Vliv přenosu jalového výkonu na ztráty v distribučních sítích. František Žák AMPÉR 21. březen 2018

Transkript

1 Vliv přenosu jalového výkonu na ztráty v distribučních sítích František Žák AMPÉR 21. březen 2018

2 Eliminace přetoku jalového výkonu Eliminace jalového výkonu induktivního charakteru Indukční stroje Některé světelné zdroje Eliminace jalového výkonu kapacitního charakteru Odběry s kapacitním charakterem jalového výkonu Nabíjecí kapacitní proudy kabelových vedení Krátké vývody Dlouhé vývody

3 Jalový výkon U P činný výkon Q jalový výkon cos Q sin I Jalový výkon induktivního charakteru P = 0; Q = UI

4 Jalový výkon U P činný výkon Q jalový výkon cos Q sin I Jalový výkon kapacitního charakteru Jalový výkon induktivního charakteru

5 U I cos I I cos(ϕ) I sin(ϕ) Q sin

6 Proč jsou ovlivněny ztráty přetokem Q R L cos(ϕ) I (%) Pz (%) 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , I (%) 400 Pz (%) ,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 cos(ϕ) 100 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 cos(ϕ) 6

7 TRANSFORMÁTOR elektrický indukční stroj 7

8 Q (kvar) 1600,0 1400,0 1200,0 Odběr induktivního jalového výkonu transformátoru v závislosti na jeho zatížení Transformátor 110kV/23 kv 40 MVA uk= 11,5% Pk= 110 kw Po = 19,5 kw io= 0,15% 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0, Zatížení (%) 8

9 Q (kvar) 6,0 5,0 Transformátor 22kV/0,4 kv 400 kva uk= 4% Pk= 3,85 kw Po = 610 W io= 0,2% Odběr induktivního jalového výkonu transformátoru v závislosti na jeho zatížení 4,0 3,0 2,0 1,0 0, Zatížení (%) 9

10 Transformátor - indukční stroj Transformátor naprázdno/ plné zatížení Distribuční transformátor 400 kva (0,52 kvar až 5,7 kvar) cca 7,8 m až 85 m kabelu o průřezu 3x240 mm 2 Napájecí transformátor 110 kv/22 kv, 40 MVA (56,7 kvar až 1,6 MVAr) cca 0,85 km až 23,7 km kabelu o průřezu 3x240 mm 2 Otázka: Je v rozsáhlé kabelové síti vhodné kompenzovat distribuční transformátory? 10

11 Ztráty v transformátoru 11

12 Transformátor Ztráty vyvolané zatížením a magnetizačním proudem (minimální) Ztráty vyvolané zatížením Ztráty v magnetickém obvodu 12

13 Velikost ztrát transformátoru v závislosti na jeho zatížení Sn40 MVA, uk= 11.2%, Pk= 155 kw, Po = 20 kw, io= 0,76% 13

14 Výpočet platby za jalovou energii induktivního charakteru! " # " #! $ Kde: c p cena za nedodržení účiníku (Kč) Tabulka: Hodnota přirážky u za nedodržení účiníku Pásmo tg(φ) min tg(φ) max Přirážka 1 0 0, ,329 0,484 0, ,485 0,750 0, ,751 1,020 0, ,021 1,333 0, ,334 a více 1,0000 P max nejvyšší naměřenýčtvrthodinový odebraný elektrický výkon za vyhodnocované období (MW) c rk cena za rezervovanou roční kapacitu na příslušné napěťové hladině ( Kč/MW) u přirážka za nedodržení účiníku (-) c ps cena za použití sítí na příslušné napěťové hladině (Kč/MW) c se cena za silovou elektřinu (Kč/MWh) W množství elektřiny za vyhodnocované období (MWh) 14

15 Q = 0,923.P Q = 0,3286.P 15

16 Ukázka časového průběhu zatížení 16

17 Vyjádření velikosti Q na činném zatížení P 17

18 Odběr malého výrobního podniku 18

19 Vyjádření velikosti Q na činném zatížení P 19

20 Spotřeba energie po jednolitých měsících 20

21 Vypočítaná hodnota tangenty a přirážky u 21

22 Měsíční platby za jalovou energii 22

23 Optimalizace výkonu kompenzačního kondenzátoru Tisíce Řoční platba za jalový výkon (tis. Kč) Kompenzační výkon Qc (kvar) 23

24 Změna zatížení při použití kompenzačního výkonu 32,5 kvar 24

25 Vypočítaná hodnota tangenty a přirážky u s kompenzačním výkonem 32,5 kvar 25

26 Platba za jalovou energii po instalaci kompenzačního výkonu 32,5 kvar 26

27 Kapacitní jalový výkon Platba 440 Kč/MVArh Eliminace: dekompenzační tlumivky Důležitý parametr: ztráty tlumivek 27

28 Časový průběh zatížení Kapacitní charakter jalového výkonu 28

29 Vyjádření velikosti odběru jalového výkonu na činném zatížení 29

30 Vyjádření velikosti odběru jalového výkonu na činném zatížení Qtl= 105 kvar 30

31 Dlouhé vývody s velkým nabíjecím proudem 31

32 dp Z =dr.i 2 dp Z =dr.i 2 dp Z =dr.i 2 dl dr dl dr dl dr dc dc dc 32

33 %& '& '& %& '& '& %& '& '& %& '& '& %( '& %( '& %( '& I I C = I kapacitní I Z = I odběr L 33

34 Ztráty na vedení s délkou L a zatížené proudem I Z 5 ) * +,.. ) "/ ) ) 3 7,."7, 0 ). 3 "7, Kde: Pz I C R V I Z L jsou celkové ztráty na vedení hodnota nabíjecího kapacitního proudu vývodu (A/km) hodnota odporu daného vedení (Ω/km) přenášený proud vedením (A) délka vývodu (km) 34

35 Ztráty na vedení naprázdno s délkou L ) 7, Kde: Pz I C R V L jsou celkové ztráty na vedení hodnota nabíjecího kapacitního proudu vývodu (A) hodnota odporu daného vedení (Ω) délka vývodu (km) 35

36 Dekompenzační proud tlumivky 0 A Místo instalace tlumivky číslo uzlu Počátek vedení 50 A Ztráty při instalaci dekompenzační tlumivky na počátku vedení Ztráty na vedení bez dekompenzační tlumivky Konec vedení 36

37 Ztráty na vedení při instalaci 2 ks dekompenzačních tlumivek o výkonu 50% Qc - vliv místa instalace tlumivek Při instalaci jedné tlumivky o výkonu 100% Minimum při instalaci v 50% délky vývodu Minimum ztrát 37

38 Ztráty na vedení při instalaci 2 ks dekompenzačních tlumivek o výkonu 50% Qc - vliv místa instalace tlumivek TL. A =25% TL. B =75% 38

39 Pro neutrální účiník na počátku vedení Nabíjecí výkon = výkon dekompenzační tlumivky Kabelové vedení 22-AXEKVCE S (mm 2 ) R (Ω/km) C (μf/km) Ic (A/km) Kritická délka vedení D K pro 1 tl(km) pro 2 tl(km) Vypočtené kritické délky kabelového vedení 22 kv pro instalaci 1 a 2 dekompenzačních tlumivek s vlastními ztrátami 0,5% při požadavku dodržení neutrálního účiníku na počátku vedení 39

40 PC Stand-by režim: kapacitní odběr Stand-by režim 40

41 PC chod: induktivní odběr Přestaň brát jalovinu nebo tě recykluji Stand-by režim 41

42 Úsporná svítidla LED svítidla Kapacitní charakter zátěže 42

43 Shrnutí 1. Analyzovat charakter a zdroj spotřeby jalového výkonu a) Problematika nabíjecích kapacitních proudů b) Problematika změny struktury spotřebičů, moderní zdroje pro elektroniku c) Odběry jalové energie indukčními stroji 2. Navrhnout vhodná opatření s respektováním ztrát a) Ekonomické řešení b) Technické řešení 43

44 Děkuji za pozornost Kontakty Ing. František Žák, Ph.D. E: T: ;