Komenzacija reaktivne elektricne energije

7,197 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
7,197
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
35
Actions
Shares
0
Downloads
141
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Komenzacija reaktivne elektricne energije

  1. 1. Kompenzacija reaktivneelektrične energijeIva Ignjatović, dipl.el.inž.Tomislav Stojanović, dipl.el.inž.Darko Milenić, dipl.el.inž.Danko Andrijanić, el.inž.Kragujevac, 3. oktobar 2009.E-PROJECTING MM,Preduzeće za projektovanje i inženjering
  2. 2. Kompenzacija reaktivne električne energije• Šta je reaktivna energija?Induktivna reaktivna energija je energija koja se koristida se stvori električno i magnetno polje u nekimpotrošačima.Ova energija prolazi kroz električnu mrežu, ne vrši rad,ali povećava ukupnu distribuiranu snagu.Prema tome, u cilju smanjenja distribuirane reaktivneenergije koriste se kondenzatori.
  3. 3. Kompenzacija reaktivne električne energije• Opšti pojmoviAktivna snagaKod čisto termičkih opterećenja,bez induktivnih i kapacitivnihkomponenti, kao na pr.električni grejači,napon U i struja I su u fazi.Snaga je P=U*I
  4. 4. Kompenzacija reaktivne električne energijeAktivna i reaktivna snagaU praksi, čisto termička opterećenjase retko sreću, tj. prisutna je i induktivnakomponenta, tako danapon U i struja I nisu u fazi.Snaga je P=U*I*cosφP [W]
  5. 5. Kompenzacija reaktivne električne energijeReaktivna snagaČisto induktivna reaktivna snaga javlja se kodmotora i transformatora kada nisu opterećeniako se zanemare gubici.Čisto kapacitivna reaktivna snaga javlja se kodkondenzatora ako se zanemare gubici.
  6. 6. Kompenzacija reaktivne električne energijeReaktivna snagaAko je fazna razlika naponai struje 900u jednoj poluperiodisnaga je pozitivan a u drugojnegativna, pa je ukupnaaktivna snaga nula.
  7. 7. Kompenzacija reaktivne električne energijeReaktivna snaga i energijaReaktivna snaga je ona snaga koja teče izmeđugeneratora i potrošača istom frekvencijom kao i napon ucilju stvaranja elektromagnetnog polja.Q=U*I*sinφ Q[VAr]Reaktivna snaga ne vrši koristan rad, pa se zove i jalovasnaga i njoj odgovarajuća energija zove se reaktivnaenergija ili jalova energija.
  8. 8. Prividna snagaPrividna snaga je ona snaga koja je merodavna za proračunsnage mreže.Generatori, transformatori, osigurači, prekidači i presekprovodnika moraju biti proračunati na osnovu prividne snage.S=U*I S [VA]22QPS +=Kompenzacija reaktivne električne energije
  9. 9. Faktor snage (cosφ)Kosinus ugla faznog pomeraja između struje i napona jeparametar za izračunavanje aktivne i reaktivne komponentesnage, napona i struje. Njegova vrednost je data na nazivnojpločici uređaja.U inženjerskoj praksi za ovaj parametar je usvojen nazivfaktor snage.cosφ=P/SKompenzacija reaktivne električne energije
  10. 10. “Popravak” faktora snage (cosφ)Kako se dimezionisanje mreže vrši u skladu sa prividnomsnagom, cilj je da njena reaktivna komponenta bude štomanja.Ako se instaliraju u paralelu sa potrošačima odgovarajućikondenzatori, reaktivna struja tada cirkuliše izmeđukondenzatora i potrošača.To znači da taj deo strujene opterećuje distributivnu mrežu.Ako se postigne faktor snage cosφ =1iz mreže se povlači samoaktivna komponenta struje.Kompenzacija reaktivne električne energije
  11. 11. Prednosti popravka faktora snage (cosφ)1. Smanjenje računa za utrošenu el.energiju2. Smanjenje gubitaka u kablovima3. Smanjenje pad napona4. Povećanje raspoložive snage na sekundaru transformatoraKompenzacija reaktivne električne energije
  12. 12. Kompenzacija reaktivne električne energijeVRSTE POTROŠAČA FAKTOR SNAGEOsvetljenjeInkadescentne sijalice 1.00Fluorescentne sijalice 0.50-0.60Živine sijalice 0.50Natrijumove sijalice 0.50-0.60Indukcioni motori Neopterećen-puno opterećenje 0.15-0.85ZavarivanjeElektrootporno zavarivanje 0.60Elektrolučno zavarivanje 0.50Električne pećiIndukcione peći 0.60-0.80Elektrolučne peći 0.70-0.80Elektrootporne peći 1.00Tipične vrednosti faktora snage
  13. 13. Kompenzacija reaktivne električne energije• Metode kompenzacijeVrste kompenzacijaSa aspekta izvođenja kompenzacije razlikujemo:– pojedinačne,– grupne,– centralne i– mešovite.
  14. 14. Kompenzacija reaktivne električne energijePojedinačna kompenzacijaOva vrsta kompenzacije seprimenjuje na motore,transformatore, i uglavnomna potrošače koji su uključeniu dužem vremenskom periodu.Kondenzatori su vezaniparalelno sa opterećenjem.
  15. 15. Kompenzacija reaktivne električne energijePojedinačna kompenzacijaPrimena:• kompenzacija transformatora u praznom hodu• za pogone u trajnom pogonu• za pogone sa dugim napojnim kablovima čiji je presekna granici dozvoljenog
  16. 16. Kompenzacija reaktivne električne energijePojedinačna kompenzacijaPrednosti:• reaktivna snaga je u potpunosti eliminisana iz internogdistributivnog sistema• najniža cena po kVAr-u, ušteda na sklopnim uređajimaza kondenzatore (kontaktorima i osiguračima) ismanjenje struje u fazama omogućava upotrebuprovodnika manjeg preseka i prekidača manjih snaga.
  17. 17. Kompenzacija reaktivne električne energijePojedinačna kompenzacijaNedostaci:• sistem za korekciju faktora snage je rasprostranjen pocelokupnom postrojenju• visoka cena instaliranja opreme• instalirana snaga kondenzatora je veća nego kod drugihvrsta kompenzacije u slučaju da oprema ne radiistovremeno.
  18. 18. Kompenzacija reaktivne električne energijeGrupna kompenzacijaOva vrsta kompenzacije seprimenjuje u slučajevimakada se grupa induktivnihpotrošača napaja prekozajedničkog voda.Za svaku grupu je predviđenposeban uređaj zakompenzaciju koji jeinstaliran bez posebnogprekidača, tj. grupa imazajednički kondenzator.
  19. 19. Kompenzacija reaktivne električne energijeGrupna kompenzacijaPrimena:• za nekoliko induktivnih potrošača koji uvek radeistovremenoPrednosti:• slično kao kod pojedinačne kompenzacije, idosta niža cenaNedostaci:• primenjivo samo za grupe potrošača koji radeistovremeno
  20. 20. Kompenzacija reaktivne električne energijeCentralna kompenzacijaOva vrsta kompenzacijepostavlja se na jednommestu, obično u glavnomrazvodnom ormaru.Sistem u potpunosti pokrivazahtev za reaktivnomenergijom.Kondenzatori supodeljeni u nekolikostepena koji se automatskiuključuju i isključujuautomatskim regulatoromfaktora snage.
  21. 21. Kompenzacija reaktivne električne energijeCentralna kompenzacijaPrimena:• svuda gde korisnikov interni razvod može preneti ineophodnu reaktivnu energijuPrednosti:• lako praćenje sistema• dobro iskorišćenje kondenzatora• instaliranje opreme prilično jednostavno• manja ukupno instalirana snaga kondenzatora u odnosuna druge metode kompenzacije
  22. 22. Kompenzacija reaktivne električne energijeCentralna kompenzacijaNedostaci:• reaktivna komponenta struje unutar korisnikovoginternog razvoda nije smanjena• dodatni troškovi za automatski upravljački sistem
  23. 23. Kompenzacija reaktivne električne energijeMešovita kompenzacijaOva vrsta kompenzacije se primenjuje iz ekonomskihrazloga predstavlja kombinaciju već prethodno opisanihtriju metoda.
  24. 24. Kompenzacija reaktivne električne energije• Metode proračuna opremePribližna procenaNekada je potrebno brzo i približno odrediti vrednostopreme.Mogu se javiti i slučajevi kada inženjeri izvedu detaljanproračun ali nisu sigurni u tačnost rezultata ili u nekimslučajevima nastane greška prilikom sagledavanjaproblema.Približne vrednosti se onda koriste da potvrde da suizračunati rezultati ispravni.
  25. 25. Približna procenaPOTROŠAČ VREDNOST KAPACITIVNOSTIMotorisa pojedinačnom kompenzacijom35-40% snage motoraTransformatorisa pojedinačnom kompenzacijom2.5% snage transformatora5.0% za starije transformatoreMetoda centralna kompenzacije25-33% snage transformatoraako je ciljani cosφ=0.940-50% snage transformatora akoje ciljani cosφ=1Kompenzacija reaktivne električne energije
  26. 26. Detaljna procena na osnovu merenjaMerenje struje i faktora snageAmpermetri i cosPHImetri obično instalirani u glavnim razvodnimormarima. Aktivna snaga se računa kao:ako je određen željeni faktor snage vrednost snage kondenzatora seodređuje iz sledećeg izraza:ilif – faktor iz odgovarajuće tablice date u prilogu (tablica faktora f)Kompenzacija reaktivne električne energije
  27. 27. Merenje struje i faktora snagePrimer:Izmerene vrednosti Proračun:struja Is: 248 Aizmereni cosφ 0.86ciljani cos φ 0.92 iz tablice f=0.17napon 397 V Potrebna snagakondenzatorske baterije je:Kompenzacija reaktivne električne energije
  28. 28. Merenje i snimanje aktivne i reaktivne snageMnogo pouzdaniji rezultati se dobijaju merenjem memorijskiminstrumentom. Podaci se mogu snimati duži vremenski period i moguse propratiti i vršne vrednosti. Potrebna snaga kondenzatorskihbaterija se izračunava na sledeći način:QC – potrebna snaga kondenzatoraQL – merena reaktivna snagaP – merena aktivna snagatanφ2 – odgovarajuća vrednost tanφza željeni cosφ (dobija se tabele faktora f)Kompenzacija reaktivne električne energije
  29. 29. Merenje energijeBrojila aktivne i reaktivne energije se očitavaju na početku i na krajuosmočasovnog perioda.RM1 – očitana reaktivna energija na startuRM2 – očitana reaktivna energija na krajuAM1 – očitana aktivna energija na startuAM2 – očitana aktivna energija na krajuUpotrebom ovako izračunate vrednosti za tanφ i željeni cosφ možemodobiti faktor f iz tablice. Parametar k konstanta strujnog transformatora.Potrebna snaga kondenzatorskih baterija se izračunava na sledeći način:Kompenzacija reaktivne električne energije
  30. 30. Merenje energijePrimer:aktivna energija (AM1) .......115.3 kWh(AM2)........124.6 kWhreaktivna energija (RM1).......311.2 kVAr(RM2)........321.2 kVArBrojila rade sa strujnim transformatorima 150/5A pa je k=30.Za ciljani cosφ=0.92 faktor f je 0.65 iz tabele u prilogu.Tako da je reaktivna snaga kondenzatora:Kompenzacija reaktivne električne energije
  31. 31. Prividna snaga potrošača:Transformator je preopterećen!Primer:SpkVA= =cosϕ1665baterijaMX XM250kWcos ϕ1 = 0.75250kWcos ϕ1 = 0.75630kVA400V 50HzŽeljeni faktor snage cosφ2= 0.92Potrebna reaktivna snaga :Q = P (tan φ1 - tan φ2) = 230 kvarPrividna snaga :ZaključakZaključak ::Transformator je podopterećen 87 kVA “rezerve”Račun smanjen!S kVA= =5000 92543.Kompenzacija reaktivne električne energije
  32. 32. Korekcija faktora snagetransformatoraPrilikom instalacije opreme zakorekciju faktora snage kodtransformatora mora sekonsultovati distributor energije.Moderne konstrukcijetransformatora zahtevaju malusnagu magnetizacije, pa ako sene izaberu odgovarajućikondenzatori može doći doprenapona u praznom hodu!Kompenzacija reaktivne električne energije12.5 kVArkondenzatorskabaterija
  33. 33. Korekcija faktora snage transformatoraPribližne vrednosti snage kondenzatorskih baterijaNominalna snagatransformatora u kVANominalna snaga kondenzatorskihbaterija u kVAr100-160 2.5200-250 5315-400 7.5500-630 12.5800 151000 201250 251600 352000 40Kompenzacija reaktivne električne energije
  34. 34. Korekcija faktora snagemotoraNominalna snaga kondenzatora bitrebala da bude 90% privine snagemotora u praznom hodu.Potrebna snaga kondenzatora je:I0 – struja praznog hoda motoraKompenzacija reaktivne električne energije
  35. 35. Korekcija faktora snage motoraPribližne vrednosti za pojedinačnu kompenzaciju motoraNominalna snaga motora u kW Snaga kondenzatora u kVAr1 do 1.9 0.52 do 2.9 13 do 3.9 1.54 do 4.9 25 do 5.9 2.56 do 7.9 38 do 10.9 411 do 13.9 514 do 17.9 618 do 21.9 7.522 do 29.9 1030 do 39.9 Približno 40% snage motora40 i veća Približno 35% snage motoraKompenzacija reaktivne električne energije
  36. 36. Problemi usled pojave harmonikaIzobličenja napona usled viših harmonika u električnim mrežama jepovećano zadnjih godina zbog naglog razvoja energetske elektronike.Ona su danas i najveći problem u fabrikama i postrojenjima.Najčeće su izazvana statičkim pretvaračima, kao što su inverteri, softstarteri, ispravljači i UPS sistemi.Harmonijska izobličenja mogu prouzrokovati pregrejavanje kablova itransformatora, isključivanje zaštitnih prekidača kao i neispravnosti naračunarskoj i telekomunikacionoj opremi.Harmonijska izobličenja se prilikom ugradnje opreme za kompenzacijureaktivne energije mogu znatno povećati usled neadekvatnog izboraopreme i znatno skratiti vek samoj opremi. Može doći do oštećenja iopreme i potrošača koji su na mreži.Kompenzacija reaktivne električne energije
  37. 37. Kompenzacija reaktivne električne energije• Oprema za kompenzaciju reaktivne energije– Kondenzatorske baterije– Kontaktori– Osigurači– Regulatori faktora snage
  38. 38. Kompenzacija reaktivne električne energijeKondenzatorske baterijeKondenzatorske baterije predstavljaju, ustvati, tri kondenzatora međusobnovezana u trougao, spakovana u zajedničko kućište.Snaga kondenzatorskih baterijase izražava u kVAr, a proizvodese najčešće sledećih snaga:2.5 kVAr 20 kVAr5.0 kVAr 30 kVAr7.5 kVAr 40 kVar10 kVAr 50 kVAr15 kVAr
  39. 39. Kompenzacija reaktivne električne energijeKarakteristike kondenzatorskih baterijaNominalni napon (Un) 230 – 400 – 415 – 440 – 480 – 500 – 690 VTemperaturna klasa -250C / DMin. temp. ambijenta -250CMax.temp. trenutna/prosek 24h/prosek 1god +550C / +450C / +350CMaksimalna naponska preopterećenja ∙ 1.10 Un, u trajanju 8h, svakih 24h∙ 1.15 Un, u trajanju 30 min, svakih 24h∙ 1.20 Un, u trajanju 5 min∙ 1.30 Un, u trajanju 1 minMaksimalno strujno preopterećenje 1.5 InMaksimalni strujni pikovi 200 InOtpornici za pražnjenje baterija Spoljašnji, smanjenje napona na 75V za 1 minŽivotni vek > 5 god. (klasa D), > 6 god. (klasa C)Maksimalan broj uključenja/isključenja 5000 godišnje
  40. 40. Kompenzacija reaktivne električne energijeKotaktori za uključenje kondenzatorskih baterijaKontaktori za uključenje kondenzatorskih baterija pored glavnih kontakata imaju i setkontakata koji se uključuju 5-10ms pre glavnih kontakata i preko velikih otpornostipovezuju kondenzator na mrežu. Ovim ranim uključenjem na napon kondenzator sedelimično napuni i u trenutku uključenja glavnih kontakata razlika napona na kontaktoruje relativno mala, što rezultira malom prelaznom strujom.
  41. 41. Kompenzacija reaktivne električne energijeOsiguračiIspred svake kondenzatorske baterije potrebno je montirati osigurače i to NV zbogvelike prekidne moći koju poseduju. Osigurače treba birati za 1.6-1.8 In.Nominalna struja kondenzatorskih baterija In se računa iz njene snage QcKako kroz osigurače teku čisto kapacitivne struje, oni se ne smeju koristiti zaprekidanje strujnih kola kondenzatorskih baterija zbog pojave električnog luka.
  42. 42. Kompenzacija reaktivne električne energijeRegulatori reaktivne snageDanas se regulacija rektivne snagepostrojenja za kompenzaciju vršipomoću savremenihmikroprocesorskh regulatora. Oniimaju ugrađenu “tehniku odlučivanja”u vezi sa uključivanjem iisključivanjem kondenzatorskihbaterija. Regulator obezbeđuje da seu najkraćem vremenu zadovoljepotrebe za reaktivnom energijom uzminimalan broj uključenja/isključenja,i uz ravnomerno korišćenje svihbaterija.
  43. 43. Kompenzacija reaktivne električne energijeOsnovni pojmovi kod regulatora reaktivne snageBroj stepeni kompenzacije je broj kompenzacionih stepeni na koje je podeljena ukupnasnaga postrojenja za kompenzaciju. (Najčešće 6 ili 12)Poredak snaga kompenzacije je skup od četiri cifre odvojenih dvotačkom, koji definišeodnos snaga svih kompenzacionih stepeni u odnosu na prvi stepen. Najčešće se koristeporedci:1:1:1:1 - Svi kompenzacioni stepeni su iste snage1:2:2:2 - Svi kompenzacioni stepeni, počev od drugog, dvostruko su većesnage od prvog1:2:4:4 - Snaga drugog stepena je dvostruko veća od snage prvog, dok susnage ostalih stepeni, počev od trećeg, četiri puta veće od snageprvog stepenaBroj koraka regulacije predstavlja ukupan broj regulacionih koraka kojima se postižeregulacija do ukupne reaktivne snage postrojenja.
  44. 44. Kompenzacija reaktivne električne energijeSetovanje regulatoraDa bi regulator mogao pravilno da reaguje, potrebno je pravilno setovati sledeće parametre:Prenosni odnos strujnog mernog transformatora, 40 za 200/5Nominalni napon kondenzatorskih baterija, 440 VNominalnu snagu prvog stepena, 10 kVArBroj stepeni, 6 (Šestostepeni reg. i svi se koriste)Poredak snaga kompenzacije, 1:2:2:2Osetljivost x / (zahtevano kVAr/min kVAr)Vreme ponovnog uključenja (istog stepena) 60 sŽeljena vrednost za cosφ 95
  45. 45. Kompenzacija reaktivne električne energijeMesto priključenja postrojenja za kompenzaciju i samog strujnog transformatora (CT)
  46. 46. Primer električne šeme postrojenja za kompenzacijuKompenzacija reaktivne električne energije
  47. 47. Primer električnog ormara sa opremom za kompenzacijuKompenzacija reaktivne električne energije
  48. 48. Kompenzacija reaktivne električne energije
  49. 49. Literatura• Manual of Power Factor Correction, FRAKO GmbH, Germany• Teorija i praksa projektovanja električnih instalacija, Miomir Kostić• Elektroenergetika, Gojko Dotlić,• www.epcos.com• www.frako.com• www.enerlux.com• www.lovatoelectric.com• www.e-projekt.co.rs

×