KOMPENZACIJA JALOVE ENERGIJE U NISKONAPONSKOJ MREŽI Pripremio: Antun Mihanović 2013
KOMPENZACIJA PERO MARKO IVAN MATE
TKO KORISTI JALOVU ENERGIJU ASINKRONI ELEKTROMOTORI Rashladni uređaji, dizalice, ventilatori, kompresori, ručni strojevi TRANSFORMATORI LUČNE PEĆI i UREĐAJI ZA ZAVARIVANJE
ZASTARJELA RASVJETA KORISTI JALOVU ENERGIJU! Uz primjenu LED rasvjete nestaje potreba za jalovom energijom
ŠTO JE OVDJE JALOVO? Quality Primjer kompenzacije kod mehaničkih sila Sila kojom konj vuče brod dijeli se u dvije komponente Kormilom se kompenzira sila da brod ne udari u nasip
OSNOVNA TEORIJA Prividna snaga S ( jedinice VA, kva, MVA) Prividnu snagu je potrebno poznavati za određivanje komponenata električne mreže. Generatori, transformatori, osigurači, prekidači snage, kabeli; sve se to dimenzionira prema prividnoj snazi. Trokut snage: S Q Prividna snaga je umnožak napona i struje računajući bez faznog pomaka. S = U I [VA] [V] [A] Prividna snaga prikazuje se zbrojem vektora radne i jalove snage. P I S = P² + Q² cos φ - faktor snage [VA] [W] [VAr]
ZAŠTO ŽELIMO KORIGIRARTI FAKTOR SNAGE? cos φ = 0,7 Proizvodnja energije "P" "Q" "P" "Q" M ~ Slučaj bez kompenzacije Izvor mora pokrivati: - Radnu snaga P - jalovu snagu Q
ZAŠTO ŽELIMO KORIGIRARTI FAKTOR SNAGE? Proizvodnja energije cos φ = 0,95-1 "P" "P" M Ušteda "Q" ~ Slučaj s kompenzacijom Ušteda Q u proizvodnji i distribuciji ib iji "Q" Kompenzacija
VEKTORSKI DIJAGRAM SNAGA Snaga uređaja đ za kompenzaciju je: Qc = Q1 - Q2 Qc = P * (tgφ1- tg φ2) Q1 = jalova snaga bez kompenzacije P = radna instalirana snaga φ1 -> kut bez kompenzacije φ2 -> željeni kut uz kompenzaciju Izračun č iz računa č za struju OD 01.01.2011. NAPLAČUJE SE I PREKOMPENZIRANI POGON
VRSTE KOMPENZACIJE CENTRALNA POJEDINAČNA GRUPNA
HARMONICI Generatori u mreži su izvori napona sinusnog oblika. Trošila su nelinearna i troše nesinusnu struju. Nesinusna struja po impedancijama mreže izobličava sinusni valni oblik napona. Na mjestu priključenja kondenzatora: napon bogat višim harmonicima. Struja Napon
PRIMJERI NELINEARNIH TROŠILA I TIPIČNIH VALNIH OBLIKA STRUJE
NORMA HRN EN 50160:2012 Dozvoljene vrijednosti harmonika napona na predajnom mjestu do 25-og harmonika, izražene u postocima nazivnog napona bi trebale biti kao u tablici, no... Neparni viši harmonici Koji nisu višekratnici i i broja 3 Višekratnici i i broja 3 Parni viši harmonici Red harmonika Granica [%] Red harmonika Granica [%] Red harmonika Granica [%] 5 6,0 3 5,0 2 2,0 7 5,0 9 1,5 4 1,0 11 3.5 15 0,5 6 24 0,5 13 3,0 21 0,5 17 2,0 19 1,5 23 1,5 25 1,5
HARMONICI I REZONANCIJA Kondenzatorska baterija formira serijski titrajni krug s ekvivalentnim i mrežnim induktivitetom! it t Za proračun rezonantne frekvencije fr koristi se formula: fr 50Hz S Q k c Sk = Snaga kratkog spoja na mjestu priključenja Sk Snaga kratkog spoja na mjestu priključenja Qc = Snaga sustava za kompenzaciju
STRUJNO NAPREZANJE KONDENZATORA PRI REZONANCIJI Rezonantna frekvencije kondenzatora i mreže Razina harmonika (%) Niski napon: Frekvencija: Snaga transformatora: Uk: 6 % 400 V 50 Hz 1000 kva Qc: kvar fr Frekv. Hz v3: 150Hz u odnosu na nazivni napon v5: 250Hz v7: 350HZ v11: 550Hz v13: Struja kond. I/I Nom Napon mreže V Rezultat: Rezonancija povećava razinu harmonika napona Povećana razina harmonika ekstremno povećava struju u kondenzatoru Povećana razina harmonika neznatno povećava efektivnu vrijednost mrežnog napona. 0 ----- 2.00 5.50 2.70 2.00 1.40 ----- 401.0 5 2513 2.00 5.56 2.73 2.06 1.47 1.10 401.0 25 1124 2.04 5.78 2.97 2.56 2.00 1.13 401.0 50 795 208 2.08 605 6.05 332 3.32 360 3.60 347 3.47 123 1.23 401.5 75 649 2.10 6.44 3.75 5.72 5.73 1.46 402.5 100 562 2.14 6.82 4.29 9.02 3.29 1.54 403.2 125 503 2.20 7.26 5.05 6.62 1.93 1.36 402.5 150 459 2.24 7.76 6.08 4.02 1.40 1.25 402.4 175 425 2.28 8.31 7.53 2.78 1.40 1.26 402.8 200 397 2.32 8.91 9.67 2.10 1.40 1.32 403.7 225 375 2.38 9.68 12.56 2.00 1.40 1.45 405.3 250 355 2.42 10.56 14.80 2.00 1.40 1.56 406.8 275 339 2.48 11.61 13.61 2.00 1.40 1.53 406.6 300 324 2.52 12.82 10.64 2.00 1.40 1.43 405.7
PODNOŠENJE STRUJNOG NAPREZANJA PRI REZONANCIJI Podnosivo strujno opterećenje kondenzatorskih baterija Standardni kond. IEC 831 Schrack-DB Schrack-DP Schrack-DL 1.3 1.5 1.8 2.2 xi N pri V N 50 Hz trajno
MJERE PROTIV REZONANCIJE NA MJESTU PRIKLJUČENJA Ugradnja prigušnice sprječava opasnu serijsku rezonanciju kondenzatora i induktiviteta mreže u blizini dominantnih frekvencija viših harmonika napona mreže! Rezonantna frekvencija pomiče se ispod frekvencije dominantnog višeg harmonika napona mreže. Mreža na frekvencijama viših harmonika ne vidi kondenzator!
INSTALACIJA FILTERSKIH PRIGUŠNICA Prigušnicu karakterizira parametar p - pad napona na prigušnici. Veza između rezonantne frekvencije prigušnice i parametra p je: f r 50 Hz 1 p Na primjer: p = 0,07 (7%) fr = 189 Hz
INSTALACIJA FILTERSKIH PRIGUŠNICA Ne koristiti kompenzacije sa prigušnicima i bez prigušnica na istom energetskom transformatoru. U slučaju galvanski odovojenih mreža na NN dijelu mogu se koristiti u jednoj mreži kompenzacije sa, a u drugoj mreži bez prigušnica.
INSTALACIJA PRIGUŠNICA Osnovna veličina koja određuje potrebu prigušnice je razina viših harmonika u naponu mreže. Prigušnice se moraju koristiti ako: 7. i viši harmonici su pojedinačno veći od 1,5% 3. ili 5. harmonik veći od 2% rezonantna frekvencija sustava bliska frekvenciji istaknutih harmonika. Izbor parametra p prigišnice: 3. harmonik dominantan: prigušnice s p=14% (fr=134hz) 5. harmonik dominantan: prigušnica s p=7% (fr=189hz)
SITUACIJA S UGRAĐENOM PRIGUŠNICOM V V L V C V C Vmreže (429V) V L (28V) Vmreže Prigušnica sprječava rezonanciju kondenzatora s mrežom Pi Prigušnica i tako ograničava struju kondenzatora Napon kondenzatora raste. Zbog serijske veze kondenzatora i prigušnice, njihovi naponi su suprotni pa mrežni napon praktički ostaje nepromijenjen. Prigušnica podiže temperaturu u ormaru zbog vlastitih gubitaka!
KOMPENZACIJA JALOVE ENERGIJE U MREŽAMA SA MTU Na mreži su prisutni tonfrekvencijski impulsi i za upravljanje j rasklopnim uređajima u mreži. Zaporni krugovi za MTU frekvenciju se izvode kao paralelni titrajni krugovi prigušnice i kondenzatora Rezonantna frekvencija zapornog kruga mora biti jednaka MTU frekvenciji, j, tako da uređaji za kompenzaciju ne utječu i ne slabe MTU signal!
MTU I NEPRIGUŠENA KOPMPENZACIJA U RH su 208 i 283 Hz najčešće MTU frekvencije U mrežama bez prisustva viših harmonika (što je danas vrlo rijetko), s frekvencijom MTU signala manjom od 250 Hz, uređaji za kompenzaciju snage do 35% nazivne snage pripadajućeg p energetskog g transformatora, mogu se koristiti bez prigušnica i bez tonfrekvencijskih zapora. Za frekvencije MTU signala veće od 250 Hz, kompenzacijski uređaji bez prigušnica trebaju biti opremljeni tonfrekvencijskim zaporima, ako im je snaga veća od 10 kvar
MTU I PRIGUŠENA KOMPENZACIJA U RH su 208 i 283 Hz najčešće MTU frekvencije U mrežama gdje se zbog naponskih harmonika mora koristiti prigušnice nije potrebno koristiti tonfrekventne zapore, ali veličinu prigušenja je potrebno odrediti prema MTU frekvenciji: za MTU >= 166Hz p=14% (fr=134hz) za MTU >= 216Hz p=7% (fr=189hz) za 208 Hz MTU se koristi prigušnica s p =14% za 283 Hz MTU se koristi prigušnica s p = 7% Za obe frekvencije nije potrebno koristiti tonfrekventni zapor
REGULACIJA FAKTORA SNAGE Zadani cos fi je donja granica Nema prekompenzacije pri malim opterećenjima Ispravan rad u sva 4 kvadranta 5 4 3 Proizvodnja induktivne energije cos phi 0,95 ind Proizvodnja radne energije -1-2 -3-4 -5 Potrošnja induktivne energije Potrošnja radne energije
PREGLED KOMPONENTI
PREDNOSTI SCHRACK C KONDENZATORA O Najveće trajno strujno opterećenje i do 2.2 x In. Temperature okoline id do 65 C neprekidno. Životni vijejk i do 170,000 h. Integrirani otpornici za pražnjenje Spoj na oprugu, nema otpuštanja vijaka, brza montaža Visoka pouzdanost: - efekt samozacjeljivanja, - segmentirani i film, - rastavljači pritiska,
REDOVNA TESTIRANJA U PROIZVODNJI Po proizvodnji svi kondenzatori prolaze testiranje Testiraju se s 2.15 x Un kroz 2 sekunde prema IEC 831 standardu i potom dodatni test s1.85 x Un kroz 18 sekundi prema Schrack standardu. Slijedi provjera: Kapaciteta Faktora gubitaka u dielektriku Otpornika za pražnjenje Curenja poklopca i kućišta Naši kupci mogu biti sigurni i da će dobiti kondenzatore dokazane kvalitete. t
MODULI i SUSTAVI KOMPENZACIJE Do 500 kvar snage
PREDNOSTI MODULA Konstrukcijske prednosti Kompakatn dizajn (velika snaga u malom prostoru) Kompaktna konstrukcija (sve u jednom komadu) Univerzalan i prilagodljiv (za sve vrste ormara) Velika primjenjivost (potrebno je samo nekoliko modula) Jednostavno rukovanje (brza montaža)
KONSTRUKCIJA ORMARA AUTOMATSKE KOMPENZACIJE Montaža C-modula brza jednostavna jeftina
KONSTRUKCIJA ORMARA AUTOMATSKE KOMPENZACIJE Maksimalno 5 modula po 100kVAr s odgovarajućom ventilacijom Na slici: 300kVAr (2x 25kVAr i 5x 50kVAr)
KONSTRUKCIJA ORMARA AUTOMATSKE KOMPENZACIJE Priključak je standardno osiguran gore ili dolje
ODRŽAVANJE Provjeriti ventilator Provjeriti namještenost termostata (30 C) Mjerenje: j Mjerena struja je (1,44A/kvar kod 400V/50Hz) Provjeriti vizualno sve komponente, postavke PFC releja (broj koraka za uključenje ) itd. Očistiti / promjeniti filter ventilacije 34 Antun Mihanović 03/08 Pregled uređaja za kompenzaciju jalove energije
PREGLED KOMPONENATA IQ Inteligentan relej za kontrolu kompenzacije = idealna karakteristika upravljanja + jednostavno sučelje + poruke za alarm Ormar Moduli Ormar standardnih dimenzija i RAL boje lako se uklapa u polja GRO-a, izrezani potrebni otvori prije nanošenja boje Prihvatljiva cijena = ušteda na materijalima za montažu pribor, vrijeme, različitost, jednostavnost Kondenzatori Osnova = kvaliteta t + sigurnost (struja, temperatura), izdržljivost
UMJESTO ZAKLJUČKA Our Strengths......u vašem interesu
Hvala za Vašu pažnju