щиток со своей «землей». Для простоты ограничимся двумя этажа ми (двумя силовыми щитками), каждый со своей «землей».

Видно, что токи, протекающие по нейтрали, создают разность потенциалов между «землями» этажей (щитков). Если компьютеры соединены в локальную сеть, то эта помеха приложена фактически между сетевыми платами компьютеров, расположенных на разных этажах. В результате происходят не только сбои при передаче ин формации, но и выход из строя компьютеров или их узлов.

Как бороться с этим неприятным явлением? Естественно, вам может прийти в голову «оригинальная» мысль – надо провести «землю» по всему зданию от щитка на первом этаже. Но по правилам электробезопасности в каждом силовом щитке нейтральный провод положено заземлять (соединять с корпусом щитка). Поэтому придется применять общие методы борьбы с перегрузкой нейтрального провода.

Методы борьбы с перегрузкой нейтрали

Самый простой путь – применение понижающего разделительного трансформатора. На рис. 8 показан трансформатор, вход которого подключен к линейному напряжению (380 В). На выходе трансформатор имеет напряжение 220 В. Как следует из рисунка, ток в нейтраль не идет, так как входная обмотка трансформатора не имеет с ней контакта. Поэтому при использовании нейтральных проводов в качестве заземления помеха между «землями» не возникает.

Помимо всего прочего, это частично решит проблему равномерного распределения нагрузки по фазам, так как оборудование, подключенное к трансформатору, нагружает не одну фазу, а две, причем одинаково.

Еще лучше, если этот трансформатор выполняет функции стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания (ИБП). Наиболее радикальным способом решения проблемы является применение ИБП с трехфазным входом и с двойным преобразованием энергии (online). Так как практически все такие ИБП имеют на входе как минимум шести импульсный выпрямитель, то они выпрямляют не фазное, а линейное напряжение и, как видно из рисунка, нейтраль вовсе не нагружается (рис. 9).

Трехфазный ИБП не только разгружает нейтральный провод. Он также уменьшает искажения формы кривой тока за счет ликвидации всех гармоник, кратных 3. Исчезает не только наиболее мощная третья гармоника, но и девятая и пятнадцатая гармоники (рис. 10).

Кроме того, применение трехфазного ИБП автоматически решает вопрос равномерного распределения нагрузки по фазам. Некоторые трехфазные ИБП средней мощности имеют однофазный выход. Но даже ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом позволяет разгрузить нейтраль, как показано на рис. 11.

Мощные трехфазные ИБП, как правило, позволяют применять на своем входе 12-ти импульсный выпрямитель, который еще более снижает уровень от даваемых в сеть гармоник, ликвидируя пятую гармонику, и понижают требуемую мощность дизельгенератора, питающего ИБП, если он есть в системе бесперебойного питания.

Перечислим основные преимущества применения трехфазных ИБП с двойным преобразованием энергии.

  1. Разгрузка нейтрали и равномерное распределение мощности по фазам.
  2. Высшая степень защиты оборудования и возможность повышения надежности путем горячего резервирования.
  3. Стабилизация напряжения (хороший ИБП стабилизирует напряжение с погрешностью около 1%).
  4. Фильтрация гармонических искажений и шумов (системы с двойным преобразованием являются практически идеальными сетевыми фильтрами).
  5. Фильтрация коротких высоковольтных импульсов (они могут возникать из-за коротких замыканий, ударов молнии рядом с линией электропередачи и т. п. ) и относительно более длинных импульсов, связанных с включением или отключением мощных нагрузок, питающихся от этой же подстанции.
  6. Снижение необходимой мощности дизель-генератора для работы в системе.

Владимир Капустин, Александр Лопухин (СТА 2/97)

PDU однофазные и трехфазные — ПРЕОРА.COM

Блок распределения мощности — это устройство для управления электроэнергией в центре обработки данных.

Самым базовым PDU является большой удлинитель без защиты от перенапряжения. Он предназначен для обеспечения стандартных электрических розеток для оборудования центра обработки данных и не имеет возможности мониторинга или удаленного доступа. Напольные и устанавливаемые в стойку PDU могут быть более сложными, предоставляя данные, которые можно использовать для расчетов эффективности использования энергии (PUE).

Стоечный блок распределения питания имеет следующие особенности:

  • может быть с однофазным или трехфазным входом;
  • эффективно формирует нагрузку и гибкость электропитания в серверных помещениях;
  • получил технологию измерения или мониторинга;
  • легко контролирует величину потребляемого тока;
  • может дополнительно оснащаться модулем ADD-IN SNMP для дистанционного управления, чтобы предоставить администраторам возможность регулировать и контролировать требования к питанию из удаленных мест, и многое другое.

Установленные в шкафу распределительные устройства (PDU ) распределяют мощность между критически важным компьютерным и сетевым оборудованием. Линейка современных PDU охватывает несколько конфигураций электропитания.

Обеспечение эффективного формирования нагрузки и гибкости электропитания в серверных помещениях приобретает все большую важность, именно поэтому компания SOCOMEC предлагает различные блоки распределения питания для применения в стойках. Блоки распределения питания SOCOMEC в конфигурации 0 U (однофазные или трехфазные) с технологией измерения или мониторинга, и блоки распределения питания в конфигурации 1U (однофазные, но с одним или двумя источниками питания) с технологией управления позволяют ИТ-менеджерам найти конфигурацию, наилучшим образом соответствующую их требованиям.

Мониторинг и контроль

Двухразрядный светодиодный дисплей позволяет легко контролировать величину потребляемого тока.

Функция Reverse Display (переворачивания изображения) позволяет подключать кабели как сверху, так и снизу, обеспечивая правильное отображение значений при любом типе монтажа.

Модуль ADD-IN SNMP (поставляемый в качестве дополнительной опции) обеспечивает дистанционное управление и мониторинг блоков распределения питания через локальную сеть.

Перекос фаз генератора | Yanmar Russia

Перекос фаз генератора возникает в трехфазных установках. В нормальном режиме соблюдается баланс фаз – используются все три обмотки статора. Это позволяет задействовать систему на полную мощность. Нагрузив только одну фазу, пользователь создает дисбаланс.

В результате мощность сети составляет едва ли треть от номинальной. Если повысить нагрузку, можно перегрузить оборудование. Это приведет к разрушению обмотки статора и дорогостоящему ремонту. Также могут быть выведены из строя электрические приборы.

Как не допустить перекоса

Главной причиной перекоса фаз в дизельных генераторах является неправильное распределение нагрузок. Поэтому необходимо равномерно подключать однофазные потребители по всем трем фазам. Для нормальной работы генератора Yanmar разница мощности на фазах должна составлять не более 20%. К 1 фазе трехфазного генератора подключайте не более 1/3 от его номинальной мощности. Чтобы не допустить перекоса, нужно соблюдать это равновесие.

Также можно установить реле фаз контроля. Это оборудование выполняет ряд функций:

  • Следит за состоянием сети в фоновом режиме. Если возникает перекос, система реагирует и отключает питание. Происходит перезагрузка фаз.
  • Проверяет наличие обрыва на отдельных фазах. Если обрыв обнаруживается, нагрузка прекращается.
  • Осуществляет проверки очередности в подключении каждой из фаз. Чередование должно быть правильным, чтобы нагрузка распределялась верно. Если оно неправильное, система отключает питание.
  • Контролирует амплитуду тока. Показатели могут выходить за номинальные пределы. Это потенциально приводит к перегрузкам и перекосу фаз. Поэтому при обнаружении высоких амплитуд производится отключение.

Устранение перекоса фаз

Устранение перекоса фаз (выравнивание) возможно только в качестве профилактики. Можно поставить реле фаз контроля, стабилизатор напряжения. На предприятии, где стоит дизель генератор, можно установить стабилизатор, и это снизит риски. Более того – можно будет подключать к сети оборудование, которое требует до 50% от фазной мощности.

Стабилизаторы обеспечивают безопасность пользователям, исключают повреждение потребителей, уменьшают расходы энергии. Оборудование допускает 100% перекос и устраняет явление перекоса фаз вне зависимости от причины его появления. Иногда проблема заключается в неисправности распределительной сети. В этом случае расчет нагрузок не поможет, а стабилизатор будет очень эффективен.

Другое решение проблемы – использование генераторов с запасом. Если, работая на три фазы, обмотки трудятся только на треть, то при подключении с перекосом проблем не будет. Нужно следить за параметрами нагрузки каждой фазы.

Генераторы Янмар серии YEG оснащены системой защиты от перегрузок. Система срабатывает также, если возникает перегрузка по отдельной фазе. Подача тока прекращается, производится перезапуск. Автоматика предотвращает поломки комплектующих в технике.

Трехфазная балансировка нагрузки | Солнечная птица DCIM

Балансировка трехфазной нагрузки происходит, когда нагрузки блоков питания, таких как трехфазный блок распределения питания в стойке, распределяются равномерно по всем трем фазам (L1/L2, L2/L3 и L3/L1).

Этого можно достичь, подключив одинаковое количество устройств к розеткам PDU для каждой фазы и установив одинаковую мощность нагрузки на каждую фазу. Некоторые производители предоставляют трехфазные PDU с переменным фазным питанием для каждой розетки, а не для каждой ветви.

Трехфазная балансировка нагрузки желательна, поскольку несбалансированная система может привести к снижению эффективности, срабатыванию автоматических выключателей и сокращению срока службы оборудования.

Преимущества сбалансированного трехфазного питания

  • Увеличение использования мощности вышестоящей электрической инфраструктуры, что приводит к повышению общей эффективности центра обработки данных и может привести к задержке капитальных затрат.
  • Способность поддерживать значительно более высокую удельную мощность по сравнению с однофазной цепью с аналогичной силой тока.
  • Поддерживайте коэффициент мощности входящей мощности и избегайте штрафов, налагаемых коммунальным предприятием.
  • Масштабируемость для будущих требований нагрузки.
  • Требуется меньше штырей и кабелей, что приводит к меньшему количеству препятствий для воздушного потока, более чистой рабочей среде и упрощению установки и обслуживания.
  • Продлить срок службы оборудования.

Мониторинг трехфазного питания с помощью программного обеспечения DCIM

Расчет мощности для трехфазных энергосистем может значительно усложниться, если нагрузка не сбалансирована. Это происходит, когда ток нагрузки между любыми двумя линиями значительно отличается от тока нагрузки между оставшейся линией. При наличии несбалансированной нагрузки эффективность системы и количество подаваемой мощности будут снижены. Поставщики интеллектуальных стоечных PDU с трехфазным питанием предоставляют локальные измерители токовой нагрузки для каждой фазы PDU, что значительно упрощает мониторинг и балансировку мощности по сравнению с выполнением расчетов вручную.

Рекомендуется использовать программное обеспечение для управления инфраструктурой центра обработки данных (DCIM) для мониторинга энергопотребления и емкости.Современное программное обеспечение DCIM имеет оповещения о трехфазном дисбалансе для всего оборудования объекта, включая стоечные PDU, напольные PDU, ИБП, RPP, счетчики и шинопроводы. Ранее чрезвычайно трудная задача для руководителей центров обработки данных теперь имеет простое решение для мониторинга, которое автоматически рассчитывает процент дисбаланса и предупреждает их о любом дисбалансе в цепи питания на основе настраиваемых пороговых значений. Пользователи могут сообщать о текущих показаниях трехфазного тока и процентном дисбалансе.

Хотите увидеть, как ведущее в мире программное обеспечение DCIM от Sunbird значительно упрощает трехфазную балансировку нагрузки? Получите бесплатный тест-драйв прямо сейчас!

Балансировка трехфазной нагрузки в распределительных системах с использованием метода индексного измерения

https://doi.org/10.1016/S0142-0615(01)00009-6Получить права и содержание

Abstract

Путем изменения разомкнутого/замкнутого состояния секционных и соединительных выключателей топологическая структура распределительных фидеров изменяется для реконфигурации сети в энергосистеме. Реконфигурация сети может быть применена для балансировки нагрузки фидеров и облегчения условий перегрузки в сети путем переноса нагрузок с сильно загруженных фидеров на слабонагруженные. В этой статье предпринята попытка улучшить трехфазную балансировку нагрузки путем введения новых индексов для балансировки нагрузки. Состояние загрузки филиалов и системы в целом определяется с помощью предложенных индексов, и значения индексов должны быть минимальными для оптимальной балансировки нагрузки. Для оптимальных условий балансировки нагрузки индексы балансировки нагрузки филиалов будут почти равны друг другу, а также близко приближены к общему индексу балансировки нагрузки системы. В предлагаемом методе измерения индекса (IMT) реконфигурация сети для балансировки нагрузки выполняется путем поиска различных радиальных конфигураций, созданных с учетом коммутаторов типа ветвления.На начальном этапе предлагаемого метода для определения петли используется индекс петли, что обеспечивает максимальное улучшение балансировки нагрузки в сети. На заключительном этапе применяется индекс обмена ответвлениями для определения варианта переключения в этом цикле для достижения максимального улучшения балансировки нагрузки. Используя предложенную схему поиска, можно определить наиболее подходящие операции переключения для балансировки нагрузки. Алгоритм был протестирован на системе радиального распределения с 69 шинами, и результаты испытаний показывают, что оптимальная или почти оптимальная конфигурация для балансировки нагрузки может быть получена с помощью предложенного метода с меньшими вычислительными затратами и временем.Проведено сравнительное исследование двух установленных методов, и предложенный метод признан лучшим. В предлагаемом методе значительно сокращено количество прогонов потока нагрузки. Предлагаемый метод будет наиболее полезным инструментом для управления в режиме реального времени автоматизированной системой распределения для балансировки нагрузки.

Ключевые слова

Балансировка нагрузки

Реконфигурация сети

Перегрузка

Автоматизация распределения

Рекомендуемые статьиСсылки на статьи (0)

Показать полный текст

Copyright © 2001 Published by Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылающиеся статьи

Распределение нагрузок по трем фазам на участке UK.

..

Контекст 1

… изменения, необходимые для реализации постоянного тока, включая замену кабелей, соединений и соединительных коробок. Таким образом, в настоящем исследовании рассматриваются практические аспекты преобразования существующей подземной распределительной сети низкого напряжения переменного тока для работы на постоянном токе, а также описываются различные изменения, необходимые для адаптации к такому изменению. Рассматриваются потенциальные преимущества и ограничения преобразования существующей сети, а также определяются области, требующие дальнейших исследований.Здесь, из-за разнообразия существующих конфигураций и компонентов сетей низкого напряжения, мы сосредоточимся на типичных сетях Великобритании. Распределительная сеть Великобритании в основном состоит из трех рабочих напряжений переменного тока: 33 кВ, 11 кВ и 400 В между фазами. Эти напряжения работают как на воздушных линиях, так и на подземных кабелях. В данной статье рассматривается часть сети 400 В, работающая на подземных кабелях. Это решение основано на том, что количество подземных кабелей низкого напряжения вдвое больше по сравнению с сетью среднего напряжения, а сеть низкого напряжения более сложна и имеет гораздо больше соединений (служебных кабелей) по сравнению с сетью среднего напряжения.В результате замена сети НН будет более дорогостоящей и трудоемкой. В этом разделе мы сосредоточимся на кабелях, сетевых соединениях и мощности нескольких частей распределительной сети Великобритании, чтобы определить, где могут возникнуть потенциальные узкие места в существующей сети переменного тока при росте спроса на энергию. Наиболее распространенными кабелями, установленными в распределительных сетях низкого напряжения в Великобритании до 1970-х годов, были четырехжильные кабели с бумажной изоляцией и свинцовым покрытием (PILC) BS 480 и BS 6480, показанные на рис. 1.Этот кабель рассчитан на 600/1000 В (фаза-земля/фаза-фаза) и состоит из четырех медных проводников, трех для фаз под напряжением и одного для нейтрали. Кабели BS 480 были рассчитаны на 660/1100 В. Бумажная изоляция применяется ко всем проводникам и в случае конструкции кабеля с поясом; дополнительный общий слой изоляции существует вокруг всех проводников. Кабель имеет свинцовую оболочку, покрытую стальной проволокой или ленточной броней для обеспечения жесткости и защиты. Внешний слой представляет собой наружную оболочку (оболочку), которая обычно изготавливается из ПВХ или битума.Нейтраль электрически отделена от земли, которая обычно соединена с проводами оболочки и брони. С 1970-х годов кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена обычно использовались в любых расширениях или новых цепях. Они могут быть 3-ядерными или 4-ядерными. 4-жильные кабели используются только для ремонта или замены старых кабелей PILC, уже находящихся в эксплуатации. Наиболее распространенным 3-жильным XLPE-кабелем, используемым в Великобритании, является кабель BS7870. В этих кабелях нейтраль и земля объединены, что устраняет необходимость в отдельном нейтральном проводнике, как это видно в кабеле с бумажной изоляцией. Эти кабели обычно называют «магистральными». Все клиенты и более мелкие части сети обычно подключаются к магистральным кабелям. Они составляют основу любой дистрибьюторской сети. Используя данные географических информационных систем (ГИС), предоставленные Electricity North West, удалось получить информацию о нескольких городских жилых сетях на северо-западе Англии. Все сети, используемые в этом исследовании, представляют собой части этих распределительных сетей на Северо-Западе. Было замечено, что большинство низковольтных кабелей, находящихся сегодня в земле, по-прежнему представляют собой кабели с бумажной изоляцией.На рис. 2 показаны основные типы кабелей одной из таких распределительных сетей. Используя данные из нескольких распределительных сетей, можно найти другие типы бумажных кабелей, присутствующих в распределительной сети Великобритании: они показаны в таблице 1. Двухжильный кабель является «служебным» кабелем, соединяющим клиентов с сетью, и является наиболее распространенным. сервисный кабель в распределительной сети с напряжением 230 В фаза-земля. В Великобритании существует три типа системных соединений между питающим распределительным трансформатором и потребителем.Это терра-терра (ТТ), терра-нейтрально-раздельные (ТН-С) и терра-нейтрально-комбинированно-раздельные (ТН-К-С). Они показаны на рис. 3. В системе ТТ, в основном используемой там, где подключение осуществляется от воздушной линии, питающий трансформатор заземляется локально, а потребитель заземляется через электрод, закопанный непосредственно в землю. Система TN-S в настоящее время является самой популярной системной связью в Великобритании. Он состоит из заземленного источника питания, обеспечивающего заземляющее соединение с конечным потребителем.Новые системы, установленные в Великобритании, будут использовать соединение TN-C-S, в котором нейтраль источника питания используется как нейтраль и земля вместе взятые [13]. Подземные кабели в основном используются для систем TN-S и TN-C-S. Распределительная сеть низкого напряжения представляет собой трехфазную систему напряжением 400 В. Все основные кабели подключены к фидерам трансформатора на подстанции. Жилые помещения обычно подключаются к магистральным кабелям с одной фазой на напряжение 230 В фаза-земля. Когда требуется большая мощность, используется трехфазное подключение на 400 В.В зависимости от топологии несколько помещений равномерно распределяются по трассе кабеля, как показано на рис. 4: однако это не всегда так. На нескольких рассмотренных сетях распределение фазных соединений на одном фидере неравномерно. В таблице 2 приведены некоторые примеры. Упрощенная схема потоков мощности показана на рис. 5. Несбалансированность фаз приводит к увеличению обратных токов, увеличивает потери в системе и увеличивает асимметрию напряжения. Тщательное планирование необходимо при подключении клиентов к каждой фазе основного кабеля, чтобы обеспечить оптимальную производительность системы.В настоящее время система работает от сети переменного тока, поэтому все упомянутые напряжения являются среднеквадратичными. Каждая фаза в сети низкого напряжения имеет пиковое значение номинального напряжения 325 В между фазой и землей. Увеличение мощности, передаваемой по этим кабелям, может быть достигнуто только за счет увеличения напряжения в системе, поскольку ток ограничен тепловыми характеристиками кабелей. В системах TN-S обычно используется 4-жильный кабель с поясом PILC, а в системах TN-C-S используются 3-жильные кабели из сшитого полиэтилена. Однако в любой сети развернуто множество вариаций дизайна.Характеристики этих кабелей более подробно обсуждаются в следующем разделе. Ясно, что местные обычаи должны быть детально изучены, прежде чем можно будет обобщить анализ и предполагать его применение в других местах. Типы кабелей, используемых в сети, могут быть известны, но очень сложно знать все топологии, используемые по всей Великобритании, поскольку сеть состоит из сотен тысяч километров, а инженерные методы различаются в разных регионах в зависимости от различные сетевые операторы и историческая практика.Расширения сети и новые подключения осуществляются постоянно. Это усложняет принятие решения о том, может ли сеть эффективно работать в условиях постоянного тока, и делает общую оптимизацию маловероятной. Рост спроса на энергию и перегрузка существующей сети в будущем неизбежны. Ожидаемые узкие места можно предсказать, проанализировав существующие потоки мощности в различных частях сети. Статистические методы могут быть использованы для оценки среднего энергопотребления в жилых помещениях.Инструмент CREST был использован для оценки профиля средней нагрузки для 2000 клиентов, показанного на рис. 6 [14]. Месяц январь был выбран, поскольку он имеет самый высокий спрос на энергию. Инструмент рандомизирует тип потребителя, использование прибора и статус занятости. Статистические данные о заполняемости были взяты из Управления национальной статистики [15]. Результаты, показанные на рис. 6, очень близки к профилям нагрузки Elexon, в которых используются фактические данные 30-минутного интервала, полученные непосредственно от поставщиков энергии [16]. На графике есть небольшое расхождение в первые часы дня, и это связано с тем, как работает инструмент CREST, который предполагает, что все устройства запускаются в 00:00. Наиболее важной частью этого исследования является пиковая нагрузка, которая составляет около 850 Вт на одного клиента. Это не касается клиентов эконом-7, использующих аккумулирующие нагреватели. Тариф эконом-7 используется британскими поставщиками, предоставляющими клиентам более дешевую электроэнергию в непиковые часы. Оценка нагрузки кабелей требует моделирования потока мощности всей распределительной сети низкого напряжения. Упрощенный сценарий нагрузки с использованием статистически полученного пикового среднего потребления показан на рис. 7. Используя номинальный ток каждого кабеля, можно оценить предел количества подключенных клиентов.С помощью данных ГИС были определены и нанесены на рис. 7 потребители, подключенные к кабелю в данный момент. Предполагалось, что коэффициент мощности равен единице. Шесть основных кабелей были выбраны случайным образом, чтобы показать изменение нагрузки кабеля в различных частях распределительной сети Великобритании. Каждый набор столбцов на графике указывает нагрузку на каждую из трех фаз кабеля. Замечено, что наибольшая нагрузка приходится на кабели большой площади. Эти кабели обычно нагружаются до 75% их мощности. Чем меньше 0.06 в 2 основных кабелях, к которым подключено большинство клиентов, относительно недогружены примерно до 15-30% от их номинальной мощности. Проанализированные сети были в основном только бытовыми сетями, состоящими из местных потребителей. Распределенная генерация в сочетании с электромобилями, безусловно, увеличит поток энергии в этих распределительных кабелях низкого напряжения. Потребляемая мощность зарядной станции для электромобилей может варьироваться от 3,3 кВт (эквивалентно четырем средним клиентам при пиковой нагрузке) для медленной зарядки до 60 кВт (эквивалентно 71 среднему потребителю при пиковой нагрузке) для быстрой зарядки [17].Даже при использовании опции медленной зарядки средняя пиковая нагрузка дома значительно изменится. Точно так же средняя бытовая фотоэлектрическая установка может генерировать до 3,68 кВт мощности, что повлияет на среднюю пиковую бытовую нагрузку [18]. Распределенная генерация в сочетании с EV, безусловно, превысит существующую кабельную нагрузку, поскольку средняя потребляемая бытовой мощностью 850 Вт очень мала по сравнению с потоками мощности, необходимыми для вышеперечисленного. Эта проблема может быть решена с помощью некоторых алгоритмов управления для смягчения схем зарядки электромобилей и подачи фотоэлектрической энергии в сеть.Перемещение узких мест в более доступные части сети может быть более …

(PDF) Устройство переключения нагрузки для решения проблемы трехфазного дисбаланса в распределительной сети низкого напряжения

Energies 2019,12, 2842 18 из 18

Ссылки

1.

Али, Б.; Сиддик, И. Снижение потерь в распределительной системе за счет автоматической балансировки нагрузки трансформатора. In

Материалы Международной многотематической конференции (INMIC) 2017 г., Лахор, Пакистан, 24–26 ноября

2017 г.; стр.1–5.

2.

Рао, Б.В.; Купзог, Ф .; Козек, М. Домашняя система управления энергопотреблением с балансировкой фаз с использованием модели прогнозирующего управления

. Энергии 2018,11, 3323. [CrossRef]

3.

млн лет, К.; Ли, Р .; Ли, Ф. Оценка дополнительных затрат на армирование в масштабе предприятия из-за трехфазного дисбаланса

с учетом тепловых ограничений. IEEE транс. Система питания 2017, 32, 3912–3923. [CrossRef]

4.

Hooshmand, R.A.; Солтани, С. Нечеткое оптимальное фазовое равновесие радиальных и сетчатых распределительных сетей

с использованием алгоритма BF-PSO.IEEE транс. Система питания 2012, 27, 47–57. [CrossRef]

5.

Шринивасарао, Д.; Агарвал, П.; Дас, Б. Компенсация тока нейтрали в трехфазных четырехпроводных системах: обзор A

. электр. Система питания Рез. 2012, 86, 170–180. [CrossRef]

6.

Фон Жуан, А.; Банерджи, Б. Оценка асимметрии напряжения. IEEE транс. Мощность Делив.

2001

,16, 782–790.

[CrossRef]

7.

Ван, X.; Дай, К.; Чен, X.; Чжан, X .; Ву, В .; Дай, З. Компенсация реактивной мощности и дисбаланс

Подавление с помощью D-CAP типа Buck с подключением по схеме «звезда». Энергии 2019,12, 1914. [CrossRef]

8.

Лю, Ю.-В.; Рау, С.-Х.; Ву, К.-Дж.; Ли, В.-Дж. Улучшение качества электроэнергии за счет использования Advanced Reactive

Power Compensation. IEEE транс. инд. заявл. 2018, 54, 18–24. [CrossRef]

9.

Gungor, V.C.; Шахин, Д .; Кочак, Т .; Эргут, С .; Буччелла, К.; Чекати, К.; Ханке, Г.П. Smart Grid Technologies:

Коммуникационные технологии и стандарты.IEEE транс. Инд.информ. 2011,7, 529–539. [CrossRef]

10.

Клык, X.; Мишра, С .; Сюэ, Г .; Ян, Д. Интеллектуальная сеть — новая и улучшенная электросеть: обзор. IEEE

Общ. Surv. Репетитор. 2012, 14, 944–980. [CrossRef]

11. Farhangi, H. Путь Smart Grid. IEEE Power Energy Mag. 2010, 8, 18–28. [CrossRef]

12.

Ли, Ф.; Цяо, В . ; Солнце, Х .; Ван, Х .; Ван, Дж.; Ся, Ю .; Сюй, З .; Чжан, П. Интеллектуальная передающая сеть: Vision and

Framework.IEEE транс. Умная сеть электроснабжения. 2010,1, 168–177. [CrossRef]

13.

Попула, О.; Джимо, А .; Николае, Д. Дистанционное и автоматическое переключение подключения потребителей

в режиме онлайн для оптимальной работы распределительного фидера. В Proceedings of the AFRICON 2007, Windhoek, South

Africa, 26–28 сентября 2007 г.; стр. 1–6.

14.

Сити, М.В.; Джимо, АА; Николае, Д.В. Балансировка фазной нагрузки во вторичной распределительной сети с использованием нечеткой логики

.В Proceedings of the AFRICON 2007, Виндхук, Южная Африка, 26–28 сентября 2007 г.; стр. 1–7.

15.

Шахния Ф.; Вольфс, П.Дж.; Гош, А. Снижение дисбаланса напряжения в фидерах низкого напряжения путем динамического переключения

бытовых потребителей между тремя фазами. IEEE транс. Умная сеть электроснабжения. 2014,5, 1318–1327. [CrossRef]

16.

Калесар Б.М. Потребители переключаются между фазами для снижения потерь с учетом модели профиля ежедневной нагрузки

в интеллектуальной сети.Материалы семинара CIRED 2016, Хельсинки, Финляндия, 14–15 июня 2016 г.; стр. 1–4.

17.

Сити, М.В.; Николае, Д.В.; Джимо, АА; Укил А. Реконфигурация и балансировка нагрузки в распределительных сетях низкого и среднего напряжения

для обеспечения оптимальной производительности. IEEE транс. Мощность Делив. 2007, 22, 2534–2540. [CrossRef]

18.

Пасдар А.; Мене, Х. Х. Интеллектуальный метод балансировки трехфазного тока для однофазной нагрузки на основе интеллектуальных измерений

. Междунар.Дж. Электр. Энергетическая система питания. 2011, 33, 693–698. [CrossRef]

19.

Хонг, Т.-П.; Пэн, Ю.-К.; Лин, В.-Ю.; Ван, С.-Л. Эмпирическое сравнение поуровневого иерархического

многопопуляционного генетического алгоритма. Дж. Инф. Телекоммун. 2017, 1, 66–78. [CrossRef]

20.

Вс, Ю.; Чи, Р. Алгоритм многокритериальной дифференциальной эволюции роя частиц. Нейронные вычисления. заявл.

2017

,28,

407–418. [CrossRef]

21.

Вс, Р.; Маквей, М .; Ян, Д .; Стадия, Дж. Р. Исследование синхронного переключения выключателя с предварительным резистором

для конденсаторных батарей. IEEE транс. Мощность Делив. 2018, 33, 821–829. [CrossRef]

22.

Чжан, X.; Чжан, М .; Мэн, Ф .; Цяо, Ю .; Сюй, С .; Hour, S. Информация о глобальной сети с низким энергопотреблением

Система мониторинга, сочетающая NB-IoT и LoRa. IEEE Internet Things J. 2019, 6, 590–598. [CrossRef]

23.

Хван Х.К.; Парк, Дж. С.; Шон, Дж.Г.Проектирование и внедрение надежной системы передачи сообщений

на основе протокола MQTT в IoT. Провод. Перс. коммун. 2016, 91, 1765–1777. [CrossRef]

©

2019, авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе

и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution

(CC BY) (http://creativecommons. org/licenses/by/4.0/).

Анализ потока нагрузки трехфазной системы распределения с использованием компонентов последовательности

С.А.Н. Гарсия и др., «Расчеты трехфазного потока мощности с использованием методов подачи тока», IEEE Trans. Энергетические системы, том. 15, нет. 2, стр. 508-514, май 2000 г.

Дж.Х. Тенг и С.Ю. Чанг, «Новый и быстрый трехфазный поток нагрузки для несбалансированных систем радиального распределения», IEEE Trans. Энергетические системы, том. 17, нет. 4, стр. 1238-1244, ноябрь 2002 г.

Дж.М.Т. Мариньо и Г.Н. Таранто, «Формулировка гибридного трехфазного однофазного потока мощности», IEEE Trans.Энергетические системы, том. 23, нет. 3, стр. 1063-1070, август 2008 г.

Н.К. Ян и Х.К. Чен, «Решения для трехфазных потоков мощности с использованием разложенного квазиньютоновского метода для несбалансированных радиальных распределительных сетей», IET Gen. Trans. и дист., том. 11, нет. 4, стр. 3594-3600, сентябрь 2017 г.

Б. Серитер, К. Вуик и К. Виттевин, «Методы Ньютона для расчета потока мощности для несбалансированных трехфазных распределительных сетей», Энергия, том. 10, нет. 1658, стр. 1-20, 2017.

Э.Р. Рамос и др., «Квазисвязанный трехфазный радиальный поток нагрузки», IEEE Trans. Энергетические системы, том. 19, нет. 2, стр. 776-781, май 2004 г.

Г.В. Чанг и др., «Улучшенный алгоритм потока нагрузки с обратной/прямой разверткой для систем радиального распределения», IEEE Trans. Энергетические системы, том. 22, нет. 2, стр. 882-884, май 2007 г.

Дж.Б.В. Subrahmanyam, et al., «Простой и прямой подход к решению для трехфазной системы несбалансированного распределения нагрузки», Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, vol.2, нет. 5, стр. 452-459, май 2010 г.

У.Р. Путиредди и др., «Анализ потока мощности трехфазной несбалансированной системы распределения», Международный журнал достижений в области техники и технологий, том 3, № 1, стр. 514-524, март 2012 г.

К.Н. Майя и Э.А. Жасмин, «Алгоритм трехфазного потока мощности для распределительной сети, учитывающий влияние моделей распределенной генерации», Procedia Technology, vol. 21, стр. 326-331, 2015.

С.Гонсалес-Моран и Б. Мохамед, «Матричная развертка назад вперед для несбалансированного потока мощности в кадре ab0», Исследование систем электроснабжения, Vol. 148, стр. 273-281, июль 2017 г.

Т. Гонен. Анализ современных энергосистем, John Wiley & Sons Inc., 1988.

.

Р. Джанто и К.Х. Khwee, «Новый метод решения для распределения нагрузки в системе распределения электроэнергии», International Review of Electrical Engineering, vol. 11, нет. 5, стр. 535-541, 2016.

р.Джанто, «Т-образная модель асинхронной ветряной турбины для анализа потока нагрузки системы распределения», Международный энергетический журнал, том. 19, нет. 2019. Т. 2. С. 77–88.

.

Двухпортовая сетевая модель генератора ветровой турбины для анализа потока нагрузки трехфазной несбалансированной системы распределения | Джанто

Модель двухпортовой сети ветряного генератора для анализа потока нагрузки трехфазной несимметричной системы распределения

Руди Джанто, Пурвохарджоно Пурвохарджоно


Аннотация

Несбалансированная система электроснабжения может возникнуть из-за неодинаковых линий и/или нагрузок в каждой фазе системы. Для системы с высоким уровнем дисбаланса предположение о сбалансированности системы становится неверным. В таком случае система должна быть проанализирована с использованием трехэтапных подходов, потому что методы однофазного анализа больше не могут использоваться для получения точных результатов. Поэтому разработка трехфазных моделей всех компонентов электроэнергетической системы, в том числе системы ветрогенераторов (ВЭУ), очень важна для того, чтобы система могла быть должным образом проанализирована и ее производительность могла быть правильно оценена.В этой статье предлагается метод включения WTGS в трехфазный анализ потока нагрузки несбалансированной системы распределения. Предлагаемый метод основан на ранее опубликованной модели однофазной двухпортовой сети. В этой статье модель однофазной двухпортовой сети модифицирована и расширена, чтобы ее можно было применять к несбалансированным системам. Затем модель включается в анализ потока нагрузки трехфазной системы распределения (DSLF). Предлагаемый метод проверен с использованием 12-узловых и 19-узловых распределительных систем.


Ключевые слова

Асинхронный генератор; поток нагрузки; Трехфазная система распределения; Двухпортовая сеть; Ветряной генератор


DOI: https://doi.org/10.11591/eei.v11i1.3074

Рефбеки

  • На данный момент рефбеков нет.


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

<div&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;a title=»счетчик посещений» href=»http://statcounter.COM / Free-HiT-Counter / «Target =» _ Blank ‘& AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; AMP; amp;gt;<img src=»http: //c. statcounter.com/10241695/0/5a758c6a/0/» alt=»счетчик посещений»&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;gt;&amp ;lt;/a>>& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;/div&amp ;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt; Бюллетень статистики EEI

Понимание преимуществ трехфазного распределения электроэнергии

Большинство из нас мало задумывается об электричестве — до тех пор, пока мы не получим счет или не произойдет перебой в обслуживании.Но операторы центров обработки данных хорошо осведомлены о стоимости, стабильности и надежности электроэнергии, и это вызывает повышенный интерес к трехфазным блокам распределения питания (PDU).

Типичная электрическая розетка в США подает переменный ток частотой 60 Гц. Шестьдесят раз в секунду ток, протекающий по цепи, меняет направление на противоположное. Представьте себе синусоиду: максимальная амплитуда волны соответствует пиковому положительному напряжению, а минимальная амплитуда соответствует максимальному отрицательному напряжению. Дважды за цикл волна проходит через нулевую ось, т. е. напряжение не подается.

Подходит для тостеров, микроволновых печей и других бытовых приборов, а также для ПК на вашем столе. Однако переменный ток с частотой 60 Гц не очень эффективен или стабилен, когда речь идет о питании оборудования центра обработки данных.

Почему мы используем трехфазное питание?

Трехфазное питание обеспечивает подачу трех переменных токов по одной и той же цепи, каждый из которых равномерно разделен по фазовому углу.Другими словами, каждую треть цикла одна из волн достигает пикового напряжения, а мощность, подаваемая схемой, остается неизменной.

 

В электрической сети используется трехфазная система распределения электроэнергии, поскольку она обеспечивает более высокую передачу при меньшей силе тока. Это позволяет использовать медную проволоку большего сечения (более тонкую), что значительно снижает как материальные, так и трудозатраты.

Те же преимущества распространяются и на центр обработки данных. Трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная цепь, при той же силе тока, что позволяет снизить размер и стоимость проводки. Кроме того, трехфазное питание упрощает балансировку нагрузок, сводя к минимуму гармонические токи и потребность в больших нейтральных проводах. Он также оптимизирует использование электрической мощности для повышения энергоэффективности.

Стоечный PDU PRO2 с альтернативной фазой производства Server Technology распределяет фазы по розеткам, а не отдельными группами.Это позволяет использовать более короткие кабели, что приводит к лучшему воздушному потоку, более легкой балансировке нагрузки и большей эффективности.

Блок распределения питания использует технологию розеток высокой плотности (HDOT) от Server Technology, которая позволяет разместить до 42 розеток C13 в сетевом управляемом устройстве высотой 42U. Блоки распределения питания HDOT более чем на 20 % меньше, чем аналогичные устройства со стандартными розетками, что максимально увеличивает доступное пространство в задней части стойки. Конструкция HDOT также обеспечивает естественное удержание шнура с усилием натяжения более 12 фунтов, что снижает или устраняет необходимость в дополнительных устройствах блокировки шнура.

С увеличением плотности выходного отверстия увеличивается мощность и потенциально увеличивается тепловыделение. Блоки распределения питания HDOT изготавливаются из жаропрочных материалов с классом воспламеняемости UL94 V-0, что делает их подходящими для самых суровых условий в центрах обработки данных.

Измерение мощности на выходе (POPS) обеспечивает высокоточное измерение тока, напряжения, активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности и пик-фактора на каждой розетке. POPS также может подавать аварийные и предупредительные сигналы, когда ток, мощность и коэффициент мощности достигают низких и высоких значений.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.