Obniżanie strat sieciowych

TechnicznyBiuletyn Informacyjny I 6/2006
dr inż.PrzemysławChojnowski
OLMEX S.A. - Olsztvn
OBNIZANIE STRAT sIECIowYCH POPRZEZ KoMPENSACJĘ
BIEGU JAŁowEGo TRANsFoRMAToRow NN I sN.
Kompensacja mocy biernej biegu jałowego transformatorówjestrczwiązaniem znanp
i powszechnie stosowanym. Kondensatory kompensacyjne byĘ instalowane w sieciach
rozdzielczych jużtwlatach 60-tych. Niestety zewzg|ęduna wiele wad i następującychczęĘch
awarii systemaĘcznie byĘ usuwaneprzezsfużby techniczne.Wady kondensatorów z lat 60-Ęch
i początku 7O-tych to przede wszystkim przenoszenie zwatć wewnętrznych na transformato1,
wyciekanie syciwa przy rozszczelnieniu (często syciwem był olej z PCB), duize gabaryĘ
i zlrięane z tym trudnościmontażowe (kondensatory pełno olejowe mogły być montowane
tylko w pozycji pionowej) oraz ubogi typoszereg.Powyższe wady składaĘ się na słabąogólną
jakośćuzytkową kondensatorów, co w rezultacie doprowadziłodo tego,ie zaczętoposzukiwać
innych sposobów o graniczaniastratsieciowych.
od wielu lat w Polsce i na świeciestosowanoenergeĘczne kondensatorymocy niskiego
napięcia wykonane jako zwijka z obustronnie napylonej folii polipropylenowej. Jako medium
izoIacyjne stosowano oleje mineralne i syntetyczne. Szczególnie w latach 60-Ęch i 70-Ęch
stosowanęjako izolacji oleju mineralnego nabazie polichlorobifenyli tzw. PCB byĘ bardzo
popularne. Wydawało się, ze to prawie idealny dielektryk. obecnie wiadomo już,żeniebezpieczeństwo związane z eksploatacjąolejów zawierających PCB jest duze, zlłtłaszczagdy nastąpi
zapa|enie urządzeh instalacji zawierających taki olej. Najgroźzniejszed|a Ęcia i zdrowia są
bowiem związki chemiczne powstającew czasie niekontrolowanego spalania PCB. Lekarstwem
na to miało byó zastosowanie kondensatorów wypełnionych olejem nie zawierającym PCB'
Jednak częste występujące wycieki oleju, uszkodzenia, a nawet eksplozje spowodowĄ
tendencję odchodzenia od kondensatorów olejowych. w
ostatnich latach producenci
kondensatorów mocy zmienili technologie produkcji i zastosowali metodętzw. suchonasycania
folii polipropylenowej, polegającą na wypełnieniu kadzi kondensatora specjalnym zelem
penetrującymzwijki.
Kondensatory takie, popularnie zwane ,,suchymi'', w rzeczyrvistości nie bvŁv
pozbawionew1pełnieniaolejowego,posiadaĘjedynie zmniejszonąilość
medium izolacyjnego
tĄrtego we wnętrzu urządzenia.Dlatego pojawiła się koniecznośćznalęzienia innego sposobu
polepszenia właściwościizolacyjnych w kondensatorach' Problem ten rozsxliązałaftrma
ELECTRONICoNzNiemiec
stosującjakomediumizolacyjneneutralnygaz,którymjestazot.
55
TbchnicznyBiuleĘn Informacyjny I 6/2006
Zwijki kondensatora wykonywane są z nawiniętej folii polipropylenowej. Końcówki zwijek
stykają się'z warstwąłączącąprzęz napyloną warstwę przewodzącą umożliwiając wysokie
obciązenieprądowe i gwaranfującniskąindukcyjnośópołączehpomiędzyzaciskami i zwijkami.
W kondensatorach typu MKPg
(izolowanych azotem) dielektryk stanowi folia
propylenowa. okładkami kondensatorów są warstewki metalu napylone metodą próżniową
bezpośredniona folii propylenowej (na jednej stronie). Elementy kondensatora typu MKPg
sąsuszoneprózniowo. obudowa, powstawieniu elementow,napełnianajestgazem.Technologia
ta zapewnia ochronę zwijek przed niekorzysfirym wpływem środowiskazewnętrznego, dfugi
okres eksploatacji kondensatoraoraz stabl|nąpojemność.
Wdrazanie do produkcji azobt jako medium izolacyjnego w kondensatorach niskich
napięó dało ogromne mozliwości poprawy warunków pracy orazkorzyści z ich eksploatacji.
Gaz, którym
wypełnione są kondensatory jest obojętny i całkowicie nieszkodliwy
dla środowiska.W przypadku wycofania kondensatora z eksploatacji, brak toksycznych
elementówozflacza,żeprocesuty|izacjiograniczasięjedyniedo złomowania.
Wielokrotne testy laboratoryjneproducenta i ponad trzyletnie praktyczne zastosowanie
ponad 300.000 sztuk udowodniły, ze wykonanie kondensatorów jest niezawodne,
anięszczeLności
sąrzad-kościąpodwarunkiem,ze kondensatorysąeksploatowanew sposób
właściwy. W przypadku pojawienia się tieszcze|ności, uwolniony gaz nie spowoduje
zaniecryszczenia środowiska. Tak więc, nawet dfugotrwałe ulatnianie się gazu nie jest
niebezpieczne.Badania wskazują ze taki proces moze trwać wiele miesięcy, podczas których
kondensator nadal pracuje prawidłowo. UĘcie
gazu jako wypełnienie spowodowało
zredukowanie wagi kondensatorao około I 5-f0%'
Dodatkowo , szczegó|nie istotnądla eksploatacji kondensatorówjest możliwośćmontazu
j ednostekw dowolnej pozycji pracy.
Głównym składnikiem prawie wszystkich kondensatorów jest tzw. samo regenerujący
się dielektlryk.Charaktery^ie się Ęrm,ze w miejscu przebicia elektrycznego' w przeciągu kilku
milisekund odparowuje iprzemieszcza siępoza to miejsce cienka warstewka metalu. W wyniku
tego powstaje pozbawiona metalu strefa izolacyjna przeciwdziałającaprzebiciu kondensatora
pomiędzy biegunami. Kondensator pozostaje więc sprawny zarówno podczas zjawiska
jakiponim.
W przypadku przeciążenia prądowego (np. pod wpĘwem duzej zawartościwyżnrych
harmonicznych ) lub pod koniec eksploatacji kondensatora' w wyniku dużej ilości procesów
samo regeneracji,we wnętrzu kondensatoramoze powstaó nadciśnienie.
56
TechnicznyB iuletyn Informacyjny I 6/2 006
zastosowanozabezpieczenie
W celu ochronyprzedrozerwaniemobudowy,w kondensatorach
ciśnięniowę.W konstrukcji tego zabezpieczeniawykorzystano technologicznie nacięĘ,
( rys.1).
kalibrowanydrutaluminiowy,którym zasilanesązwijki kondensatora
mh*'€.
pdsBo!&
preflqq
Rys.1.
Zasadadzia|aniazabezpieczeniaciśnieniowego
w kondensatorachmocyĘpuMKPg.
W momencie powstania nadciśnienia,następuje zwiększenie wysokości obudowy
kondensatora, które spowodowane jest rozprostowaniem specjalnej zapraski i powstaniem
wypukłościw górnym denku metalowej obudowy ( rys.2 ). Jednocześnienastępujerozerwanie
drutu w miejscu technologicznego nacięcia iprzerwanie obwodu elektrycznego w wszystkich
trzechfazach.
rrf
Rys.2.
Porównanie wyglądu obudowy kondensatora
przed i po zadziałaniu zabezpie czenia
ciśnieniowego.
Podsumowując, kompensacja mocy biernej biegu jałowego transformatorów
w największym skrócie to instalacja elementów pojemnościowych (kondensatorów)
bezpośredniodo zacisków uzwojenia wtórnego, bez jakichkolwiek innych zabezpieczefi.
Eliminujemy przez to składową strat sieciowych, która jest nieza|ezna od obciĘeń,
transformatora. Sumując, setki a nietaz tysiące skompensowanych indywidualnie
ffansformatorów pozwala ograniczać, przepĘw energii biernej oraz straĘ energii czynnej
co w rezultacie ogranicza znacząco straty sieciowe i ma swoje odbicie ekonomiczne w ilości
zakupionej energii elektry cznej.
Ograniczanie stratw elektroenergeĘcznej siecirozdzielczejjest ogromnym wyzwaniem
dla słu:Źb
eksploatacyjnych,dlatego teżanaliza gospodarki mocąbiernąjest waznym elementem
tegoprocesu.
5'7