Введение
На Российском предприятии по производству металлических изделий возникла необходимость в компенсации реактивной мощности, для этого были определены проблемные точки, определено время и спланированы выездные замеры показателей качества электроэнергии.
В период с 11.11.2021г. по 12.11.2021г. проводились измерения профессиональным анализатором качества электроэнергии Hioki PW-3198 заводской номер 140337762, с использованием гибких изолированных датчиков тока (петли Роговского) «Hioki CT9667», заводские номера 140314794, 140314795, 140314796, 140314797. Целью измерений являлось определение параметров качества электрической энергии и их соответствия требованиям ГОСТ 32144–2013 с последующим анализом полученных в ходе измерений данных и написанием рекомендаций по приведению параметров качества электроэнергии к нормам ГОСТ.
В результате замеров получены данные, с помощью которых осуществляется подбор установки подходящей под конкретные условия эксплуатации. Ниже приведены графики и сводная таблица для точки замера.
Замеры
Для подбора установки, необходимости применения антирезонансных дросселей и способа коммутации, необходимы следующие показатели:
- Значения суммарных мощностей cos(φ),
- Значения фазных и суммарных коэффициентов мощностей,
- Значения линейных напряжений,
- Максимальные значения суммарного коэффициента гармонических искажений тока THDI%, и напряжения THDU%.
В результате проведения замеров для каждого из этих показателей были получены динамические данные, отражающие изменения соответствующей величины во времени.
Рис №1. График изменения напряжения за период замера
Зафиксированные значения напряжения
Таблица №1.
Установившееся значение напряжения, В
|
UA
|
UB
|
UC
|
Предельно допустимые значения отклонений по
ГОСТ 32144–2013
|
нижнее
|
верхнее
|
Максимальное значение
|
401,11
|
401,75
|
403,52
|
360
|
420
|
Среднее значение
|
395,78
|
396,17
|
397,14
|
Минимальное значение
|
390,99
|
389,80
|
391,27
|
В соответствии с п. 4.2.2 ГОСТ 32144–2013 отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы:
- положительные и отрицательные отклонения напряжения на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±10 % от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721 и ГОСТ 21128 (номинальное напряжение);
- допустимые значения положительного и отрицательного отклонения напряжения в точках общего присоединения должны быть установлены сетевой организацией с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта в точках передачи электрической энергии.
Во время проведения измерений напряжение на данном участке распредсети не выходило за пределы диапазона, установленного ГОСТ 32144–2013.
Рис.№2 График изменения суммарного коэффициента мощности на данном участке цепи.
Рис. №3 График значений фазных и суммарного Cosϕ за период измерений.
Рис. №4 График максимальных значений суммарного коэффициента искажения THDU% за период измерений.
Рис. №5 Коэффициенты n-й гармонической составляющей напряжения
Из графика, изображенного на рисунке №5 следует, что уровни гармонических искажений напряжения не превышают значения по ГОСТ, но достигают критических значений, допустимых для безопасной эксплуатации конденсаторов (3 %). Преобладающими гармониками являются 5-я и 7-я гармоники тока.
Рис. №6 График суммарного потребления реактивной мощности за период измерений.
- Потребление реактивной мощности (Рис. №6) синусоидальное, с кратковременными повышениями на 40-60 квар.
Максимальное потребление реактивной мощности и также потребность в компенсации зафиксировано в момент 09:35:45 и приведено в таблице 4.1.3 ниже.
Таблица №2.
Момент времени
|
Активная мощность, P, кВт
|
Реактивная мощность, Q, квар
|
Коэффициент мощности, cosϕ, о.е.
|
Требуемый коэффициент мощности,
Cosϕ треб, о.е.
|
Вычисленная мощность компенсации, Q комп, квар
|
09:35:45
|
180,0
|
86,00
|
0,86
|
0,97
|
100
|
На данном участке распределительной сети имеется необходимость компенсации реактивной мощности, с контакторной коммутацией ступеней компенсации.
Расчет мощности конденсаторной установки
|
Pmax уст
|
Qmax уст
|
cos f
|
Umax
|
Umin
|
Кзап
|
THDU
|
THDI
|
A
|
B
|
C
|
A
|
B
|
C
|
402,25
|
345,75
|
0,74
|
403,52
|
389,80
|
1,25
|
1,10
|
1,11
|
0,95
|
3,78
|
3,82
|
3,65
|
Исходя из потребления реактивной мощности (Рис. №6), и расчетных коэффициентов, на данном участке необходима установка компенсации мощностью 100 квар.
Рекомендации по внедрению конденсаторных установок
На точке проведения замеров максимальные параметры коэффициента гармонических искажений напряжения (THDU) соответствуют ГОСТ 32144- 2013, но приближены к критическим значениям, необходимым для безопасной работы конденсаторов. Рекомендуется применять конденсаторы на повышенное напряжение (440 Вольт).