W ostatnich latach stale wzrasta zainteresowanie sposobami minimalizacji kosztów energii, szuka się możliwości ograniczenia strat energii powstałych w wyniku przesyłania mocy czynnej i biernej do odbiorcy.


    Energię elektryczną w prosty sposób możemy przetwarzać w inną postać energii np.: energię cieplną (grzejniki),mechaniczną (silniki elektryczne), świetlną (źródła światła). Energia elektryczna składa się z dwóch składników: energii czynnej i biernej. Zasadą działania wielu odbiorników takich jak: transformatory, silniki elektryczne, zgrzewarki jest wytwarzanie w uzwojeniach maszyny pola magnetycznego. Właśnie w tym celu odbiornik musi pobierać z sieci moc bierną indukcyjną, za którą odbiorca zmuszony jest płacić. Tych opłat odbiorca może uniknąć instalując baterie kondensatorów.

    Automatyczne baterie kondensatorów wytwarzają moc bierną pojemnościową, kompensując w ten sposób moc bierną indukcyjną podlegającą opłatom. W rezultacie odbiorca nie pobiera z sieci mocy biernej, gdyż wytwarza ją u siebie.

    Jednym z podstawowych zagadnień racjonalnej gospodarki elektroenergetycznej jest ograniczenie przepływu mocy biernej w układach zasilająco-rozdzielczych zakładów przemysłowych, wyeliminowanie opłat za pobór energii biernej, stwarzanie możliwości zmniejszenia poboru mocy czynnej i opłat za energię. Dostawca energii elektrycznej wymaga od odbiorców kompensacji mocy biernej narzucając wartość tangensa kąta przesunięcia fazowego (tg=0.2, 0.3, 0.4).

    Za pobór energii biernej indukcyjnej powodującej podwyższenie wartości tg obowiązują dodatkowe opłaty. Opłatom podlega również energia bierna pojemnościowa oddana do sieci w przypadku przekompensowania mocy biernej indukcyjnej, w wyniku stosowania nieregulowanych automatycznie baterii kondensatorów.

    Za zużycie energii biernej odbiorca nie musi płacić, jeżeli zainstaluje baterię kondensatorów firmy ELMA capacitors.

   

   Metody kompensacji

    Ustalając metodę kompensacji należy rozpatrzyć możliwości umiejscowienia kondensatorów, aspekty ekonomiczne, straty przesyłania energii, spadki napięcia, jak również koszty zakupu i utrzymania urządzeń.

    Wyróżniane są następujące metody kompensacji: indywidualna, grupowa, centralna.

   Kompensacja indywidualna.

    Ten rodzaj kompensacji polega na bezpośrednim dołączeniu kondensatora do zacisków kompensowanego urządzenia. Kompensacja indywidualna nie wymaga dodatkowych urządzeń sterujących, gdyż kondensator jest załączany i wyłączany tym samym łącznikiem co urządzenie. Stosowana jest głównie do jednostek stosunkowo dużych, powyżej 150 kW. Zalety kompensacji indywidualnej:

• niska cena jednostkowa,

• proste podłączenie,

• nie wymaga regulatorów automatycznych, styczników, bezpieczników.

• zmniejsza obciążenie przewodów zasilających odbiorniki.

Wady:

• rozdrobnienie jednostek kompensujących,

• konieczność instalowania kondensatorów przy kompensowanych urządzeniach (trudności z wygospodarowaniem miejsca przy urządzeniu pracującym często w trudnych warunkach),

• niewykorzystanie zainstalowanych kondensatorów w czasie, kiedy odbiorniki nie pracują.

   Kompensacja grupowa.

    Kompensacja grupowa polega na objęciu kompensacją grupy odbiorników zasilanych z jednej rozdzielni. Bateria kondensatorów jest zwykle sterowana automatycznie. Automatyzacja procesu kompensacji mocy biernej wymaga stosowania urządzeń zawierających oprócz kondensatorów także obwody kontrolne, pomiarowe, zabezpieczające, sterujące mocą pojemnościową.

   Kompensacja centralna.

    Baterie instalowane są w stacji transformatorowej lub rozdzielni głównej. Dyrektywne wartości współczynnika mocy , względy taryfowe, jak również ekonomiczny współczynnik mocy stanowią uzasadnienie dla kompensacji centralnej w zakładzie przemysłowym. Obliczenia ekonomiczne mogą przy tym wykazać celowość podziału baterii oraz jej lokalizacji po stronie górnego czy też dolnego napięcia zasilania zakładu.

    Wybór między zastosowaniem kompensacji indywidualnej, grupowej lub centralnej wymaga analizy technicznej i gospodarczej warunków lokalnych w zakładzie.

    Zaletami kompensacji grupowej i centralnej jest lepsze wykorzystanie kondensatorów, gdyż mogą one pracować niezależnie od pracy poszczególnych odbiorników, możliwość instalowania baterii kondensatorów w rozdzielni. Zastosowanie automatycznie regulowanej baterii o odpowiedniej mocy w pełni zaspokoi zapotrzebowanie na moc bierną w zakładzie.

   Podstawowe czynniki, na które należy zwrócić uwagę przed podłączeniem baterii kondensatorów

   1. Wartość napięcia zasilania

 Moc kondensatora jest proporcjonalna do kwadratu napięcia:

gdzie:
X - reaktancja kondensatora

    Wobec tego bardzo niebezpiecznym zjawiskiem są przepięcia lub trwały wzrost napięcia. Wartością dopuszczalną trwale utrzymującego się napięcia na zaciskach kondensatora jest 110% wartości znamionowej.

    Jako ochronę przepięciową można zastosować odpowiednio dobrane ograniczniki przepięć, instalowane na zasilaniu baterii, które to "ucinają" impulsy napięciowe i absorbują energię.

    Jednak zastosowanie ograniczników nie chroni przed długotrwałym wzrostem napięcia powyżej 110% wartości znamionowej, gdyż przy takim napięciu - ogranicznik nie zareaguje.

    W bateriach kondensatorów regulowanych automatycznie funkcję zabezpieczenia kondensatorów przed wzrostem napięcia powyżej 110% wartości znamionowej przejmuje regulator, który w takich sytuacjach odłącza człony baterii.

    W przypadku baterii statycznych zabezpieczeniem może być przekaźnik nadnapięciowy w polu zasilającym.

   2. Obecność wyższych harmonicznych w sieci


    Źródłem wyższych harmonicznych są takie odbiorniki, jak układy tyrystorowe - prostowniki, falowniki oraz elementy nieliniowe (spawarki) itp.

    Ich obecność istotnie wpływa na wartość prądu płynącego przez kondensator. Dopuszczalną wartością przeciążenia kondensatora jest 130% prądu znamionowego.

    W przypadku podejrzenia występowania wyższych harmonicznych, należy przeprowadzić pomiary, stwierdzające czy ich poziom dyktuje konieczność zastosowania dławików ochronnych. Nie w każdym przypadku poziom występujących wyższych harmonicznych wymusza zastosowanie dławików.

   3. Możliwość wystąpienia rezonansu

    W przypadku występowania wyższych harmonicznych w sieci zasilającej, reaktancja pojemnościowa baterii wraz reaktancją indukcyjną układu zasilającego może tworzyć układ rezonansowy, co powoduje występowanie prądów o wartościach zbliżonych do zwarciowych Należy brać pod uwagę fakt, że wyższe harmoniczne mogą być generowane zarówno przez odbiorniki w zakładzie, jak i wpływać z sieci rozdzielczej (szczególnie w okolicy dużych zakładów przemysłowych).

---