Odbiorniki energii elektrycznej pobierają z sieci energię czynną, która zamieniana jest na pracę i ciepło strat. Poza tym o ile nie charakteryzują się czystą rezystancją, a mają także – jak to jest najczęściej w praktyce – charakter indukcyjny lub pojemnościowy pobierają także energię bierną. Dotyczy to m.in. silników, transformatorów, dławików i innych urządzeń o charakterze indukcyjnym oraz kondensatorów i prowadzonych równolegle do siebie kabli będących odbiornikami o charakterze pojemnościowym.
Energia bierna
Nieodłącznie związana z działaniem niemal wszystkich odbiorników energia bierna nie wykonuje żadnej pracy. Jej przepływ nie jest jednak obojętny dla systemu elektroenergetycznego. Gdy moc, a w ślad za nią energia bierna jest pobierana w nadmiarze, obniża istotnie parametry sieci przesyłowych.
Występowanie mocy biernej indukcyjnej jest niezbędne do wytwarzania pola magnetycznego w transformatorach, dławikach czy silnikach – moc bierna pobierana z sieci elektroenergetycznej, natomiast moc bierna pojemnościowa jest oddawana do sieci elektroenergetycznej przez odbiorniki takie jak oświetlenie LED, potrzymanie zasilania UPS, kondensatory i inny sprzęt elektroniczny. Energia bierna jest potrzebna do prawidłowej pracy urządzeń i może być przez nie pobierana z sieci lub oddawana do sieci. W pewnym stopniu obciąża to źródło prądu i powoduje straty ciepła, wpływa również negatywnie na dystrybucję energii czynnej i częstsze awarie sieci zasilającej.
Odbiorniki energii elektrycznej pobierają z sieci energię czynną, która zamieniana jest na pracę i ciepło strat. Poza tym o ile nie charakteryzują się czystą rezystancją, mają także – jak to jest najczęściej w praktyce – charakter indukcyjny lub pojemnościowy pobierają także energię bierną. Dotyczy to m.in. silników, transformatorów, dławików i innych urządzeń o charakterze indukcyjnym oraz kondensatorów i prowadzonych równolegle do siebie kabli będących odbiornikami o charakterze pojemnościowym.
Z tego też tytułu operatorzy sieci przesyłowych wprowadzają opłaty za ponadnormatywny pobór mocy biernej, niejako zmuszając odbiorców energii do racjonalnego gospodarowania mocą bierną w systemie. Nieskompensowana moc bierna wiąże się z niepotrzebnymi wydatkami, a skuteczne jej wyeliminowanie pozwala nie tylko zaoszczędzić pieniądze, ale przyczynia się również do racjonalnej eksploatacji urządzeń elektrycznych.
Podobnie sprawa wygląda w przypadku odbiorników pobierających moc bierną pojemnościową, z tym że moc bierna pojemnościowa i indukcyjna mają – jako wielkości wektorowe – przeciwne znaki. Zatem jednym ze sposobów ograniczania mocy biernej indukcyjnej może być stosowanie dodatkowych odbiorników o charakterze pojemnościowym i odwrotnie.
Oba rodzaje mocy biernej, zarówno indukcyjna jak i pojemnościowa, wpływają na zwiększenie strat cieplnych i ograniczają sprawność transformatorów oraz linii kablowych. Wprowadzenie kompensacji skutecznie ograniczającej moc bierną w sieci wpływa na zmniejszenie współczynnika mocy, wydłuża żywotność kabli, transformatora i pozostałych elementów sieci zasilającej. Jeśli uwzględni się zasadę kompensacji polegającą na tym, aby niezbędną ilość mocy biernej wytwarzać w pobliżu odbiornika, a nie przesyłać jej przez system energetyczny, to uzyska się następujące korzyści kompensacji: zmniejszenie natężenia prądu w sieci i wiążące się z tym zmniejszenie spadku napięcia i strat mocy w liniach przesyłowych. Ponadto zmniejszenie natężenia prądu pozwoli na zmniejszenie przekroju przewodów linii, a wzrost współczynnika mocy wpłynie korzystnie na pracę innych odbiorników podłączonych do sieci. Podstawowymi źródłami mocy biernej wytwarzanej w systemie elektroenergetycznym są generatory synchroniczne. Szacuje się, że wytwarzają one około 50% całej mocy biernej systemu.
Dążenie do zapewnienia właściwej rentowności przedsiębiorstwa oraz wysokie ceny za energię elektryczną zmusiły odbiorców energii do ciągłej kontroli poziomu jej zużycia. Racjonalne gospodarowanie energią elektryczną wymaga również kontrolowania poziomu pobieranej mocy biernej. Jest to szczególnie istotne ze względu na fakt, że pobór mocy biernej można dość łatwo zoptymalizować i co najważniejsze odbywa się to bez ingerencji w ilość pracujących urządzeń i bez zmniejszania sumarycznego obciążenia przedsiębiorstwa pobieraną mocą czynną. Wykorzystując znane prawa fizyki i fakt, że większość instalowanych urządzeń pobiera moc bierną o charakterze indukcyjnym, można zredukować wartość poboru mocy biernej przez wprowadzenie do układu zasilania odbiorników o charakterze pojemnościowym. W ten sposób moc pobierana przez urządzenia indukcyjne jest kompensowana przez odbiory pojemnościowe. Ten sposób optymalizacji nazywany jest kompensacją mocy biernej.
Optymalizacja kosztów to nie jedyny powód dla którego należy posiadać sprawny układ kompensacji. Skuteczna kompensacja eliminuje opłaty za moc bierną i zmniejsza o 3-7% opłaty za moc czynną. Każda modernizacja, która przywróci sprawność systemu przyniesie wymierne korzyści finansowe.
Dobór urządzenia do mocy biernej – energii biernej wykonujemy na podstawie następujących danych:
- wywiad z użytkownikiem
- analiza rachunków za energię elektryczną
- pomiary przy użyciu przyrządów pomiarowych
- analiza wyników z pomiarów
- dobór urządzeń do automatycznej kompensacji
- projekt baterii do kompensacji mocy biernej
- montaż zestawu baterii kompensacji mocy biernej
- zaprogramowanie i uruchomienie
- przeglądy, konserwację baterii do kompensacji