ARMS (Right axis)

(1)

Studia Podyplomowe

EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

w ramach projektu

Śląsko-Małopolskie Centrum Kompetencji Zarządzania Energią

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ –

ZMIANA WARTOŚCI SKUTECZNEJ NAPIĘCIA

dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka, prof. AGH

(2)

Zbigniew HANZELKA

JAKOŚĆ ENERGII

ELEKTRYCZNEJ - ZMIANA

WARTOŚCI SKUTECZNEJ

NAPIĘCIA

(3)

• Generacja – dostosowuje się do zmieniających się warunków obciążenia, utrzymując równowagę pomiędzy produkcją i konsumpcją energii

• Sieć zasilająca – zmieniająca swoja strukturę na skutek łączeń i podlegająca wpływom np. zwarć,

• Odbiorniki – o zmiennym poborze mocy czynnej i biernej (odbiorniki niespokojne)

Generacja Sieć

zasilająca

Odbiorniki

ZMIANA WARTOŚCI SKUTECZNEJ NAPIĘCIA

(4)

I₀

U₀ E R_SI₀ X_SI₀

Z_S

(5)

Wykres wskazowy

∆U

(6)

zw S

S

Q U

R P U

X Q U

R P U

U U

U

E − ≈ ∆ = + ≅ +

2 0 2

0 2

0 0 0

0

S ZW

Q U

U ≅

∆

0

P, Q - moce: czynna i bierna odbiornika,

S^ZW- moc zwarciowa w miejscu przyłączenia

(7)

18/02/02 00:00:00 17/02/02

12:00:00 17/02/02

00:00:00 16/02/02

12:00:00 16/02/02

00:00:00 15/02/02

12:00:00 15/02/02

00:00:00 14/02/02

12:00:00 14/02/02

00:00:00 13/02/02

12:00:00 13/02/02

00:00:00 12/02/02

12:00:00 12/02/02

00:00:00 11/02/02

12:00:00

VRMS (Left axis)

120,000

119,500

119,000

118,500

118,000

117,500

117,000

116,500

116,000

115,500

115,000

ARMS (Right axis)

560

520

480

440

400

360

320

280

240

200

160

napięcie

prąd

(8)

15/04/02 00:00:00 14/04/02

12:00:00 14/04/02

00:00:00 13/04/02

12:00:00 13/04/02

00:00:00 12/04/02

12:00:00 12/04/02

00:00:00 11/04/02

12:00:00 11/04/02

00:00:00 10/04/02

12:00:00 10/04/02

00:00:00 09/04/02

12:00:00 09/04/02

00:00:00 08/04/02

12:00:00

VRMS (Left axis)

121,000

120,500

120,000

119,500

119,000

118,500

118,000

117,500

117,000

116,500

116,000

115,500

115,000

114,500

114,000

VAR (Right axis)

42,000,000

40,000,000

38,000,000

36,000,000

34,000,000

32,000,000

30,000,000

28,000,000

26,000,000

24,000,000

22,000,000

20,000,000

18,000,000

16,000,000

14,000,000

Napięcie

Moc

bierna Q

(9)

(10)

...

sekcje łączone automatycznie 400 V

15 kV

0 100 200 300 400 500 600 700 800

11:41:04 11:41:34 11:42:04 11:42:34 11:43:04 11:43:34 11:44:04 11:44:34 11:45:04 11:45:34 11:46:04 11:46:34 11:47:04 11:47:34 11:48:04 11:48:34 11:49:04 11:49:34 11:50:04

Prąd

Napięcie

(11)

U_N

czas trwania zaburzenia amplituda

U_N-10%

10 ms 1s 1 min 1 h

U_N+10%

wzrosty

zapady

krótkie przerwy długie przerwy

10%U_N

Wahania napięcia Szybka zmiana napięcia

ZMIANY WARTOŚCI SKUTECZNEJ NAPIĘCIA

(12)

Max.

Min.

(13)

Miary statystyczne

(b)

Charakterystyka uporządkowana oraz percentyle CP05 i CP95

(dopisać CP05 i CP95) (a)

Zmiana w czasie wartości skutecznej napięcia w okresie jednego tygodnia (100%);

(14)

W każdym tygodniu 95 % ze zbioru 10-minutowych średnich wartości skutecznych napięcia zasilającego powinno,

wyłączając przerwy w zasilaniu mieścić się w przedziale odchyleń:

Grupa przyłączeniowa I i II

(a) +/-10 % napięcia znamionowego dla sieci o napięciu znamionowym 110 kV i 220 kV

(b) +5%/-10% napięcia znamionowego dla sieci o napięciu znamionowym 400 kV

Grupa przyłączeniowa III-V

W każdym tygodniu 95 % ze zbioru 10-minutowych średnich wartości skutecznych napięcia zasilającego powinno,

wyłączając przerwy w zasilaniu mieścić się w przedziale odchyleń +/- 10 % napięcia znamionowego

(15)

ROZPORZĄDZENIE SYSTEMOWE …..

… warunkiem utrzymania parametrów napięcia zasilającego w określonych granicach jest pobieranie przez odbiorcę mocy czynnej nie większej od mocy umownej, przy współczynniku tgφ nie większym niż 0,4.

Z analizy statystycznej będącej podstawą oceny jakości napięcia należy wykluczyć te wyniki

pomiarów, które zostały zmierzone w warunkach przekroczenia mocy umownej lub wartości

współczynnika tg φ ˃ 0,4.

…..

(16)

POMIAR NAPIĘCIA

(17)

∫

=

T

RMS

u t dt

U T

0

2

( ) 1

średnia

minimalna

maksymalna

(18)

∫

=

T

RMS

u t dt

U T

0

2

( ) 1

N u U

N

i rms

∑

=

−

=

¹

2

2 , 0

(19)

Agregacja pomiarów

przedział 3 s

15

1 2

2 0 3

∑

= −

− = ⁱ

s , rms s

rms

U U

przedział 10 min

k

i U

U

N

i

s rms rms

∑= −

− = ¹

2 2 , 0 min

10

) (

przedział 2 h

12

1 2

10 2

∑

= −

− = ⁱ

min rms

h rms

U U

gdzie:

U_rms-0,2– wartość skuteczna zmierzona w oknie 10 okresowym,

k – liczba próbek 10 okresowych w czasie 10 minut, dla 50 Hz k=3000,

(20)

1

3 4 2

10 ms „ruchoma średnia”

Czas

N u U

N

i rms

∑

=

= ¹

2

) 2 / 1 (

(21)

Polski Komitet Normalizacyjny

EN 61000-4-30: Kompatybilność

elektromagnetyczna (EMC), Część 4-30:

Metody badań i pomiarów - Metody pomiaru jakości energii

Rodzaje mierników:

klasa A (wartość skuteczna uaktualniana co ½ okresu) klasa S (wartość skuteczna uaktualniana co okres,

mniejsze przedziały zmienności sygnałów wejściowych

…)

klasa B

(22)

N u U

N

i ms rms

∑

− =

− = ¹

2

200

15

1 2

200 3

∑

= − −

−

− s= ⁱ ^rms ^ms

rms

U U

200

1 2

3 min

10

∑

= −−

−

− = ⁱ ^rms ^s

rms

U U

12

1 2

min 10 2

∑

= − −

−

− h= ⁱ ^rms

rms

U U

Metody badań i pomiarów - Metody pomiaru jakości energii Klasa A

(23)

Max.

Min.

Average

(24)

Węgry

Zmiany napięcia powinny zawierać się w

przedziale Un ±7,5% dla CP95 (10. minutowe wartości skuteczne)

Wszystkie 10. minutowe wartości skuteczne

muszą być w przedziale +10% i -15% napięcia znamionowego

Powyższe wartości dopuszczalne dotyczą zarówno nN jak i SN

EN 50 160:

Parametry napięcia zasilającego

w publicznych sieciach rozdzielczych

(25)

207 V

4h50’

10 min – 3,5%

(26)

207 V

10 min – 3,5% 1 min – 28,5%

28 %

(27)

Węgry

Maksymalny poziom napięcia: Un + 15 % dla wartości średnich 1. minutowych

Powyższe wartości dopuszczalne dotyczą zarówno nN jak i SN

EN 50 160:

(28)

autotransformatory lub transformatory z przełącznikami zaczepów

stosowane w wersji zarówno mechanicznej (od 15 do nawet 45s) jak i energoelektronicznej

skracanie obwodów sieci nN przez zwiększanie liczby stacji transformatorowych SN/Nn

szeregowe transformatory regulacyjne (jedno- lub trójfazowe)

urządzenia regulacyjne tj. UPS, transformatory ferrorezonasowe, układy silnik-generator itp.

regulacja napięcia poprzez zmianę rozpływu mocy biernej (kondensatory: równoległe i szeregowe)

STABILIZACJA NAPIĘCIA

(29)

odbiorni k

U

Wzrost napięcia spowodowany obecnością kondensatora

Redukcja napięcia spowodowana pracą

odbiornika

odbiornik

U

Wzrost napięcia spowodowany obecnością kondensatora

STABILIZACJA NAPIĘCIA

(30)

RODZAJE ZMIAN NAPIĘCIA

(31)

Zmiany napięcia:

wolne lub szybkie,

pojedyncze lub powtarzalne,

gwałtowne lub o skończonym czasie Whania napięcia – nagła zmiana napięcia o powtarzalnym charakterze

U

t

(32)

U(t)

t

Rodzaj a: Prostokątne i okresowe o stałej

amplitudzie (np. łączenie rezystancyjnego

odbiornika, zgrzewarka oporowa itp.),

U(t)

t

Rodzaj b: szeregi

nieregularnych zmian napięcia o różnych

amplitudach, i

identycznych (lub nie) dolnych lub górnych wartościach

(33)

U(t)

t U(t)

t

Rodzaj c: oddzielone zmiany napięcia, nie zawsze o gwałtownym charakterze (rozruchy silników, łączenie

odbiorników

nierezystancyjnych itp.)

Rodzaj d: seria losowych zmian napięcia (np. praca pieca łukowego

(34)

charakterystyka RMS - U(t) EN 61000-3-3

charakterystyka zmian napięcia

∆U(t)

ZMIANY NAPIĘCIA

(35)

napięcie

SZYBKIE ZMIANY NAPIĘCIA

Przykładowa zmiana wartości skutecznej napięcia i prądu podczas przełączania zaczepów transformatora WN/SN

(36)

napięcie

SZYBKIE ZMIANY NAPIĘCIA

(37)

Pojedyncza, szybka zmiana wartości skutecznej napięcia pomiędzy dwoma kolejnymi jego poziomami, które

utrzymują się przez skończony, lecz nie określony przedział czasu

Minimalna wartość (du/dt)

Minimalny czas trwania warunków ustalonych

Wartość zmiany napięcia: maksymalna i/lub ustalona Które napięcie przyjmuje się za napięcie referencyjne

…

EN 50 160:

(38)

Ustalona zmiana napięcia - 10 V.

EN 50 160:

(39)

EN 50 160:

Zmiana skutecznej wartości napięcia

występująca w przedziale ±10% napięcia

znamionowego/deklarowanego, o szybkości zmian większej niż 0,5% napięcia

znamionowego/deklarowanego na sek.

Szybkie zmiany napięcia są opisane poprzez wartość ustalonej i maksymalnej zmiany

napięcia.

(40)

EN 50 160:

Szybkie zmiany napięcia:

1. Brak definicji i miar liczbowych zaburzenia

• nN: 5%U^N^,rzadko 10%U^N

• SN: 4-6%U^C

(41)

„…W normalnych warunkach pracy szybkie zmiany napięcia nie przekraczają z reguły 4 % Uc, jednakże w pewnych okolicznościach, kilka razy w ciągu dnia, mogą wystąpić zmiany

napięcia o krótkim czasie trwania, osiągające wartość do 6 % Uc…”

EN 50 160:

(42)

UKŁADY STABILIZACJI NAPIĘCIA

autotransformatory lub transformatory z przełącznikami zaczepów

szeregowe transformatory dodawcze urządzenia regulacyjne

kondensatory równoległe i szeregowe

(43)

WAHANIA NAPIĘCIA

(44)

Przykład zmian wartości skutecznej napięcia w sieci komunalnej

WAHANIA NAPIĘCIA

(45)

(46)

(47)

Zmiana mocy biernej odbiorników niespokojnych np.

piece łukowe, walcownie, maszyny wyciągowe itp.

Łączenie baterii kondensatorów, praca przełącznika zaczepów transformatora, rozruchy silników,

spawarki, odbiorniki elektrotermiczne, regulatory mocy, młoty, pompy, kompresory, dźwigi, windy –

odbiorniki o dużych zmianach mocy w relacji do mocy zwarcia w punkcie przyłączenia,

Interharmoniczne napięcia.

ŹRÓDŁA WAHAŃ NAPIĘCIA

(48)

Piec łukowy

moc bierna

napięcie

1s

czas

(49)

Zgrzewarka

(50)

Spawarka

(51)

( f i l e K o n d e n s . p l 4 ; x - v a r t ) v : V A c : X A - V A t : U A R M S

0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5 0 . 3 0 0 . 3 5

- 4 0 0 - 3 0 0 - 2 0 0 - 1 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0

(52)

(file Kondens.pl4; x-var t) v:VA c:XA -VA t: UARMS

0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400

sc C

S Q U

U =

∆

(53)

Rozruch silnika

(54)

t cos

) t cos

m (

U )

t (

u =

_m

1 + Ω ω

-150 -100 -50 0 50 100 150

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

t [s]

0,1 s (T)

(55)

t cos

) t cos

m 1

( U

) t (

u =

_m

+ Ω ω

ω

pulsacja (= 2ππππ x 50 (60) Hz)

Ω

pulsacja modulacji

m

= ∆U/2U gdzie ∆U jest różnicą pomiędzy

min. i max. wartością skuteczna napięcia; U jest skuteczną wartością napięcia

wyznaczoną np. za pomocą filtru o stałej czasowej równej 1 min.

( )

^t ^U

[ ( )

^t

( )

^t

]

U t

u = _m ω + ^m ^cos ω − Ω + ^cos ω + Ω cos 2

) (

(56)

ω ω⁺Ω ω^-Ω

2 2 mU_m

ω

2 U_m

U

( )

^t ^U

[ ( )

^t

( )

^t

]

U t

u = _m ω + ^m ^cos ω − Ω + ^cos ω + Ω cos 2

) (

(57)

Zależność max. skutecznej wartości zmian napięcia od częstotliwości interharmonicznej o stałej amplitudzie (0.2% składowej podstawowej)

(58)

(59)

Faza L1 Faza L2

Prąd i napięcie podczas

rozruchu turbiny wiatrowej

(60)

Przebiegi napięcia na wyjściu UPS

28.121 Hz 71.865 Hz

(61)

SKUTKI WAHAŃ NAPIĘCIA

(62)

Φ ΦΦ

Φ ≈≈≈≈ U^{3,1 ÷3,7}

Lampy fluorescencyjne: 1.3-1.7

U γ

~ Φ

SKUTKI WAHAŃ NAPIĘCIA

(63)

% napięcia znamionowego

(64)

Przebieg strumienia świetlnego ΦΦΦΦ(t)

Przebieg napięcia zasilającego u(t)

Wahania napięcia mogą wywołać:

- irytację,

- uczucie zmęczenia

- trudności z koncentracją,

- obniżenie efektywności pracy i jej jakości - zmniejszenie bezpieczeństwa pracy.

Czytanie i oglądanie TV

(65)

120V żarówka

l. fluorescencyjna

230V żarówka

(66)

Ograniczone pasmo postrzegania (0.05-35 Hz).

Zależność od częstotliwości (granica postrzegania i irytacji).

Częstotliwość rezonansowa (8-9 Hz).

Efekt psychofizyczny – zależny od amplitudy, częstotliwości, czasu trwania zaburzenia,

powtarzalności.

Problemy epileptyczne Testy pilotów

(67)

0,1 1 10

0,1 1 10 100 1000 10000

Liczba prostokątnych zmian napięcia na minutę

∆U/U[%]

230 V 120 V 100 V

CHARAKTERYSTYKA CENELEC

(68)

Przekształtniki statyczne Proces elektrolizy

Urządzenia elektrotermiczne Silniki elektryczne

Styczniki i przekaźniki Piece łukowe

(69)

Wahania napięcia mogą być przyczyną powstawania składowej zmiennej momentu elektromagnetycznego powodującego dodatkowe drgania mechaniczne silnika. Skutkiem tego zjawiska może być szybsze zużywanie się elementów mechanicznych (np. łożysk) i znaczne zmniejszenie się okresu eksploatacji silnika pomiędzy remontami.

Straty ekonomiczne w tym przypadku wynikają z kosztów dodatkowych remontów oraz z zwiększonego czasu przestoju napędzanego urządzenia technologicznego.

Silniki elektryczne

(70)

Piece łukowe

Wahania napięcia utrudniają optymalne wykorzystanie mocy transformatora piecowego wymuszając dodatkowe procesy regulacyjne związane z utrzymaniem właściwej długości łuku elektrycznego.

Najczęściej wydłuża to czas wytopu stali, a w konsekwencji zmniejsza wydajność pieca i w związku z tym powoduje straty ekonomiczne.

Odbiorniki elektrotermiczne

(71)

Aparatura stycznikowo-przekaźnikowa

Wahania napięcia mogą powodować zakłócenia w pracy styczniów i przekaźników powodując często zbędne

wyłączenia urządzeń, a nawet procesów technologicznych oraz błędne zadziałania zabezpieczeń.

Skutki finansowe takich awarii mogą być znaczne.

(72)

Urządzenia energoelektroniczne

100 105 110 115 120 125 130

-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000

t[ms]

Ia[A], Ua[V] Ua

Ia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5 7 11 13 17 19 23 25 29 31

nr harmonicznej

Ih/I1 [%]

Nie zmodulowane napięcie

40 60 80 100 120 140 160 180 200

-1000 -500 0 500 1000 1500

t[ms]

Ia[A], Ua[V], Ud[V] Ia

Ud

Ua

0 2 4 6 8 10

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 1617 18 19 20 2122 23 24 25

nr harmnicznej

Ih/I1 [%]

Zmodulowane napięcie

(73)

POMIAR WAHAŃ NAPIĘCIA

(74)

Względna zmiana napięcia d = ∆∆∆∆ U/U

_N

[%] i częstotliwość

Współczynniki wahań napięcia (migotania światła) Pst i Plt

POMIAR WAHAŃ NAPIĘCIA

(75)

(76)

0,1 1 10

0,1 1 10 100 1000 10000

Number of rectangular voltage changes per minute

0U/U[%]

230 V 120 V 100 V

7

(77)

Model wpływu zmian strumienia świetlnego

na reakcje mózgowe człowieka

Obróbka statystyczna Sygnał

napięcia

(10 min.) P_ST Model

źródła światła

Sygnał chwilowego migotania światła

(78)

Schemat blokowy miernika migotania światła UIE

(79)

Charakterystyka częstotliwościowa filtru ważonego miernika migotania światła UIE

(80)

ilustracja sposobu wyznaczania czasu występowania

migotania na różnych poziomach wartości

(81)

WSPÓŁCZYNNIKI CHARAKTERYZUJĄCE WAHANIA NAPIĘCIA

Krótkoterminowy współczynnik migotania światła

3 1

3

N P P

N

i

STi LT

∑

=

Pst 10 min Plt 2h

(82)

WSPÓŁCZYNNIK Pst

Permanent recording graph

01/02/02 00:00:00 31/01/02

22:00:00 31/01/02

20:00:00 31/01/02

18:00:00 31/01/02

16:00:00 31/01/02

14:00:00 31/01/02

12:00:00 31/01/02

10:00:00 31/01/02

08:00:00 31/01/02

06:00:00 31/01/02

04:00:00 31/01/02

02:00:00

None (Left axis)

0.3

0.28

0.26

0.24

0.22

0.2

0.18

0.16

0.14

0.12

0.1

0.08

0.06

0.04

0.02

(83)

WSPÓŁCZYNNIK Plt

(84)

WSPÓŁCZYNNIK Pst i Plt

(85)

DłDługookresowy ugookresowy

wskaźwskaźnik migotania nik migotania śświatłwiatła (tydziea (tydzieńń)) PltPlt

Charakterystyka uporządkowana Plt będąca podstawa wyznaczania wartości P95

Faza C

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

1,2% 9,5% 17,9% 26,2% 35,7% 46,4% 54,8% 63,1% 71,4% 79,8% 88,1% 96,4%

% czasu pom iaru

PLT

Phase C

Time % 95%

(86)

Instrument 4, 9

Instrument 10

Instrument 5

Instrument 1, 2, 3, 6, 7, 8

(87)

(88)

(89)

NORMALIZACJA

(90)

Metody badań i pomiarów - Metody pomiaru jakości energii

IEC 61000-4-15: Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC), Metody badań i pomiarów - Miernik migotania światła - Specyfikacja funkcjonalna i projektowa

IEC 61000-3-7: Assessment of emission limits for fluctuating loads in MV and HV power systems

(91)

POZIOMY ODPORNOŚCI

IEC 61000-4-14: Voltage fluctuation Immunity test

Klasa 1 - dotyczy urządzeń szczególnie wrażliwych na zmiany (wahania) napięcia, dla których poziomy kompatybilności są niższe niż przyjęte dla sieci publicznych.

Dla tych urządzeń należy stosować specjalne sposoby zasilania z wykorzystaniem różnego rodzaju filtrów, układów UPS, itp.

Klasa 2 - dotyczy urządzeń przyłączonych do punktu wspólnego przyłączenia (PWP) zarówno w sieci publicznej jak i przemysłowej.

Klasa 3 - dotyczy urządzeń przeznaczonych do pracy w środowisku przemysłowym, dla których poziomy kompatybilności są wyższe niż dla urządzeń klasy 2.

(92)

CHARAKTERYSTYKI NAPIĘCIA

PN EN 50 160

POZIOMY PLANOWANE

nN SN WN i NN

P_st 1,0 0,9 (1,0) 0,8 (0,8)

P_lt 0,7 0,7 0,6

W nawiasach podano wartości rekomendowane przez UIE

(93)

Wymagania jakościowe różniące się od EN 50 160

(94)

Wahania napięcia

Wskaźnik 0,23 ≤ U_N≤ 35 kV 35 kV < U_N Przedział czasu

P_ST 1,2 1,0 95% tygodnia

P_LT 1,0 0,8 100% tygodnia

Wartości graniczne wahań napięcia przyjęte Norwegii

(95)

Rodzaj zasilania: 3-fazy, 4-przewody Napięcie znamionowe: 230V

S_N= 100 kVA S_Z = 75,64 MVA Yzn5; 4,25%

YAKY 4x35mm²

Odbiorca 1 AL 4x35mm² AL 4x25mm²

Odbiorca 2

AsXS 4x50mm² YAKY 4x35mm²

50m

447m 16m

15,7 kV / 0,4 kV

Punkt

przyłączenia przyrządu

PRZYKŁAD – Warunki zasilania odbiorcy komunalnego

(96)

(97)

Kwantyl 95% - U_A95 = 232.2V

(98)

(99)

Faza A

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400

1,19% 9,52% 19,05% 29,76% 39,29% 50,00% 59,52% 69,05% 80,95% 89,29% 97,62%

% czasu pomiaru

PLT

Procent czasu tygodnia podczas którego, w fazie A, wartość współczynnika Plt przekracza 1 – 2,38%.

2,38%

(100)

Faza B

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000

1,19% 9,52% 17,86%26,19% 34,52%42,86%51,19% 60,71%71,43% 80,95%89,29%98,81%

% czasu pomiaru

PLT

Procent czasu tygodnia podczas którego, w fazie B, wartość współczynnika Plt przekracza 1 – 9,6%.

9.6%

(101)

Faza C

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

1,2% 9,5% 17,9% 26,2% 35,7% 46,4% 54,8% 63,1% 71,4% 79,8% 88,1% 96,4%

% czasu pomiaru

PLT

Procent czasu tygodnia podczas którego, w fazie C, wartość współczynnika Plt przekracza 1 – 19,2%.

19.2%

(102)

Jednofazowa spawarka

Trójfazowa spawarka

(103)

SPOSOBY REDUKCJI I ELIMINACJI

SKUTKÓW WAHAŃ NAPIĘCIA

(104)

SPOSOBY REDUKCJI WAHAŃ NAPIĘCIA

Zwiększenie mocy zwarciowej w punkcie zasilania odbiorników niespokojnych można uzyskać poprzez:

zastosowanie do zasilania odbiorników transformatora o większej mocy znamionowej i mniejszym napięciu zwarcia, przyłączenie odbiorników niespokojnych do sieci o

wyższym napięciu znamionowym (poprzez odpowiedni transformator),

zasilanie odbiorników niespokojnych o dużych mocach za pomocą specjalnych (adresowanych) linii bezpośrednio ze stacji wysokiego napięcia energetyki zawodowej,

zastosowanie kondensatorów szeregowych w układzie zasilającym (także szeregowych kondensatorów)

(105)

Xc

L C X

X

_L _C

− ⋅

⋅

=

−

= ω ω ¹

(106)

Piec łukowy – szeregowe dławiki, właściwa praca

automatyki posuwu elektrod, wstępne przygotowanie wsadu, itp.

Spawarki – zasilanie z oddzielnych transformatorów, stosowanie agregatów trójfazowych, przytłaczanie do fazy nie obciążonej odbiornikami oświetleniowymi itp.

Układy złagodzonego rozruchu silników elektrycznych

Wzrost odporności odbiorników na wahania napięcia

(107)

N zw

N

S

Q U

Q X

U

U ≈ ∆ = ∆

∆

2

zw

C N

C

N

S

Q Q

U

Q Q

X U

U ≈ ∆ − ∆ = ∆ − ∆

∆

2

*

( )

R

C P₂ + j⋅Q₂

P_l + j⋅Q_l P_l + j⋅(Q_l-Q_c) R + j⋅X

U₁

U2

Q_c

(108)

DYNAMICZNE STABILIZATORY NAPIĘCIA

Statyczne Wirujące

Samo- komutuj ace

Energoelektroniczne Nasycone dławiki

Liniowo- komutow ane

TSC TSC/TCR

STATCOM

DVR

(109)

MASZYNA SYNCHRONICZNA

Supply network Fluctuating load

Control system

Converter Synchronous

compensator

Reference voltage Tr

I_F

~U PCC

U -U

I jIX_d E_k

. ϕ

(a) maszyna synchroniczna pracująca w układzie dynamicznego stabilizatora napięcia;

(b)wykres wskazowy

(110)

KOMPENSATOR STATYCZNY

Ik

U

Ik

U

IkN

UN ∆U

zakres pracy Umin

Umax

Φm

b) a)

Ikmin Ikmax

Kompensator z nasyconymi dławikami:

Samonasycający się dławik (self-saturable reactor - SR) Dławik z podmagnesowaniem prądem stałym

(111)

odbiornik

filtr

ochrona przepi ęciowa

Ik

Is

Io

U

C1

C2

Lk SR

...

Ik

U

∆∆∆∆U

Lk

Ck

Ik

U

∆∆∆∆U’

Lk

∆∆∆∆U’ <∆∆∆∆U

Ik

U

∆∆∆∆U

Lk

C1

C1+ C2

a)

b)

c)

a)

Kompensator z samonasycającym się dławikiem:

a) schemat układu

b) charakterystyka naturalna dławika

c) charakterystyka z korekcją nachylenia

d) charakterystyka z równoległymi kondensatorami

KOMPENSATOR STATYCZNY

(112)

u_ac

i_ac

i_ac,2

i_ac,1

i_dc u_dc

(a)

(b)

b1

b2

f_1

f_dc1f_dc2 f_2

f

wt

1

Φdc Φ^dc²

Σ1

Φ

Σ2

Φ Φ

β1

β2

DŁAWIK Z OBWODEM STERUJĄCYM PRĄDU STAŁEGO

a) jednofazowy schemat zastępczy;

b) przebiegi czasowe strumieni magnetycznych ilustrujące

zasadę działania kompensatora