elektro.info

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada...

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada nawet najmniejsze etykiety z naszej gamy automatycznie nakładanych etykiet poliimidowych, które są odporne na cały proces produkcji płytek drukowanych.

XIII Konferencja Innowacyjne Rozwiązania Dla Budownictwa

XIII Konferencja Innowacyjne Rozwiązania Dla Budownictwa

W dniach 9–10 października 2019 roku w OPALENICY k. Nowego Tomyśla odbyła się „XIII KONFERENCJA INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA DLA BUDOWNICTWA”, tradycyjnie zorganizowana przez Zakłady Kablowe Bitner Sp. z o.o.,...

W dniach 9–10 października 2019 roku w OPALENICY k. Nowego Tomyśla odbyła się „XIII KONFERENCJA INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA DLA BUDOWNICTWA”, tradycyjnie zorganizowana przez Zakłady Kablowe Bitner Sp. z o.o., firmę Miwi Urmet Sp. z o.o. oraz Kontakt-Simon S.A. Bieżąca edycja odbywała się pod patronatem medialnym „elektro.info”, przy udziale następujących firm: EATON Electric Sp. z o.o., THEUSLED „TNC INVESTMENTS” Sp. z o.o. Sp. K., GMP DEFENCE Sp. z o.o. Sp. K., HYBRYD Sp. z o.o., ETI Polam Sp. z o.o.,...

Asortyment walizek narzędziowych KNIPEX

Asortyment walizek narzędziowych KNIPEX

Walizki narzędziowe KNIPEX oferują równowagę między dużą pojemnością, mocną konstrukcją, kompaktowymi wymiarami i stosunkowo małą wagą. W zależności od potrzeb użytkowników, występują w różnych rozmiarach...

Walizki narzędziowe KNIPEX oferują równowagę między dużą pojemnością, mocną konstrukcją, kompaktowymi wymiarami i stosunkowo małą wagą. W zależności od potrzeb użytkowników, występują w różnych rozmiarach i możliwościach wyposażenia. Wykorzystywane są w branży: elektrycznej, sanitarnej, grzewczej i wielu innych.

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.

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:

b kompensacja mocy biernej wz1
Wzór 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:

b kompensacja mocy biernej wz2
Wzór 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.

Opis analizowanego zakładu przemysłowego

Pomiarów parametrów jakości energii elektrycznej dokonano w wybranym zakładzie przemysłowym branży spożywczej. Zakład zasilany jest z własnej stacji transformatorowej SN/nn z zainstalowanym transformatorem o mocy 1000 kVA.

Zainstalowana moc odbiorników przyłączonych do szyn niskiego napięcia stacji zasilającej wynosi 770 kW.

Wśród odbiorników, około 350 kW przypada na maszyny produkcyjne, wykorzystujące napędy zasilane z przemienników częstotliwości, natomiast pozostałe maszyny wykorzystują napędy silnikowe zasilane bezpośrednio.

W mocy zainstalowanej zawierają się także odbiory pomocnicze (oświetlenie, administracja) o mocy około 10 kW.

Wyniki badań pomiarowych

Rejestracji parametrów energii elektrycznej dokonywano z 10-minutowym uśrednianiem oraz zapisem wyników pomiarów.

Na rys. 1, rys. 2, rys. 3, rys. 4, rys. 5, rys. 6, rys. 7 i rys. 8 przedstawiono zarejestrowane przebiegi zmian wartości poszczególnych wielkości, mających wpływ na dobór układu do kompensacji mocy biernej. Natomiast na rys. 9. przedstawiono przebieg zmienności wartości mocy biernej niezbędnej do zainstalowania w badanym układzie w celu zyskania wartości współczynnika mocy tg φ na poziomie 0,4.

Wnioski

Na podstawie analizy zarejestrowanych przebiegów wielkości elektrycznych, przedstawionych na rys. 1, rys. 2, rys. 3, rys. 4, rys. 5, rys. 6, rys. 7 i rys. 8, rys. 9 i rys. 10 można wyciągnąć następujące wnioski:

  • zarejestrowane wartości prądów zmieniają się w granicach od 55 do 760 A,
  • zarejestrowane wartości mocy biernej zmieniają się w granicach od –23 do 142 kvar, co znajduje odzwierciedlenie w wartościach tg j, które zmieniają się od –0,7 do 1,6. Powoduje to konieczność zainstalowania w analizowanym zakładzie urządzeń do kompensacji mocy biernej;
  • do uzyskania w układzie wartości tg j nieprzekraczającej 0,4 niezbędne byłoby zainstalowanie baterii kondensatorów o mocy 50 kvar;
  • w celu wyeliminowania mocy biernej pojemnościowej należałoby zainstalować w układzie zasilającym analizowany zakład dławik kompensacyjny o mocy 23 kvar;
  • zarejestrowane w zakładzie obciążenie nie jest szybkozmienne, w związku z tym nie ma konieczności stosowania łączników tyrystorowych do sterowania baterii kondensatorów;
  • maksymalna zarejestrowana wartość współczynnika całkowitego odkształcenia napięcia THDU wynosi 4,25%, przy największej wartości poszczególnej harmonicznej: h5 = 3%;
  • maksymalna zarejestrowana wartość współczynnika całkowitego odkształcenia prądu THDI wynosi 45%, przy największej wartości poszczególnej harmonicznej: h5 = 33%;
  • wartość współczynnika khm wyznaczonego na szynach nn stacji SN/nn zasilającej zakład wynosi maksymalnie 13,1%, dlatego do budowy układu kompensującego należy zastosować kondensatory wzmocnione oraz dławiki ochronne.
b kompensacja mocy biernej rys1
Rys. 1. Zarejestrowany przebieg zmienności wartości napięć fazowych; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys2
Rys. 2. Zarejestrowany przebieg zmienności wartości prądów fazowych; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys3
Rys. 3. Zarejestrowany przebieg zmienności wartości mocy czynnych i biernych; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys4
Rys. 4. Zarejestrowany przebieg zmienności wartości współczynnika mocy tg φ; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys5
Rys. 5. Zarejestrowany przebieg zmienności wartości współczynnika odkształcenia prądu THDI; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys6
Rys. 6. Zarejestrowany przebieg zmienności wartości współczynnika odkształcenia napięcia THDU; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys7
Rys. 7. Zarejestrowane wartości poszczególnych harmonicznych napięcia; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys8
Rys. 8. Zarejestrowane wartości poszczególnych harmonicznych prądu; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys9
Rys. 9. Przebieg wartości mocy biernej kompensacyjnej niezbędnej do uzyskania tg φ na poziomie 0,4; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)
b kompensacja mocy biernej rys10
Rys. 10. Przebieg wartości współczynnika khm wyznaczonego na szynach nn stacji SN/nn zasilającej zakład; rys. autorów (G. Hołdyński, Z. Skibko)

Literatura

  1. G. Hołdyński, Z. Skibko, Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 1.), „elektro.info” nr 1–2/2017.
  2. Zasady projektowania układów kompensacji mocy biernej nn, Schneider Electric Industries SAS, www.schneider-electric.pl.
  3. Kompensacja mocy biernej – poradnik instalacyjny, Schneider Electric Industries SAS, www.schneider-electric.pl.
  4. Katalog – kondensatory i baterie kondensatorów niskich napięć. Pofrabat Sp. z o.o., www.pofrabat.pl.

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Kompensacja mocy biernej w układach SN zasilających elektrownie wiatrowe

Kompensacja mocy biernej w układach SN zasilających elektrownie wiatrowe

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z kompensacją mocy biernej linii kablowej SN zasilającej elektrownie wiatrowe przy wykorzystaniu modelu komputerowego oraz danych pomiarowych, a na na przykładzie...

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z kompensacją mocy biernej linii kablowej SN zasilającej elektrownie wiatrowe przy wykorzystaniu modelu komputerowego oraz danych pomiarowych, a na na przykładzie analizy konkretnej farmy wiatrowej dokonano porównania wyników badań terenowych z wynikami obliczeń symulacyjnych.

Straty mocy w układach wyposażonych w filtry aktywne – przykład praktyczny (część 2.)

Straty mocy w układach wyposażonych w filtry aktywne – przykład praktyczny (część 2.)

Energetyczne filtry aktywne służą do kompensowania chwilowych odchyłek wartości przebiegów prądu/napięcia od przebiegu sinusoidalnego, przy jednoczesnej eliminacji przepływającej przez dany układ mocy...

Energetyczne filtry aktywne służą do kompensowania chwilowych odchyłek wartości przebiegów prądu/napięcia od przebiegu sinusoidalnego, przy jednoczesnej eliminacji przepływającej przez dany układ mocy biernej oraz asymetrii prądu obciążenia. W ogólnym przypadku, suma prądu/napięcia filtru oraz prądu/napięcia układu zasilającego, w idealnym przypadku powoduje, że prąd źródła/napięcie odbiornika ma przebieg ­sinusoidalny i nie występuje przesunięcie pomiędzy tymi wielkościami.

Straty mocy w układach wyposażonych w filtry aktywne

Straty mocy w układach wyposażonych w filtry aktywne

W pierwszej części artykułu przedstawiono zagadnienia dotyczące strat mocy w układach zasilających wraz z prezentacją możliwości ich ograniczenia.

W pierwszej części artykułu przedstawiono zagadnienia dotyczące strat mocy w układach zasilających wraz z prezentacją możliwości ich ograniczenia.

Komentarze

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.