Nesymetrie napětí je v třífázové distribuční soustavě všeobecně způsobena nerovnoměrným zatížením ve dvou nebo třech fázích jednofázovými zátěžemi.
Nesymetrie napětí je přímo závislá na velikosti jednofázové zátěže v procentech jmenovitého výkonu a na velikosti impedance napájecí distribuční soustavy. Nesymetrie napětí je stav, ve kterém se napětí třífázové rozvodné distribuční soustavy liší v amplitudě nebo jsou odchylky od jejich normálního fázového posunu 120°, nebo obojí. Podle výsledku součtu fázorů jednotlivých fází může být nesymetrická soustava nevyvážená nebo soustava vyvážená.
Zdroje nesymetrie napětí
Převládající příčina nesymetrie je nesymetrické jednofázové zatížení. V distribučních soustavách nízkého napětí jsou jednofázové spotřebiče téměř výlučně připojovány mezi fázi a střední vodič, avšak s rozložením více či méně rovnoměrným do všech tří fází. V distribučních soustavách vysokého a velmi vysokého napětí mohou být jednofázové zatížení připojena buď mezi fázemi nebo mezi fázi a střední vodič. Významné jednofázové odběry jsou napájecí stanice střídavé trakce a jednofázové pece.
Nesymetrie napětí způsobená jednofázovým zatížením připojeným mezi dvě fáze je prakticky rovna poměru příkonu zatížení a třífázového zkratového výkonu sítě.
Zpětná složka napětí se šíří ze sítě nižší úrovně do sítě vyšší úrovně napětí s velkým útlumem. Ve směru z vyšší do nižší úrovně závisí útlum na přítomnosti točivých strojů, které mají vyrovnávající účinek.
Účinky nesymetrie napětí
Značná nesymetrie napětí způsobuje zvýšený ohřev transformátoru. Určení zda transformátor je schopen napájet jednofázové zátěže, jejichž příkon je značným procentem jmenovitého výkonu transformátoru, by mělo být konzultováno s výrobcem.
Zpětná impedance třífázového indukčního stroje odpovídá jeho impedanci při rozběhu. Proto stroj pracující s nesymetrickým napájením bude odebírat proud se stupněm nesymetrie několikanásobným ve srovnání s napájecím napětím. Následkem toho se mohou třífázové proudy značně lišit a zvýšený ohřev vodičů (vinutí) ve fázi s větším proudem bude jen částečně vyrovnán zmenšeným ohřevem v ostatních fázích a ohřev stroje bude narůstat.
Například nesymetrie způsobí protékání zpětné složky proudu trojfázovým indukčním motorem, která bude redukovat výstupní točivý moment při jmenovitém proudu nebo při jmenovitém výstupu způsobí nadměrný ohřev motoru. V některých motorech může nesymetrie 3 % mít za následek snížení jmenovitého výstupu o 10 %. Jsou-li podmínky nesymetrie na síťovém napájení trojfázového motoru, je důležité konzultovat s výrobcem motoru určení úměrného snížení jmenovitého výstupu nezbytného pro bezpečný provoz.
Extrémním případem nesymetrického napájení je odpojení jedné fáze, což rychle vede k destrukci stroje. Motory a generátory, zejména větší a nákladnější, se chrání odpovídajícími ochranami v souladu s ČSN 33 3051. Jestliže nesymetrie napájení je dostatečná, ochrana proti „jednofázovému chodu“ může reagovat na nesymetrické proudy a vypnout stroj.
Protože hlavním účinkem nesymetrie je ohřev vinutí stroje, mohou být připuštěny krátkodobé úrovně nesymetrie do 4 % po několik sekund nebo dokonce několik minut.
Účinek na měniče se bude měnit v závislosti na typu výkonového obvodu a na použité metodě řízení. Každý typ řízení a obvodu by měl být detailně analyzován. Účinek na řízené a neřízené měniče, které napájejí odporové zátěže, bude všeobecně malý. Fázově řízené měniče typu, který používá fázově posouvané síťové napětí, jako jejich vztažný signál, budou ovlivněny méně než měniče, které používají k synchronizaci se sítí lineárně stoupající napětí a jeho průchod nulou jako vztažný signál. Řízené a neřízené měniče, které napájejí baterie kondenzátorů a které napájejí stejnosměrný meziobvod nepřímých měničů (střídače zdrojů napětí), budou mít nesymetrie proudu, které jsou značně větší než je nesymetrie napětí a větší než měniče, které napájejí induktivní zátěž jako je stejnosměrný motor.
Vícefázové měniče, v kterých vstupní fázová napětí přispívají postupně k stejnosměrnému výstupu, jsou také ovlivňovány nesymetrií napájení, která způsobuje nežádoucí zvlněnou složku na stejnosměrné straně a necharakteristické harmonické na střídavé straně.
Zvláštní péče by měla být věnována měničům, které napájejí kondenzátorové baterie, jelikož vrcholový proud je nesymetrií napětí značně zvětšen. Pro velmi velké kondenzátorové baterie, kde zvlnění napětí je malé, je vrcholový proud každé fáze omezen jen impedancí zdroje (impedancí sítě v místě připojení měniče a v kmitočtovém rozsahu vrcholového proudu), jakoukoliv přídavnou impedancí v měniči a rozdílem napětí kondenzátorové baterie a síťového napětí (například pro nesymetrii napětí 3 % a impedanci zdroje 1 % může být poměr vrcholových proudů mezi fázemi až 20 %; Toto je však extrémní podmínka, jelikož je nepravděpodobné, že při impedanci zdroje 1 % by jednofázová zátěž mohla způsobit tak velkou nesymetrii.
Účinky rušení v rozsahu 2 kHz až 150 kHz
Nejzávažnějším účinkem je zhoršená funkce nebo chybná funkce elektronických měřicích systémů, zejména nesprávné zobrazení dodané energie na elektroměru.
V několika případech, kdy elektroměry registrovaly pouze část energie skutečně přiváděné do veřejné napájecí soustavy z PV střídače, výzkumy ukázaly, že tato chybná funkce byla způsobena zvlněním proudu střídače, které může za určitých okolností ovlivnit elektroměr. Ve většině případů takové zvlnění proudů ze střídačů má kmitočet v rozsahu od 3 kHz do 150 kHz vyplývající ze spínacího kmitočtu (několik desítek kHz) a jeho harmonických.
Dalšími účinky jsou rušení elektronických ovládání jako je například: neúmyslné zapnutí a vypnutí pouličního osvětlení, předcházení elektronických hodin, samočinné opětné zapnutí domácích spotřebičů, ztráta funkce semaforu a nesprávný provoz topných systémů způsobený poruchami čidla.
