Rreaktivna-energija-all

Kompezacija reaktivne energije

Šta je to reaktivna energija ?

Reaktivna energija , sa stanovišta fizike je onaj deo ukupne isporučene električne energije koji se troši na uspostavljanje i održavanje magnetnog polja u električnim mašinama.

Svoje ime reaktivna energija je dobila zbog činjenice da njena potrošnja ne doprinosi aktivnoj odnosno korisnoj snazi, ali bez potrošnje reaktivne energije električna mašina ne bi ni mogla da radi.

Trenutno je na snazi tarifni sistem uveden od strane Elektroprivrede Srbije, po kome se potrošnja reaktivne energije plaća po ceni dvostruko većoj po kW/h. Reaktivna energija se ne mora uzimati iz ED mreže jer je svaki potrošač može proizvesti u dovoljnoj količini za sopstvene potrebe korišćenjem kondenzatorskih baterija. Uz pomoć opreme za kompenzaciju reaktivne snage prosečan industrijski potrošač može povećati faktor snage, tj. smanjiti račune za reaktivnu snagu.

Koji su to potrošači
reaktivne energije ?

Asinhroni motori
Transformatori
Elektrolučne peći
Indukcione peći
Elektrovučne podstanice
Rasveta (fluorescentna)

Koji su to prizvođači-potrošači
reaktivne energije ?

Sinhroni generatori
Sinhroni kompenzatori
Nadzemni vodovi i kablovi
Kondenzatorske baterije
Prigušnice

Kompezacija reaktivne energije

Pod kompenzacijom reaktivne energije podrazumeva se instalacija opreme koja generiše reaktivnu energiju na mestu montaže i time kompenzuje potrošnju reaktivne energije u pogonu.

Postoji pojedinačna kompezacija reaktivne energije u slučaju motora velike snage ali je praktičnija grupna automatska kompezacija reaktivne snage i energije.

Ne postoji profitabilnija investicija od izgradnje sistema za kompezaciju RE tamo gde postoji potrošnja RE.

Ovim se drastično smanjuje količina preuzete reaktivne energije iz mreže, a time i računi za utrošenu reaktivnu energiju.

Troškovi za reaktivnu energiju tipično čine oko 15 % ukupnog računa za električnu energiju.

Kompenzacijom reaktivne snage ova kompletna stavka bi trebalo da bude skoro potpuno eliminisana.

Cene opreme za kompenzaciju su takve da se ova investicija isplati u roku ispod jedne godine a često i manje za 6-7 meseci.

Mi radimo potpunu kompezaciju potrošnje reaktivne energije jer ugrađujemo kondenzatorske baterije sa korakom 2,5 kVAr (2.5, 5, 10, 20, 30…50 kVAr).

Elins instalira opremu svetkog lidera u proizvodnji opreme za kompezaciju reaktivne energije španske firme RTR iz Madrida.

Naša garancija na opremu i radove je 2 godine.

Napojni vod od izvora do prijemnika je opterećen aktivnom i reaktivnom strujom.

Ako želimo da rasteretimo napojni vod i izvore na početku voda (transformatore i generatore) potrebno je u neposrednoj blizini prijemnika ugraditi kompenzatore odnosno izvore reaktivne struje, koja je potebna prijemnicima (elektromotori, transformatori, prigušnice,…)

Postrojenje za potpunu kompenzaciju reaktivne energije

Postrojenje za potpunu kompenzaciju reaktivne energije u principu je specifična centralna kompenzacija sa automatskom regulacijom. Ugrađuje se na mestima ili u samoj transformatorskoj stani ili pored glavnog razvodnog ormana iz kojih se napaja ceo objekat (industrijski, trgovački, ugostiteljski…) koji ima više induktivnih potrošača (najčešće asinhroni motor, pretvarač, ispravljač, indukciona peć) uz promenljive potrebe za reaktivnom snagom. Kada električna mreža, zbog različitih potrošača ima povećane naponske harmonike NDH, zbirno preko 3 %, u red sa kondenzatorskom baterijom, ispred baterije se ugrađuje harmonijski filter, koji sprečava stvaranje rezonanse između induktivne impedanse i trofazne kondenzatorske baterije. Preko kontaktora za kondenzatorske baterije zajedno se uključuju i harmonijski filter i kondenzatorska baterija.

Potrebna snaga kondenzatorskih baterija postrojenja za potpunu kompenzaciju reaktivne energije, određuje se prema maksimalnoj jednovremenoj potrebi potrošača za reaktivnom snagom. Posebna specifičnost postrojenja za potpunu kompenzaciju reaktivne energije je postizanje cosφ = 1 pa korak snage kondenzatorskih bterija mora biti mali, konkretno najoptimalnije je da korak bude 2,5 kVAr (niz 2,5; 5; 10; 20; 30; nx40 i nx50 kVAr), što omogućava potpunu kompenzaciju reaktivne energije.

Elementi postrojenja za potpunu kompenzaciju reaktivne energije

Posebnost i velika specifičnost postrojenja za potpunu kompenzaciju reaktivne energije je to što su osnovni funkcionalni elementi: kontaktor, harmonijski filter, kondenzatorska baterija i automatski regulator međusobno usklađeni i daju vrhunski kvalitet. Korak snage kondenzatorskih baterija, kako je već napomenuto je 2,5 kVAr, a niz: 2,5; 5; 10; 20; 30; nx40 i nx50. U slučaju kompenzatorskih postrojenja veće snage korak snage kondenzatorskih baterija mora biti nešto veći, recimo 12,5 kVAr-a, pa je niz 12.5; 25; 30; 40 ili n x 50 kVAr. U slučaju kada maksimalni koeficijent zbirnih harmonika napona prelazi 3 % svakoj kondenzatorskoj bateriji dodaje se harmonijski filter iste snage, potpuno usklađen po parametrima sa kondenzatorskom baterijom namenjenoj za spoj sa baterijom.

Zašto je potrebno izvršiti kompezaciju reaktivne energije ?

DOBIT ZA POTROŠAČA:

Potrošači koji u svom računu imaju stavku za reaktivnu energiju imaju direktnu finansijsku dobit (nakon izvršene kompenzacije reaktivne energije iz računa se eliminiše stavka koja se odnosi na reaktivnu energiju ili se značajno umanjuje). Uloženi novac za kompenzaciju reaktivne energije se vraća u periodu eksploatacije višestruko (od 10-15) puta.

DOBIT ZA EES:

Kompenzacijom reaktivne energije se smanjuje ukupna struja u mreži za vrednost reaktivne struje, smanjuje se opterećenje transformatora, povećava se stabilnost elektroenergetskog sistema (EES), sigurnost snabdevanja potrošača i na kraju smanjenje tehničkih gubitaka aktivne energije u celom EES-u.

Kompezacija pomoću
kondenzatorskih baterija

Kompenzacija se najčešće vrši pomoću kondenzatorskih baterija koje se nazivaju statički kompenzatori

Šta je to kondenzatorska baterija

Kondenzator je jednostavan uređaj koga čine dve provodne elektrode između kojih je dielektrik. Kada se elektrode priključe na naizmenični napon, kondezator se puni sve dok napon ne naraste na +Uca, ako ga tada isključimo iz kola kondenzator će akumulirati električnu energiju, adekvatnu njegovoj snazi (na naponu +Uca). Ako ostane uključen u kolu, kad napon počne da se smanjuje od +Uca do 0, kondenzator se prazni, tj. vraća električnu struju u kolo. Isto se dešava kada napon opada do vrednosti –Uca, kondenzator se puni, a kad krene da raste od –Uca do 0 prazni se, tj. vraća električnu struju u kolo. Proces se tako ponavlja 50 puta u sekundi. Struja prednjači naponu za 90º.

Kondenzatorske baterije mogu biti jednofazne ili trofazne. Najčešće se koriste trofazne baterije spregnute u trougao, tako da se između svake faze nalazi kondenzator kapaciteta C.

Kondenzatorske baterije za niski napon koje koristimo u postrojenju za potpunu kompenzaciju reaktivne energije, grade se kao suve sa metaliziranom samoobnavljajućom polipropilenskom folijom niskih gubitaka, visoke gustine, visoke temperature, i veće dielektrične otpornosti u valjkastom aluminijumskom kućištu. Ispuna je od netoksične i ekološke poliuretanske, samogasive smole, sa visokim svojstvima termičke provodljivosti (vatro otporna) u skladu sa standardom UL94. Ovakva konstrukcija kondenzatorse baterije ima jako male gubitke.

Naponski nivo odobranih baterija u postrojenju za potpunu kompenzaciju reaktivne energije je 440 V, jer su baterije dosta osetljive na povećanje napona u mreži, a u nekim prilikama taj napon u napojnoj mreži može biti veći od nazivnih vrednosti od 400 V.

Sistem zaštite strujnog kola u slučaju proboja dielektrika unutar kondenzatorske baterije, ima dvostruku bezbednost, sistem isključenja u slučaju previsokog pritiska (deformacija kućišta – vrh se naduva), zbog čega se kidaju napojne veze u samoj bateriji i zaštita pomoću unutrašnjeg osigurača.

Zaštita kondenzatorskih baterija

Prilikom uključenja kondenzatorskih i baterija isključenja pod opterećenjem, dolazi do kratkotrajnih strujnih preopterećenja, reda struja kratkog spoja.

Zbog toga, radi zaštite osoblja i instalacije, potrebno je za kompenzaciju koristiti kontaktore namenjene u tu svrhu.

Upotrebom standardnih kontaktora dovodi se u opasnost osoblje i kompletna instalacija

Kondenzatorski kontaktori

Priključak kapacitivnog opterećenja (kondenzatorskih baterija) na električnu mrežu u momentu priključenja predstavlja praktično kratak spoj, koji dovodi do prekostrujnog opterećenja većeg od 180 In (čak nekada i preko 200 In) i visoke frekvencije (3-15 kHz) u period od 1 – 2 ms.

Vršna struja ovolike veličine je nepoželjna i opasna za standardne kontaktore, a istovremeno je značajno nepovoljna i za same kondenzatore. Iz tog razloga, u instalacijama niskog napona, kontaktori za kondenzatorske baterije se rade sa dodatkom induktiviteta, koji u momentu priključenja na električnu mrežu predstavlja beskonačnu otpornost, tako da udarnu struju kada se kondenzator priključuje na električnu mrežu, svode na prihvatljive vrednosti reda 7 – 8 In.

Iz tog razloga, preporučujemo upotrebu specifično dizajniranih kontaktora za priključenje kapacitivnog opterećenja – kondenzatorskih baterija. Mi preporučujemo model MO kompanije RTR Energia, Španija, koji osiguravaju normalan i siguran rad priključka kondenzatorskih baterija i sistema kompenzacije reaktivne energije..

Automatski regulator reaktivne snage i energije

Automatski regulator reaktivne snage i energije je procesor, koji na osnovu podataka sa strujnog mernog transformatora jedne faze napojnog voda i ulaza sa druge dve faze, u svakom momentu precizno izračunava vrednost faktora snage cosφ. Zavisno od podešene vrednosti faktora snage cosφ izračunava potrebnu reaktivnu snagu i preciznom kombinatorikom uključuje potreban broj kondenzatora za potpunu kompenzaciju reaktivne energije.
Na samom automatskom regulatoru se podešava željeni cosφ, (fabrički podešen i cilj je cosφ = 1), a ako se ne želi ni trenutna prekompenzacija, regulator treba podesiti na 0,99. Pošto se potreba za reaktivnom snagom stalno menja, podešava se i vreme kašnjenja posle koga se uključuju baterije. Ovi parametri se mogu menjati i podešavati na samom regulatoru i ako je on fabrički podešen.
Kada se uključi u rad postrojenje za potpunu kompenzaciju reaktivne energije, regulator prvo ulazi u režim učitavanja podataka – test režim rada. Da bi mogao pravilno da učita podatke u električnoj mreži potrošača mora postojati induktivno opterećenje. U test režimu rada regulator učita podatke sa svih ugrađenih kondenzatorskih baterija i memoriše njihove snage. Sa strujnog mernog transformatora (L1) učita struju opterećenja električne mreže potrošača, a zajedno sa parametrima sa ostale dve faze (L2 i L3) odredi i trenutni cosφ. Posle toga regulator prelazi u automatski režim rada i zavisno od podešene vrednosti faktora snage cosφ izračunava potrebnu reaktivnu snagu i preciznom kombinatorikom uključuje potreban broj kondenzatorskih baterija za potpunu kompenzaciju reaktivne energije. Posle toga regulator prelazi u automatski režim rada

Na samom regulatoru nalaze se 4 namenske tipke sa kojima se ulazi u režim podešavanja parametara regulatora i to: cosφ, broj stepeni, vreme kašnjenja uključenja/isključenja i temperature.

Vreme kašnjenja uključenja/isključenja potrebno je da postoji, s jedne strane da se sačeka pri uključenju da slučajno nije bila trenutna promena opterećenja, a kod isključenja da se dovoljno isprazni kondenzatorska baterija pre nego se ponovo priključi na napon. fabrički je to vreme podešeno na 15 s (može se podešavati –menjati po želji kupca).

Uz sam regulator dolazi i senzor temperature, fabrički podešen na 55 ℃, (može se podešavati –menjati po želji kupca) tako da se ventilator uključuje preko regulatora i u razvodni orman potpune kompenzacije reaktivne energije nije potrebno ugrađivati dodatni termostat.

Održavanje postrojenja za potpunu kompenzaciju reaktivne energije

Postrojenje za potpunu kompenzaciju reaktivne energije je monolitno i moglo bi se reći da skoro ne zahteva nikakvo održavanje. Međutim, kao i svaki drugi tehnički uređaj treba ga povremeno obići i pogledati da li na automatskom regulatoru stoji podešena vrednost cosφ. Ako se slučajno razlukuje cosφ od podešene vrednsti, onda je neophodno proveriti ispravnost elemenata postrojenja.

Ako su zaštitni elementi topljivi umeci osigurača, najčešće se može desiti da pregori neki osigurač iz raznoraznih razloga, a najčešće od nekog prenapona, koji nisu retki u bilo kojoj električnoj mreži. Ako pregori jedan osigurač, kondenzatorska baterija radi samo sa jednom trećinom (veza u trougao).

Ako su zaštitni elementi termiči prekidači iz istog razloga može da okine prekidač, u kom slučaju je kondenzatorska baterija potpuno isključena.

Iz istih ili sličnih razloga može da okine i neki od automatskih osigurača, zbog čega može biti isključen i sam automatski regulator, ili neki od kontaktora, tako da i u tom slučaju neka od kondenzatorskih baterija može biti potpuno isključena.

I ostali elemenati ugrađeni u postrojenje za potpunu kompenzaciju reaktivne energije, takođe se mogu iz nekih razloga pokvariti u toku eksploatacije. Ako je postrojenje u garantnom roku, treba tražiti od proizvođača da pošalje novi, a ako je van garantnog roka, treba ga zameniti novim.

Jednom godišnje treba očistiti prašinu i paučinu u ormanima, posebno filtere koji su ugrađeni na žaluzine ormana.

PRIMER:

Obračun energije kod ED preduzeća se svodi na:

potrošnju aktivne energije (kWh)
potrošnju reaktivne energije (kVAr)

Ako potrošnja reaktivne energije prekorači besplatnu količinu od 50% aktivne energije, tada se mora platiti prekoračenje utrošene reaktivne energije.

Kompezacija reaktivne energije

Šta je to reaktivna energija ?

Koji su to potrošači
reaktivne energije ?

Koji su to prizvođači-potrošači
reaktivne energije ?

Kompezacija reaktivne energije

Postrojenje za potpunu kompenzaciju reaktivne energije

Elementi postrojenja za potpunu kompenzaciju reaktivne energije