Фазировка питающих линий

Когда для обеспечения надёжности работы электрооборудования применяют
более одного питающего источника, актуальным становится вопрос фазировки питающих электроустановку линий.

Фазировка источников — это мероприятия по обеспечению совпадения одноимённых фаз разных источников по величине и фазе так, чтобы разность потенциалов между ними была как можно ближе к нулю.

Вы так же можете прочитать эту статью на сайте Гуру ПНР.

Для чего делается фазировка?

1. Если электроустановка сфазирована, это позволяет делать переключения электрооборудования  без потери питания;
2. Сфазированые источники гарантируют правильную работу электродвигателей и другого оборудования чувствительного к чередованию фаз после переключения АВР с основного источника на резервный, при потере питания основного источника.

Фазировка начинается задолго до подачи напряжения на электроустановку и делится на несколько этапов:

1. Проверка целостности жил кабеля ("прозвонка") — операция определения концов кабеля, соответствующих одной жиле, и их маркировка. Данная операция проводится при монтаже кабельной или воздушной линии. Каждая жила на одном конце должна иметь ту же самую маркировку на другом.
2. Определение чередования фаз или полярности источников питания, к которым будет подключена монтируемая линия. Как правило, определяется по цветовой маркировке или буквенному обозначению на выводах источника питания. Если есть сомнения в правильности обозначения выводов источника, то на вывода подаётся напряжение и выполняются измерения.
3. Проверка фазировки рабочим напряжением. Производится после подключения линии к источнику и подачи на неё напряжения. Измерения производятся на противоположных от источника концах линии в любом доступном месте.

Итак, рассмотрим все этапы по очереди.

Способы проверки целостности цепи ("прозвонки" жил кабеля)

Прежде, чем подключать кабель, нужно выполнить "прозвонку", т. е. установить, какому выводу кабеля на одной стороне соответствует вывод на другой стороне одной и той же жилы и пометить их. Работу эту должен делать
персонал монтажной организации после прокладки, но как правило, монтажники полагаются на цвета или "раскрутку", что увеличивает вероятность ошибки, поэтому наладчику лучше перепроверить. Делается эта
операция совместно с проверкой изоляции кабельной линии и несёт в себе
ещё две не очевидные, но полезные функции:

• Во-первых, проверку целостности жил. Нередки случаи, когда где-то на трассе не была смонтирована или некачественно смонтирована промежуточная муфта. Такой кабель может успешно проходить проверку на сопротивление изоляции, но после подачи напряжения "доходят" не все фазы до потребителя;
• Во-вторых, устанавливается факт того, что нужный кабель пришёл в нужное место, так как при подключении кабели могут просто перепутать в кабельном лотке или полуэтаже и завести в шкаф не то, что нужно. А потом это "не то, что нужно" ещё и расключить по раскрутке.

Прозвонка с помощью двух "аркашек" или одной "аркашки" и одной перемычки.

"Аркашка" — профессиональное название прибора для проверки целостности цепи. В простейшем случае состоящего из батарейки, лампы и щупов. Более сложные экземпляры оснащаются защитой от попадания на жилу под напряжением и звуковым зуммером.

Принцип прозвонки с помощью пробника ("Аркашки")

Методология проверки следующая:

1. Организовывается канал связи (по рации или по телефону);
2. Наладчик на одном конце "садится" одним полюсом "аркашки" (как правило с крокодилом) на заземляемые конструкции, а вторым (обычно щуп) — на любую из жил кабеля. И сообщает второму наладчику, что он готов;
3. Второй наладчик точно так же "крокодилом" садится на заземляемую часть, а вторым (щупом) начинает последовательно касаться каждой жилы кабеля,
   пока не засветится лампа;
4. Если оба наладчика "нашли" одну и ту же жилу, то лампы загораются у обоих. Тогда первый наладчик (который ждёт), увидев, что его лампа засветилась, "моргает" несколько раз размыкая/замыкая щуп на жиле;
5. Второй наладчик так же видит данный "код" и понимает, что попал на ту же жилу, где сидит его коллега, а не на заземлённую, которая "моргать" не будет. Поэтому, дождавшись, когда первый наладчик закончит "моргать", он точно так же "моргает" ему в ответ, чтобы подтвердить, что нужная жила найдена;
6. Далее, можно переходить к следующей жиле.

Следует отметить, что для такой операции "аркашки" должны быть согласованы, т. е. у одного наладчика на "крокодильчике" должен быть "минус", а на щупе "плюс", а у другого — всё наоборот.

Иногда вместо одной из "аркашек" используют простую перемычку. Тогда наладчик с "аркашкой", найдя жилу, на которой светится лампа, просит по каналу связи другого наладчика "поморгать".

Принцип прозвонки одним пробником и перемычкой

Очень часто бывают случаи, когда канал связи между наладчиками установить не удаётся из-за слишком большого расстояния между концами кабеля и
отсутствия сотовой связи. В этом случает применяют телефонную
"прозвонку".

Телефонная прозвонка — это телефонная трубка дооборудованая всё той же батарейкой, как у "аркашки". С помощью телефонной прозвонки наладчики могут общаться голосом, когда подключены к одной и той же жиле. Дооборудованию поддаются только трубки старого образца с угольными наушниками.

Провзонка с помощью разомкнутой "аркашки"

Это довольно экзотический способ, но действенный, когда нет возможности
прозвонить относительной общей заземлённой конструкции. Например, когда
кабель соединяет электроустановки, одна из которых имеет систему IT
(нейтраль трансформатора не заземлена или заземлена через большое
сопротивление). Или у электроустановок разные контуры заземления, не
соединённые напрямую друг с другом. Для выполнения этой операции нужен
мультиметр или вольтметр измеряющий постоянное напряжение.

1. На одной стороне наладчик подключает "плюс" пробника к одной жиле, а "минус" к другой;
2. Сообщает наладчику на другом конце, что под "плюсом" он пометил жилу, как фаза "A", а "минусом", как фаза "B";
3. Наладчик на втором конце ищет мультиметром (или вольтметром) ту пару, которая надёжно показывает напряжение батарейки "аркашки". Если напряжение отрицательное, то щупы нужно переподключить наоборот;
4. Таким образом, на том выводе, где был положительный щуп, второй наладчик наносит маркировку фазы "A", а где отрицательный - маркировку фазы "B".
5. Далее, операции 1-4 повторяются для других жил, сопоставляя "плюсу" и "минусу" другие фазы или обозначения.

Прозвонка жил кабеля с помощью аркашки и мультиметра

Этот способ прозвонки трудоёмок, если требуется прозвонивать многожильный кабель, но незаменим, если нужно прозвонить кабель с высоким сопротивлением жил (например, компенсационный кабель термопары). Одним махом определяется не только целостность, но и полярность жил кабеля.

Прозвонка кабеля с помощью магазина сопротивлений

Способ позаимствован у связистов. Для выполнения такой прозвонки требуется соорудить магазин с сопротивлениями. В простейшем виде магазин
представляет из себя цепь из последовательно собранных сопротивлений:

Магазин сопротивлений для прозвонки

Величина сопротивлений должна быть одинаковый, кроме первого, и составлять килоомы, чтобы исключить влияние сопротивления проводов. Например, от 1 кОм до 10 кОм. Выше нет смысла, потому что может набраться такое сопротивление, которое выходит за пределы измерения мультиметра или омметра.

Суть прозвонки заключается в том, что нужно каждую жилу на одном из концов кабеля подключить в цепь между двумя сопротивлениями. Один конец (начало) магазина сопротивлений заземляется. Тогда на другом конце с помощью омметра легко относительно "земли" определяются жилы кабеля по значению сопротивления. Например, если первое сопротивление у нас 2 кОм, а все остальные 4 кОм, то "найдя" жилу кабеля на другом конце с сопротивлением 10 кОм, мы точно знаем, что это 3-я жила и наносим на
неё соответствующую маркировку.

Прозвонка с помощью заземлённого магазина сопротивлений

При небольшом изменении подключения кабеля этот способ можно использовать в случае, когда нет возможности прозвонить через общие заземлённые конструкции. В таком случае нужно первую жилу кабеля подключить к началу магазина сопротивлений. На втором конце кабеля придётся найти пару жил, между которыми сопротивление 2 кОм, затем взять третью жилу и измерить сопротивление обоих предыдущих относительно её. Жила, у которой сопротивление будет больше на 2 кОм, и будет являться первой жилой кабеля, относительно которой нужно вызвонить все остальные.

Прозвонка незаземлённым магазином сопротивлений

Маркировка жил

После "прозвонки" кабеля нужно определиться, как его подключать. Подключать монтажник его будет по маркировке, нанесённой на жилах кабеля. Как правильно пометить жилы, в этом нам поможет следующая таблица:

Как только функциональность жил кабеля определена прозвонкой,
кабель подключается. Но, как ни парадоксально, все описанные действия не
гарантируют нам правильность фазировки, а лишь уменьшают вероятность
ошибки и предсказуемость её устранения. Необходимым и важным компонентом для возможной установки причины несфазированости линий является чередование фаз источников. Определения чередования фаз — второй важный этап фазировки. Следует отметить, что чередование фаз в
электроустановках выше 1000 В выполняется специальными трубками
фазировки и то только до определённого класса напряжения. Как правило,
все приборы для проверки чередования фаз применяются для напряжений ниже 1000 В, поэтому проверку фазировки следует выполнять на вторичных цепях трансформаторов — измерительных или силовых. Для того, чтобы эта
проверка была достоверной, нужно выполнить "прозвонку" ошиновки подводимой к высокой стороне трансформатора, т. е. убедиться, что предполагаемая фаза "A", "B" и "C" на вводе, куда будет подано напряжение, соответствует выводам "A", "B" или "C" (или "U", "V", "W") трансформатора. Затем, выводы вторичных обмоток "а", "b" и "c" трансформатора нужно прозвонить до ближайшего клеммника, где будет выполняться проверка чередования фаз прибором контроля фаз.

У трансформаторов, относительно вторичных цепей которых будет
производиться проверка чередования фаз, должны быть одинаковые группы
соединения обмоток.

Проверка чередования фаз

Проверка чередования фаз производится приборами для проверки чередования фаз или вольтамперфазометрами после первой подачи напряжения на вводных губках вводного автомата или на ближайшем клеммнике. Хорошим тоном является подвод прямого чередования фаз — когда фазы "A", "B", "C" следуют друг за другом. Чередование фаз достаточно проверить на одном вводе, а затем фазировать второй относительно него через включенный секционный выключатель.

Но очень часто бывает, что с питающей подстанции приходит неверное чередование фаз. Что делать и где исправить подключение: на питающей
подстанции или на принимающей? Вопрос на самом деле философский, но
Прохор Наумович для себя сделал следующий вывод: лучше менять
подключение кабелей на принимающей подстанции и ни в коем случае не
исправлять маркировку приходящей линии, а на шины, куда подключается
кабель перенести маркировку с кабеля. Почему так? На это есть ряд
веских причин:

1. Это напоминание того факта, что на питающей подстанции другое чередование фаз. Информацию о чередовании можно отразить на корпусе ввода или однолинейной схеме;
2. После ремонта кабеля одного из вводов подключение отремонтированного кабеля на принимающей подстанции производится по нанесённой маркировке;
3. Так как потребитель всегда ремонтирует свой кабель сам, к питающей
   подстанции у него может не быть доступа, поэтому подключение там он не
   контролирует. Какие бы ни были взаимоотношения потребителя с питающей подстанцией, высока вероятность, что кабель на ней после ремонта и испытания рассадят по цветам просто потому, что они не знают / не помнят и не обязаны помнить об особенностях каждого потребителя — это забота ответственного за электрохозяйство потребителя. А такие вещи должны ему быть известны;
4. Если по каким-то причинам сфазировать отремонтированный кабель не удаётся (например, из-за ошибки при установке промежуточной муфты), то
   достаточно просто "перепрозвонить" кабель снова и перемаркировать его со своей стороны, чем менять жилы на питающей подстанции и получить ещё кучу вариантов, как можно посадить жилы кабеля, чтобы фазы совпали...

Проверка фазировки рабочим напряжением

Приняв напряжение на один ввод и проверив его фазировку, обычно включают секционный выключатель и запитывают собственные нужды подстанции: подают напряжение на щиты освещения и обогрева, шкафы оперативного тока и центральной сигнализации, фазируют измерительные трансформаторы и силовые, готовятся к фазировке второго ввода.

Фазировка линий выше 1000 В

Прямая фазировка линий выше 1000 В производится специальными трубками
фазировки. Например, имеем следующую подстанцию с двумя вводами
кабельными линиями КЛ-1 и КЛ-2:

Схемы подстанций при различном способе фазировки: на вводном выключателе (сверху) или на секционном разъединителе (снизу)

Есть два варианта фазировки: фазировка на выключателе ВВ-2 или фазировка на секционном разъединителе (СР). Какой выбрать - дело удобства доступа к
токоведущим частям, так как прямая фазировка подразумевает замер
непосредственно на шинах. Но фазировка на выключателе ВВ-2 предпочтительнее, так как позволяет делать меньшее число переключений. О
нём пойдёт дальше речь.

Подготавливают место измерения на выключателе ВВ-2: выкатывают выключатель, разбирают заднюю стенку ячейки, раздвигают шторки и выполняют необходимые мероприятия по организации удобства доступа к шинам или контактам. Затем, на секцию 1 подают напряжение 6 кВ от линии КЛ-1 через вводной выключатель ВВ-1. Далее, подают напряжение на секцию 2 включением секционного выключателя СВ.

Проведение проверки совпадения фаз трубкой фазировки ТФ

Один конец фазировочной трубки устанавливают на шину фазы "A" со стороны
КЛ-2, а вторым концом касаются шины фазы "A" со стороны 2-ой секции. Это
должны быть шины, которые будут соединены одним полюсом выключателя
ВВ-2 при его включении. При совпадении фазировки индикатор трубки не
будет светиться. Если он светиться, то, переставляя второй конец фазировочной трубки на шины других фаз, нужно определить, на какой шине
(фазе) он не светиться, и записать эту комбинацию. Тоже самое проделать
для всех остальных фаз. По записи комбинации будет понятно, какие жилы
кабельной линии КЛ-2 куда нужно пересадить, чтобы фазы на полюсах
выключателя ВВ-2 совпали.

После этого, не меняя схемы (ВВ-1, СВ, СР - включены, а ВВ-2 - отключен) приступают к фазировке цепей трансформаторов ТЛС-1 и ТЛС-2, ТН-1 и ТН-2. И когда уже будет выполнена успешно эта процедура, включают выключатель ВВ-2 и отключают СВ.

Но этот способ не всегда работает в сетях с изолированной нейтралью, так
как неоновая лампа может ложно светиться при любых комбинациях,
например, из-за разности положений РПН трансформаторов Т-1 и Т-2 или
из-за несовпадения групп обмоток трансформаторов и даже из-за конфигурации сети. Чтобы снизить влияние мешающих факторов, соединяют
перемычкой фазу одного источника с одноименной фазой другого, т. е. как
будто у выключателя ВВ-2 замкнулся всего лишь один полюс, а не три. Но
опасность заключается в том, что нужно точно знать, что обе кабельные
линии питаются от разных источников, ведь возможен вариант, когда на
подстанции, где стоят трансформаторы Т-1 и Т-2 включили секционный
выключатель из-за чего оба ввода питаются не от разных систем шин а, от
одной.

Если сфазировать фазировочной трубкой не представляется
возможным, то проводят фазировку по низкой стороне трансформаторов ТСН-1 и ТСН-2, ТН-1 и ТН-2.

Фазировка линий по стороне до 1000 В в системе с глухозаземлённой нейтралью

Если сфазировать по стороне выше 1000 В не удаётся, то нужно понять -
почему? Как уже было сказано в предыдущем разделе, причин может быть
несколько:

1. Разные положения РПН трансформаторов Т-1 и Т-2;
2. Конфигурация линий КЛ-1 и КЛ-2;
3. Несовпадение групп обмоток трансформаторов Т-1 и Т-2.

Чтобы это понять, прибегают к фазировке по низкой стороне трансформаторов ТЛС-1 и ТЛС-2. В распредустройсте выше 1000 В собирают схему, когда каждая секция питается от своего ввода (ВВ-1 и ВВ-2 включены, СВ
отключен и СР разобран). Подают напряжение на силовые трансформаторы
ТЛС-1 и ТЛС-2. Для фазировки выбирается удобное место — там, где есть
доступ к фазам обоих источников. Это могут быть силовые контакты одного
из вводных автоматов или секционный выключатель. Естественно, этот
автомат должен быть отключен и приняты меры исключающие его ошибочное
включение: автомат выкачен, АВР выведен, цепи управления сняты. К этому
моменту должно быть понимание, где ожидать ту или иную фазу после подачи
напряжения, следовательно, должна быть нанесена маркировка в виде
надписей или цветом.

Разность положения РПН трансформаторов Т-1 и Т-2 определяется замером напряжений отдельно на вводе 1 и вводе 2, а затем сопоставляется друг с другом. Факт того, что у трансформаторов ТЛС-1 и ТЛС-2 заземлена нейтраль (т. е. они имеют общую точку), исключает фактор влияния конфигурации сети. Остальные факторы определяются по векторным или потенциальным диаграммам.

Предположим, фазировка проверяется на отключенном секционном автоматическом выключателе, у которого на верхние контакты приходят три фазы от ввода №1, а снизу - от ввода №2.

Схема подстанции при проведении фазировки на секционном выключателе с низкой стороны

Методика фазировки следующая:

1. Одним
   щупом мультиметра касаются верхнего контакта автомата, где ожидается
   фаза "А" первого источника, а вторым - нижнего контакта, где ожидается
   фаза "А" второго источника;
2. Если напряжение близко к нулю (единицы вольт), то фазы совпали;
3. Если
   между фазами напряжение, равное линейному сети, то нижний щуп
   переставляется на следующий контакт (например, где ожидается фаза "B"
   второго источника);
4. Если напряжение опять не близко к нулю, то
   нижний щуп мультиметра переставляется на следующий контакт автомата, где
   ожидается фаза "C" второго источника;
5. После определения между
   какими контактами автомата напряжение равно нулю, записывают или
   запоминают эту пару верхнего и нижнего контакта и повторяют действия с
   пунктов 1-5, установив верхний щуп на фазу, где ожидается фаза "B"
   первого источника и так далее для полного определения всех пар
   контактов, между которыми напряжения равны нулю.

Если все пары верхнего и нижнего контактов совпали - каждая на своём полюсе автомата, то считается, что линии сфазированы. Если же нет, то благодаря заблаговременно сделанной "прозвонке" известно, где какие жилы нужно переключить на питающем кабеле КЛ-2.

Но бывает и такое, что невозможно найти пару контактов между которыми напряжение равно нулю и, как следствие, сфазировать линию. Почему так происходит и что с этим делать?

Случай 1

Допустим, наладка высокой стороны была не в нашей зоне ответственности, низкую сторону всю выверили, но при проведении методики фазировки не получается определить все три пары фаз, между которыми напряжение равнялось бы нулю. Тогда снимаем потенциальную диаграмму относительно одного из вводов и получаем следующие значения:

Откуда берутся такие значения? Построим векторную диаграмму для ввода
1 и относительно неё построим потенциальную диаграмму. Чтобы определить
конец вектора Ua2 строим:

1. Центр окружности из конца вектора Ua1 с радиусом 240;
2. Центр окружности из конца вектора Ub1 с радиусом 240;
3. Центр окружности из конца вектора Uc1 с радиусом 480;
4. Точка пересечения всех трёх окружностей даёт нам конец вектора Ua2.

Таким образом мы нашли положение вектора Ua2 относительно ввода 1, построив потенциальную диаграмму по столбику Ua2. Аналогичную процедуру делаем для остальных векторов Ub2 и Uc2 по соответствующим столбикам таблицы.

Построение потенциальной диаграммы и её анализ

На рисунке слева построенная диаграмма ввода 1 (с индексами 1) и ввода 2
(с индексами 2). Диаграмма обескураживает, но если достроить векторную
диаграмму высокой стороны трансформатора ТСН-2 (вектора UA, UB, UC), то ситуация проясняется: так как группа трансформатора 11, то относительно высокой стороны векторная диаграмма ввода 1 (Ua1, Ub1, Uc1) в порядке, а вот векторная диаграмма ввода 2 (Ua2, Ub2, Uc2) оказалась не в том квадранте относительно высокой стороны, да еще и чередование фаз другое. Это говорит о том, что к трансформатору ТСН-2 подведено неверно чередование фаз "В" и "С" со стороны линии КЛ-2.

Случай 2

Допустим, мы получили следующую потенциальную диаграмму:

Так же строим потенциальную диаграмму:

Построение потенциальной диаграммы и её анализ для случая, когда не совпали группы трансформаторов

Из полученной диаграммы видно, что группа трансформатора ТСН-2 не 11, а 5.
К сожалению, такое на практике Прохора Наумовича случалось, что в одном
и том же распредустройстве разные группы ТСН. Все эти диаграммы можно
строить условно, не обязательно соблюдать точность. Главное - понять
суть, что и где относительно чего находится. Поняв это, понятно какие
жилы кабеля КЛ-2 нужно переключать.

Заключение

Возможны и более сложные случаи, когда векторные диаграммы вторичных цепей трансформаторов собственных нужд не так очевидны. В этом случае нужно поэтапно снимать диаграммы и на трансформаторах напряжения ТН, а затем анализировать их. И, помните, никогда не нужно брезговать прозвонкой,
чтобы не попасть в глупую ситуацию и не потерять драгоценное время и
репутацию!