WIZUALIZACJA PRACY REGULATORA WSPÓŁCZYNNIKA MOCY

Podobne dokumenty
Ćwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia"

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Kompensacja mocy biernej

REGULATORY MOCY BIERNEJ DLA SYMETRYCZNYCH I ASYMETRYCZNYCH OBCIĄŻEŃ

Regulator mocy biernej. KMB-ZVP15 15-stopniowy.

INSTRUKCJA MONTAŻU I OBSŁUGI REGULATORA MOCY BIERNEJ LRM002

WPŁYW UKŁADU KOMPENSACJI PRĄDOWEJ NA PRACĘ GENERATORA PRZY ZMIANACH NAPIĘCIA W KSE

INSTRUKCJA MONTAŻU I OBSŁUGI REGULATORA MOCY BIERNEJ LRM002

Wykorzystanie farm wiatrowych do operatywnej regulacji parametrów stanów pracy sieci dystrybucyjnej 110 kv

BADANIE REGULATORA KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ

Kompensacja mocy biernej w stacjach rozdzielczych WN/SN

PROGRAM RAMOWY TESTU ZGODNOŚCI W ZAKRESIE ZDOLNOŚCI:

Wydział Elektryczny. Katedra Elektroenergetyki, Fotoniki i Techniki Świetlnej

Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

Regulator mocy biernej MRM-12. Regulator mocy biernej MRM - 12

Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

ANALIZA WPŁYWU PRZEKRACZANIA DOPUSZCZALNYCH WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA MOCY W SIECI NN NA PRACĘ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO

LABORATORIUM URZĄDZENIA I STACJE ELEKTROENERGETYCZNE. Badanie układu kompensacji mocy biernej

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

INSTRUKCJA MONTAŻU I OBSŁUGI REGULATORA MOCY BIERNEJ LRM001

ELMA energia ul. Wioślarska Olsztyn

Przyczyny dla których oszacowanie mocy biernej na etapie projektu jest bardzo trudne:

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

w INSTRUKCJA UŻYTKOWANIA ANALIZATORA NA 96

SPIS TREŚCI Specyfikacja ogólna Ekran startowy Przyciski nawigacji 1. Ustawienia regulacji 1.1 Regulacja cos 1.2 Regulacja przekładni transformatora

PROGRAM RAMOWY TESTU ZGODNOŚCI W ZAKRESIE ZDOLNOŚCI:

ALGORYTMY OBLICZENIOWE - wykorzystanie danych pomiarowych z liczników bilansujących na stacjach SN/nn

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH Z MASZYNAMI INDUKCYJNYMI

Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

NOWY ALGORYTM REGULACJI TRANSFORMATORÓW ZASILAJĄCYCH SIEĆ ROZDZIELCZĄ

AUTOMATYCZNA BATERIA KONDENSATORÓW BK APC

INSTRUKCJA OBSŁUGI. Przekaźnik czasowy ETM ELEKTROTECH Dzierżoniów. 1. Zastosowanie

PL B1. UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE, Olsztyn, PL BUP 26/15. ANDRZEJ LANGE, Szczytno, PL

REGULATOR PI W SIŁOWNIKU 2XI

Wpływ szybkości komutacji baterii kondensatorów na zawartość wyższych harmonicznych

INSTRUKCJA. Regulatora współczynnika mocy DCRE 5, 7, 12

PROGRAM RAMOWY TESTU ZGODNOŚCI W ZAKRESIE ZDOLNOŚCI:

Wprowadzenie. Budowa. Zasada działania

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ MRM 12. Regulator mocy biernej.

~ RG1 ~ RG2 ~ RG3 KOORDYNACJA UKŁADÓW REGULACJI GENERATORÓW I TRANSFORMATORÓW ELEKTROCIEPŁOWNI PRZEMYSŁOWEJ 1. WSTĘP 2. UKŁADY REGULACJI GENERATORÓW

Poprawa jakości energii i niezawodności. zasilania

BADANIE CHARAKTERYSTYK CZASOWO-PRĄDOWYCH WYŁĄCZNIKÓW SILNIKOWYCH

Regulator MRM-3f. wersja Instrukcja Użytkowania

REGULATOR MOCY BIERNEJ

REGULATOR MOCY BIERNEJ

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

Kompensacja mocy biernej maszyny wyciągowej

CZĘŚĆ II ROZPŁYWY PRĄDÓW SPADKI NAPIĘĆ STRATA NAPIĘCIA STRATY MOCY WSPÓŁCZYNNIK MOCY

POZNAN UNIVE RSITY OF TE CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 70 Electrical Engineering 2012

Układ samoczynnego załączania rezerwy

INSTRUKCJA OBSŁUGI EKSPLOATACYJNEJ

Regulacja dwupołożeniowa.

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ W SIECIACH OŚWIETLENIOWYCH

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu ELEKTROTECHNIKA (Nazwa kierunku studiów)

Trójfazowy wymuszalnik Wysokiego Napięcia. " EMEX 10 kv " Instrukcja obsługi. wydanie 1. GLIWICE 2008 r.

INSTRUKCJA TERMOSTATU DWUSTOPNIOWEGO z zwłok. oką czasową Instrukcja dotyczy modelu: : TS-3

ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH:

Procedury przyłączeniowe obowiązujące w PGE Dystrybucja S.A. związane z przyłączaniem rozproszonych źródeł energii elektrycznej

LV6. Pomiary mocy i energii w jednofazowych obwodach prądu przemiennego

WPŁYW SYNCHRONIZACJI ŁĄCZEŃ NA PRZEPIĘCIA ŁĄCZENIOWE W UKŁADACH ELEKTROENERGETYCZNYCH

Kompensacja mocy biernej podstawowe informacje

P O L I T E C H N I K A Ł Ó D Z K A INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI ZAKŁAD ELEKTROWNI LABORATORIUM POMIARÓW I AUTOMATYKI W ELEKTROWNIACH

METODY BADAŃ POMIAROWYCH W WIEJSKICH STACJACH TRANSFORMATOROWYCH

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

Pomiary jakościowe i fotometryczne gwarancją dobrze wykonanej instalacji oświetleniowej

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Opracowanie Bra ża: Elektryczna Tytuł opracowa ia: Pomiary elektryczne w RGnn Inwestor: Teatr Narodowy Warszawa Plac Teatralny 3 Miejsce badani

INSTRUKCJA OBSŁUGI I MONTAŻU REGULATORÓW MOCY BIERNEJ RMB-14T. Ten model ma 14 wyjść sterujących bezstykowych

Baterie kondensatorów

Str t a r żn ż ik k Moc o y c Um U o m wnej e (SMU M ) U - 1 -

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI STACJI TRANSFORMATOROWO - PRZESYŁOWYCH TYPU ARST

1. ZASTOSOWANIE 2. BUDOWA

III Lubelskie Forum Energetyczne. Techniczne aspekty współpracy mikroinstalacji z siecią elektroenergetyczną

INSTRUKCJA MONTAŻU I OBSŁUGI

Cyfrowe zabezpieczenie różnicowe transformatora typu RRTC

BADANIA MODELOWE OGNIW PALIWOWYCH TYPU PEM

WYZNACZANIE SPADKÓW NAPIĘĆ W WIEJSKICH SIECIACH NISKIEGO NAPIĘCIA

CZĘŚĆ DRUGA Obliczanie rozpływu prądów, spadków napięć, strat napięcia, współczynnika mocy

f r = s*f s Rys. 1 Schemat układu maszyny dwustronnie zasilanej R S T P r Generator MDZ Transformator dopasowujący Przekształtnik wirnikowy

Trójfazowy wymuszalnik Wysokiego Napięcia " EMEX 2,5 kv " Instrukcja obsługi

Elektroniczny Zakład Usługowy INVAR. Regulator mocy biernej GCR 06 GCR 12

Ćwiczenie 1 i 2 Regulacja napięcia w elektroenergetycznej sieci rozdzielczej za pomocą kompensacji równoległej i szeregowej

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

Pomiar wysokich napięć

Strażnik Mocy Umownej PQ-Guard

Rys. 1. Wygląd panelu milisekundomierza M-1.

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTRYCE I ELEKTRONICE

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

II. STEROWANIE I REGULACJA AUTOMATYCZNA

Badanie układów kompensacji mocy biernej

Przewodnik po funkcjach GOLD wersja E/F SMART Link DX

str. 1 Temat: Sterowanie stycznikami za pomocą przycisków.

STRUKTURA SŁUśB DYSPOZYTORSKICH w KSE

ADAPTACYJNY ALGORYTM REGULACJI TRANSFORMATORÓW ZASILAJĄCYCH SIEĆ ROZDZIELCZĄ

KODEKS SIECI RfG. ZBIÓR WYMAGAŃ TECHNICZNYCH DLA MODUŁÓW WYTWARZANIA ENERGII TYPU A

SK Instrukcja instalacji regulatora węzła cieplnego CO i CWU. Lazurowa 6/55, Warszawa

Pomiary mocy i energii elektrycznej

Transkrypt:

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej Nr 21 XV Seminarium ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2005 Oddział Gdański PTETiS WIZUALIZACJA PRACY REGULATORA WSPÓŁCZYNNIKA MOCY Stanisław CZAPP 1, Janusz WIELGUS 2 1. Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk tel.: (58) 347 13 98 fax: (58) 347 18 02 e-mail: sczapp@ely.pg.gda.pl 2. Schrack Energietechnik Polska Sp. Z o.o. ul. Grunwaldzka 613, 80-337 Gdańsk tel./fax (58) 559 81 29, 554 18 44 Jednym z najbardziej istotnych problemów w sieciach i instalacjach elektroenergetycznych jest gospodarka mocą bierną. Zwiększony pobór mocy biernej z sieci przyczynia się do zmniejszania przepustowości sieci, a dla odbiorcy wiąże się ze zwiększonymi opłatami za energię elektryczną. W niniejszym artykule zaprezentowano program do wizualizacji pracy regulatora współczynnika mocy, który umożliwia, w sposób obrazowy, zapoznanie z problematyką kompensacji mocy biernej, zasadą działania regulatora współczynnika mocy oraz zjawisk zachodzących w regulatorze przy prawidłowo i nieprawidłowo dokonanych nastawach. 1. WSTĘP Użytkowanie mocy biernej przez odbiorców energii może mieć niekorzystny wpływ na pracę systemu elektroenergetycznego, jak: wzrost strat mocy czynnej, zwiększone spadki napięć, zmniejszenie przepustowości układu zasilającego, a w szczególnych przypadkach także nieprawidłowa praca urządzeń przyłączonych do danej sieci [1]. Bezpośrednim tego skutkiem są dodatkowe koszty, jakie muszą ponosić spółki dystrybucyjne i wytwórcze, aby przeciwdziałać tym zjawiskom. Z wyżej wymienionych przyczyn ogranicza się ilość mocy biernej przesyłanej w sieciach elektroenergetycznych [2]. Przy odpowiednio wysokiej stawce za ponadnormatywny pobór mocy biernej nie opłaca się jej pobierać z sieci, lecz przebudować tak swój układ odbiorczy, aby skutkowało to zmniejszeniem zapotrzebowania na nią. Ustalenie przez spółki dystrybucyjne współczynnika mocy tgϕ na niskim poziomie przyczynia się do znacznego ograniczenia wielkości mocy biernej przesyłanej z elektrowni do odbiorców, na korzyść wytwarzania w miejscu jej zapotrzebowania. W związku z powyższym odbiorcy energii elektrycznej stosują środki mające na celu ograniczanie poboru mocy biernej z sieci elektroenergetycznej. Sposoby zmniejszania pobieranej mocy biernej z sieci, można podzielić na dwie grupy. Pierwsza z nich to taka, która skupia metody wykorzystujące naturalne środki poprawy Recenzent: Prof. dr hab. inż. Ryszard Zajczyk Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

- 58 - współczynnika mocy. Są to rozwiązania nie wymagające instalowania źródeł mocy biernej. Druga grupa natomiast zawiera sztuczne środki poprawy współczynnika mocy polegające na montażu urządzeń, których zadaniem jest wyłącznie generowanie mocy biernej. Dla uzyskania optymalnego współczynnika niezbędnym jest zastosowanie regulatorów współczynnika mocy. W kolejnych rozdziałach omówiono zasadę działania regulatora współczynnika mocy oraz przedstawiono wizualizację działania takiego regulatora. 2. ZASADA DZIAŁANIA REGULATORA WSPÓŁCZYNNIKA MOCY Najpowszechniej stosowanym urządzeniami do celów kompensacji mocy biernej są kondensatory energetyczne. Same kondensatory nie pozwalają na regulację wytwarzanej ilości przez nie mocy biernej. Aby było to możliwe potrzebny jest regulator współczynnika mocy. Urządzenie składające się z takiego regulatora i kilku stopni kondensatorowych nazywa się baterią kondensatorów. Liczba stopni oraz moc bierna każdego z nich zależy od szczytowej mocy, jaką należy skompensować w miejscu przyłączenia oraz od pożądanej czułości danego układu. Regulator współczynnika mocy poza regulacją ilości wytwarzanej mocy biernej może także wykonywać wiele innych czynności. Obecnie na rynku znajduje się wiele modeli, które różnią się między sobą sposobem pomiaru współczynnika mocy jak i liczbą różnych funkcji. Do możliwości dodatkowych poszczególnych regulatorów można zaliczyć pomiar prądu obciążenia, wartość napięcia sieci, temperatura w urządzeniu czy sygnalizowanie nieprawidłowej pracy baterii. Aby bateria kondensatorów mogła pracować optymalnie należy przed rozpoczęciem jej pracy przyłączyć ją w sposób prawidłowy oraz ustawić odpowiednio regulator. Do podstawowych nastaw należy zadany cosϕ oraz prąd rozruchowy c/k. Pierwszy z nich to współczynnik mocy, który ma być utrzymywany przez regulator. Natomiast odpowiednie ustawienie prądu rozruchowego wymagane jest ze względu na nieciągłą regulację baterii co wymusza ustawienie dostatecznie dużej strefy nieczułości. Zapobiega to nieustannemu załączaniu i wyłączaniu kolejnego stopnia, czyli tzw. pompowaniu. Pracę baterii przy źle nastawionym prądzie rozruchowym przedstawia rysunek 1a), natomiast prawidłową pracę rysunek 1b). Na rysunku 1 jest widoczne jak będzie się zachowywał regulator współczynnika mocy w zależności od ustawionej wartości c/k. Gdy wielkość ta jest zbyt mała to praca baterii nie będzie ustabilizowana i następuje w takiej sytuacji ciągłe załączanie i wyłączanie jednego z członów kondensatorowych. Aby nie dochodziło do takiej sytuacji, powinna być spełniona nierówność ε > I c, którą można zapisać w następujący sposób: gdzie: c/k Q c U n k c k Qc 1 = (0,6 0,7) (1) 3U k prąd rozruchowy regulatora współczynnika mocy [A] moc bierna najmniejszego członu baterii kondensatorowej [kvar] napięcie znamionowe sieci [kv] przekładnia przekładnika prądowego n

- 59 - a) I b I c Strefa nieczułości ε wartość zadana c/k zwłoka pompowanie czas b) I b I c Strefa nieczułości ε wartość zadana c/k czas Rys. 1. Praca baterii kondensatorów przy: a) przy zbyt małej strefie nieczułości, b) prawidłowo nastawionej strefie nieczułości. Oznaczenia na rysunku: I b prąd bierny doprowadzony do regulatora, tzn. prąd w obwodzie wtórnym przekładnika prądowego o przekładni k [A] I c prąd bierny znamionowy najmniejszego członu baterii kondensatorowej przeliczony w stosunku do przekładni k [A] ε strefa nieczułości [A] 3. PREZENTACJA PROGRAMU DO WIZUALIZACJI DZIAŁANIA REGULA- TORA WSPÓŁCZYNNIKA MOCY Wizualizacja działania regulatora współczynnika mocy jest 11 minutową animacją wykonaną przy pomocy programu Flash MX. Omawia ona budowę oraz pracę trójstopniowej baterii kondensatorów sterowanej za pomocą regulatora współczynnika mocy. Jest to bateria o następujących założonych danych [3]:

- 60 - stopień regulacji równy 5 kvar, całkowita moc bierna 35 kvar. Aby w prosty sposób pokazać zasadę działania regulatora, przedstawiono schemat baterii kondensatorów z zaznaczeniem istotnych jej elementów. Wszystkie one są połączone w taki sam sposób, jak w rzeczywistym układzie kompensującym. Na rysunku 2 zaprezentowano schemat baterii, której praca będzie symulowana. Rys. 2. Ekran przedstawiający budowę baterii kondensatorów Wizualizacja rozpoczyna się od opisania poszczególnych części wchodzących w skład baterii kondensatorów oraz elementów samego regulatora. Po wymienieniu oraz określeniu ich zadań, następuje właściwa część animacji, jaką jest symulacja pracy baterii. Przedstawia ona zachowanie układu kompensującego przy różnych nastawach regulatora współczynnika mocy. W tej animacji uwzględniono trzy warianty pracy baterii. Pierwszy, kiedy nastawy regulatora są prawidłowe i cały układ pracuje poprawnie. Drugi, gdy prąd rozruchowy c/k jest zbyt mały i dochodzi do stałego załączania i wyłączania kondensatorów, czyli tzw. pompowania. Trzeci, to zbyt duża nastawiona wartość c/k, czego efektem jest zaprzestanie przez regulator kompensowania układu, gdy wartość współczynnika mocy obciążenia różni się znacznie od wartości zadanej. W trakcie symulacji pracy baterii na ekranie, poza narysowanym układem kompensacyjnym, pojawiają się 3 dodatkowe elementy. Pierwszy z nich to przebiegi sygnałów, które otrzymuje regulator podczas swojej pracy. Drugi, to wykres prądu biernego doprowadzanego do regulatora z zaznaczeniem wartości zadanej i strefy nieczułości. Trzeci z nich to

- 61 - miejsce, w którym pojawiają się informacje oraz komentarze dotyczące pracy baterii kondensatorów. Ekran taki jest widoczny na rysunku 3, który jednocześnie odpowiada symulacji przy prawidłowo nastawionym regulatorze. Rys. 3. Ekran przedstawiający symulację pracy baterii kondensatorów przy prawidłowo nastawionym regulatorze Wizualizacja każdego z wymienionych wariantów pracy baterii zaczyna się od podania wielkości nastaw c/k oraz cosϕ, a następnie ustawiane są one w regulatorze za pomocą jego potencjometrów. Cały ten proces jest widoczny dla obserwatora i wie on dokładnie, który potencjometr aktualnie jest nastawiany i na jaką wartość. Następnie podawana jest wielkość obciążenia odbiornika, którego moc bierna przez daną baterię będzie kompensowana, po czym regulator zostaje uruchomiony i następuje proces automatycznej kompensacji mocy biernej. Od tego momentu na ekranie widać jak pracuje rzeczywista bateria. Każda zmiana parametrów jest widoczna i opisana konkretnym komentarzem. Przy załączeniu lub wyłączeniu któregoś z członów kondensatorów widać jak przełączane są wewnętrzne styki przekaźnikowe regulatora, które podając napięcie na cewki styczników załączają określone człony kondensatorowe. Omawiana prezentacja ma za zadanie w przejrzysty sposób pokazać jak zbudowana jest bateria kondensatorów, jak działa i dlaczego ustawione parametry w regulatorze współczynnika mocy są tak istotne, by urządzenie to mogło pracować prawidłowo. Przedstawienie każdego etapu pracy pozwala w łatwy sposób zrozumieć jak ono funkcjonuje. Dodatkowo ukazanie kilku sekwencji przy prawidłowo i błędnie ustawionym regulatorze pomaga

- 62 - w zrozumieniu, czym jest prąd rozruchowy c/k, strefa nieczułości, czy nastawiona wartość współczynnika mocy cosϕ. Każdy etap pracy jest omawiany, tak więc odbiorca wie w każdej chwili co dzieje się z danym układem i jak zmieniają się poszczególne parametry. Bez użycia rzeczywistego układu kompensacyjnego można poznać jego zasadę działania, oraz reakcję na zmianę parametrów na wirtualnym pulpicie regulatora. Ponieważ animacja wyposażona jest w przyciski cofnięcia, ponaglenia i zatrzymania, dlatego można dostosować tępo prezentacji do indywidualnych potrzeb każdego użytkownika. 4. WNIOSKI Problematyka poboru i ograniczania mocy biernej ma istotne znaczenia praktyczne dla prawidłowego działania sieci elektroenergetycznej. Niniejszy artykuł ma na celu przybliżenie działania regulatora współczynnika mocy przy prawidłowo i nieprawidłowo dokonanych nastawach. Opracowana wizualizacja może być bardzo pomocnym narzędziem dydaktycznym w nauczaniu przedmiotu urządzenia elektroenergetyczne oraz dla służb energetycznych w zakładach przemysłowych. 5. BIBLIOGRAFIA [1] Strojny J.: Kondensatory w sieci zakładu przemysłowego. WNT, Warszawa, 1976. [2] Taryfa dla energii elektrycznej, Gdańska Kompania Energetyczna Energa S.A., Gdańsk 2003. [3] Wielgus J.: Ograniczanie poboru i kompensacja mocy biernej u odbiorcy przemysłowego. Praca dyplomowa napisana pod kierunkiem S. Czappa. Politechnika Gdańska. Gdańsk 2004. VISUALIZATION OF THE POWER FACTOR REGULATOR OPERATION One of the most important thing in power systems is the reactive power management. Increasing of the consumption of the reactive power has negative influence in terms of the power system capacity. It also increases the cost of energy for the consumer. This paper presentes the computer visualization which shows the principles of the power factor regulator operation. This application explains the problem of the reactive power compensation if the regulator is properly or improperly controled.