Dławiki do ochrony baterii kondensatorowych

Dławiki ochronne typu ED3F zabezpieczają baterie pojemnościowe przed przeciążeniem prądami harmonicznymi.

Schemat jednego stopnia baterii kompensacyjnej z dławikami tłumiącymi.

W wyniku instalowania wielu odbiorników nieliniowych poziom wyższych harmonicznych napięcia i prądu jest niebezpieczny dla transformatorów, silników a szczególnie dla baterii kondensatorów. Poprawne wyznaczenie parametrów dławików ochronnych (ED3F) decyduje o skuteczności ochrony baterii kompensacyjnej. W tym celu niemal konieczne jest wykonanie pomiarów zawartości wyższych harmonicznych w projektowanym miejscu pracy baterii kompensacyjnej. Na podstawie pomierzonego widma harmonicznych wybieramy odpowiednią częstotliwość rezonansową układu bateria-dławik. Jest to najczęściej częstotliwość pośrednia między częstotliwościami tych harmonicznych napięcia i prądu, które nie występują lub mają najmniejszy udział w widmie pomiarowym. Układ rezonansowy bateria-dławik będzie wykazywał nieznaczną impedancję dla częstotliwości harmonicznych znajdujących się w pobliżu częstotliwości rezonansowej. Jednocześnie będzie silnie tłumił prądy o częstotliwościach odległych od częstotliwości rezonansowej f_R.
Wybór optymalnej częstotliwości rezonansowej układu (np. f_R=189Hz) i znajomość częstotliwości sieci (f_N=50Hz) przy której będzie pracowała bateria pozwala wyznaczyć współczynnik tłumienia p% (1), który następnie wykorzystamy w uproszczonych rachunkach.

(1)

Tab.1. Przykładowe częstotliwości rezonansowe układu bateria-dławik:

Współczynnik tłumienia - p%	5%	5,67%	7%	12,5%	14%
Częstotliwość rezonansowa - fR	~224 Hz	~210 Hz	~189 Hz	~141 Hz	~134 Hz

Każdy stopień baterii kompensacyjnej zabezpieczany jest dławikiem ochronnym o indukcyjności wyznaczonej dla pojemności stopnia baterii i założonej częstotliwości rezonansowej układu. Niezbędne jest określenie mocy Q_CN i napięcia znamionowego U_CN kondensatorów stanowiących poszczególne stopnie baterii kompensacyjnej. Pozwala to właściwie wykonać obliczenia zmierzające do wyznaczenia prądów I_S w obwodach i indukcyjności L_N dławików ochronnych.
Korzystając z zależności opisującej moc kondensatora (np. 25kVar/440V 50Hz) możemy określić pojemność stopnia baterii kompensacyjnej (2).

(2)

Następnie wyznaczamy reaktancje pojemnościową X_C, indukcyjną X_L oraz wypadkową reaktancję baterii z dławikami X_BAT (3,4,5), przy założeniu, iż częstotliwość rezonansowa układu powinna wynosić ~189Hz (p=7%).

	(3)
	(4)
	(5)

Na tej podstawie określamy indukcyjność fazową dławika L_N oraz prąd I_S wymuszany przez baterię (6, 7):

	(6)
	(7)

Rzeczywiste napięcie U_CR na zaciskach baterii osiągnie wartość (8) :

(8)

Stąd można wyznaczyć rzeczywistą moc bierną Q_CR baterii pojemnościowej 25kvar/440V 50Hz, moc bierną dławika ochronnego Q_L i wypadkową moc bierną stopnia baterii Q_BAT (9, 10, 11):

	(9)
	(10)
	(11)

Od dławików ochronnych (ED3F) wymaga się poprawnej pracy w warunkach zmiennego obciążenia. Udział prądów harmonicznych obciążających baterię i dławiki zmienia się w zależności od konfiguracji sieci zakładowej i ilości pracujących aktualnie przekształtników czy innych nieliniowych odbiorników. Określono zatem parametr zwany liniowością magnetyczną. Przedstawia on maksymalny prąd dławika I_LIN, dla którego tolerancja indukcyjności powinna zawierać się w przedziale L ≥ 0,95LN. Jest on więc miarą stabilności parametrów dławika w podczas przeciążenia.
Intensywność zniekształcenia sinusoidy napięcia sieciowego w miejscu pracy baterii pojemnościowej może w znacznym stopniu zależeć od odbiorników nieliniowych pracujących w sąsiednich przedsiębiorstwach zasilanych z tej samej rozdzielni. Należy również zwrócić uwagę, że ilość zniekształceń (czyli THDU, THDI) może zmienić się radykalnie na przestrzeni zaledwie kilku miesięcy (w miarę instalowania np. przekształtników we wspomnianych już sąsiednich przedsiębiorstwach). Dlatego aby uniknąć problemów eksploatacyjnych instalowane układy kompensacyjne powinny zawierać dławiki ochronne.

Dławik ELHAND do ochrony baterii typu ED3F-22,2/400/7-25/440.

drukuj