Utrzymanie jakości sieci elektro-energetycznej cz.1

Szerokie wykorzystanie nowoczesnych technologii w kierunku zmniejszenia zużycia energii elektrycznej w instalacjach obiektów budowlanych znacząco zmienia bilans przesyłanej i wykorzystywanej mocy względem założeń projektowych opracowywanych nierzadko wiele lat temu instalacji.

Szybka transformacja instalacji elektrycznych przebiega na wielu kierunkach i najczęściej dotyczy wymiany źródeł światła na LED (z odpowiednią modyfikacją modułów zasilających), wykorzystania falowników do sterowania prędkości obrotowej silników oraz szeregu rozwiązań elektronicznej kontroli pracy urządzeń. Nieustanny wzrost liczby odbiorników o nieliniowej charakterystyce przebiegu napięcia i prądu powoduje znaczne pogorszenie jakości energii elektrycznej w sieci.

Wyzwania w monitoringu i kontroli mocy

Wymienione modyfikacje realizowane są często przez poszczególnych użytkowników nieruchomości w sposób niedostatecznie kontrolowany, bez koniecznego monitoringu zmiany parametrów charakterystyki RLC, czy odchyleń w parametrze przebiegu czasowego napięcia i prądu (wyższych harmonicznych) instalacji odbiorczej traktowanej jako całość.

Wspomniane powyżej zmiany dotyczą również poziomu generowanej energii biernej, potrzebnej do wytworzenia pola magnetycznego w odbiornikach indukcyjnych takich jak silniki, transformatory, lub styczniki. Pobierana moc bierna przesyłana jest przez wszystkie podzespoły instalacji elektrycznej powodując rozgrzewanie się przewodów co z kolei generuje straty.

Aktywna kompensacja mocy biernej

Systemy kompensacyjne, które redukują szkodliwe oddziałanie mocy biernej, były projektowane z myślą o warunkach istniejących w przeszłości. Opierały się o analogowe przełączanie baterii kondensatorów w przybliżeniu dobierając obciążenie o charakterystyce pojemnościowej do poboru energii biernej indukcyjnej.

Obecnie instalacje elektryczne obiektów odpowiadają na znacznie bardziej nieustabilizowane charakterystyki odbiorów i z tego względu istnieje potrzeba zapewnienia szybkiej reaktywności na zmienne wartości generowanej energii biernej. Odpowiedzią na tą potrzebę są aktywne kompensatory mocy biernej z możliwością rozbudowania funkcji o niwelowanie krzywych harmonicznych.

Korzyści z zastosowania aktywnych kompensatorów

Kompensatory aktywne generują do sieci prąd kompensacji wysterowany przez wbudowane tyrystory. Dokonując chwilowego pomiaru wartości bieżącej mocy biernej i jej charakteru (indukcyjnego, lub pojemnościowego) generowany jest sygnał o odpowiednim przesunięciu prądu wobec napięcia celem dobrania odpowiedniej wartości potrzebnej do kompensacji mocy. Podobnie niwelowane są odkształcenia wyższych harmonicznych, gdzie wygenerowany sygnał jest w przeciw fazie do wykrytego zakłócenia przebiegu sinusoidy. Proces ten odbywa się w niezwykle szybkim czasie odpowiedzi rzędu 10ms, nieosiągalnym dla analogowych kompensatorów mocy biernej. Dodatkowo redukowany jest prąd przewodu neutralnego przez symetryzację obciążenia.

Na rynku dostępna jest szeroka gama tych urządzeń. Ich dodatkowe funkcje pozwalają na bieżąco śledzić przebiegi prądów i napięć, widma harmonicznych, wartość Cosф. Ich wymiary w stosunku do tradycyjnych baterii kondensatorów są stosunkowo niewielkie, a możliwość równoległego łączenia modułów pozwala na rozbudowę układu do wymaganej mocy. Biorąc pod uwagę zagrożenia płynące z nieodpowiednich parametrów sieci, oraz narażenie na poniesienie wysokich kar za przekroczenie dozwolonych przez dostawcę energii elektrycznej poziomów zużycia mocy biernej inwestycja w aktywne kompensatory mocy może zwrócić się nawet w ciągu kilkumiesięcznego okresu użytkowania.

Podsumowanie

W dobie szerokiego wykorzystania technologii, mających na celu zmniejszenie zużycia energii, napotykamy na konieczność adaptacji istniejących systemów do zmieniających się warunków i wymagań. Transformacja ta, obejmująca między innymi wymianę tradycyjnego oświetlenia na LED, stosowanie falowników, oraz implementację systemów kontroli pracy urządzeń, przyczynia się do zwiększenia liczby odbiorników o nieliniowej charakterystyce. To z kolei prowadzi do pogorszenia jakości energii w sieci, co stanowi istotne wyzwanie dla utrzymania jej odpowiedniego poziomu.

Nieodłącznym elementem utrzymania jakości energii jest zarządzanie mocą bierną, niezbędną dla wielu odbiorników w systemie. W odpowiedzi na rosnące potrzeby związane z dynamicznymi zmianami w charakterystyce odbiorów, pojawiają się nowoczesne rozwiązania w postaci aktywnych kompensatorów mocy biernej. Te zaawansowane urządzenia oferują nie tylko szybką reakcję na zmieniające się wartości generowanej mocy biernej, ale również możliwość niwelowania krzywych harmonicznych, co stanowi kolejny krok w kierunku optymalizacji wykorzystania energii.

Zastosowanie aktywnych kompensatorów przynosi liczne korzyści, w tym znaczącą poprawę jakości dostarczanej energii, redukcję strat i optymalizację kosztów eksploatacyjnych. Ponadto, zaawansowane funkcje monitoringu i kontroli, oferowane przez te urządzenia, umożliwiają bieżącą analizę stanu sieci, co jest kluczowe dla szybkiego reagowania na ewentualne zagrożenia i zapewnienia ciągłości zasilania.
 

O autorze

Wojciech Zastąpiło
Regional Operations Manager

Wojciech posiada wieloletnie doświadczenie w zakresie zarządzania usługami Facility Management. W 2003 roku dołączył do Sodexo na stanowisku Project Managera w ówcześnie tworzonym Dziale Mobilnej Obsługi Technicznej.

Na przestrzeni dwóch dekad wniósł znaczący wkład w budowę ekspertyzy Sodexo Polska w zakresie FM.

Zobacz profil eksperta

Zapisz się do newslettera

Odkryj sekrety najlepszych ekspertów! Zapisz się już teraz do naszego newslettera i zyskaj dostęp do najświeższych newsów

Bądź na bieżąco!