02 septembrie 2011

În această secţiune privim energia reactivă doar din punctul de vedere al consumatorului de energie electrică: de unde vine energia reactivă, cât costă, de ce costă, cum se pot reduce costurile, etc, şi nu din punctul de vedere al fizicianului sau electronistului (energia reactivă ca mărime fizică). Dacă vă interesează energia reactivă ca mărime fizică puteţi găsi explicaţii, formule, etc. la acest link.

În primul rând energia reactivă nu poate produce niciun fel de efect benefic (încălzire, iluminat, acţionări, etc). De fapt ceea ce numim energie reactivă este un efect fizic al anumitor componente electronice, de a decala curentul electric de tensiunea electrică. Exemple:

Dacă aplicăm o tensiune alternativă unui rezistor, curentul electric va fi tot sinusoidal, ca şi

tensiunea aplicată, şi va fi perfect sincron cu tensiunea aplicată: în exact acelaşi moment din timp şi

tensiunea şi curentul vor trece prin zero, prin punctul de maxim, sau prin punctul de minim. Se

spune ca sarcina rezistivă produce energie reactivă zero.

Dacă în schimb aplicăm o tensiune sinusoidală unei bobine, curentul electric va fi tot

sinusoidal, dar nu va fi sincron cu tensiunea: tensiunea va trece prin zero la un moment din timp,

curentul va trece ceva mai târziu. 

Tot un decalaj apare şi dacă aplicăm o tensiune variabilă unui condensator, dar decalajul este

invers: mai întâi trece sinusoida curentului prin zero, şi apoi sinusoida tensiunii. Se spune ca

sarcina capacitivă decalează curentul înaintea tensiunii.Acest decalaj (fie el inductiv sau capacitiv) este o formă de energie, care nu are niciun efect benefic, după cum spuneam, dar care are un efect negativ important şi măsurabil: încarcă reţeaua de transport a energiei electrice cu curent electric real: intensitatea curentului care trece prin reţeaua de transport, de distribuţie şi până la consumatorul care a introdus acest decalaj creşte.Deci nu furnizorul de energie electrică furnizează această energie, ci consumatorul însuşi o injectează în reţea! Tot el plăteşte pentru încărcarea reţelei de transport.Ce se poate face pentru reducerea acestor plăţi?Energia reactivă nu poate fi consumată. Singura metodă de a scăpa de efectul ei negativ este compensarea energiei reactive în reţeaua consumatorului.Teoretic e simplu: dacă instalaţia mea electrică în ansamblu este inductivă, introduc în reţea o sarcină capacitivă (un condensator), cu capacitatea corespunzătoare astfel încât decalajul curentului faţă de tensiune înspre înapoi indus de consumatorii mei să fie perfect egal cu decalajul aceluiaşi curent spre înainte indus de condensator. Cele două decalaje se anulează reciproc, tensiunea şi curentul vor fi iarăşi sincrone, energia reactivă va fi zero, costurile cu energia reactivă vor fi zero.

Nu energia reactivă în sine costă (dacă ar costa, ar fi "bine", consumatorul fiind producătorul ei ar putea-o vinde), ci trimiterea acestei energii de către consumator în reţelele distribuitorului, pentru că încarcă aceste reţele. Reţelele electrice nu au capacitate nelimitată de transport a energiei, de aceea orice încărcare a reţelei este măsurată de distribuitor şi taxată după tarife reglementate. Dacă nu ar exista energie reactivă, distribuitorii ar avea costuri mult mai mici de construcţie sau extindere a reţelelor electrice (cabluri electrice cu diametru mai mic), şi de mentenanţă (incidente şi defecţiuni mai rare, intervenţii mai rare).Pe factura dumneavoastră de energie electrică este o secţiune "Energie reactivă". Acolo puteţi vedea cât plătiţi într-o lună doar pentru că încărcaţi reţeaua distribuitorului! Aceşti bani sunt 100% irosiţi, pentru că nu produc niciun efect benefic, şi pentru că pot fi în totalitate economisiţi, prin creşterea factorului de putere al instalaţiei electrice. Este incredibil că există companii care plătesc sume imense de bani pe această energie reactivă, când există soluţii pentru reducerea acestor costuri la zero.

Cel mai simplu mod este compensarea energiei reactive prin baterie de condensatoare: energia reactivă, în loc să intre în reţeaua distribuitorului, este compensată local, în reţeaua electrică a companiei, printr-un condensator (condensatoarele compensează energia reactivă inductivă, şi energia reactivă produsă de consumatori este aproape întotdeauna de tip inductiv). Totuşi uneori capacitatea bateriei de condensatoare nu este suficientă, şi în reţeaua distribuitorului "scapă" energie reactivă. În acest moment consumatorul este bun de plată pentru încărcarea reţelei.

Condensatoarele sunt la rândul lor producătoare de energie reactivă, dar de sens contrar energiei reactive produse de consumatori (tocmai de aceea compensează energia reactivă inductivă). Dacă se pun prea multe condensatoare, cădem în extrema cealaltă: consumatorul devine producător de energie reactivă capacitivă, care la rândul ei încarcă reţeaua, şi produce costuri pentru companie. Cu energia capacitivă există o problemă: ea este taxată, indiferent de cât de puţină este. Uşor inductiv înseamnă costuri cu energia reactivă zero, uşor capacitiv înseamnă costuri mai mari decât zero, facturate de distribuitor. Cu alte cuvinte: dacă distribuitorul acceptă ca un consumator să fie uşor inductiv (factor de putere între 0,92 şi 1) fără să îl taxeze, în schimb nu acceptă nici un pic de energie reactivă capacitivă netaxată. De aceea interesul consumatorilor este să rămână uşor inductivi, pentru a fi siguri că nu au costuri cu energia reactivă. Starterele Entervill au un factor de putere ideal din acest punct de vedere: şi în situaţia în care compania introduce în reţea energie inductivă (factor de putere sub 0,92), şi în situaţia supracompensării (prea multe condensatoare), efectul produs de starterul Entervill este benefic: aducerea factorului de putere în intervalul 0,92 - 1. 

Având un cos fi atât de bun (0,96-0,98, apropiat de idealul care este 1, dar totuşi în zona inductivă, pentru a nu deveni producători de energie capacitivă), starterele Entervill îmbunătăţesc cos fi-ul (factorul de putere) întregii instalaţii electrice. Practic, energia reactivă, în loc să intre în reţeaua distribuitorului şi să fie facturate către dumneavoastră, va fi compensată local, în starterele Entervill. Câteodata factorul de putere al instalaţiei dumneavoastră va depăşi limita minimă (0,92), de la care limită în jos distribuitorul începe taxarea energiei reactive, şi deci costurile cu energia reactivă vor fi zero, aşadar starterul Entervill face cu adevărat o economie substanţială. Câteodată economia cu energia reactivă realizată de Entervill depăşeşte economia cu energia activă (link) asigurată de starterul Entervill (la companiile cu un factor de putere inductiv foarte prost, de 0,55-0,65, costurile cu energia reactivă sunt extrem de ridicate).

Compensarea curentului capacitiv

Tema: Sa se compenseze curentul capacitiv produs de un cablu electric de 20kV, subteran, din Aluminiu, avand sectiunea de 150mmp si lungimea de 8500m.

Date tehnice:

Cablu Al 3 x 150mm2Lungimea, l = 8500mTensiunea nominala, Un = 20kVSchema electrica

Puterea aparenta a reactoarelor QB = Uf . Ic, unde Ic = curentul capacitiv al liniei

Curentul capacitiv, Ic = Uf . B    [A/km],

Inlocuind, rezulta puterea aparenta a reactoarelorQB = Uf . Ic,  [KVA]

Purerea reactiva capacitiva a cablului (contributia capacitiva)Qc = 103 . B . U2 [KVAR]

Consumul de energie reactivă capacitiva este datorat liniei de cablu de medie tensiune avand sectiunea de 150mmp pozat in pamant si avand lungimea maxima de 8500m. Acest consum nu depinde de sarcina ci de patratul tensiunii si are doua dezavantaje mari: creste valoarea facturii si mareste tensiunea din cablu. Consumul este constant în cursul unei perioade (zi, lună, an), el modificându-se în limite destul de mici la schimbarea functionarii motorului asincron (ca generator sau ca motor). Din această cauză si din motive de gabarit si de constructie, noi propunem compensarea pe partea de joasa tensiune (0.7kv). Echipamentul este automatizat si urmareste in permanenta consumul de energie reactiva capacitive. Pentru siguranta in exploatare, economie si simplitate am prevazut un singur echipament care se va monta la centrala cea mai departata de punctual de masura. La dimensionarea echipamentelor am ţinut seama de consumul de energie reactiva pe doua luni cât şi de unele considerente tehnice cum ar fi: - limitarea creşterii tensiunii pe bare la conectarea reactoarelor, DUadm =3%- caracteristicile şi inductantele bobinelor- puterea de rupere a contactoarelor- curentul maxim tranzitoriu la conectarea bateriei (care trebuie să fie suportat şi de întreruptoarele din celulele existente)- reglajul protecţiilor

rezolva o problema nou care a aparut. aceea de compensare a energiei reactive capacitive debitata de cablurile de alimentare cu tensiuni de 20 Kv pe distante mari.personal sunt preocupat de compensarea energiei reactive capacitive data de un cablu de 2oKv si care are o lungime de 20,1 km, ce alimenteaza mai multi consumatori situati la diferite distante.pentru compensarea a cc 42% din aceasta energie reactiva capacitiva, voi folosi 4 bobine de compensare de 50 KVAr montate pe bara de 0,4 Kv dupa trafo 20/0,4 kv de le capatul cablului, acesta fiind ultimul consumator.am sa folosesc pentru conectare sigurante MPR pentru fiecare bobina in parte, boobinele fiind legate fiecare in triunghi, iar curentul find in jur de 120 A.de asemeni trafo 20/04 kv are rezerva de putere, pentru a suporta puterea debitata de cele 4 bobine, respectiv 200 KVAr