F L U X C O M .pl Dobór mocy kompensatora

F L U X
C O M .pl
Jakość energii elektrycznej
PL 42-286 Koszęcin, ul. Jodłowa 10, T+48 536 099 339 , T+48 606 388 350
[email protected], www.fluxcom.pl
Dobór mocy kompensatora
Oprawy oświetleniowe wykorzystywane w pomieszczeniach biurowych, mogą być źródłem
mocy biernej pojemnościowej. Oprócz oświetlenia potencjalnym źródłem mocy biernej pojemnościowej są również długie linie kablowe lub stare urządzenia gwarantowanego zasilania UPS. Linie kablowe pracują w cyklu ciągłym. Gdy obciążeniem lini jest maszyna elektryczna o charakterze indukcyjnym, wówczas następuje naturalna częściowa lub całkowita
kompensacja pojemności kabla.
1. Przekompensowanie sieci:
Energia bierna pojemnościowa oddawana do sieci jest iloczynem zainstalowanej mocy
biernej pojemnościowej i czasu jej włączenia:
EC = QC * t
gdzie:
QC - moc bierna pojemnościowa odbiornika
t - czas podłączenia odbiornika do sieci
Czas podłaczenia w przypadku odbiornika będącego linią kablową jest niezależny od
Odbiorcy, gdyż kable muszą być całą dobę 24h włączone pod napięcie.
Moc bierna pojemnosciowa w większości układów elektroenergetycznych jest mniejsza
od mocy biernej indukcyjnej pobieranej przez najczęściej w praktyce występujące odbiorniki indukcyjne ( transformatory, silniki indukcyjne). W takim przypadku opłaty za
energię bierną pojemnościową nie występują.
QC < QL
Opłaty zostaną naliczone za energię bierną indukcyjną, po przekroczeniu zadanego
współczynnika tgφ najczęściej tgφ=0,4.
W przedsiębiorstwach o rozległej sieci kablowej i niewielkich odbiornikach indukcyjnych
(np. silnik pompy wodociągowej o niewielkiej mocy zasilany kablem o długości kilkuset
metrów) moc bierna pojemnościowa kabla jest wieksza od pobieranej mocy indukcyjnej
silnika.
QC = ΣQK – ΣQL
Z powodu tej nierównowagi w bilansie mocy biernej w zakładzie ponoszone są opłaty za
energię bierną pojemnościową oddaną do systemu Zakładu Enaergetycznego.
F L U X
C O M .pl
Jakość energii elektrycznej
PL 42-286 Koszęcin, ul. Jodłowa 10, T+48 536 099 339 , T+48 606 388 350
[email protected], www.fluxcom.pl
Moc bierna lini kablowych zależy od jednostkowej mocy pojemnościowej QK1 ułożonych kabli lub przewodów oraz od długości lK ułożonych lini kablowych:
QC = Σ(QK1*lK)
Długość ułożonych lini kablowych jest stała i najczęściej nie podlega regulacji, przeważnie
nie można wyłaczyć linii zasialnia rezerwowego.
Jednostkowa moc bierna pojemnościowa lini kablowej może zostać wyznaczona z zależności:
QK1 = CK * U2 *2 * π * fN * 10-6 [kvar]
gdzie:
CK - jednostkowa pojemność elektryczna kabla [µF/km], jest wielkością
zależną od typu kabla, napięcia znamionowego, przekroju żył ale również od stanu izolacji i poziomu jej zawilgocenia.
U - napięcie sieci [kV]
fN - częstotliwość znamionowa [Hz]
Moc pojemnościowa zależy od kwadratu napięcia, przy podwyższeniu napięcia np. o 10%
moc pojemnosciowa wzrasta o ponad 20% (1,12 = 1,21). Napięcie sieci jest w pewnym zakresie regulowane na odczepach transformatorów zasilających w GPZ.
Taryfa opłat za energię bierną przewiduje opłaty za :
Energię bierną indukcyjną pobraną z sieci po przekroczeniu zadanego tgφ w skali miesiąca,
najczęściej tgφ=0,4. oznacza to że można przekroczyć chwilowo zadany tgφ byle zmieścić się
w sumarycznym miesięcznym poborze mocy biernej indukcyjnej:
EL = ER*0,4
gdzie:
ER - energia czynna zliczona w skali miesiąca
Energia bierna pojemnościowa oddawana do sieci nie ma buforu w postaci współczynnika
tgφ. Opłaty naliczane są za całą naliczoną energię bierną oddaną do sieci niezależnie od jej
ilości. Każdy „ruch licznika „ powoduje naliczenie opłat.
EC = EK – EL
gdzie:
EK - energia pojemnościowa kabli, stała, zależna od rodzaju i stanu kabli
EL - energia indukcyjna zainstalowanych odbiorników
F L U X
C O M .pl
Jakość energii elektrycznej
PL 42-286 Koszęcin, ul. Jodłowa 10, T+48 536 099 339 , T+48 606 388 350
[email protected], www.fluxcom.pl
W praktyce cosφ zainstalowanych odbiorników waha się od 0,6-0,9, im niższy cosφ maszyn
indukcyjnych zasilanych kablem tym niższe opłaty i skuteczniejsza kompensacja naturalna.
2. Dobór mocy kompensatora
Dobór mocy kompensatora można wykonać w oparciu o pomiary mocy biernej bezpośrednio w miejscu planowanej kompensacji. W przypadku nieznacznej niesymetrii fazowej obciążenia możemy dobrać trójfazowy symetryczny kompensator bazując na fazie o
wyższym wskazaniu mocy biernej, dopuszczając sumaryczne przekompensowanie w indukcyjną stronę gdzie obowiązuje bufor miesięczny w postaci współczynnika tgφ =0,4.
W przypadku dużej niesymetrii powinniśmy zastosować niezależną kompensację fazową.
Doboru mocy kompensatora można również dokonać bazując na rachunkach za energię
czynną i bierną z Zakładu Energetycznego. Zestawiając kilka rachunków można zbudować
wykaz średnich obciążeń długoterminowych, co pozwoli nam wnioskować o przebiegu obciążenia mocą bierną zakładu. Bazując na danych można wyliczyć moc elementów indukcyjnych koniecznych do usunięcia przekompensowania :
Minimalna średnia moc kompensatora niezbędna do redukcji przekompensowania:
QLmin = Ec / (24h * t)
gdzie:
EC - naliczona energia pojemnościowa
t - ilość dni w okresie rozliczeniowym pomiędzy odczytami licznika
Maksymalna średnia moc kompensatora. Dopuszczalna ilość energii indukcyjnej jaka może
być pobrana z sieci bez ponoszenia opłat wynika ze współczynnika tgφ =0,4.
QLmax = ((ER*0,4)+EC)/ (24h * t)
gdzie:
EC - naliczona energia pojemnościowa
t - ilość dni w okresie rozliczeniowym pomiędzy odczytami licznika
Powyższa zależność wyznacza moc kompensatora która nie spowoduje jeszcze naliczenia
opłat za energię indukcyjną. Moc kompensatora powinna zawierać się w granicach:
QLmin < QL < QLmax
3. Literatura
[1]. Poradnik inżyniera elektryka cz.2 - WNT Warszawa 1997