Sonel PQM - Leistungsanalysator - Verwendungsbeispiel Nr. 9: Blindleistungskompensation.

Die Qualität der Elektrischen Energie bedeutet vor allem die Änderungen und Schwankungen der Spannung, Asymmetrie der Spannungen und harmonische Deformationen in der Spannung Einen großen Einfluss auf die Qualität der Einspeisung hat auch die Größe und der Charakter der Blindleistung. Ein niedriger Wert des Koeffizienten tg(φ) und das Aufrechterhalten dieses Wertes im Bereich 0…0,4 beeinflusst positiv die Steigerung der Effizienz der Nutzung der energetischen Kabel und Trafos und die Verbesserung der grundlegenden Qualitätsparameter.

Beschreibung des erkannten Problems

An einem sehr typischen Objekt mit einer gleichmäßigen Belastung im Rahmen eines wöchentlichen Zyklus wurden die Überschreitungen von tg(φ) an Energie-Rechnungen festgestellt. Es wurde ein vertretbarer Abschnitt der Belastungsniveaus erfasst. Auf dieser Grundlage muss die erforderliche kompensierende Leistung ermittelt werden, bei der der Wert tg(φ) unterhalb 0,4 erreicht wird. Es ist auch die Funktionsweise des Kompensators zu erwägen.

Eingesetzte Messmittel

Analysator Sonel PQM-702 (siehe den Nachfolger von Sonel PQM-710)
Zange F-1A
Software Sonel Analiza

Abb. 1. Bild der Wirkleistung und tg(φ) eines vertretbaren Belastungszeitraums

Abb. 2. Bild der Wirkleistung und der Blindleistung eines vertretbaren Belastungszeitraums

Man darf nicht vergessen, dass die Änderungen des Koeffizienten tg(φ) in Abhängigkeit von den Änderungen der Wirkleistung und der Blindleistung 50 Hz (Abb. 1.) von Bedeutung sind. Auf dieser Grundlage kann der Wert der kapazitativen passiven Leistung, mit der die induktive Komponente ausgeglichen wird, damit der zu erwartende Wert von tg(φ) erreicht werden kann. Bei den Berechnungen werden die Formeln (1), (2) eingesetzt:

mit:
tg_R – tatsächlicher Wert des Koeffizienten,
tg_Z – Sollwert des Koeffizienten,
Q_R – Wert der Blindleistung der Hauptkomponente,
Q_K – Wert der ausgleichenden Blindleistung,
P_R – Wert der Wirkleistung der Hauptkomponente.

Vorläufige Schlussfolgerungen:

Die Grundlage der Auswertung stellen die skalierte Abb. 2. sowie die Formeln (1) und (2) dar.
Der Zusammenhang der Wirkleistung und der Blindleistung ist eindeutig zu sehen, sowohl in der Zeit als auch in Bezug auf die Werte, dank denen ein fester Kompensator eingesetzt werden kann.
Das Niveau der Wirkleistung nimmt durchschnittlich zwei Werte 67 kW (siehe 3.) und 75 kW (siehe 2.).
Die dazugehörige Werte von tg(φ) betragen 0,62 und 0,85 Formel (2).
Die beiden Werte überschreiten wesentlich den Wert von 0,4.
Wenn man eine fest angeschlossene Kondensator-Batterie mit einer Leistung von 26,25 kVAr einsetzt, bekommt man tg(φ) von ca. 0,4.
Wenn man eine fest angeschlossene Kondensator-Batterie mit einer Leistung von 30 kVAr einsetzt, bekommt man tg(φ) von ca. 0,35.
Wenn man eine fest angeschlossene Kondensator-Batterie mit einer Leistung von 41 kVAr einsetzt, bekommt man tg(φ) von ca. 0, was mit einem Risiko einer Überkompensierung des Netzes zusammenhängt.
Optimaler Wert der Leistung der Kondensatoren beträgt 30 kVAr.

Abb. 3. Bild der Zwischenphasenspannungen in einem vertretbaren Belastungszeitraum

Abb. 4. THD-Bild der Zwischenphasenspannungen in einem vertretbaren Belastungszeitraum

Schlussfolgerungen

In dem analysierten Fall einer vertretbaren Betrachtung hatte das Niveau der Blindleistung immer einen induktiven Charakter bei zwei dominierenden Niveaus der Wirkleistung.
Der nach der Formel (2) ermittelte Wert der kompensierenden Leistung 30 kVAr trägt zur Reduzierung des Koeffizienten tg(φ) auf ca. 0,35 bei.
Wenn eine feste passive kapazitative Belastung mit solchem Wert fest installiert wird, sollte der Wert von tg(φ) nicht den Wert von ca. 0,2 unterschreiten.
Eine geringe Differenz der Versorgungsspannung zwischen 512 V und 524 V (Abb. 3.) weist auf eine geringe Streuung der Ergebnisse von 5 % hin.
Ein niedriges THD-Niveau weist auf eine niedrige Gefahr von Harmonischen in der Spannung (Abb. 4).

Empfehlungen

Ein niedriges Niveau von Harmonischen in der Spannung weist auf die Möglichkeit des Einsatzes der Kondensatoren ohne Drosseln hin.

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