elektro.info

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą...

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą zarówno układu mebli, wykorzystanych materiałów czy koloru ścian. Jednak przede wszystkim warto dokładnie i z uwagą podjąć decyzje związane z wyborem odpowiedniego oświetlenia.

news Skuter elektryczny od Seata

Skuter elektryczny od Seata

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej...

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej mobilności.

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

Wpływ asymetrycznego obciążenia na pracę układów kompensacyjnych

The impact of asymmetric loads on the work of compensation systems

Tygodniowy przebieg wartości prądów fazowych

Odbiorniki prądu przemiennego oprócz mocy czynnej, która wykorzystywana jest na pracę użyteczną oraz straty mocy w postaci ciepła pobierają również moc bierną. Urządzenia zużywające moc bierną indukcyjną określane są mianem odbiorników mocy biernej, natomiast urządzenia, które pobierają moc bierną pojemnościową, określane są jako źródła mocy biernej.

Zobacz także

Pomiary harmonicznych w systemach zasilających.

Pomiary harmonicznych w systemach zasilających.

Znajomość norm dotyczących metod pomiaru i budowy przyrządów pomiarowych jest ważna dla konstruktorów aparatury. Ale nie tylko dla nich. Każdy pomiarowiec powinien w protokole pomiaru powołać się na odpowiednie...

Znajomość norm dotyczących metod pomiaru i budowy przyrządów pomiarowych jest ważna dla konstruktorów aparatury. Ale nie tylko dla nich. Każdy pomiarowiec powinien w protokole pomiaru powołać się na odpowiednie akty. Znajomość standardów jest podstawą prawidłowej interpretacji wyników pomiarów i formułowania wniosków. Obecnie żyjemy w czasie dynamicznych zmian – dotyczy to również aktów normatywnych. Ktoś, kto kilka lat temu szczegółowo przestudiował ważne dla siebie dokumenty, nie może już być pewien...

Filtr hybrydowy jako kompensator negatywnego oddziaływania nieliniowych odbiorników dużej mocy na sieć zasilającą

Filtr hybrydowy jako kompensator negatywnego oddziaływania nieliniowych odbiorników dużej mocy na sieć zasilającą

Rosnąca liczba odbiorników nieliniowych stwarza coraz większe zagrożenia w sieciach i instalacjach elektrycznych (straty energii, awarie). Obniżenie poziomu zakłóceń wprowadzanych do sieci zasilającej...

Rosnąca liczba odbiorników nieliniowych stwarza coraz większe zagrożenia w sieciach i instalacjach elektrycznych (straty energii, awarie). Obniżenie poziomu zakłóceń wprowadzanych do sieci zasilającej można osiągnąć m.in. przez stosowanie filtrów aktywnych, a przy dużych mocach – filtrów hybrydowych. W artykule przedstawiono wyniki symulacji komputerowej, ilustrujące pracę filtra hybrydowego.

Ocena jakości energii elektrycznej w budynkach biurowych

Ocena jakości energii elektrycznej w budynkach biurowych

Jakość energii elektrycznej staje się z roku na rok coraz poważniejszym problemem w eksploatacji sieci i urządzeń elektroenergetycznych, w szczególności w sieciach rozdzielczych i instalacjach odbiorczych....

Jakość energii elektrycznej staje się z roku na rok coraz poważniejszym problemem w eksploatacji sieci i urządzeń elektroenergetycznych, w szczególności w sieciach rozdzielczych i instalacjach odbiorczych. Powody są oczywiste: stale rosnąca liczba odbiorników o nieliniowych charakterystykach obciążenia z jednej strony, a z drugiej – coraz większe wymagania co do jakości zasilania niektórych grup odbiorników.

Wartość pobieranej przez urządzenie elektryczne mocy biernej zależy przede wszystkim od wielkości charakteryzujących pole elektromagnetyczne, czyli głównie od napięcia zasilającego, magnetycznych właściwości materiału, z którego zostało wykonane urządzenie, oraz wymiarów geometrycznych urządzenia. Do negatywnych skutków znacznego poboru mocy biernej (pojemnościowej lub indukcyjnej) przez pracujące urządzenia elektryczne należą przede wszystkim: wystąpienie dodatkowych spadków napięcia w układach zasilających, dodatkowe straty mocy czynnej wynikające z przepływu prądów indukcyjnych lub pojemnościowych, a także zmniejszenie przepustowości sieci i zdolności wytwórczych generatorów. Wszystkie te skutki wpływają na zwiększenie kosztów użytkowania danej instalacji i urządzeń elektrycznych.Wartość mocy biernej Q [var] pobieranej przez urządzenia zasilane napięciem przemiennym można wyliczyć z zależności:

kompensacyjne wz1
Wzór 1

gdzie:

ω – pulsacja, w [rad/s],

Wb – średnia energia bierna [J], którą dla jednorodnego pola elektromagnetycznego wyraża się wzorem:

Wzór 2

gdzie: 

μ – przenikalność magnetyczna ośrodka, w [H/m]; 

H – natężenie pola magnetycznego, w [A/m];

q – przekrój, w [m2]; 

δ – długość linii pola, w [m].

Wartość współczynnika mocy cosφ lub tgφ, który odzwierciedla ilość mocy biernej przesyłanej w danym obwodzie elektrycznym można poprawić (doprowadzić do stanu, by mieścił się w przedziale dopuszczalnym aktualnymi przepisami – tg φ ∈<0, 0,4> [2,3]) na dwa sposoby: naturalny lub sztuczny. Naturalny sposób poprawy współczynnika mocy związany jest z poprawnym doborem i prawidłową eksploatacją maszyn, a przede wszystkim polega na [4]:         

  • właściwym doborze mocy instalowanych maszyn – ograniczaniu czasu pracy urządzeń niedociążonych lub na biegu jałowym,
  • stosowaniu silników zwartych zamiast pierścieniowych oraz szybkoobrotowych w miejsce wolnoobrotowych,
  • zastąpieniu silników asynchronicznych o dużych mocach silnikami synchronicznymi, które umożliwiają pracę przy współczynnikowi mocy bliskim 1 lub nawet przy przewzbudzeniu pobierają z sieci moc bierną pojemnościową,
  • odpowiedni dobór mocy transformatorów.

Sztuczny sposób poprawiania współczynnika mocy wiąże się natomiast z koniecznością stosowania układów kompensacyjnych. Należą do nich [4, 5]:

  • urządzenia kompensacyjne na bazie kondensatorów lub dławików energetycznych,
  • kompensatory energoelektroniczne (STATCOM) i filtry aktywne APF,
  • hybrydowe układy kompensacyjne kondensatorowo-energoelektroniczne (TSC, TCR, FC/TCR).

Prawidłowy dobór układu kompensacyjnego pozwala nie tylko na zminimalizowanie wartości strat mocy czynnej oraz spadków napięć w układzie zasilającym odbiorniki elektryczne, ale przede wszystkim na uniknięcie kosztów związanych z przekraczaniem dopuszczalnych przepisami wartości współczynnika mocy. Projektując układ do kompensacji mocy biernej, należy postępować według ściśle określonych wymagań i zasad zawartych w aktualnych przepisach oraz wiedzy technicznej. Należy wziąć również pod uwagę informacje zawarte w rachunkach za energię elektryczną oraz dane uzyskane na podstawie pomiarów parametrów określających jakość energii elektrycznej w analizowanym układzie. Dane te są niezbędne nie tylko do właściwego doboru typu urządzeń kompensacyjnych (np. zawartość wyższych harmonicznych decyduje o tym, czy należy zastosować kondensatory zwykłe, wzmocnione lub z dławikami ochronnymi), ale również do podjęcia decyzji o budowie i konfiguracji układu kompensacyjnego (np. o miejscu zainstalowania przekładnika prądowego). Zagadnienia te bardziej szczegółowo opisane zostały w publikacjach [6, 7, 8, 9, 10, 11].

Wykonanie poprawnych badań energii elektrycznej układu zasilającego jest szczególnie istotne przy układach niesymetrycznych, w których występuje nie tylko nierównomierność wartości prądu obciążenia w poszczególnych fazach, ale również różnorodność charakteru obciążenia poszczególnych faz (pojemnościowy/indukcyjny). Przyjęcie błędnych założeń może bowiem prowadzić do tego, że praca układu kompensacyjnego nie tylko nie będzie ograniczać poboru mocy biernej przez urządzenia, ale może spowodować, w skrajnych przypadkach, znaczący wzrost kosztów zużycia energii elektrycznej.

Charakterystyka badanego układu elektrycznego

Pomiarów parametrów charakteryzujących jakość energii elektrycznej dokonano w jednym z ośrodków medycznych na Podlasiu. Ośrodek ten oprócz oświetlenia, klimatyzatorów i urządzeń biurowych ma znaczną liczbę trójfazowych (np. rezonanse magnetyczne) oraz jednofazowych odbiorników specjalistycznych (np. aparaty do USG).

Na rysunkach 1, 2, 3, 4, 5 i 6 przedstawiono przebiegi zmienności wartości prądów, mocy oraz współczynnika mocy tg φ zarejestrowane w rozdzielnicy głównej zasilającej analizowany obiekt.

kompensacyjne rys1
Rys. 1. Tygodniowy przebieg wartości prądów fazowych
kompensacyjne rys2
Rys. 2. Tygodniowy przebieg wartości mocy czynnych w poszczególnych fazach
kompensacyjne rys3
Rys. 3. Tygodniowy przebieg wartości mocy biernych w poszczególnych fazach
kompensacyjne rys4
Rys. 4. Tygodniowy przebieg wartości współczynników mocy (tg φ) w poszczególnych fazach
kompensacyjne rys5
Rys. 5. Tygodniowy przebieg wartości mocy czynnej i biernej trójfazowej
kompensacyjne rys6
Rys. 6. Tygodniowy przebieg wartości trójfazowego współczynnika mocy (tg φ)

Z analizy zarejestrowanych wartości wynika, że zainstalowane w obiekcie odbiorniki pobierają, w zależności od fazy, moc bierną o charakterze indukcyjnym, jak i pojemnościowym. Powoduje do wzrost wartości współczynnika mocy tg φ znacznie ponad wymagane przepisami 0,4. Warty podkreślenia przy tym jest fakt, że wartość trójfazowego współczynnika mocy sporadycznie przyjmuje charakter pojemnościowy, przy czym moc bierna pojemnościowa występuje stale w fazie trzeciej oraz nocami (przy braku obciążania podstawowego) w fazie drugiej.

Analiza poprawności pracy układu kompensacyjnego

W celu określenia poprawności działania trójfazowego układu kompensacyjnego, dokonano analizy wartości współczynnika mocy tg , przy zainstalowanym układzie kompensacyjnym, w którym pomiar prądu odbywał się kolejno w każdej z trzech faz. Na rysunkach 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 i 15 przedstawione zostały przebiegi zmienności wartości wybranych wielkości opisujących analizowany układ kompensacyjny oraz przebieg zmienności wartości współczynnika mocy po kompensacji, gdy pomiar prądu odbywał się kolejno w fazach od L1 do L3.

Analizując przebiegi przedstawione na rysunkach 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 i 15 bardzo łatwo zauważyć, że znacząco różnią się one od siebie. Nie tylko przybierają one różne wartości, w zależności od tego, w której fazie był zamontowany przekładnik prądowy podający sygnał do regulatora, ale również różne znaki (charakter pojemnościowy lub indukcyjny). Przy zastosowaniu układu kompensacji mocy biernej z pomiarem prądu w fazie L1, do skompensowania mocy biernej potrzebna byłaby bateria kondensatorów. Gdy przekładnik prądowy zostanie zainstalowany w fazie 2, do kompensacji potrzebna będzie już bateria hybrydowa złożona z zarówno z kondensatorów, jak i dławików kompensacyjnych. Gdy pomiar prądu odbywać się będzie w trzeciej fazie, to do kompensacji wykorzystany będzie również układ hybrydowy, ale tylko ze śladowym udziałem kondensatorów.

kompensacyjne rys7
Rys. 7. Wymagana wartość mocy układu kompensacyjnego niezbędna do poprawy współczynnika mocy do wartości wymaganych przepisami, podczas pomiaru prądu w fazie L1
kompensacyjne rys8
Rys. 8. Przebieg symulacji pracy układu kompensacyjnego, podczas pomiaru prądu w fazie L1
kompensacyjne rys9
Rys. 9. Przebieg trójfazowych wartości współczynników mocy (tg φ), przy pracującym układzie kompensacyjnym, z pomiarem prądu w fazie L1
kompensacyjne rys10
Rys. 10. Wymagana wartość mocy układu kompensacyjnego niezbędna do poprawy współczynnika mocy do wartości wymaganych przepisami, podczas pomiaru prądu w fazie L2
kompensacyjne rys11
Rys. 11. Przebieg symulacji pracy układu kompensacyjnego podczas pomiaru prądu w fazie L2
kompensacyjne rys12
Rys. 12. Przebieg trójfazowych wartości współczynników mocy (tg φ), przy pracującym układzie kompensacyjnym, z pomiarem prądu w fazie L2
kompensacyjne rys13
Rys. 13. Wymagana wartość mocy układu kompensacyjnego niezbędna do poprawy współczynnika mocy do wartości wymaganych przepisami, podczas pomiaru prądu w fazie L3
kompensacyjne rys14
Rys. 14. Przebieg trójfazowych wartości współczynników mocy (tg φ), przy pracującym układzie kompensacyjnym, z pomiarem prądu w fazie L2
kompensacyjne rys15
Rys. 15. Przebieg trójfazowych wartości współczynników mocy (tg ), przy pracującym układzie kompensacyjnym, z pomiarem prądu w fazie L3

W celu dokładniejszego zobrazowania parametrów pracy oraz kosztów związanych z eksploatacją analizowanego ośrodka, z zainstalowanym układem kompensacyjnym, przy zastosowaniu pomiarów prądów kolejno w poszczególnych fazach od L1 do L3, dokonano zestawienia tabelarycznego wartości podstawowych wielkości charakteryzujący badany układ (tab. 1.).

kompensacyjne tab1
Tab. 1. Wartości charakteryzujące układ kompensacyjny z pomiarem prądu w poszczególnych fazach od L1 do L3

Z analizy wartości przedstawionych w tabeli wynika, że tylko jeden z analizowanych układów kompensacyjnych przyniósłby założone rezultaty. Najlepsze wyniki daje układ, w którym pomiar prądu byłby dokonywany w fazie L2 – umożliwiłby on zmniejszenie rachunków za energię elektryczną z około 1030 zł do niecałych 15 zł. W pozostałych przypadkach wystąpiłby znaczący wzrost kosztów zużycia energii biernej, przy czym, gdyby przekładnik pomiarowy został zainstalowany w fazie pierwszej, koszt zużycia energii biernej wzrósłby blisko siedemnastokrotnie – do ponad 17,5 tys. złotych.

Podsumowując, powyższa analiza wykazała, że układów kompensacyjnych nie należy dobierać jedynie z rachunków za energię elektryczną. Dotyczy to przede wszystkim obwodów, w których występuje znacząca asymetria w wartościach prądów obciążeniowych i/lub w charakterze obciążenia. Praca tak dobranych układów kompensacyjnych może nie tylko nie ograniczyć zużycia energii biernej, ale nawet doprowadzić do znaczącego wzrostu wartości rachunku za energię elektryczną (w zależności od fazy, w której zostanie zainstalowany przekładnik prądowy – zwyczajowo najczęściej jest to faza L1). Dopiero wykonanie rzeczywistych pomiarów podstawowych parametrów energii elektrycznej pozwoli na określenie zarówno jaki układ kompensacyjny należy zastosować (trójfazowy czy jednofazowy) oraz jak należy skonfigurować układ pomiaru parametrów niezbędnych do sterowania baterią.

Literatura

  • Taryfa dla usług dystrybucji energii elektrycznej. PGE Dystrybucja S.A., Lublin 2014 r.
  • Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz. U. z 2007 r., Nr 93, poz. 623)
  • Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej, PGE Dystrybucja Sp. z o.o., Białystok, 2013 r.
  • Strzelecki R., Supronowicz H.: Wsółczynnik mocy w systemach zasilania prądu przemiennego i metody jego poprawy. Oficyna Wydawnnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.
  • Hanzelka Z.: Jakość dostawy energii elektrycznej. Zaburzenia wartości skutecznej napięcia. Wydawnictwa AGH, Kraków 2013.
  • Hołdyński G., Skibko Z.: Kompensacja mocy biernej układów z asymetrią prądową. ElektroInfo nr 10, październik 2018.
  • Hołdyński G.: Kompensacja mocy biernej farm wiatrowych. ElektroInfo nr 6, czerwiec 2018.
  • Hołdyński G., Skibko Z.: Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych. Cz. 2. ElektroInfo nr 4, kwiecień 2017.
  • Hołdyński G., Skibko Z.: Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych. Cz. 1. ElektroInfo nr 1/2, styczeń/luty 2017.
  • Hołdyński G., Skibko Z.: Problemy kompensacji mocy biernej w nowoczesnych układach elektroenergetycznych. ElektroInfo nr 12, grudzień 2016.
  • Hołdyński G., Skibko Z.: Problemy kompensacji mocy biernej w rozległych sieciach przemysłowych. Wiadomości Elektrotechniczne nr 5, maj 2016.

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 2.)

Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 2.)

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...

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.

Analiza wpływu obciążenia na asymetrię napieć w kablowych sieciach elektroenergetycznych SN z punktem neutralnym uziemionym przez dławnik

Analiza wpływu obciążenia na asymetrię napieć w kablowych sieciach elektroenergetycznych SN z punktem neutralnym uziemionym przez dławnik

W artykule określono i oceniono wpływ ilości mocy pobieranej przez odbiorców na asymetrię napięć w sieciach elektroenergetycznych średniego napięcia, mierzoną zarówno na szynach stacji WN/SN, jak i u najdalszego...

W artykule określono i oceniono wpływ ilości mocy pobieranej przez odbiorców na asymetrię napięć w sieciach elektroenergetycznych średniego napięcia, mierzoną zarówno na szynach stacji WN/SN, jak i u najdalszego odbiorcy.

Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 1)

Kompensacja mocy biernej przy przebiegach odkształconych (część 1)

Artykuł przedstawia zagadnienia teoretyczne związane z kompensacją mocy biernej w układach elektroenergetycznych, w których występują znaczne odkształcenia prądów i napięć od przebiegów sinusoidalnych.

Artykuł przedstawia zagadnienia teoretyczne związane z kompensacją mocy biernej w układach elektroenergetycznych, w których występują znaczne odkształcenia prądów i napięć od przebiegów sinusoidalnych.

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.