innk a jeho kompenzcia 1 innk a jeho

Účinník a jeho kompenzácia 1 Účinník a jeho kompenzácia Základné definície a vzťahy Činný 1 -fázový výkon neharmonického prúdu a napätia Jalový 1 -fázový výkon Zdanlivý 1 -fázový výkon Deformačný výkon

Účinník a jeho kompenzácia 2 Skutočný účinník (power factor) Vzťah medzi rôznymi druhmi výkonov Činiteľ deformácie I 1 Efektívna hodnota neharmonického prúdu

Účinník a jeho kompenzácia 3 Následky zhoršeného účinníka: zmenšenie využitia elektrického zariadenia, zväčšenie investičných nákladov na el. zariadenie, zväčšenie tepelných strát v elektrickom zariadení, zväčšenie úbytkov napätia v sieti, zhoršenie skratových pomerov v sieti, zhoršenie vypínacích podmienok vypínačov, . . . Vyhodnotenie účinníka a spôsob výpočtu zvýšenej tarify Z mesačne nameraných hodnôt jalovej energie v kvarh a činnej energie v k. Wh v rovnakej dobe sa vypočíta príslušný tgφ = Q/P (kvarh·k. Wh-1) a k tomu zodpovedajúci cos φ. Prirážky: SSD, a. s. : 1, 12 – 100 % podľa hodnoty cos pre odberateľov NN (okrem domácností), VN a VVN cos 0, 94 0, 93 0, 92 . . . 0, 64 < 0, 5 prirážka (%) 1, 12 2, 26 3, 43 . . . 50, 99 100 % Odber kapacitného charakteru: 39, 5007 €/(Mvar·h)

Účinník a jeho kompenzácia 4 Spotrebiče spôsobujúce zhoršenie účinníka elektromotory: 70 – 80 % jalového odberu, transformátory: 15 – 20 %, hlavne nezaťažené, elektrické siete a iné zariadenia len nepatrne. 0, 9 0, 8 0, 7 cos Spôsoby zlepšovania účinníka vhodný výber motorov, pomerné zaťaženie motora Závislosť účinníka AM od jeho zaťaženia inštalovaný výkon transformátorov prispôsobiť potrebám, kompenzácia účinníka. Spôsoby kompenzácie posudzujeme podľa: radenia kompenzačných zariadení, umiestnenia kompenzačného zariadenia, druhu kompenzačného zariadenia. Spôsoby zlepšovania účinníka podľa radenia kompenzačných zariadení: • sériová (pozdĺžna) kompenzácia, paralelná kompenzácia.

Účinník a jeho kompenzácia Sériová (pozdĺžna) kompenzácia 5

Účinník a jeho kompenzácia Zvýšenie napätia na konci vedenia: Kapacita sériového kondenzátora s výkonom Kompenzačný pomer Výsledná reaktancia vedenia je induktívna pre k < 1, kapacitná pre k > 1, nulová pre k = 1. Pre VVN vedenia k = 0, 5, a l·k. Stabilita vedenia je x väčšia, prirodzený výkon x je väčší. Nevýhody: • iné napätie na svorkách spotrebiča a siete (môže byť väčšie), • môže dôjsť k sériovej rezonancii, • nárast skratových prúdov. 6

Účinník a jeho kompenzácia 7 Paralelná kompenzácia Princíp paralelnej kompenzácie Požadovaný kompenzačný výkon QK: QK = P ( tg K) Pre jednofázový spotrebič: Pre trojfázový spotrebič pri zapojení do hviezdy a do trojuholníka Fázorový diagram výkonov bez a s kompenzáciou

Účinník a jeho kompenzácia 8 Schéma a) bez kompenzácie b) s paralelnou kompenzáciou I' = I + IC = IČ j (Ij IC) Fázorový diagram bez paralelnej kompenzácie s paralelnou kompenzáciou

Účinník a jeho kompenzácia Spôsoby paralelnej kompenzácie účinníka podľa umiestnenia kompenzačného prostriedku kompenzácia individuálna, skupinová, centrálna. 9

Účinník a jeho kompenzácia 10 Druhy kompenzačných zariadení a) statické: kondenzátor, kompenzačná tlmivka, statický riadený kompenzátor – SVC, . . . Statický kompenzátor jalového výkonu a) s fázovo riadeným meničom, b) s napäťovým striedačom b) rotačné: synchrónny kompenzátor – nezaťažený synchrónny motor, generátor elektrárne v normálnej prevádzke, generátor (vodnej) elektrárne v kompenzačnej prevádzke, . . .

Účinník a jeho kompenzácia 11 Kompenzačné zariadenia kondenzátorové statické nechránené kompenzačné zariadenia – prostý kondenzátor, najrozšírenejšia skupina, XC (ohm) Frekvenčná charakteristika kompenzačného kondenzátora f (Hz) chránené kompenzačné zariadenie, filtračno-kompenzačné zariadenie (FKZ), – obidva pozostávajú zo sériového rezonančného obvodu.

Účinník a jeho kompenzácia 12 Kompenzačné zariadenie ako prvok el. siete P 1 VVN, VN P 2 LT T VN, NN Ck QC Ck LT P 1 – hlavná prípojnica Paralelný rezonančný obvod vývody Centrálna (skupinová) kompenzácia P 2 LT Ck Sériový rezonančný obvod Záver: nechránená kompenzácia ako prvok siete v každom prípade rezonančné obvody vytvára

Účinník a jeho kompenzácia 13 Thompsonov vzťah pre rezonančnú frekvenciu P 1 P 2 LT Ck LT Z Z Ck frez f Sériový rezonančný obvod Aké hodnoty nadobúda frez ? ? ? frez Paralelný rezonančný obvod f

Účinník a jeho kompenzácia 14 ST = 40 MV·A, uk = 11 %, QK = 10 Mvar, – hodnoty sú vztiahnuté na 6 k. V a zodpovedajú bežnej prevádzkovej praxi 10 2 impedancia Z (ohm) 10 1 P 2 LT 10 0 Ck 10 -1 500 1000 1500 2000 2500 frekvencia (Hz) Frekvenčná charakteristika usporiadania transformátor – centrálna kompenzácia

Účinník a jeho kompenzácia 15 Signál HDO v elektrickej sieti Signál HDO – napäťový zdroj (4 %, f. HDO = 216, 66 Hz) – obyčajne na úrovni VVN, VN P 2 " ® S k 3 P 2 VVN, VN P 2 T VN, NN Ck QC LT UHDO P 1 – hlavná prípojnica IHDO UL LT UC Ck ULC vývody Signál HDO v sieti priemyslového podniku – signál HDO bude „odsávaný“ kompenzačným zariadením podniku

Účinník a jeho kompenzácia Praktické dôsledky nežiaducej interakcie signálu HDO a nechránených kompenzačných zariadení sú: preťaženie vysielača HDO, zníženie úrovne signálu HDO v napájacom bode VVN, VN – P 2, vysoká úroveň signálu HDO na hlavnej prípojnici – P 1, preťažovanie kompenzačného zariadenia a znižovanie jeho životnosti, blikanie, spôsobené superpozíciou signálu HDO so sieťovým napätím. Zhodnotenie vhodnosti nasadenia nechráneného KZ v takejto oblasti individuálne, je potrebné vykonať dôslednú analýzu konkrétnej siete. 16

Účinník a jeho kompenzácia 17 Harmonické v elektrickej sieti " S k 3 P 2 VVN, VN T VN, NN Ck QC Harmonické – prúdový zdroj – obyčajne na úrovni VN, NN na P 1 ® P 1 Ih LT Uh Ih vývody P 1 Uh LT Ck Pripojenie zdroja harmonických k paralelnému obvodu

Účinník a jeho kompenzácia 18 impedancia Zh (ohm) ST = 40 MV·A, uk = 11 % 10 2 QK = 10 Mvar, hodnoty sú vztiahnuté na 6 k. V a zodpovedajú bežnej prevádzkovej praxi 10 1 10 0 10 -1 500 1000 1500 2000 2500 frekvencia (Hz) Frekvenčná charakteristika paralelného rezonančného obvodu

Účinník a jeho kompenzácia Prúd KZ IK (A) 19 Prúd kompenzačným zariadením 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 500 1000 1500 frekvencia (Hz) 2000 2500 - ak predpokladáme Ih= 100 A. Praktické dôsledky nežiadúcej interakcie harmonických a nechránených KZ: výrazné odsávanie harmonických v blízkosti rezonančnej frekvencie, vysoká úroveň príslušnej harmonickej na hlavnej prípojnici – P 1, prúdové preťažovanie kompenzačného zariadenia a znižovanie jeho životnosti. Zhodnotenie vhodnosti nasadenia nechráneného KZ v takejto oblasti vôbec sa neodporúča!!!

Účinník a jeho kompenzácia 20 Rezonančné filtre Chránené kompenzačné zariadenie tvorené ladeným sériovým rezonančným LC obvodom, určené pre kompenzáciu jalového výkonu, zariadenie je ladené na „neutrálnu“ frekvenciu, výkonové dimenzovanie zodpovedá požadovanej kompenzácii jalového výkonu. Filtračno-kompenzačné zariadenie (FKZ) tvorené ladeným sériovým rezonančným LC obvodom, okrem kompenzácie jalového výkonu slúži aj na filtráciu harmonických, ladenie zariadenia do blízkosti harmonickej, ktorú chceme zo siete odsávať, výkonové dimenzovanie zodpovedá požadovanej kompenzácii jalového výkonu + odsávanie harmonických zo siete. Z hľadiska princípu a usporiadania sú totožné. Rozdiel je v ladení KZ a výkonovom dimenzovaní.

Účinník a jeho kompenzácia 21 Ladený rezonančný obvod LF = 11, 5 m. H, Q = 50, QCF = 1 Mvar, IF UF LF hodnoty sú vztiahnuté na 6 k. V a zodpovedajú bežnej prevádzkovej praxi impedancia ZF (ohm) 10 2 CF 10 1 Rezonančný filter 10 0 10 -1 500 1000 1500 2000 2500 frekvencia (Hz) Frekvenčná charakteristika rezonančného filtra 189 Hz

Účinník a jeho kompenzácia 22 Rezonančný filter v elektrickej sieti " ® S k 3 VVN, VN P 2 T VN, NN kde Lx je náhradná indukčnosť ostatných prvkov sústavy LT P 1 – hlavná prípojnica LF vývody CF akýkoľvek rezonančný obvod má frez nižšiu ako je vlastná rezonančná frekvencia filtra f. Frez

Účinník a jeho kompenzácia 23 Thompsonov vzťah pre rezonančnú frekvenciu P 1 P 2 LT Z LT LF CF LF Z CF frez f. Frez Sériový rezonančný obvod f frez f. Frez Paralelný rezonančný obvod Akýkoľvek rezonančný obvod má frez nižšiu ako je vlastná rezonančná frekvencia filtra f. Frez f

Účinník a jeho kompenzácia 24 Interakcia signálu HDO s rezonančnými filtrami Signál HDO – napäťový zdroj (4 %, f. HDO = 216, 66 Hz) – obyčajne na úrovni VVN, VN P 2 " ® S k 3 VVN, VN P 2 T VN, NN LT P 1 – hlavná prípojnica LF CF UHDO IHDO UT LT UF LF vývody CF Signál HDO v sieti priemyslového podniku s rezonančným filtrom

Účinník a jeho kompenzácia 25 Prúd HDO (A) Odsávaný prúd HDO v závislosti od kompenzačného výkonu rezonančného filtra s f. Frez = 189 Hz (do 10 % prúdu tečúceho pri f = 50 Hz) 500 400 300 f Frez < f. HDO 200 100 5 10 15 20 25 Kompenzačný výkon filtra (Mvar) u. HDO (%) QF Percentuálna úroveň signálu HDO na P 1 v závislosti od kompenzačného výkonu rezonančného filtra 2, 5 2, 0 1, 5 1, 0 0, 5 5 10 15 20 25 Kompenzačný výkon filtra (Mvar) QF

Účinník a jeho kompenzácia Prúd HDO (A) 26 Odsávaný prúd HDO v závislosti od kompenzačného výkonu rezonančného filtra s f. Frez = 240 Hz 6000 5000 4000 f Frez > f. HDO 3000 2000 1000 5 10 15 QF 20 Kompenzačný výkon filtra (Mvar) u. HDO (%) Percentuálna úroveň signálu HDO na P 1 v závislosti od kompenzačného výkonu rezonančného filtra 102 Stav nežiadúci a neprípustný!!! 101 100 10 -1 10 5 15 20 Kompenzačný výkon filtra (Mvar) QF