Kompenzacija jalove energije: kdaj začne delati proti vam
Kompenzacija jalove energije je v industriji ena redkih naložb, ki se pozna že na naslednjem računu za elektriko. Prav zato se pogosto namesti hitro in brez analize. Tehnična smernica TSG-N-002:2021 pa jo obravnava previdneje, saj naprava, ki odpravi en problem, lahko ustvari drugega, dražjega.
Na kratko: smernica izrecno zahteva, da se pred namestitvijo in po njej z meritvami ugotovi harmonska vsebnost napetosti in toka na mestu priključitve v različnih obratovalnih stanjih. Kompenzacija namreč dvigne napetost na mestu priključitve in lahko ustvari resonančno točko za določen harmonik, pri katerem so napetosti še višje.
Štiri neugodne posledice, ki jih navaja smernica
Pri nameščanju naprav za kompenzacijo jalove energije je treba upoštevati, da lahko povzročijo neugodne obratovalne pogoje:
- spremembo resonančne frekvence omrežja oziroma vnos dodatne resonančne frekvence,
- povečanje harmonskih tokov in napetosti v omrežju zaradi spremenjene impedance,
- samovzbujanje električnih strojev,
- prenapetosti pri vklopih.
Prva dva učinka sta najbolj zahrbtna. Kondenzatorska baterija spremeni impedančno karakteristiko omrežja, in če se nova resonančna frekvenca ujame s harmonikom, ki ga vaši frekvenčni pretvorniki že proizvajajo, se ta harmonik ojači namesto zaduši. Posledica so pregreti kondenzatorji, pregreti transformator in okvare, ki jih nihče ne poveže s kompenzacijo, ker je ta začela delovati mesece prej.
Meritev pred in po ni priporočilo
Smernica določa, da je treba pred in po namestitvi naprave za kompenzacijo jalove energije z ustreznimi meritvami ugotoviti harmonsko vsebnost napetosti in toka na mestu priključitve, in to v različnih obratovalnih stanjih omrežja in naprav, priključenih vanj.
Zapisano drugače: brez meritve v različnih režimih dela ne veste, ali ste kompenzacijo pravilno dimenzionirali, po namestitvi pa ne veste, kaj je z njo postalo slabše. To je natanko tisto, kar pokaže meritev kakovosti napetosti po SIST EN 50160 , ki se pri zahtevnih inštalacijah izvaja teden dni z desetminutnim intervalom.
Pri filtrski kompenzaciji gre smernica še dlje: pred priključitvijo je treba preučiti impedančno karakteristiko celotnega omrežja do napajalnega transformatorja in na podlagi tega določiti ustrezno vrednost dušilke, izraženo s faktorjem p, da naprava ne bo povzročala neugodnih resonančnih stanj.
Zakaj kompenzacija dvigne napetost
Ta del smernice je v praksi najmanj znan. Pri določanju pričakovane napetosti na priključkih naprav za kompenzacijo je treba upoštevati:
- da naprave povzročajo dvig napetosti na mestu priključitve. Glede na impedančno karakteristiko omrežja lahko kondenzator ustvari resonančno točko za določeno harmonsko napetost, pri kateri so napetosti za to frekvenco lahko še višje. Naprave za kompenzacijo torej obratujejo z višjo napetostjo od tiste, ki ste jo izmerili pred njihovo priključitvijo;
- da se mora naprava zaradi možnosti močno povišane napetosti na priključkih samodejno prilagajati obremenitvi, tako da se v času majhne obremenitve preprečita napetostna preobremenitev in pretiran dvig napetosti;
- da smejo naprave le v nujnih primerih kratkotrajno obratovati z najvišjo dovoljeno napetostjo pri najvišji temperaturi okolice.
Iz tega sledi praktičen sklep: fiksna kompenzacija brez regulacije je v obratu z nihajočo obremenitvijo slaba izbira. Ob koncu izmene, ko stroji stojijo, ostane v omrežju kompenzacija, ki je nihče ne potrebuje, kar dvigne napetost in obremeni opremo, ki bi morala počivati.
Zahteve za stikalne in zaščitne naprave
Smernica ločeno obravnava tudi opremo, ki kompenzacijo vklaplja in ščiti:
- Uporabiti je treba posebej za ta namen predvidene stikalne naprave, ki zagotovijo, da se ob delovanju ali rokovanju na kontaktih ne more pojaviti ponoven vžig obloka, ki povzroči visoke prenapetosti. Kadar se kontakti premikajo ročno, mora biti omogočeno čim hitrejše ravnanje s stikalom.
- Naprave in spoji morajo trajno prevajati tok, ki je 1,3-krat večji od toka pri sinusni napetosti z efektivno vrednostjo, enako nazivni napetosti nazivne frekvence. Kompenzacija se torej ne dimenzionira na nazivni tok.
- Upoštevati je treba, da imajo višje harmonske komponente zaradi pojava kožnega učinka večji toplotni učinek od enakovredne osnovne komponente. Zato se oprema v obratu z veliko elektronike segreva bolj, kot bi pričakovali iz izračuna.
- Pri kondenzatorskih izvedbah je treba upoštevati prehodne pojave s tokom velike amplitude in frekvence ob vklopu skupine kondenzatorjev.
Kompenzacija in udar strele
Smernica dodaja še eno zahtevo, ki jo je preprosto spregledati: naprave za kompenzacijo jalove energije, ki so izpostavljene visokim prenapetostim zaradi udara strele, je treba na ustrezen način zaščititi pred učinkom strele. Kondenzatorska baterija je draga in občutljiva na prenapetosti, zato sta stanje strelovodne inštalacije in prenapetostna zaščita del iste zgodbe, ne ločena postavka.
Znaki, da je s kompenzacijo nekaj narobe
- kondenzatorske baterije se pregrevajo ali se sekcije pogosto izklapljajo,
- varovalke kompenzacije pregorevajo brez očitnega vzroka,
- transformator je topleje obremenjen kot pred namestitvijo,
- napetost v obratu je izven pričakovanih meja zlasti ob nizki obremenitvi,
- frekvenčni pretvorniki javljajo napake prenapetosti ob vklopih sekcij kompenzacije.
V vseh teh primerih je prvi korak meritev v različnih obratovalnih stanjih, ne zamenjava okvarjenega elementa. Zamenjava brez analize praviloma pomeni, da boste isti element čez čas zamenjali znova.
Pogosta vprašanja
Ali se kompenzacija sploh splača?
Pogosto da, zlasti pri velikem deležu motornih bremen. Vprašanje ni, ali se splača, temveč kakšna izvedba je prava: fiksna, regulirana ali filtrska. Na to odgovori meritev harmonske vsebnosti in obremenitve v različnih režimih dela.
Kaj pa obstoječa kompenzacija, ki je nihče ni meril?
Smiselno je izmeriti stanje zdaj. Obrati se v desetih letih bistveno spremenijo: pribudejo frekvenčni pretvorniki, LED razsvetljava in pretvorniki sončne elektrarne, kompenzacija pa ostane dimenzionirana za nekdanje breme.
Ali sončna elektrarna vpliva na kompenzacijo?
Vpliva. Pretvorniki vnašajo harmonike in spreminjajo obremenitev odjemnega mesta, s tem pa pogoje, v katerih kompenzacija deluje. Po priključitvi elektrarne je meritev smiselna tudi zato, ker gre za poseg, po katerem je potrebno izredno preverjanje inštalacije.
Meritve in analiza omrežja na Koroškem
Viptronik iz Raven na Koroškem izvaja meritve električnih in strelovodnih inštalacij, meritve kakovosti električne napetosti in analize obremenitev za industrijske ter poslovne objekte po vsej Koroški: od Raven na Koroškem prek Dravograda, Slovenj Gradca, Prevalj, Mežice in Radelj ob Dravi do Mute, Vuzenice in Črne na Koroškem. Ker izvajamo tudi avtomatizacijo in meritve varnosti strojev, znamo povezati stanje napajanja z obnašanjem pogonov in krmilnikov.
Preden namestite ali zamenjate kompenzacijo, izmerite, kaj je v omrežju zares.
Kontaktirajte nas za brezplačno svetovanje in dogovor za meritve električnih in strelovodnih instalacij .
