Badanie układów kompensacji mocy biernej

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN 0-68 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A www.kueitwn.pollub.pl LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH Instrukcja do ćwiczenia nr 0 Badanie układów kompensacji mocy biernej Lublin 009

. Cel ćwiczenia Ćw. 0. Badanie układów kompensacji mocy biernej Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z ideą stosowania i sposobami realizacji samoczynnej kompensacji mocy biernej.. Wprowadzenie. 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. Rys.. Składowe prądu elektrycznego I cz prąd czynny, I b 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 (.) 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 (.) Suma geometryczna mocy czynnej i biernej nosi nazwę mocy pozornej S: S = P + Q = 3UI (.3) Stosunek mocy czynnej do mocy pozornej nosi nazwę współczynnika mocy: P λ = (.4) S Laboratorium Urządzeń Elektrycznych

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 = cosϕ (.5) Rys.. Ilustracja fizycznego sensu kąta φ: Ψ U kąt początkowy napięcia, Ψ I 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 (.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. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 3

Średni współczynnik mocy jest określany wyłącznie jako średnia ważona, czyli stosunek energii czynnej do energii pozornej pobranej przez urządzenia w określonym czasie. W cosϕ śr = (.7) W + W b gdzie: W = T a 0 Pdt energia czynna pobrana w analizowanym okresie T a ; T a W b = Qdt energia bierna pobrana w czasie T a. 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: Pszcz cosϕ szcz = (.8) P + Q gdzie: P szcz moc szczytowa określana jako największa średnia wartość poboru mocy czynnej w przyjętym okresie rejestracyjnym wynoszącym zwykle 5 lub 30 minut; Q szcz średnia moc bierna w szczycie tj. mierzona w tym samym czasie co P szcz. szcz szcz 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 50 00 50 00 P Q S 50 0 cos φ 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Rys. 3. Zależność poboru mocy biernej i pozornej przy stałym poborze mocy czynnej w zależności od współczynnika mocy Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 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 00 % mocy czynnej. Moc pozorna wynosi odpowiednio 0 % i 40 %. 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 = 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 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. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 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 (U N ) oraz moc bierna pojemnościowa (Q N ), jaką przy tym napięciu są w stanie wytworzyć. 3. Opis stanowiska laboratoryjnego 3. Regulatory RC- i RC-4 Regulatory te składają się z członów pomiarowych i wykonawczych. W RC- 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. Regulator FCR Regulator mocy biernej FCR jest przeznaczony do regulacji współczynnika mocy biernej w sieciach niskiego napięcia o częstotliwości 50/60 Hz. Zaliczany jest do tzw. regulatorów szybkich" - może dokonywać 0 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; Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 6

moc czynną; moc bierną; nieparzyste harmoniczne prądu (. -9.) w %; współczynnik harmonicznego odkształcenia prądu THDI; nieparzyste harmoniczne napięcia (.-9.) w %; współczynnik harmonicznego odkształcenia napięcia THDU; liczbę załączonych indywidualnych stopni. Rys.. Widok panelu regulatora FCR : LED IND wskazanie indukcyjnego cos φ; 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; 0 LED STAGES wyświetlanie stanów pojedynczych stopni; Przycisk potwierdzenia nastaw; Przycisk przesunięcia do przodu...[+]; 3 Przycisk przesunięcia do tyłu...[-]; 4 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. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 7

Rys.. Widok i opis listw zaciskowych regulatora FCR 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 4 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. 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 P 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 Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 8

indukcyjną). Po sprawdzeniu układu należy zamknąć wyłącznik W, W 5 i W 6, a następnie poprzez zmianę napięcia zasilającego (za pomocą autotransformatorów) obciążamy badany układ tak, aby wartość prądu pobieranego z sieci (wskazania amperomierza A ) była równa prądowi znamionowemu przekładnika prądowego. Dla tak ustawionego obciążenia odczytujemy wskazania mierników. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli. Odbiorniki mocy biernej QL (indukcyjnej) Odbiorniki mocy czynnej P Rys. 3. Schemat połączeń układu do badania regulatorów typu RC-, RC-4 i FCR Lp. Tabela. Wyznaczanie charakterystycznych wielkości układu odbiorczego bez kompensacji i z częściową kompensacją mocy biernej dla regulatora typu FCR Pomiary Obliczenia U S I S I P I C P Q Q I 0 S P Q Q Q C cosφ V A A A W var var A VA W var var var - Oznaczenia: U S napięcie międzyfazowe sieci zasilającej (wskazanie woltomierza V) I S prąd pobierany z sieci (wskazania amperomierza A S ) I r prąd przepływający przez regulator (prąd strony wtórnej przekładnika) Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 9

I C prąd baterii kondensatorów (wskazania amperomierza A C ) P wskazania watomierza W Q wskazania watomierza W przy otwartym wyłączniku W 4 Q wskazania watomierza W przy zamkniętym wyłączniku W 4 I 0 prąd pobierany przez odbiorniki (dla otwartego W 4 : I = I, dla zamkniętego W 0 S 4 : I = I S + I c 0 ) S moc pozorna układu S = 3 U S I S P moc czynna pobierana przez układ Q moc bierna układu bez kompensacji P= 3 P' Q = 3 Q ' Q moc bierna układu przy częściowej kompensacji Q = 3 Q ' Q C moc bierna baterii kondensatorów Q C = 3 U S I C cos φ współczynnik mocy układu cosϕ = P P + Q Po zapisaniu wyników pomiaru, zamykamy dodatkowo wyłącznik W 4 (włączenie członu stałego baterii kondensatorów) i odczytujemy wskazania mierników. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli w pozycji. 4. Wyznaczanie charakterystyk regulatorów RC- i RC-4 W badanym układzie zamykamy kolejno wyłączniki W, W 5 oraz W 6. 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 W oraz W 3 i obserwujemy pracę rozruchową, a potem pracę normalną regulatorów. W czasie pracy normalnej obu regulatorów należy wyznaczyć ich charakterystyki. a) Charakterystyki regulatora RC- 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 φ Z, 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 φ Z odpowiadające kilku innym wartościom prądu pobieranego przez układ. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 0

Lp. 3 4 5 3 4 5 Ćw. 0. Badanie układów kompensacji mocy biernej Tabela. Wyznaczanie charakterystyk regulatorów RC- i RC-4 Regulator RC-.; nr fabr.; U n = V; I n = A; cos φ n =. Pomiary Obliczenia U S I S I r P Q S P Q cos φ Z cos φ W V A A W var VA W var - - Uwagi Charakterystyka załączania Charakterystyka wyłączania * oznaczenia są takie same jak w tabeli Pomiary związane z wyznaczeniem charakterystyki cos φ W = f(i r ) przeprowadzamy podobnie, z tym jednak, że wskazania mierników odczytujemy po ustaleniu w układzie największego współczynnika mocy cos φ W, przy którym tarcze regulatora jeszcze nie będą obracały się w kierunku na wyłączanie. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli. 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-. Stan pracy regulatora RC-4 (włączanie lub wyłączanie łączników rtęciowych) jest sygnalizowany za pomocą odpowiednich lampek. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiamy w tabeli. 4.3 Programowanie regulatora FCR Po włączeniu regulatora wyłącznikiem W 7, 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 A r ) był większy niż 0 ma. Teraz, aby przeprowadzić wstępne programowanie regulatora, należy postępować zgodnie z punktami 0: Laboratorium Urządzeń Elektrycznych

. Przytrzymać klawisz SET wciśnięty przez co najmniej 8 sekund. Na wyświetlaczu pojawi się COS.. 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 COS. 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 [+] należy dojść do pozycji AUTO na wyświetlaczu i potwierdzić klawiszem SET. Klawiszem [+] przełączyć pozycję menu na ON i potwierdzić klawiszem SET. Regulator przeprowadzi fazowanie mierzonego napięcia i prądu oraz przeprowadzi autodetekcję 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 (pierwszy stopień) w linii LED STAGES. Po ponownym naciśnięciu SET na wyświetlaczu pojawi się pojemność 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. W czasie procesu autodetekcji mocy kondensatorów regulator przeprowadza 0 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. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych

0. Wyświetlacz wskazuje chwilową wartość skuteczną współczynnika cos φ. Regulator jest przygotowany do pracy. Tabela 3. Stopień 3 4 5 6 7 8 9 0 Q CX, kvar Regulator FCR 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:. Przyciskając klawisz SET przez co najmniej 8 s przechodzi się do trybu ustawiania. Na wyświetlaczu pojawi się COS. Wyświetlona nazwa jest skrótem określającym parametr, którego wartość można aktualnie odczytać na wyświetlaczu po powtórnym naciśnięciu klawisza SET.. 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 8 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. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 3

Tabela 4. Parametry programowalne Skrót nazwy parametru Ćw. 0. Badanie układów kompensacji mocy biernej Określenie Nastawa fabryczna Zakres zmian COS Zadany cos φ ind 0,98 od kap 0,30 do ind 0,80, w krokach po 0,0 COS Zadany cos fi przy taryfie(*) ind 0,90 od kap 0,80 do ind 0,80, w krokach po 0,0 I_tr Przełożenie przekładnika prądowego od do 6000, w krokach po U_tr Przełożenie przekładnika napięciowego(*) AUTO Autodetekcja stopni kompensacyjnych off on/off od do 300, w krokach po Shtd Szybkość regulacji przy nadkompensacji 60 od 0-9999s, w krokach po s, zalecana wartość 60 ST_P Ręczna nastawa lub korekta stopni Od 999,9kVAr kap. do 999,9 kvar ind., w 0 kompensacyjnych krokach po 0, DITI Czas rozładowania stopnia stycznikowego 60 od 5 do 900s, w krokach po5s DIPA Opóźnienie odłączenia stopnia stycznikowego 5 od 5 do 900s, w krokach po 5 s RSST Ilość przełączeń stopnia stycznikowego(*) 99,99x000 FiST Blokada stopni auto on/off/auto COCO Konfiguracja zasilania(*) 0 od 0 do 300, w krokach po 60 H03T Poziom 3. harmonicznej napięcia 4 od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H05T Poziom 5. harmonicznej napięcia 5 od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H07T Poziom 7. harmonicznej napięcia 4 od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H09T Poziom 9. harmonicznej napięcia, od 0 do 0 %, w krokach po 0, % HT Poziom. harmonicznej napięcia 3 od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H3T Poziom 3. harmonicznej napięcia, od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H5T Poziom 5. harmonicznej napięcia, od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H7T Poziom 7. harmonicznej napięcia,5 od 0 do 0 %, w krokach po 0, % H9T Poziom 9. harmonicznej napięcia, od 0 do 0 %, w krokach po 0, % THDI Całkowite harmoniczne odkształcenie prądu,3 od do 3, w krokach po 0,05 ULAL Alarm podczas podnapięcia" off on/off UHAL Alarm podczas nadnapięcia" off on/off ILAL Alarm przy spadku sygnału mierzonego poniżej czułości regulatora off on/off IHAL Alarm przy przekroczeniu prądu off on/off COAL Alarm przy cos φ wykraczającym trwale poza zadaną wartość off on/off HTAL Alarm przy odkształceniu harmonicznym U, I off on/off OTAL Alarm przy wysokiej temperaturze wewnątrz regulatora off on/off RSAL Alarm przy przekroczeniu zadanej maksymalnej liczby łączeń off on/off icos Regulacja na średni współczynnik" on on/off CODE Hasło dostępu do trybu ustawień(*) 0 dowolna czterocyfrowa liczba 0000-9999 RES Reset powrót do ustawień fabrycznych(*) * Tych parametrów nie należy zmieniać podczas wykonywania ćwiczenia Należy prześledzić mierzone i wyświetlane przez regulator wartości. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 4

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 Zamykamy kolejno wyłączniki W, W 5 i W 6, a następnie obciążamy badany układ tak, aby wartość prądu pobieranego z sieci (wskazania amperomierza A S ) 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 W 7 i ustawiamy w odpowiednim położeniu pokrętło przełącznika P 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 5 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 W 6. Po załączeniu wyłącznika odbioru indukcyjnego, rozpocznie się proces automatycznej regulacji cos φ. Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli 6. Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 5

Tabela 6. Tabela pomiarowa dla pomiaru w układzie samoczynnej kompensacji mocy biernej Lp. Lp. cosφ nast = ; DIPA = s; DITI = s; Shtd = s Pomiary Obliczenia U S I S I r I C P Q Q t cosφ S P Q Q Q C cosφ V A A A W var var s - VA W var var var - cosφ nast = ; DIPA = s; DITI = s; Shtd = s Pomiary Obliczenia U S I S I r I C P Q Q t cosφ S P Q Q Q C cosφ V A A A W var var s - VA W var var var - b) Regulator RC-/RC-4 Pomiaru dokonujemy identycznie jak w przypadku regulatora FCR, z tą różnicą, że wybrany regulator włączamy włącznikiem W lub W 3, a przełącznik P 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. Lp. cosφ nast = ; DIPA = s; DITI = s; Shtd = s Pomiary Obliczenia U S I S I r I C P Q Q t cosφ S P Q Q Q C cosφ V A A A W var var s - VA W var var var - cosφ nast = ; DIPA = s; DITI = s; Shtd = s Pomiary Obliczenia U S I S I r I C P Q Q t cosφ S P Q Q Q C cosφ V A A A W var var s - VA W var var var - Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 6

5. Opracowanie sprawozdania Ćw. 0. Badanie układów kompensacji mocy biernej Sprawozdanie powinno zawierać: obliczyć wielkości w tabeli ; narysować wykresy wskazowe mocy oraz prądów i napięć ilustrujące wpływ włączenia stałego stopnia baterii kondensatorów (punkt 3..); wykonać obliczenia w tabeli ; narysować charakterystyki cos φ W = f(i r ) i cos φ Z = f(i r ) 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-; wykonać obliczenia w tabela 7; narysować na wspólnym rysunku następujące przebiegi: P = f(t); Q = f(t) oraz S = f(t); dokonać oceny (podać wady i zalety) samoczynnej kompensacji mocy biernej przy zastosowaniu regulatora RC-/RC-4; porównać regulatory starego typu z regulatorem FCR oraz uzasadnić słuszność stosowania nowoczesnych rozwiązań w kompensacji mocy biernej. 6. Literatura. Markiewicz H., Urządzenia elektroenergetyczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 005. Królikowski Cz., Technika łączenia obwodów elektroenergetycznych. Państwowe Wydawnictwa Naukowe, 990 3. Markiewicz H., Instalacje elektryczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 00 4. Markiewicz H., Bezpieczeństwo w elektroenergetyce. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 00 5. Musiał E., Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, 998 6. Maksymiuk J., Aparaty elektryczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 99 7. Bełdowski T., Markiewicz H., Stacje i urządzenia elektroenergetyczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 980 Laboratorium Urządzeń Elektrycznych 7