ei_2006_11_s52_elhand.pdf
(
449 KB
)
Pobierz
p r e z e n t a c j a
p r e z e n t a c j a
kompensacja mocy biernej
pojemnościowej z zastosowaniem
dławików indukcyjnych
Mirosław Łukiewski – ELHAND TRANSFORMATORY
Z
agadnienie kompensacji mocy
pła (strat czynnych) wymusza prze‑
wymiarowanie elementów systemu:
chroniczne, wykorzystujące moc bier‑
ną indukcyjną do wytwarzania pola
elektromagnetycznego, które jest wa‑
runkiem ich działania. W takich zakła‑
dach może dojść do konieczności kom‑
pensacji mocy biernej indukcyjnej. Do
tego celu stosuje się najczęściej odpo‑
wiednie baterie kondensatorów.
Przedsiębiorstwa, w których pracują
rozbudowane sieci kablowe, przy jed‑
noczesnym niedoborze obciążenia in‑
dukcyjnego ponoszą dodatkowe koszty
związane z przekompensowaniem sie‑
ci. Oznacza to, że mocy biernej pojem‑
nościowej, której źródłem są odbiorniki
o charakterze pojemnościowym (linie
kablowe), jest w sieci zakładowej więcej
od mocy biernej indukcyjnej. W efekcie
na przyłączu elektrycznym zarejestro‑
wana zostanie energia bierna pojemno‑
ściowa oddawana do systemu:
Q
IND
– moc bierna wytwarzana przez
odbiornik o charakterze indukcyjnym,
w [var].
Po przekroczeniu zadanego przez
zakład energetyczny współczynnika
tgj zostanie naliczona opłata, zgod‑
nie ze wskazaniem licznika energii
biernej i założeniami taryfikatora.
Moc bierną Q
KAB
wytwarzaną przez
poszczególne linie kablowe w zakła‑
dzie można wyznaczyć korzystając
z poniższych zależności:
biernej pojemnościowej występu‑
je najczęściej w przedsiębiorstwach,
w których istnieją rozległe sieci kablo‑
we, głównie SN. Instalując dławik lub
baterię dławików kompensacyjnych
można ograniczyć koszty związane
z oddawaniem do systemu elektro‑
energetycznego energii biernej pojem‑
nościowej. W artykule przedstawiono
parametry techniczne dławików typu
ED3K przeznaczonych do kompensa‑
cji mocy biernej pojemnościowej.
2
2
P
+
Q
∆P
=
⋅
R
(1)
U
2
gdzie:
∆P – generowane straty mocy czyn‑
nej, w [W],
P – moc czynna przesyłana linią ener‑
getyczną, w [W],
Q – moc bierna przesyłana linią ener‑
getyczną, w [var],
U – napięcie nominalne linii, w [V],
R – rezystancja linii, w [Ω].
Ilość strat mocy czynnej powstającej
w elementach systemu na skutek trans‑
portu mocy biernej obrazuje energetycz‑
ny równoważnik mocy biernej k
E
[kW/
kvar]. Wartość współczynnika w sytu‑
acji, gdy moc bierna dostarczana jest do
odbiornika zainstalowanego na obrze‑
żach sieci niskiego napięcia, może wy‑
nosić k
E
=0,25 [2]. W zakładach przemy‑
słowych o typowym profilu eksploato‑
wanych maszyn i urządzeń zainstalo‑
wana moc bierna pojemnościowa jest
mniejsza od mocy biernej indukcyjnej.
Głównymi odbiornikami mocy bier‑
nej są transformatory i silniki asyn‑
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
−
2
6
Q
C
U
2
π
f
10
(3)
K
kompensacja
∑
Q
=
Q
⋅
l
(4)
Kompensacja mocy biernej jest
konieczna. Transportowanie energii
biernej od generatora, poprzez sieć
elektroenergetyczną i urządzenia po‑
średniczące, do odbiorników w sieci
niskiego napięcia jest skrajnie nieko‑
rzystnym działaniem. Przesył energii
biernej wywołuje powstawanie do‑
datkowych strat mocy czynnej. Jest
zatem powodem większego obciąże‑
nia generatorów i wszystkich elemen‑
tów systemu elektroenergetycznego.
Zwiększenie ilości wydzielanego cie‑
KAB
K
K
gdzie:
C
K
– jednostkowa pojemność kabla,
w [
m
F/km],
U – napięcie sieci, w [V],
f – częstotliwość napięcia sieciowe‑
go, w [Hz],
l
K
– długość linii kablowej, w [km].
Teoretyczny dobór mocy baterii
dławikowej oparty na szacunkach
długości oraz danych katalogowych
kabli może być obarczony znacznym
błędem. Należy w tej sytuacji wyko‑
rzystać dane rejestrowane przez zakła‑
dy energetyczne. W ten sposób moż‑
na przeanalizować kilkumiesięczne
wskazania liczników energii biernej.
Na podstawie zarejestrowanych prze‑
pływów energii biernej można okre‑
ślić konieczną do optymalnej kom‑
pensacji moc bierną oraz zdecydować
o rodzaju zastosowanego urządzenia
kompensującego. Alternatywą dla dła‑
wika lub baterii dławikowej o stałej
mocy biernej [3] jest kilkustopniowa
nadążna bateria dławikowa sterowa‑
na regulatorem mocy biernej [5].
∑ ∑
Q
=
Q
Q
(2)
POJ
KAB
IND
gdzie:
Q
POJ
– moc bierna oddawana do sys‑
temu, w [var],
Q
KAB
– moc bierna wytwarzana przez
linię kablową, w [var],
H
f
d
L
e
B
Rys. 1
Schemat obwodu kompensacji mocy biernej
pojemnościowej
Rys. 2
Szkic wymiarowy dławika kompensacyjnego typu ED3K
w w w . e l e k t r o . i n f o . p l
n r 1 1 / 2 0 0 6
2
dławiki kompensacyjne
Q
n
∆
P
L
n
I
n
L
B
H
d
e
f
G
Typ dławika
[mH]
[A] [kvar] [W] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [kg]
Wynikiem analizy wskazań licz‑
ników energii biernej na przyłączach
energetycznych jest moc bierna Q
L
jaką
powinna dostarczyć bateria dławiko‑
wa. Znając wielkość mocy (np. 100 kvar)
możemy przystąpić do określenia pa‑
rametrów znamionowych dławika lub
kilku dławików, jeśli zapotrzebowana
moc jest zbyt duża.
Uzwojenia dławików typu ED3K
skojarzone są w gwiazdę. Napięcie fa‑
zowe U
f
, panujące na cewce dławika,
wynosi 230 V. Reaktancję indukcyjną
oraz indukcyjność jednej cewki dła‑
wika wyznaczymy korzystając z po‑
niższych zależności:
11
×
15
ED3K – 2,5/400
203,7
3,6
2,5
95
240
190
210
190
95
14
100
11
×
15
ED3K – 3,75/400
136,0
5,4
3,75
120
265
200
230
215
18
120 11
×
15
ED3K – 5/400
101,9
7,2
5
140
300
210
270
240
26
125 11
×
15
ED3K – 7,5/400
67,9
10,8
7,5
200
360
220
310
310
42
125 11
×
15
ED3K – 10/400
50,9
14,4
10
220
360
230
310
310
46
151
11
×
15
EDK3 – 15/400
34,0
21,7
15
310
420
260
360
370
75
183 13
×
18
ED3K – 20/400
25,5
28,9
20
425
480
320
410
430
108
200 13
×
18
ED3K – 25/400
20,4
36,1
25
545
540
340
480
490
125
220 13
×
18
ED3K – 30/400
17,0
43,3
30
550
540
360
480
490
132
250
13
×
18
ED3K – 40/400
12,7
57,7
40
575
540
390
480
490
207
190 17
×
25
ED3K – 50/400
10,2
72,2
50
865
690
420
550
590
220
200 17
×
25
ED3K – 60/400
8,5
86,6
60
870
690
440
550
590
240
230
17
×
25
ED3K – 80/400
6,4
115,5
80
1325
870
460
800
560
425
230
17
×
25
ED3K – 100/400
5,1
144,3
100
1330
870
460
800
560
445
240 17
×
25
ED3K – 120/400
4,2
173,2
120
1430
870
480
800
560
515
Tab. 1
Parametry techniczne dławików kompensacyjnych niskonapięciowych typu ED3K [4]
mają decydujący wpływ na prawidło‑
wą pracę dławików kompensacyjnych.
Wartość maksymalna napięcia jest
proporcjonalna do gęstości strumie‑
nia magnetycznego w rdzeniu dławi‑
ka. Indukcja, przy której pracuje rdzeń
dławika, określa tak zwany punkt
pracy na charakterystyce magneso‑
wania rdzenia. Przekroczenie warto‑
ści znamionowych napięcia sieci (np.
400 V) w miejscu zainstalowania dła‑
wików, powoduje zwiększenie warto‑
ści indukcji, przy której pracuje rdzeń,
a tym samym niekorzystne przesunię‑
cie punktu pracy dławika w kierun‑
ku nasycenia. W skrajnym przypad‑
ku taka sytuacja doprowadzi do znacz‑
nego zwiększenia prądów płynących
w gałęzi kompensacyjnej oraz wywo‑
ła dodatkowe straty w samym rdze‑
niu, co z pewnością spowoduje uszko‑
dzenie termiczne dławika. W celu za‑
bezpieczenia przed takim mechani‑
zmem uszkodzenia, przede wszystkim
projektuje się dławiki kompensacyjne
przy indukcji w rdzeniu dobranej tak,
by zapewnić odporność na okresowe
wahania napięcia sieci.
Dodatkowym zabezpieczeniem
przed skutkami występowania nad‑
miernych strat jest zastosowanie łącz‑
nika bimetalicznego umieszczonego
w uzwojeniach dławika. Łącznik do‑
stosowany jest do klasy temperaturo‑
wej materiałów izolacyjnych wykorzy‑
stanych przy produkcji dławika. Styk
bimetaliczny można umieścić szerego‑
wo w obwodzie zasilania cewki stycz‑
nika tworząc proste zabezpieczenie
termiczne. Zabezpieczenie takie odłą‑
czy dławik kompensacyjny od szyn
rozdzielni, gdy temperatura uzwo‑
jeń przekroczy dopuszczalną war‑
tość. Łącznik można również umie‑
ścić w obwodzie sygnalizacji. Umoż‑
liwi to obsłudze rozdzielni usunięcie
przyczyn powodujących niekorzyst‑
ne warunki pracy dławików. Dławiki
kompensacyjne typu ED3K wyposażo‑
ne są w łączniki bimetaliczne
Rdzeń dławika jest zbudowany
z pakietowanych anizotropowych
blach transformatorowych M111‑35N
lub M097‑30N. Kolumna rdzenia po‑
dzielona jest na kilka segmentów
szczelinami powietrznymi. Pozwa‑
la to na wymuszenie w miarę rów‑
nomiernego rozkładu indukcji na ca‑
łej wysokości kolumny oraz ograni‑
cza straty dodatkowe występujące
w uzwojeniach w pobliżu szczelin.
Uzwojenia dławików typu ED3K wy‑
konuje się z drutów okrągłych lub
profilowych miedzianych, z uwagi na
bardzo dobre własności elektryczne
i mechaniczne miedzi.
Producentem dławików typu ED3K
jest firma
ELHAND TRANSFORMATO-
RY
. Dokładnych informacji na temat
produkowanych urządzeń udziela jej
dział techniczny. Zamówienia i zapyta‑
nia techniczne można kierować do dzia‑
łu obsługi klienta korzystając z formu‑
larzy umieszczonych na stronie inter‑
netowej www.elhand.pl lub telefonicz‑
nie. Po uzgodnieniu parametrów tech‑
nicznych możliwe jest wykonanie dła‑
wików kompensacyjnych o dowolnej
wartości mocy, dla innych napięć siecio‑
wych oraz umieszczenie ich w obudo‑
wie o dowolnym stopniu ochrony.
U
2
X
=
f
=
1 , Ω
(5)
L
1 3
⋅
Q
L
2
U
Q
L
=
⋅ ⋅
=
f
5 1
,
mH
(6)
1 3
ω
L
Wykonując obliczenia prądu w ob‑
wodzie można pominąć rezystancję
gałęzi dławikowej, która jest niewiel‑
ka w odniesieniu do reaktancji:
literatura
1. J. Maksymiuk, Aparaty elektrycz‑
ne, WNT, Warszawa 1992.
2. J. Horak, Sieci elektryczne – ele‑
menty sieci rozdzielczych, Wy‑
dawnictwa Politechniki Często‑
chowskiej, Częstochowa 1992.
3. M. Łukiewski, Dławiki kompen‑
sacyjne, „Napędy i Sterowanie”
6/2001, str. 44‑45.
4. Projekty techniczne dławików
ED3K – Elhand Transformatory.
5. Olmex, Kompensacja mocy bier‑
nej, katalog 2001.
Q
X
I
=
L
=
144 3
,
A
(7)
3
⋅
L
W
tabeli 1
zestawiono parametry
techniczne szeregu trójfazowych dła‑
wików kompensacyjnych pracujących
przy znamionowym napięciu 400 V.
Poprawny dobór poszczególnych
elementów obwodu kompensacyjne‑
go (kabel, rozłącznik lub stycznik i za‑
bezpieczenia) wymaga wykonania do‑
kładnych obliczeń zwarciowych. Przy
doborze łącznika należy zwrócić uwa‑
gę, by był przystosowany do łączenia
obciążeń o dużej indukcyjności, gene‑
rujących silne przepięcia w czasie ope‑
racji łączeniowych – odpowiednia ka‑
tegoria użytkowania, np. AC23 [1].
Dławiki kompensacyjne łączone
są równolegle z szynami rozdzielni,
na których dokonuje się kompensacji
mocy biernej. Na cewkach dławika wy‑
stępuje zatem pełne napięcie sieciowe.
Zmienność wartości napięcia na szy‑
nach rozdzielni oraz poziom zawarto‑
ści wyższych harmonicznych napięcia
są ważnymi parametrami sieci, które
reklama
ELHAND TRANSFORMATORY
42‑700 Lubliniec
ul. PCK 22
tel. 034 353 17 10
faks 034 356 40 03
info@elhand.pl
www.elhand.pl
n r 1 1 / 2 0 0 6
w w w . e l e k t r o . i n f o . p l
3
Plik z chomika:
Automation_Engineering
Inne pliki z tego folderu:
Gazeta Elektryka (1.2006) small.pdf
(2886 KB)
zaburzenia napięcia - metody lredukcji zapadów.pdf
(747 KB)
zaburzenie napięcia - migotanie światła.pdf
(771 KB)
zaburzenia napięcia - pomiar migotania światła.pdf
(675 KB)
koszty niskiej jakości zasilania.pdf
(340 KB)
Inne foldery tego chomika:
Aparaty i maszyny elektryczne
Bezpieczeństwo Urzytkowania Urządzeń Elektrycznych
Elektrotechnika-laboratorium
Maszyny elektryczne
Podstawy napędu elektrycznego
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin