1. Pojanjenje pojmova 2. Osnove kompenzacije jalove snage

Niskonaponski ureaji za kompenzaciju jalove snage

3. Odreivanje potrebne snage ureaja za kompenzaciju 4. Kompenzacija u mreama s mrenim tonfrekventnim upravljanjem - MTU 5. Kompenzacija u mreama s potroaima brzog ritma 6. Kompenzacija u mreama s prisustvom viih harmonika 7. Pasivni i aktivni filteri 8. Energetski kondenzatori 9. Regulatori faktora snage 10. Kondenzatorski sklopnici 11. Tiristorski moduli 12. Antirezonantne filterske prigunice 13. Tonfrekventni zapor

14. Stalni - fiksni, neprigueni i prigueni kompenzacijski ureaji 15. Automatski neprigueni kompenzacijski ureaji 16. Automatski prigueni kompenzacijski ureaji17. Dinamiki kompenzacijski ureaji

18. Aktivni filteri AHFI 19. Dodatak

1

Pojanjenje pojmovaVrh uklopne struje, otpornici za predpunjenjeVrhovi uklopne struje su visoki, esto kritini vrhovi struje, koji nastaju pri uklapanju ili davanju ritma velikim potroaima takoer i kondenzatorima. Ukljuenje pojedinih kondenzatora ne predstavlja u pravilu nikakve potekoe, s obzirom da je struja kroz induktivitete predukljuenih transformatora i vodova ograniena. Bitno kritinije je uklapanje kondenzatora u kompenzacijskim ureajima (paralelno prikljuenje jednog kondenzatora k ve ukljuenim kondenzatorima), budui da je u ovom sluaju struja ograniena samo jo malim induktivitetom prikljunih vodova i kondenzatora. Ovaj problem moe se rijeiti primjenom specijalnih kondenzatorskih sklopnika opremljenih otpornicima za prednabijanje. Oni su sastavni dio kondenzatorskog sklopnika i ukljuuju se u strujni krug pomonim pretkontaktima, prije zatvaranja glavnih kontakata. Tako se postie priguenje vrne struje na oko 10% od njene nepriguene vrijednosti. Prigueni kompenzacijski ureaji ne trebaju ove mjere, jer je s pomou induktiviteta prigunice postignuto dovoljno priguenje uklopne struje.baterija mora biti ispranjena u roku od tri minute na napon od 75 V ili manji. U osnovi vrijedi da preostali napon kondenzatora kod ponovnog prikljuenja ne smije premaiti 10% nazivnog napona. Kod automatskih postrojenja za kompenzaciju jalove snage mora pranjenje uslijediti unutar nekoliko sekundi, s obzirom da regulator uslijed promjene optereenja, ve nakon kraeg kanjenja, moe dobiti nalog za ponovno ukljuenje i da se upravo iskopani kondenzator mora ponovo prikljuiti. Vrijeme pranjenja u regulacijskim jedinicama mora stoga uvijek biti krae od vremena odziva regulatora. Impulsna opteretivost Impulsna opteretivost kondenzatora mora biti visoka, kada se oni rabe u regulacijskim jedinicama i time budu esto preklapani, jer visoka struja uklapanja osim uklopnih ureaja optereuje i svitke kondenzatora. Kapacitivna konstantnost (nepromjenljivost kapaciteta) Kapacitivna konstantnost znai nemijenjanje elektrinih veliina kondenzatora tijekom cijelog ivotnog vijeka. Ona je od posebno velikog znaenja kod ugoenih i razgoenih filterskih krugova. Trajno odravanje ugoene frekvencije je kod filterskih krugova mogue samo ako je razgradnja kapaciteta uslijed starenja kondenzatora vrlo mala. Energetski kondenzatori Energetski kondenzatori su kondenzatori velikog kapaciteta, a izvedeni su prema normi EN 60831-1. Koriste se za pomicanje faze i za filtriranje viih harmonika. Energetski kondenzatori posebno se odlikuju:

Ugoeni filterski krugoviUgoeni filterski krug je serijski spoj kondenzatora i prigunice (prigunica filterskog kruga), koji su tako jedno prema drugom ugoeni, da se rezonantna frekvencija serijskog titrajnog kruga poklapa s frekvencijom viih titraja (harmonika), ili joj je vrlo blizu. Kako je impedancija serijskih titrajnih krugova na rezonantnim frekvencijama vrlo mala (blizu 0), tako e dotini vii harmonik biti usisan od filterskog kruga. Impedancija ugoenih filterskih krugova je na frekvenciji mree (50 Hz) kapacitivna.

Filtriranje (usisavanje) viih harmonikaStruje viih harmonika mogu u pogonskim mreama dovesti do kritinih mreno - povratnih djelovanja. Primjenom priguenih kondenzatora tako nastale smetnje se smanjuju odnosno potpuno izbjegavaju. Prema dimenzioniranju i pridruivanju prigunice filterskog kruga i kondenzatora bit e postignuto vee ili manje usisavanje struja viih harmonika. Mjerilo za filtriranje je faktor priguenja p. to je manji faktor p, to je vee usisno djelovanje.

Ureaj za pranjenje, vrijeme pranjenjaUreaji za pranjenje koriste se zato, da se kondenzatori nakon odvajanja od mrenog napona isprazne. Oni moraju biti prikladni da energiju spremljenu u kondenzator

Vrijeme odzivaVrijeme odziva regulatora jalove snage je vrijeme koje protee od pojave potrebe za promjenom jalove snage do preklapanja regulatora.

OtcjepOtcjep je kondenzatorski stupanj kojeg preklapa izlaz regulatora faktora snage.

W=

CU 2

2

C/k vrijednostC/k vrijednost je vrijednost odziva regulatora jalove snage. Ona se rauna iz snage kondenzatora prvog odvojka C i prijenosnog odnosa strujnog mjernog transformatora k.

u sekundama prihvate i unite. Prikladni ureaji za pranjenje kondenzatora su otpornici i prigunice. Prigunica za pranjenje zbog njene velike AC impedancije na osnovnoj frekvenciji stvara vrlo male gubitke. Nakon isklapanja kondenzatora prigunica ga isprazni u nekoliko sekundi zbog njene vrlo male DC impedancije. Stoga je za pranjenje kondenzatora kvalitetnije primjeniti prigunice nego otpornike. Prema EN 60831-1, svaki kondenzator ili kondenzatorska

1 1 1

visokom kapacitivnom konstantnosti i vijekom trajanja unutarnjim sigurnosnim sustavom visokom impulsnom opteretivosti.

Ove osobine su osobito vane kod primjene u priguenim kompenzacijskim ureajima.

ERG 2010

1/1

1Linearni potroaiKod prikljuenja na mreni napon sinusnog oblika, linearni potroai uzimaju iz mree sinusoidalnu struju, koja moe biti fazno pomaknuta prema naponu. Linearni potroai su npr.: Trofazni motori, kondenzatori, arulje s arnom niti, otporska grijanja.

RezonancijaU kompenziranim mreama izmjenine struje moe doi do sluaja, da se induktivni i kapacitivni jalovi otpori ponitavaju. S obzirom da kod narinutog napona samo jo relativno mali omski otpori djeluju na ograniavanje struje, kod rezonancije nastaju veliki strujni vrhovi, koji aktiviraju nadstrujnu zatitu i mogu dovesti do znaajnih teta.

rasporeenih tonfrekventnih prijamnika, eljena preklapanja. Podruja primjene postrojenja daljinskog upravljanja su npr.:

1 1 1

upravljanje tarifom u domainstvima i industriji, preklapanje alarmnih signala, preklapanje rasvjetnih postrojenja.

Nelinearni potroaiNelinearni potroai uzimaju iz mree kod prikljuenog sinusnog napona struju nesinusnog oblika. Nelinearni potroai su npr.:

Filterski krugovi brzog ritmaKod filterskih krugova brzog ritma kondenzatori se preklapaju poluvodikim sklopkama. Preklapanje se vri bez habanja. Vikovi jalove snage i upadi optereenja ispravljaju se u nekoliko milisekundi.

1 1 1 1 1 1

Uslijed frekvencijski ovisnih otpora kondenzatora mogu odaslane tonske frekvencije biti ometane. Da bi se to izbjeglo, kompenzacijski ureaji se priguuju ili opremaju tonfrekventno zapornim krugovima ili se opremaju kombinacijom obojeg.

pogoni s usmjerivaima, frekvencijski pretvarai, ureaji za besprekidno napajanje, televizori, elementi sa zasienim magnetskim eljeznim krugovima, fluorescentne svjetiljke, lune pei, ureaji za zavarivanje, poluvodiki elementi (diode i tiristori).

Faktor priguenjaFaktor priguenja p (%) daje odnos reaktancije prigunice i kondenzatorske reaktancije kod osnovne frekvencije. Faktor priguenja p pokazuje indirektno rezonantnu frekvenciju fR serijskog titrajnog kruga, npr.:

Samopopravljivost (samoozdravljivost), nadtlano osiguranjeEnergetski kondenzatori ne trebaju predukljuene osigurae za preoptereenje. Proboji u kondenzatoru kao posljedica naponskih vrhova izoliraju se samopopravljanjem. Kondenzator ostaje tijekom samopopravljanja radno sposoban. Ako bi u iznimnim sluajevima ili na kraju ivotnog vijeka dolo do posebno uestalih proboja, zbog poveane koncentracije plina ukljuio bi se uslijed nastalog nadtlaka odvojni mehaniki osigura i kondenzator bi se odvojio od mree.

p=7% p=5,67% p=14%

-fR=189Hz -fR=210Hz -fR=134Hz

Harmonici (vii titraji)Nelinearni potroai uzimaju iz mree nelinearnu struju. Ova nelinearna struja moe se po Fourieru rastaviti na osnovni titraj frekvencije f1 i superponirane vie titraje frekvencije

Ovisnost izmeu p i fR dobije se iz.

fR = f1

1 p

fn = Redni broj

n f1

npr.: p=7%, frekvencija mree f1 = 50Hz

n

Broj stupnjeva regulacijeBroj stupnjeva regulacije odreen je redom regulacije. Broj stupnjeva se izrauna tako da se brojevi reda regulacije zbroje. Na primjer red regulacije 1:2:2:2:2:2 daje broj stupnjeva 11. Da bi se postigla dovoljno tona regulacija a istovremeno izbjeglo preesto preklapanje, razumno je broj stupnjeva regulacije odabrati izmeu 6 i 16. Vei brojevi stupnjeva regulacije ne donose bitno poboljanje cos j.

fR = 50

1 0,07

= 189 Hz

Redni broj n : 5., 7., 11., 13., itd. je parametar koji oznaava vii harmonik. On predstavlja odnos frekvencije viih titraja prema frekvenciji mree. n = 5 oznaava 5. harmonik s frekvencijom fn =

Prigueni kondenzator (razgoeni filterski krug)Prigueni kondenzator je serijski spoj kondenzatora i prigunice. Nastaje serijski titrajni krug ija je rezonantna frekvencija fR dimenzioniranjem prigunice tako postavljena, da lei ispod frekvencije petog harmonika (250 Hz). Time je spoj kondenzatora i prigunice za sve frekvencije viih titraja 250 Hz induktivan, te opasne rezonancije izmeu kondenzatora i mrenih induktiviteta (npr. trafo) nisu vie mogue.

n f1

Kod f1=50 Hz iznosi f5=250 Hz Kod f1=60 Hz iznosi f5=300 Hz Amplituda struje viih titraja smanjuje se s rastuim rednim brojem prema osnovnoj frekvenciji Red regulacije - sekvencaRed regulacije naziva se odnos snage odvojaka. est jednakih odvojaka daju red regulacije 1:1:1:1:1:1. Kod regulatora jalove snage moe se red regulacije birati po volji i jednostavno mijenjati.

Zaporni factor afTo je odnos tonfrekventne impedancije ZfT jednog sustava (npr. kondenzator sa zaporom tonske frekvencije ili prigueni kondenzator) prema reaktanciji XC kondenzatora na osnovnoj frekvenciji f1 (npr. 50 Hz).

Faktor impedancije

a

af=

ZfT XCf1

Rezonantna frekvencijaKod rezonantne frekvencije fR jalovi otpor XL i XC serijskog titrajnog kruga jednak je i suprotne je vrijednosti (XL=XC). Stoga je u toci rezonancije otpor titrajnog kruga priblino nula, s obzirom da je aktivan jo samo relativno malen omski udio.

Postrojenje daljinskog upravljanja tonfrekvencijom (MTU) Tonfrekventni zaporni krugPostrojenja daljinskog upravljanja tonfrekvencijom napajaju javnu opskrbnu mreu tonfrekventnim impulsima. Ovi impulsi ire se u cijeloj mrei i omoguuju, preko u mrei

Faktor impedancije a je omjer impedancije pri MTU frekvenciji i impedancije pri 50 Hz. Impedancija potroakog postrojenja pri MTU frekvenciji (ukljuivo vlastiti mreni transformator i ureaj za kompenzaciju) mora u prikljunoj toki iznositi barem 40% prikljune impedancije potroakog postrojenja pri 50 Hz, da bi se izbjeglo nedoputeno povratno djelovanje na MTU.

ERG 2010

1/2

2

Osnove kompenzacije jalove snage(P=UI)

Iz mree uzeta snaga P jednaka je umnoku napona U i struje I,

Ovo vrijedi kod periodiki promjenljivih veliina sinusnog oblika i to samo ako struja i napon lee u fazi, dakle u istom vremenu imaju prolaze kroz nulu. To je sluaj kod omskih potroaa, kao npr. kod arulje i elektrinog grijanja. Kako je ovdje dovedena snaga preteno pretvorena, govori se o djelatnoj snazi. Magnetska polja su pretpostavka za rad motora i transformatora. Potreban udio energije za njihovo nastajanje ne moe se pretvoriti u djelatnu snagu, ona se naziva jalova snaga Q. Induktivnim otporom svitaka dolazi se do pomaka prolaza kroz nulu struje i napona (Slika 1).

Fazni pomak

Induktivni potroa

U

I

jalova snaga

jalova snaga

jalova snaga

0 + 360 -

vrijeme

+ -

90

dobavlja se iz mree ako nema kompenzacijeSlika 1 Prolaz struje kroz nulu pomaknut je prema naponu za fazni kut j. Kako ona mijenja svoj predznak vremenski nakon napona, govori se o kanjenju struje. Poto je za nastanak magnetskog polja potrebna jalova struja, elektrina pogonska sredstva (vodovi, trafoi i generatori) moraju se dimenzionirati i za ovaj dodatni udio struje, to jest za geometrijski zbroj djelatnog i jalovog dijela (Slika 2).

Jalova snaga (kvar)

Q= S - PQ2 Q1 Radna snaga S22

2

2

Qc Prividna snaga j2 S1

P= S - Q[kW]

2

j1

S= P - Q[kVA]

2

2

cos j = P/S sin j = Q/S tan j = Q/P Q= S sin j Q= P tan j

j - fazni kut j - - nekompenzirana prividna snaga S1 fazni kut S1 - nekompenzirana prividna snaga S2 - kompenzirana prividna snaga S2 - kompenzirana prividna snaga

Slika 2

ERG 2010

2/1

2Kod prijenosa energije beskoristan jalovi dio treba se drati to manjim. Prijenos jalove snage izaziva dodatne gubitke prijenosa i zato je neekonomian. Kako je s druge strane jalova snaga potrebna potroau, mora se pokuati dobiti na drugi nain, a ne preko opskrbne mree. Pritom pomae injenica da kondenzatori (kapacitivni potroai) imaju jalovu struju koja prethodi naponu. Udjeli energije elektrinih (kondenzator) i magnetskih (induktiviteti) polja izjednaavaju se. Ovaj se postupak naziva kompenzacija jalove snage. Kompenzacijom jalove snage u blizini potroaa mogue je rasteretiti elektrine mree jer se tada jalova snaga vie ne dobavlja preko mree nego je stvaraju kondenzatori. Pri tome valja uzeti u obzir da pretjerana kompenzacija moe dovesti do tehnikih problema i da u odreenim okolnostima moe izazvati gospodarsku tetu. To posebno vrijedi glede optereenja pri viim harmonicima i povratnog djelovanja na MTU. S cos j oznaava se odnos djelatne snage P prema prividnoj snazi S. cos j= P/S Jalova snaga izrauna se iz iznosa prividne i radne snage

Q= S - P

2

2

(vidite sliku 2) Kondenzator iste snage (Qc = Q) potpuno bi kompenzirao jalovu snagu i faktor snage podigao na cos j = 1. U praksi e se cos j nakon kompenzacije u veini sluajeva kretati izmeu 0,95 i 0,99. (Slika 3)j

BEZ KONDENZATORA

S KONDENZATOROM

JALOVA SNAGA RADNA SNAGA RASPOLOIVA RADNA SNAGA

MOTOR TRANSFORMATOR

MOTOR TRANSFORMATOR

MOTOR

MOTOR KONDENZATOR

Slika 3

VRSTE KOMPENZACIJEPojedinana kompenzacija (Stalna kompenzacija) Pojedinana kompenzacija je tipina za pogon pojedinanih asinkronih motora, transformatora, ureaja za zavarivanje, izbojnih svjetiljki i kod pogona s regulacijom broja okretaja kao usisni krug. Kod pojedinane kompenzacije induktivna jalova snaga kompenzira se neposredno na mjestu nastajanja. Svakom induktivnom potroau dodjeljuje se odgovarajui kondenzator odnosno kondenzatorska baterija. (Slika 4)

Pojedinana kompenzacija

Prednosti pojedinane kompenzacije:

1 1

Prikljuni kabeli se odtereuju od jalove struje. U pravilu nisu potrebni dodatni sklopni ureaji Ekonominija je pojedinana kompenzacija kod potroaa:

1

veih snaga (>20 kW) stalne snage koji preteno rade u stalnom pogonu

MSlika 4

1

ERG 2010

2/2

2Grupna kompenzacijaKod grupne kompenzacije kompenzira se vie induktivnih potroaa koji su istovremeno u radu, npr. potroai napajani iz jednog podrazdjelnika. Ako se potroai pojedinano ukljuuju, tada mora takoer i kondenzator sadravati sklopni ureaj (na primjer sklopnik), koji se ukljuuje samo onda kada su svi potroai u pogonu ili se instalira regulirani ureaj za kompenzaciju. Jalova struja i gubici na ovaj se nain smanjuju samo u razdjelnim vodovima a ne u vodovima izmeu razdjelnika i potroaa. Iz ekonominih razloga esto se vea rasvjetna postrojenja kompenziraju u grupama.

Grupna kompenzacija

Centralna (sredinja) kompenzacijaPogoni s promjenljivim potrebama jalove snage ne doputaju vrstu kompenzaciju, obzirom da moe doi do neekonomine potkompenzacije ili opasne prekompenzacije. Potrebna snaga kondenzatora mora se dakle prilagoditi promjenljivim potrebama jalove snage. Ovdje su posebno pogodna centralno smjetena kompenzacijska postrojenja.

M M MSlika 5

Za centralnu kompenzaciju koriste se regulacijske jedinice jalove snage, koje su izravno dodijeljene sklopnom postrojenju, razdjelniku ili podrazdjelniku. (Slika 6) Regulacijske jedinice sadre, osim energetskog dijela sa sklopnim ureajima i kondenzatorima, regulator jalove snage, koji na mjestu napajanja mjeri jalovu snagu. Kod odstupanja izmjerene od zadane vrijednosti faktora snage on prema potrebi ukljuuje ili iskljuuje kondenzatore stupnjevito.

Centralna kompenzacija

Prednosti centralne kompenzacije:

1 1

snaga kondenzatora automatski se prilagoava potrebnoj jalovoj snazi potroaa relativno je jednostavna naknadna ugradba modula ili jedinica za proirenje sredinjim poloajem mogu je laki nadzor

Regul.

M M M

M M M M

1

Slika 6 Izbor najpovoljnije vrste kompenzacije Kod odluke, da li e se pojedini potroai najpovoljnije kompenzirati s kondenzatorskim fiksnim stupnjem ili centralnom regulacijskom jedinicom, treba razmotriti gospodarske i tehnike aspekte postrojenja. Pojedinano je isplativo kompenzirati vea troila koja su u konstantnom radu i bez veih promjena optereenja.

S obzirom na zahtjeve distribucije da prosjeni faktor snage kod potroaa bude izmeu 0,95 induktivno i 0,95 kapacitivno, da kompenzacijski ureaji ne priguuju MTU signale, kao i svakim danom sve vee prisustvo viih harmonika u mrei, treba odabrati automatski regulirani ureaj za kompenzaciju, adekvatne izvedbe.Smanjenje struje i strujnih toplinskih gubitaka uslijed ugradbe kondenzatora cos j 1 Nekompenzirano 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 cos j 2 Kompen zirano 0,9 1,0 0,9 1,0 0,9 1,0 1,0 Smanjenje struje i prividne snage u postocima 44% 50% 33% 40% 22% 30% 20% Smanjenje 2 gubitaka (I R) u postocima 69% 75% 55% 64% 39% 51% 36%

Iz gornje tablice vidljiva je korist ugradnje kompenzacije npr. na kraju duljeg prikljunog voda. Optimalnom kompenzacijom moe se rasteretiti kabel, kao i smanjiti pad napona u respektabilnoj veliini.

ERG 2010

2/3

Odreivanje potrebne snage ureaja za kompenzacijuODREIVANJE KOMPENZACIJSKE SNAGE U PROJEKTU

3

Elektroprivredno distributivno poduzee u elektroenergetskoj suglasnosti za prikljuak novih potroaa zahtjeva da faktor snage cos j bude u granicama 0,95 do 1 induktivno. Stoga u projektu elektroenergetskih instalacija za nove objekte treba predvidjeti ureaj za kompenzaciju jalove snage.Potrebnu snagu ureaja za kompenzaciju jalove snage moemo izraunati iz sljedeih podataka:

1 1 1

vrna snaga P (kW) faktor snage postrojenja kojeg kompenziramo (cos j1) faktor snage kojeg elimo postii kompenzacijom (cos j2)

Snaga ureaja za kompenzaciju Q (kvar) izrauna se kao: Q = P (tan j1 - tan j2) Vrna snaga je umnoak instalirane snage Pi , faktora optereenja fo i faktora istodobnosti fi. Faktor snage postrojenja kojega kompenziramo (cos j1) ovisi o vrsti i reimu rada troila. Moe se procijeniti iz podataka u sljedee tri tablice. Orijentacijske vrijednosti za srednji cos j ovisno o postrojenju Vrsta ureaja Postrojenja za suenje drva Rashladni ureaji Strojevi za zavarivanje Mali do srednji alatni strojevi Veliki alatni strojevi Dizalina postrojenja Ventilatori Crpke za vodu Kompresori srednji cos j 0,80 0,60 0,40 0,40 0,65 0,50 0,70 0,80 0,70 do do do do do do do do do 0,90 0,70 0,65 0,80 0,70 0,60 0,80 0,85 0,80

Orijentacijske vrijednosti za srednji cos j ovisno o potroau Vrsta potroakog postrojenja Pekarska industrija Industrija mesa Tvornice namjetaja Pilane Mljekare Mehaniki pogoni Servisi za automobile srednji cos j 0,60 0,60 0,60 0,55 0,60 0,50 0,70 do do do do do do do 0,70 0,70 0,70 0,65 0,80 0,60 0,80

Orijentacijske vrijednosti za srednji cos j ovisno o optereenju Dio optereenja Mali motori Veliki motori 100% 0,84 0,90 75% 0,81 0,88 50% 0,70 0,84 25% 0,54 0,70

Kompenzacijom najee elimo postii faktor snage (cos j2) izmeu 0,95 i 1. Za eliminiranje plaanja prekomjerno preuzete jalove energije dovoljno je postii cos j2=0,95. Da bi imali rezervu u snazi kompenzacijskog ureaja za eventualno proirenje potroakog postrojenja, te zbog opadanja kapaciteta kondenzatora uslijed starenja, preporuljivo je u projektu dimenzionirati automatski kompenzacijski ureaj za cos j2=0,99 ili 1.

ERG 2010

3/1

3Primjer 1:P = 460 kW cos j1=0,72 tan j1=0,964 cos j2=0,99 tan j2=0,142 Q = P (tan j1 - tan j2) = 460 (0,964 - 0,142) = 378 kvar Odabrati treba prvi vei tipski ureaj tj. 400 kvar. P = 720 kW cos j1=0,80 tan j1=0,75 cos j2=1,00 tan j2=0,00 Q = P (tan j1 - tan j2) = 720 (0,75 - 0,00) = 540 kvar Odabrati treba prvi vei tipski ureaj tj. 600 kvar.

Primjer 2:

ODREIVANJE KOMPENZACIJSKE SNAGE PO RAUNU ZA STRUJU

Na mjesenom raunu za isporuenu (potroenu) elektrinu energiju moemo proitati:

1 1 1 1 1

radna energija (kWh) jalova energija (kVArh) prekomjerno preuzeta jalova energija (kVArh) snaga (kW) faktor snage cos j (na raunima nekih distributivnih podruja)

Prema Tarifnom sustavu prekomjerno preuzeta jalova energija (kVArh) je pozitivna razlika izmeu stvarno preuzete jalove energije i jalove energije koja odgovara faktoru snage cos j = 0,95, odnosno to je preuzeta jalova energija koja prelazi 33% preuzete radne energije. Iz rauna za struju uzmu se vrijednosti za snagu, radnu i jalovu energiju:

Primjer 1: (tiskara)

P = 376 kW Radna energija = 102.860 kWh Jalova energija = 115.840 kVArh elimo cos j2 = 0,99 tan j2 = 0,142 tan j1 = Jalova energija / Radna energija tan j1 = 115.840 / 102.860 = 1,126 cos j1 = 0,664 Q = P (tan j1 - tan j2) = 376 (1,126 - 0,142) = 370 kvar Odabrati treba prvi vei tipski ureaj tj. 400 kvar.

Primjer 2: (hotel)

P = 304 kW Radna energija = 101.392 kWh Jalova energija = 80.432 kVArh elimo cos j2 = 0,99 tan j2 = 0,142 tan j1 = Jalova energija / Radna energija tan j1 = 80.432 / 101.392 = 0,793 cos j1 = 0,783 Q = P (tan j1 - tan j2) = 304 (0,793 - 0,142) = 198 kvar Odabrati treba prvi vei tipski ureaj tj. 200 kvar.

ERG 2010

3/2

Kompenzacija u mreama s mrenim tonfrekventnim upravljanjem - MTU

4

U elektroopskrbnim mreama ureaji daljinskog tonfrekventnog upravljanja rabe se za vie postupaka preklapanja (promjene tarife, rastereenja, upravljanje javnom rasvjetom i drugo). Napon MTU impulsa mora biti toliki da u dovoljnoj mjeri bude iznad radnog napona MTU prijamnika (IEC 1037). Time je zajamena potrebna sigurnost u odnosu na napone smetnji. Potroaka postrojenja ne smiju nedoputeno smanjivati MTU napon i ne smiju stvarati napone smetnji u opsegu MTU frekvencije (vii harmonici, meuharmonici). Kada su u potroakim mreama ugraeni kondenzatori, mogu ve i kod malih napona signala tei razmjerno velike tonfrekventne struje, jer se otpor kondenzatora odnosi obrnuto razmjerno prema frekvenciji. Stoga tonfrekventni (MTU) odailjai mogu biti preoptereeni, a u blizini kondenzatora, moe napon signala pasti ispod vrijednosti odziva MTU prijamnika. Da bi se to sprijeilo, ureaje za kompenzaciju treba odabrati prema PREPORUKAMA ZA IZBJEGAVANJE NEDOPUTENIH POVRATNIH UTJECAJA NA MRENO TONFREKVENCIJSKO UPRAVLJANJE (Njemake VDEW preporuke iz 1993.). Prema tim preporukama u mreama bez prisustva viih harmonika, s frekvencijom MTU signala manjom od 250 Hz, ureaji za kompenzaciju snage do 35% nazivne snage pripadajueg energetskog transformatora, mogu se koristiti bez prigunica i bez tonfrekventnih zapora. Za vee snage ureaje za kompenzaciju treba opremiti tonfrekventnim zaporima. Za frekvencije MTU signala vee od 250 Hz, kondenzatori i kompenzacijski ureaji trebaju biti opremljeni tonfrekventnim zaporima, ako im je snaga vea od 10 kvar. U mreama sa znaajnijim prisustvom viih harmonika (udio nelinearnih potroaa vei od 15%), moraju se koristiti prigueni ureaji za kompenzaciju koji na MTU frekvenciji imaju induktivnu impedanciju. Kako je udio nelinearnih potroaa najee vei od 15%, praktina primjena tonfrekventnih zapora je rijetka. Veliinu priguenja kompenzacijskog ureaja treba odabrati prema MTU frekvenciji:

Za frekvencije MTU signala fMTU < 250 Hz p = 14% Za frekvencije 250 Hz < fMTU < 350 Hz p 7% Za frekvencije fMTU > 350 Hz p 5% (obino 5,67%) Tablica s frekvencijama MTU signala po distributivnim podrujima u Hrvatskoj nalazi se u dodatku.

Predajnik MTU signal

Prijemnik

Kompenzacijski ureajQANM 062 automatski neprigueni kompenzacijski ureaj 62,5 kvar, sa zaporom za frekvenciju MTU

Blok dijagram mree s MTU komandom i kompenzacijskim ureajem

ERG 2010

4/1

5

Kompenzacija u mreama s potroaima brzog ritma

U mreama s potroaima brzog ritma vrlo su problematini vrlo visoki udari jalovog optereenja, prouzroeni od velikih potroaa koji rade u impulsnom reimu i esto na dva vodia. To su na primjer pree, ureaji za zavarivanje, indukcijske pei, liftovi, kranovi. Primjenom uobiajenih kondenzatorskih sklopova ne moe se na ove promjene reagirati dovoljno brzo, pri emu neprigueno preklapanje velikih kapacitivnih tereta esto dovodi do dodatnih kolebanja u mrei. Posljedice su vii pad napona, naponski vrhovi i treperenje svjetla, nesimetrija jalovog optereenja. Poboljanje kvalitete mree bitna je mjera za stvaranje sigurne opskrbe elektrinom energijom. Za korekciju faktora snage u mreama s potroaima brzog ritma koriste se kompenzatori s dinamikim odzivom. Dinamiki kompenzatori za uklapanje kondenzatora umjesto sklopnika koriste elektronike sklopke - tiristorske module - koji omoguuju neogranien broj sklapanja i ekstremno brzu reakciju kod promjene optereenja. Tiristorski modul preklapa kondenzatore na mreu neovisno o njihovom radnom stanju bez uklopnog strujnog udara. Zbog toga nije potrebno pranjenje kondenzatora kao pretpostavka za ukljuenje. Prednosti upotrebe dinamikih kompenzatora: 1. Eliminacija reaktivne snage koju zahtijevaju potroai s brzim promjenama optereenja, to rastereuje energetski sustav i smanjuje izdatke za elektrinu energiju 2. Brzo preklapanje kondenzatora, bez vremena zatezanja za pranjenje kondenzatora (< 20 ms) 3. Smanjenje investicijskih trokova za novu opremu (distributivna oprema, transformatori, kabeli i sl.) kroz smanjenje vrnih optereenja 4. Stabiliziranje mrenog napona, izbjegavanje naponskih propada koji se javljaju npr. kod koritenja aparata za tokasto zavarivanje 5. Izbjegavanje flikera 6. Sklapanje bez tranzijentnih pojava 7. Produljenje ivotnog vijeka ureaja za kompenzaciju 8. Nema prekompenzacije 9. Nema buke kod sklapanja jedinica snage

M R E A

L1 L2 L3Super brzi osigurai

T E R E T

Dinamiki regulator faktora snage s tranzistorskim izlazima

Tiristorski moduli TSM

Prigunice

Otpornici za pranjenje EW22

Kondenzatori

Vrijeme reakcije < 20 ms

Principijelna shema dinamikog kompenzatora

ERG 2010

5/1

Kompenzacija u mreama s prisustvom viih harmonikaOpenito

6

Mree niskog i srednjeg napona vode, u sve veoj mjeri, pored struje osnovne frekvencije 50 Hz takoer i struje viih harmonika. Sadraj viih harmonika ovisan je o vie imbenika i stoga vrlo razliit. Viim harmonicima mogu elektrini potroai biti preoptereeni. Ometajua djelovanja uslijed viih harmonika u opskrbnoj mrei i na prikljuenim potroaima bit e vlasnicima elektrinih pogona tek tada poznate, kada nastupe skupe smetnje u radu i pojavi se potreba za veim popravcima. Nastajanje viih harmonika Idealne struje i naponi sinusnog oblika pojavljuju se samo u mreama s linearnim potroaima. U dananjim suvremenim industrijskim mreama se uz linearne potroae sve vie ugrauju nelinearni potroai iji preteni dio ine strujni usmjerivai. Strujni usmjerivai trebaju induktivnu jalovu snagu i oni proizvode vie harmonike. Kanjenje strujnog toka prema prolazu kroz nulu faznog napona, uslijed poetnog kuta a strujnog usmjerivaa, odreuje potrebu jalove snage strujnog usmjerivaa. Ona moe biti maksimalno toliko velika kolika je nazivna snaga strujnog usmjerivaa. (Slika 1)Uzimanje jalove snage 6-pulsnog strujnog usmjerivaa

Q1

UdiOId

0,5

P: djelatna snaga Q: jalova snaga UdiO:idealni istosmjerni napon praznog hoda Id: istosmjerna struja a: kut upravljanja

P-1 -0.5 0 0.5 1

UdiOId

Slika 1

Uz neophodno uzimanje jalove snage predstavlja svaki strujni usmjeriva generator viih harmonika. Pritom su generirane frekvencije viih harmonika ovisne o broju pulseva, tj. kako se esto za vrijeme jedne periode dogaa usmjeravanje (ispravljanje). Najee primjenjivani trofazni mosni spoj prema slici 2 je est-pulsni.

Strujni usmjeriva u trofaznom mosnom spoju

L1 L2 L3

Id

MSlika 2

ERG 2010

6/1

6Razloi li se dobivena opteretna struja strujnog usmjerivaa s pomou Fourierove analize, dobivaju se pored osnovnog titraja frekvencije mree, redom vii titraji. (Slika 3)

Uph I1

Naelni tok struje strujnog usmjerivaa razloen na osnovni i vie titraje

I5

wtjI7 I

0

p

2p

n = pk1 uz n = fn/f1fn: f1: p: k:

Slika 3

frekvencije vieg titraja frekvencija osnovnog titraja (mrena frekvencija = 50 Hz) broj pulseva prirodni broj (1,2,3)

Struje viih titraja uzrokuju na mrenim impedancijama izoblienje mrenog napona (Slika 4)

U

Mreni napon izoblien viim titrajima

2

wt

Slika 4

ERG 2010

6/2

6Ako se u pogonima s prisustvom viih harmonika za kompenzaciju jalove snage primijene neprigueni kondenzatori moe doi do poveanih problema. Rezonancija

1 1

Harmonici mogu preopteretiti kondenzatore za kompenzaciju jalove snage prenaponima i poveanim strujama na frekvencijama viih harmonika zbog smanjenja reaktancije kondenzatora na viim frekvencijama. Mnogo kritinija situacija je kada kompenzacijski kondenzator i induktiviteti transformatora i mree ine jedan paralelni titrajni krug. Njihova impedancija poprima pri rezonantnoj frekvenciji titrajnog kruga vrlo visoku razinu. Lei li rezonantna frekvencija u blizini frekvencija, koje su uzrokovane izvorom viih harmonika, tada e ove struje viih titraja biti narinute na visoku impedanciju titrajnog kruga. Time prouzroeni veliki pad napona ima sa svoje strane za posljedicu vrlo velike struje titrajnog kruga koje na postrojenje mogu djelovati kao smetnja ili razaranje.

Primjeri pojave paralelne i serijske rezonancije u jednom elektroenergetskom postrojenju prikazani su na slici 5. Rezonancija je jedan od glavnih razloga kvarova i smanjenja uporabnog vijeka ureaja za kompenzaciju jalove snage.

132 kV nivo

11 kV nivo In

In Transformator 1000 kVA, uk=5% Paralelna rezonancija Transformator 630 kVA, uk=5% Serijska rezonancija

415 V nivo In

415 V nivo

DC pogon 600 kW cos j = 0,65

M

300 kW cos j = 0,65

Kondenzatorski ureaj

Kondenzatorski ureaj

Slika 5 Paralelna rezonancija

Transformator wL In Kondenzator1 wC

a In

Usmjeriva

Slika 6

ERG 2010

6/3

6to se dogaa u sluaju paralelne rezonancije ? 1) In je konstanta 2) Impedancija Z

In Ic AC DC Z U IL

1) + 2) 3) Kada U

napon U

(Ohmov zakon) IC = IL

Slika 7Serijska rezonancija Serijski rezonantni krug tvori serijski spoj induktivnog otpora XL i kapacitivnog otpora XC spojen na izvor viih harmonika (Slika 8).

Serijski rezonantni krugIREZ

ako je fr = fn XL + XC = Z 0 IREZ

L S CS = izvor harmonika

Slika 8 Frekventnu karakteristiku impedancije serijskog titrajnog kruga prikazuje slika 9.Serijska rezonancija

Induktancija XL Reaktancija XC Impedancija Z

16 14

Impedancija |Z|

12 10 8 6 4 2 0 50 100 150 200

fr

250

300

350

350

Frekvencija

Slika 9

ERG 2010

6/4

6U pogonskom sistemu s prisutnim harmonicima na primarnoj strani transformatora, transformator zajedno s kondenzatorima na niskonaponskoj strani tvori serijski rezonantni krug za vienaponsku stranu. Ako je rezonantna frekvencija LC kombinacije blizu egzistirajue harmonike frekvencije dolazi do naponskog i strujnog preoptereenja. Problemi uzrokovani harmonicima Slike 10, 11 i 12 pokazuju praktine posljedice rezonancije na frekvencijama viih harmonika.

Slika 10Mjere za sprjeavanje rezonancije

Slika 11

Slika 12

Rezonantna frekvencija fR induktiviteta transformatora i pogonskih potroaa s kapacitetom kondenzatorskih ureaja uvijek postoji. Samo je pitanje da li e se pojaviti vii harmonik ija je frekvencija blizu rezonantne frekvencije fR pa da nastanu rezonantni problemi s prije navedenim posljedicama. Da bi se uinci rezonancije izbjegli, spaja se u seriju s kompenzacijskim kondenzatorom antirezonantna prigunica. Serijski titrajni krug od svitka prigunice i kondenzatora ugaa se na rezonantnu frekvenciju, koja lei ispod najnieg dolazeeg vieg harmonika. Pritom se snaga prigunice odreuje u postotku (faktor priguenja p) prema snazi kondenzatora, u odnosu na osnovni titraj. Prigueni kondenzatori nazivaju se i razgoeni filterski krugovi. Dijagram na slici 13 prikazuje frekventnu karakteristiku impedancije razgoenog filterskog kruga (serijskog spoja prigunice i kondenzatora).Impedancija serijskog spoja prigunice i kondenzatora3Kapacitivni karakter Induktivni karakter

2

Ohm

1

Induktivna reaktancija Kapacitivna reaktancija Rezultantna impedancija

Reaktancija

0 0 -1 100 200 300 400 500 600 700 800

Rezonantna frekvencija fr-2

-3Frekvencija

Slika 13

ERG 2010

6/5

6Tablica pokazuje faktore priguenja uobiajene u praksi. Kao to se vidi, s rastuim razgoenjem (p vrijednost) smanjuje se usisno djelovanje a time i uinak ienja mree.

Faktor priguenja p = 5,67 % p=7% p = 14 %

Rezonantna frekvencija 210 Hz 189 Hz 134 Hz

Usisavanje 5. harmonika 30 % - 50 % 10 % - 20 % 0

U postrojenjima gdje snaga nelinearnih potroaa iznosi preko 50 % ili kod zahtjeva za smanjenje vlastitih viih harmonika, treba rabiti ugoene filterske krugove. Kod ugoenih filterskih krugova prigunice se dimenzioniraju tako, da zajedno s kondenzatorima ine serijske titrajne krugove. Rezonantna frekvencija jednog takvog filterskog kruga identina je s jednom od frekvencija vieg harmonika ili joj je vrlo blizu.

Korekcija faktora snage i harmoniki filteri

Prilikom instaliranja kondenzatora u svrhu korekcije faktora snage (PFC), ponekad se suoavamo s problemom harmonika. Harmonici se moraju uzeti u obzir kada se projektira PFC sistem kako bi se sprijeilo nastajanje paralelnih i serijskih rezonantnih uvjeta koji bi otetili cijeli elektrini sistem. Kod povezivanja PFC kondenzatora, induktivitet transformatora zajedno s kondenzatorima tvori rezonantni strujni krug koji bi mogao biti pobuen harmonikom strujom koju stvara potroa. Taj rezonantni strujni krug uvijek ima rezonantnu frekvenciju i ukoliko postoji harmonika struja iste frekvencije, strujni krug e doi u rezonanciju gdje visoke struje prolaze granama (L: induktivitet transformatora i C: kapacitet kondenzatora) preoptereujui ih i podiui napon na njima kao i cijelom elektrinom sistemu koji je paralelno prikljuen. PFC neugoeno filtriranje je tehnika korekcije faktora snage kojom se izbjegava rizik rezonancije tako da se frekvencija rezonancije prebacuje na nie vrijednosti gdje nema harmonikih struja. To se postie modificiranjem osnovnog LC strujnog kruga kojeg tvori transformator i kondenzatorski ureaj, uvoenjem filterske prigunice u seriji s kondenzatorima, tvorei tako sloeniji rezonantni strujni krug, ali s rezonantnom frekvencijom niom od prvog postojeeg harmonika. Na taj nain je onemoguen nastanak pravih rezonantnih uvjeta. Pored ovog glavnog cilja, prigunica povezana u seriju s kondenzatorima tvori serijski rezonantni strujni krug s odreenom frekvencijom ugaanja na kojoj e ta grana otvoriti niski put impedancije za harmoniku struju te odreene frekvencije. Ukoliko odaberemo frekvenciju ugaanja blizu one koju ima jedna od harmonikih struja, jo e vie struje tog harmonika prolaziti kroz nju umjesto kroz ostale potroae povezane u paralelu dovodei tako do efekta filtriranja. Komponente za PFC neugoene filtere moraju biti paljivo odabrane u skladu se eljenom PFC svrhom, s harmonicima prisutnima u sistemu, s nekim karakteristikama sistema poput snage i impedancije kratkog spoja, sa eljenim uinkom filtriranja i s karakteristikama konfiguracije rezonantnog strujnog kruga. Na primjer, napon kondenzatora e biti vii od nominalnog mrenog napona kada imaju serijski povezanu prigunicu. Prigunice moraju biti odabrane prema induktivnoj vrijednosti potrebnoj za nastanak eljene frekvencije ugaanja kao i dovoljno velikoj sposobnosti da apsorbira oekivane harmonike struje. PFC neugoeno filtriranje je inenjerska specijalnost koja trai struno znanje kako bi se ono obavilo na zadovoljavajui i siguran nain. Na sljedeoj strani nai ete smjernice za ispravan odabir ureaja za kompenzaciju jalove snage.

ERG 2010

6/6

610 najboljih savjeta za vrhunske performanse PFC-DF (ureaja za kompenzaciju jalove snage)

1. Odredite potrebnu efektivnu snagu (kvar) kondenzatorskog ureaja kako biste dobili eljeni PF (faktor snage cos j). 2. Formirajte stupnjeve kondenzatora na takav nain da osjetljivost ureaja bude oko 15-20% cjelokupne raspoloive snage. Osjetljiviji ureaji koji reagiraju s 5-10% cjelokupne snage nisu korisni jer bi doveli do velikog broja sklapanja, ime bi se oprema nepotrebno troila jer je njen stvarni cilj postizanje visokog prosjenog faktora snage. 3. Pokuajte formirati ureaje sa standardnim vrijednostima stupnjeva efektivne snage, koji bi, po mogunosti, bili viekratnici 25 kvar.4. Izmjerite prisustvo harmonikih struja u glavnom napojnom kabelu sistema bez kondenzatora, u svim moguim uvjetima optereenja. Izraunajte ukupnu harmoniku distorziju struje THD - I = 100

[(I3) +(I5) + +(IN) ] I12 2 2

Izraunajte svaku postojeu HD-IN = 100 IN I1 5. Izmjerite da li postoje harmoniki naponi koji bi mogli dolaziti iz mree u va sistem, po mogunosti izmjerite visoko naponsku stranu. Izraunajte napon ukupne harmonike distorzije: THD - V = 100

[(V3)2+(V5)2 + +(VN)2] V1

6. Da li postoje harmonike distorzije TDH-I> 10% ili TDH-V > 3% ? (mjereno bez kondenzatora) Ukoliko POSTOJE , koristite harmoniki filter i idite na savjet broj 7. Ukoliko NE POSTOJE, koristite standardni PFC (ureaj za korekciju faktora snage) i preskoite savjete 7, 8 i 9. 7. Da li postoji trea harmonika struja, HD-I3 > 0,2 HD-I5 ? Ukoliko POSTOJI, koristite harmoniki filter s p=14%, i preskoite savjet broj 8. Ukoliko NE POSTOJI, koristite harmomiki filter s p=7% ili 5,67% i idite na savjet broj 8. 8. THD-V je: 3 - 7% 7 - 10 % > 10 %

upotrijebite harmoniki filter s p=7% (standardna apsorpcija harmonika) upotrijebite harmoniki filter s p=5,67% (za veu apsorpciju harmonika) upotrijebite specijalno dizajnirani harmoniki filter

)

9. Odaberite ispravne komponente koristei EPCOS tabele za harmonike filtere, standardne vrijednosti efektivne snage, napon i frekvenciju svoje mree te odreeni faktor priguenja p. 10. Uvijek koristite originalne EPCOS-ove specijalno dizajnirane komponente za harmonike filtere. Molimo vas da uoite da su prigunice specificirane za svoju efektivnu snagu na mrenom naponu i frekvenciji. Ova snaga e biti stvarna efektivna snaga cijelog LC sklopa na osnovnoj frekvenciji. Kondenzatori harmonikih filtera moraju se odabrati za vie nazivne napone od onog mrenog, zbog poveanja napona koji nastaje serijskim povezivanjem s prigunicom. 11. NAJBOLJI SAVJET Ako nemate vremena i/ili mogunosti postupanja po savjetima 1. do 10. obratite se ERG-u, koji e to uiniti za Vas.

ERG 2010

6/7

7Pasivni filteri

Pasivni i aktivni filteri

U sluaju kada intenzitet viih harmonika u mrei prekorauje dozvoljenu granicu, potrebno je poduzeti mjere za njihovo suzbijanje. Najefikasnija mjera je ugradnja filtera na mjestu nastanka viih harmonika tj. u potroakim postrojenjima u kojima se nalaze strujni usmjerivai, ureaji za besprekidna napajanja (UPS), fluoroscentna rasvjeta i drugi izvori viih harmonika. Filteri predstavljaju za vie harmonike kratki spoj te se zbog toga esto nazivaju i apsorpcijski filteri. Pasivni filteri su izvedeni kao serijski titrajni krugovi prigunice i kondenzatora, a prikljuuju se na sabirnice paralelno s ostalim potroaima. Rezonantna frekvencija filtera odgovara frekvenciji harmonika kojeg treba eliminirati, to znai da za svaki harmonik treba jedan pasivni filter. Ukupni broj filtera koje treba ugraditi ovisi o broju oekivanih harmonika. S obzirom na znaajno prisustvo 5., 7., 11. i 13. harmonika u potroakim postrojenjima najee se ugrauju filteri do 13. harmonika, a tek u izuzetnim sluajevima do 25. harmonika. Primjer jednog takvog postrojenja bez filtera te s ugraenim filterima za 5. i 7. harmonik prikazan je na slici 1.

SN

SN

Mreni transformator NN

Mreni transformator NN

I5-I13

QC

F5 F7I5-I13

Qc

a) bez filtera

b) s filterima za 5. i 7. harmonik

Slika 1. Raspodjela struja viih harmonika

Prilikom projektiranja pasivnog filtera treba voditi rauna o ukupnom optereenju filtera, kako za osnovni tako i za rezonantni harmonik, te o naponu osnovnog harmonika na kondenzatoru koji se poveava zbog serijski prikljuene prigunice. ERG moe izraditi i instalirati pasivne filtere sastavljene od visokokvalitetnih prigunica i kondenzatora proizvodnje EPCOS-SIEMENS. Pasivni filteri su na osnovnoj (mrenoj) frekvenciji kapacitivni teret te mogu dovesti do prekompenzacije. S druge strane teko ih je tititi od preoptereenja, te ukoliko je potrebno znaajnije filtriranje mree, svakako su za preporuiti aktivni filteri. Aktivni filteri U potroakim postrojenjima s nepoznatim i promjenjivim intenzitetom viih harmonika primjena pasivnih filtera ne daje zadovoljavajue rezultate jer se princip rada tih filtera zasniva na apsorpciji tono odreenog vieg harmonika, stoga se oni ne mogu prilagoavati promjenama u mrei. Za razliku od njih, princip rada aktivnih filtera utemeljen je na mjerenju intenziteta viih harmonika i stvaranju odgovarajuih struja viih harmonika suprotnog predznaka, te se na taj nain mogu eliminirati strujna i naponska izoblienja bez obzira na njihovu promjenljivost. Aktivni filteri se prikljuuju na sabirnice potroakog postrojenja paralelno izvoru viih harmonika kao to je prikazano na slici 2.

ERG 2010

7/1

7SN

Mreni transformator

NN

Aktivni filter

Slika 2. Princip rada aktivnog filteraAktivni filteri moraju biti opremljeni odgovarajuim mjernim ureajima za utvrivanje intenziteta svakog pojedinog harmonika. Izmjerene analogne veliine se zatim pretvaraju u digitalne signale na temelju kojih se kreiraju odgovarajui oblici signala koritenjem tzv. PWM (Pulse Width Modulation) tehnologije. Ovako koncipirani aktivni filteri u stanju su eliminirati vie harmonike do 40., a neki i do 50. harmonika, to dodatno utjee na poboljanje kvalitete elektrine energije. Pored osnovne funkcije filtriranja viih harmonika u mrei, aktivni filteri se mogu koristiti i kao kompenzatori jalove snage. U usporedbi sa standardnim kondenzatorskim baterijama aktivni filteri omoguavaju kontinuiranu kompenzaciju, koja osim u kapacitivnom, moe raditi i u induktivnom reimu rada. Slika 3a prikazuje valni oblik napona u mrei sa znaajnim udjelom nelinearnih potroaa. Slika 3b prikazuje valni oblik napona iste mree nakon instaliranja aktivnog filtera.

400 300

400 300

200 100 0

200 100 0

volt

-100 -200

volt

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

185

187

189

191

193

195

197

199

201

203

205

-100 -200

-300 -400

-300 -400

vrijeme

vrijeme

Slika 3a. Bez aktivnog filtera

Slika 3b. S aktivnim filterom

Aktivni filteri se izrauju za jednofazne i trofazne sustave nazivnog napona 400 V, 525 V ili 690 V, s rasponom snage od 70 kVA do 1000 kVA. Za odreivanje karakteristika aktivnog filtera potrebno je mjerenjem ustanoviti struje viih harmonika koje treba filtrirati te potrebnu snagu kompenzacije. ERG moe izvriti harmonike analize te isporuiti i instalirati aktivni filter potrebne snage i karakteristika.

ERG 2010

7/2

8Openito

Energetski kondenzatori

MKK PhaseCap Premium kondenzatoriMKK kondenzatori u cilindrinim aluminijskim kuitima su predvieni za korekciju faktora snage u niskonaponskim mreama. Potroai poput motora i transformatora troe aktivnu kao i reaktivnu snagu. Generatori, opskrbni kabeli te ostala oprema za distribuciju elektrine energije bi, naprotiv, trebali biti poteeni reaktivne snage. Kondenzator izveden u MKK tehnici AC serije (5 do 50 kvar) svojim malim dimenzijama po kvar snage smanjuje volumen kondenzatorskih ureaja te tako smanjuje trokove kompenzacijskih ureaja. Ostale prednosti cilindrinog aluminijskog kuita su poboljana toplinska disipacija te pojednostavljena montaa. Ono ime se MKK tehnika istie je koncentrino namatanje faza.Primjena Tehniki podaci Standardi IEC 60831-1+2, EN 60831-1+2, UL 810/5

1 1 1 1 1

Automatski ureaji za kompenzaciju Stalni ureaji za kompenzaciju (npr. za motore, transformatore, rasvjetu) Brzi dinamiki ureaji za kompenzaciju Ugoeni / neugoeni harmoniki filteri Turbine vjetroelektrana (690/800V)

Maksimalni napon

UN + 10% (do 8 sati dnevno) UN + 15% (do 30 min dnevno) UN + 30% (do 1 min) 1,5 * IN 200 * IN 660V: 6000V AC, 10s do 115.000 sati -40/D, kratkotrajno max. 55C

1 1 1 1 1 1Okoli

Smanjeni trokovi ugradnje Nije potrebno odravati

Sigurnosna svojstva Samo-popravljanje / samo-ozdravljenje Nadtlani osigura u sve tri faze Prikljuni kontakti su sigurni na sluajni dodir Keramiki otpornici za pranjenje montirani

Hlaenje Vlaga

Prirodno ili prisilno max. 95% do 4000 m nad morem Proizvoljno Vijak M12 na dnu kuitaSuha tehnologija, nadtlani prekida, samoozdravljenje

1 1

Suha izvedba, inertni plin Nema mogunosti curenja ulja

Nadmorska visina Pozicija ugradnje Ugradnja i uzemljenje Sigurnost

Otpornik za pranjenje Kuite Mehanika zatita

Keramiki otpornici predmontirani Ekstrudirani aluminij IP20, unutarnja montaa (po elji s PVC kuitem za IP54) Polipropilenski film Inertni plin (duik) Dvostruki, tropolni SIGUT prikljuci sa zatitom od dodira (VDE 0106,dio 100), max presjek kabela 16mm2

Dielektrik Impregnacija Prikljuci

ERG 2010

8/1

8MKK kondenzator sa metaliziranim polipropilenskim filmom je kondenzator sa svojstvom samo-popravljanja / samoozdravljenja. Metalna obloga koja provodi struju (elektroda) je nataloena isparavanjem na jednu stranu polipropilenskog filma. Kompaktna izvedba, nizak, lagan i malen Tri elektrino odvojena pojedinana kondenzatora su istovremeno koncentrino namotana na izoliranu metalnu cijev jezgre, koja garantira izvanrednu preciznost namatanja. Elektrode su povezane metalom naparenim na prednju stranu kondenzatorskog svitka. Pojedinani kondenzatori su povezani u spoj zvijezde, trokuta ili serije. Kompaktni MKK kondenzatorski svici su uloeni u cilindrino aluminijsko kuite i hermetiki zatvoreni napreanim metalnim poklopcem. Trostruki sigurnosni sistem

1 1 1

Suha tehnologija izrade: umjesto tekuim impregnatom, kondenzator je punjen plinom. Tako ne postoji opasnost od poara uzrokovanog uljem koje prska ili curi. Suha izvedba je obavezna kod ekoloki osjetljivih ureaja te je neophodna za stjecanje povoljnijih uvjeta osiguranja kod osiguravajuih drutava. Samo-ozdravljenje: kondenzator se sam popravlja nakon preoptereenja Nadtlani osigura: on sprjeava puknue kondenzatora na kraju njegovog vijeka trajanja ili prilikom elektrinog ili toplinskog preoptereenja

Inovativna i pouzdana SIGUT tehnologija prikljuivanja SIGUT prikljuci osiguravaju pouzdano i izravno povezivanje, ak i u strujnom krugu s paralelnim kondenzatorima, uz pogodnosti poput

1 1 1 1 1

Zatite od rizika elektrinog udara (IP20 prema VDE 0106) Posebnog prikljuka za otpornike za pranjenje Prikljunih kontakata koji sprjeavaju labavljenje vijaka Presjek kabela do 16 mm (do 35 mm za kondenzatore snage 40 i 50 kvar) Maksimalne struje 50 A (do 130 A za kondenzatore snage 40 i 50 kvar)

Produljeni vijek trajanja do 115 000 sati (do 130 000 sati za snage 40 i 50 kvar, te napone 690-800 V) Nakon to se dugo sui u visokom vakuumu kako bi se isuila vlaga iz aktivnog elementa, kondenzator se impregnira. Kuite se puni inertnim plinom i hermetiki zatvara. Zatim se provode rutinski testovi na proputanje plina. Ovakvim se procesom proizvodnje izbjegava pojava oksidacije i djelominog pranjenja (korona efekt), te se odrava stabilnost kapaciteta kroz izuzetno dugo razdoblje, to je od velike vanosti kod upotrebe u filterskim strujnim krugovima. Sposobnost podnoenja visokih struja uklapanja je presudna Kondenzatori koji se koriste za korekciju faktora snage prolaze brojne operacije sklapanja. S visokim strujama uklapanja koje su pritom neizbjene mora se postupati na nain koji nee skratiti vijek trajanja kondenzatora. Ova je tehnologija posebno otporna na visoke pulsne struje zbog poveane, osjetljivije kontaktne povrine (poboljano naparivanje metala). Najvei korak naprijed u tom podruju bio je Siemensov patent nazvan "wavy cut" uz izvedbu sa zadebljalim rubom filma. MKK kondenzatori podnose struje uklapanja i do 200 puta vee od nominalne struje (do 300 * In za napone 690-800 V).

Blok s prikljucima Spojeno Prekinuto

Kompaktno namatanje s C1,2,3Nadtlani prekida proradio Detalj A Detalj B

Nadtlani prekida (mehaniki osigura)

ERG 2010

8/2

8Tipske veliine Niskonaponski MKK AC kondenzatori standardno se izrauju za napone 230 V; 400 V; 415 V; 440 V; 480 V; 525 V, 690 V; 765 V i 800 V. Trofazni kondenzatori za napon 400 V, 50 Hz u spoju trokut Snaga kvar 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 20,0 25,0 40,0 50,0 Kapacitet 3 x mF 33 50 64 83 100 133 165 265 332 DxH mm 116x164 116x164 116x164 116x164 116x164 116x164 116x200 136x317 136x355 Teina kg 1,1 1,2 1,2 1,1 1,3 1,5 1,8 4,4 4,7

Kondenzatori se standardno isporuuju opremljeni predmontiranim keramikim otpornicima za pranjene. Otpornici vezani u trokut, trajno su prikljueni na kondenzator. Za kondenzator 25 kvar vrijeme pranjenja preko otpornika je manje od 95 sekundi, a za kondenzatore do 12,5 kvar, manje od 60 sekundi. Umjesto otpornika za pranjenje, kao kvalitetnije rjeenje moe se koristiti prigunica za pranjenje.

Prigunica za pranjenje Princip rada Gubici prigunice za pranjenje su znatno manji od gubitaka otpornika za pranjenje. Ovo je vrlo vano kod suvremenih ureaja za korekciju faktora snage s velikim optereenjem jer vijek trajanja kondenzatora ovisi o temperaturi okoline. Prigunice za pranjenje zadovoljavaju potrebu za trajno prikljuenim ureajem za pranjenje te za kratkim vremenom pranjenja od nekoliko sekundi. Zbog svojeg visokog AC otpora, prigunica za pranjenje proizvodnje Siemens stvara samo male gubitke tijekom rada kondenzatora. Kada su kondenzatori iskljueni, dolazi do vrlo brzog pranjenja preko malog DC otpora. Brzo pranjenje omoguuje brzo ponovno ukljuivanje u automatskim kompenzacijskim ureajima. Svojstva

1 1 1

Brzo pranjenje omoguuje brzo ponovno ukljuivanje kondenzatora Gubici su smanjeni Kuite je zatieno od sluajnog dodira i pogodno je za ugradnju na montanu inu

ISO zatitno kuite za MKK kondenzatore Za kondenzatore dimenzija 116x164 mm i 136x200 mmm moe se isporuiti zatitna plastina kapa ili zatitno plastino kuite. Stupanj zatite kuita je IP 54.

ERG 2010

8/3

8MKK PhaseCap Compact kondenzatoriOpenito

Serija kondenzatora PhaseCap Compact temelji se na inovativnoj MKK kondenzatorskoj tehnici koncentrinog namatanja. Razlika u odnosu na PhaseCap Premium kondenzatore je ta da se u Compact verziji kao impregnant koristi biorazgradljiva mekana smola. Time su radi kvalitetnijeg odvoenja topline poboljane neke od karakteristika, npr. podnosiva maksimalna struja je 2 * In, a struja uklapanja 300 * In. ivotni vijek je deklariran na do 180.000 radnih sati.

Tehniki podaci Standardi IEC 60831-1+2, EN 60831-1+2

Asortiman

Maksimalni napon

UN + 10% (do 8 sati dnevno) UN + 15% (do 30 min dnevno) UN + 30% (do 1 min) 1,5 ... 2,0 * IN do 300 * IN 660V: 6000V AC, 10s do 180.000 sati (za -40/C) do 130.000 sati (za -40/D) -40/D, kratkotrajno max. 55C -40/C, kratkotrajno max. 50C Prirodno ili prisilno max. 95% do 4000 m nad morem Vertikalno/horizontalno Vijak M12 na dnu kuita Nadtlani prekida, samoozdravljenje Keramiki otpornici predmontirani Ekstrudirani aluminij IP20, unutarnja montaa (po elji PVC kapa za IP54) Polipropilenski film Biorazgradljiva mekana smola Dvostruki, tropolni poboljani SIGUT prikljuci sa zatitom od dodira (VDE 0106,dio 100), max presjek kabela do 35mm2

Ovisno o uvjetima u kojima radi PhaseCap Compact kondenzatori pruaju oekivani ivotni vijek do 180.000 radnih sati to je vrijednost koju jedino nadmauje robusna MKV tehnika.

Hlaenje Vlaga Nadmorska visina Pozicija ugradnje Ugradnja i uzemljenje Sigurnost

Otpornik za pranjenje Kuite Mehanika zatita

Dielektrik Impregnacija Prikljuci

ERG 2010

8/4

8MKP (PhiCap) kondenzatoriOpenito MKP je iskuana klasina kondenzatorska tehnika koja se koristi vie od 30 godina. Osnovna razlika u odnosu na inovativnu MKK tehniku je da se trofazni MKP kondenzatori sastoje od tri jednofazna odvojena svitka koji su u kuitu smjeteni jedan iznad drugog. Dvostruki sigurnosni sistem1 1

Samo-ozdravljenje: kondenzator se sam popravlja nakon preoptereenja Nadtlani osigura: on sprjeava puknue kondenzatora na kraju njegovog vijeka trajanja ili prilikom elektrinog ili toplinskog preoptereenjaTehniki podaci Standardi IEC 60831-1+2

Asortiman

MKP kondenzatori standardno se izrauju za napone 230 V; 400 V; 415 V; 440 V; 480 V i 525 V. Raspon snaga se kree od 0,5 do 30,0 kvar za trofazne i od 0,7 do 6,0 kvar za jednofazne izvedbe.Izvedba Svitak iz Al-Zn metalizirane plastine folije (polipropilen), samopopravljiv (samoozdravljiv), s ispunom, u Al posudi s ugraenim nadtlanim osiguraem. MKP kondenzatori impregnirani su mekanom smolom (elatinom).

Maksimalni napon

UN + 10% (do 8 sati dnevno) UN + 15% (do 30 min dnevno) UN + 30% (do 1 min) 1,3 * IN 200 * IN 50 mm (npr. ruke) Zatita od vrstih predmeta > 12 mm (npr. prstiju) Zatita od vrstih predmeta > 2,5 mm Zatita od vrstih predmeta > 1 mm Zatita od praine (koliina praine nije dovoljna da izazove smetnje u radu opreme) Potpuna zatita od praine (praina uope ne prodire u kuite) OPIS Nema zatite Zatita od vertikalnih kapljica vode Zatita od kapljica vode pod kutem do 15 Zatita od kie pod kutem do 60 Zatita od prskanja vodom iz svih smjerova Zatita od mlaza vode iz svih smjerova Zatita od valova vode (na brodu) Zatita pri uronjavanju u vodu Zatita kod trajnog uranjanja i dranja pod vodom

ERG 2010

19/7

d.o.o.Kuanska 4 HR-42000 VARADIN Tel: +385 (0) 42 351 777 Fax: +385 (0) 42 351 770 E-mail: erg@erg.hr Internet: www.erg.hr