Įvadas
Šiame straipsnyje nagrinėjama transformatoriaus aktyviosios galios priklausomybė nuo apkrovos, siekiant suprasti galios nuostolius ir optimizuoti transformatorių veikimą elektros energetikos sistemose. Straipsnyje remiamasi vartotojo pateikta informacija, papildant ją esamomis žiniomis šioje srityje.
Aktyviosios galios nuostoliai elektros energijos tiekimo linijose
Elektros energijos tiekimo linijose susidaro aktyviosios energijos galios nuostoliai, kurie yra proporcingi linija tekančios srovės vertei, pakeltai kvadratu. Šie nuostoliai tiesiogiai veikia energijos tiekimo sistemos efektyvumą.
Galios faktoriaus įtaka
Didinant galios faktorių, mažėja linija tekanti srovė, todėl energijos tiekimo sistema veikia ekonomiškiau. Nepakankamai didelis galios faktorius lemia būtinybę didinti linijų laidų skerspjūvio plotą ir šaltinių galią, o tai didina sistemos sąnaudas.
Kompensavimo baterijų (KB) valdymas
Kompensavimo baterijos (KB) yra svarbios įrenginių, skirtų kompensuoti reaktyviąją galią ir pagerinti galios faktorių elektros tinkluose, dalis. KB gali būti valdomos automatiškai pagal apkrovos srovę, galios faktorių, paros laiką arba įtampą KB prijungimo vietoje.
KB valdymo būdai
- Pagal apkrovos srovę: Šis valdymas naudojamas, kai vartotojo reaktyvioji galia kinta proporcingai jo vartojamai srovei.
- Pagal paros laiką: Šis valdymas tinkamas, kai įvairiomis vartotojo darbo dienomis apkrovos pobūdis mažai kinta. Laikrodis duoda komandą nustatytu paros laiku įjungti tam tikrą skaičių KB.
- Pagal įtampą: KB gali būti naudojamos įtampai reguliuoti.
- Pagal galios faktorių: Tai dažniausias KB valdymo būdas. Valdymo reguliatoriai gali būti įvairių tipų, nuo elektromechaninių relinių iki elektroninių arba skaitmeninių.
SIEMENS reaktyviosios galios faktoriaus valdiklis SIMEAS C
Šis mikroprocesorinis valdiklis skirtas kompensuoti reaktyviąją galią 0,4 kV tinkle. Jis gali valdyti šešias kondensatorių baterijas per magnetinius paleidiklius, kurių rekomenduotinas talpių santykis yra 1:2:4:8:8:8. Valdiklis automatiškai matuoja prijungtų kondensatorių baterijų talpas ir pagal tai parenka jų perjungimo tvarką. Jei keli kondensatoriai yra vienodos talpos, jungiamas tas, kuris buvo atjungtas ilgesnį laiko tarpą.
Taip pat skaitykite: Ratų sukimosi greičio svarba robotams
SIMEAS C displėjuje rodomos aktyviosios, reaktyviosios ir pilnutinės galios vertės, galios faktoriaus vertė, prijungtų kondensatorių galia, srovės ir įtampos harmonikų vertės. Optinis ryšys leidžia programuoti valdiklį nuotoliniu būdu ir perduoti informaciją į kompiuterį.
Valdiklyje įdiegta savikontrolės ir gedimų diagnozavimo sistema, užtikrinanti saugų tinklo ir kondensatorių baterijos darbo režimą. Pavyzdžiui, jei tinklo įtampa nukrinta žemiau 0,85 UN, kondensatoriai išsijungia. Be to, kondensatoriai išjungiami, jei įtampos harmonikų vertės viršija: 5 harmonikos - 6 %, 7 harmonikos - 5 %, 11 harmonikos - 5 %. Srovės harmonikų kritinės vertės: 5 harmonikos - 40 %, 7 harmonikos - 40 %, 11 harmonikos - 40 %.
LIFASA galios kondensatoriai FILEMETAL
Šie kondensatoriai yra sausosios technologijos, naudojantys izoliacinę metalizuotą polipropileno plėvelę. Jie pasižymi atsikūrimo savybe - pramušus dielektriką, elektrodo plėvelė apie pažeistą vietą išgaruoja ir kondensatoriaus darbas atsinaujina. Sausoji technologija padidina darbo saugumą, nes dauguma izoliacinių skysčių yra degūs ir nuodingi. Tokie kondensatoriai gaminami 10-100 kVAr galios, 50 Hz dažnio ir 400 V įtampos. Jie pasižymi mažais galios nuostoliais (<0,5 W/kVAr) ir nedideliais gabaritais.
Elektroninis reaktyviosios galios reguliatorius
Šiame laboratoriniame darbe naudojamas elektroninis reaktyviosios galios reguliatorius. Prietaiso pagrindinė matavimo grandis - fazinis diskriminatorius, kurio išėjimo signalas apdorojamas tarpinėse grandyse ir per kompensavimo pakopų valdymo bloką valdo komutatorių. Tinklo cos φ = 0,97 užtikrinamas įjungiant arba išjungiant 12 vienodos talpos kondensatorių baterijų (variantas 1:1) arba 13 kondensatorių baterijų, kai vienos iš jų talpa dukart mažesnė (variantas 1:2). Reguliatoriaus komutacinis resursas - 106 perjungimų, taip pat numatyti automatinis ir rankinis kondensatorių valdymo režimai, baterijų įjungimo indikacija.
Kadangi kondensatorių talpos keičiasi šuoliškai perjungiant baterijas, reikalinga nejautrumo zona, kurią pasiekęs reguliatorius sustoja ir neieško dar geresnio galios kompensavimo varianto. Ta nejautrumo zona apibūdinama prietaiso jautrumu - reguliatorius stabdomas, kai jautrumo srovė IJ mažesnė už nejautrumo ribą. Gamintojas prietaisui nustato jautrumo srovę 75 mA, kai jį maitinančio srovės transformatoriaus antrinė apkrovos srovė yra 5A. Reguliatoriaus jautrumas nustatomas taip, kad jis išsijungtų, kai pasiekiamas geriausias reaktyviosios galios kompensavimas, kitaip viena jo pakopa nuolat persijunginės nekintant apkrovai. Jautrumo srovė apskaičiuojama pagal 60 % mažiausio reguliavimo kondensatoriaus talpą ir derinama su ja remiantis šiomis formulėmis:
Taip pat skaitykite: Vaiko teisės: galios sąvokos psichologinis aspektas
- IJ - reguliatoriaus suveikimo srovę atitinkanti jautrumo srovė A;
Laboratorinio darbo tikslai ir užduotys
Laboratorinio darbo tikslas - išsiaiškinti žemosios įtampos KB valdymo pagal reaktyviąją galią įtaiso veikimo principą.
Užduotys:
- Nustatyti, kaip tiksliai reguliatorius kompensuoja reaktyviąją galią lėtai kintant apkrovai. Tam reikia po vieną įjungti apkrovas S1 - S5 ir po kiekvieno įjungimo palaukti, kol reguliatorius kompensuos reaktyviąją galią. Tuomet reikia išmatuoti vartotojų, kondensatorių baterijos ir bendrąją šynų srovę, šynų įtampą ir likutinę reaktyviąją galią. Bandymą pakartoti prijungus papildomą aktyviąją apkrovą. Gautus duomenis pavaizduoti grafiškai kaip priklausomybę nuo apkrovų skaičiaus: I = f(n), U = f(n), P = f(n), Q = f(n).
- Ištirti reguliatoriaus veikimą staiga pakitus apkrovai. Tam reikia vienu metu įjungti kelias dėstytojo nurodytas apkrovas ir sekti reguliatoriaus darbą. Po kiekvieno kondensatoriaus baterijos persijungimo (kas 30 s) reikia išmatuoti vartotojų, kondensatorių baterijos ir bendrąją šynų srovę, šynų įtampą ir likutinę reaktyviąją galią. Kai reaktyvioji galia bus visiškai kompensuota, reikia vienu metu išjungti visas apkrovas ir sekti reguliatoriaus darbą, kol visos baterijos bus išjungtos. Bandymą pakartoti prijungus papildomą aktyviąją apkrovą. Gautus duomenis pavaizduoti grafiškai kaip priklausomybę nuo laiko: I = f(s), U = f(s), P = f(s). Q = f(s).
- Įvertinus reguliatoriaus veikimą, nustatyti, ar jautrumas parinktas tinkamai? Pagal pateikiamą formulę reikia apskaičiuoti, kokia turi būti reguliatoriaus jautrumo srovė, ir palyginti ją su gamykloje nustatyta srove (75 mA).
Transformatorių darbo charakteristika ir galios nuostoliai
Galios transformatorių, dirbančių elektros energetikos sistemoje, apkrova gali būti įvairi. Dažniausiai jie dirba neviršydami nominaliosios galios SN. Dėl kokių nors priežasčių, įvykus avarijai, dalis pastotės transformatorių gali būti atjungti ir elektros energiją vartotojams tieks likę prijungti transformatoriai. Tokiu atveju šie transformatoriai gali būti perkrauti. Vieno transformatoriaus apkrovai ir galios nuostoliams sumažinti transformatoriai jungiami lygiagrečiai.
Transformatorių lygiagretus darbas
Transformatoriai jungiami lygiagrečiai, siekiant sumažinti vieno transformatoriaus apkrovą ir galios nuostolius.
Darbo tikslas
Apskaičiuoti transformatorių galios nuostolius esant įvairiems jų darbo režimams ir nustatyti apkrovą, kuriai esant tikslinga sujungti transformatorius lygiagrečiam darbui.
Taip pat skaitykite: Padidintas galingumas: privalumai ir trūkumai
Svarbiausi transformatorių parametrai
- Pilnutinė nominalioji galia SN (V∙A ar kV∙A)
- Pirminė ir antrinė nominaliosios įtampos - U1N ir U2N (kV)
- Nominalioji srovė (A) - ()
- Tuščiosios veikos ir trumpojo jungimo galia - ir (W)
- Santykinė tuščiosios veikos srovė - (%)
Varžų apskaičiavimas
(2.3) ir (2.5) formulėse įvedus įtampos vienetus kilovoltais (voltais), o galios megavoltamperais (voltamperais), varžos apskaičiuojamos omais.
Suminiai transformatoriaus aktyviosios galios nuostoliai
Suminiai transformatoriaus aktyviosios galios nuostoliai turi dvi dedamąsias: pastoviąją - tuščiosios veikos ir kintamąją - trumpojo jungimo , priklausančią nuo apkrovos.
Nuostolių skaičiavimas, kai dirba keli transformatoriai
Kada lygiagrečiai dirba m vienodų (t. y. ) transformatorių, nuostoliai juose skaičiuojami pagal šią formulę:
Šioje formulėje tuščiosios veikos nuostoliai pastovūs ir lygūs . Trumpojo jungimo aktyviosios galios nuostoliai skaičiuojami pagal šią formulę:
Ekonominis transformatorių darbo režimo tikslingumas
Transformatorių darbo režimas turi būti ekonomiškai tikslingas. Kai pastotėje įrengti keli transformatoriai ir jie prijungti prie tų pačių šynų, veikiančių transformatorių skaičius turi atitikti minimalius jų galios nuostolius, dirbant numatytu apkrovos grafiku. Be to, transformatorių perkrova neturi viršyti gamintojo nustatytų dydžių, kurie priklauso nuo aušinimo sąlygų, nuo aplinkos temperatūros ir nuo apkrovos. Transformatoriaus perkrovos galimybės nustatomos lyginant faktinį apkrovos faktorių ka su normuotuoju ka', kuris priklauso nuo perkrovos trukmės ir apkrovos grafiko užpildos faktoriaus[9].
Trumpojo jungimo bandymas
Trumpojo jungimo bandymui autotransformatoriaus įtampa nustatoma 0V, tada įjungiamas 6A srovės automatinis jungiklis, taip trumpinama antrinė apvija. Autotransformatoriumi lėtai didinti įtampą, kol išėjime prijungtų matavimo replių matuoklis pradės rodyti 10A reikšmę. Išmatuoti trumpojo jungimo nuostolius ir trumpojo jungimo įtampą . Rezultatus surašyti į 2.1 lentelę.
Apskaičiuoti transformatorių atstojamosios schemos varžas RT ir XT , tuščiosios veikos srovę ir trumpojo jungimo įtampą . Transformatoriaus nominalieji parametrai: SN = 300V∙A; U1N = 220V; U2N = 33V.
Aktyviosios galios nuostolių priklausomybės nuo apkrovos nustatymas
- Naudojantis nustatytomis ir vertėmis apskaičiuoti transformatorių aktyviosios galios nuostolių priklausomybę nuo apkrovos srovės dydžio. Skaičiavimo rezultatus surašyti į 2.2 lentelę. Vienoje koordinačių ašyje nubrėžti ΔP1 = f(I) ir ΔP2 = f(I) grafikus.
- Eksperimentiškai nustatyti transformatorių aktyviosios galios nuostolių priklausomybę nuo apkrovos srovės dydžio. Skaičiavimo rezultatus surašyti į 2.3 lentelę. Vienoje koordinačių ašyje nubrėžti ΔP1 = f(I) ir ΔP2 = f(I) grafikus.
- Nustatyti dviejų lygiagrečiai sujungtų transformatorių tuščiosios veikos nuostolius, palyginti juos su vieno transformatoriaus tuščiosios veikos galios nuostoliais.
- Palyginti skaičiavimo ir eksperimento rezultatus. Nustatyti, kada tikslinga pakeisti transformatorių skaičių.
- Nustatyti leistinąjį transformatoriaus apkrovos faktorių ka, kai žinomas grafiko užpildos faktorius ir perkrovos trukmė.
Galios matavimai
- Galia prieš P1PR ir po P1PO transformatoriaus bei nuostoliai ∆P1, kai dirba vienas transformatorius
- Galia prieš P2PR ir po P2PO transformatorių bei nuostoliai ∆P2, kai dirba du transformatoriai
Automatinis rezervinis jungimas (ARJ)
Automatinis rezervinis jungimo (ARJ) įrenginys įjungia rezervinį maitinimo šaltinį, kai išnyksta pagrindinio maitinimo šaltinio įtampa. Rezervinio maitinimo šaltinis gali būti elektros tiekimo linija, transformatorius, generatorius, akumuliatorius. ARJ įrenginiai naudojami elektros tinkluose, tiekiančiuose elektros energiją pirmos patikimumo kategorijos vartotojams.
ARJ įrenginiams keliami reikalavimai
ARJ įtaisai turi veikti vartotojo šynose ar imtuvo gnybtuose išnykus įtampai (įvykus trumpajam jungimui, klaidingai išsijungus jungtuvui, sugedus elektros linijai ar dėl kitų priežasčių). Rezervinį maitinimo šaltinį galima įjungti tik išjungus ryšį su pagrindiniu maitinimo šaltiniu. ARJ įtaisas turi suveikti vieną kartą ir nekartoti įjungimo kelis kartus, esant trumpajam jungimui vartotojo šynose.
Rezervinis maitinimo šaltinis turi būti tinkamai parengtas darbui. Tai labai padidina elektros tiekimo vartotojams patikimumą. Pvz., galima įjungti rezervinį maitinimą nuo 70 % prieš tai apkrauto transformatoriaus, nes jį perkrovus iki 140 %, leidžiama maitinti elektros energijos imtuvus taip perkrautu transformatoriumi net 5 paras po 6 valandas, jeigu jo apkrovimo grafikas prieš perkrovimą buvo užpildytas ne daugiau kaip 0,75 [10].
ARJ schemos
- Šyninis rezervavimas, naudojama didelės įmonės įvade.
- Su pagrindiniu ir rezerviniu maitinimo šaltiniu, naudojama svarbaus įrenginio darbui užtikrinti.
ARJ realizavimas su MOELLER firmos programuojamąja rele EASY 620-DC-TC
Atlikus šį veiksmą ekrane pasirodo dvi lygiagrečios šynos, tarp kurių ir piešiami schemos elementai. Linija brėžiama paspaudus kairįjį pelės klavišą. Brūkšnine linija apvestame laukelyje piešiami elementai, jų meniu iškviečiamas taip: Iš meniu išrenkamas reikiamas elemento, ritės ar jos kontakto tipas ir numeris schemoje. Jei programa naujai įdiegta į kompiuterį, reikia sutvarkyti šiuos prietaiso tipo ir schemos atvaizdavimo nustatymus.
ARJ įėjimų ir išėjimų signalai
ARJ realizuoti programine rele naudojami tokie relės įėjimų ir išėjimų signalai, kuriuos apdorojant gaunama norima perdavimo funkcija:
- Dingus įtampai 1 pastotėje (signalas I1), išjungiamas jungtuvas Q1 (signalas Q1), gavus signalą, kad jungtuvas išjungtas (signalas I5), veikia laiko relė T3 ir po nustatyto laiko įjungiamas jungtuvas Q3 (signalas Q3).
- Dingus įtampai 2 pastotėje (signalas I2), išjungiamas jungtuvas Q2 (signalas Q3), gavus signalą, kad jungtuvas išjungtas (signalas I6), ir po nustatyto laiko įjungiamas jungtuvas Q3.
- Įtampai pastotėse 1 ir 2 atsiradus, jungtuvas Q3 turi būti išjungtas, o jungtuvai Q1 arba Q2 įjungti.
tags: #transformatoriu #aktyviosios #galios #priklausomybe #nuo #apkrovos