FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKANÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN Paralelní kompenzace elektrického vedení (Distribuce Elektrické Energie - BDEE) Autor textu: Ing. Martin Paar, Ph.D. Ing. Jan Varmuža Kvten 2013 epowerinovacevýukyelektroenergetikysilnoproudéelektrotechnikyformoue-learningu rozšíenípraktickyorientovanévýuky OPVKCZ.1.07/2.2.00/15.0158
2 Paralelní kompenzace elektrického vedení 3 Paralelní kompenzace elektrického vedení Cíle úlohy: Paralelní kompenzace pedstavuje možné zpsoby ovlivování pom v elektrických sítích. Jejich praktický dopad na napové a proudové pomry na vedení si ukážeme v této úloze. 3.1 Zadání 1. Domácí píprava: Každý student si spoítá, jaké napájecí naptí odpovídá VVN modelu a jaký výkon je teba nastavit na zátži, aby odpovídal požadovanému P Z. 2. Miniprotokol: a. Vypote, jaký proud I Z potee ped a po kompenzaci zátží pi výkonu P Z a cos 2-pred a cos 2-po b. Nakreslete FD ped kompenzací pro vypracování je nutné použít pravítko a kružítko. c. Nakreslete FD po kompenzaci pro vypracování je nutné použít pravítko a kružítko. Pro vypracování protokolu: 3. ením na modelu zjistte, jak se zmní U, P, I 2, I 1, cos 1 a cos 2 po pipojení kondenzátorové baterie paraleln k zátži pi zadaném a. iníku cos 2 = 0,65 b. výkonu P Z = 90 MW proti stavu ped kompenzací. 4. Pro P z, cos z vypote a nakreslete fázorový diagram vedení (jako lánek) pro stav bez kompenzace a s paralelní kompenzací a porovnejte vypotené hodnoty s namenými. i konstrukci fázorového diagramu vycházejte ze zadaných hodnot P z a cos z, zbývající hodnoty je nutné dopoítat z parametr lánku. Model pedstavuje vedení s U n = 220 kv, l = 300 km, s = 350 mm 2, AlFe 3, s parametry R k = 0,085 /km, X k = 0,434 /km, C k = 0,00845 F/km, G k = 0 S/km. Model vedení je realizován jako lánek s tmito mítky: naptí m u = u/u = 5.10-4 proud m i = i/i = 5.10-3 impedance m z = z/z = m u /m i výkon m p = p/p = m u.m i Obr. 3.1: Schéma zapojení úlohy
Paralelní kompenzace elektrického vedení 3 3.2 Teoretický rozbor Paralelní kompenzace tšina spotebi potebuje ke své funkci vedle inného výkonu i výkon jalový. Rozvodné zaízení je proto zatžováno vtším proudem než odpovídá penosu pouze inného výkonu, což vede ke zvýšení ztrát výkonu, zvýšení úbytku naptí a ke snížení zatížitelnosti zaízení inným výkonem. Nepíznivý vliv jalové induktivní složky proudu v prvcích rozvodné soustavy je možné zmírnit dodávkou jalového výkonu pímo v míst spoteby elektrické energie pipojením kondenzátoru C p ke svorkám spotebie Z Z. Tuto úpravu jalové složky proudu pomocí proudu kondenzátoru nazýváme paralelní kompenzací. Z ekonomických a provozních dvod se odbry kompenzují na úiník cos k = 0,95 ind. I I 1 Z v I rk i 1 i 2 I c U 1 Y/2 Y/2 Z z C p U 2 Obr. 3.2: Náhradní schéma paralelní kompenzace 3.3 Postup ešení 1. Zadané hodnoty U n a P z pepote pomocí odpovídajících mítek na hodnoty u n a p z, které budeme nastavovat na modelu. Tyto hodnoty je teba udržovat po celou dobu ení konstantní. 2. Podle Obr. 3.1 resp. Obr. 3.3 bez kompenzací a podle pokyn vyuujícího nakonfigurujte micí pístroje a ovládací a vizualizaní software. Obr. 3.3: Schéma zapojení pro mení na fyzikálním modelu vedení vvn s kompenzovanou a nekompenzovanou zátží
4 Paralelní kompenzace elektrického vedení 3. Nastavení cos 2. a) Pomocí autotransformátoru nastavte vstupní naptí tak, abyste na zátži obdrželi naptí u n. Zmnou hodnoty zátžného odporu nastavte úiníku cos 2 = 0,65. Celý postup opakujeme, až dosáhnete žádaných hodnot u n a cos 2. b) Odete hodnoty podle tabulky 3.1. Namené hodnoty proud, výkonu a naptí epote pomocí mítek na skutené hodnoty I 1, I 2, P 1, P 2, U 1, U 2, U. Dopote iníky cos 1 = p 1 /(u 1.i 1 ) a cos 2 = p z /(u 2.i 2 ). Ztráty na vedení jsou dány rozdílem výkon na zaátku a na konci vedení. Tím zjistíte pomry na vedení bez kompenzace. c) Paraleln k zátži pipojte kondenzátor paralelní kompenzace. Autotransformátorem doregulujte vstupní naptí tak, aby na zátži bylo konstantní naptí u n. Odete opt všechny mené hodnoty, pepote je a dopoítejte zbývající žádané hodnoty. 4. Nastavení zátže P z a) Pomocí autotransformátoru nastavte vstupní naptí tak, abyste na zátži obdrželi naptí u n. Zmnou hodnoty zátžného odporu nastavte výkon zátže p z. Celý postup opakujeme, až dosáhnete žádaných hodnot u n a p z. b) Odete hodnoty podle tabulky 1.4. Namené hodnoty proud, výkonu a naptí epote pomocí mítek na skutené hodnoty I 1, I 2, P 1, P 2, U 1, U 2, U. Dopote iníky cos 1 = p 1 /(u 1.i 1 ) a cos 2 = p z /(u 2.i 2 ). Ztráty na vedení jsou dány rozdílem výkon na zaátku a na konci vedení. Tím zjistíte pomry na vedení bez kompenzace. c) Paraleln k zátži zapojte kondenzátor paralelní kompenzace. Autotransformátorem doregulujte vstupní naptí tak, aby na zátži bylo konstantní naptí u n a zátž odebírala stále výkon p z. Odete opt všechny mené hodnoty, pepote je a dopoítejte zbývající žádané hodnoty. 5. Ve vhodném mítku nakreslete fázorové diagramy stav bez kompenzace a s paralelní kompenzací pro pípad 3 i 4. Píklad fázorového diagram uvádí Obr. 3.4:. U1k X.Ik Ij Ijk I I Ik k U2 Ic R.Ik R.I U1 X.I Uk U Obr. 3.4: Píklad fázorového diagram
Paralelní kompenzace elektrického vedení 5 Tabulka namených hodnot Tab. 3.1 bez kompenzace - cos z i 1 [A] i 2 [A] q 1 [var] q 2 [var] cos 1 [-] cos 2 [-] s 1 [VA] s 2 [VA] u [V] Tab. 3.2 s kompenzací - cos z i 1 [A] i 2 [A] q 1 [var] q 2 [var] cos 1 [-] cos 2 [-] s 1 [VA] s 2 [VA] u [V] Tab. 3.3 bez kompenzace - P z i 1 [A] i 2 [A] q 1 [var] q 2 [var] cos 1 [-] cos 2 [-] s 1 [VA] s 2 [VA] u [V] Tab. 3.4 s kompenzací - P z i 1 [A] i 2 [A] q 1 [var] q 2 [var] cos 1 [-] cos 2 [-] s 1 [VA] s 2 [VA] u [V] Shrnutí: V této úloze jsme si ukázali praktický dopad paralelní kompenzace na pomry v síti. Paralelní kompenzace umožuje zmírnit nepíznivý vliv jalové induktivní složky proudu, kterou odebírá spotebi, v prvcích rozvodné soustavy. Vedení se tak odlehuje, snižuje se úbytek naptí na vedení a klesají ztráty v síti.