Energia bierna – nie jest dla nas obojętna, ponieważ ma istotny wpływ na straty energii czynnej w sieci i w transformatorach. Wartość mocy biernej pobieranej z sieci zależy od rodzaju i ilości odbiorników. Im większy przepływ energii biernej, tym większe straty mocy czynnej w sieci i transformatorze. W ograniczaniu strat mocy, pomoże nam dobrze zaprojektowany kompensator mocy biernej.
Dla zobrazowania powyższej tezy, posłużymy się przykładem. Wybieramy transformator o mocy 1000 kVA który zasila silniki indukcyjne, pobierające moc bierną o podobnej wartości jak moc czynną - co nie jest rzadkością. Współczynnik mocy cos φ wynosi wtedy ok 0,7, a tg φ=1. Wtedy wartość mocy czynnej, jaką możemy pobrać z transformatora aby go nie przeciążyć, to około 700 kW. Ograniczenie dopuszczalnego obciążenia transformatora o 30% sprawia że wydatki jakie ponieśliśmy na budowę układu zasilania nie są efektywnie wykorzystane. Gdyby moc bierna w tym przykładzie została skompensowana w całości, moglibyśmy wykorzystać dodatkowe 300 kW mocy transformatora do zasilania innych urządzeń bez dodatkowych inwestycji. Kompensacja mocy biernej jest w tym przykładzie w pełni uzasadniona. Pozwoli nam zwiększyć sprawność układu zasilania i uniknąć kosztów budowy kolejnego transformatora.
Straty obciążeniowe w powyższym transformatorze pracującym bez kompensacji mocy biernej byłyby na takim poziomie jakby pracował on z mocą 1000 kVA, mimo iż mocy czynnej pobierano by zaledwie około 70% jego możliwości.
Za te niepotrzebne straty odbiorca płaci w rachunku za energię czynną.
Zbyt duża wartość mocy biernej wpływa na niepotrzebny wzrost prądu obciążenia. Prąd o większej wartości powoduje wyższe straty w liniach przesyłowych, przewodach i kablach oraz oczywiście w uzwojeniach transformatorów. Są to straty energii czynnej związane z przepływem mocy biernej. Dla tego należy dążyć do skompensowania mocy biernej możliwie najbliżej miejsc gdzie ona powstaje, aby niepotrzebnie nie przesyłać jej przez poszczególne elementy układu zasilania. Przesyłanie znacznych wartości mocy biernej sprzyja nadmiernemu nagrzewaniu się przewodów, powoduje spadki napięć i zmniejsza przepustowość sieci. Zbyt duże spadki napięć mogą prowadzić do nieprawidłowego działania i uszkodzeń urządzeń elektrycznych. Mówimy wtedy o pogorszeniu jakości energii elektrycznej.
Poszukiwanie rezerw w racjonalizacji zużycia energii elektrycznej zmusza nas do szukania oszczędności także w transformatorach. Każda modernizacja, która przywróci efektywność wykorzystywania systemu zasilania, przyniesie wymierne korzyści finansowe.
Przykłady inwestycji zmniejszania kosztów energii elektrycznej wskutek obniżenia strat w transformatorach, wyeliminowania opłat karnych za przekroczenie tgφ
i zmniejszenia liczby awarii odbiorników czułych na jakość napięcia zasilającego.
Dane na wykresach przedstawiają koszty ponoszone przez zakład produkujący systemy rur dla ciepłownictwa. Przed inwestycją zakład zmagał się z przegrzewaniem transformatorów powodowanych dużym udziałem wyższych harmonicznych w prądzie odbiorników. Dodatkowo zakład ponosił spore koszty kar za przekroczenia tgφ, oraz koszty wymiany uszkodzonych odbiorników i spalonych baterii kondensatorów.
Po przeprowadzeniu pomiarów i analiz zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy urządzenia, które skutecznie ograniczyły moc odkształceń a także moc bierną indukcyjną i pojemnościową. Poprawa jakości energii elektrycznej oraz ograniczenie składowej biernej pozytywnie przełożyło się na uzyskanie sporych oszczędności, które w poniższym przykładzie wyniosły aż 36%. Odpowiada to miesięcznym kwotom rzędu kilkudziesięciu tysięcy złotych.
Jeżeli Ty również chcesz oszczędzać w swojej firmie, zapraszamy do kontaktu i współpracy.
