Badanie układów kompensacji mocy biernej

Transkrypt

Politechnika Lubelska
Wydział Elektrotechniki i Informatyki
Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN
20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A
www.kueitwn.pollub.pl
LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
Instrukcja do ćwiczenia nr 10
Badanie układów kompensacji mocy biernej
Lublin 2009
Ćw. 10. Badanie układów kompensacji mocy biernej
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z ideą stosowania i sposobami realizacji samoczynnej
kompensacji mocy biernej.
2. Wprowadzenie
2.1
Zagadnienie mocy biernej
Odbiorniki i urządzenia elektryczne pobierają z sieci energię elektryczną czynną i bierną.
Odpowiadają temu pojęcia składowych czynnej i biernej prądu elektrycznego zgodnie
z rysunkiem 1.
Rys. 1. Składowe prądu elektrycznego Icz — prąd czynny, Ib — prąd bierny
Energia elektryczna czynna (i związana z nią moc czynna) jest wynikiem przemian
energetycznych określonego surowca energetycznego i może być zamieniona w inną postać energii
wykorzystywanej w urządzeniu przemysłowym. Moc czynną pobieraną przez urządzenie z sieci
zasilanej napięciem trójfazowym wyraża się wzorem:
P = 3UI cz
(1.1)
Energia elektryczna bierna (i odpowiadająca jej moc bierna) występuje wyłącznie
w obwodach prądu przemiennego i nie może być zamieniona w inną postać energii. Energia bierna
przepływa między źródłami i odbiorami prądu przemiennego. Moc bierną danego urządzenia
elektrycznego wyraża się wzorem:
Q = 3UI b
(1.2)
Suma geometryczna mocy czynnej i biernej nosi nazwę mocy pozornej S:
S = P 2 + Q 2 = 3UI
(1.3)
Stosunek mocy czynnej do mocy pozornej nosi nazwę współczynnika mocy:
λ=
P
S
Laboratorium Urządzeń Elektrycznych
(1.4)
2
Przy zasilaniu napięciem i prądem sinusoidalnym współczynnik mocy równy jest
cosinusowi kąta fazowego między prądem a napięciem w danym punkcie sieci i dlatego często jest
określany jako tzw. cos φ.
λ = cos ϕ
(1.5)
Rys. 2. Ilustracja fizycznego sensu kąta φ: ΨU – kąt początkowy napięcia, ΨI – kąt początkowy prądu
Przepływ prądu przez elementy systemu zawierające reaktancję (linie, dławiki itp.), a także
praca przy małym współczynniku mocy cos φ (przy stałej wartości mocy czynnej) powodują
zwiększenie wartości prądów roboczych, czego następstwem są:
•
zwiększone straty mocy i energii czynnej;
•
zwiększone spadki napięć w liniach zasilających i transformatorach;
•
konieczność instalowania urządzeń i aparatów o większych mocach i prądach
znamionowych (transformatory, łączniki i in.), oraz przewodów o większych przekrojach
żył.
Zapotrzebowanie na energię bierną mogą pokryć generatory, kompensatory synchroniczne,
silniki
synchroniczne
i
indukcyjne
synchronizowane,
kondensatory lub
kablowe
linie
elektroenergetyczne (pojemności własne). Jednak najlepszym rozwiązaniem jest ograniczenie
poboru mocy biernej, a więc praca urządzeń przy dużym współczynniku mocy, co uzyskuje się
przez prawidłowy dobór i eksploatację urządzeń odbiorczych, a głównie przez eliminowanie pracy
jałowej urządzeń i przy niewielkich obciążeniach.
Współczynnik mocy cos φ jest ogólnie przyjętym wskaźnikiem gospodarki energetycznej
i parametrem odbiorników energii elektrycznej, chociaż bardziej przydatny przy bilansowaniu
energii jest stosunek mocy biernej i czynnej urządzeń (tg φ)
Q = P ⋅ tgϕ
(1.6)
Znamionowy współczynnik mocy cos φ jest to współczynnik mocy odbiornika energii
elektrycznej przy znamionowych warunkach pracy. Jest on podawany w katalogach.
Naturalny współczynnik mocy jest to współczynnik mocy grup urządzeń lub całych
zakładów przemysłowych, określony jako średnia wartość w warunkach roboczych.
3
Średni współczynnik mocy jest określany wyłącznie jako średnia ważona, czyli stosunek
energii czynnej do energii pozornej pobranej przez urządzenia w określonym czasie.
cos ϕ śr =
W
(1.7)
W 2 + Wb2
Ta
gdzie: W = ∫ Pdt – energia czynna pobrana w analizowanym okresie Ta;
0
Ta
Wb = ∫ Qdt – energia bierna pobrana w czasie Ta.
0
Średni współczynnik mocy wyznacza się najczęściej w okresie rocznym lub dobowym dla celów
rozliczeniowych.
Współczynnik mocy w szczycie, nazywany błędnie szczytowym współczynnikiem mocy,
jest to współczynnik mocy w czasie szczytowym poboru mocy czynnej. Może być wyznaczony dla
szczytu dobowego lub rocznego wg wzoru:
cos ϕ szcz =
Pszcz
2
szcz
P
(1.8)
2
+ Qszcz
gdzie: Pszcz – moc szczytowa określana jako największa średnia wartość poboru mocy czynnej
w przyjętym okresie rejestracyjnym wynoszącym zwykle 15 lub 30 minut; Qszcz – średnia
moc bierna w szczycie tj. mierzona w tym samym czasie co Pszcz.
Wartość chwilowa współczynnika mocy jest to stosunek mocy czynnej do mocy pozornej
w danej chwili. Wartość ta może ulegać dużym zmianom w zależności od poboru mocy czynnej,
tj. od obciążenia odbioru oraz zmian napięcia zasilającego.
Wpływ wartości współczynnika mocy na zmianę mocy biernej i pozornej, przy stałej mocy
czynnej, przedstawia wykres na rysunku 3.
P, Q, S [%]
300
250
200
P
Q
S
150
100
50
0
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
cos φ
0,4
Rys. 3. Zależność poboru mocy biernej i pozornej przy stałym poborze mocy czynnej
w zależności od współczynnika mocy
4
Obserwując ten wykres zauważymy, że przy wartości cos φ = 0,9; moc bierna wynosi
ok. 50 % wartości mocy czynnej, a przy cos φ = 0,7 już 100 % mocy czynnej. Moc pozorna wynosi
odpowiednio 110 % i 140 %.
W celu poprawienia negatywnych skutków tak znaczącego udziału mocy biernej,
w praktyce stosuje się różne metody jej kompensacji. Można podzielić je na:
•
naturalne metody poprawy współczynnika mocy biernej;
•
metoda poprawy współczynnika mocy za pomocą urządzeń kompensujących.
Do naturalnych metod poprawy współczynnika mocy biernej należy:
•
właściwy dobór silników;
•
ograniczenie pracy jałowej odbiorników;
•
stosowanie przełącznika „trójkąt – gwiazda”, jeżeli z trybu pracy maszyny wynika
konieczność czasowej pracy silnika dla małego obciążenia (poniżej 50 % jego mocy
znamionowej);
•
stosowanie silników zwartych zamiast pierścieniowych i szybkoobrotowych zamiast
wolnoobrotowych, ze względu na większą wartość znamionowych współczynników mocy;
•
zastępowanie dużych silników asynchronicznych silnikami synchronicznymi, które
umożliwiają pracę dla cos φ = 1 lub nawet pobierają z sieci moc bierną pojemnościową
(przy przewzbudzeniu);
•
należyta konserwacja i remonty silników;
•
dobór mocy transformatorów odpowiadających przewidywanym obciążeniom.
Urządzenia kompensujące w sposób sztuczny moc bierną, wykorzystują efekt wytwarzania
mocy biernej przez kondensatory energetyczne. Kondensatory jako urządzenia do kompensacji
mocy biernej mają istotne pozytywne cechy, takie jak:
•
możliwość instalowania w dowolnym punkcie sieci i praktycznie przy dowolnym napięciu
znamionowym;
•
niewielkie
straty
mocy
czynnej
na
wytworzenie
1 kvar
mocy
biernej,
rzędu
0,003 – 0,005 kW/kvar;
•
budowa jednostek kondensatorowych o różnych napięciach i mocach znamionowych;
•
możliwości tworzenia baterii kondensatorów o dowolnych mocach;
•
niewielkie zapotrzebowanie na miejsce, prosty montaż i obsługa.
5
Kondensatory mają oczywiście również właściwości niekorzystne, do których można
zaliczyć:
•
wrażliwość na występowanie wyższych harmonicznych w napięciu zasilającym;
•
stosunkowo niewielkie moce znamionowe jednostek kondensatorowych;
•
silną zależność mocy od napięcia;
•
zależność mocy od temperatury i częstotliwości;
•
występowanie przetężeń i przepięć przy załączaniu baterii oraz możliwość występowania
przepięć przy wyłączaniu.
Głównymi parametrami kondensatorów energetycznych jest napięcie na jakie zostały
wykonane (UN) oraz moc bierna pojemnościowa (QN), jaką przy tym napięciu są w stanie
wytworzyć.
3. Opis stanowiska laboratoryjnego
3.1
Regulatory RC-2 i RC-4
Regulatory te składają się z członów pomiarowych i wykonawczych. W RC-2 członem
pomiarowym jest ustrój indukcyjny, który jest niemal identyczny z ustrojem stosowanym
w licznikach energii. Ustrój ten jest skonstruowany tak, że tarcze przestają się obracać przy
cos φ = 0,9. W RC-4 natomiast ustrój ten został zastąpiony przesuwnikiem fazowym oraz
zasilanym z tego przesuwnika dyskryminatorem fazy. Układ ten daje możliwość regulacji zadanego
cos φ. Pomiary tego układu poprzez sterownik i przekaźniki wpływają na pracę synchronicznego
silnika.
Członem wykonawczym w obu regulatorach jest przełącznik rtęciowy, którego łączniki są
szeregowo włączone w obwody styczników sterujących pracą członów baterii kondensatorów.
Regulacja mocy biernej to jedyna funkcja tych regulatorów.
3.2
Regulator FCR 12
Regulator mocy biernej FCR 12 jest przeznaczony do regulacji współczynnika mocy biernej
w sieciach niskiego napięcia o częstotliwości 50/60 Hz. Zaliczany jest do tzw. regulatorów
„szybkich" - może dokonywać 10 regulacji w ciągu jednej sekundy.
Regulator, poza współczynnikiem mocy biernej, mierzy i wyświetla następujące wielkości:
•
napięcia między mierzonymi fazami;
•
prąd w trzeciej fazie;
•
częstotliwość napięcia sieciowego;
6
•
moc czynną;
•
moc bierną;
•
nieparzyste harmoniczne prądu (1. -19.) w %;
•
współczynnik harmonicznego odkształcenia prądu THDI;
•
nieparzyste harmoniczne napięcia (1.-19.) w %;
•
współczynnik harmonicznego odkształcenia napięcia THDU;
•
liczbę załączonych indywidualnych stopni.
Rys. 1. Widok panelu regulatora FCR 12:
1 – LED IND – wskazanie indukcyjnego cos φ; 2 – LED CAP – wskazanie pojemnościowego cos φ;
3 – LED POWER SUPPLY – świeci przy załączonym zasilaniu sieciowym; 4 – LED MANUAL – wskazuje
ręczną kontrolę stopni kondensatorowych; 5 – LED COS φ – świeci podczas wyświetlania mierzonego lub
średniego cos φ; 6 – LED AMP/VOLT – świeci podczas wyświetlania napięcia lub prądu; 7 – LED HARM.
– świeci podczas wyświetlania zniekształceń harmonicznych napięcia lub prądu; 8 – LED kVAr/kW –
świeci, jeśli na wyświetlaczu jest przedstawiana jakakolwiek moc; 9 – LED ALARM - miga podczas alarmu;
10 – LED STAGES – wyświetlanie stanów pojedynczych stopni; 11 – Przycisk potwierdzenia nastaw;
12 – Przycisk przesunięcia do przodu ....[+]; 13 – Przycisk przesunięcia do tyłu ....[-]; 14 – Przycisk trybu
ręcznego załączania stopni
Regulator mierzy napięcie między dwiema fazami oraz prąd w trzeciej fazie; z tych
wielkości oblicza współczynnik mocy biernej, wartości skuteczne napięcia i prądu, odkształcenia
harmoniczne napięcia i prądu; na podstawie zadanego współczynnika mocy biernej oblicza
potrzebną wartość pojemności, a co za tym idzie, które stopnie kondensatorowe powinny być
załączone.
7
Rys. 2. Widok i opis listw zaciskowych regulatora FCR 12
W ramach regulacji stopniami stycznikowymi używana jest metoda załączania krokowego.
Proces jest dokonywany w taki sposób, aby osiągnąć optymalny stan przy jednym przełączeniu
z minimalną ilością przełączanych stopni. W przypadku wykrycia niekontrolowanej zmiany ilości
stopni (awaria stycznika, kondensatora), wadliwy stopień zostaje odłączony na 24 godziny. Jeśli po
tym czasie stopień zostanie załączony i ponownie pojawi się problem, to zostanie on trwale
odłączony. Dioda sygnalizacyjna tego stopnia będzie się świecić na czerwono.
Oprócz kondensatorów kompensacyjnych można do regulatora podłączyć dławiki
kompensacyjne.
4. Sposób przeprowadzenia pomiarów
4.1
Wyznaczanie charakterystycznych wielkości układu odbiorczego bez
kompensacji i z częściową kompensacją mocy biernej
Zadaniem pomiarów w tym punkcie jest wyznaczenie napięć, prądów oraz mocy czynnej,
biernej i pozornej pobieranej przez układ odbiorczy o stałym obciążeniu bez stosowania
kompensacji oraz z kompensacją mocy biernej.
Należy połączyć układ zgodnie ze schematem na rysunku 3. Przełącznik P1 należy ustawić
w położeniu „0” a wyłącznik W7 pozostawić w pozycji otwartej. Wszystkie wyłączniki
pozostawiamy otwarte. Do układu za pośrednictwem autotransformatorów należy podłączyć
odbiornik rezystancyjny (pobierający moc czynną) i indukcyjny (pobierający moc bierną
8
indukcyjną). Po sprawdzeniu układu należy zamknąć wyłącznik W1, W5 i W6, a następnie poprzez
zmianę napięcia zasilającego (za pomocą autotransformatorów) obciążamy badany układ tak, aby
wartość prądu pobieranego z sieci (wskazania amperomierza A1) była równa prądowi
znamionowemu przekładnika prądowego.
Dla tak ustawionego obciążenia odczytujemy wskazania mierników. Wyniki pomiarów
Odbiorniki mocy
biernej QL
(indukcyjnej)
Odbiorniki
mocy czynnej P
i obliczeń zestawiamy w tabeli 1.
Rys. 3. Schemat połączeń układu do badania regulatorów typu RC-2, RC-4 i FCR 12
Tabela 1. Wyznaczanie charakterystycznych wielkości układu odbiorczego bez kompensacji
i z częściową kompensacją mocy biernej dla regulatora typu FCR 12
Pomiary
Lp.
Obliczenia
US
IS
IP
IC
P’
Q1’
Q2’
I0
S
P
Q1
Q2
QC
cosφ
V
A
A
A
W
var
var
A
VA
W
var
var
var
-
1
2
Oznaczenia:
US – napięcie międzyfazowe sieci zasilającej (wskazanie woltomierza V)
IS – prąd pobierany z sieci (wskazania amperomierza AS)
Ir – prąd przepływający przez regulator (prąd strony wtórnej przekładnika)
9
IC – prąd baterii kondensatorów (wskazania amperomierza AC)
P’ – wskazania watomierza W1
Q1’ – wskazania watomierza W2 przy otwartym wyłączniku W4
Q2’ – wskazania watomierza W2 przy zamkniętym wyłączniku W4
I0 – prąd pobierany przez odbiorniki (dla otwartego W4: I 0 = I S , dla zamkniętego W4: I 0 = I S + I c )
S = 3 ⋅U S ⋅ I S
S – moc pozorna układu
P – moc czynna pobierana przez układ
P = 3 ⋅ P'
Q1 – moc bierna układu bez kompensacji
Q1 = 3 ⋅ Q1 '
Q 2 = 3 ⋅ Q2 '
Q2 – moc bierna układu przy częściowej kompensacji
QC = 3 ⋅ U S ⋅ I C
QC – moc bierna baterii kondensatorów
cos φ – współczynnik mocy układu
cos ϕ =
P
P 2 + Q12
Po zapisaniu wyników pomiaru, zamykamy dodatkowo wyłącznik W4 (włączenie członu
stałego baterii kondensatorów) i odczytujemy wskazania mierników. Wyniki pomiarów i obliczeń
zestawiamy w tabeli 1 w pozycji 2.
4.2
Wyznaczanie charakterystyk regulatorów RC-2 i RC-4
W badanym układzie zamykamy kolejno wyłączniki W1, W5 oraz W6. Dobór obciążenia
mocą czynną i bierną (poprzez zmianę napięcia zasilającego odbiorniki) najlepiej jest ustalić tak,
aby współczynnik mocy układu był znacznie mniejszy od wartości cos φ = 0,9. Następnie
zamykamy wyłączniki W2 oraz W3 i obserwujemy pracę rozruchową, a potem pracę normalną
regulatorów.
W czasie pracy normalnej obu regulatorów należy wyznaczyć ich charakterystyki.
a)
Charakterystyki regulatora RC-2
Zmieniając autotransformatorami napięcie zasilające odbiorniki ustalamy takie obciążenie
mocą czynną i bierną układu, przy którym tarcze regulatora pozostaną nieruchome. Następnie przez
stopniowe zwiększanie obciążenia mocą bierną, ustalamy najmniejszą wartość współczynnika mocy
cos φZ, przy którym tarcze regulatora jeszcze nie będą się obracały w kierunku na załączanie
(nie wykonają pełnego obrotu). Dla tego obciążenia należy odczytać wskazania mierników.
Analogicznie wyznaczamy wartości cos φZ odpowiadające kilku innym wartościom prądu
pobieranego przez układ.
Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli 2.
10
Tabela 2. Wyznaczanie charakterystyk regulatorów RC-2 i RC-4
Lp.
Regulator RC-….; nr fabr……….; Un=………V; In=………A; cos φn=……….
Pomiary
Obliczenia
Uwagi
US
IS
Ir
P’
Q’1
S
P
Q1
cos φZ
cos φW
V
A
A
W
var
VA
W
var
Charakterystyka
załączania
1
2
3
4
5
Charakterystyka
wyłączania
1
2
3
4
5
* oznaczenia są takie same jak w tabeli 1
Pomiary związane z wyznaczeniem charakterystyki cos φW = f(Ir) przeprowadzamy
podobnie, z tym jednak, że wskazania mierników odczytujemy po ustaleniu w układzie
największego współczynnika mocy – cos φW, przy którym tarcze regulatora jeszcze nie będą
obracały się w kierunku na wyłączanie. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli 2.
b)
Charakterystyki regulatora RC-4
Za pomocą pokrętła potencjometru umieszczonego na płycie czołowej regulatora ustawiamy
największą wartość nastawczą współczynnika mocy, a następnie przeprowadzamy pomiary
podobnie jak dla regulatora RC-2.
Stan pracy regulatora RC-4 (włączanie lub wyłączanie łączników rtęciowych) jest
sygnalizowany za pomocą odpowiednich lampek. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy
w tabeli 2.
4.3
Programowanie regulatora FCR 12
Po włączeniu regulatora wyłącznikiem W7, na wyświetlaczu powinna się pojawić wartość
współczynnika mocy. Jeśli zamiast tego pojawi się znak „----”, należy nieco zwiększyć wartość
obciążenia, tak aby prąd mierzony przez regulator (wartość na amperomierzu Ar) był większy niż
10 mA. Teraz, aby przeprowadzić wstępne programowanie regulatora, należy postępować zgodnie
z punktami 1 ÷ 10:
11
1. Przytrzymać klawisz SET wciśnięty przez co najmniej 8 sekund. Na wyświetlaczu pojawi
się „COS1”.
2. Po powtórnym naciśnięciu klawisza SET na wyświetlaczu ukaże się zaprogramowana
wartość cos φ. Za pomocą klawiszy [+] lub [-] ustawić zadaną przez Prowadzącego wartość
cos φ.
3. Klawiszem SET potwierdzić wprowadzoną wartość. Na wyświetlaczu znowu pojawi się
„COS1”.
4. Naciskać wielokrotnie klawisz [+], aż na wyświetlaczu pojawi się „I_tr”. W tej pozycji
menu zadawany jest stosunek przełożenia przekładnika prądowego.
5. Nacisnąć klawisz SET, na wyświetlaczu pojawi się nastawiona wartość przekładnika.
6. Klawiszami [+] oraz [-] ustawić faktyczną wartość przekładni przekładnika.
7. Potwierdzić wprowadzoną wartość klawiszem SET. Na wyświetlaczu znowu pojawi się
„I_tr”.
8. Teraz za pomocą klawisza [+]
i potwierdzić klawiszem SET.
należy dojść do pozycji „AUTO”
Klawiszem [+]
na wyświetlaczu
przełączyć pozycję menu na „ON”
i potwierdzić klawiszem SET. Regulator przeprowadzi fazowanie mierzonego napięcia
i prądu oraz przeprowadzi autodetekcję1 stopni kompensacyjnych i wprowadzi je do
pamięci. Po zakończeniu detekcji wartość w pozycji „AUTO” przestawi się automatycznie
na „OFF”.
9. Teraz można skontrolować zapisane w pamięci regulatora pojemności poszczególnych
stopni. Naciskać klawisz SET przez co najmniej 8 s. Przyciskać klawisz [+] tyle razy, aż
pojawi się na wyświetlaczu „ST_P”. Nacisnąć SET, zaświeci się dioda 1 (pierwszy stopień)
w linii LED STAGES. Po ponownym naciśnięciu SET na wyświetlaczu pojawi się
pojemność 1 stopnia. W przypadku stopni kondensatorowych powinna świecić się dioda
LED CAP (na lewo od wyświetlacza). Następnie przyciskamy SET i na wyświetlaczu
znowu pojawi się „ST_P”. Naciskając [+] przechodzimy do następnego stopnia, zaświeci
się, w linii LED STAGES, dioda drugiego stopnia. Dalej postępujemy podobnie, jak dla
pierwszego stopnia. Czynności dla pozostałych stopni są identyczne. Po zakończeniu
naciskamy SET tyle razy, aż na wyświetlaczu pojawi się wartość współczynnika mocy
biernej. Wartości pojemności poszczególnych mocy wpisujemy do tabela 3.
1
W czasie procesu autodetekcji mocy kondensatorów regulator przeprowadza 10 pełnych cykli pomiarowych
polegający na kolejnym załączaniu i wyłączaniu stopni regulatora w czasie których ustalana jest wartość mocy
kondensatorów zamontowanych w baterii. Proces autodetekcji będzie przebiegał bezbłędnie dla przesunięcia fazowego
między prądem i napięciem cos φ > 0,5 oraz gdy w sieci nie będą występowały duże zmiany obciążenia. W przypadku
błędnej autodetekcji podłączenia regulatora oraz błędnego rozpoznania mocy kondensatorów wartości nastaw COCO
i ST_P koryguje się ręcznie.
12
10. Wyświetlacz wskazuje chwilową wartość skuteczną współczynnika cos φ. Regulator jest
przygotowany do pracy.
Tabela 3.
Stopień
QCX,
kVAr
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Regulator FCR 12 wyposażony jest w szereg parametrów programowalnych, które
umożliwiają jego wszechstronne wykorzystanie. Parametry te mają wstępne, fabryczne ustawienia,
co ułatwia procedurę uruchomienia regulatora; wartości parametrów przedstawiono w tabela 4.
W praktyce dla prawidłowego uruchomienia regulatora wystarczy nastawić cos φ, wartość
przełożenia przekładnika prądowego i ewentualnie napięciowego oraz te parametry, które są istotne
w danym układzie regulacji.
Procedura przeglądania i nastawiania parametrów jest następująca:
1. Przyciskając klawisz SET przez co najmniej 8 s przechodzi się do trybu ustawiania. Na
wyświetlaczu pojawi się „COS1”. Wyświetlona nazwa jest skrótem określającym parametr,
którego wartość można aktualnie odczytać na wyświetlaczu po powtórnym naciśnięciu
klawisza SET.
2. Naciskając [+] lub [-] można ustawić żądaną wartość parametru.
3. Następne przyciśnięcie SET zapisze nastawioną wartość do pamięci a na wyświetlaczu
pojawi się znowu skrótowa nazwa parametru. Za pomocą klawiszy [+] lub [-] możemy
przemieszczać się po poszczególnych parametrach, które są wyszczególnione w tabeli 4.
4. Wyjście z trybu ustawiania parametrów następuje samoczynnie po jednominutowej
„bezczynności" klawiatury, albo po naciśnięciu SET zaraz po potwierdzeniu nastawy
dowolnego parametru.
Wybór wielkości, która ma być pokazywana na wyświetlaczu, jest całkowicie niezależny od
pracy regulatora. Świecenie jednej z diod, umieszczonych po prawej stronie wyświetlacza,
wskazuje, która z wielkości jest aktualnie wyświetlana.
Wyświetlane wielkości są podzielone na 18 poziomów. Do przechodzenia pomiędzy
poziomami służy klawisz [+], natomiast do przełączania wyświetlanych wielkości w ramach
jednego poziomu służy klawisz [-]. Powracamy do wyświetlania cos φ przyciskiem SET.
13
Tabela 4. Parametry programowalne
Skrót nazwy
Określenie
parametru
COS1
Zadany cos φ
COS2
Zadany cos fi przy 2 taryfie(*)
Nastawa
Zakres zmian
fabryczna
ind 0,98 od kap 0,30 do ind 0,80, w krokach po 0,01
ind 0,90 od kap 0,80 do ind 0,80, w krokach po 0,01
I_tr
Przełożenie przekładnika prądowego
1
od 1 do 6000, w krokach po 1
U_tr
Przełożenie przekładnika
napięciowego(*)
1
od 1 do 300, w krokach po 1
AUTO
Shtd
Autodetekcja stopni kompensacyjnych
off
Szybkość regulacji przy nadkompensacji
60
on/off
od 0 - 9999s, w krokach po 1 s, zalecana
wartość 60
Od 999,9kVAr kap. do 999,9 kVAr ind., w
krokach po 0,1
99,99x1000
FiST
COCO
H03T
H05T
H07T
H09T
Ręczna nastawa lub korekta stopni
kompensacyjnych
Czas rozładowania stopnia
stycznikowego
Opóźnienie odłączenia stopnia
stycznikowego
Ilość przełączeń stopnia
stycznikowego(*)
Blokada stopni
Konfiguracja zasilania(*)
Poziom 3. harmonicznej napięcia
auto
0
4
5
4
1,2
on/off/auto
od 0° do 300°, w krokach po 60°
od 0 do 20 %, w krokach po 0,1 %
H11T
3
H13T
2,1
H15T
1,2
H17T
1,5
H19T
1,2
1,3
od 1 do 3, w krokach po 0,05
off
off
on/off
on/off
off
on/off
off
on/off
off
on/off
off
on/off
off
on/off
off
on/off
on
on/off
0
dowolna czterocyfrowa liczba 0000-9999
ST_P
DITI
DIPA
RSST
iCOS
Całkowite harmoniczne odkształcenie
prądu
Alarm podczas „podnapięcia"
Alarm podczas „nadnapięcia"
Alarm przy spadku sygnału mierzonego
poniżej czułości regulatora
Alarm przy przekroczeniu prądu
Alarm przy cos φ wykraczającym trwale
poza zadaną wartość
Alarm przy odkształceniu
harmonicznym U, I
Alarm przy wysokiej temperaturze
wewnątrz regulatora
Alarm przy przekroczeniu zadanej
maksymalnej liczby łączeń
Regulacja „na średni współczynnik"
CODE
Hasło dostępu do trybu ustawień(*)
THDI
ULAL
UHAL
ILAL
IHAL
COAL
HTAL
OTAL
RSAL
RES
0
60
od 5 do 900s, w krokach po5s
15
od 5 do 900s, w krokach po 5 s
Reset – powrót do ustawień
fabrycznych(*)
* Tych parametrów nie należy zmieniać podczas wykonywania ćwiczenia
Należy prześledzić mierzone i wyświetlane przez regulator wartości.
14
4.4
Automatyczna kompensacja mocy biernej w układzie o zmiennym
obciążeniu
W tym punkcie należy przeprowadzić obserwację i pomiary układu samoczynnej
kompensacji mocy biernej przy zastosowaniu regulatorów.
a)
Regulator FCR 12
Zamykamy kolejno wyłączniki W1, W5 i W6, a następnie obciążamy badany układ tak, aby
wartość prądu pobieranego z sieci (wskazania amperomierza AS) była równa prądowi
znamionowemu przekładnika prądowego, a współczynnik mocy układu nie większy od cos φ = 0,7.
Dla tak ustalonego obciążenia należy odczytać i zanotować w tabeli 6. wskazania
mierników. Następnie włączamy badany regulator wyłącznikiem W7 i ustawiamy w odpowiednim
położeniu pokrętło przełącznika P1 i obserwujemy proces automatycznej regulacji. Załączenie
poszczególnych stopni baterii kondensatorów sygnalizowane jest zaświeceniem się odpowiednich
diod LED na obudowie regulatora w szeregu „stages” oraz neonowych lampek na tablicy.
Zmieniając rodzaj obciążenia, a przez to wartość cos φ układu, zauważymy przełączanie
stopni kompensacyjnych przez regulator. Pomiar należy przeprowadzać aż do takich ustawień, przy
których będą włączone wszystkie człony kompensacyjne, a wartość współczynnika mocy będzie
znacznie odbiegać od zadanej. W tym momencie można sprawdzić działanie alarmu „COAL”
(należy jednak tu nadmienić iż alarm ten zostanie wyzwolony, jeśli nie będzie można osiągnąć
zadanej wartości współczynnika cos φ przez 15 minut).
Jednocześnie z prowadzonymi pomiarami wielkości elektrycznych, należy zwrócić uwagę
na czas pracy regulatora od zmiany charakteru obciążenia do pełnej kompensacji. Należy tutaj
próbować różnych ustawień wartości takich jak „Shtd”, „DITI” i „DIPA”. Aby zmierzyć dokładny
czas reakcji regulatora na zmianę charakteru obciążenia, należy posłużyć się wyłącznikiem W6. Po
załączeniu wyłącznika odbioru indukcyjnego, rozpocznie się proces automatycznej regulacji cos φ.
Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli 6.
15
Tabela 6. Tabela pomiarowa dla pomiaru w układzie samoczynnej kompensacji mocy biernej
Lp.
US
V
cosφnast=……; DIPA = ……s; DITI = ……s; Shtd = ……s
Pomiary
Obliczenia
IS Ir
IC P’ Q1’ Q2’ t cosφ
S
P
Q1 Q2 QC
A A A W var var s
VA W var var var
cosφ
-
US
V
Pomiary
Obliczenia
IS Ir
S
P
Q1 Q2 QC
A A A W var var s
VA W var var var
cosφ
-
1
2
…
Lp.
1
2
…
b)
Regulator RC-2/RC-4
Pomiaru dokonujemy identycznie jak w przypadku regulatora FCR 12, z tą różnicą,
że wybrany regulator włączamy włącznikiem W2 lub W3, a przełącznik P1 nastawiamy w innej
pozycji. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisujemy w tabeli 7.
Tabela 7. Tabela pomiarowa dla pomiaru w układzie samoczynnej kompensacji mocy biernej
Lp.
US
V
Pomiary
Obliczenia
IS Ir
S
P
Q1 Q2 QC
A A A W var var s
VA W var var var
cosφ
-
US
V
Pomiary
Obliczenia
IS Ir
S
P
Q1 Q2 QC
A A A W var var s
VA W var var var
cosφ
-
1
2
…
Lp.
1
2
…
16
5. Opracowanie sprawozdania
Sprawozdanie powinno zawierać:
• obliczyć wielkości w tabeli 1;
• narysować wykresy wskazowe mocy oraz prądów i napięć ilustrujące wpływ włączenia
stałego stopnia baterii kondensatorów (punkt 3.1.);
• wykonać obliczenia w tabeli 2;
• narysować charakterystyki cos φW = f(Ir) i cos φZ = f(Ir) i wyjaśnić przebieg wyznaczonych
charakterystyk;
• wykonać obliczenia w tabeli 6;
• opisać wpływ różnych wartości parametrów „Shtd”, „DITI” i „DIPA” na szybkość
kompensacji;
• dokonać oceny (podać wady i zalety) samoczynnej kompensacji mocy biernej przy
zastosowaniu regulatora FCR-12;
• wykonać obliczenia w tabela 7;
• narysować na wspólnym rysunku następujące przebiegi: P = f(t); Q1 = f(t) oraz S = f(t);
•
dokonać oceny (podać wady i zalety) samoczynnej kompensacji mocy biernej przy
zastosowaniu regulatora RC-2/RC-4;
•
porównać regulatory starego typu z regulatorem FCR 12 oraz uzasadnić słuszność
stosowania nowoczesnych rozwiązań w kompensacji mocy biernej.
6. Literatura
1. Markiewicz H., Urządzenia elektroenergetyczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 2005
2. Królikowski Cz., Technika łączenia obwodów elektroenergetycznych. Państwowe
Wydawnictwa Naukowe, 1990
3. Markiewicz H., Instalacje elektryczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa,
2002
4. Markiewicz H., Bezpieczeństwo w elektroenergetyce. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 2002
5. Musiał E., Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. Wydawnictwa Szkolne
i Pedagogiczne, Warszawa, 1998
6. Maksymiuk J., Aparaty elektryczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1992
7. Bełdowski T., Markiewicz H., Stacje i urządzenia elektroenergetyczne. Wydawnictwa
Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1980
17

Badanie układów kompensacji mocy biernej

Transkrypt

Podobne dokumenty

Przekształcanie energii elektrycznej według życzenia

Podstawowe czynniki przy podłączaniu baterii.

Energia bierna Energia bierna – szersza wiedza

redukuj koszty i chroń środowisko!

Mechanika Semestr: zima/wiosna 2013 Praca kontrolna 2

665 IZS 2015 Część III Opis Przedmiotu Zamówienia układ

Edytor tekstu MS WORD Ćwiczenie 4: wzory matematyczne

Asymptotyczne zachowanie pewnych funkcji prawie okresowych

Zespół Szkoły Podstawowej i Gminazjum w Sulikowie będzie miał