20
Kompensacja mocy biernej. Jak wyeliminować opłaty za pobór energii biernej?
wyłączanie odbiorów technologicznych (np. spawarek transformato-
rowych podczas przerw w spawaniu), instalowanie silników synchro-
nicznych zamiast indukcyjnych.
Do sztucznych sposobów kompensacji zalicza się: instalowanie bate-
rii kondensatorów, wykorzystywanie kompensatorów wirujących oraz
przewzbudzenie silników asynchronicznych.
Pod względem zasięgu działań kompensacyjnych i sposobu ich reali-
zowania można wyróżnić trzy typy kompensacji: indywidualną, gru-
pową oraz centralną.
Kompensacja indywidualna
ma odniesienie jedynie do pojedynczych
urządzeń (odbiorników indukcyjnych) i nie może służyć kompensacji
całej sieci. Teoretycznie byłoby to możliwe, lecz ze względu na mno-
gość wymaganych zespołów kompensujących musi być wykluczone.
Zastosowanie tej metody ogranicza się jedynie do zrównoważenia
mocy biernej dużych odpływów indukcyjnych. Do tego rodzaju kom-
pensacji stosowane są najczęściej baterie nieregulowane.
Kompensacja grupowa
dotyczy poprawy parametrów pewnych
fragmentów sieci i odnosi się do grupy urządzeń (np. odbiory zasilane
z jednej rozdzielnicy). Jest to metoda najczęściej stosowana przy
wykorzystaniu baterii automatycznych sterowanych przy użyciu
regulatorów mocy biernej.
Kompensacja centralna
ma za zadanie doprowadzić do uzyskania
właściwych parametrów sieci postrzeganej od strony zasilania (na
przyłączach), nie służy jednak do poprawnego zrównoważenia całej sieci
wewnętrznej. Polega na zastosowaniu jednego urządzenia kompensacyj-
nego dla całego zakładu lub stacji rozdzielczej. Dzięki temu minimali-
zuje się całkowitą moc bierną potrzebną do zainstalowania, natomiast
poprzez wykorzystanie regulacji automatycznej wartość współczynnika
mocy utrzymuje się na poziomie zbliżonym do zadanego.
Każda z metod kompensacji może być zastosowana do równowa-
żenia sieci elektroenergetycznej, lecz ich skuteczność jest różna. Do
realizacji każdej z nich konieczne jest spełnienie pewnych uwarunko-
wań. O wyborze właściwej decydują m.in.: ilość odbiorów występu-
jących w sieci i wymagających kompensacji, liczba przyłączy, dla któ-
rych muszą zostać spełnione warunki umowne, wymagany poziom
zrównoważenia sieci, stopień złożoności i rozległości sieci, możliwości
lokalizacji urządzeń kompensujących, rodzaje odbiorów i ich charak-
ter oraz występowanie wyższych harmonicznych w sieci elektroener-
getycznej i ich poziom. Mając na uwadze poprawne skompensowanie
całej sieci wewnętrznej, utrzymanie warunków przyłączy i ogranicze-
nie strat przesyłowych, konieczne jest zastosowanie kompensacji mie-
szanej, także na różnych poziomach napięć.
x x x
Dobór typu urządzeń kompensacyjnych
W celu optymalnego doboru urządzeń kompensacyjnych dla obiektu
lub grupy odbiorów (rozdzielni) niezbędne są, jak już wcześniej
zostało wspomniane, informacje dotyczące profilu obciążenia oraz
parametrów elektrycznych sieci.
W tab. 2. przedstawiono grupy urządzeń kompensacyjnych
przeznaczonych dla różnych profili obciążenia i stanu sieci przy
przekroczonym tg
j
.
x x x
Podsumowanie
Zmiana sposobu rozliczania nieskompensowanej mocy biernej
oraz okresowe podwyżki cen energii elektrycznej sprawiły, że
w ciągu ostatnich lat znacznie wzrosło zainteresowanie równowa-
żeniem mocy biernej. Optymalizacja kosztów to nie jedyny powód,
dla którego trzeba posiadać sprawny układ kompensacji. Utrzy-
manie zadanego współczynnika mocy tg
j
na poziomie poniżej 0,4
pozwala znacznie zmniejszyć straty związane z przesyłem energii
oraz maksymalnie wykorzystać przepustowość transformatorów
i kabli zasilających. Należy pamiętać, że skuteczna kompensacja
eliminuje opłaty za moc bierną, a także zwiększa niezawodność
układu zasilającego.
Literatura
1. Norma PN-EN 60831-1 „Kondensatory samoregenerujące do równoległej
kompensacji mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych prądu przemiennego
o napięciu znamionowym do 1 kV włącznie”.
2. Nartowski Z., „Baterie kondensatorów do kompensacji mocy biernej”,
WNT, Warszawa 1967.
3. „Poradnik Inżyniera Elektryka”, tom 2, WNT, Warszawa 1995, 1997.
4. „Poradnik Inżyniera Elektryka”, tom 3, WNT, Warszawa 1996.
5. Badania własne Przedsiębiorstwa Badawczo-Wdrożeniowego Olmex SA.
Tab. 2. Grupy urządzeń kompensacyjnych przeznaczonych dla różnych profili obciążenia
Profil obciążenia
Proponowane urządzenia
Zmienne w czasie, symetryczne,
niski poziom harmonicznych
stycznikowe baterie kondensatorów z automatyczną
regulacją, 1-fazowym pomiarem prądu, bez
ochrony dławikowej
Zmienne w czasie, symetryczne, wysoki
poziom harmonicznych (THDi > 30%)
stycznikowe baterie kondensatorów z automatyczną
regulacją, 1-fazowym pomiarem prądu, z ochroną dławikową
(w przypadku dominacji piątej i wyższych harmonicznych
stopień tłumienia dławików p = 7%, przy dominacji trzeciej
harmonicznej wynosi on p = 14%)
Szybkozmienne (zgrzewarki,
suwnice, windy)
baterie wyposażone w łączniki tyrystorowe; ich minimalny
czas reakcji wynosi 60 ms
Asymetryczne lub jednofazowe
przy niewielkich wartościach asymetrii baterie z regulatorem
umożliwiającym pomiar prądu w 3 fazach; przy dużych
lub stałych wartościach asymetrii obciążenia układy
kompensacji 1-fazowe (każda faza jest kompensowana przez
niezależny układ)
Pojemnościowe
w przypadku występującej wartości stałej statyczna/
automatyczna bateria dławików indukcyjnych;
przy pojawianiu się obciążenia pojemnościowego
czasowo można zastosować hybrydowy układ baterii
pojemnościowo-indukcyjnej
Zmienne – bardzo wysoki poziom THDi
konkretnej harmonicznej wpływający
na pracę urządzeń
bateria w układzie filtra pasywnego dobranego
do dominującej harmonicznej
Szybkozmienne – bardzo wysoki
poziom THDi (w szerokim spektrum)
wpływający na pracę urządzeń
filtr aktywny dobrany do wartości odkształconej prądu,
układu sieci (filtry 3- lub 4-przewodowe)
rys. M. Iwanicki
Rys. 4. Różne sposoby kompensacji mocy biernej indukcyjnej: 1) centralna; 2) grupowa;
3) indywidualna
