KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ

Wzrastające opłaty związane z poborem energii elektrycznej zmusiły odbiorców do poszukiwań mających na celu optymalizacje kosztów. Cena energii elektrycznej jest coraz wyższa, a kolejne regulacje prawne i wzrost kosztów paliw nie wróżą zmiany tej sytuacji. W zamian za to jesteśmy atakowani coraz to nowszymi projektami ustaw nakazującymi nam płacić więcej niż dotychczas. Dlatego też gospodarowanie energią jest kwestią kluczową. Poprawne nią zarządzanie wymaga kontroli poboru mocy biernej, tej obok czynnej o której większość z Państwa już wie.

W odpowiedzi na potrzeby, naprzeciw pojawia się możliwość kompensacji mocy biernej. Urządzenie zwane baterią kompensatorów jest aparaturą mającą na celu wygospodarować mocą i energią elektryczną w taki sposób, by pobrać jej mniej z sieci energetycznej. Wszystko przez gospodarkę energią elektryczną, która raz pobrana z sieci, gromadzona jest w kompensatorach mocy, by w chwili potrzeby przesyłać ją do poszczególnych urządzeń w firmie. Działanie to przynosi znaczne korzyści finansowe, najczęściej kilka tysięcy złotych miesięcznie przez wiele lat.   

Inaczej mówiąc kompensacja mocy biernej polega na wytworzeniu potrzebnej mocy biernej w pobliżu odbiornika zamiast przesyłania jej siecią elektroenergetyczną. Wynikiem jest pełna eliminacja opłat z tytułu poboru energii biernej, poprawa współczynnika mocy cos fi na sieci oraz pozytywny wpływ na działanie innych odbiorników podłączonych do sieci. Wynikiem jest również zmniejszenie natężenia prądu a co za tym idzie - zmniejszenie spadku napięcia i straty mocy w liniach przesyłowych. 

Zastosowanie : przedsiębiorstwa o charakterze produkcyjnym, usługowym - biurowce.

Zwrot : miej niż rok, 10 - 12 miesięcy.

Żywotność : 8 - 10 lat.

Gwarancja : 5 lat.

Poniżej branże w których budowa układu kompensacji mocy bierną jest wskazane i polecanym przez energetyków.

Branże 100% przyładem na kompensacje. Grupy taryfowe A, B, C.

Zasada działania kompensacji mocy biernej:

Liczba i moc poszczególnych stopni baterii kompensatorów powinna być dobrana w taki sposób, aby bez względu na charakter sieci i prace urządzeń w firmie, móc zapewnić zapotrzebowanie na moc bierną w chwili maksymalnego obciążenia wybranego układu zasilania, jak również równie skutecznie kompensować moc bierną w czasie niskiego poboru mocy. Służą temu odpowiednio w czasie załączane, bądź odłączane poszczególne stopnie kompensatorów sterowane przez regulator mocy. Jest to najważniejszy element każdej baterii. Istotna jest też jakość jego wykonania, możliwości funkcjonalne oraz parametry techniczne bowiem w znacznej mierze decydują o jakości pracy całego układu kompensacji mocy biernej, tj. baterii kompensatorów.

W zależności od chwilowego charakteru i obciążeń sieci, regulator załącza bądź odłącza dane stopnie baterii. Sygnał odbierany przez regulator ma swoje źródło w przekładnikach prądowych, zainstalowanych w liniach głównego pola zasilania. W zależności od danego współczynnika mocy cos fi na sieci, regulator załączy lub odłączy dany stopień. Wszystko po to by prawidłowo i w odpowiednich ilościach "doładowywać" sieć mocą bierną w ilości jej rzeczywistego zapotrzebowania.

Praca poprawnie zaprojektowanego i wybudowanego układu kompensacji mocy biernej ma swoje odzwierciedlenie w fakturach od dystrybucji energii elektrycznej, z którymi w warunkach umowy przyłączeniowej istnieje zapis z którego wynika, że maksymalny pobrany tg fi = 0,4. Oznacza to, że stosunek przyrostu energii biernej indukcyjnej KVarh do energii czynnej kWh nie może być większy niż 0,4  ( 40% biernej do czynnej ) . Wszystko co jest powyżej oznacza dopłatę za niedotrzymanie warunków umowy, średnio 30 - 40% całości rachunku netto.

Rozwiązaniem jest bateria kompensatorów uzbrojona w kondensatory mocy biernej, bądź dławiki kompensacyjne których praca polega na gromadzeniu w sobie energii biernej, by w chwili potrzeby  - przesłać do poszczególnych urządzeń. Choć energia bierna będzie wciąż z sieci pobierana będzie, pobrana będzie tylko w stosunku tg fi max <  0,25 co oznacza brak dopłat i dochowanie warunków przyłączeniowych. Ponadto baterie kompensatorów mają przecież na celu poprawić współczynnik mocy cos fi w sieci energetycznej a to oznacza polepszenie jakości energii elektycznej i wydłużenie tym samym żywotności urządzeń w firmie oraz dzięki poprawie współcynnika mocy cos fi, pomniejszone zostaną opłaty za pobór energii czynnej o 5 - 7 % miesięcznie. 

Występowanie: produkcja każdego typu i przemysł, handel - duże i małe powierzchnie, wszędzie gdzie jest silniki, maszyny produkcyjne, windy, 

Podobna sytuacja jest z tzw. bierną pojemnościową, zwaną czasem mocą oddaną. Przepisy bowiem nie pozwalają na oddanie jej spowrotem do sieci. Buduje się wówczas baterię wyposażoną w dławiki kompensujące. Działanie ich jest analogiczne do pracy kondensatorów mocy z różnicą, że kompensują moc bierną pojemnościową.

W przypadku występowania opłat energii biernej indukcyjnej i pojemnościowej stosuje się układ - hybryda obu rodzajów kompensatorów jednocześnie. kolejno załączane i odłączane przez regulator mocy dają rzeczywisty skutek swej pracy w kolejnych rachunkach za energię elektryczną.  

Występowanie: biurowce, zakłady opieki ; serwer, UPS, komputery, oświetlenie LED, zasilacze.

Dobór i montaż - właściwie zaprojektowany układ komepensacji mocy biernej.

Poprawnie zaprojektowany układ kompensacji energii biernej służyć będzie wiele lat. Niezbędne w tym celu jest przeprowadzenie pomiarów energetycznych mających na celu dopracować taką baterię kompensatorów, by współgrała z pracą firmy przez wszystkie lata niezależnie od pory roku. W głównym polu zasilania instalowany jest analizator sieci mający zmierzyć dane wartości każdej faz z osobna; moce, prądy, napięcia, wyższe harmoniczne, przyrosty energii, symetrię asyetrię obciążeń itd. Pomiary trwają od kilku do kilkudziesięciu godzin i warto w czasie ich trwania włączyć możliwie jak najwięcej urządzeń w firmie. Ponadto pomocne jest pobranie rejestrów licznika energii elektrycznej oraz analiza dotychczasowych faktur ze energię elektryczną od dystrybucji. Całość posłuży do budowy projektu i doborze baterii w tym poszczególnych członów - stopni jak również wykonania końcowego montażu w miejscu przeznaczenia.

Zadaniem kompensacji mocy biernej jest :

- poprawy współczynnika mocy cos φ

- pełną eliminację kosztów poboru energii biernej ( indukcyjnej oraz pojemnościowej )

- pomniejszenie kosztów poboru energii czynnej od 5 do 7 % 

- kompensacji reaktancji linii elektroenergetycznych i regulacji napięcia,

- zwiększenie wykorzystania generatorów, linii przesyłowych i transformatorów 

- zmniejszenie strat mocy czynnej       

- zmniejszenie spadków napięć

- poprawa jakości energii elektrycznej

W zakładach przemysłowych przeważają odbiorniki, które prócz mocy czynnej pobierają moc bierną indukcyjną: są to przede wszystkim silniki indukcyjne. Prąd elektryczny przepływający między generatorem ( elektrownią) a odbiornikiem  - przez linie przesyłowe, transformatory, dławiki itp., wywołuje podłużne straty mocy. Współczynnik mocy takich odbiorników jest szczególnie niski wówczas, gdy nie są one w pełni obciążone albo, co gorsza gdy pracują jałowo. Gdyby nie stosować żadnych środków zaradczych, współczynnik mocy w liniach zasilających grupy takich odbiorników utrzymywałby się na ogół na poziomie cos φ = 0,5...0,7.

Stan taki jest bardzo niekorzystny z różnych powodów; np. w porównaniu z przesyłem tylko mocy czynnej (cos φ = 1 ) dodatkowe obciążenie mocą bierną obniżające współczynnik mocy do poziomy cos φ = 0,5 powoduje :

a) dwukrotne zwiększenie prądu, co wymaga zastosowania przewodów i aparatów o dwukrotnie większej obciążalności

b) czterokrotne zwiększenie strat mocy oraz znaczne zwiększenie spadku napicia w rozpatrywanym odcinku sieci.

Dla zapobieżenia tym niekorzystnym zjawiskom, współczynnik mocy przynajmniej w głównych liniach rozdzielczych i w liniach zasilających zakład trzeba utrzymywać na odpowiednio wysokim poziomie, zwykle w granicach 0,85...0,96. Taryfa opłat za energię elektryczną przewiduje zresztą wysokie dopłaty w razie pobierania energii z sieci zewnętrznej przy współczynniku mocy niższym od ustalonej wartości, zwykle 0,4 (tg φ) 

Głównym środkiem poprawy współczynnika mocy jest zestaw kondesatorów, zabudowane w grupie tworzące baterię kondensatorów, stanowiącą źródło mocy biernej indukcyjnej. Poprawia ona współczynnik mocy na odcinku od miejsca jej zainstalowania aż do źródła energii. Inaczej mówiąc, zamiast pobierać moc bierną ze źródła energii,  ( np. odległych elektrowni ) , pobiera się ją z baterii kondensatorów  instalowanej w pobliżu głównego punktu poboru energii elektrycznej. Sieć zostaje więc odciążona od przesyłu mocy biernej. Wynikiem jest znaczne pomniejszenie opłat za przesył biernej, stanowiące nierzadko 30 - 40% całości rachunku netto miesięcznie, co w przeliczeniu rocznym opiewa kwotę wielkości kilkudziesięciu tysięcy złotych rocznie.