7. КОМПЕНЗАЦИЈА НА РЕАКТИВНА МОЌНОСТ ВО ДИСТРИБУТИВНИ МРЕЖИ. 0,9. Да се изврши компензација на реактивната енергија на овој мотор.

Transcrição

1 . КОМПЕНЗАЦИЈА НА РЕАКТИВНА МОЌНОСТ ВО ДИСТРИБУТИВНИ МРЕЖИ Задача.1 На дистрибутивна мрежа треба да се приклучи трифазен асинхрон мотор со кусо врзан ротор со следниве номинални параметри: моќност kw; коефициент на полезно дејство 0,88; фактор на моќност 0,8. Подрачното дистрибутивно претпријатие препорачува дека факторот на моќност не смее да биде помал од зададениот cosz 0,9. Да се изврши компензација на реактивната енергија на овој мотор. Асинхрониот мотор е потрошувач од индуктивен тип за кој во номинален режим одговара следниот фазорски дијаграм: j Q * I I каде што и / се механичката и електричната моќност на моторот, соодветно. Ако факторот на моќност на моторот cos е помал од зададениот фактор на моќност од дистрибутивното претпријатие cos z, треба да се изврши на реактивната енергија на моторот, односно да се изврши поправка на факторот на моќност. Тоа се прави со цел да се елеминираат или намалат негативните ефекти од реактивната енергија како што се: завземање на производни капацитети, преносни и дистрибутивни капацитети, зголемување на загубите на моќност и падовите на напони во водовите. Компензација на реактивната енергија на моторот се врши со паралелно врзување на потрошувач од капацитивен тип, најчесто кондензаторска батерија. Таквата паралелна врска може да се еквивалентира со еквивалентен потрошувач прикажан на следната слика: М Q Q Q Q 0

2 со комплексна моќност и фактор на моќност согласно сликата: j() Q Q cos () Q Q Комплетниот фазорски дијаграм на асинхрониот мотор со компензација на реактивната енергија е даден на следната слика: j Q Q Q Q I Моќноста на кондензаторската батерија може да се одреди од фазорскиот дијаграм на сликата: Q () tg tgz arccos 0,8 tg arccos 0,9 tg 4, kvar 0,88 За напон 80 V номиналните моќности на кондензаторските батерии се: (1,5; ;,5; ; 4; 5; 6; 8; 10; 1,5; 15; 0; 5; 50) kvar. Значи за овој случај усвојуваме номинална моќност на кондензаторската батерија Q 5 kvar. Треба да се провери дали со усвојување на оваа батерија доаѓа до прекомпензација (батеријата да произведува повеќе од колку што троши моторот) односно еквивалентниот потрошувач да е од капацитивен тип. При овој случај вишокот на реактивна моќност би се инјектирал во мрежата и ќе се појават контра текови на реактивна моќност. Во принцип контра тековите на реактивна моќност можат да бидат корисни за мрежата во периодите на максимално оптоварување, бидејќи ќе ги подобрат модулите на напоните во мрежата. Меѓутоа, во период на минимално оптоварување во мрежата можат да доведат до дополнително зголемување на модулите на напоните во мрежата кои и така се високи за овој режим. Прекомпензацијата е појава на непотребно предимензионирање на кондензаторската батерија и е показател на неекономично решение кое може да има и штетни технички ефекти. За да не се случи прекомпензација, потребно е номиналната моќност на конданзаторската батерија да е помала од номиналната реактивна моќност на моторот, односно: Q 5 tg tg arccos 0,8 16,8 kvar 0,88 1

3 Значи за овој случај нема прекомпензација. Втората штетна појава при компензација на реактивна енергија е појавата на резонанција. Резонанцијата е опасно зголемување на напонот на собирницата на која се приклучени асинхрониот мотор и кондензаторската батерија, што е штетно и за двата уреди. Најкритичен режим за појава на резонанција е режимот на празен од на моторот, кога истиот од мрежата во најголем дел троши реактивна енергија. Статорските намотките на моторот се однесуваат како индуктивитети кои заедно со кондензаторската батерија (кондензатор со одреден капацитет) прават осцилаторно LC коло. За да не дојди до резонанција потребно е реактанциите на индуктивитетот и кондензаторот да се разликуваат за најмалку 10%. Ова се сведува на барањето да номиналната моќност на кондензаторската батерија не смее да премине 90% од привидната моќност која моторот ја троши при празен од. Бидејќи привидната моќност на моторот во празен од е 0% од номиналната привидна моќност на моторот, за случајот од оваа задача имаме: 0,8 Q 5 0,9 0, 0,9 0, Q 0,9 0, 16,8 8,1 kva каде очигледно е дека за овој случај нема опасност за резонанција. Задача. Трифазен асинхрон мотор со кусо врзан ротор со следниве номинални параметри: моќност kw; коефициент на полезно дејство 0,; фактор на моќност 0,8 и номинален напон 80 V се напојува од една разводна табла од која се напојуваат и термички потрошувачи со трифазна едновремена максимална моќност t max 1 kw. При работа на моторот, моќноста на вклучените термички потрошувачи не е помала од 4 kw. Да се изврши компензација на реактивната енергија на оваа разводна табла, ако се бара факторот на моќност во нормална работа на овој погон да не биде помал од зададениот cosz 0,95. Од аспект на компензација на реактивната енергија, критичен е случајот кога моќноста на вклучените термички потрошувачи при работа на моторот е 4 kw. Тогаш моторот и термичките потрошувачи можат да се еквивалентираат со единствен потрошувач со комплексна моќност: t mi j(arccos) tg 4 j(arccos 0,8) tg 14 j,5 kva 0, 0, Тангенсот од аголот на еквивалентниот потрошувач е: tg tg (arccos) tg (arccos 0,8) 0, 0, t mi Моќноста на кондензаторската батерија може да се одреди од следнава равенка: Q () tg14 tg 0,56 arccos 0,9 tg,9 kvar z Значи за овој случај усвојуваме номинална моќност на кондензаторската батерија Q kvar.

4 За да не се случи прекомпензација, потребно е номиналната моќност на конданзаторската батерија да е помала од номиналната реактивна моќност на моторот, за случај кога термичките потрошувачи се исклучени, односно: Q tg tg arccos 0,8,5 kvar 0, значи за овој случај нема прекомпензација. За појава на резонанција критичен е режимот на празен од на моторот при исклучени термички приемници: 0, Q 0,9 0, 0,9 0, Q 0,9 0,,5,5 kva каде очигледно е дека за овој случај нема опасност за резонанција. Задача. Во една фабричка просторија во зимскиот период работат група на термички потрошувачи чија трифазна едновремена максимална моќност изнесува tm 5 kw и трифазен асинхрон мотор со кусоврзан ротор со следниве карактеристики: моќност kw; коефициент на полезно дејство 0,8; фактор на моќност 0,8. Во летниот период се исклучуваат сите термички потрошувачи. Дистрибутивното претпријатие бара електричната енергија да се превзема при фактор на моќност најмалку 0,9. Да се избере соодветна кондензаторска батерија и да се пресметаат остварените фактори на моќност во летен и зимски период. Реактивна моќност од мрежата троши само асинхрониот мотор, која е иста и во зимски и во летен период. Бидејќи активната моќност на еквивалентниот потрошувач составен од моторот и термичките потрошувачи е поголема во зима, за компензација критичен случај е летниот период, бидејќи тогаш факторот на моќност е полош. Знали ако се избере кондензаторска батерија која ќе задоволува за летниот период, таа сигурно ќе задоволува и за зимскиот период. Согласно изложеното за моќноста на кондензаторската батерија ќе имаме: Q () tg tgz arccos 0, tg 8 arccos 0,9 tg,85 kvar 0,8 Значи за овој случај усвојуваме номинална моќност на кондензаторската батерија Q kvar. За да не се случи прекомпензација, потребно е номиналната моќност на конданзаторската батерија да е помала од номиналната реактивна моќност на моторот во летен период, за случај кога термичките потрошувачи се исклучени, односно: Q tg tg arccos0,8, kvar 0,8 значи за овој случај нема прекомпензација. За појава на резонанција критичен е режимот на празен од на моторот при исклучени термички приемници: Q 0,9 0, 0,9 0,,,1 kva 0,8

5 каде очигледно е дека за овој случај нема опасност за резонанција. Факторот на моќност на еквивалентниот потрошувач со кондензаторска батерија за летниот период е: 0,8 cos(лето) 0,906 () Q (, ) Q 0,8 што значи е поголем од зададениoт кој е 0,9. Факторот на моќност на еквивалентниот потрошувач со кондензаторска батерија за зимскиот период е: tm 5 0,8 cos(зима) 0,958 () 5(, ) tm Q Q 0,8 што значи е поголем од зададениoт кој е 0,9. Задача.4 Два трифазни асинхрони мотори со кусоврзан ротор (М1 и М) со карактеристики: 1 kw; 0,8; cos 0,80, М1: М: 16 kw; 0,85; cos 0, 8 непрекинато работат во еден електромоторен погон, при што повремено се вклучува и моторот М ( 0 kw; 0,8; 80 V ; cos 0,8 I p / I 6 ; cos 0, p 61 ). Да се пресмета номиналната моќност на кондензаторската батерија која треба да овозможи при истовремена работа на моторите М1 и М, факторот на моќност на електромоторниот погон да биде барем 0,95. Колку изнесува факторот на моќност на погонот кога моторот М работи со номинална моќност, а колку при пуштање во работа на моторот М, со вклучена кондензаторска батерија? Во номинален режим на работа, кога работат само моторите M1 и М, тие можат да се еквивалентираат со потрошувач чија комплексна привидна моќност е еднаква на збирот од комплексните привидни моќности на двата мотори: 1 1 j(arccos)(arccos) tg 1 tg j(arccos 0,8)+(arccos tg 0, 8) tg, 8 j5,95 kva 0,8 0,85 0,8 0,85 Тангенсот од аголот на еквивалентниот потрошувач е: Q 5,95 tg 0,9,8 Моќноста на кондензаторската батерија може да се одреди од следнава равенка: Q () tg, 8 tg0, 9 arccos 0,95 tg 14,98 kvar z 4

6 Усвојуваме номинална моќност на кондензаторската батерија Q 15 kvar. Факторот на моќност на електромоторниот погон при работа на М во номинален режим и вклучена кондензаторска батерија ќе изнесува: cos ' ( Q tg arccos) Q 0,8 0,8 0 0, 8 5,95 arccos 0,8 15 0,8 0,8 tg 0,9 Моќноста на пуштање на моторот M може да се одреди од следнава равенка: I cos 6 cos p p p p cos cos 0,61 10,61 kw cos p p Факторот на моќност на електромоторниот погон при истовремена работа на М1 и М, пуштање во работа на М и вклучена кондензаторска батерија, ќе биде: cos " p ( arccos) Q tg Q p p p 10,61,8 10, 61, 8 5,95 10, 61tg arccos 0, ,69 Задача.5 Потрошувач со моќност 00 kw и cos 0,9 се напојува преку преносен систем id даден на сликата. Напонот на почетокот на водот се одржува константен и изнесува 1 10, kv. Со помош на равенката за загуба на напон во дистрибутивниот систем да се одреди колкава треба да биде моќноста инјектирана од кондензаторската батерија инсталирана кај потрошувачот за да напонот на собирницата биде 400 V. Колку изнесува факторот на моќност на собирницата со вклучена кондензаторска батерија? 1 L km (0,5946 j0,6) Ω/km m u k 10 / 0,4 kv 1 MVA 6% Cu 1,5 kw Q 5

7 Еквивалентната шема на системот (сведена на напонот на водот) е прикажана на сликата: 1 R j R " j s " Q Q Q j c Реактивната моќност на потрошувачот на собирницата е: Q tg arccos 0, 0,85 0,4 MVAr Напонот на собирницата сведен на напонот на водот е: 10 s m 0,4 10 kv 0,4 Параметрите на водот и т-торот се: R r L 0,5946 1,189 x L 0,6 0, R Z 10 1 Cu 1,5 10 1,5 uk % Z R 5,846 Бидејќи се работи за сериска врска на водот и т-торот, еквивалетната активна и реактивна отпорност на системот помеѓу точките 1 и е: R R R,54 6,566 Со биланс на моќностите за собирницата, се добива: " j Q Q напонот на почетокот на водот може да се изрази со релацијата: 1 s R Q Q s 6

8 Од оваа равенка за моќноста на кондензаторската батерија се добива: Q R Q 1 s s 0,,54 0,4 6,566 10, , MVAr=00 kvar 6,566 Факторот на моќност на собирницата со кондензаторска батерија е: 0, cos 1 () Q Q 0, (0,4 0,) Задача.6 Среднонапонски надземен вод е оптоварен само на својот крај. Факторот на моќност на оптоварувањето е 0,9. Колкав треба да биде факторот на моќност по компензацијата за да се постигне загубата на активна моќност по компензацијата да биде за 10% помала отколку пред компензацијата? ' Загубите во водот при новиот фактор на моќност (по компензацијата) на крајот во ' водот cos се помали за 10 % во однос на загубите на моќност при стариот фактор на моќност cos (пред компензацијата), односно: ' 0,9 Врската помеѓу факторот на моќност на крајот од водот и загубите во водот е дадена со следнава релација: од каде следи дека: ' ' cos cos ' cos 0,9 0,9 ' cos 0,9 0,949 Значи за помали загуби во водот за 10% факторот на моќност на крајот треба да се поправи од 0,9 на 0,95. Задача. На сликата е даден дел од радијална мрежа која напојува потрошувачко подрачје со 5 j MVA. Модулот на напонот на собирницата 1 е константен и константна моќност p изнесува 1 6 kv. Да се пресмета потребната реактанција на сериската кондензаторска батерија која треба сериски да се приклучи на собирницата за да на неа се постигне напон 10,5 kv. Колкава е моќноста на кондензаторската батерија?

9 z (0, j0,4) / km 5 kv L 15 km m u R k 5 /10,5 kv 10 MVA 8% 0 p Еквивалентната шема на системот (сведена на напонот на водот) е прикажана на сликата: 1 R j j j I s Напонот на собирницата сведен на напонот на водот е: Параметрите на водот и т-торот се: 5 10,5 10,5 s m R r x L od L od 0, kv 0, 15 4,5 uk % 8 5 9, Бидејќи се работи за сериска врска на водот и т-торот, еквивалетната активна и реактивна отпорност на системот помеѓу точките 1 и е: R R 4,5 15,8 Равенката за загуба на напонот помеѓу точките 1 и е: 1 s R Q p p 5 4, од каде следи дека еквивалентната реактанција е: 5 5 4,5 4,16 со што може да се пресмета реактанцијата на кондензаторската батерија: s 5kV 15,8 15,8 4,16 11, 6 8

10 Реактанцијата на батеријата на 10 kv напонско ниво е: m 11, 6 1, kV 5kV 10,5 Моќноста на кондензаторската батерија изнесува: 10 p Q kv p 5 Q 1,04 0, MVAr= kvar 10,5 9