1

Cuprins

Capitolul 1 Soluii tehnice de compensare a puterii reactive ...................................................................... 3

1.1. Factorul de putere i implicaiile energetic .................................................................................. 3

1.2. Cauzele scderii factorului de putere, respectiv a creterii consumului de putere reactiv............. 7

1.3. Efectele compensarii locale a puterii reactive ................................................................................ 11

1.4. Compensarea natural a puterii reactive ........................................................................................ 14

1.5. Compensarea puterii reactive utiliznd surse artificiale................................................................. 16

Capitolul 2 Determinarea necesarului de putere reactiv ......................................................................... 19

2.1 Generalitai ....................................................................................................................................... 19

2.2. Determinarea puterii reactive i a tipului de surs .......................................................................... 21

2.3. Alegerea locului de amplasare a surselor de reactiv ...................................................................... 25

2.4. Sistem monofazat compensare parial ....................................................................................... 26

2.5. Sistem trifazat compensare total i parial ............................................................................... 27

2.6. Compensarea instalaiilor cu ajutorul bateriilor de condensatoare ............................................... 30

Capitolul 3 Proiectarea instalaiilor de compensare a factorului de putere.............................................. 31

3.1. Generaliti ...................................................................................................................................... 31

3.2. Probleme de rezonan ................................................................................................................... 36

3.2.1. Creteri de tensiune datorate instalaiilor de reglare cu condensatori ................................... 37

3.2.2. Vrfuri de curent la cuplare ...................................................................................................... 39

3.3. Echipament dezacordat ................................................................................................................. 42

3.4. Masuri de tehnic securitaii .......................................................................................................... 53

3.5. Instalaii de condensatoare pentru mbuntirea factorului de putere ........................................ 56

Capitolul .4 Instalaia de compensare automata a factorului de putere. Model practic .......................... 61

4.1. Generalitai ..................................................................................................................................... 61

4.2. Cutie metalic .................................................................................................................................. 64

4.3. Contactoare...................................................................................................................................... 67

4.4. Regulatorul automat ........................................................................................................................ 70

4.5 Sigurane automate .......................................................................................................................... 73

2

4.6 Condensatoare .................................................................................................................................. 76

4.7 Msurtori efectuate n cadrul instalaiei ........................................................................................ 81

Bibliografie .................................................................................................................................................. 88

3

Capitolul 1 Soluii tehnice de compensare a puterii reactive

n domeniul energiei electrice, una din cile de reducere a pierderilor de putere i energie o

reprezint mbuntirea factorului de putere i gospodrirea judicioas a energiei reactive n

sistemul electroenergetic. Un factor de putere ridicat reduce circulaia de putere reactiv din

centralele electrice spre consumatori, micornd pierderile de energie electric pn la un nivel

minim determinat de consumul tehnologic propriu. Se obine astfel o cretere a randamentelor

instalaiilor de transport, tranformare si distribuie a energiei electrice, a siguranei de funcionare

i o mai bun utilizare a reelei electrice prin reducerea puterii aparente cu care este ncrcat.

1.1. Factorul de putere i implicaiile energetic

Fie un circuit simplu, liniar, alctuit din elementele de circuit ideale R, L, C legate n serie, la

bornele cruia se aplic tensiunea sinusoidal .

Curentul prin circuit este:

( 1.1)

) (1.2)

Sarcini rezistive, sarcini inductive, sarcini capacitive

Fie elementele simple de circuit ideale rezistor cu rezistena R, bobin cu inductivitatea L si

reactana inductiv XL=L, condensator cu capacitatea C si reactana capacitiv XC=1/C. Dac

la bornele acestora se aplic o tensiune sinusoidal , curenii prin cele trei

elemente de circuit sunt , n faz cu tensiunea, (t- ,

defazat n urma tensiunii cu unghiul /2, , defazat naintea

tensiunii cu unghiul /2 - figura 1.1.

4

Figura 1.1

Termenul se numete impedana circuitului. Curentul este n

faz cu tensiunea, dac circuitul are un caracter rezistiv, reactana sa fiind nul L=1/C; este

defazat n urma tensiunii, dac circuitul are caracter inductiv, reactana inductiv fiind mai mare

dect cea capacitiv, L1/C; respectiv este defazat naintea tensiunii, dac circuitul are

caracter capacitiv, reactana inductiv fiind mai mic dect cea capacitiv L1/C.

Puteri n regim sinusoidal monofazat. Fie un dipol electric (un circuit electric simplu).

Puterea instantanee la bornele dipolului este p=ui. Se numete putere activ valoarea

medie pe o perioad T a puterii instantanee P=p(t)dt/T=UIcos, produsul dintre valorile

efective ale tensiunii i curentului multiplicat cu cosinusul unghiului de defazaj corespunztor.

Cu observaia c U=ZI, iar Zcos=R, se constat c P=R, adic puterea activ este puterea

corespunztoare pierderilor prin efect Joule ntr-un element de circuit de rezisten R parcurs de

un curent de valoare efectiv I. Puterea activ exprim transformarea energiei electrice n alt

form de energie util - mecanic (motoare), termic (cuptoare), luminoas (iluminat), chimic

(electroliz) s.a. Puterea activ se msoar n watt [W].

Se numete putere reactiv produsul dintre valorile efective ale tensiunii i curentului

multiplicat cu sinusul unghiului de defazaj corespunztor Q= UIsin. Puterea reactiv este Q0

pentru un circuit capacitiv, Q0 pentru un circuit rezistiv, respectiv Q0 pentru un circuit

inductiv. Condensatoarele primind putere reactiv negativ sunt considerate generatoare de

5

putere reactiv (consumul de putere reactiv capacitiv este echivalent cu generarea de putere

reactiv inductiv). Dac la bornele unui consumator de putere, reactana inductiv este egal cu

reactana capacitiv, consumul de putere reactiv din reea este nul.

ntre elementele ideale de circuit - bobin/condensator - are loc un schimb de energii - energia

nmagazinat n cmpul electric al condensatorului We=CU2/2 este egal cu energia

nmagazinat n cmpul magnetic al bobinei Wm=LI2/2. Puterea reactiv se msoar n

volt amper-reactiv [VAr].

Se numete putere aparent produsul dintre valorile efective ale tensiunii si curentului

S= UI. Puterea aparent exprim cea mai mare putere activ care se poate realiza la o tensiune U

i intensitate a curentului I date S=max P, pentru cos=1. Puterea aparent se msoar n

volt-amper [VA].

Fig.1.2

Puterile activ, reactiv i aparent satisfac relaiile (evidente din triunghiul puterilor,

similar cu triunghiul impedanei):

(1.3), Q/P=tg, P=Scos, Q=Ssin,n care este

defazajul dintre tensiune i curent la bornele dipolului - figura 1.2

Puteri n regim sinusoidal trifazat

Expresiile puterilor activ, reactiv i aparent sunt afectate de termenul , U fiind

tensiunea de linie de 380V (ntre conductoarele de faz L1, L2, L3) iar I - curentul printr-un

conductor de linie:

6

Factorul de putere.

Raportul pozitiv dintre puterea activ i puterea aparent kp=P/S se numete factor de

putere. Factorul de putere este ntodeauna subunitar, ntruct PS. n regim sinusoidal, rezult

evident kp=P/S=cos. Pentru o instalaie electric a unui consumator de putere aparent dat,

maximul de putere activ, adic maximum de eficacitate, se obine la un factor de putere ct mai

mare (mai aproape de unitate), un defazaj ntre tensiune si curent ct mai mic, deci la un consum

de energie reactiv din reeaua de distribuie ct mai sczut. Din relaia:

rezult c problema mbuntirii factorului de putere este, de fapt, problema reducerii puterii

reactive absorbite de consumator din reea.

n exploatare, factorul de putere se determin ca o valoare medie, pe baza contorizrii

consumurilor de energie electric activ si reactiv ntr-un interval de timp specificat:

(1.7)

Factorul de putere stabilit n instalaiile electrice n lipsa surselor specializate de

compensare a puterii reactive se numete natural. Factorul de putere minim pe care trebuie s-l

asigure consumatorul la punctul de delimitare cu reeaua furnizorului pentru a nu plti energia

reactiv consumat se numeste neutral, fiind stabilit la 0,92 pentru joas tensiune i 0,95 n

sistemul de medie/nalt tensiune. Factorul de putere pentru care cheltuielile de investiie i

exploatare sunt minime se numete optim; el este determinat pe baza unui calcul tehnico-

economic.Calculele tehnico-economice arat, n marea majoritate a cazurilor, avantajele

generrii descentralizate a puterii reactive de ctre surse amplasate n apropierea consumului.

7

Excepia de la aceast regul poate constitui unii mari consumatori alimentai direct de pe barele

unor centrale de sistem.

1.2. Cauzele scderii factorului de putere, respectiv a creterii consumului de putere

reactiv

Marea majoritate a elementelor de reea consum nu numai putere activ, ci i putere

reactiv.

a) Liniile electrice aeriene sunt consumatoare de putere reactiv datorit inductanei proprii

L (QL=LI2) dar i generatoare de putere reactiv datorit capacitii lor fa de pmnt

C(Q2=CU2). n ansamblu, bilanul puterii reactive poate fi excedentar sau deficitar, n funcie

de raportul dintre cele dou componente.

b) Motoare electrice. Puterea reactiv absorbit de un motor asincron Q()=Q0+(Qn-Q0)

este determinat de puterea reactiv absorbit la mers n gol Q0 si de ncrcarea motorului

=P/Pn. Consumul de putere reactiv la sarcin nominal este Qn=Pntg. La mersul n gol,

Q00,7Qn, ceea ce arat c puterea reactiv absorbit de un motor asincron variaz puin cu

sarcina. Puterea reactiv la mersul n gol se poate determin i din diagrama din figura1.3, n

raport cu puterea nominal Pn i numrul de poli.

Exemplu. Puterea reactiv absorbit de un motor asincron pentru coeficieni de ncrcare

1=0,3 si 2=0,6 este Q(0,3)=0,7027Qn, respectiv Q(0,6)=0,808Qn.

Factorul de putere cosal motoarelor asincrone variaz att cu factorul de putere nominal

cosn, ct i cu gradul de ncrcare al motorului - figura 1.4

8

Fig.1.3 Fig.1.4

c) Transformatoare electrice. Un transformator cu puterea aparent S absoarbe puterea

reactiv QTr= Q0+(usc /100)(S/Sn)2S, compus din puterea reactiv de mers n gol Q0 i puterea

reactiv asociat tensiunii de scurtcircuit i ncrcrii transformatorului. n tabelul 1.1 sunt date

caracteristicile unor transformatoare uzuale.

n cazul motoarelor i transformatoarelor, este necesar pentru magnetizare, iar n cazul

convertizoarelor statice, pentru control i comutaie.

Implicaiile energetice ale factorului de putere.

Un factor de putere redus are o serie de consecine negative asupra funcionrii reelei

electrice, printre care:

- creterea pierderilor de putere activ;

- investiii suplimentare;

- creterea pierderilor de tensiune n reea;

- reducerea capacitii instalaiilor energetice.

Dimensionarea se face pe baza intensitii curentului electric I=P/ Ucos, sau

I=S/ U= .

9

Pentru o aceeasi putere activ, o dat cu scderea factorului de putere, respectiv cu

creterea puterii reactive creste curentul, ceea ce duce la majorarea dimensiunilor elementelor

instalaiei.

Tabelul 1.1 Puterea absorbit de transformatoare

Puterea aparent

nominal a

transfomatorului

Sn ,kVA

Tensiunea de

scurtcircuit

Usc,%

Putrea reactiv a

transformatorului

la mers n gol

Q0, kVAr

la sarcin nominal Qr ,

kVAr

100 4 3.5 7.5

160 4 5 11.4

250 4 7 17.0

400 4 10 26.0

500 4 12.0 32.0

630 4 14.5 40.0

800 6 17.0 49.0

1000 6 20.0 80.0

1250 6 24.0 99.0

1600

6 28.0 124.0

2000 6 33.0 153.0

10

Exemplu: Fie un consumator ce absoarbe o putere activ P=1000 kW la un factor de putere

cos1=0,6. Puterea aparent i curentul sunt:

S1=P/cos1=1000/0,6=1667 kVA

I1=P/ Ucos2=1000103/ 3800,92=1651 A.

Creterea factorului de putere la valoarea cos2=0,92 conduce la o putere aparent i un curent:

S2=P/cos2= 1000/0,92=1087 kVA

I2=P/ Ucos1=1000103/ 3800,6=2532 A, ambele valori net inferioare precedentelor.

b) Creterea pierderilor de putere activ. Pierderile de putere n conductoarele reelei

electrice trifazate sunt date de relaia P=3RI2=RS2/U2=R(P2+Q2)/U2=RP2/U2 cos2 . Se constat

c pierderile de putere variaz direct proporional cu ptratul puterii reactive i invers

proporional cu ptratul factorului de putere.

Exemplu. Din datele prezentate mai sus, (I12

I22

) / I12

= 1-(I2/I1)2

=1-(1651/2532)2

=0,575,

ceea ce nseamn c pierderile de putere sunt reduse cu 57,5% n situaia unui factor de putere

mbuntit, deci a unui consum de putere reactiv mai mic tabelul 1.2

Tabelul 1.2

Mrimea Far compensare Cu compensare

Puterea aparent ,kVA S1=1667

Factorul de putere

Intensitatea curentului,A I1=2532

Puterea activ ,kW P=1000 P=1000

Factorul de putere mbuntit

Puterea aparent redus, kVA S2=1087

Intensitatea curentului

redus, A

I2=1651

11

n urma nbunatirii factorului de putere de la =0,6 la =0,92 :

-se reduce puterea aparent cu (1667-1087)/1667=0.348 34.8%

-se reduc pierderile de putere cu 1-(1651/2532)2=0.575 57.5%

c) Scderea capacitii de ncrcare a instalaiilor cu putere activ. Elementele reelei

electrice care alimenteaz consumatorul cu o putere activ P1 la un factor de putere cos se

dimensioneaz pentru producerea, transportul sau/i transformarea puterii aparente S=P1/cos.

mbuntirea factorului de putere la o valoare cos face posibil mrirea puterii active

ce poate fi consumat cu aceeai structur a reelei electrice la valoarea P2=Scos.

Exemplu. Din datele prezentate mai sus, P2=16670,92=1533 kW. Surplusul de putere activ care

poate fi transmis/utilizat reprezint (cos-cos)/cos=(0,92-0,6)/0,92=0,348 adic 43,8%

din capacitatea de transport a reelei. Aceeai valoare se obine din exprimarea puterilor aparente

(S1-S2)/S1=(1667-1087)/1667=0,348.

d) Creterea pierderilor de tensiune n reea. Pe lng scderea capacitii de ncrcare a

reelei, transportul puterii reactive produce pierderi de tensiune suplimentare fa de cele produse

de puterea activ. Din relaia de calcul a pierderii de tensiune ntr-un circuit trifazat cu sarcin

concentrat la capt U=(PR+QX)/U se vede c, o dat cu creterea valorii puterii reactive Q

crete i valoarea pierderilor de tensiune, ceea ce conduce la necesitatea supradimensionrii

seciunii conductoarelor reelei.

1.3. Efectele compensarii locale a puterii reactive

Reducerea pierderilor de putere activ

n cazul unei reele oarecare, compus din n elemente, pierderea de putere activ Pi, n

elementul i , ca urmare a circulaiei de putere reactiv Qi este :

(1.8)

n care Ui este tensiunea de funcionare.

12

Diminuarea tranzitului de putere reactiv prin elementul considerat se poate obine prin

injectarea unei puteri reactive Qi n nodul receptor de putere reactiv.

Pierderea de putere activ , neglijnd pierderile tehnologice ale instalaiei de compensare,

au expresia :

(1.9)

reducerea pierderilor va fi:

]

(1.10)

iar n reeaua considerat :

(1.11)

Reducerea puterii active ca urmare a diminurii puterii reactive tranzitate cu 1MVAr se

noteaz se noteaz cu r i se numete echivalent energetic al puterii reactive n nodul respectiv

i rezult din relaia precedent n care Qi=1.

Valorile echivalentului energetic al puterii reactive r difer in funcie locul nodului

consumator de putere reactiv n sistem i dac aceasta se calculez la vrf sau la gol de sarcin

al SEN. r poate lua valori cuprinse ntre 0.01-0.15 kW/kVAr

mbuntirea regimului de tensiune i stabilitii nodului de alimentare

Examinnd caracteristica static Q=f(U) a unui nod de reea cu sarcin mixt, se poate

constata c prin scderea tensiunii n domeniul Unominal-Ucritic , puterea reactiva consumat (n

special de motoare asincrone i transformatoare) se diminueaz.

13

O scdere a tensiunii sub valoarea Ucritic va conduce ,dimpotriv , la majorarea nsemnat a

consumului de reactiv , ca urmare a creterii pierderilor inductive ale MAS , transformatoarelor

i liniilor , precum i a puterii capacitive generat de linii i cabluri .

Fig. 1.5 Caracteristica Q=f(U) a unui nod cu sarcin mixt

Rezult fenomenul denumit avalan de tensiune i instabilitatea nodului.

Rezerva de stabilitate static a nodului se apreciaz prin coeficientul :

[%] (1.12)

Valorile admise pentru rU sunt de circa 20% n regimuri normale i de 10% n regimuri

post avarie.

Un indicator care se refer la rezerva de stabilitate static a unui nod este dat de

sensibilitatea tensiunii fa de variaia puterii reactive, exprimat prin derivata dQ/dU.

Pentru asigurarea unor condiii normale de reglaj a tensiunii , puterea minim a instalaiei

de compensare Qk , ce trebuie instalat ntr-un nod ,se determin conform relaiei:

Qd+QkQc+Q+Qrez (1.13)

14

unde Qd este puterea disponibil n nod , determinat prin calcule de regim ,Qc este puterea

necesar consumatorilor n regim de sarcin maxim iar Q reprezint pierderile de putere

reactiv.

Rezerva de putere reactiv Qrez se determin pentru situaii de indisponibilitate a unei

surse importante de energie reactiv (generator, compensator ,linie). Qrez se poate aprecia ca fiind

10-15% din Qc.

mbuntirea factorului de putere se realizeaz prin:

- metode tehnico-organizatorice(metode/mijloace naturale) care constau n aplicarea

unor msuri de raionalizare a exploatrii, cu cheltuieli reduse i fr prevederea unor instalaii

suplimentare;

- metode de compensare aconsumului de putere reactiv prin utilizarea unor surse

specializate de putere reactiv.

1.4. Compensarea natural a puterii reactive

Mijloace naturale de reducere a consumului de putere reactiv.

Sursa principal a consumului de putere reactiv este n utilizarea motoarelor asincrone i a

transformatoarelor n regim de ncrcare redus.

Este evident c mbuntirea factorului de putere prin mijloace naturale este mai

avantajoas dect utilizarea unor surse artificiale de putere reactiv.Soluiile sunt legate de:

limitarea funcionrii n gol a motoarelor electrice ;

optimizarea numrului de transformatoare meninute sub tensiune i exploatarea

acestora;

utilizarea motoarelor sincrone la limita economic a producerii puterii reactive;

nlocuirea motoarelor asincrone care funcioneaz sistematic la sarcin redus:

Reducerea consumului de putere reactiv se obin prin:

- nlocuirea motoarelor subncrcate cu motoare de putere mai mic, ncrcate ct mai

aproape de sarcina nominal;

15

- funcionarea cu nfurrile statorului n conexiunea stea n perioadele de sarcin redus

sub 1/3 din sarcina nominal, revenind la conexiunea normal triunghi n perioadele de sarcin

nominal;

- ntreruperea funcionrii motorului pentru durate de mers n gol mai mari de 10 s

(metoda se recomand i la transformatoarele de sudur);

- folosirea motoarelor sincrone la puteri peste 100 kW, dac nu este necesar reglarea

turaiei. Aplicarea uneia sau alteia dintre metodele naturale este justificat pe baza unui calcul

tehnico-economic.

Motorul asincron absoarbe de la reea curentul inductiv necesar magnetizrii sale i acest

curent este practic independent de sarcin. Factorul de putere sczut constituie un dezavantaj al

MAS (motor asincron).Valorile acestuia variaz, dup putere i turaie , ntre 0.72 i 0.92 pentru

motoarele cu rotor bobinat i ntre 0.72 i 0.91 pentru cele cu rotor n scurtcircuit.

Pierderile totale de putere activ ntr-un MAS i n linia electric de alimentare se

determin cu relaia :

(1.14)

unde este randamentul motorului pentru dat , R este rezintena liniei consumatorului de

la motor pn la bar , Q=Pntg/ este puterea activ absorbit de motor pentru coeficientul de

ncrcare dat iar tg este tangenta corespunztoare unghiului pentru coeficientul dat.

-montarea comutatoarelor stea-triunghi la MAS;

Reducerea consumului de putere reactiv se obine prin:

- nlocuirea unui transformator subncrcat cu altul de putere mai mic (problema

nlocuirii se pune la ncrcri sub 50% din puterea nominal mai mult de 1500 h/an);

- funcionarea transformatoarelor conectate n paralel n reeaua de distribuie a unui

consumator dup un grafic de pierderi minime.

nlocuirea transformatoarelor subncrcate sub 50% timp de 1500 h/an: datorit

pierderilor de mers n gol i n sarcin,dac transformatoarele sunt slab ncrcate, acestea

contribuie n mare masur la micorarea factorului de putere.Din caracteristica dat n fig.1.6, se

constat c pentru ncrcri de 20% din puterea nominal, factorul de putere cos1, n primarul

16

trasformatorului, variaz ntre 0.6 i 0.8 pentru valori ale factorului de putere n secundar

cos2=0.7-0.9.

Fig.1.6 Modificarea cos n funcie de ncrcarea transformatorului

1.5. Compensarea puterii reactive utiliznd surse artificiale

Sursele de putere reactiv sunt :

generatoarele sincrone din centrale ;

compensatoarele sincrone ;

motoarele sincrone ;

bateriile de condensatoare ;

liniile electrice .

Pentru sistemele electrice industriale, n vederea compensrii puterii reactive, se folosesc

compensatoarele sincrone i baterii de condensatoare.

Compensatoarele sincrone sunt maini electrice sincrone care, funcionnd n regim

supraexcitat, furnizeaz putere reactiv.

Avantajele folosirii lor sunt urmtoarele :

17

reglajul fin i continuu (automat, dac este necesar ) al puterii reactive generate, urmrind

practic instantaneu ocurile de putere reactiv ;

puterea reactiv nu depinde de nivelul de tensiune din reea ;

comportarea bun la scurtcircuite n apropierea locului lor de amplansare ;

pot furniza sau absorbi puterea reactiv contribuind, n caz de necesitate, la reglajul

tensiunii n nodul n care sunt racordate .

Dezavantajele utilizrii compensatoarelor sincrone sunt:

consumurile importante de putere activ (12-15 kW/MVAr) ;

investiie specific ridicat ;

exploatarea relativ complicat , cu personal calificat ;

fiabilitate mai redus n comparaie cu instalaiile statice de producere a puterii reactive ;

se realizeaz numai pentru puteri nominale relativ mari ;

contribuie la creterea puterii de scurtcircuit n instalaiile electrice ale consumatorului

industrial .

Bateriile de condensatoare au urmtoarele avantaje :

din cele cteva tipuri standardizate, cu puteri nominale ntre 15-200 kVAr, se pot

constitui baterii cu puteri adecvate necesitilor de compensare ;

se fabric pentru JT i pentru MT, putndu-se utiliza acolo unde efectul compensrii este

maxim ;

au pierderi de putere activ de 10 ori mai mici dect compensatoarele sincrone (2.5-4.5

W/kVAr) ;

sunt echipamente simple, nu necesit instalaii auxiliare complicate i nici personal

calificat de exploatare ;

costul specific [u.b/kVAr] este mai mic dect al compensatoarelor sincrone ;

se pote organiza funcionarea lor n trepte pentru compensarea raional a puterii reactive;

Ca dezavantaje ale utilizrii bateriilor de condensatoare se pot meniona :

conectarea i deconectarea bateriilor (treptelor) este nsoit de variaii brute de

tensiune;

sunt echipamente sensibile la supratensiuni de durat precum i la acionea curenilor

de scurtcircuit;

18

puterea reactiv este dependent de ptratul tensiunii de alimentare i de frecven :

Qbat=2 fCU2 (1.15)

Alegerea surselor artificiale de putere reactiv se face dup epuizarea tuturor mijloacelor

naturale. Pentru creterea factorului de putere de la valoarea natural 1 la cea neutral, valoarea

neutral a factorului de putere este aceea valoare stabilit din considerente tehnico-economice

considerat ca minim pe care trebuie s o realizeze un consumator industrial pentru a fi

exonerat de plata energiei reactive, n caz contrar, pentru un factor de putere mai mic, aceasta

fiind penalizat; n ara noastr, cosneutral=0.92, cos2, se va lua n considerare instalarea de surse

artificiale de putere reactiv.

Surse artificial de putere reactiv.

Instalarea surselor specializate de putere reactiv (baterii de condensatoare,

compensatoare sincrone), n scopul ridicrii factorului de putere pn la valoarea cerut (neutral

sau optim), se ia n considerare dup ce au fost epuizate mijloacele naturale de reducere a

consumului de putere reactiv. n reeaua de distribuie a consumatorului se utilizeaz

condensatoarele; compensatoarele sincrone (la puteri mai mari de 20 MVAr) sunt recomandate

n reeaua de transport de nalt tensiune sau n unitile de producere a energiei electrice.

Condensatorul electric asigur puterea reactiv direct la consumator figura1.7. Puterea

reactiv QC ce trebuie instalat pentru ridicarea factorului de putere de la o valoare cos (de ex.

factorul de putere natural) la valoarea cos (de ex. factorul de putere neutral) se determin n

funcie de puterea activ absorbit de consumator (fig.1.8): QC=P(tg - tg).

Fig.1.7 Fig.1.8

19

Condensatoarele pentru mbuntirea factorului de putere sunt disponibile ntr-o gam larg

de puteri reactive nominale. n funcie de puterea reactiv nominal Qnc a condensatorului ales se

formeaz bateria de condensatoare cu puterea reactiv Q bc i un factor de putere mbuntit

(1.16)

O baterie de condensatoare poate fi alctuit si dintr-o combinaie de condensatoare cu

puteri nominale diferite, astfel c puterea reactiv asigurat de baterie Qbc poate fi determinat

foarte fin. Un criteriu l constituie treptele de reglaj stabilite i gama de contactoare disponibile

pentru conectarea bateriei.

Exemplu. Fie consumatorul din exemplele anterioare care absoarbe o putere activ. P=1000 kW

la un factor de putere natural cos=0,6. Puterea reactiv QC necesar pentru mbuntirea

factorului de putere la valoarea neutral cos=0,92 este QC=1000(1,333-0,426)=907 kVAr. Se

alege o baterie de condensatoare de Qbc = 920 kVAr. Factorul de putere mbuntit devine :

(1.17)

Pentru reelele de distribuie industriale, la care se poate aproxima existena unui factor

de putere mediu cos=0,7, puterea reactiv a condensatoarelor pentru obinerea unui factor de

putere neutral cos=0,92 este de circa 50% din puterea activ a consumatorului Qc0,5P.

Capitolul 2 Determinarea necesarului de putere reactiv

2.1 Generalitai

Reducerea circulaiei de putere prin elementele unei reele electrice constituie o msur

important pentru micorarea pierderilor de energie. n literatur aceast problem este

cunoscut de regul sub denumirea de compensarea puterii reactive, mbuntirea factorului de

putere i legat de acestea optimizarea amplasrii surselor de putere reactive.

Necesitatea compensrii puterii reactive rezid din valoare relativ ridicat a consumului

de putere reactiv, n medie 0.75 kvar/kW putere reactiv consumat i 0.25 kvar/kW pentr

20

aceea tranzitat. Dintre consumatorii de putere reactiv, o pondere mai nsemnat o dein

motoarele asincrone i transformatoarele electrice a cror funcionare reclam existena unor

cmpuri magnetice. Astfel, din totalul puterii reactive cerute de receptoare, aproape 65% este

absorbit de motoarele asincrone, 20% de transformatoarele electrice, 15% de linii, bobine de

reactan, cuptoare electrice.

Analiznd problema compensrii puterii reactive, trebuie subliniat faptul c aceasta are

dou aspecte i anume: compensarea n reea i la consumator. Dei legate, cele dou prezint i

unele diferene. Oricum problemele de baz care se pun sunt n ambele cazuri aceleai: ct

putere reactiv compensm, care sunt sursele de putere reactiv i unde repartizm aceste surse.

De regul, n sistemele cu deficit de putere reactiv, montarea surselor de putere reactiv

se face pentru reglarea nivelului de tensiune. Totui factorul de putere are influen direct

asupra consumului propriu tehnologic de putere i energie ca i asupra capacitii de transport a

reelei. De aceea, chiar i n cazul unor nivele corespunztoare de tensiune poate apare raional

compensarea factorului de putere.

n conformitate cu actualele reglementri, consumatorii industriali trebuie s absoarb

energia de la sistem la un factor de putere neutral de 0.92. Energia reactiv consumat

suplimentar la un factor de putere sub 0.92 se pltete cu un pre variabil n funcie de tensiunea

la care se realizeaz consumul.

n preul energiei electrice reactive se cuprinde i cota de consum tehnologic de energie

activ aferent transportului de energie reactiv. n vederea realizrii factorului de putere neutral,

consumatorii i amelioreaz factorul de putere pe cale natural ( printr-o corect alegere a

tipului i puterii motoarelor, evitarea funcionrii cu instalaiile n gol, scderea tensiunii la

motoarele subncrcate .a.) i pe cale artificial (prin montarea de surse de putere reactiv).

Prin actuala prevedere care uniformizeaz pe ntregul sistem energetic factorul de putere

impus consumatorilor nu se obine, n toate cazurile, o optimizare a regimului de funcionare.

Pentru consumatorii amplasai n imediata vecintate a centralelor electrice ridicarea factorului

de putere pn la 0.92 poate conduce la circulaii suplimentare de putere reactiv. Pe de alt

parte, factorul de putere luat n considerare fiind o valoare medie lunar, el se realizeaz adesea

21

prin creterea factorului de putere n orele de gol de sarcin, ceea ce poate conduce, de asemenea

la creterea pierderilor.

Calculele fcute pentru ansamblul reelelor de 110-400 kV la nivelul anului 2002

considernd consumul la toate barele staiilor de 110 kV corespunztor unui factor de putere 0.92

a condus la o pierdere cu 22 MW mai mare dect aceea n care s-a considerat un factor de putere

optimizat pe zone (sau chiar pe staii 110/MT). Reducerea s-a produs n special n reelele de

110kV.

Este interesant de artat c aceast reducere de pierderi s-a obinut meninnd 27% din

noduri la cos=0.810.91; 19% din noduri la cos =0.92; 8.5% cu cos=0.930.95 i 45.5%

din noduri cu cos=0.961.0. Calcule fcute pentru cos=0.95 acelai n toate nodurile, n

vederea justificrii creterii factorului de putere neutral, au condus la concluzia c el nu poate fi

aplicat, deoarece n multe zone ar fi condus la o cretere a tensiunii peste valoarea maxim

admisibil. S-a ajuns astfel la concluzia c este necesar ca factorul de putere impus unui

consumator s fie stabilit n funcie de situaia energetic a zonei n care este amplasat.

Instalarea de mijloace suplimentare de compensare i reglaj n sistem va fi eficace, dac

cheltuielile aferente instalrii i exploatrii acestora vor fi mai mici dect efectul economic

obinut n sistem.

2.2. Determinarea puterii reactive i a tipului de surs

Puterea reactiv necesar compensrii Qc , pentru realizarea factorului de putere cos2,

rezult din relaia :

Qc=P1(tg1-tg2)-Pctg2 (2.1)

n care P1 este puterea activ a consumatorului necompensat (la sarcin maxim) , Pc este

pierderea de putere activ n sursa de compensare, P2 i Q2 sunt puterile activ i reactiv ale

consumatorului compensat la cos2.

O alt relaie care permite stabilirea puterii reactive de compensare este :

22

(2.2)

unde Ea1 este energia activ cerut de consumatorul necompensat ntr-un an iar TUQ este durata

de utilizare a puterii reactive maxime.

Condensatoarele derivaie se utilizeaz, de regul, ca surs specializat de compensare a

puterii reactive, fiind mai ieftine, cu piederi mai mici i condiii de exploatare mai uoare dect

compensatoarele sincrone.

Puterea reactiv a unui condensator este dat de relaia :

Qc=mCfU2

f (2.3)

n care m este numrul de faze, =2f este pulsaia tensiunii de alimentare, Uf este

tesiunea de alimetare pe faz iar Cf este capacitatea pe faz a condensatorului.

Din punct de vedere al conexiunilor, condensatoarele sunt monofazate i trifazate, legate

n stea sau n triunghi:

Fig.2.0 Conexiunile condensatoarelor

Puterea condensatorului trifazat n conexiunea stea este :

(2.4)

iar pentru cea triunghi :

23

(2.5)

Curentul condensatorului monofazat este :

(2.6)

iar cel al condensatorului trifazat, independent de conexiune este :

(2.7)

Din punct de vedere al frecvenei , condensatoarele pot fi de frecven industrial (50Hz)

sau de medie frecven (100-1000Hz). Acestea din urm utilizate n special pentru compensarea

cuptoarelor de induci , au piederile active Pc mult sporit, conform relaiei:

(2.8)

n care tg este unghiul de pierderi al dielectricului.

n cazul compensrii individuale, puterea reactiv a bateriei de condensatoare va acoperi

mersul n gol al receptoarelor. Relaiile de calcul sunt urmatoarele:

la compensarea transformatoarelor de for :

(2.9)

la compensarea MAS:

(2.10)

unde Qm0 este puterea reactiv de mers n gol a motorului ; pentru motoarele avnd puterea

nominal peste 30 kW , se poate utiliza relaia aproximativ :

(2.11)

Numrul necesar de condensatoare ce formeaz bateria este

24

(2.12)

n care Qnc este puterea nominal a condensatorului unitar.

Dac tensiunea reelei Ur este diferit de cea nominal Unc a condensatoarelor, puterea

acestora va fi corectat conform relaiei :

(2.13)

Compensatoarele sincrone pot fi luate n considerare n urmatoarele situaii :

pentru compensarea puterilor ce depesc 50 MVAr ;

dac consumatorul are receptoare deformate i necesit compensarea unor puteri

ce depesc 10-20 MVAr;

pentru compensarea variaiilor rapide ale sarcinii reactive (cuptoare cu arc,

laminoare, etc.).

Compensarea puterii reactive prin folosirea mainilor electrice sincrone se bazeaz pe

faptul c, n regim supraexcitat, acestea produc putere reactiv.

Mainile sincrone pot funciona ca:

motoare sincrone, producnd putere mecanic i putere electric reactiv ;

compensatoare sincrone, producnd numai putere reactiv ;

Puterea aparent Sc a unei maini sincrone este dat de relaia :

(2.14)

unde Pc reprezint pierderile de putere activ ale compensatorului sincron sau suma

acelorai pierderi cu puterea mecanic n cazul motorului sincron iar Qc este puterea reactiv

25

debitat de main pentru ridicarea factorului de putere al consumatorului la valoarea neutral,

cos2 .

(2.15)

2.3. Alegerea locului de amplasare a surselor de reactiv

Exist mai multe variante de amplasare a surselor de putere reactiv n SEI.

Figura2.1. ilustreaz acest lucru pentru sursa cea mai rspndit, bateria de condesatoare. Acestea

pot fi amplasate, n urma unor calcule de eficien, pentru compensare:

Individual, direct la bornele receptoarelor, de JT sau MT, care au un consum mare de

energie reactiv i funcionare continu; soluia este recomandat i pentru compensarea

fiecrui corp de iluminat cu lmpi fluorescente;

Centralizat, pe JT la tablourile generale care alimenteaz grupe importante de receptoare

inductive i pe MT, n posturile sau staiile de transformare .

Fig.2.1 Soluii de amplasare a condensatoarelor derivaie n SEI

26

Pentru aceasta, mai ntai se evalueaz puterile consumatorilor n toate nodurile instalaiei, se

realizeaz bilanurile electro-energetice la nivel de grupuri de consumatori, pe joas tensiune, pe

medie tensiune, iar n final n staiile de record adnc de pe nalt tensiune.

Tabelul 2.1 Calculul parametrilor transformatoarelor

2.4. Sistem monofazat compensare parial

Reglementrile de utilizare a energiei electrice nu impun compensarea total a factorului de

putere, ci doar limitarea la o valoare minim a factorului ( cosj ).

Prin compensarea parial a factorului de putere, se nelege c pornind de la un anumit sistem

care consum energii cu valori iniiale cunoscute Si , Pi , Qi i cosi < cosj , s se menin

puterea activ solicitat de la distribuitorul de energie electric, Pi i prin instalarea unui

condensator de valoare C, adugat n instalaie, s se solicite o cantitate mai mic de energie

reactiv, Qj, care s asigure valoarea impus cosj.

Plecnd de la valoarea necesar a puterii active Pi i impunnd cosj, se obine valoarea final a

puterii aparente solicitate din reea:

27

(2.16)

ceea ce nseamn c puterea reactiv este :

Of = Sf sin(j) (2.17)

Diferena dintre Qr i Qf va trebui sa fie furnizat de condensator:

Qc = Q Qi - Qf (2.18)

Astfel se poate calcula valoarea capacitii C a condensatorului:

(2.19)

2.5. Sistem trifazat compensare total i parial

Compensarea factorului de putere n sistemele trifazate nu difer substanial de compensare n

sistemele monofazate; diferena esenial const n necesitatea de trei condensatoare. Aceste trei

condensatoare pot fi conectate att n stea, ct i n triunghi, indiferent cum este conectat

sarcina.

28

Fig.2.2 Reprezentarea schematic a compensrii factorului de putere cu condensatoare montate

n triunghi

Fig.2.3 Reprezentarea schematic a compensrii factorului de putere cu condensatoare montate

n stea

tiind c : Qc = CU2 este puterea reactiv furnizat de condensator, n funcie de

tensiune U la bornele lor, puterea reactiv furnizat de cele trei condensatoare de capacitate Ca

care sunt conectate n triunghi este: QC = 3CUi2 (2.20)

deoarece sunt conectate la tensiunea de linie Ui .

Analog, vom avea:

Qc = 3 C U2

f (2.21)

puterea reactiv furnizat de 3 condensatoare de capacitate Cr conectate n stea i alimentate la

tensiunea de faz Uf.

n cazul n care capacitile condensatoarelor conectate n stea i n triunghi sunt egale,

respectiv Cr Ca , deoarece Ui = Uf , din expresiile (2.20) i (2.21) rezult:

Qc = 3Qcr (2.22)

29

Aceasta nseamn c, grupul de 3 condensatoare conectate n triunghi, furnizeaz triplu

puterii reactive pe care aceiai condensatoare ar furnziza-o, dac ar fi conectate n stea.

Modalitate de dimensionare a condensatoarelor pentru realizarea compensrii pariale a

factorului de putere, astfel nct s se obin un anumit factor de putere final, cosj, este similar

celei prezentate n pagina sistem monofazat compensarea parial.

Plecnd de la puterea activ de sarcin Pi i presupunnd c aceasta nu se modific datorit

introducerii n circuit a condensatoarelor, impunnd cosf, se obine valoarea final a puterii

aparente solicitate din reea:

(2.23)

ca i puterea reactiv corespunztoare:

Qf = Sf sin(f) (2.24)

Diferena dintre Qi i Qf va trebui s fie furnizat de bateria de trei condensaotare:

Q = Qc - Qi (2.25)

Presupunnd c bateria de condensatoare este conectat n triunghi, egalnd expresiile (2.25) i

(2.20), se obine:

n triunghi (2.26)

Presupunnd c bateria de condensatoare este conectat n stea, egalnd expresiile (2.25) i

(2.21), se obtine:

n stea (2.27)

Pentru a obine aceeai putere reactiv, Q, din ultimele dou expresii obinute, rezult c:

C = 3C (2.28)

Aceasta nseamn c, n cazul n care condensatoarele se conecteaz n stea, ele trebuie s fie de

capacitate de trei ori mai mare dect dac se conecteaz in triunghi pentru a obine aceeai putere

reactiv.

30

Pentru a realize compensarea total a factorului de putere n sistemele trifazate, se pot utilize

relaiile de mai sus, n care cosf = 1

2.6. Compensarea instalaiilor cu ajutorul bateriilor de condensatoare

Se folosesc n general pentru puteri de compensate ce nu depesc 50 MVAr .

Calculul bateriei de condensatoare.

1) Puterea reactiv

Determinare puterii reactive a bateriei de condensatoare se face pe baza relaiei

Qc =P1 ( tg1 tg2 ) (2.29)

La compensarea individual a transformatoarelor, puterea bateriei va acoperi numai

necesarul la mers n gol al acestora

Qc0 ( 0,1...0,2 ) Snt (2.30)

Bateriile comutabile automat pot fi fracionate n mai multe trepte de putere. n acest

mod, bateria se adapteaz la curba de sarcin reactiv, iar consumatorul nu va debita energie

reactiv n sistem la sarcini reduse.

2) Condiii pentru compensarea cu condensatoare

Suprasacinile maxim admise de condensatoare n regim de durat, n raport cu valorile

normale,sunt:

Suprasarcinile pot aprea datorit: variaiilor mari de tensiuni (laminoare, cuptoare cu arc).

Armonicilor superioare de curent i tensiune generate de receptoare deformate.

31

Conectarea i deconectarea bateriilor de condensatoare

La comutaia bateriilor apar supracureni i supratensiuni. Din punct de vedere al acestor

fenomene bateriile de condesatoare pot fi: simple, n cazul n care n apropierea lor nu exist alte

baterii care ar putea mri curentul de conectare la reea.

Instalaia de descrcare trebuie s asigure scderea tensiunii sub valoarea maxim admis

U adm = 50V n timpul de descrcare td de maxim 5 minute la bateriile de MT i de maximum 1

minut la bateriile JT.

Capitolul 3 Proiectarea instalaiilor de compensare a factorului de putere

3.1. Generaliti

Transformatoarele, motoarele i muli ali consumatori electrici preiau de la reeaua de

alimentare, pe langa puterea util, activa, i putere reactiv.Aceast putere reactiv suprasolicit

nu numai reeaua de alimentare, i generatoarele, cablurile, transformatoarele i staiile de

distribuie, i produc prin aceasta cheltuieli suplimentare.

Prin utilizarea instalaiilor de reglare cu condensatori poate fi totui transmis o putere

activ sensibil mai mare. Echipamentele de transmisie pot fi astfel degrevate de puterea reactiv,

se reduc costurile cu consumul de energie i nu mai sunt necesare msuri costisitoare de

extindere a instalaiei. Factorul de putere cos este raportul dintre puterea activ i puterea

aparent.

Pentru a mbunata i factorul de putere existent (cos 1) al unui utilizator, la valoarea cerut

de lege, impusa la cos 2 0,92, se utilizeaz urmatoarea formula:

21c tantanPQ

La proiectarea unei instalaii de reglare cu condensatori, se poate pleca de la premiza c

ntr-o reea cu un numr predominant de motoare asincrone cu un cos mediu de 0,7, este

32

necesar o putere a condensatorilor de cca 50 % din puterea activ, pentru a tinde catre un

cos2 0,92. O instalaie de reglare a puterii reactive se poate proiecta simplu i precis, dac se

folosete una din metodele prezentate n continuare.

Exemplul 1:

Compensarea unui consum de 750 kVA de la cos1 = 0,7 la cos2 = 0,95

Rezultat:

Reducerea puterii aparente = (750 kVA - 553 kVA) / 750 kVA = 26%

Reducerea pierderilor la transmisie = (1083A2 - 798A

2) / 1083A

2 = 46%

Prin compensarea de la cos 1 = 0,7 la cos 2 = 0,95 poate fi transmis o putere activ cu 26 %

mai mare iar pierderile prin transmisie se micoreaz cu 46 %.

Instalaia de reglare nefiltrat cu condensatori este recomandabil atunci cnd:

a) se exploateaz muli consumatori diferii;

b) se modific n permanen consumatorii;

Valori calculate: fr compensare cu compensare

Puterea aparent S1=750kVA

Factorul de putere cos 1=0,7

Curentul aparent I1=750kVA/3/400V=1083A

Puterea activ rezultat P P=S1xcos 1=525kW 525kW

Factorul de putere imbunatait cos 2=0,95

Puterea aparent redus S2=525kW/0,95=553kVA

Curentul aparent redus I2=553kVA/3/400V=798A

33

c) puterea redresoarelor nu reprezint mai mult de 20 % din puterea total a consumatorilor.

Regulatorul de putere reactiv are rolul s comande astfel instalaia de reglare cu

condensatori, ncat s se cupleze sau s se decupleze succesiv puterea reactiv corespunztoare

necesarului variabil de curent reactiv. Datorit unui program de optimizare, instalaia de reglare

reacioneaz mai rapid la abateri mari ntre valoarea impus i cea existent, i mai lent la abateri

mici, pentru a se evita aparitia unor comutri oscilante.

Alegerea instalaiilor corespunztoare de reglare cu condensatori trebuie astfel efectuat

nct s se ating cos dorit la valoarea medie a puterii. n funcie de puterea fiecarei instalaii

se alege o instalaie de reglare cu pn la 12 trepte, dei, de obicei, 6 trepte sunt suficiente.

La instalaiile mici i cele de mrime mijlocie de pn la cca 150 kvar, se ncearc

meninerea preului ct mai jos posibil prin utilizarea a ct mai puine aparate de comutare; este

posibil i prin conectarea de condensatori cu puteri diferite (de exemplu secvena de reglare 1 : 2

: 2 : 2 )

Fig. 3.1: Principiul compensrii curentului reactiv cu o instalaie de reglare cu condensatori.

S2=P

2 + Q

2 cos = P / S

34

P=U I cos =S cos Q=U I sin =S sin

Fig. 3.2: Diagrama puterilor pentru o instalaie de consumatori, necompensat i compensat

Fig. 3. 3: Reea de consumatori cu o instalaie central de reglare cu condensatori.

Exemplul 2:

Calculul puterii reactive Q [kVAr] plecnd de la P [kW]

Tabelul 3.1

Cos

0,8

0

0,8

2

0,8

4

0,8

6

0,8

8 0,9

0

0,9

2

0,9

4

0,9

6

1,0

0

Coeficientul K

0,20 4,1

5

4,2

0

4,2

6

4,3

6 4,4

2

4,4

8

4,5

4

4,6

1

4,9

0

0,25 3,1

2

3,1

8

3,2

3

3,3

3 3,3

9

3,4

5

3,5

1

3,5

8

3,8

8

0,30 2,4

2

2,4

8

2,5

3

2,6

5 2,7

0

2,7

6

2,8

2

2,8

9

3,1

8

0,35 1,9

3

1,9

8

2,0

3

2,1

4 2,1

9

2,2

5

2,3

1

2,3

8

2,6

8

0,40 1,5

4

1,6

0

1,6

5

1,7

6 1,8

1

1,8

7

1,9

3

2,0

0

2,2

9

0,50 0,9

8

1,0

4

1,0

9

1,1

4

1,2

0 1,2

5

1,3

1

1,3

7

1,4

4

1,7

3

0,52 0,8

9

0,9

5

1,0

0

1,0

5

1,1

1 1,1

6

1,2

2

1,2

8

1,3

5

1,6

4

35

0,54 0,8

1

0,8

6

0,9

2

0,9

7

1,0

2 1,0

8

1,1

4

1,2

0

1,2

7

1,5

6

0,56 0,7

3

0,7

8

0,8

4

0,8

9

0,9

4 1,0

0

1,0

5

1,1

2

1,1

9

1,4

8

0,58 0,6

6

0,7

1

0,7

6

0,8

1

0,8

7 0,9

2

0,9

8

1,0

4

1,1

1

1,4

1

0,60 0,5

8

0,6

4

0,6

9

0,7

4

0,8

0 0,8

5

0,9

1

0,9

7

1,0

4

1,3

3

0,62 0,5

2

0,5

7

0,6

2

0,6

7

0,7

3 0,7

8

0,8

4

0,9

0

0,9

7

1,2

7

0,64 0,4

5

0,5

1

0,5

6

0,6

1

0,6

7

0,7

2

0,7

8

0,8

4

0,9

1

1,2

0

0,66 0,3

9

0,4

5

0,4

9

0,5

5

0,6

0

0,6

6

0,7

1

0,7

8

0,8

5

1,1

4

0,68 0,3

3

0,3

8

0,4

3

0,4

9

0,5

4

0,6

0

0,6

5

0,7

2

0,7

9

1,0

8

0,70 0,2

7

0,3

3

0,3

8

0,4

3

0,4

9

0,5

4

0,6

0

0,6

6

0,7

3

1,0

2

0,72 0,2

2

0,2

7

0,3

2

0,3

7

0,4

3

0,4

8

0,5

4

0,6

0

0,6

7

0,9

7

0,74 0,1

6

0,2

1

0,2

6

0,3

2

0,3

7

0,4

3

0,4

8

0,5

5

0,6

2

0,9

1

0,78 0,0

5

0,1

1

0,1

6

0,2

1

0,2

7

0,3

2

0,3

8

0,4

4

0,5

1

0,8

0

0,80 0,0

5

0,1

0

0,1

6

0,2

1

0,2

7

0,3

3

0,3

9

0,4

6

0,7

5

0,82 0,0

5

0,1

0

0,1

6

0,2

2

0,2

7

0,3

3

0,4

0

0,7

0

0,84 0,0

5

0,1

1

0,1

6

0,2

2

0,2

8

0,3

5

0,6

5

0,86 0,0

6

0,1

1

0,1

7

0,2

3

0,3

0

0,5

9

0,88 0,0

6

0,1

1

0,1

7

0,2

5

0,5

4

0,90 0,0

6

0,1

2

0,1

9

0,4

8

0,92 0,0

6

0,1

3

0,4

3

36

cos initial = 0,64; cos dorit = 0,90; coeficientul K = 0,72

puterea P = 300 kW

puterea reactiva Q = P x K = 300 x 0,72 = 216 kVA

3.2. Probleme de rezonan

n reelele industriale moderne trebuie s se ia n considerare un procent mai mare sau mai

mic de armonici. La utilizarea de instalaii de reglare cu condensatori i / sau condensatori de

compensare fix n reele de exploatare cu o component de putere la invertoare mai mare de 20

% din puterea total, se pot produce fenomene periculoase de rezonan.

Dac se consider puterea instalat de condensatori n corelaie cu inductivitile reelei

(reactana inductiv a transformatorului) atunci se observ c acestea formeaz, privind dinspre

partea de joasa tensiune, un circuit oscilant paralel cu frecvena rezultan proprie fR.

Dac aceast frecvena proprie corespunde perfect cu o armonic a reelei, atunci circuitul

oscilant paralel va fi atacat de ctre aceasta. Prin aceasta se ajunge la fenomene de suprasolicitare

i, posibil, de defectare.

De aceea, este necesar ca nainte de a stabili dimensionarea unei instalaii de reglare cu

condensatori i a treptelor acesteia i / sau a condensatorilor de compensare fix, sa se efectueze

mai ntai, din motive de tehnica securitii, o verificare a posibilelor situaii de rezonan.

Puterile de compensare critice la armonici de reea de ordinul pot fi determinate dup cum

urmeaz:

QC Strafo x 100 / 2 / uK [var]

corespunde la ]

uK = tensiunea de scurtcircuit a transformatorului [%]

37

Fig.3.4: Schema simplificat pentru situatia de rezonan la instalaii de condensatori i / sau

condensatori de putere.

3.2.1. Creteri de tensiune datorate instalaiilor de reglare cu condensatori

n practic se mai ntlnesc creteri de tensiune datorate condensatorilor. Acestea mai

apar numai n cazul n care se conecteaz la reea o putere de compensare fix neobisnuit de

mare. Creterea de tensiune depinde atunci, n mod destul de apropiat, de raportul dintre puterea

condensatorilor i puterea transformatorului:

De exemplu:

Strafo = 630 kVA, uK = 6 %, QC = 250 kvar

U = 250 x 6 / 630 = 2,38 % pentru UN = 400 V 9,5 V

Condensatori de putere (Detalii n E04-01 E/04)

Prin condensatori de putere se neleg unitile trifazate, de obicei conectate n triunghi,

care se utilizeaz exclusiv pentru mbunatirea cos n reelele de consumatori. Aceast

capacitate rezult din puterea reactiv ce trebuie compensat.

U = QC uK / Strafo [%] ( 3.1)

38

Ex: Condensator de putere trifazat 50kvar/400 V/50 Hz

(3.2)

(3.3)

Tolerane de capaciti i de putere:

Conform VDE 0560 Cap. 46 i IEC 831 - 1 i 831 - 2 sunt valabile urmatoarele linii directoare:

- pentru instalaii de condensatori pn la 100 kvar : -5 la +15 % (ESTA 5 %)

- pentru instalaii de condensatori peste 100 kvar : 0 la +10 % (ESTA + 5 %)

La condensatorii trifazai trebuie ca raportul ntre valoarea maxim si minim a capacitaii

masurate ntre racordurile la reea sa nu depaeasc 8 %.

Factorul de pierderi:

La condensatorii de putere DUCATI, factorul de pierderi n dielectric este < 2,5 x 10-4

.

Suprasarcina la condensatorii DUCATI:

Tensiune: 1,1 x UN 8 h zilnic

1,15 x UN 30 min. zilnic

1,2 x UN 5 min.

1,3 x UN 1 min.

39

Curent pentru condensatorii de putere DUCATI este admisibil 1,3 ori curentul nominal.

Descarcare:

DIN VDE 0560 Cap. 46 Paragraful principal 4 spune c fiecare unitate condensator i /

sau baterie trebuie s fie echipat cu un dispozitiv auxiliar pentru descarcare.

Cu ajutorul acesteia trebuie ca orice unitate s se descarce, n decurs de max. 3 minute

(180 secunde), de la valoarea limit existent anterior ( x UN) la 75 V sau mai puin . Pentru

aceasta pot fi folosite att rezistene cu o putere corespunztoare ct i bobine.

Valoarea rezistenei pentru rezistenele de descrcare la condensatorii de putere trifazai

se determin cu urmatoarea formula:

R 180 / CN / ln( UN /75) [] (3.4)

si P UN2 / R [W] (3.5)

Ex: Condensatori de putere trifazati 50 kvar, 400V, 50Hz

R 180 / 331,5 x 106 (ln (2 x 400) - ln 75) = 268,7 k

P 4002 / 268700 = 0,6 W

Timpul de descarcre la condensatorii Ducati < 1 minut.

3.2.2. Vrfuri de curent la cuplare

La instalaiile de reglare cu condensatori, contactorii sunt mai solicitai, n mod semnificativ, la

cuplarea treptelor de condensatori.

Aceasta se ntmpl datorit cuplrii n paralel cu treptele de condensatori deja cuplate.

La cuplarea unei noi trepte de condensatori, curentul de comutare este amortizat numai n mic

40

msur de ctre conductoarele de legatur relativ scurte i de pierderile reduse ale

condensatorului.

De aceea trebuie ca, funcie de condiiile constructive s se ia n calcul un vrf de

curent la cuplare de pn la de 200 x IC.

Domeniul de temperatur:

Temperatura aerului de rcire K este temperatura aerului de rcire msurat n condiii

de funcionare n punctul cel mai cald, de exemplu ntre condensatori.

Definirea claselor de temperatur conform VDE 0560 Cap. 46 i CIE Publ. 831

Tabelul 3.2

Limita sup.

a clasei de

Temp. [ 0C]

Temp. de

racire

Medie pe 1

h

maxima

admisibila

Medie pe 24 h

[0C ]

Medie

pe

1 an

40 40 30 20

45 45 40 30

50 50 45 35

Temperatura limit inferioar min este cea mai mic temperatur n punctul cel mai rece al

suprafeei unui condensator, la care condensatorul nc mai poate fi cuplat.

Temperatura limit superioar max este temperatura care este permis s apar n cazul cel mai

defavorabil la punctul cel mai cald al suprafeei unui condensator, inclusiv nclzirea proprie.

41

Gradul de protecie:

Pentru diversele forme constructive se indic respectivele grade de protecie, conform

DIN 40050. Gradele de protecie se noteaz printr-un simbol care este compus din literele IP i

dou cifre combinate pentru gradul de protecie.

Gradele de protecie indicate, pe scurt:

IP

00

- nici o protecie special mpotriva

atingerii parilor aflate sub tensiune;

- nici o protecie la ap.

IP

31

- protecie mpotriva patrunderii

corpurilor strine 2,5 mm;

- protecie mpotriva picturilor de ap

care cad vertical.

IP

43

- protecie mpotriva patrunderii

corpurilor straine 1 mm;

- protecte mpotriva depunerilor de

form granular;

- protecie mpotriva apei pulverizate

picturi fine de ap).

42

3.3. Echipament dezacordat

Armonice, origini i efecte:

Progresul tehnic i rspndirea pe scara larg a componentelor electronice de putere au

transformat muli utilizatori n consumatori neliniari.Aceti consumatori neliniari antreneaz

de la reea un curent nesinusoidal chiar cnd este alimentat cu tensiune sinusoidal. Curentul

nesinusoidal poate fi descompus n nelesul analizei Fourier ntr-o serie de oscilaii sinusoidale

individuale, adic oscilaia fundamental a reelei la principala frecvena fn* i un numr de

oscilaii armonice nedorite de frecven f = x fn ( = numar de ordine). Variatele oscilaii au

frecvente care sunt de ordinul multiplu v al frecvenei principale fn, a cror amplitudine

descrete odat cu creterea numarului de ordine .

n general, vom numi aceste oscilaii simplu: armonici. Tabelul de mai jos prezint

frecvenele lor la o frecven a reelei de fn = 50Hz.

Tabelul 3.3

Numar de

ordine

Frecvena armonicilor

f = fn

3 150

5 250

7 350

11 550

13 650

43

Pentru toate frecvenele nalte f ( sau frecvena unghiular = 2 x x f), reactana

capacitiv C

1Xc

a condensatorului C cuprins n reeaua pentru curent reactiv de compensare,

descrete. Ca o consecin a acesteia, i dependen de tipul i ncrcarea reelei, curenii

armonici cauzeaz o sarcin suplimentar pe condensatori, diminund astfel durata de viaa a

acestora.

Urmtoarele probleme apar la funcionarea echipamentului cu condensatori:

suprancrcarea termic a condensatorilor;

aparitia rezonanei ntre reactana inductiv a reelei i reactana capacitiv a condensatorilor:

cnd efectele reactanelor capacitive i inductive se anuleaz reciproc, curentul crete i va fi

limitat numai de rezistena ohmic, curentul avnd o valoare de vrf ridicat, i acesta putand fi

un supracurent periculos, cauznd semnificative pericole pentru echipamente. O variaie a

acestor condiii de rezonan poate coincide cu echipamentul de corectare a factorului de putere,

depinznd de mrimea i numrul de trepte ale echipamentului.

circuite de blocare emiterii de frecvene audio care perturbeaz funcionarea receptoarelor.

cnd se utilizeaz convertori de curent, se creaz circuite extrem de mari n perioada de

comutare a fazelor; frontul de comutare a acestor cureni pot defecta componentele de putere.

frecvena principal: frecvena fundamental a reelei.

Filtru dezacordat:

Filtrele dezacordate constau dintr-un condensator i un reactor (inductana) conectate n

serie, formnd un circuit rezonant. Dac frecvena reelei fn este mai joas dect frecvena de

rezonan fres a filtrului, trebuie adugat c performanele capacitive ale filtrului s conin

compensarea curentului reactiv.

Mai sus de frecvena de rezonan, performanele trebuie aranjate n aa fel nct s se

comporte ca o inductana; aceasta nseamn c, n cazul n care f > fres, nu exist rezonana cu

inductana reelei.

44

Pentru frecvena de rezonan, circuitul n serie se comport ca o pur rezisten, adic

curentul este limitat numai de rezistena ohmic, i curentul este untat pe calea cea mai uoar.

Pentru a produce un circuit n serie n band, frecvena de rezonan trebuie s fie cuprins pe o

armonic a reelei. Aceasta reduce considerabil nivelul tensiunii armonicei, adic armonica este

eliminat.

Mai multe informaii pe acest subiect pot fi obinute de la noi din lucrarea: E04-07 E/01

pentru filtrele pe circuite de echipamente pentru corecia factorului de putere.

Circuitul de rezonana n serie este numit dezacordat atunci cnd frecvena de rezonan

fres nu coincide cu o armonic a frecvenei reelei fn. Dezacordul trebuie s fie realizat mai jos

dect cea mai mic armonic probabil.

Filtrele dezacordate sunt necesare pentru protecia condensatorilor mpotriva rezonanei

i a curenilor mari rezultai.

La o frecven apropiat, se poate obine blocarea frecvenei audio sau parial reducerea

efectului armonicei.

Dezacordul este recomandat cnd convertoarele cu sarcin pe reea genereaz armonice

ntre 15 i 20% din consumul total de putere din reea. Capacitorii dezacordai sunt selectai

exclusiv n acord cu puterea reactiv pentru care se dorete corectarea factorului de putere.

Astfel, oriunde este planificat un nou echipament de corecie a factorului de putere, trebuie

determinat influena convertoarelor asupra reelei. Aceasta poate fi executat, de exemplu, la

analiza curentului prin masurarea armonicei.

Acelai lucru poate fi efectuat atunci cnd se planific o extindere a echipamentului

existent. De obicei, cnd echipamentul existent este nedezacordat, el nu poate fi dezacordat

deoarece dezacordarea crete tensiunea pe condensator, care este funcie de factorul de dezacord

p; i tensiunea pe condensator va fi descrescut n raport cu tensiunea respectivei reele.

45

Factorul de dezacord p

Factorul de dezacord p (exprimat n %) este definit de frecvena reelei fn i de frecvena

de rezonan dorit fres.

(

) ] (3.6)

Alternativ, de la factorul de dezacord dat, frecvena de rezonan fres a filtrului poate fi calculat

astfel:

] (3.7)

Exemple de factori de dezacord cnd frecvena principal este fn = 50Hz:

Folosind formulele ( 3.6 ) si ( 3.7 ), urmtorii factori de dezacord, care sunt frecvent

folosii, la frecvenele de rezonan corespunztoare pot fi calculai:

Factor de dezacord

p[%]

Frecven de rezonan

fres [Hz]

5 224

5.5 213

5.67 210

6 204

7 189

8 177

12.5 141

14 134

De notat c frecvena de rezonan fres descrete odat cu creterea factorului de dezacord p i

invers.

46

Factorul de dezacord p < 6% impune o analiz precis a condiiilor de pe reea, cu scopul de a

evita ncrcarea inadmisibil, avnd drept surs armonicele.

Urmatoarele criterii sunt relevante n selectarea factorului de dezacord:

localizarea i stabilirea tipului de generator de armonici,

extinderea componentelor pentru blocarea frecvenelor audio,

raportul dorit de reducerea armonicelor.

Dac armonicele sunt produse mai ales n reeaua de alimentare, factorul de dezacord p = 7%

este recomandat, deoarece efectele blocrii pentru aceste armonice cresc.

Dac armonicele sunt produse n reeaua consumatorilor, va fi selectat factorul de

dezacord care produce cea mai mare reducere a armonicelor din reeaua consumatorilor.

Exemple:

Circuitul serie este dezacordat cu factorul p = 7%. Folosind formula ( 3.7 ), rezult urmatoarea

frecven de rezonan:

(3.8)

Tensiunea reelei este Un = 400V (faza-faza) cu necesitatea compensrii armonicei fundamentale

la o putere de ieire Nc.

Apoi, tensiunea UC ntre terminalele condensatoarelor se calculeaz n modul urmtor:

(3.9)

47

Este ales un condensator cu tensiunea Ucr = 440V. Aceasta permite o tensiune de rezerv de

aproximativ 10V pentru sarcinile armonice. Condensatorul cu puterea de Qcr, este calculat astfel:

(

) (

) (

) (3.10)

Pentru o putere de ieire de Nc = 50kvar la o reea de 400V, condensatorul mpreuna cu o

tensiune de 440V, va produce la ieire:

(

) (3.11)

La aceast ieire, capacitatea condensatorilor conectai n stea poate fi calculat astfel:

(3.12)

Capacitatea condensatorilor conectati n delta C se calculeaza astfel:

(3.13)

Pentru funcionarea circuitului n serie, conectarea n stea sau delta a condensatorilor nu are

importan.

Inductana bobinei se calculeaz astfel:

=0.767 mH (3.14)

Bobina trebuie s fie calculat la valoarea total a curentului( fundamental + cureni armonici).

Suplimentar, inductana trebuie s aib o suficien liniaritate, astfel ca rezonana frecvenei fres

s ramn ferm. De asemenea, capacitatea condensatorilor trebuie s ramn constant. n

consecin, este recomandat posibilitatea de utilizare a unui numr mic de condensatori folosii

pe trepte de ieire.

48

Cu condensatori DUCATI de tip 440.3.28,1, 28,1kvar la 440V, se poate realiza un echipament

de filtrare. Pentru exemplul menionat mai sus, dou unitai din acest filtru sunt necesare pe o

treapt.

Ca o regul, tensiunea condensatorilor la ieire Qcr pentru un filtru de ieire dorit la puterea Nc,

pentru tensiunea reelei Un, i un factor de dezacord p se pot determina din urmatoarele tabele

care au fost luate din catalogul nostru de condensatori E 04-01 E/04.

Calcularea produciei solicitate a condensatorului evaluat n circuitele dereglate de filtru

(factori care urmeaz s fie nmulii cu puterea necesar pentru fiecare etap.

Tabelele 3.5. : Tensiunea nmagazinat: 400 [V]

Tensiunea

evaluat a

condensatorului

[V]

Factorul de dereglare [%]

5 5.5 6 7 12.5 13 14

440 1.150 1.143 1.137 1.125 - - -

525 1.637 1.628 1.619 1.602 1.507 1.499 1.481

49

Tensiunea nmagazinat: 415 [V]

Tensiunea evaluat a condesatorului

[V]

Factorul de dereglare [%]

5 5.5 6 7 12.5 13 14

440 1.068 1.062 1.057 - - - -

525 1.520 1.512 1.504 1.488 1.400 1.392 1.376

Tensiunea nmagazinat: 440 [V]

Tensiunea evaluat a condesatorului[V]

Factorul de dereglare [%]

5 5.5 6 7 12.5 13 14

525 1.352 1.345 1.338 1.324 1.246 1.239 1.224

Tensiunea nmagazinat: 480 [V]

Tensiunea

evaluat a condensatorului

[V]

Factorul de dereglare [%]

5 5.5 6 7 12.5 13 14

525 1.136 1.130 1.125 1.113 - - -

Sigurane n amonte

Se folosesc numai sigurane tip NH cu caracteristic lent.

Siguranele NH servesc numai pentru protecie la scurtcircuit i nu sunt corespunzatoare pentru

protecie la suprasarcin.

Contactoare :

Pentru instalaiile de reglare cu condensatori, nefiltrate, se folosesc numai contactoare

specializate cu amortizarea curentului de cuplare. Aceasta trebuie neaprat avut n vedere la

procurarea pieselor de schimb.

50

Aceste contactoare specializate pentru condensatori sunt echipate cu rezistene de

amortizare, astfel nct s reduc vrfurile de curent la cuplare de la valori de 200xIC la valori

mai mici de 70xIC, conform indicaiilor din prospecte.

Gama de contactoare produsa de LOVATO- Italia este oferit pentru treptele de: 12,5

kVar, 20 kVar, 25 kVar, 33 kVar i 50 kVar i corespunde cerinelor de mai sus.

Condensatori:

Construcia n tehnica DUCATI (film polipropilenic metalizat) i cu regenerare i cu

pierderi deosebite de reduse ( 0,25 W/kvar).

Datorit nclzirii proprii reduse i greutaii reduse, condensatorii MKP sunt deosebit de

potrivii pentru montajul n dulapuri de distribuie.

Este deosebit de important s se asigure ntre condensatori temperatura aerului K 600C.

Durata de viata: 100.000 ore de funcionare.

Gama de condensatori oferita: de la 2,5 kVar la 25 kVar monofazai sau trifazai, pentru

tensiuni cuprinse ntre 400V 660V.

Descarcare:

Conform PE/102, pentru fiecare condensator de putere este necesar o reziste de descrcare

care asigur n decurs de maxim 3 minute, o descrcare la o tensiune mai mic de 75V.

ntre condensatorii de putere i rezistenele de descrcare nu pot fi prevzute nici

ntreruptoare, nici sigurane i nici alte dispozitive de separare. Rezistenele de descrcare

utilizate de ctre TARCON i CHNT asigur o descarcare sigur la mai puin de 75 V n decurs

de 1 minut.

Atenie, nainte de atingerea bornelor de racord ale condensatorului trebuie scurtcircuitate

clemele si legate cu carcas.

51

Circuite de legatur:

Liniile de conectare trebuie s aib o seciune care s asigure c acestea pot suporta

continuu un curent de 1,3 ori mai mare dect curentul care ar circula n valoare eficace la

tensiunea sinusoidal nominal i frecvena nominal. Alte creteri ale valorii de curent, care se

menin pn la +10 % pe baza toleranelor de fabricaie uzuale reelei, nu este necesar s fie luate

n considerare la instalaiile de reglare ESTApact.

Alegerea i amplasarea transformatoarelor de curent.:

Marimea transformatoarelor de curent se stabilete prin consumul total de curent al

utilizatorului ce trebuie compensat. Intrarea de curent a regulatorului LOVATO DCRK 5 este

echipat pentru transformator de curent la alegere, de 5 A sau 1 A cu 5 VA, clasa I.

Transformatorul de curent trebuie s sesizeze ntregul consum de curent, inclusiv cel al

instalaiei de reglare cu condensatori, adic el trebuie s fie amplasat dupa contorul de tarifare

sau dup racordul de alimentare al utilizatorului sau al unei pari al acestuia pentru cazul

utilizatorilor. Dac fazele sunt neechilibrat ncrcate, atunci transformatorul trebuie montat pe

faza cea mai ncrcat.

n cazul unor distane mari ntre transformatorul de curent i regulator, trebuie avut n vedere o

seciune corespunztoare de cablu i / sau o putere corespunztoare a transformatorului.

Racordul instalaiilor de reglare cu condensatori:

La utilizarea unui LOVATO mat este important ca faza pe care este montat

transformatorul de curent i faza de pe care se preia tensiunea de masur s fie aceeai.

Regulatoarele au urmatoarele caracteristici principale:

- afieaz continuu valoarea cos;

- contorizeaz numrul de comutri pe fiecare treapt;

- permite alegerea unui factor de putere ntre 0,85 inductiv -1-0,95 capacitiv, n trepte de

0,01.

Indicaii complete se pot prelua din instruciunea noastra de montaj MV 1141 sau MV 1151.

52

Conditii pentru reglarea automat:

Raportul de conversie al transformatorului de curent trebuie s corespund consumului

real de curent, n cazul unui transformator de curent supradimensionat, regulatorul de putere

reactiv primete un semnal de masur prea mic si semnalizeaz sub forma de deranjament

Cadere de curent.n acest caz el regleaz inexact sau nu regleaz deloc.

Aceasta este desigur valabil i pentru un transformator de curent ales prea mic.

Curentul de pornire:

Condiia pentru acesta este c n circuitul transformatorului de curent s circule un curent

de minimum 150 mA, corespunztor consumului. n afara de aceasta, trebuie ca cea mai mic

treapt de comutare din cadrul instalaie de reglare cu condensatori s aib convertit, n

secundarul transformatorului de curent, o valoare ntre 0,05 i 1 A.

Valoarea C / K:

Valoarea C/K este valoarea de raspuns a unui regulator de putere reactiv. Ea se

calculeaz din cea mai mic marime de trepte de comutare C i din raportul de convertire al

transformatorului de curent K. n cazul n care regulatorul este programat pe funcionare cu

iniializare automat, atunci regulatorul de putere reactiv LOVATO DCRKE5 i determina

singur valoarea C / K.

Declanarea la tensiune zero:

La o ntrerupere a tensiunii 10 ms se decupleaz toate treptele de condensatori care erau

cuplate. Dupa reaparitia tensunii de alimentare regulatorul ncepe, funcie de modul de

iniializare S, direct cu comutarea n trepte.

Timpii de comutare:

Comutarile neobinuit de dese la funcionare la sarcin redus, sau chiar la sarcin normal, pot

fi corectate prin modificarea factorului de timp de comutare la regulatorul de putere reactiv.

53

Autoprogramabil:

Dup punerea n funciune, regulatorul i determin singur, prin diverse comutri de

prob, modul de conectare adic poziia de montaj a transformatorului i secvena de reglare,

inclusiv treptele de condensatori racordate.

Alarma de deranjament:

Atunci cand dispare tensiunea de alimentare sau nu se realizeaz compensarea, se inchide

un contact liber de potential al unui releu de alarma.

Deranjamentul subcompensare se activeaz atunci cnd cos impus programat nu se atinge

deloc timp de o ora i, totodat, cos msurat este 0,9).

3.4. Masuri de tehnic securitaii

Condensatorii DUCATI posed un dielectric cu auto-regenerare. Dac datorit

suprasarcinii (deexemplu supratensiune) se ajunge la o strpungere, atunci nfaurarea se

regenereaz. Pe lang aceasta fiecare condensator n parte poseda ca msura de siguran

suplimentar o protecie interna de ntrerupere, cu funcionare sigur care actioneaz la

suprapresiune.

Dac, datorit suprasarcinii de tensiune, curent sau temperatur, efectul de auto-

regenerare nu reuete, atunci capacul paharului acioneaza ca o membran de supra-presiune,

umflndu-se n sus i ntrerupand astfel conductorul de legtur interior catre elementele de

nfaurare. Cu aceasta, condensatorul defect se separ singur de reea.

Proteciile interne nu pot totui nlocui msurile de protecie extern, ca de exemplu

siguranele fuzibile conectate n amonte pentru scurtcircuit.

54

Indicaii de intreinere:

Condensatorii de putere MKP nu necesit intreinere i sunt concepui pentru durat de

via static de peste 150.000 ore de funcionare.

Pentru control, se pot citi, pe regulatorul de compensare a puterii reactive LOVATO DCRE5,

curenii treptelor pe partea secundar a transformatorului de curent sau se pot msura direct, pe

fiecare faz, cu un clete ampermetric.

Contactoarele specializate utilizate pentru condensatori sunt concepute pentru 100.000

comutri. Numarul de comutri efectuat, pe fiecare treapt poate fi citit de regulatorul LOVATO

DCRE 5.

Protecia prin sigurane i racordare:

Dac trebuie s fie prevazut o siguran exterioar pentru protecia unitaii condensator

la scurtcircuit, atunci valoarea acesteia se alege ntre 1,43 si 1,8 ori curentul nominal.Siguranele

trebuie s aib caracteristica lent din cauza valorilor mari de curent de conectare pe timp

scurt.Cablurile de racord se aleg pentru valori de 1,5 ori curentul nominal i chiar mai mari.

VD 0100 Cap. 430 / 8.81 formeaz baza pentru datele de mai jos.

Tabelul 3.6. : Seciuni de racordare i dimensionarea siguranelor pentru instalaii de

compensare a curentului reactiv, respectiv pentru compensari fixe:

Puterea condensatorului,

respectiv a instalatiei

(kvar)

Capacitatea

(F)

Curentul

(A)

Sectiunea de racordare

pentru cablu cu 4 respectiv

3,5 conductoare (mm2)

Intensitatea de

curent a sigurantei

(A lent)

2.5 3 x 16.6 3.6 1.5 10

5 3 x 33.2 7.2 2.5 20

7.5 3 x 49.7 10.8 2.5 20

10 3 x 66.3 14.4 4 25

12.5 3 x 82.9 18.0 6 35

15 3 x 99.5 21.6 6 35

16.7 3 x 110.7 24.1 10 50

55

20 3 x 132.6 28.8 10 50

25 3 x 165.8 36.1 16 63

27.5 3 x 182.4 39.7 16 63

30 3 x 198.9 43.3 25 80

33.3 3 x 220.8 48.1 25 80

37.5 3 x 248.7 54.1 35 100

40 3 x 265.3 57.7 35 100

50 3 x 331.6 72.1 50 125

55 3 x 364.7 79.4 50 125

60 3 x 397.6 86.6 70 160

66.7 3 x 442.3 96.3 70 160

70 3 x 464.2 101 70 160

75 3 x 497.4 108 70 160

83.3 3 x 552.4 120 95 200

90 3 x 596.8 130 120 250

100 3 x 663.1 144 120 sau 2 x 50/25 *) 250

125 3 x 828.9 180 185/95 sau 2 x 70/35 *) 300

133.5 3 x 884.0 192 185/95 sau 2 x 70/35 *) 300

150 3 x 994.7 217 185/95 sau 2 x 70/35 *) 315

180 3 x 1193.7 260 240/95 sau 2 x 95/50 *) 400

200 3 x 1326.3 280 2 x 95/50 *) 400

250 3 x 1657.9 361 2 x 150/70 *) 400

Acestea sunt cabluri paralele. Toate datele de cablu actuale cu seciunea de evaluare i

sigurane sunt valorile minime aplicabile pentru condiiile normale de exploatare i o temperatur

ambiental de 30 ;acestea ar trebui s fie stabilite mai mare n caz de condiii deviante (de

exemplu pentru condiii de armonici)

56

3.5. Instalaii de condensatoare pentru mbuntirea factorului de putere

1.n instalaii de condensatoare pentru mbuntirea factorului de putere, respectiv pentru

compensarea energiei reactive absorbite de receptoarele inductive ale consumatorului electric, se

utilizeaz condensatoare-derivaie, fixe sau reglabile n trepte, dup caz.

Se recomand utilizarea condensatoarelor cu pierderi n dielectric ct mai mici i a

condensatoarelor cudielectric biodegradabil.

2.Amplasarea bateriilor de condensatoare se face astfel nct pierderile de putere i energie s fie

ct mai mici, n unul din urmatoarele noduri;

- centralizat sau semicentralizat, la tablourile generale de distribuie sau la tablourile de

distribuie ale

grupurilor de receptoare;

- local (individual) la bornele receptorului electric;

- mixt (centralizat sau semicentralizat combinat cu local).

3.Valoarea puterii reactive a condensatoarelor destinate mbuntirii factorului de putere i

modul de instalare al acestora (art.2) se stabilete pe baza unei analize tehnico-economice

efectuat conform normativului PE 120.

4.La consumatori electrici cu regim deformat (datorit receptoarelor productoare de armonici de

tensiune sau de curent), bateriile de condensatoare se amplaseaz n puncte n care coeficientul

de distorsiune i nivelul armonicilor nu conduc la solicitri a instalaiilor peste limitele

admisibile (Umax=1,1Un ;Imax=1.3 In ; Qmax

= 1,42 Qn, unde U

n, I

n, Q

n sunt valori nominale n

regim sinusoidal).

n cazul n care rezult o depire a valorilor maxime admisibile de tensiune sau curent se iau

msuri de utilizare a instalaiilor de limitare, filtrare i compensare a armonicilor perturbatoare

( conform reglementrilor din normativul PE 120).

57

5.La consumatorii electrici cu sarcini reactive fluctuante care produc fluctuaii de tensiune

(flicker), se prevd instalaii statice de compensare automat a variaiilor de putere reactiv,

corelat cu necesitate reduceri fluctuaiilor de tensiune la valori normale (conform normativului

PE 142).

6. n cazul compensrii centralizate, bateriile de condensatoare trebuie prevzute cu