1 Měření sériové kompenzace

1 Měření sériové kompenzace
Cíle úlohy: Sériová kompenzace se používá ke zlepšení napěťových poměrů v síti, cílem této
úlohy návrh a praktické ověření výpočtu sériové kompenzace na modelu vedení nízkého
napětí. Nakreslením fázorového diagramu naměřených a dopočítaných hodnot si studenti
objasní samotný princip sériové kompenzace.
1.1 Zadání
1.
Z reálných hodnot modelu rozvětveného vedení nízkého napětí (pro impedance Z1, Z3 a
Z6) stanovte hodnoty impedancí na modelu.
2.
Na příslušnou větev vedení připojte zátěž a proveďte proměření napěťových poměrů.
3.
Pro zadanou hodnotu velikosti skutečné kapacitní baterie navrhněte kombinací
kondenzátorů z kompenzačních bloků a po připojení této kapacitní baterie do 1/3 délky
vedení proveďte proměření napěťových poměrů na vedení.
4.
Totéž proveďte jako v případě 3 pro případ napojení kompenzační baterie do 2/3 délky
vedení.
5.
Ručně nakreslete fázorové diagramy pro případy bez kompenzace (oba případy) a s
kompenzací s vyznačením pravých úhlů a rovnoběžností.
6.
Proveďte ověřující výpočet, porovnejte naměřené a vypočtené hodnoty a zhodnoťte
vhodnost navržené kompenzace.
Obr. 1.1. Zapojení větve vedení se zátěží před kompenzací
1.2 Teoretický rozbor
Kromě paralelní kompenzace také existuje kompenzace sériová. Nasazení sériových
kondenzátorů se využívá v sítích do 35 kV pro zlepšení napěťových poměrů, v sítích se
jmenovitým napětím nad 220 kV pro úpravu parametrů. Musí se vzít v úvahu, že napětí na
kondenzátoru a výkon kondenzátoru se mění se zatížením, proto jmenovitý výkon a jmenovité
napětí považujeme hodnoty výkonu a napětí, prochází-li kondenzátorem jmenovitý proud
vedení, s nímž je kondenzátor v sérii, pro jmenovitý kmitočet sítě, v níž je kondenzátor
instalován. Napětí na sériových kondenzátorech se mění úměrně s velikostí proudu, proto se
uplatňují v sítích do 35 kV jako velmi účinný prostředek pro zmenšení změn napětí se
zatížením. Nevýhodou při nasazení sériové kompenzace je zmenšení podélné impedance
vedení, tím možnost omezení zkratových proudů a při nadproudech, zvláště při zkratech, na
nich vzniká přepětí.
Obr. 1.2. Schéma zapojení sériové kompenzace
Jinak řečeno, sériová kompenzace je prostředek ke snížení úbytku napětí u vedení, které
je zatěžované odběrem s induktivní složkou výkonu viz Obr. 1.2.
Úbytek napětí na nekompenzovaném vedení je dán vztahem:
U  R  I č  X  I j .
(1.1)
Po kompenzaci se vztah upraví následujícím způsobem:
U k  R  I č  X  I j  X C  I j  R  I č  ( X  X C )  I j .
(1.2)
Obr. 1.3. Fázorový diagram sériové kompenzace
Měřítka
Měření není vždy potřeba provádět na skutečných systémech, pro potřeby ověření
teoretických předpokladů je dostačující měření na fyzikálních modelech. V tomto případě
bude úloha měřena na modelu rozvětvené sítě nízkého napětí, kde měřítko napětí je dáno
vztahem:
mU 
u
.
U
(1.3)
i
.
I
(1.4)
a proudu:
mI 
Měřítka impedance a výkonu lze dopočíst podle vztahů:
mZ 
z mU

.
Z mI
(1.5)
mP 
p
 mU  mI .
P
(1.6)
Malé písmena odpovídají hodnotám na modelu a velká hodnotám ve skutečnosti.
1.3 Postup měření
1.
Z parametrů uvedených na modelu vypočítejte modelové parametry a fázové napětí
přepočtené na model.
2.
Zapojte větev nn modelu (větev tvoří impedance Z1, Z3 a Z6) a konec vedení připojte
odběr tvořený tlumivkou o výkonu 100 W a nastavitelným rezistorem R.
Obr. 1.4. Schéma zapojení pro sériovou kompenzaci v 1/3 délky
3.
Nastavte rezistor R tak, aby přes nn model netekl větší proud než 1 A a na začátku vedení
bylo jmenovité napětí un.
4.
Zaznamenejte si pro všechny měřené body údaje potřebné pro konstrukci fázorového
diagramu.
5.
Pro vyučujícím zadanou skutečnou hodnotu sériové kompenzace, spočtěte modelový
ekvivalent a z kondenzátorů z kompenzačních bloků seskládejte odpovídající velikost
kompenzační baterie.
6.
Vložte vytvořenou kompenzační baterii mezi impedance Z1 a Z3 a dolaďte odebíraný
proud zátěži, aby odpovídal předchozí nastavené hodnotě. Proud protékající modelem
opět nesmí překročit 1 A.
7.
Opět proměřte všechny měřící body.
8.
Na napájecí bod napojte zátěž a na místo zátěže připojte napájení, tímto krokem se docílí,
že kompenzátor se přesune na 2/3 vedení.
9.
Znovu dolaďte velikost proudu protékající zátěží, proud protékajícím modelem nesmí
překročit 1 A, a opět proměřte všechny měřící body.
Shrnutí: V této úloze jsme si na základě měření ověřili, jakým způsobem se projevuje
připojení sériového kondenzátoru do obvodu a jaký způsobem ovlivňuje napětí na zátěži resp.
napájecí napětí. Pomocí fázorových diagramů bylo předvedeno, jakým způsobem sériová
kompenzace ovlivňuje velikost napětí v obvodu.
Použitá literatura
[1]
Blažek V., Paar M.: Přenosové sítě, Brno 2007
[2]
Reiss L., Malý K., Pavlíček Z., Teoretická elektrotechnika, Slovenské vydavateľstvo
technické literatury, n. p. 1967
[3]
Blažek V., Skala P.: Distribuce elektrické energie, Brno 2007
[4]
Sedláček J., Valsa J.: Elektrotechnika II, Brno 2006