Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 2.)

Reactive power compensation in conditions of the currents and voltages distortion – Part Two
Jest to druga część artykułu, której temat obejmuje swym zakresem wyniki badań pomiarowych przeprowadzonych w wybranych obiektach wraz z ich analizą pod kątem prawidłowego doboru urządzeń do kompensacji mocy biernej.
Jest to druga część artykułu, której temat obejmuje swym zakresem wyniki badań pomiarowych przeprowadzonych w wybranych obiektach wraz z ich analizą pod kątem prawidłowego doboru urządzeń do kompensacji mocy biernej.
Rys. redakcja EI

Zjawisko kompensacji mocy biernej w nowoczesnych zakładach przemysłowych staje się, głównie ze względów ekonomicznych, czymś obowiązkowym. Niestety różnorodność maszyn zainstalowanych w obiektach przemysłowych uniemożliwia szablonowe podejście do procesu doboru urządzeń kompensujących. Szybkozmienność obciążenia oraz zmienność charakteru obciążenia mocą bierną są głównymi czynnikami, które powodują, że do każdego przypadku należy podchodzić indywidualnie.

W celu prawidłowego doboru układu kompensującego moc bierną, oprócz danych zawartych na rachunkach za energię elektryczną, niezbędne staje się wykonanie badań parametrów jakości energii elektrycznej.

Wymagania dotyczące ochrony kondensatorów przed skutkami odkształceń prądów

Tak jak napisano w pierwszej części artykułu [1], aby zminimalizować prawdopodobieństwo uszkodzenia baterii kondensatorów spowodowanego zjawiskami rezonansowymi, należy zastosować kondensatory wzmocnione o napięciach znamionowych wyższych od napięcia sieci (najczęściej 440 V, 480 V, 525 V) oraz dławiki ochronne, powodujące odstrojenie układu od częstotliwości rezonansowej. Należy przy tym pamiętać, że wyposażenie baterii kondensatorów w dławiki ochronne znacząco podniesie koszty układu (nawet o 60%), co spowoduje wydłużenie czasu zwrotu inwestycji.

W literaturze podawanych jest kilka rozwiązań [2, 3, 4], pozwalających określić (na etapie projektowania układów kompensacyjnych), potrzebę zastosowania ochrony przed skutkami odkształceń prądów i napięć oraz wskazać, jakie rozwiązania techniczne należy zastosować. Sposób doboru środków ochronnych baterii kondensatorów zależy w głównej mierze od rodzaju informacji, jakimi dysponuje projektant.

Jedna z metod bazuje na danych dotyczących struktury mocy zainstalowanej (mocy i rodzajów przyłączonych odbiorników). Dobór środków ochrony baterii przeprowadza się na podstawie współczynnika udziału mocy Sh odbiorników nieliniowych (np. elektronicznych i energoelektronicznych) w mocy ST transformatora SN/nn, zasilającego analizowaną sieć niskiego napięcia:

(1)

gdzie:

Sh – moc zainstalowana pozorna odbiorników nieliniowych, w [VA],
ST – moc znamionowa transformatora SN/nn zasilającego sieć nn, w [VA].

W zależności od wartości współczynnika khi, dobór środków ochrony kondensatorów przeprowadza się następująco:

  • khi ≤ 15% – można nie stosować żadnych środków ochronnych i zainstalować kondensatory standardowe (napięcie znamionowe 400 V lub 415 V),
  • 15% < khi ≤ 25% – należy zastosować kondensatory wzmocnione o napięciach znamionowych wyższych od napięcia sieci,
  • 25% < khi ≤ 50% – należy zastosować kondensatory wzmocnione oraz dławiki ochronne odstrajające od częstotliwości znamionowej, 
  • khi > 50% – należy zastosować filtry wyższych harmonicznych (pasywne lub aktywne), ze względu na duże prawdopodobieństwo ponadnormatywnego odkształcenia napięcia (THDU > 8%), mogącego skutkować zagrożeniem dla bezpieczeństwa pracy baterii kondensatorów oraz innych urządzeń przyłączonych do sieci nn.

Metoda ta jest jednak mało precyzyjna, ponieważ różne odbiorniki nieliniowe mogą wprowadzać do sieci różne zakłócenia (harmoniczne), co może w niektórych przypadkach prowadzić do nieprawidłowego doboru środków ochrony kondensatorów (przewymiarowanie lub niedostateczna ochrona).

Dużo dokładniejszym (choć nie zawsze możliwym) sposobem jest dobór środków ochronnych na podstawie wyników pomiarów (rejestracji) parametrów jakości energii elektrycznej w punkcie planowanego przyłączenia baterii kondensatorów do sieci elektroenergetycznej. W tym przypadku jako kryterium doboru urządzeń kompensacyjnych stosuje się wartość całkowitego współczynnika odkształcenia prądu (THDI) pomnożonego przez stopień obciążenia transformatora SN/nn zasilającego analizowaną sieć nn, który można opisać zależnością:

 (2)

gdzie:

THDI – zmierzona wartość współczynnika odkształcenia prądu obciążenia, w [%],
Sm
– zmierzona wartość mocy pozornej odbiorników nieliniowych, w [VA],
ST – moc znamionowa transformatora SN/nn zasilającego sieć nn, w [VA].

W zależności od wartości współczynnika khm dobór środków służących do ochrony kondensatorów przeprowadza się następująco:

  • khm ≤ 5% – można stosować kondensatory standardowe bez dławików ochronnych,
  • 5% < khm ≤ 10% – należy zastosować kondensatory wzmocnione,
  • 10% < khi ≤ 20% – należy zastosować kondensatory wzmocnione oraz dławiki ochronne,
  • khm > 20% – dodatkowo w przypadku wysokich odkształceń prądów należy kontrolować również odkształcenie napięcia i jeżeli przekroczy ono wartości dopuszczalne w przepisach (THDU > 8%), zastosować filtry wyższych harmonicznych w celu zminimalizowania zagrożenia dla bezpieczeństwa pracy baterii kondensatorów oraz innych urządzeń.

Zakres badań pomiarowych

W celu doboru układu kompensującego moc bierną w danym zakładzie przemysłowym niezbędne jest wykonanie pomiarów przebiegu zmian wartości następujących parametrów energii elektrycznej:

  • napięcie zasilające,
  • prąd obciążenia,
  • moc czynna,
  • moc bierna,
  • tg φ lub cos φ,
  • zawartość poszczególnych harmonicznych,
  • THDu,
  • THDI.

Należy przy tym pamiętać, aby czas rejestracji obejmował pełny zakres zmian obciążenia danego zakładu przemysłowego – począwszy od przerw postojowych, aż do pełnego obciążenia.

 

Do pomiarów należy wykorzystywać urządzenia charakteryzujące się wystarczającą dokładnością, tak aby zarejestrowane oraz wyliczone przez urządzenie pomiarowe wartości były jak najbardziej wiarygodne (obarczone możliwie małym błędem).

Na cele niniejszego artykułu, autorzy posłużyli się przenośnym analizatorem jakości zasilania MAVOWATT 240 firmy GOSSEN METRAWATT, posiadającym certyfikat kalibracji wydany przez Laboratorium Drantez. Analizator ten przeznaczony jest do pomiarów i rejestracji parametrów pracy jednofazowej lub trójfazowej sieci elektroenergetycznej zgodnie z najwyższymi przyjętymi na świecie standardami, takimi jak:

  • IEC 61000-4-30 Klasa A (wszystkie wielkości mierzone),
  • IEC 610004-7 (harmoniczne),
  • IEC 61000-4-15 (migotanie światła – flicker),
  • IEEE 1159, IEEE 519 i IEEE 1453

i pozwala na wykonywanie pomiarów w instalacjach o kategoriach CAT III i CAT IV.

Czytaj też: Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 1) >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 4/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak zoptymalizować sieci produkcyjne i sterujące »

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Czujniki inteligentne działają coraz lepiej ze względu na dostępność coraz mniejszych i atrakcyjniejszych cenowo mikrokontrolerów. Dzięki nim nasze czujniki są w stanie (...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz  producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »


Oznaczniki kabli i przewodów - jakie wybrać »

Gdzie znajdziesz systemy zasilania dla każdej dziedziny przemysłu »

drukarka etykiet systemy zasilania
Sposoby oznaczania kabli i przewodów w elektrycznych są różne.Jedne mniej trwałe, a inne (...) czytam więcej » Oferują zaawansowane usługi badawczo-rozwojowe obejmujące elektronikę, wbudowane oprogramowanie, mechanikę systemu zasilania (...) czytam dalej »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Jaką drukarkę do oznaczeń elektrycznych wybrać»

etykietowanie kabli i przewodów Priorytetem przy oznaczaniu sieci i jej poszczególnych elementów czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych, kilometrów kabli, dziesiątek przełączników czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych jest ...... czytam dalej »


Automatyka i czujniki - dlaczego to takie ważne »

Poznaj tajemnicę elektryków - złączki bezszynowe »

Czujniki i automatyka złączki bezszynowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Czy wiesz jak wykonać montaż i jak można łączyć ze sobą złączki bez użycia szyn ... czytam dalej »

Zasilacze a odporność na zwarcia - dlaczego to takie ważne?

Promocje na kamery termowizyjne W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwyc ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Uwaga konkurs! Znasz "elektrycznych" producentów? Zagraj i wygraj atrakcyjne nagrody »

Oświetlenie jakie wybrać aby przypominało światło dzienne Konkurs
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i ... czytam dalej » Weź udział w letnim konkursie i zgarnij nagrody. Co tydzien nowa gra i nowa szansa na wygraną. Sprawdź się i zawalcz o wygraną! chcę zagrać »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz ... czytam dalej »

dr inż Grzegorz Hołdyński
dr inż Grzegorz Hołdyński
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Od 1997 roku pracuje w Zakładzie Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, gdzie w 2006 roku uzyskał stopień d... więcej »
dr inż. Zbigniew Skibko
dr inż. Zbigniew Skibko
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Od 2001 roku pracuje w Zakładzie Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, gdzie w 2008 roku uzyskał stopień d... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
6/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wpływ stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych na sieć elektroenergetyczną
  • - Projekt zasilania oświetlenia terenu bazy logistycznej
Zobacz szczegóły
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl