Compensarea la bornele transformatorului

Compensarea la bornele transformatorului

1. Compensarea in vederea cresterii puterii active disponibile

Tabelul prezinta disponibilitatea de putere activa (kW) a transformatoarelor incarcate la sarcina maxima la diferiti factori de putere, din care se poate observa cresterea puterii active de iesire pe masura cresterii factorului de putere.

Exemplu

O instalatie este alimentata de la un transformator cu S = 630 kVA cu sarcina de P₁ = 450 kW cu factor de putere mediu de 0,8.

Puterea reactiva

Se doreste cresterea puterii active cu

P₂ = 100kW la un factor de putere

cosj

Rezulta si

.

Se doreste determinarea valorii minime a puterii reactive a bateriei de condensatoare care trebuie instalata pentru a se evita schimbarea transformatorului. Puterea activa totala este P = P₁+ P₂ = 450 +100 = 550kW.

Puterea reactiva maxima pe care o poate furniza transformatorul de 630kVA, debitand 550kW, este  .

Puterea reactiva totala inainte de compensare fiind Q = Q₁ +Q₂ = 337 +102 = 439kvar rezulta Q_C = Q - Q_max = 439 - 307 = 132kvar,

puterea reactiva minima a bateriei de condensatoare.

Daca corectia s-ar face la cosj = 1, transformatorul ar avea o rezerva de putere activa de 630 -550 = 80kW, iar bateria ar trebui sa aiba in acest caz puterea reactiva de 439 kvar.

2 Compensarea energiei reactive absorbite de transformator

Cand contorizarea se face pe partea de inalta tensiune a transformatorului, uneori (functie de tarifare) se impune compensarea pierderilor de energie reactiva din transformator.

Luand in considerare numai pierderile de energie reactiva, transformatorul se poate reprezenta schematic ca in figura care urmeaza.

Reactantele transformatorului pe faza

Reactanta paralel (de magnetizare) corespunde curentului de magnetizare, care ramane practic constant (1,8% din curentul total), independent de sarcina, cand tensiunea din primar ramane constanta. Rezulta ca pentru a compensa puterea reactiva absorbita se poate folosi un condensator paralel de valoare fixa instalat pe partea de inalta tensiune sau joasa tensiune.

Puterea reactiva absorbita de reactantele conectate in serie (de dispersie) se poate urmari pe diagrama de fazori care urmeaza:

Componenta reactiva a curentului de sarcina este

I_r = I sinj

cu care puterea reactiva absorbita de sarcina este:  Q = U Isinj

Componenta reactiva a

curentului debitat de sursa

este I_r = I sinj^I astfel ca

puterea reactiva debitata

de sursa devine

Q_S = E I sinj^I.

Diferenta Q_S - Q este

puterea reactiva absorbita

de X_L si este

E I sinj^I - U I sinj

care este egala si cu X_L I².

Exemplu

Fie un transformator cu S = 630kVA, u_SC% = 4%, care functioneaza la sarcina nominala.

Se cere determinarea pierderilor de putere reactiva. Se va lucra in unitati relative, astfel

4% = 0,04 u.r. si I[u.r] = 1

Puterea reactiva de pierderi este Q = X_L I² = 0,04 1² = 0,04 u.r. kvar

In trifazat Q = S 0,04 = 25,2kvar

La sarcina pe jumatate I[u.r.] = 0,5 si puterea reactiva de pierderi devine

Q = 0,5² 0,04 = 0,01u.r. = 630 0,01 = 6,3kvar.

Concluzii

factorul de putere in primarul unui transformator in sarcina este diferit (in general mai mic) decat in secundar;

pierderile de putere reactiva datorate reactantei de scapari, sunt de ordinul 4% din puterea aparenta a transformatorului si sunt proportionale cu patratul curentului;

la calculul pierderilor totale de putere reactiva ale transformatorului, trebuie adaugate si pierderile datorita curentului de magnetizare (1,8% din puterea aparenta a transformatorului).

Comentarii

teoretic inductantele serie pot fi compensate cu condensatoare serie de valoare fixa (cum se face in cazul liniilor lungi de inalta tensiune, dar la joasa tensiune se aplica doar compensarea paralel.

se poate realiza si o compensare completa a puterii reactive, daca se adopta baterie de condensatoare cu care defazajul sa fie usor capacitiv. Astfel toata puterea reactiva a transformatorului se obtine de la bateria de condensatoare, iar factorul de putere la inalta tensiune este cosj^I

din fericire, desi absorbtia de putere reactiva in transformatoare depinde esential de sarcina, acest consum de putere reactiva reprezinta o mica parte din puterea reactiva a instalatiei, astfel ca dezacordul compensarii cu sarcina, ce poate aparea din cand in cand nu reprezinta o problema.

pentru un transformator de 630kVA domeniul pierderilor variaza intre 11,3 kvar in gol si 35,7 kvar la sarcina nominala.