METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK

Transkript

1 STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ BRNO,KOUNICOVA16 METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK Třída : K4 Název tématu : Metodický list z elektroenergetiky Školní rok: 2009/2010

2 Obsah 1. Rozdělení přenosové elektrizační soustavy El.sítě nízkého napětí:. 8 o Parametry vedení 8 o Vedení s jedním odběrem. 8 o Stejnosměrné vedení 8 o Jednofázové vedení.. 9 o Třífázové vedení. 11 o Vedení s několika odběry. 11 o Vedení napájené ze dvou stran.. 12 o Grafické řešení vedení.. 13 o Výpočet a řešení sítí 13 o Redukce.. 13 o Hvězdicová síť. 14 o Uzlová síť 15 o Mřížová síť Vedení vysokého napětí VN:. 17 o Výpočet parametrů.. 17 o Náhradní schéma. 17 o Postup při výpočtu vedení.. 18 o Provozní diagram Vedení velmi vysokého napětí VVN: o Parametry.. 20 o Ztráty na vedení. 20 o Postup při výpočtech vedení. 21 o Řešení graficky náhradních schémat 21 o Ferrantiho jev.. 27 o Kompenzace účiníku - princip, výpočet kompenzačního výkonu, druhy kompenzace a kompenzační zař

3 1. Rozdělení přenosové elektrizační soustavy: Elektroenergetika se zabývá: výrobou, rozvodem a užitím elektrické energie prvotní energií zdrojů palivo, voda, vítr, dřevo, slunce přeměnou těchto zdrojů na elektrickou energii; na straně spotřebitele se jedná vždy o čistý produkt energie. Elektrickou energii nelze akumulovat v potřebném množství, proto se většině případů se vyrobené množství rovná spotřebovanému množství elektrické energie. Konečná elektrifikace ČR byla v roce Přenosová soust.: - souhrn zařízení umožňujících přenos elektrické energie od zdroje ke spotřebiči, nebo spotřebiteli Podmínky přenosu: 1. bezpečný vyloučit úraz 2. spolehlivý 3. mezní úbytek napětí (kolem 5%) 4. soustava musí být hospodárná Vývoj přenosové soustavy: stejnosměrné vedení na krátké vzdálenosti 20.stol přenos stejnosměrného proudu a velmi vysokého napětí se již přenášelo 220kV se přenášelo i 440kV Přenos stejnosměrného proudu: Malé elektrárny s malým dynamem pro jednotlivé objekty (tkalcovny, apod.). Tato stejnosměrná soustava byla dvouvodičová o napětí 60 70V, pak i 110kV. Pro větší vzdálenosti se používala třívodičová soustava. 3

4 Přenos velmi vysokým stejnosměrným napětím: Střídavý proud se usměrní řízenými polovodičovými součástkami. Přenos se děje stejnosměrným napětím. Na přijímací straně jsou ve střídačových stanicích řízené polovodičové součástky, které změní stejnosměrný proud na střídavý. Výhody ss přenosu: 1. Venkovní vedení je levnější; stačí dva vodiče a jejich izolace může být tenčí 2. Odpadá dodávka jalového kapacitního výkonu do vedení 3. Stejnosměrný přenos umožňuje propojení dvou soustav s různým kmitočtem. Nevýhod ss přenosu: 1. Usměrňovací a střídačové stanice jsou složité a nákladné 2. Je obtížné připojit na vedení odbočku 3. Na přijímací straně musí být zdroje jalového proudu na krytí jalového odběru spotřebičů 4. Koncové stanice ruší telekomunikační zařízení Podle ekonomických rozborů je ss přenos výhodnější než střídavý při přenášeném výkonu 500MW při délce nad 500 km u venkovních vedení a nad 50 km u kabelových vedení. Střídavý přenos Transformátory umožnily vyrobené napětí v elektrárně (6kV) zvýšit na napětí hospodárné pro přenos energie a na straně odběratele opět snížit na bezpečnou velikost napětí. Trojfázová soustava Vytváří točivé magnetické pole, které je základem činnosti indukčních motorů Rozdělení soustavy podle použitého napětí 1. Místní rozvod (přenos s napětím zdroje). Napětí zdroje (např. 3x220/380V) se přivádí přímo ke spotřebičům. 4

5 2. Distribuční (přenos s jednou transformací). Generátor vyrábí vysoké napětí (např.6kv), které se rozvádí do jednotlivých obcí a tam se transformuje na napětí spotřebičů např. 3x220/380V 3. Primární (přenos se dvěma transformacemi) Generátorové napětí 6-15kV se transformuje na napětí primární sítě 22, 35KV. Primární síť přivede napětí do obcí a závodů, kde se transformuje vysoké napětí na nízké napětí spotřebičů 3x220/380 V. 4. Nadřízený, magistrální (přenos se třemi transformovnami). Napětí generátoru se zvyšuje na velmi vysoké napětí 110, 220, 400, 750kV. Vedení velmi vysokého napětí překlene velké vzdálenosti a na vhodných místech se v transformovnách spojí s primární sítí. Normalizovaná napětí: 1. malá napětí - nepřesahuje 50V, ochrana vodičů - MN - ELV 2. nízká napětí - do 1kV - NN - LV 3. vysoká napětí - nad 1kV - VN - HV 4. velmi vysoká napětí - nad 38kV -VVN - HV Jmenovité průměry jader vodičů 0,35; 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 210; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000; Konstrukce lan s ocelovým jádrem (duší) označují se: AlFe 3 ; AlFe 4 ; AlFe 5 ; AlFe 6 ; AlFe 6. AlFe 6 120mm 2 matematický průřez ocelového jádra je 21,99mm 2. Matematický průřez hliníkového pláště je 127,62mm 2 a poměr hliníku a železa je asi 6:1, proto AlFe 6. Jmenovitý průřez je 125mm 2, matematický průřez (součet průřezů všech drátů je 142,62mm 2 ). Skutečný poměr hliníku k železu je 5,8:1. Matematický průřez ocelového jádra je 21,99mm 2. Matematický průřez hliníkových drátů je 127,627mm 2 a jmenovitý průměr drátu ocelového lana je 2mm. Toto ocelové lano je ze 7 drátů a jmenovitý průměr drátů pláště je 2,5mm. Maximální odpor je 0,225 Ω.km -1 Tyto hodnoty můžeme najít v elektrotechnických tabulkách. 5

6 Stejnosměrná soustava L+ kladný pól tmavě červená L- záporný pól tmavě modrá M střední vodič světle modrá Střídavá soustava L 1 1. fáze L 2 2. fáze oranžová (černá, hnědá) L 3 3. fáze N střední vodič světle modrá PEN nulovací vodič zelenožlutá Izolované vodiče Na povrchu jádra vodiče: a) pevné uložení b) pohyblivá uložení šňůra Označuje se pomocí písmen velké abecedy, každé písmeno nese informaci, maximálně 4 písmena: 1. písmeno materiál jádra 2. písmeno materiál izolace jádra (žíly) 3. písmeno rozlišení typů vodičů 4. písmeno materiál pláště Značky izolovaných vodičů A Jádro z hliníku - Kruhový průřez - B - Kaučukový vulkanizát se zvýšenou tepelnou odolností - Kaučukový vulkanizát se zvýšenou tepelnou odolností C Jádro z mědi D - - Důlní vodič - F Oteplení nebo ovinutí drátem G - Kaučukový vulkanizát - Kaučukový vulkanizát H - - Plochá šňůra - L - - Lehká šňůra - M - PVC se zvýšenou Můstkový vodič - odolností proti mrazu O Textilní opletení nebo páska R - - Složené jádro - vodiče S - Vulkanizát ze Střední šňůra Vulkanizát ze silikonového silikonového kaučuku kaučuku T - - Těžká šňůra - U Vulkanizátor z chloroprenového kaučuku V - - Vlečný vodič - Z - - Svařovací vodič - X - - Výtahový vodič - Y - PVC Dvojitá izolace PVC Q - PVC s odolností proti mrazu - PVC s odolností proti mrazu 6

7 Silnoproudý kabel: skládá se z jednoho, nebo více jader jejich izolace př. obalu. Použití: pro přenos a rozvod energie tam, kde se nedá použít venkovní vedení, v elektrárnách, rozvodnách a v napěťových soustavách do 400kV Terminologie: - samostatný kabel obsahuje vlastní nosný prvek, kterým se může zavěsit - ovládací kabel (signální) - instalační kabel silový, určen pro pevný rozvod v budovách - propojovací kabel pro pevná uložení, uvnitř budov - páskový kabel žíly uspořádané vedle sebe v rovině - můstkový kabel dva, nebo více žil vedle sebe v rovině - topný kabel určen na ohřevy - vlečný kabel - svařovací kabel - výtahový kabel Písmenové značky kabelů a jejich význam: Materiál jader Materiál izolace jader Materiál pláště Obal nad pláštěm A Hliník - Hliník - B Zesílená protikorozní ochrana C Měď D Pancéř z ocelových drátů E - Polyetylen - - G - Gumový vulkanizát - - J Jednoduchá protikorozní ochrana K - Kabel - Kabel M - Napuštěný papír, - - nestékavý impregnát N - Nestékavý impregnát, - - normální impregnát O - - Olovo - P Pancíř z ocelových pásků Q - - Slitina olova - U - - Vulkanizát - z chloroprenové ho kaučuku V Vlákninový obal Z Nemagnetický Y - - Měkčený PVC Speciální obal PVC Označení izolace z PVC 7

8 2. Elektrické sítě nízkého napětí (NN) 2.1. Parametry vedení: vlastnosti vedení: zatím jsme určovali průřez vodičů vzhledem k oteplení (instalace v obytných budovách), ale u rozvodných sítí jsou vzdálenosti přenosu daleko větší než v budovách a průřezy by nestačily. Na vedení by vznikaly velké úbytky napětí. Úbytek nebo zvýšení napětí o určité procento má velký vliv na životnost spotřebičů (sporáků, žehliček, žárovek, motorů). Povolený pokles napětí je určen ČSN a je to pokles napětí na svorkách spotřebiče způsobený úbytkem napětí na vedení (od zdroje ke spotřebiči). ČSN - doporučený úbytek 5%. Pakliže v síti je napětí 220/380V, pak transformátory mají 231/400V. Musíme tedy rozvodnou síť dimenzovat tak, aby dovolený úbytek napětí nebyl překročen. Víme, že toho dosáhneme pomocí parametrů vedení, které jsou u střídavého vedení čtyři: 1. Činný odpor (rezistance) R (Ω) 2. Indukčnost L (H) 3. Kapacita C (F) 4. Svod Na počtu parametrů, které pro vedení uvažujeme, závisí velikost přenášeného napětí. Soustavy: NN a k tomu určujeme pouze R a L: VN a k tomu určujeme R a L VVN a k tomu určujeme R, L, C a G 2.2. Vedení s 1 odběrem: Otevřená vedení s jedním odběrem na konci: výpočet vedení NN: Stejnosměrné vedení: U [V] Na délku l máme jeden drát kladný a jeden záporný. Pro sítě se bere v úvahu ohřev nad 60 C. Pak uvažujeme ρ mědi je 2, Ω.m S průřez dosazovaný v m 2 l vzdálenost od napájecího bodu k odběrovému v m 8

9 I proud procházejícího vedení v A Směrodatnější je pro nás procentní úbytek výkon: [%] pak: R K *Ω.km -1 ] ohmický tabulkový odpor na 1 km délky vedení Střídavé vedení se počítá stejně jako stejnosměrné, ale při zaokrouhlení si musíme uvědomit normalizovaný průřez a že indukční reaktance zhoršuje poměry na vedení. R, X L 2.2.2Jednofázové vedení Fázorový diagram pak vypadá takto: U 1 ω U 2 X L.I I R*I I.sin - jalový R.I.cos X L.I.sin 9

10 Mohou na vedení nastat tyto stavy: 1) X L = 0; cos = 1 R 0 U I U 1 R.I U úbytek se vypočítá stejně jako u stejnosměrného vedení 2) X L 0; R 0; cos 1 ω I č U 2 X L.I U 1 I J I R.I I.sin - jalový R.I.cos X L.I.sin *Ω+ Jedná se o hodnoty proudy v absolutní hodnotě [A] [V] [V] 10

11 2.3. Střídavé trojfázové vedení: úbytek ve fázi je dle fázového diagramu stejný jako u jednofázového vedení. výkon třífázové soustavy se vypočítá: pak: 2.4. Vedení s několika odběry: A I 1, I 2, I 3 I 2, I 3 I 3 l 1 l 2 l 3 U 1 U 2 U 3 I 1 I 2 I 3 do první rovnice dosadíme za úbytky proudový moment moment výkonu úbytek v procentech: Řešené příklady 11

12 2.4.1 Vedení rovnoměrně zatížené: Příkladem je veřejné osvětlení. Přesný výpočet je pracný a zdlouhavý. Rovnoměrná zátěž se udává α [A.m -1 + popř. *V.m Pro zjednodušení výpočtu se rovnoměrná zátěž nahrazuje jedním osamělým odběrem, který působí v polovině délky a jeho hodnota se vypočítá jako 2.5. Vedení napájené ze dvou stran Pro zjednodušení předpokládáme, že napětí v napájecích bodech A a B jsou stejná, tzn. U A = U B. Jsouli napájecí napětí různá, je třeba počítat s vyrovnávacími proudy (výkony). Jako při řešení nosníku na dvou podpěrách. Využijeme momentové věty k bodu B: [W] [m] Napájecí výkon v bodě A: Napájecí výkon v bodě B: Po vypočtení P A a P B najdeme bod X. Bod X se nachází na odběru, který je napájen jak z bodu A, tak z bodu B. Pak pokračujeme stejně jako u výpočtu vedení napájeného z jedné strany. Řešené příklady 12

13 2.6. Grafické řešení vedení Sítě napájené z jedné strany: výraz pro úbytek napětí, vyjadřuje pro proměnnou U a L rovnici přímky, kde směrnice přímky je k a přímku můžeme nakreslit za použití úměry, toto nakreslíme jako pravoúhlý trojúhelník s odvěsnami a. Přepona je směr přímky vyjadřující vztah mezi U a L. I U U L Vidíme, že grafické řešení úbytku napětí je podobné jako řešení nosníku v mechanice. x U X L Obecný příklad grafického řešení vedení napájeného ze 2 stran: měřítka: m d : (1m 2mm); m A : (1A 1mm); pólová vzdálenost: m j (1 0,5mm) 2.7. Výpočet a řešení sítí Rozvodné sítě NN jsou sestaveny z většího počtu vodičů s různým průřezem různého materiálu, mohou mít několik uzlů a několik napájecích bodů. Při řešení složité rozvodné sítě můžeme využít Kirchhofových zákonů, ale dostaneme rovnice o mnoha neznámých, jejichž řešení neumíme matematicky zvládnout. Proto se snažíme složité sítě převést na jednoduchý tvar. Říkáme tomu redukce. U všech redukcí musíme vycházet z předpokladu, že elektrické poměry před ní a po ní budou stejné. 13

14 1. Redukce zátěže: Použijeme tam, kde se potřebujeme pro výpočet určitý úsek zbavit zátěže. Náhradní zátěž musí mít stejný moment k redukovaným bodům jako skutečná zátěž. (řešení se podobá vedení napájeného z obou stran). 2. Redukce materiálů vodičů: tam kde je síť složena z různých materiálů, převedeme vodiče na materiál, který převládá. Redukované vedení bude mít stejný průřez, ale jinou délku. Jde pouze o matematickou operaci, protože ve skutečnosti by tomu bylo naopak. Musíme vycházet z předpokladu, že obě vedení budou mít stejný odpor. 3. Redukce na průřezu: průřez vodiče S 1 průřezem S 2 tak, aby odpor na vodiči byl stejný. 4. Redukce průřezu a materiálu 2.8. Hvězdicová síť - se stejným napájením v bodech Příklad výpočtu hvězdicové sítě: Navrhněte průřez hliníkového vedení tak, aby u % = 4%. U = 380V, X zanedbáváme: AD: DB: DC: 14

15 Redukce napájecích bodů: Určení napájecích výkonů do bodu D je z ABC stejný součin: Vypočítané výkony P A, P B a P C dosadíme do původního schématu a v jednotlivých bodech budeme odpočítávat výkony směrem k bodu D. V bodě D nám vyjde jedna větev, která bude napájená i ostatními větvemi. V našem případě je to větev DB. Najdeme odběr, který je napájený z obou stran. Označíme jej X a pak už u této větve pokračujeme stejně jako u výpočtu vedení s několika odběry Uzlová síť Řešení uzlových sítí: (místo velkého L pište malé l) Postupně zjednodušujeme jednotlivé větve stejným způsobem, jako se to dělá u sítí nízkého napětí napájených ze dvou stran. Určíme si vedení mezi dvěma body a to zjednodušíme na jeden odběr. Tímto způsobem zjednodušíme vedení mezi všemi body a tyto zjednodušené větve začneme sčítat. Některé větve jsou ale do trojúhelníku. Tím pádem musíme provést transfiguraci trojúhelníka na hvězdu. 15

16 Transfigurace trojúhelníka na hvězdu: Ke konci pouze určíme výkony jednotlivých větví a rozpočítáme je v celé síti. Řešené příklady sítě a uzlové sítě Mřížové sítě V hustě zastavěných městských čtvrtích, kde jsou bloky pravidelně uspořádány, bývají mřížové sítě. Do všech ulic se položí kabely stejného průřezu a v místech křižování se přes pojistky propojí. Ve vhodných místech se síť napájí ze stejných transformátorů připojených k hlavní transformovně a to buď paprskovými, nebo okružními napáječi, obvykle s napětím 6kV. Transformátory mají na vstupní straně odpojovač, nebo vypínač a jsou jištěny pojistkami. Na sekundární straně je spínač vybaven zpětným relé, které jej ovládá. To se využívá hlavně při zkratu v napáječích. Hlavní výhody mřížových sítí: 1. Lepší využijí výkonu transformátoru 2. Snadná přizpůsobivost 3. Všechny transformátory jsou stejné 4. Úbytky napětí jsou malé, lze propojovat i větší motory nakrátko apod. 5. Bezpečnost dodávky je zlepšená, při poruše jednoho transformátoru převezmou dodávku ostatní 6. V transformátorech jsou menší ztráty, protože se nezatížené transformátory mohou odepnout Nevýhody mřížových sítí: 1. Větší zkratové proudy Napájecí bod mřížové sítě: Návrh mřížové sítě se značně zjednoduší, předpokládáme-li rovnoměrné zatížení a stejná čtvercová oka. Jednotlivé sítě se od sebe liší měrným počtem polí (neboli ok a značíme jej malé m ). Další hodnota je měrná napájená délka, kterou značíme malé h Největší úbytek bude uprostřed mezi napájecími body, ve vzdálenosti a měřené zatížení, které označujeme i *A/m] 16

17 3. Vedení vysokého napětí (VN) 3.1. Náhradní schéma VN Vedení VN se používá pro přenos elektrické energie na vzdálenost do 30km. Proto je nazýváme krátká vedení Výpočet parametrů úbytek napětí na vedení VN závisí na dvou parametrech: odporu - R a indukčnosti L, při zanedbání kapacity a svodu. Můžeme tedy určit buď skutečný úbytek, nebo přibližný. AlFe I R L 17

18 c U 1 X L.I.cos I 0 e a U 2 X L.I R.I.sin b R.I.cos X L.I.sin Přibližný výpočet úbytku: Skutečný výpočet úbytku: přesný úbytek v komplexních číslech: - můžeme zanedbat úbytek fázového napětí je Řešené příklady 3.3. Postup při výpočtu VN Při výpočtu vycházíme ze známých požadavků na přenos a to jsou: P 2 - výkon na konci vedení (kw, MW) U 2 - sdružené napětí na konci vedení (kv, V) cos 2 - účiník na konci vedení L - délka vedení (km) + ještě další různé hodnoty (účinnost, apod.) Z těchto zjištěných hodnot pak určujeme hodnoty na počátku vedení 18

19 3.4. Provozní diagram VN Má-li být napětí na konci vedení při různém zatížení stejné, nebo stálé, musíme průběžně měnit velikost napětí na začátku, abychom nemuseli každý případ zvlášť počítat, nakreslíme pro určité vedení provozní diagram, který je odvozen z fázorového diagramu vedení. W[kW] Z.I č X.I č U 1 U 2 R.I č I R.Ij Z.Ij X*Ij 100%?% Q[kvar] Z našeho provozního diagramu určíme napětí na počátku pro případ, že vedením se přenáší 3MW a 2Mvar. Řešené příklady 19

20 4. Vedení velmi vysokého napětí (VVN) 4.1. Parametry VVN R činný odpor: X L - Indukční reaktance: Indukční reaktance X L LC je celková indukčnost vedení na jednotku délky. LC=L+M Při odvození: vzájemná indukčnost L je průběh indukce uvnitř vodiče, která je lineární B C kapacita Ve výšce h nad zemí je vodič, mezi zemí a tímto vodičem je kapacita. Jakoby si můžeme představit vodič osově souměrný na druhé straně země. Kapacita osamělého vodiče nad zemí, kde zpětný vodič je zem. Kapacita proti zemi se vypočítá: 4.2. Ztráty na vedení VVN Svod je činná složka admitance Y. Žádný izolant nemá nekonečně velký odpor, proto prochází určitý proud, a to jak vnitřkem, tak povrchem izolantu. Tento jev se nazývá svod. U f je napětí proti zemi a R i je odpor izolace. Ztráty svodem vznikají znečištěním povrchu izolátorů (uhelný prach, saze) a zmenšení izolačního povrchu také vzniká počasím (vlhko, mlha, déšť). Předepsaný izolační opor venkovního vedení za vlhkého počasí na jeden km délky je: při nízkém napětí je 24kΩ do 20kV je 80Ω/V nad 20kV je 1,6MΩ Koróna: Je doutnavý výboj, má bledofialovou, až narůžovělou barvu a objeví se tehdy, když intenzita el.pole překročí pevnost vzduchu. (30kV/cm). Velký problém nastává na vedení VVN, protože musíme volit vodič s dostatečným průměrem (400kV se vodič volí až 50mm). Používají se pouze svazkové vodiče, kde dielektrický uvažujeme svazek jako jeden drát. Mají však další nevýhodu při omrzání námrazou. Fázové napětí, při kterém se objeví koróna, se nazývá kritické napětí koróny. 20

21 m 1 je součinitel jakosti povrchu vodiče.(hladký - 1; světlý - 0,93; lano - 0,87-0,83) m 2 součinitel počasí (pěkně - 1, špatné počasí - 0,8) δ hustota vzduchu závislá na tlaku v nadmořské výšce a teplotě vzduchu. (normální tlak - 1) r poloměr vodiče a střední vzdálenost mezi fázemi *m+ Ztráty na 1km normálního vodiče při normálním počasí Postup při výpočtech vedení VVN Vedení VVN se vyjadřuje jako čtyř pól: - činný odpor R (rezistence) - indukčnost XL (reaktance) - kapacita BC (susceptance) - svod G 4.4. Řešení graficky náhradních schémat: π, T a π (Pí) článek používá se do 300km T (Té) článek používá se do 200km γ (Gama) článek používá se do 100km Vstupní veličiny vypočítáváme z výstupních veličin pomocí přenosových rovnic a Blondelových konstant: 21

22 π článek: Podle I.KZ: Podle II.KZ: 22

23 V admitanci se zanedbává vodivostní složka G. G je přibližně rovno 0. Konstanty: 23

24 T článek 24

25 dosadíme do rovnic: článek 25

26 Řešené příklady 26

27 4.5. Ferrantiho jev Jev byl poprvé pozorován na depfortském kabelu roku 1890 a pozoroval ho pan Ferranti. Jedná se o dlouhé vedení naprázdno. A můžeme ho odvodit buď na článku π, nebo T. Vzniká tehdy, když dlouhá, nebo kabelová vedení jsou provozována naprázdno. T článek na začátku U 1f, na konci U 2f. U 2f =U 1. X K. I C I C U 1 R. I C Schéma U 2 I 1 R X L B C Stav nastává v krajním případě, kdy na konci vedení není odebírán žádný výkon. Nastane chod naprázdno a při zanedbání svodů poteče do vedení jen nabíjecí proud. Tento kapacitní proud vyvolá úbytky napětí na podélné impedanci a vidíme, že fázové napětí na počátku je menší, než na konci. Na základě těchto jevů chceme zjistit přirozený výkon vedení. To je takový přenášený výkon, při kterém nabíjecí (kapacitní) výkon vedení a indukční výkon vedení budou co do velikosti stejné. 27

28 Magnetická energie: Elektrostatická energie: W m = W e Impedanci Z V nazýváme vlnovou impedancí ideálního vedení. Výkon, při kterém je podmínka splněna nazýváme přirozený výkon. Při přenosu přirozeného výkonu jsou napěťové poměry nejvýhodnější. Pakliže U 1 P < P P P = P P P > P P t Vlnová impedance VVN vedení je Ω u venkovního vedení a 35-45Ω u kabelového vedení. Jalový výkon potřebný pro nabíjení kapacit a jalový výkon spotřebovaný v indukčnostech se navzájem vyměňují a vedení se samo kompenzuje Kompenzace účiníku Většina spotřebičů potřebuje určitý výkon na vytvoření magnetického pole. Většina sítí má indukční charakter: I Č U I J I Rozkládá se na činnou a jalovou složku. Zlepšování účiníku bez kompenzace: Pohony se synchronními motory, málo zatížené motory nahradíme menšími, omezíme chod motoru naprázdno, málo zatížené motory napájíme menším napětím. Výhody kompenzace: Zmenšování celkového proudu, zmenšování ztrát výkonu vedení, zmenšení úbytku napětí, levnější sazba za elektrickou energii. 28

29 Způsoby kompenzace: - Dle požadovaného zlepší účiníku - Dle požadovaného zlepšení zdánlivého výkonu - Dle požadovaného zvětšení využití příkonu - Dle požadovaného zlepšení napěťových poměrů - Dle požadovaného zmenšení ztát při přenosu Kompenzace dle požadovaného zlepšení účiníku pro článek Obecné odvození: při stanovení obecného vztahu pro výpočet paralelního kompenzačního prostředku je nutno vycházet z následujícího schématu: I 1 R X L I 2 I 2C I 3 I C U 1f U 2f sestrojíme vektorový diagram: U f X L. I C R. I C U 1fα U 1f X L. I 1 υ K 2 I 2C 2 2 I 1 23 I 2 I C R. I 1 I 3 I G R.I 1 cos 23 X L.I 1 sin 23 U f Pro vedení bez kompenzačního prostředku je fázový úbytek napětí: Při vedení s paralelním kompenzačním prostředkem je fázový úbytek napětí: 29

30 Zkoumáme-li podmínku rovnosti pro napětí na konci i na začátku: úbytek napětí: dostaneme: po úpravě: proud kompenzačního prostředku: takže: Pro další stanovení je nutné odvodit stejné kompenzace, jež se stanoví z vektorového diagramu proudů: I W součinitel kompenzace: K I LC I 2K činný proud je: I 2 I C a stupeň kompenzace: I L Podle stanoveného stupně kompenzace bude ponechána na vedení pevná hodnota úbytku napětí pole: a 30

31 Tento kompenzační proud je celkový, je proto nutné k tomuto proudu přičíst hodnotu nabíjecího proudu, abychom dostali celkovou hodnotu Chceme-li zlepšit účiník až na hodnotu je nutné to provést ve vektorovém diagramu a hodnotu přídavného kapacitního proudu přičíst k celkovému Výkon paralelního kompenzačního prostředí ku Q C (kde i = 3, C, K, Cc, Cv). Řešené příklady Zdroje použité literatury: - Elektroenergetika (O.Boháč, L. Dembovský) - Elektroenergetika I. (Jaroslav Foit) - Elektroenergetika (Štefan Pfecko a kolektiv) - Příklady a úlohy z elektroenergetiky (Homolka, Foit) vlastní zápisky ze 3. ročníku 31