Důvody ztrát v elektrických obvodech jsou přítomnost indukčnosti a kapacit, které generují jalový výkon. V tomto případě vykonává užitečnou práci pouze část celkového výkonu – aktivní součástka. Reaktivní složka slouží k vytváření magnetických polí, ohřevu elektroinstalace a zvýšení zátěže sítě. Aby se zabránilo ztrátám v sítích, jsou instalovány kompenzátory jalového výkonu.
Obsah
- Plná síla
- Kompenzační zařízení
- Ochrana UKRM
Plná síla
V elektrických sítích, kde je pouze aktivní zátěž - vlivem topných zařízení, elektrického osvětlení, změny proudu a napětí s nulovým fázovým posunem. Veškerá energie je zde aktivní a jde do zátěže. Při použití v sítích induktorů a kapacit se objeví reaktivní složka. Vyznačuje se fázovým posunem mezi napětím a proudem.
Fázový posun znamená, že existují chvíle, kdy hodnoty napětí a proudu mají různou polaritu, záporný proud s kladným napětím a naopak. Během těchto období není energie využívána k provádění užitečné práce, ale vrací se do zdroje energie. Zdánlivý výkon se skládá z aktivní a reaktivní složky. Účiník (KM) je číselně roven kosinu fázového úhlu mezi proudem a napětím (cosφ). Vyjadřuje poměr činného výkonu k celkovému výkonu.
- náklady na používání elektřiny rostou;
- zvyšuje se zatížení transformátorů a snižuje se jejich životnost;
- zvyšují se tepelné ztráty;
- dochází k poklesu napětí v důsledku přítomnosti reaktivní složky.
Přítomnost jalové složky je pro elektrickou síť nepříznivým faktorem a proto je nutné do sítě zařadit kompenzátory.
Kompenzační zařízení
Typ kompenzačního zařízení závisí na jaký druh komponenty se v síti vyskytuje. V případě indukční zátěže se používají zařízení pro kompenzaci jalového výkonu pomocí kondenzátorů. V případě kapacitní zátěže se používají kompenzátory tlumivky. Induktor v elektrotechnice je druh induktoru.
V podnicích se nejčastěji vyskytuje indukční zatížení, které je spojeno s přítomností asynchronních motorů, transformátorů, elektrických pecí v technologických řetězcích. Proto se tam používají kondenzátorová kompenzační zařízení pro jalový výkon.
Hlavním účelem zařízení pro kompenzaci jalového výkonu kondenzátoru v elektrických sítích UKRM je udržení KM sítě na standardní úrovni, snížení průtoku jalové složky, stabilizace Napětí. V místě instalace UKRM liší se následující způsoby kompenzace:
- Centralizovaná kompenzace s instalací UKRM na straně vysokého napětí 6-10 kV. V tomto případě jsou vyloženy pouze části sítě umístěné nad transformátory. Spotřebitelské instalace zůstávají nezatížené.
- Instalace UKRM na nízkonapěťové autobusy 0,4 kV. Je zajištěno vyložení výše uvedených transformátorů a sítí. Jedná se také o typ centralizované kompenzace. Spotřebitelské sítě zůstávají pod reaktivní zátěží.
- Skupinová kompenzace, když jsou UKRM připojeny přímo k výrobním sběrnicím 0,4 kV. V reaktivní zátěži zůstávají pouze sítě vedoucí k jednotlivým spotřebitelům.
- Individuální kompenzace spočívá v napojení UKRM přímo na zařízení spotřebovávající jalový výkon.
Kondenzátorové jednotky zlepšují podmínky pro využití energie: snižují zatěžovací proud o 30-50 %, zvyšují životnost elektrických spotřebičů, snižují tepelné ztráty, snížit šum vedení, snížit fázovou asymetrii, použít filtry vyšších harmonických, učinit sítě ekonomičtějšími a snížit náklady elektřina.
Při výběru kompenzačního zařízení se berou v úvahu vlastnosti zařízení, podmínky prostředí a složitost regulačních procesů. V sítích 6-10 kV se používají následující typy kompenzace:
- Neregulovaný - sestává z několika kroků, které se přepínají ručně při absenci zatěžovacích proudů.
- Automatické - provádí se automatickým přepínáním kroků, z nichž každý se skládá ze tří kondenzátorů spojených trojúhelníkem.
- Dynamický - pro rychle se měnící zátěže se používá elektronický kompenzátor reaktivní složky.
Ochrana UKRM
Pro bezpečný provoz kompenzačních instalací je nutné vytvořit ochranná zařízení a blokování pro případ nepředvídaných situací. Předpokládají se tato opatření:
-
Blokování chránící před dotykem živých částí. - Vestavěný odpojovač pro zamezení zkratového proudu.
- Elektrická ochrana proti překročení norem pro proud, napětí, nevyváženost fází.
- Blokování zabraňující chybnému sepnutí spínacích zařízení UKRM.
- Použití spínače k odpojení instalace při otevření dveří.
Je třeba mít na paměti, že při odpojení kondenzátorů je na jejich svorkách nebezpečné zbytkové napětí. K úplnému vybití přes vybíjecí odpory dojde během několika minut.
Je kontraindikováno provést plnou kompenzaci, čímž se cosφ sjednotí. To může vést k nadměrné kompenzaci. KM by neměly mít hodnoty vyšší než 0,90-0,95. Výkon UKRM je stanoven pro každý úsek sítě s přihlédnutím k charakteristikám zatížení a typu kompenzace.
Neustále rostoucí objemy spotřeby elektrické energie nás nutí věnovat větší pozornost její ochraně. Technologický pokrok zvyšuje poptávku po energetických zdrojích a možnosti výroby jsou omezené. Do popředí se proto dostávají technologie šetřící energii a dilatační spáry jsou jednou z důležitých cest k úsporám.
Ekonomický efekt z použití těchto zařízení je velký. Již ve fázi návrhu je možné položit redukovaný průřez kabelů a ušetřit jejich náklady. A ve výrobním procesu dochází k úspoře nákladů na používání elektřiny, která v některých regionech dosahuje 50 % celkových nákladů.
