Hybrydowy filtr harmonicznych z kompensacją mocy biernej
Problemy jakość energii elektrycznej
Ze względu na dynamiczny wzrost liczby odbiorników nieliniowych, zaobserwować można pogarszanie się jakości energii elektrycznej.
Problemy jakość energii elektrycznej szczególnie zauważalne są w:
- miejscach o dużych skupieniach nieliniowych instalacji i urządzeń dużych mocy (zakłady przemysłowe);
- kumulację w jednym punkcie (transformatorze SN/nN) ogromnej ilości rozproszonych odbiorników komunalnych (oświetlenie, sprzęt elektronicznych). Odbiorniki te charakteryzują się niewielką mocą jednostkową ale ich ilość sprawia, że zaczynają wpływać na inne urządzenia zasilane z tego same transformatora lub stacji transformatorowej.
Duża ilość odbiorników nieliniowych, powoduje dodatkowo pogorszenie współczynnika mocy. Odbiorniki nieliniowe zazwyczaj charakteryzują się poborem dużej ilości mocy biernej pojemnościowej, co stwarza ryzyko przekompensowania sieci (dodatkowe opłaty za moc bierną pojemnościową).
Te dwa niekorzystne zjawiska (wyższe harmoniczne oraz moc bierna) są powodem wzrostu strat w systemie elektroenergetycznym, czyli również pogorszeniem współczynnika mocy systemu.
Hybrydowy filtr harmonicznych
Filtr wyższych harmonicznych firmy OPA S.A., powstał we współpracy z Politechniką Śląską w ramach wspólnego projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
Opracowane w ramach projektu pt. „Rozproszony system poprawy jakości energii elektrycznej” hybrydowe filtry wyższych harmonicznych z kompensacją mocy biernej dla instalacji o napięciu:
- 230/400V;
- 500V;
- 1000V
cechują się bardzo wysoką sprawnością i niezawodnością w pracy.
Istotnym aspektem innowacyjności proponowanego filtru wyższych harmonicznych jest wykorzystanie topologii hybrydowej.
Zastosowanie w hybrydowym filtrze kompensatorów mocy biernej prowadzi do wymiernych efektów technicznych i ekonomicznych poprzez:
- poprawę warunków pracy urządzeń;
- mniejsze obciążenie układów zasilających;
- obniżenie strat oraz stabilność i bezpieczeństwo sieci zasilających;
- obniżenie rachunków za energię oraz uniknięcie dodatkowych opłat związanych z poborem mocy biernej.
Masz pytania?
Zadzwoń do nas! |
Napisz do nas! |
|---|---|
 |
 |
Kompensacja mocy biernej
Hybrydowy filtr wyższych harmonicznych ma możliwość kompensacji:
- mocy biernej pojemnościowej;
oraz - mocy biernej indukcyjnej.
Rozwiązanie takie ma znaczącą przewagę nad tradycyjnymi kompensatorami mocy biernej, które zazwyczaj kompensują tylko niedobory mocy biernej pojemnościowej.
W przypadku nadwyżek mocy biernej pojemnościowej hybrydowy filtr harmonicznych kompensuje moc bierną dzięki zabudowanemu dławikowi.
Zasada działania kompensatora mocy biernej
Odbiorcy energii elektrycznej, którzy są rozliczani z mocy biernej, powinni utrzymywać tangens mocy na przyłączu w granicach od 0 do 0,4.
Prawidłowy tangens mocy
Na rysunku widzimy sytuację, w której tangens mocy równy jest 0,4. W sytuacji tej, odbiorca energii nie ponosi dodatkowych opłat za moc bierną.
Zbyt duży pobór mocy biernej indukcyjnej
Na rysunku poniżej widzimy sytuację, w której odbiorca energii pobiera zbyt dużą ilość mocy o charakterze indukcyjnym. Może to mieć miejsce, przy pracujących nieobciążonych silnikach lub zbyt dużej ilości oświetlenia z lampami wyładowczymi.
Aby poprawić powyższą sytuację, należy zabudować kompensator mocy biernej, który dołączy obciążenie o charakterze pojemnościowym (baterie kondensatorów) i skompensuje moc bierną indukcyjną. Sytuację taką przedstawiono na rysunku poniżej.
Zbyt duży pobór mocy biernej pojemnościowej
Na rysunku poniżej widzimy sytuację, w której odbiorca energii pobiera zbyt dużą ilość mocy o charakterze pojemnościowym. Z tego tytułu odbiorca ponosi opłaty za moc bierną pojemnościową.
Aby poprawić powyższą sytuację, należy zabudować kompensator mocy biernej, który dołączy obciążenie o charakterze indukcyjnym (dławiki) i skompensuje moc bierną pojemnościową. Sytuację taką przedstawiono na rysunku poniżej.
Wyniki badań
Dla opracowanych hybrydowych filtrów przeprowadzono badania w warunkach rzeczywistych, które potwierdziły osiągnięcie założonych efektów końcowych tj. uzyskanie współczynnika THDi prądu poniżej 4% przy typowych odbiornikach przemysłowych dla których THDi = 35%.
Hybrydowe filtry wyższych harmonicznych z kompensacją mocy biernej charakteryzują się bardzo niskimi stratami mocy. Dzięki wysokiej sprawności i niskim stratom, wyprodukowano wersję hybrydowego filtr harmonicznych zamkniętą w obudowie ognioszczelnej – dzięki temu filtr można stosować w najcięższych warunkach przemysłowych.
Przykładowe wyniki końcowe dla układu o napięciu znamionowym 1000 V (I=30A, S=52 kVA) pokazano na rysunkach poniżej. Sprawność energetyczna w odniesieniu do mocy pozornej filtru wynosiła tutaj ponad 98%. Dla 400 V I=75A S= 51 kVA.
Dobór hybrydowego filtra harmonicznych z kompensacją mocy biernej
Dobór wartości znamionowych hybrydowego filtra wyższych harmonicznych i kompensatora mocy biernej, odbywa się w dedykowanym do tego programie, który został stworzony w ramach projektu.
Oprogramowanie pozwala na optymalny dobór urządzeń kompensujących i filtrujących do wymagań sieci zakładowej klienta.
W ramach projektu naukowcy z Politechniki Śląskiej opracowali modele wybranych elementów systemów zasilania algorytmów pozwalających na analizę systemu i jego optymalizację.
Zadzwoń do nas! |
Napisz do nas! |
|---|---|
|
|
Skontaktuj się z nami poprzez formularz: