EN
Per didelis įtampos kritimas: priežastys, poveikis ir sistemingas šalinimas
Kaip įtampos kritimas veikia įrangos veikimą ir energijos nuostolius žemosios įtampos skirstomojoje sistemoje
Įtampos kritimas žemosios įtampos (ŽĮ) skirstomuosiuose tinkluose yra problemiškas dėl daugelio veiksnių. 2022 m. IEEE tyrimai parodė, kad tiek varikliai, tiek ventiliatoriai įkaista 12–15 procentų labiau net tik su 5 % įtampos kritimu. Šviesos įranga tampa mažiau veiksminga – prarandama 20 % šviesos naudingumo, o jautrieji elektronikos prietaisai pradeda gedėti. Šios problemos gali turėti rimtų finansinių padėčių. 2023 m. Ponemono institutas pranešė, kad vidutiniškai įmonė kasmet praranda 740 000 JAV dolerių dėl šių problemų. Pagrindiniai šių problemų kaltininkai yra korozija pažeisti elektros jungiamieji elementai ir per mažo skerspjūvio laidai. Visos šios sąlygos padidina grandinės varžą, dėl ko komponentai greičiau susidėvi, o visos sistemos nuostoliai didėja.
Omo dėsnio ir varžos modeliavimo taikymas žemosios įtampos grandinėse įtampos kritimui analizuoti ir prognozuoti
Inžinieriams Omo dėsnis (V=IR) ir varžos modeliavimas yra geri pradiniai principai, kurie padeda prognozuoti problemas, ypač įtampų kritimus. Pagrindiniai veiksniai apima pasirinktų grandinės vietų varžos matavimą ir valdymą, srovės elgesį esant maksimaliai apkrovai bei įtampų skirtumo žemėlapių sudarymą visos grandinės analizei. Šioms analizėms atlikti dažnai naudojami ETAP ir SKM PowerTools programinės įrangos paketai. Rezultatas – rizikingų zonų nustatymas, ypač grandinėse, kurių ilgis viršija 3 % įtampų kritimo koridorius, nustatytus NEC 2023 nurodymuose. Šių zonų nustatymas parodo, kur techninės priežiūros komandoms reikia sutelkti savo pastangas.
Realaus pasaulio sprendimai: laidų skerspjūvio optimizavimas, apkrovos pasiskirstymas ir maitinimo linijų perkonfigūravimas
Medžiagų mokslų ir sistemos projektavimo derinys sukuria patikrintus sprendimus:
Laidininkų perkonfigūravimas: laidų skerspjūvio padidėjimas yra tiesiškai proporcingas pasipriešinimo mažėjimui. Statybos medžiagai naudojamas varis turi ~40 % mažesnį pasipriešinimą nei aliuminis. Tai padeda pasiekti vienodą srovės apkrovos talpą.
Fazių apkrovos balansavimas: visų fazių apkrovų išlyginimas padeda sumažinti neutraliojo laidininko srovę ir susijusias nuostolas.
Pagal perkonfigūravimą trumpinamas maitinimo linijos kelias, todėl sumažėja bendras įtampų kritimas.
Energetikos departamentas nurodo, kad komunalinės įmonės, taikančios šiuos metodus, patiria 30 % mažiau prastovų ir sutaupo 18 % sąnaudų (JAV Energetikos departamentas, 2024 m.).
Didelio pasipriešinimo jungtys: nuoseklūs gedimai nuo laisvų terminalų iki korozijos
Sujungimų šiluminis senėjimas ir kodėl tai yra pagrindinė žemos įtampos skirstomosios sistemos gedimų priežastis.
Pagrindinė žemo įtampos sistemų gedimų priežastis yra aukštos varžos jungtys. Geri pramonės duomenys rodo, kad tokie gedimai sudaro 40 % visų žemo įtampos sistemų problemų. Mūsų patirtimi, jie atsiranda tada, kai termineliai yra prilaisvinti, kai yra korozija ir taip pat neprižiūrimose sistemos kontaktinėse vietose. Pagal Džaulio dėsnį, varža ir šiluma turi eksponentinį ryšį. Net 10 °C temperatūros padidėjimas per trumpą laiką (mažiau nei per savaitę) sumažina izoliacijos tarnavimo laiką 50 %. Problema ypač akivaizdi pakrantės regionuose, nes druskingas oras pagreitina metalinių detalių kontaktų koroziją. Vidurio šalies gamyklose, kuriose gaminama pramoninė tarša, dėl drėgno oro, kuriame yra sieros dioksido, žemo įtampos kontaktų vietos labai greitai blogėja. Jei tokios problemos neaptinkamos laiku, prasideda lankinimo procesas, kuris pradeda medžiagų karbonizuotis, o tai dar labiau pablogina būklę iki kol sistema žūva katastrofiškai.
Geriausios praktikos jungčių vientisumui užtikrinti: sukimo momentas, priešoxidacinės priemonės ir infraraudonųjų spindulių termografija
Aktyvi rizikos mažinimas remiasi trimis integruotomis praktikomis:
Sukimo momento taikymas kalibravimo ribose: užtikrina vienodą mechaninio slėgio taikymą – per mažas sukimo momentas leidžia sujungimui atlaisvėti dėl virpesių, o per didelis deformuoja laidus ir sumažina kontaktinį plotą.
Dielektrinė tepalą su cinko nanodalelėmis: slopina drėgmės prasiskverbimą ir neleidžia oksiduotis, ypač drėgnose ir korozinėse aplinkose.
Naštos bandymai naudojant infraraudonųjų spindulių termografiją: ši technika atskleidžia „karštųjų taškų“ buvimą, kurie kitaip būtų nepastebimi. Jei temperatūros nuokrypis nuo pradinės reikšmės yra ≥5 °C, situacija reikalauja nedelsiant imtis veiksmų.
Kai šios praktikos taikomos kartu, dokumentuotuose pramonės atvejuose buvo nustatyta, kad jos sumažina žemos įtampos jungčių susijusius gedimus 78 %.
Aplinkos stresoriai: drėgmė, korozija ir žemo įtampos skirstymo įrenginių hermetiškumas
Korozijos keliai pakrantės, pramonės ir drėgnoje aplinkoje – ir jų poveikis žemo įtampos skydų ilgaamžiškumui
Korozija tikrai paspartėja sunkiose aplinkos sąlygose. Pavyzdžiui, pakrantės zonose druskingas oras sukelia galvaninės korozijos problemas metalinėse dalyse. Pramoninėse zonose taip pat kyla kitokie iššūkiai, nes teršalai, tokie kaip sieros dioksidas, sukuria rūgštį elektros jungtyse. Ir nepamirškite nuolatinių šlapių–sausų ciklų, kurie laikui bėgant elektrocheminės žalos dėka suydo varinius autobusus ir plienines korpusų dalis. Skaičiai pasako vertą pastebėti istoriją – kontaktinė varža per penkerius metus dažnai padidėja apie 300 %, dėl ko įranga perkaista ir sumažėja jos šilumos atidavimo gebėjimas. Plokštės, veikiamos šių sąlygų, paprastai tarnauja tik 40–60 % trumpiau nei tos, kurios laikomos kontroliuojamoje aplinkoje, todėl jas tenka keisti anksčiau nei numatyta ir susidurti su įvairiomis eksploatacinėmis problemomis kelyje.
Išsamiau aptariant korpusus (IEC 61439-1, IP klasifikacija) ir profilaktinės priežiūros priemones
Korpusai turi atitikti IEC 61439-1 reikalavimus ir atitinkamus aplinkos sąlygų kietumui skirtus IP įvertinimus – bendrosioms pramoninėms programoms naudokite IP55 klasės korpusus, o pakrantės ir valymo aplinkoms – IP66 klasės korpusus, kad būtų kontroliuojamas drėgmės ir dalelių patekimas. Kas ketvirtį atliekant techninę priežiūrą, atlikite šiuos veiksmus:
1. Dukrometro bandymus, siekiant įvertinti lankstaus kanalo sandarinimo tarpinės būklę
2. NSF H1 sertifikuotų terminalų korozijos inhibitorių taikymą
3. Vidinės drėgmės matavimus kalibruotais higrometrais
4. Termografinius tyrimus maksimalios apkrovos metu, siekiant įvertinti karštųjų taškų susidarymą ir atlikti profilaktinę priežiūrą.
2023 m. patikimumo tyrime buvo nustatyta, kad korozijos prevencijos priemonės sumažino techninės priežiūros ir eksploatacines problemas visose ekstremaliomis aplinkomis 70 %.
Apsaugos sistemos patikimumas: senėjantys įrenginiai, koordinavimo klaidos ir diagnostikos netikslumai
Kodėl relės nuokrypis ir jungiklių ausis sukelia netikėtus išsijungimus arba neveikia, kai to reikia žemo įtampos skirstymo sistemose?
Senesnė apsaugos įranga, tokia kaip relės ir grandinės pertraukikliai, dėl senėjimo ir mechaninio ausimo dažnai praranda kalibravimą, todėl reaguoja mažiau tiksliai į avarines sąlygas. Kai relės kontaktai oksiduojasi, jų varža didėja ir išsisklaido išsijungimo laikas. Panašiai, grandinės pertraukiklių spyruoklės silpnėja, sukeliant netikėtus atsidarymo ir užsidarymo veiksmus. 2023 m. Energijos patikimumo taryba nurodė, kad beveik pusė (apytiksliai 42 %) visų neplanuotų žemosios įtampos apsaugos sistemų išjungimų buvo sukelta dėl pasenimo. Šie problemų požymiai dažniausiai būna tokie:
Neteisingi išsijungimai trikdo verslo veiklą be priežasties;
Nepajėgimas išsijungti padidina lankinio išbėgimo ir įrangos gedimo riziką, nes apsaugos sistemos neveikia pilnu pajėgumu avarinėmis sąlygomis. Termovizijos tyrimai, atlikti pasenusių grandinės pertraukiklių terminaluose, kuriuose temperatūros skirtumas viršija 15 °C, yra papildomas įspėjimas.
Šiuolaikiniai diagnostikos metodai: strategija, grindžiama būsenos stebėjimu, termografiniais tyrimais ir laiko–srovės kreivių analize
Naudojant šiuolaikinę diagnostiką, įmanoma numatyti apsauginių relės sistemų techninę priežiūrą. TCC kreivės analizė nustato laiko pagrindu veikiančius išjungimo nustatymus ir palygina juos su gamintojo nurodytais laiko nustatymais, kad būtų galima aptikti nuokrypius dar prieš išsijungimą lauke. Termografinis vaizdavimas fiksuoja šilumos anomalijas jungtyse su tikslumu ±2 °C. Kai šie metodai derinami su kitais metodais, pvz., dalinio išlydžio aptikimu, jie sudaro „numatytąją triadą“.
Numatinis diagnostikos metodas X Diagnostikos metodo rodiklis Gedimo prevencija Veiksmas
Kai įvertinama būklės pagrindu atliekama keitimo strategija, kai keičiami tik tie komponentai, kurių būklė matoma prastėjusi, įrenginio tarnavimo laikas padidėja 35 %, o netikėtų gedimų skaičius sumažėja 60 % (IEEE techninės priežiūros ataskaita, 2023 m.). Šis naujas požiūris naudoja duomenis, kad būtų pašalintos kalendorinės keitimo tvarkaraščių schemos ir optimizuota elektros įrenginių techninė priežiūra, atsarginių dalių planavimas bei prastovų planavimas.
Dažniausiai užduodami klausimai
Per didelis įtampos kritimas žemos įtampos skirstymo sistemose – kokia yra priežastis?
Padidėja varža, o žemos įtampos skirstymo sistemose nepakankamai storų laidų naudojimas ir korozijai pažeistos elektros jungtys sukelia padidėjusią varžą ir energijos nuostolius.
Kaip per didelis įtampos kritimas veikia įrangą?
Įrangos, pvz., variklių ir šviesos šaltinių, eksploatacijos kaštai padidės, taip pat išsisklaidys šiluma, dėl ko sumažės efektyvumas ir našumas.
Kokios technikos naudojamos įtampos kritimo problemoms aptikti?
Inžinieriai įtampos kritimui sistemoje aptikti ir modeliuoti naudoja Omo dėsnį, varžos modeliavimą bei tokias programas kaip ETAP.
Ką verslo įmonės gali padaryti, kad sumažintų įtampos kritimą sistemose?
Laidų keitimas, fazių balansavimas ir maitinimo linijų perkonfigūravimas yra veiksmingiausios priemonės įtampos kritimui sumažinti ir efektyvumui pagerinti.
Kokios priežiūros strategijos padeda išvengti prijungimo vietų vientisumo praradimo?
Norint išvengti prijungimų vientisumo pažeidimo, taikykite kalibruotą sukimo momentą, naudokite dielektrinį tepalą ir atlikite apkrovos būsenos infraraudonosios šviesos termografinį tyrimą.