Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Forum porusza kwestie związane z zachowaniem jakości oraz problemy eksploatacyjne przy złej jakości energii elektrycznej.
Regulamin forum
Na tym forum głos mogą zabierać tylko profesjonaliści! Zadeklaruj, że jesteś Elektrykiem dołączając do Grupy: Elektrycy lub przejdź na forum Nie jestem elektrykiem. "Grupa Elektrycy"Forum Nie jestem elektrykiem
Awatar użytkownika
EnergoTools
Administrator forum
Administrator forum
Posty: 947
Rejestracja: sob kwie 03, 1999 14:00
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: EnergoTools »

Witam,

Z racji tego, że na co dzień nie zajmuję się kompensacją mocy biernej, dlatego postanowiłem "odświeżyć" sobie informacje na ten temat. Zachęcam do dołączenia się do tematu i zwrócenie uwagi na te aspekty zagadnienia, które mi umknęły a każdy Elektryk powinien znać. Może uda się zebrać informacje i Wasze doświadczenia na ten temat w jednym miejscu.

Moja potrzeba wynika z tego, że biorę udział w realizacji sterowania systemu nadzoru (SCADA) w dużej farmie wiatrowej przyłączonej do systemu poprzez linię kablową na napięciu 110kV. Przy zastosowaniu linii kablowej, występuje problem związany z jego znaczną pojemnością. W naszym przypadku kompensację realizuje, trójfazowy dławik o mocy ponad 25MVar. Co prawda zastosowanie dławika po stronie wysokiego napięcia nie wymaga realizacji regulacji, ale przy tak dużych mocach rozwiązać trzeba wiele innych kwestii technicznych, zrealizować funkcje zabezpieczeniowe oraz system nadzoru.

Duży pobór mocy biernej nie jest nowym zjawiskiem, jednak obecne odbiorniki energii elektrycznej (np. falowniki, oświetlenie LED) powodują znaczny wzrost jej poboru/generowania. Jeżeli mówimy o niedużych wartościach (np. na potrzeby domowe), gdzie rozliczmy się z dostawcą energii bez uwzględnienia jej na rachunkach to wydaje się, że nie warto się nią przejmować. Złośliwi mówią, że to kwestia czasu :)

Pomimo tego, że moc bierna nie może być zamieniona w użyteczną pracę po stronie odbiorcy, to generuje ona dodatkowe straty w liniach, sieciach zasilających i transformatorach, co jest przeliczalne na pieniądze po stronie dostawcy. Dostawcy "rozwiązali" problem w taki sposób, że za "ponadumowny pobór lub wytwarzanie mocy biernej" naliczane są kary finansowe.

Temat kompensacji mocy biernej poruszono już na forum w wielu wątkach pod kątem tego: jak to robić z wykorzystaniem kondensatorów, jak kompensować za pomocą dławików, kiedy stosować kompensację mieszaną, oraz kto może zainstalować taki układ. Jest również galeria po awarii kondensatora narażonego na zbyt dużą zawartość harmonicznych. Linki do tych dyskusji są dostępne poniżej oraz w sekcji "Tematach podobnych".

Jak wynika z dyskusji zagadnienie jest bardzo szerokie. Dodatkowo aby prawidłowo dobrać, zainstalować i uruchomić układ kompensacji mocy biernej wymagana jest dość spora wiedza oraz doświadczenie. Jak więc rozpocząć przygodę w tym niełatwym temacie?

Elementarz to definicje podstawowych wielkości (moc czynna, bierna, pozorna) oraz zależności pomiędzy nimi. Poniżej zamieszczam link do wideo kolegi Elektronika, który pomaga to ogarnąć [1].

Kolejnym krokiem jest poznanie miejsc generowania mocy biernej oraz sposobów ich kompensowania. Począwszy od sposobu naturalnego, czyli prawidłowego doboru urządzeń i maszyn oraz prawidłową ich eksploatację, ale przede wszystkim poprzez instalowanie dodatkowych urządzeń kompensujących [2].

Podstawowe rozwiązanie układu kompensacji mocy biernej to wykorzystanie odpowiednio dobranych kondensatorów lub dławików. W praktyce kompensację może zrealizować na różne sposoby. Możemy stosować kompensację indywidualną przy wybranym odbiorniku, kompensację grupową, np. w zakresie jednej podrozdzielnicy dla grupy odbiorników lub kompensację centralną w głównej rozdzielnicy zasilającej. Połączenie tych sposobów oznacza kompensację mieszaną.

Ponieważ wartość mocy biernej nie jest jednakowa, dlatego pojawia się konieczność zmiany wartości dołączanych pojemności i indukcyjności - czyli regulacja. Regulacja parametrów kompensacji odbywa się przez dołączanie/odłączanie kolejnych elementów z "baterii". Podstawowo jako łączniki regulacyjne w takich układach stosuje się styczniki.

Jednym ze sposobów na podniesienie niezawodności oraz szybkości działania regulacji jest zastąpienie łączników stykowych przez łączniki półprzewodnikowe, z wykorzystaniem np. tyrystorów lub SSR. [3]

Jak zaznaczyłem na początku większość problemów związanych z mocą bierną zaczyna się od używania odbiorników elektronicznych oraz energoelektronicznych. Wydaje się więc że do ich rozwiązania można wykorzystać tę samą technologię. Urządzenie takie nazywa się statycznym generatorem mocy biernej - SVG (z ang. Static Var Generator). SVG wykorzystują układy tranzystorów IGBT, które załączają kondensator według odpowiedniego algorytmu i w ten sposób generują przepływ mocy biernej.

Zasada działania generatora statycznego mocy biernej polega na dostarczaniu prądu płynącego w kierunku przeciwnym do kierunku prądu pobieranego przez instalację/odbiornik. Takie urządzenie zapewnia bezstopniową i szybką regulację, niezależną w każdej fazie.

Sama zasada kompensacji nie uległa zmianie, tylko wykorzystano nowe narzędzie. Pozwoliło to na większy nacisk na regulację a co za tym idzie wykorzystanie techniki cyfrowej do realizacji wymaganych parametrów.

Jeszcze raz zachęcam do dołączenia do dyskusji. Zależy mi na praktycznym aspekcie, zdjęciach i jak zwykle narzekaniach :)


Pozdrawiam,
Jacek

Materiały:
[1] [Link jest zablokowany dla Gości. Zaloguj się!]
[2] [Link jest zablokowany dla Gości. Zaloguj się!]
[3] Przekaźnik SSR stosowany w układach kompensacji mocy biernej
[4] Kompensacja mocy biernej - dobór kondensatora
[5] Kompensacja mocy biernej zużycie dławików?
[6] Kompensacja mocy biernej - kto może podłączyć baterię?
[7] Kondensatory mocy biernej w środowisku harmonicznych
[8] Przyczny - ponad umowny pobór mocy biernej w lokalu usługowym
[9] Moc bierna pojemnosciowa. Po analizie.
Jacek Gońka (Admin)
EnergoTools jest operatorem ISE.pl - aby być Elektrykiem oraz Eltarg.PL - rynek elektrotechniki
Więcej informacji o mnie...

Post Reklama Sklep dla Elektryków » teraz

Niezależnie, czy prowadzisz własną działalność czy pracujesz na etacie, ciągła edukacja branżowa to podstawa. Bycie specjalistą w danym temacie pozwala osiągnąć satysfakcję, uznanie środowiska oraz lepsze wynagrodzenie. Zacznij od czytania książek...
ISE.pl
Ekspert
Ekspert
Rejestracja:sob kwie 03, 1999
Lokalizacja: Kraków
Awatar użytkownika
elmontjs
Elektryk Aktywny
Elektryk Aktywny
Posty: 2449
Rejestracja: pn maja 31, 2010 15:36
Lokalizacja: Trzebinia

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: elmontjs »

EnergoTools pisze: czw maja 12, 2022 9:44 Może uda się zebrać informacje i Wasze doświadczenia na ten temat w jednym miejscu.
Właściwie kolega opisał całe sedno tematu w swoim poście.
Dodałbym jedynie, że obecne instalacje budynków ze względu na charakter obciążenia wymagają niezwykle szybkiej i do tego asymetrycznej kompensacji. Starsze rozwiązania tzn dławiki, czy kondensatory załączane stycznikami nie nadążają już dziś za dynamiką potrzeb na kompensację instalacji obiektów handlowych, biurowców itp.; ponadto baterie kondensatorowe wymagały czasu na rozładowanie zanim podejmowały kolejną próbę załączenia. Dziś mogłoby sie okazać że takie rozwiązanie pozostawi sporą część nieskompensowanej mocy biernej a co za tym idzie - opłat.
Starsze rozwiązania sprawdzają się jeszcze w zakładach, gdzie jest sporo silników 3-fazowych, które pracują w dłuższych cyklach.
Na fot.1 pokazuję przykład małej, 3-stopniowej, symetrycznej baterii kondensatorowej pracującej w piekarni. Kondensatory załączane w tradycyjny sposób - stycznikami. Rozwiązanie to jest wystarczające, bo kompensują silniki 3-fazowe (mieszalniki, wentylatory).
Na fot.2 przedstawiam baterię 3-fazową na potrzeby dużego sklepu spożywczego. Tu potrzeby kompensacji są zdecydowanie bardziej wymagające. Dlatego użyte są kondensatory 1-fazowe, załączane przekaźnikami SSR , czyli reagują bardzo szybko na zmiany poboru mocy biernej, nie ma potrzeby czekać na rozładowanie kondensatora po jego wyłączeniu i co najważniejsze - bateria może pracować w sposób asymetryczny (oczywiście wymagany pomiar prądu w każdej fazie).
Dziś powyższe rozwiązania rzeczywiście wypierane są przez dynamiczne kompensatory (SVG), które stają się coraz bardziej ekonomicznie uzasadnione a do tego działają natychmiastowo i mają zdolność kompensacji jednocześnie mocy biernej pojemnościowej i indukcyjnej w jednym czasie, w różnych fazach. Mają też zdolność filtracji wyższych harmonicznych oraz symetryzacji obciążenia (takie dobrodziejstwa dodane ;) )
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Człowiek uczy się całe życie i ...
Awatar użytkownika
Konowal
Elektryk zadeklarowany
Elektryk zadeklarowany
Posty: 35
Rejestracja: pn sie 11, 2003 13:08
Lokalizacja: Świdnik

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: Konowal »

moim zdaniem to sztuczny problem, a może nie tyle sztuczny co nieistotny na poziomie odbiorcy. Bo cóż takiego robi mac bierna ? obciąża sieci - ale przecież odbiorca końcowy nie użytkuje sieci tylko ZE i to oni powinni być zainteresowani odpowiednim zbilansowaniem mocy biernej. W ieć np. jak w sieci jest nadmiar mocy biernej indukcyjnej to nie powinni ganiać instytucji które wytwarzają moć bierną pojemnościową. Tymczasem np. gro oświetlenia ulicznego przechodzi na LED-y. Kiedyś wspomniałem o tym znajomemu z ZE w kontekście ze mniej zarobią - to mi się odgrażał ze w oświetlenie uliczne będą wkładać liczniki z pomiarem mocy biernej - ale minęło 5 lat i nic. Moim zdaniem na razie to nie stanowi problemu dla sieci. Czyli nieraz bez sensu jest walka o zerową moć bierną , no ale jak się ma na nią licznik to trudno - coś z tym trzeba robić.
Awatar użytkownika
opornik
Ekspert
Ekspert
Posty: 3375
Rejestracja: śr lip 23, 2003 22:01
Lokalizacja: Tarnów

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: opornik »

Moim zdaniem nie masz Kolego do czynienia lub pojęcia o czym piszesz.
Poniżej dane z faktury obiektu w taryfie C11. Dane od 16 stycznia do 15 marca 2022 r. z pomiaru ze zdalnym odczytem.
- moc czynna - 24 046 kWh
- moc bierna indukcyjna - 239 kVArh
- moc bierna pojemnościowa - 2 168 kVArh.

Za energię bierną indukcyjną - 0,00 zł
Za energię bierną pojemnościową - 1 725,68 zł
I co? Dalej uważasz, że jest to sztuczny problem? Bateria do kompensacji za 10 tys. po jakim czasie sprawi, że Odbiorca przestanie płacić za pojemnościówkę?
Odbiorcom w taryfie C polecam analizę rachunków za energię elektryczną.
ICE In Case of Emergency, w nagłym wypadku.
Karta Ratownicza
Awatar użytkownika
EnergoTools
Administrator forum
Administrator forum
Posty: 947
Rejestracja: sob kwie 03, 1999 14:00
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: EnergoTools »

Witam,
Konowal pisze: ndz maja 15, 2022 20:12moim zdaniem to sztuczny problem, a może nie tyle sztuczny co nieistotny na poziomie odbiorcy. Bo cóż takiego robi mac bierna ? obciąża sieci - ale przecież odbiorca końcowy nie użytkuje sieci
Nie jest to sztuczny problem, ponieważ jak napisał Kolega opornik, odbiorcy otrzymują prawdziwe faktury. Rozumiem, że Kolega Konowal miał na myśli szerszy problem, że zasady które obowiązują nie są do końca prawidłowe, ale to jest temat na oddzielną dyskusję.

Wracając do tematu kompensacji znalazłem na forum jeszcze jeden, archiwalny wątek na temat sprawdzania i pomiarów baterii kondensatorów.

Swego czasu obowiązywało zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki, które szczegółowo określało zasady eksploatacji baterii kondensatorów energetycznych do kompensacji mocy biernej. Obecnie stanowi ono tzw. wiedzę techniczną, a eksploatację prowadzi się zgodnie z instrukcją ruchu i eksploatacji.

Pierwszym i ważnym elementem oceny stanu technicznego baterii kondensatorów są oględziny, które powinny potwierdzić:
1 Brak wycieków syciwa
2 Brak odkształceń i wybrzuszeń obudowy
3 Prawidłowy stan izolacji oraz połączeń baterii
4 Prawidłowe wyposażenie kontrolno-pomiarowe oraz wskazania mierników
5 Prawidłowy stan urządzeń rozładowczych
6 Zachowana ochrona przeciwporażeniowa

Baterie kondensatorów - pomiary i sprawdzenie...

Poniżej podaję normy, uściślające eksploatację urządzeń kompensacji mocy biernej:
[Link jest zablokowany dla Gości. Zaloguj się!] Kondensatory do równoległej kompensacji mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu znamionowym powyżej 1 000 V -- Część 1: Postanowienia ogólne

[Link jest zablokowany dla Gości. Zaloguj się!] - Kondensatory do równoległej kompensacji mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu znamionowym powyżej 1 000 V -- Część 4: Bezpieczniki wewnętrzne
Jacek Gońka (Admin)
EnergoTools jest operatorem ISE.pl - aby być Elektrykiem oraz Eltarg.PL - rynek elektrotechniki
Więcej informacji o mnie...
Awatar użytkownika
elmontjs
Elektryk Aktywny
Elektryk Aktywny
Posty: 2449
Rejestracja: pn maja 31, 2010 15:36
Lokalizacja: Trzebinia

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: elmontjs »

opornik pisze: ndz maja 15, 2022 21:39 - moc bierna indukcyjna - 239 kVArh
...
Za energię bierną indukcyjną - 0,00 zł
Trzeba zaznaczyć, że moc bierna indukcyjna nie podlega opłatom, jeżeli tangens kąta przesunięcia nie przekracza 0,4. Moc bierna pojemnościowa naliczana jest od razu, bez żadnych widełek kąta przesunięcia, dlatego nawet niewielkie jej ilości utrzymujące się długi czas generują spore opłaty a tak właśnie działają układy oświetlenia LEDowego, czy ciągle pracujące serwery.

Nie tak dawno wykonywałem analizę obciążenia biurowca pod kątem doboru urządzenia kompensującego moc bierną, jedna faza bez przerwy generowała 1,2-1,7kVar mocy b. pojemnościowej (wyobraźcie sobie rachunek!) . Dopiero "śledztwo" właściciela budynku doprowadziło do winowajcy -najemcy jednego z lokali, który zabudował u siebie "koparkę kryptowalut".
Człowiek uczy się całe życie i ...
Simcode
Elektryk Aktywny
Elektryk Aktywny
Posty: 2277
Rejestracja: śr maja 22, 2013 19:49

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: Simcode »

elmontjs pisze: pn maja 16, 2022 21:49 Moc bierna pojemnościowa naliczana jest od razu, bez żadnych widełek kąta przesunięcia, dlatego nawet niewielkie jej ilości utrzymujące się długi czas generują spore opłaty a tak właśnie działają układy oświetlenia LEDowego, czy ciągle pracujące serwery.
Nieprawda .
PGR Mąkowarsko
Rozmówca
Rozmówca
Posty: 295
Rejestracja: sob wrz 07, 2019 16:17

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: PGR Mąkowarsko »

Cenzura, za chwilę dostaniesz bana za takie wpisy
Swoja droga skąd ta moc pojemnościowa skoro zasilacze komputerowe posiadają aktywną korekcję współczynnika mocy (PFC) najczęściej aktywną?
Skąd? Rejestrator i licznik prawdę Ci powie.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Awatar użytkownika
opornik
Ekspert
Ekspert
Posty: 3375
Rejestracja: śr lip 23, 2003 22:01
Lokalizacja: Tarnów

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: opornik »

Simcode pisze: pn maja 16, 2022 22:10Nieprawda .
Niestety, jest to Kolego prawda.
ICE In Case of Emergency, w nagłym wypadku.
Karta Ratownicza
Awatar użytkownika
elmontjs
Elektryk Aktywny
Elektryk Aktywny
Posty: 2449
Rejestracja: pn maja 31, 2010 15:36
Lokalizacja: Trzebinia

Re: Kompensacja mocy biernej - jak to ogarnąć

Post autor: elmontjs »

PGR Mąkowarsko pisze: pn maja 16, 2022 22:23 Rejestrator i licznik prawdę Ci powie
Czego dotyczy ten wykres?, bo jak dla mnie obciążenie w zdecydowanej większości "siedzi w pojemności"
Człowiek uczy się całe życie i ...
Zablokowany