OPRACOWANIA - WDROÅ»ENIA - EKSPLOATACJA OddziaÅ‚ywanie napiÄ™cia odksztaÅ‚conego na pracÄ™ baterii kondensatorów energetycznych Marek Olesz W rozporzÄ…dzeniu ministra gospodarki i pracy [1] dotyczÄ…cym przyÅ‚Ä…czania podmiotów do sieci elektroenergetycznych, ruchu i eksploatacji tych sieci, w rozdziale opisujÄ…cym standardy jakoÅ›ciowe obsÅ‚ugi odbiorców wymaga siÄ™ od odbiorcy współczynnika mocy Rys. 1. cosĆ o wartoÅ›ci okreÅ›lonej zależnoÅ›ciÄ… tgĆ > 0,4. W zwiÄ…zku Uszkodzony z tymi wymaganiami oraz karami wynikajÄ…cymi z poboru kondensator zbyt dużej mocy biernej indukcyjnej, zakÅ‚ady przemysÅ‚owe do poprawy stosujÄ… baterie kondensatorów do poprawy współczynnika współczynnika cosĆ mocy cosĆ w ukÅ‚adach kompensacji centralnej o mocy 50 kVAr lub/i grupowej. Dobór baterii zazwyczaj odbywa siÄ™ przy uwzglÄ™dnieniu podsta- zaÅ‚Ä…czania i wyÅ‚Ä…czania baterii wystÄ™pujÄ… zmiany napiÄ™cia, których wowej harmonicznej napiÄ™cia zasilajÄ…cego. W przypadku napiÄ™cia poziom przy zaÅ‚ożeniu konfiguracji centralnej przy transformato- odksztaÅ‚conego bateria pobiera skÅ‚adowe harmoniczne prÄ…du rów- rze można wyliczyć na podstawie [2], wg zależnoÅ›ci nież o wyższych czÄ™stotliwoÅ›ciach. Ponieważ reaktancja pojem- QbatU QbatU z z noÅ›ciowa baterii jest odwrotnie proporcjonalna do czÄ™stotliwoÅ›ci, "U = (2) "U = 1,1ST 1,1ST wyższe harmoniczne rzÄ™du h powodujÄ… przepÅ‚yw h razy wiÄ™kszego prÄ…du przez pojemność, co może powodować przekroczenie warto- gdzie "U oznacza procentowÄ… zmianÄ™ napiÄ™cia w przypadku zaÅ‚Ä…- Å›ci znamionowej prÄ…du baterii, jej przegrzanie, a nastÄ™pnie uszko- czenia mocy biernej pojemnoÅ›ciowej baterii, przy wyrażeniu napiÄ™- dzenie izolacji, wskutek mechanizmu cieplnego przebicia (rys. 1). cia zwarcia transformatora Uz w [%]. Szczególnie duże wartoÅ›ci prÄ…du wystÄ™pujÄ… podczas rezonansu O ile podane problemy sÄ… szeroko opisywane w literaturze, to nie- prÄ…dowego pomiÄ™dzy równolegÅ‚ym poÅ‚Ä…czeniem pobliskiej induk- wiele szczegółowych informacji można znalezć na temat oddziaÅ‚y- cyjnoÅ›ci (np. transformatora zasilajÄ…cego) oraz pojemnoÅ›ci baterii wania harmonicznych napiÄ™cia zasilajÄ…cego na zmiany wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci i linii kablowych. W przypadku kompensacji centralnej można na kondensatora. Wyższe czÄ™stotliwoÅ›ci prÄ…du prowadzÄ… do wzrostu podstawie wzoru (1) obliczyć moc biernÄ… baterii, przy której zacho- strat dielektrycznych, głównie za przyczynÄ… strat polaryzacyjnych. dzi potencjalne niebezpieczeÅ„stwo rezonansu [2] Towarzyszy im wzrost temperatury, prowadzÄ…cy zazwyczaj do dal- szego powiÄ™kszenia strat dielektrycznych. 100ST 100ST Qbat = (1) Nadmierne wydzielanie ciepÅ‚a może powodować zwarcia miÄ™dzy Qbat = U h2 U h2 z z gdzie: okÅ‚adzinami i wyÅ‚Ä…czanie w procesie samoregeneracji części pojem- Qbat moc baterii [MVAr], noÅ›ci. Również przy wzroÅ›cie temperatury nastÄ™puje zmniejszenie ST moc pozorna transformatora [MVA], staÅ‚ej dielektrycznej folii i ograniczenie pojemnoÅ›ci baterii. Wymie- Uz napiÄ™cie zwarcia transformatora [%], nione oba procesy samoregeneracji i zmniejszenia przenikalnoÅ›ci h rzÄ…d harmonicznej. dielektrycznej powodujÄ… ograniczenie pojemnoÅ›ci kondensatora, Przy możliwoÅ›ci wystÄ…pienia prÄ…dów rezonansowych należy co zmniejsza poziom prÄ…du i w pewnych przypadkach zatrzymuje rozważyć zastosowanie dÅ‚awików ochronnych do poszczególnych proces przyspieszonej degradacji. stopni baterii, tak aby ich czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowe znajdowaÅ‚y W czasie eksploatacji baterii istotne jest ustalenie wiarygodnej siÄ™ w obszarze harmonicznych napiÄ™cia i prÄ…du, przy których zmie- przyczyny uszkadzania baterii, w celu podjÄ™cia odpowiednich Å›rod- rzono najmniejsze skÅ‚adowe harmoniczne. UkÅ‚ady filtracji powinny ków zaradczych. SzansÄ™ takÄ… dajÄ… pomiary parametrów jakoÅ›cio- uwzglÄ™dniać statycznÄ… oraz dynamicznÄ… zmianÄ™ indukcyjnoÅ›ci i po- wych energii, co pokazano w dalszej części artykuÅ‚u. jemnoÅ›ci kompensowanych odbiorników. Parametry napiÄ™cia zasilajÄ…cego bateriÄ™ Dodatkowym wymaganiem projektowym, wynikajÄ…cym z sza- cowania parametrów jakoÅ›ciowych energii, jest zagwarantowanie Badania parametrów napiÄ™cia w zakÅ‚adzie przemysÅ‚owym wypo- dopuszczalnych [1, 3] poziomów napiÄ™cia zasilajÄ…cego. W czasie sażonym w dużą liczbÄ™ odbiorników nieliniowych przeprowadzono w głównej rozdzielni zakÅ‚adu, na zaciskach nn transformatora zasi- lajÄ…cego o parametrach: 15,75/0,4 kV, S = 1000 kVA, I = 1450 A, Dr inż. Marek Olesz WydziaÅ‚ Elektrotechniki i Automatyki Politechniki n GdaÅ„skiej napiÄ™cie zwarcia 6%, ukÅ‚ad poÅ‚Ä…czeÅ„ Dyn5. 36 Rok LXXV 2007 nr 2 OPRACOWANIA - WDROÅ»ENIA - EKSPLOATACJA Równolegle do transformatora przyÅ‚Ä…czono bateriÄ™ do poprawy TABELA I. Kwantyle 95% wartoÅ›ci Å›rednich i maksymalnych ze zbioru napięć skutecznych rejestrowanych w kolejnych okresach 10-minutowych współczynnika mocy cosĆ o mocy biernej 325 kVAr, o 7 stopniach: (najwiÄ™ksze wartoÅ›ci wyróżniono pogrubionÄ… czcionkÄ…) 25-50-50-50-50-50-50 kVAr. Do 14-dniowej rejestracji parametrów technicznych charakteryzujÄ…cych jakość energii elektrycznej zgod- Wartość nie z [1, 3] użyto analizatora jakoÅ›ci energii próbkujÄ…cego rejestro- maksymalna Wartość Å›rednia za w okresie okres10-minutowy wane napiÄ™cia w trybie standardowym, tzn. w przypadku pomiarów Wartość Parametr dopusz- 10-minutowym kwantyl 95% jakoÅ›ci energii z czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… 6400 Hz. czalna kwantyl 95% faza faza faza faza faza faza Program komputerowy PWRlink, współpracujÄ…cy z przyrzÄ…dem, L1 L2 L3 L1 L2 L3 umożliwia analizÄ™ zebranych danych pomiarowych, w celu wyko- Dopuszczalna zmiana napiÄ™cia (95% danych): 230 V Ä…10% nania stosownych analiz statystycznych, wg wymagaÅ„ [3]: maksymalne [% Un ] 10 3,24 4,89 4,38 1,33 3,74 3,43 czÄ™stotliwoÅ›ci napiÄ™cia; rejestrowano wartość maksymalnÄ…, mini- minimalne [% Un ] 10 2,07 0,74 0,54 1,68 0,58 0,42 malnÄ… i Å›redniÄ… z zebranych próbek za okresy 10-minutowe, poziomu napiÄ™cia i prÄ…du, czyli wartoÅ›ci Å›rednich, maksymalnych Przerwy w zasilaniu 100 1 1 0 i minimalnych, wyznaczonych ze zbioru napięć skutecznych kolej- Zapady 100 0 0 1 nych okresów w czasie 10 minut, Dopuszczalna zmiana czÄ™stotliwoÅ›ci (95% danych): 50 Hz Ä…1% caÅ‚kowitego współczynnika harmonicznych napiÄ™cia THDU i prÄ…- maksymalna [%] 1 0,13 0,03 du THDI, wyliczanego w kolejnych 8 okresach (160 ms) napiÄ™cia za- minimalna [%] 1 0,15 0,08 silajÄ…cego i prÄ…du obciążenia; z zebranych przez 10-minutowy czas Asymetria 2 0,96 0,88 analizy próbek, przyrzÄ…d wyznaczaÅ‚ wartość maksymalnÄ… i Å›redniÄ… napiÄ™cia [%] caÅ‚kowitego współczynnika zawartoÅ›ci harmonicznych, wartoÅ›ci poszczególnych harmonicznych, tj. 3., 5., 7., 9., 11., 13. napiÄ™cia zasilajÄ…cego i prÄ…du obciążenia (z zebranych przez 10 mi- nut próbek przyrzÄ…d wyznaczaÅ‚ wartość maksymalnÄ…, obliczonÄ… z kolejnych okresów 160 ms). Otrzymane wyniki pomiarów porównywano z parametrami do- puszczalnymi zawartymi w [1, 3], które obowiÄ…zujÄ… także na terenie zakÅ‚adów przemysÅ‚owych w miejscach usytuowania transformato- rów energetycznych. Nie stwierdzono przekroczeÅ„ czÄ™stotliwoÅ›ci, poziomów i zawartoÅ›ci harmonicznych napiÄ™cia poza poziomy do- puszczalne. W dalszej części szczegółowo omówiono wyniki pomiarów za- wartoÅ›ci harmonicznych napiÄ™cia w sieci zakÅ‚adu oraz harmonicz- nych prÄ…dowych pobieranych przez bateriÄ™ kondensatorów. NapiÄ™cie fazowe Rys. 2. Wartość Å›rednia napiÄ™cia w fazie L1 w zakresie 225÷235 V, zgodna W tabeli I zestawiono zbiorcze porównanie 95% kwantyli Å›red- z [1, 3]; caÅ‚kowity współczynnik zawartoÅ›ci harmonicznych: wartość Å›rednia nich i maksymalnych napięć skutecznych w poszczególnych fazach, THDU 8,9% w dniu 14.04 w godzinach 16:40 17:00 oraz 19.04 o godz. 16:40 obliczonych za okresy 10-minutowe. W trakcie pomiarów nie za- przekroczenie poziomu krytycznego 8% [1, 3] notowano zmian poziomu napiÄ™cia zasilajÄ…cego ponad wartoÅ›ci do- puszczalne, zawierajÄ…ce siÄ™ zgodnie z wymaganiami normy [3] w zakresie 207÷253 V. Na przykÅ‚adowym przebiegu zmian wartoÅ›ci maksymalnych WartoÅ›ci skuteczne napiÄ™cia, wyznaczone za kolejne okresy Å›rednich i minimalnych napiÄ™cia fazy L1 w ciÄ…gu okresu rejestracji 20 ms, zawierajÄ… siÄ™ w zakresie 192÷241 V (rys. 2). Różnica napięć (rys. 2) można zauważyć periodyczne zmiany, wynikajÄ…ce z pracy pomiÄ™dzy poszczególnymi fazami jest rzÄ™du pojedynczych woltów. zakÅ‚adu w godzinach od 600 do 1800. OkoÅ‚o godziny 1300 wystÄ™puje Zmniejszenie napiÄ™cia do 192 V w fazie L3 wystÄ…piÅ‚o tylko raz najniższy poziom napiÄ™cia zasilajÄ…cego w sieci, przy najwiÄ™kszych w ciÄ…gu okresu rejestracji i nie byÅ‚o poprzedzone nagÅ‚ymi zmiana- wahaniach napiÄ™cia zwiÄ…zanych z różnicÄ… pomiÄ™dzy wartoÅ›ciami mi napiÄ™cia. Dodatkowo przyrzÄ…d zarejestrowaÅ‚ dwie krótkotrwaÅ‚e maksymalnymi i minimalnymi, rejestrowanymi w cyklu 10-minuto- przerwy w zasilaniu w fazach L1 i L2. wym. Asymetria napiÄ™cia nie przekracza wartoÅ›ci 1% i jest zgodna Podane w tabeli 95% kwantyle wartoÅ›ci, a nawet Å›rednich mak- z wymaganiami [3], które dopuszczajÄ… poziom 2%. symalnych, zawierajÄ… siÄ™ w dopuszczalnym dla wartoÅ›ci Å›rednich Harmoniczne napiÄ™cia zakresie 230 V Ä…10%. Zmiany napiÄ™cia majÄ…ce miejsce w fazach L1, L2, L3 w zakresie 225÷235 V mogÄ… wynikać z nierównomier- PrzykÅ‚adowy wykres współczynnika zawartoÅ›ci harmonicznych noÅ›ci obciążenia poszczególnych faz, aktywnoÅ›ci pobliskich od- THDU w fazie L1 pokazany na rysunku 2 wskazuje na niewielkÄ… biorców oraz parametrów jakoÅ›ciowych energii dostarczanej przez ilość harmonicznych napiÄ™cia, z wyjÄ…tkiem skÅ‚adowej piÄ…tej i siód- spółkÄ™ dystrybucyjnÄ…. mej (tab. II). Rok LXXV 2007 nr 2 37 OPRACOWANIA - WDROÅ»ENIA - EKSPLOATACJA Poziom THD nie przekracza 6,8%, poza kilkoma krótkotrwa- Å‚ymi wzrostami do poziomu 11,3%, majÄ…cymi miejsce w fazach L2 i L3. Szczegółowa analiza poszczególnych harmonicznych wskazuje na dominujÄ…cy udziaÅ‚ skÅ‚adowych 5. i 7., przy czym ich poziom nie przekracza odpowiednio 2,6% i 6,2%. Harmoniczne parzyste nie wystÄ™pujÄ…, a pozostaÅ‚e nieparzyste oprócz 5. i 7. nie przekraczajÄ… 1%. W wiÄ™kszoÅ›ci przypadków otrzymane wartoÅ›ci sÄ… zgodne z wyma- ganiami normy [3] zestawionymi w tabeli II. Przekroczenie 5% po- ziomu granicznego 7. harmonicznej może być zródÅ‚em uszkadzania baterii kondensatorów, tym bardziej, że dla pozostaÅ‚ych 5% próbek pomiarowych wystÄ™puje przekroczenie nawet 11,3% progu wartoÅ›ci THD w napiÄ™ciu zasilajÄ…cym. W czasie pomiarów stwierdzono wy- Rys. 4. WartoÅ›ci skuteczne prÄ…du miÄ™dzyprzewodowego do 0,5 kA (pomiar za stÄ™powanie wartoÅ›ci maksymalnych 7. harmonicznej napiÄ™cia nawet okres 20 ms), wartoÅ›ci Å›rednie w zakresie 250÷350 A, obliczane w okresach do 10%, co pokazano w tabeli II i na rysunku 3. 10-minutowych Rys. 5. PrzykÅ‚adowy przebieg napięć i prÄ…dów pobieranych przez bateriÄ™ Rys. 3. Zestawienie skÅ‚adowych harmonicznych w napiÄ™ciu zasilajÄ…cym TABELA II. Kwantyle 95% wartoÅ›ci Å›rednich i maksymalnych WedÅ‚ug pomiarów pokazanych na rysunku 4, prÄ…d skuteczny bate- kolejnych harmonicznych nieparzystych, rejestrowanych w okresach rii kondensatorów poÅ‚Ä…czonych w trójkÄ…t osiÄ…ga poziom ok. 300 A, 10-minutowych (przekroczenie wartoÅ›ci dopuszczalnych oznaczono pogrubionÄ… czcionkÄ… przy krótkotrwaÅ‚ych wzrostach do 470 A (znamionowy poziom prÄ…du baterii). W zwiÄ…zku z powyższym, przy zaÅ‚Ä…czonych wszystkich stop- Wartość maksymalna Wartość Å›rednia niach baterii i zaÅ‚ożeniu znamionowej pojemnoÅ›ci, nie wystÄ™powaÅ‚o w okresie Wartość za okres 10 minut przeciążenie kondensatorów. Duże odksztaÅ‚cenia napiÄ™cia powodujÄ… dopusz- 10-minutowym kwantyl 95% Harmoniczne jednak przepÅ‚yw znacznych prÄ…dów 7. harmonicznej przez bateriÄ™ czalna kwantyl 95% [%] (rys. 5, 6), nadmierne nagrzewanie kondensatorów i w konsekwen- faza faza faza faza faza faza L1 L2 L3 L1 L2 L3 cji mogÄ… być przyczynÄ… zmiany ksztaÅ‚tu, aż do rozerwania obudowy THD 8 8,87 11,37 11,28 5,54 6,75 6,74 wÅ‚Ä…cznie. PrzyczynÄ… mogÄ… być zmiany starzeniowe dielektryka, pro- druga (100 Hz) 2 0 0 0 0 0 0 wadzÄ…ce do wzrostu współczynnika strat dielektrycznych tg´ oraz trzecia (150 Hz) 5 0,6 0,5 0,8 0,4 0,3 0,7 zjawisko samoregeneracji, zmniejszajÄ…ce pojemność stopni baterii. OdksztaÅ‚cenia napiÄ™cia wymuszajÄ… również znaczne poziomy czwarta (200 Hz) 1 0 0 0 0 0 0 skÅ‚adowych harmonicznych w prÄ…dzie zasilajÄ…cym, co może powo- piÄ…ta (250 Hz) 6 3,9 4,1 4,4 2,4 2,6 2,6 dować nadmierne nagrzewanie transformatora i dalsze odksztaÅ‚ca- szósta (300 Hz) 0,5 nie krzywej napiÄ™cia zasilajÄ…cego. siódma (350 Hz) 5 8,2 10,3 10,2 4,8 6,1 6,2 ósma (400 Hz) 0,5 Analiza harmonicznych prÄ…du baterii dziewiÄ…ta (450 Hz) 1,5 0,1 0,6 0,1 0 0,1 0 Analizowana bateria pozwalaÅ‚a na zaÅ‚Ä…czanie mocy biernej dziesiÄ…ta (500 Hz) 0,5 325 kVAr w 6 stopniach po 50 kVAr i jeden 25 kVAr. Na podstawie jedenasta (550 Hz) 3,5 2 2 2,7 0,8 0,9 0,9 wzoru (1) wyliczono dla kompensacji centralnej przy transformato- dwunasta (600 Hz) 0,5 rze o mocy ST = 1000 kVA i napiÄ™ciu zwarcia Uz = 6% moce pojem- trzynasta (650 Hz) 3 0,8 1,2 0,9 0,2 0,5 0,3 noÅ›ciowe prowadzÄ…ce do rezonansu dla harmonicznych rzÄ™du od 38 Rok LXXV 2007 nr 2 OPRACOWANIA - WDROÅ»ENIA - EKSPLOATACJA W tabeli IV zestawiono zarejestrowane najwiÄ™ksze odchylenia uÅ›rednionych napięć dla poszczególnych harmonicznych i obliczo- no ich udziaÅ‚ w nagrzewaniu kondensatorów, przy zaÅ‚ożeniu staÅ‚ej wartoÅ›ci tg´. ZaÅ‚ożenie braku wpÅ‚ywu czÄ™stotliwoÅ›ci na tg´ przy na- piÄ™ciu odksztaÅ‚conym (np. THD = 7%) spowoduje 3% wzrost strat dielektrycznych w baterii kondensatorów. Z analiz literaturowych [5] wiadomo, że folia polipropylenowa w zakresie czÄ™stotliwoÅ›ci powyżej 50 Hz wykazuje nawet obniże- nie poziomu współczynnika stratnoÅ›ci dielektrycznej tg´. Nowe, nie starzone próbki folii polipropylenowej charakteryzujÄ… siÄ™ w przybli- żeniu staÅ‚Ä… wartoÅ›ciÄ… współczynnika tg´, na poziomie ok. 0,0002. Wskutek starzenia termicznego i elektrycznego współczynnik ten Rys. 6. Siódma harmoniczna napiÄ™cia U1 h7 wzrasta nawet 10-krotnie, a zależność czÄ™stotliwoÅ›ciowa tg´ (f ) Avg (wartość Å›rednia) przekracza wg [1, 3] dopuszczalny poziom 5% maleje od 0,001 do 0,0007, ze wzrostem f od 50 Hz do 10 kHz. I1 h7 wartoÅ›ci maksymalne prÄ…du 7. harmonicznej W zwiÄ…zku z powyższym, zaÅ‚ożenie staÅ‚ego wyjÅ›ciowego współ- czynnika tg´ (f ) jest niepoprawne, gdyż w czasie eksploatacji kon- 3. do 25. i zestawiono je ze zmierzonymi Å›rednimi harmonicznymi densatorów należy liczyć siÄ™ z jego wzrostem, a w konsekwencji prÄ…dowymi. Okazuje siÄ™, że obliczone wartoÅ›ci dla stosowanej w za- z nagrzewaniem kondensatorów, powodujÄ…cym ok. 10-krotne kÅ‚adzie baterii i transformatora zasilajÄ…cego nie wskazujÄ… poprawnie skrócenie czasu życia dielektryka i 20-stopniowy przyrost tempera- harmonicznej, przy której wystÄ™puje rezonans. Przy zaÅ‚ożeniu pracy tury obudowy [6, 7]. W zwiÄ…zku z tym dokumenty normalizacyjne caÅ‚ej baterii rezonans może wystÄ…pić dopiero od 8. harmonicznej IEEE [8, 9] okreÅ›lajÄ… szereg wymagaÅ„ parametrów jakoÅ›ciowych (tabela III), podczas gdy rejestrowano obok podstawowej głów- energii elektrycznej oraz izolacji kondensatorów, zapewniajÄ…cych nie prÄ…d 7. harmonicznej (rys. 5, 6). utrzymanie baterii w ruchu. Analiza czasowa wykazaÅ‚a, że prÄ…d miÄ™dzyprzewodowy 7. har- Norma IEEE 519 [8] zdecydowanie zaostrza wymagania zawar- monicznej osiÄ…ga wartoÅ›ci rzÄ™du 100 A, a krótkotrwale do 200 A, te w dokumentach [1, 3], proponujÄ…c dopuszczalny 5% poziom w zależnoÅ›ci od iloÅ›ci zaÅ‚Ä…czonych pojemnoÅ›ci w baterii (rys. 6). THD oraz nieprzekraczalnÄ… 20% gÅ‚Ä™bokość krótkotrwaÅ‚ych mikro- PrzyrzÄ…d pomiarowy wylicza rzeczywistÄ… wartość skutecznÄ… dla przebiegów okresowych. TABELA III. Obliczone moce baterii przy rezonansie dla harmonicznych W celu okreÅ›lenia przyczyn uszkadzania kondensatorów przeana- nieparzystych lizowano wpÅ‚yw wyższych harmonicznych napiÄ™cia, podany w pra- cach [4÷9]. Harmoniczna rzÄ™du h 1 3 5 7 9 11 13 15 yródÅ‚em ciepÅ‚a odpowiedzialnym za starzenie dielektryka w kon- Zmierzony prÄ…d Ih [A] 293 3,25 8,6 97 6,1 9,4 4,0 0,3 densatorze jest mechanizm polaryzacji, a poziom strat dielektrycz- nych przy napiÄ™ciu skutecznym U o czÄ™stotliwoÅ›ci f można oszaco- Moc baterii przy rezonansie 20830 2315 833 425 257 172 123 92 wać wg [4] ze wzoru Qrez [kVar] Pstrat =Qtg´( f )= U22Ä„ fCtg´(f ) Pstrat =Qtg´( f )= U22Ä„ fCtg´(f ) (3) gdzie: Q moc bierna kondensatora (U 2ÉC), tg´ współczynnik strat die- TABELA IV. Obliczenia wzrostu strat cieplnych spowodowanych odksztaÅ‚ceniem napiÄ™cia sieciowego; U1 podstawowa harmoniczna lektrycznych, C pojemność kondensatora. ( f1 = 50 Hz) napiÄ™cia sieci UwzglÄ™dniajÄ…c kolejne rzÄ™dy h skÅ‚adowych harmonicznych napiÄ™- RzÄ…d Zawartość h-ej cia Uh, można z zależnoÅ›ci (4) obliczyć straty dielektryczne przy harmonicznej harmonicznej Uh /U1 (Uh /U1)2 h(Uh /U1)2 przebiegach odksztaÅ‚conych h Uh [%] n n pierwsza 100 1 1 1 Pstrat = 2Ä„f1hCtg´ (hf1) Pstrat = 2Ä„f1hCtg´ (hf1) (4) "U 2 "U 2 h h h=1 h=1 trzecia 0,7 0,007 0,000049 0,000147 gdzie f1 czÄ™stotliwość skÅ‚adowej podstawowej. piÄ…ta 2,6 0,026 0,000676 0,00338 siódma 6,2 0,062 0,003844 0,026908 OperujÄ…c na wielkoÅ›ciach wzglÄ™dnych odniesionych do strat die- lektrycznych, spowodowanych przez harmonicznÄ… podstawowÄ… dziewiÄ…ta 0 0 0 0 o czÄ™stotliwoÅ›ci f1 , otrzymujemy zależność jedenasta 0,9 0,009 0,000081 0,000891 n n 2 2 "U 2Ä„f1hCtg´ ( hf1 ) Uh tg´ ( hf1 ) "U 2Ä„f1hCtg´ ( hf1 ) Uh tg´ ( hf1 ) trzynasta 0,3 0,003 0,000009 0,000117 2 2 n n Pstrat h=1 h Pstrat h=1 h = = 1+ h = = 1+ h "U tg´ ( f1 ) "U tg´ ( f1 ) (5) suma 2 2 1,004659 1,031443 P1 2 P1 2 U1 2Ä„f1Ctg´ ( f1 ) U1 2Ä„f1Ctg´ ( f1 ) h=2 h=2 1 1 Rok LXXV 2007 nr 2 39 OPRACOWANIA - WDROÅ»ENIA - EKSPLOATACJA sekundowych zapadów napiÄ™cia. JednoczeÅ›nie zwraca siÄ™ uwagÄ™ Obliczenia rezonansu, przy zaÅ‚ożeniu reaktancji transformatora na zawartość harmonicznych prÄ…dowych, okreÅ›lanÄ… procentowo i baterii, nie wskazujÄ… jednoznacznie czÄ™stotliwoÅ›ci dominujÄ…cej w stosunku do znamionowego prÄ…du obciążenia. Dla nieparzystych skÅ‚adowej harmonicznej prÄ…du baterii. WÅ‚aÅ›ciwym sposobem okre- skÅ‚adowych harmonicznych, do 11. wÅ‚Ä…cznie, poziom ten wynosi Å›lenia czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej sÄ… pomiary jakoÅ›ci energii. Ob- zaledwie 4%. liczenia mogÄ… być poprawne przy uwzglÄ™dnieniu parametrów pozo- staÅ‚ej części instalacji. Wymagania normalizacyjne IEEE zaostrzajÄ… Wnioski koÅ„cowe parametry jakoÅ›ciowe energii elektrycznej w miejscach zainstalo- Na podstawie przeprowadzonych badaÅ„ stwierdzono, że w insta- wania baterii kondensatorów. lacji elektrycznej zakÅ‚adu parametry jakoÅ›ciowe napiÄ™cia zasilajÄ…ce- LITERATURA go byÅ‚y zgodne z wymaganiami normy [3]. Obserwowano wahania [1] RozporzÄ…dzenie ministra gospodarki i pracy z 20.12.2004 r. w sprawie szczegóło- napiÄ™cia zasilajÄ…cego, które pozostajÄ… w zgodzie z wymaganiami wych warunków przyÅ‚Ä…czenia podmiotów do sieci elektroenergetycznych, ruchu normy [3]. Nie stwierdzono odchyleÅ„ czÄ™stotliwoÅ›ci, poziomu na- i eksploatacji tych sieci. Dz.U. 2005 nr 2, poz. 5 i 6 piÄ™cia, skÅ‚adowych harmonicznych napiÄ™cia (poza harmonicznÄ… 7. [2] Poradnik montera elektryka. WNT, Warszawa 1997 rzÄ™du) oraz caÅ‚kowitego współczynnika zawartoÅ›ci harmonicznych [3] PN-EN 50160: 2002 Parametry napiÄ™cia zasilajÄ…cego w publicznych sieciach roz- dzielczych THDU poza wartoÅ›ci dopuszczalne. [4] Zalewski J.: Dielektryki kondensatorów energetycznych. Studia i Monografie, Liczne odbiorniki o charakterze nieliniowym, pobierajÄ…ce znaczne Wyższa SzkoÅ‚a Inżynierska w Opolu, 1988 z. 20 prÄ…dy odksztaÅ‚cone, powodujÄ… że w czasie pracy zakÅ‚adu zawartość [5] Sebillote E. et al.: AC degradation of impregnated polypropylene films. IEEE Trans. harmonicznych w napiÄ™ciu dochodzi nawet do 10% w stanach przej- on Electrical Insulation 1992 nr 2 Å›ciowych i 6% w stanie ustalonym. Poza godzinami pracy zakÅ‚adu [6] Cygan S. P., Laghari J. R.: Effect of multistress aging (radiation, thermal, electrical) on polypropylene. IEEE Trans. on Nuclear Science 1991 nr 3 współczynnik THD jest rzÄ™du 3%. [7] Cavallini A. et.al.: A parametric investigation on the effect of harmonic distortion Obserwowany wysoki poziom 7. harmonicznej napiÄ™cia zasila- on life expectancy of power capacitors. Conference MELECON 96 jÄ…cego wymuszaÅ‚ krytyczny poziom prÄ…du w baterii kondensato- [8] IEEE SM 519-1992, IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmo- rów, który przy zaÅ‚ożeniu wystÄ…pienia zjawiska samoregeneracji nic Control in Electrical Power Systems i wzrostu tg´ może być przyczynÄ… przegrzewania izolacji konden- [9] IEEE Std 18"!-2002, IEEE Standard for Shunt Power Capacitors. IEEE Power En- gineering Society 2002 satorowej i odksztaÅ‚cania obudów. multidisciplinary consulting engineers Cundall to wiod ca na rynku brytyjskim i australijskim firma konsultingowa wiadcz ca us ugi projektowe w zakresie budownictwa, in ynierii rodowiska oraz infrastruktury. Obecnie prowadzimy nab r in ynierów na nast puj ce stanowiska pracy w Wielkiej Brytanii i Australii: Projektant Instalacji Elektrycznych / O wietlenia Projektant System w HVAC Projektant D wigów Osobowych i Schodów Ruchomych In ynier rodowiska (Odnawialne rod a Energii) Projektant Konstrukcji Oferujemy atrakcyjne warunki wynagrodzenia, udzia w ciekawych projektach, elastyczny czas pracy, mo liwo rozwoju zawodowego oraz pakiet relokacyjny. Je eli posiadasz zdolno kreatywnego my lenia, umiej tno pracy w zespole oraz komunikowania sie napisz do nas. List motywacyjny wraz z CV w j zyku polskim i angielskim nale y wys a na adres a.stec@cundall.com z dopiskiem odpowied 02/07. Zapraszamy tak e na nasze stoisko podczas nast puj cych imprez bran owych: - Targi Budownictwa INTERBUD, 22-25 lutego 2007, Obiekty Targowe w odzi przy ulicy ks. Skorupki i Stefanowskiego. - Forum Wentylacja - Salon Klimatyzacja, 20-21 marca 2007, Centrum Kongresowe Gromada w Warszawie. Cundall are an equal opportunities employer. Cundall Johnston & Partners LLP Birmingham | Brisbane | Edinburgh | London | Manchester | Melbourne | Newcastle | Sydney 40 Rok LXXV 2007 nr 2