Blog

Dinamička kompenzacija reaktivne snage

Dinamička kompenzacija reaktivne snage na srednjem naponu

Opis

Na površinskom kopu rudnika bakra Veliki Krivelj radi veći broj bagera koji se napajaju iz trafo stanice TS 35/6 kV. Zbog prirode posla opterećenje pogonskih agregata bagera je veoma dinamično, a brzina promene snage izrazito visoka. Na slici 1. prikazana je aktivna i reaktivna snaga površinskog kopa Veliki Krivelj. Promene i aktivne i reaktivne snage su izrazite kako po amplitudi tako i po brzini. Aktivna snaga se kreće u opsegu 0.5-2.6 MW. Reaktivna snaga se kreće u opsegu 0.9-3.2 MVAr. Prosečni faktor snage iznosio je 0.64. Potrebno je da se izvede dinamička kompenzacija reaktivne snage. Zbog dinamike promene klasični kontaktori ne mogu ispratiti zahteve pogona i njihova primena bi dovela do neefikasne kompenzacije i povećanja oscilacija napona.

površinski kop kompenzacija reaktivne snage

Stanje pre ugradnje opreme

Ovako brze i velike promene snage dovode do velikih varijacija napona, smanjenja korisnog momenta motora, povećanih gubitaka u vodovima i transformatorima, te sporijeg rada i povećanih troškova za električnu energiju. U sistemu Elektroprivrede Srbije dozvoljeni faktor snage je 0.95, ali svaki utrošeni kVArh se naplaćuje. Stoga je investitor zahtevao da se postigne faktor snage od 0.99 ind.. Zbog brzine promene reaktivne snage klasična kompenzacija reaktivne snage je bila teško izvodljiva, jer bi zbog sporosti kontaktorske regulacije došlo do velikih oscilacija reaktivne snage i nedozvoljenih varijacija u naponu napajanja.

Na slici ispod prikazan je profil aktivne i reaktivne snage površinskog kopa. Očigledne su brze varijacije snage. Aktivna snaga se kretala u opsegu 0.6-2.9 MW, a reaktivna 0.8-3.5 MVAr.

srednjenaponska kompenzacija reaktivne snage

Slika 1: Aktivna i reaktivna snaga rotorskih bagera bez kompenzacije

Problem sa dinamičnim pogonima na srednjem naponu

Uobičajeni način kompenzacije reaktivne snage na srednjem naponu je uz pomoć kontaktora kao izvršnih elemenata. Takav način regulacije ima ograničenje u pogledu brzine reagovanja – najkraća dozvoljena vremenska konstanta regulacije je 10 minuta, zbog vremena pražnjenja kondenzatora. U praksi to vreme se najčešće postavlja na 15 minuta. Stoga se kod brzopromenljivih potrošača na srednjem naponu kompenzacija reaktivne snage sa kontaktorima ne može izvesti.

Šta bi se dogodilo ukoliko bi, teoretski, tako nešto bilo pokušano? Zbog kašnjenja u regulaciji koraci se u najvećem broju slučajeva ne bi ni uključili. Kada bi se uključili pojavila bi se ogromna varijacija napona, jer kontaktor ne bi stigao da se isključi sa smanjenjem opterećenja i pogon bi ostao prekompenzovan.

Rešenje: dinamička kompenzacija 3MAr/35kV/20 ms

Zbog svega navedenog, doneta je odluka da je optimalno rešenje oprema za dinamičku kompenzaciju reaktivne snage sa tiristorskom real-time regulacijom. Snaga postrojenja je 3000 kVAr/35kV, a vremenska konstanta regulacije je kraća od 20 ms! Na ovaj način je moguće precizno pratiti varijacije snage bagera, koja zavisi od sastava zemljišta i tehnologije rada.

Stanje posle ugradnje opreme

Na slici 2. prikazane su aktivna i reaktivna snaga površinskog kopa posle ugradnje opreme za dinamičku kompenzaciju reaktivne snage. Radni režim bagera je ostao nepromenjen – aktivna snaga se kretala u opsegu od 0.6-2.3 MW, dok je opseg promene reaktivne snage od -50 kVAr do +170 kVAr. Prosečni faktor snage iznosi 0,99. Struja transformatora smanjila se za 36% i otvoren je prostor za priključenje novih potrošača na kopu.

Slika 2: Aktivna i reaktivna snaga rotorskih bagera sa uključenom kompenzacijom

Zaključak: Dinamička kompenzacija reaktivne snage na srednjem naponu

Iz prikazanih režima rada očigledno je da real-time kompenzacija reaktivne snage vrši projektovanu funkciju i velike oscilacije reaktivne snage motora bagera svodi na minimalnu moguću meru. Energetski transformator je rasterećen, a padovi napona su minimizirani. Uspešna kompenzacija reaktivne snage brzopromenljivih opterećenja moguća je samo sa opremom real-time tipa.

Tabela: Uporedni rezultati pre i posle izvršene kompenzacije

P [kW]

Q [kW]Cos firasterećenje

Pre

0,5-2,6

0,9-3,2

0,64

Posle0,6-2,3-0,05 – 0,170,99

36%

Kao rezultat uspešno izvršene kompenzacije reaktivne snage, troškovi za utrošenu reaktivnu energiju svedeni su na tehnički minimum, faktor snage se popadovi napona u sistemu su minimizirani, a napojni transformator je oslobođen za priključenje dodatnih potrošača.

površinski kop kompenzacija reaktivne snage