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] Zależności pomiędzy mocami w wyjaśnieniu kolegi Elektronika.
[2] Wybrane problemy przyłączania farm wiatrowych (…) z wykorzystaniem kabli WN
[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.
)