Dôvodom strát v elektrických obvodoch je prítomnosť indukčnosti a kapacít, ktoré vytvárajú jalový výkon. V tomto prípade iba časť celkového výkonu - aktívna zložka - vykonáva užitočnú prácu. Reaktívna zložka sa používa na vytváranie magnetických polí, zahrievanie elektroinštalácie a zvýšenie zaťaženia siete. Aby sa zabránilo stratám v sieťach, sú inštalované kompenzátory jalového výkonu.
Obsah
- Plný výkon
- Kompenzačné zariadenia
- Ochrana UKRM
Plný výkon
V elektrických sieťach, kde je iba aktívna záťaž - v dôsledku vykurovacích zariadení, elektrického osvetlenia, zmeny prúdu a napätia s nulovým fázovým posunom. Všetka energia je tam aktívna a ide do záťaže. Pri použití v sieťach induktorov a kapacít sa objaví reaktívna zložka. Vyznačuje sa fázovým posunom medzi napätím a prúdom.
Fázový posun znamená, že existujú chvíle, keď hodnoty napätia a prúdu majú rôznu polaritu, záporný prúd s kladným napätím a naopak. Počas týchto období sa energia nevyužíva na vykonávanie užitočnej práce, ale vracia sa do zdroja energie. Zdanlivý výkon pozostáva z aktívnych a reaktívnych komponentov. Účinník (KM) sa číselne rovná kosínusu fázového uhla medzi prúdom a napätím (cosφ). Vyjadruje pomer činného výkonu k celkovému výkonu.
- náklady na používanie elektriny sa zvyšujú;
- zaťaženie transformátorov sa zvyšuje a ich životnosť klesá;
- tepelné straty sa zvyšujú;
- dochádza k poklesu napätia v dôsledku prítomnosti reaktívnej zložky.
Prítomnosť jalovej zložky je nepriaznivým faktorom pre elektrickú sieť a preto je potrebné do siete zaradiť kompenzátory.
Kompenzačné zariadenia
Typ kompenzačného zariadenia závisí od aký druh komponentu sa vyskytuje v sieti. Ak existuje indukčná záťaž, používajú sa zariadenia na kompenzáciu jalového výkonu pomocou kondenzátorov. Ak existuje kapacitná záťaž, používajú sa kompenzátory tlmivky. Induktor v elektrotechnike je typ induktora.
V podnikoch sa najčastejšie vyskytuje indukčné zaťaženie, ktoré je spojené s prítomnosťou asynchrónnych motorov, transformátorov, elektrických pecí v technologických reťazcoch. Preto sa tam používajú kondenzátorové kompenzačné zariadenia pre jalový výkon.
Hlavným účelom zariadení na kompenzáciu jalového výkonu kondenzátora v elektrických sieťach UKRM je udržiavanie KM siete na štandardnej úrovni, zníženie prietoku reaktívnej zložky, stabilizácia Napätie. Na mieste inštalácie UKRM líšia sa tieto spôsoby kompenzácie:
- Centralizovaná kompenzácia s inštaláciou UKRM na strane vysokého napätia 6-10 kV. V tomto prípade sú vyložené iba časti siete umiestnené nad transformátormi. Spotrebiteľské inštalácie zostávajú nezaťažené.
- Inštalácia UKRM na nízkonapäťové autobusy 0,4 kV. Je zabezpečené vyloženie vyššie uvedených transformátorov a sietí. Ide tiež o typ centralizovanej kompenzácie. Spotrebiteľské siete zostávajú pod reaktívnou záťažou.
- Skupinová kompenzácia, keď sú UKRM pripojené priamo na 0,4 kV výrobné zbernice. Len siete vedúce k jednotlivým spotrebiteľom zostávajú pod reaktívnou záťažou.
- Individuálna kompenzácia spočíva v napojení UKRM priamo na zariadenia spotrebúvajúce jalový výkon.
Kondenzátorové jednotky zlepšujú podmienky využitia energie: znižujú záťažový prúd o 30-50%, zvyšujú životnosť elektrických spotrebičov, znižujú tepelné straty, zníženie rušenia vedenia, zníženie fázovej asymetrie, použitie vyšších harmonických filtrov, zefektívnenie sietí a zníženie nákladov elektriny.
Pri výbere kompenzačného zariadenia sa berú do úvahy vlastnosti zariadenia, podmienky prostredia a zložitosť riadiacich procesov. V sieťach 6-10 kV sa používajú tieto typy kompenzácie:
- Neregulovaný - pozostáva z niekoľkých stupňov, ktoré sa spínajú ručne pri absencii záťažových prúdov.
- Automatické - vykonáva sa automatickým prepínaním krokov, z ktorých každý pozostáva z troch kondenzátorov spojených trojuholníkom.
- Dynamický - pre rýchlo sa meniace zaťaženia sa používa elektronický kompenzátor reaktívnej zložky.
Ochrana UKRM
Pre bezpečnú prevádzku kompenzačných inštalácií je potrebné vytvoriť ochranné zariadenia a blokovania pre prípad nepredvídaných situácií. Predpokladajú sa tieto opatrenia:
-
Blokovanie chrániace pred kontaktom so živými časťami. - Zabudovaný odpojovač na zamedzenie skratového prúdu.
- Elektrická ochrana proti prekročeniu noriem pre prúd, napätie, fázovú nerovnováhu.
- Blokády zabraňujúce nesprávnemu zapnutiu spínacích zariadení UKRM.
- Použitie spínača na odpojenie inštalácie od napájania pri otvorení dverí.
Treba mať na pamäti, že pri odpojení kondenzátorov je na ich svorkách nebezpečné zvyškové napätie. Úplné vybitie cez vybíjacie odpory nastane v priebehu niekoľkých minút.
Je kontraindikované vykonať úplnú kompenzáciu, čím sa cosφ zjednotí. To môže viesť k nadmernej kompenzácii. KM by nemali mať hodnoty vyššie ako 0,90-0,95. Výkon UKRM je určený pre každý úsek siete s prihliadnutím na charakteristiky zaťaženia a typ kompenzácie.
Neustále rastúce objemy spotreby elektrickej energie nás nútia dbať na jej šetrenie. Technologický pokrok zvyšuje dopyt po energetických zdrojoch a možnosti výroby sú obmedzené. Do popredia sa preto dostávajú technológie šetriace energiu a kompenzátory sú jedným z dôležitých spôsobov šetrenia.
Ekonomický efekt z používania týchto zariadení je veľký. Už v štádiu projektovania je možné položiť redukovaný prierez kábla a ušetriť tak náklady. A vo výrobnom procese dochádza k úspore nákladov na používanie elektriny, ktoré v niektorých regiónoch dosahujú až 50 % celkových nákladov.
