Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Problemy kompensacji mocy biernej w nowoczesnych układach elektroenergetycznych

The reactive power compensation problems in modern electrical power networks
Artykuł przedstawia zagadnienia związane z kompensacją mocy biernej w układach elektroenergetycznych zasilających nowoczesne obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej oraz wyniki badań pomiarowych przeprowadzonych w wybranych obiektach.
Artykuł przedstawia zagadnienia związane z kompensacją mocy biernej w układach elektroenergetycznych zasilających nowoczesne obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej oraz wyniki badań pomiarowych przeprowadzonych w wybranych obiektach.
Rys. redakcja EI

Większość urządzeń zasilanych napięciem przemiennym do poprawnej pracy potrzebuje, oprócz energii czynnej, również energię bierną. Obserwowany obecnie skok technologii spowodował zróżnicowanie odbiorników podłączanych do sieci, co skutkuje w wielu przypadkach zmianą charakteru pobieranej mocy biernej z indukcyjnego na pojemnościowy.

Powszechnie uznaje się, że urządzenia, które podczas pracy pobierają moc bierną indukcyjną, są odbiornikami mocy biernej, natomiast urządzenia, które pobierają moc bierną pojemnościową, określane są jako źródła mocy biernej.

Przepływ mocy biernej w układach elektrycznych wiąże się głównie ze zwiększeniem wartości występującego w nich spadku napięcia, strat mocy czynnej, a co za tym idzie, również kosztów inwestycyjnych – wynikających przede wszystkim ze zmniejszenia przepustowości sieci i zdolności wytwórczych generatorów.

 

Do podstawowych typów odbiorników energii biernej należą:

  • Silniki asynchroniczne – Wartość mocy biernej pobieranej przez silnik asynchroniczny zależy od stopnia jego obciążenia – moc bierna strumienia rozproszenia jest wprost proporcjonalna do kwadratu obciążenia silnika.
  • Transformatory – transformator pobiera z sieci moc bierną potrzebną na magnesowanie rdzenia (reaktancja poprzeczna), której wielkość zależy od kwadratu napięcia zasilającego.
    Wraz ze wzrostem obciążenia rośnie również wartość mocy biernej związanej z procesem przepływu mocy przez reaktancję podłużną transformatora.
  • Źródła światła – pobieranie mocy biernej przez źródła światła ściśle związane jest z ich charakterem pracy i jest najmniejsze dla temperaturowych (rezystancyjnych) źródeł światła (żarówki tradycyjne oraz halogenowe).
    Do źródeł światła charakteryzujących się największym współczynnikiem mocy należą lampy LED (tg φ = 3,3) oraz świetlówki kompaktowe (tg φ = 1,23 ± 1,69).
  • Odbiorniki nieliniowe – do najczęściej wykorzystywanych odbiorników nieliniowych należą przede wszystkim układy prostownikowe, tranzystorowe układy mocy, wzmacniacze magnetyczne, tyrystorowe układy regulacyjne itp. Charakteryzują się wysoką wartością współczynnika mocy oraz silnym odkształceniem prądu.
    Skutkiem występowania wyższych harmonicznych prądu oraz mocy biernej są większe straty energii elektrycznej w linii zasilającej oraz odkształcenie napięcia, co wpływa na pogorszenie jakości energii doprowadzanej do innych odbiorców.
    Odkształcenie prądów i napięć może stanowić zagrożenie dla układów kompensacyjnych, wykonanych zarówno z kondensatorów, jak i dławików.
    W przypadku baterii kondensatorów zagrożeniem są zjawiska rezonansowe, mogące doprowadzić do przeciążenia prądowego, a nawet wybuchu kondensatorów.
    W przypadku dławików kompensacyjnych może występować ich przegrzanie, spowodowane przyrostem strat mocy w rdzeniu (straty histerezowe i wiroprądowe) spowodowanym odkształceniem napięcia zasilającego.

Wszystkie te zjawiska wymuszają szczególne podejście do zagadnienia projektowania i eksploatacji urządzeń do kompensacji mocy biernej w obiektach użyteczności publicznej.

Wymagania aktualnych przepisów i norm dotyczące mocy biernej

  • Według aktualnie obowiązujących przepisów krajowych, nie ma obowiązku kompensacji mocy biernej. Jednakże pobór mocy biernej może być obciążony karami finansowymi naliczanymi przez operatorów sieci dystrybucyjnych [4].
  • Rozliczeniami za pobór energii biernej są objęci odbiorcy zasilani z sieci o napięciu znamionowym powyżej 1 kV oraz w uzasadnionych przypadkach mogą być objęci także odbiorcy zasilani z sieci o napięciu znamionowym do 1 kV, o ile zostało to określone w warunkach przyłączenia lub w umowie o świadczenie usług dystrybucji energii elektrycznej.
  • Wartość umownego współczynnika mocy przyjmuje się w wysokości tg φ0 = 0,4 [1, 2, 3], chyba że indywidualna analiza uzasadnia wprowadzenie niższej wartości współczynnika, przy zachowaniu warunku, że jego wartość nie może być niższa niż 0,2 [1].
  • Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń w obrocie energią elektryczną [1] określa podstawowe wymagania stawiane układom zasilającym urządzenia pobierające moc bierną (indukcyjną lub pojemnościową).

Przez ponadumowny pobór energii biernej przez odbiorcę uważa się ilość energii elektrycznej biernej odpowiadającą [5]:

1) współczynnikowi mocy tg j wyższemu od umownego współczynnika i stanowiącą nadwyżkę energii biernej indukcyjnej ponad ilość odpowiadającą wartości współczynnika umownego (niedokompensowanie);

2) indukcyjnemu współczynnikowi mocy przy braku poboru energii elektrycznej czynnej;

3) pojemnościowemu współczynnikowi mocy zarówno przy poborze energii elektrycznej czynnej, jak i przy braku takiego poboru (przekompensowanie).

Opłatę za ponadumowny pobór energii biernej oblicza się wówczas według zależności [5]:

      (1)

gdzie:

Ob – opłata za nadwyżkę energii biernej,
Crk – cena energii elektrycznej,
k – współczynnik krotności ceny energii,
tg φ – współczynnik mocy wynikający z energii biernej pobranej,
tg φ0 – umowny współczynnik mocy,
AP – energia czynna pobrana w analizowanym okresie,
AQc – energia bierna oddana (pojemnościowa) w analizowanym okresie.

Współczynnik krotności „k” osiąga następujące wartości [5]:

kWN = 0,50 – dla odbiorców przyłączonych do sieci wysokiego napięcia,
kSN = 1,00 – dla odbiorców przyłączonych do sieci średniego napięcia,
knn = 3,00 – dla odbiorców przyłączonych do sieci niskiego napięcia.

Czytaj też: Interakcje wyższych harmonicznych napięcia zasilania odbiornika nieliniowego w kontekście przepływu mocy czynnej >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2016

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak zoptymalizować sieci produkcyjne i sterujące »

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Czujniki inteligentne działają coraz lepiej ze względu na dostępność coraz mniejszych i atrakcyjniejszych cenowo mikrokontrolerów. Dzięki nim nasze czujniki są w stanie (...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz  producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »

 


 


Oznaczniki kabli i przewodów - jakie wybrać »

Gdzie znajdziesz systemy zasilania dla każdej dziedziny przemysłu »

drukarka etykiet systemy zasilania
Sposoby oznaczania kabli i przewodów w elektrycznych są różne.Jedne mniej trwałe, a inne (...) czytam więcej » Oferują zaawansowane usługi badawczo-rozwojowe obejmujące elektronikę, wbudowane oprogramowanie, mechanikę systemu zasilania (...) czytam dalej »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

Ośiwetlenie - jakie wybrać? bezpanelowa energia słoneczna
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Jaką drukarkę do oznaczeń elektrycznych wybrać»

etykietowanie kabli i przewodów Priorytetem przy oznaczaniu sieci i jej poszczególnych elementów czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych, kilometrów kabli, dziesiątek przełączników czy kolejnych aparatur w szafach rozdzielczych jest ...... czytam dalej »


Automatyka i czujniki - dlaczego to takie ważne »

Poznaj tajemnicę elektryków - złączki bezszynowe »

Czujniki i automatyka złączki bezszynowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Czy wiesz jak wykonać montaż i jak można łączyć ze sobą złączki bez użycia szyn ... czytam dalej »

Zasilacze a odporność na zwarcia - dlaczego to takie ważne?

Promocje na kamery termowizyjne W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwyc ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Kable i przewody - dobierz odpowiednie do swojego projektu »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Właściwie wykonana i dostosowana do konkretnych zagrożeń środowiskowych instalacja elektryczna powinna do minimum ograniczać zagrożenia... czytam dalej »


Jak odwzorować światło dzienne przy użyciu opraw oświetleniowych »

Uwaga konkurs! Znasz "elektrycznych" producentów? Zagraj i wygraj atrakcyjne nagrody »

Oświetlenie jakie wybrać aby przypominało światło dzienne Konkurs
Rodzaj oświetlenia ma również fundamentalny wpływ na nasz wzrok oraz bezpośrednio wpływa na nasze ciało, umysł i ... czytam dalej » Weź udział w letnim konkursie i zgarnij nagrody. Co tydzien nowa gra i nowa szansa na wygraną. Sprawdź się i zawalcz o wygraną! chcę zagrać »

Co jeszcze potrafią enkodery Ethernet?

UPS zasilacze Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym?

Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) - jakie wybrać ?

Switche zarządzalne spd ograniczniki przepięć
Switche niezarządzalne to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Ochronniki przepięciowe odpowiednie do zastosowań w instalacjach 230 V lub 400 V, systemy jedno- lub trójfazowe, wymienny moduł warystora i zamknięty moduł iskiernika, wizualna i zdalna sygnalizacja stanu warystora oraz ... czytam dalej »

dr inż Grzegorz Hołdyński
dr inż Grzegorz Hołdyński
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Od 1997 roku pracuje w Zakładzie Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, gdzie w 2006 roku uzyskał stopień d... więcej »
dr inż. Zbigniew Skibko
dr inż. Zbigniew Skibko
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Od 2001 roku pracuje w Zakładzie Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, gdzie w 2008 roku uzyskał stopień d... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
6/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wpływ stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych na sieć elektroenergetyczną
  • - Projekt zasilania oświetlenia terenu bazy logistycznej
Zobacz szczegóły
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl