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Herr Dipl.-Ing. Carsten Reeb

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Blindstromkompensation

Blindstromkompensation

Wir bieten Blindstromkompensationsanlagen mit einem ausgezeichneten Preis-Leistungsverhältnis.

Damit werden in Industrieanlagen nicht nur Einsparungen durch niedrigere Stromtarife erreicht, sondern auch durch eine günstigere Gestaltung aller elektrischen Leitungen der MV / NV Verteilung.

Die Kompensation von Blindstrom verringert Energieverluste und ermöglicht eine optimale Dimensionierung von elektrischen Geräten, wie Transformatoren, Kabeln, Sammelschienen sowie Schalt- und Schutzvorrichtungen.

Betreiber industrieller Elektroinstallation müssen heute immer mehr auf Themen wie Energieeffizienz und Abfallreduzierung achten. Dabei kann die Blindleistungskompensation eine aktive Rolle spielen. Eine ordentlich kompensierte Anlage bedeutet eine Verringerung der Energie-Verluste und des Spannungsabfalls, was eine optimale Dimensionierung von elektrischen Geräten wie Transformatoren, Kabeln, Sammelschienen und Schalt- und Schutzgeräten ermöglicht.

Wenn die Blindleistung entsprechend gut kompensiert wird, ist die elektrische Verteilung effizienter und stabiler. Dies ist der Grund, warum in den Industrieländern die Energieunternehmen industrielle Anwender belohnen, die die vorgegbene Grenze unterschreiten. Ein Qualitätsindex wird über den Leistungsfaktor (cos φ) vergeben, d.h. das Verhältnis zwischen Wirkleistung und Scheinleistung: Je höher der Leistungsfaktor ist, desto besser ist die Anlagenqualität.

Im allgemeinen setzen die stromverteilenden Institutionen den Wert zwischen 0,9 und 0,95. In der Mehrzahl der Anlagen mit niedrigem Leistungsfaktor werden die Kosten für die Installation einer Blindstromkompensationsanlage innerhalb weniger Jahre amortisiert.

Im Folgenden sind unsere Standardprodukte mit ihren technischen Eigenschaften nach THDIR% (Zulässige harmonische Strom-Gesamtverzerrung der Anlage) aufgeführt:

PFC103A

PFC103    THDIR% ≤ 12 %

PHF203

PHF203   THDIR% > 27 %  Verdrosselt 180 Hz

PFC103A

PFC403    THDIR% ≤ 20 %

PFC103A

PHF303   THDIR%  ≤ 27 %  Verdrosselt 135 Hz

PFC503

PFC503    THDIR% ≤ 27 %

PFC103A

PHS203   THDIR% > 27 %  Verdrosselt 180 Hz

Wirkungsweise Blindstromkompensation

Es ist möglich die Blindleistung, die durch induktive Verbraucher erzeugt wird, durch die Verwendung von Kondensatoren zu reduzieren und somit den Leistungsfaktor zu erhöhen. Der Leistungsfaktor unterscheidet sich vom Wirkfaktor dadurch, das er die Oberschwingungen, die durch nicht lineare Verbraucher erzeugt werden berücksichtigt.

Es gibt mehrere Möglichkeiten eine effektive Blindstromkompensation durchzuführen. Die Wahl hängt vom Tageslastzyklus, Lastverteilung und der Art des Verbrauchers ab.

Die wichtigste Entscheidung ist die Durchführung der Blindstromkompensation direkt an den verteilten Verbrauchern oder zentralisiert. Wenn die Blindstromkompensation zentralisiert durchgeführt werde soll, wird eine einzige automatische Kondensatorbank allen Lasten unmittelbar hinter dem Punkt, an dem der Leistungsfaktor gemessen wird, vorgeschaltet (zum Beispiel in der MV / NV Transformator Kabine beim Hauptverteiler).

Technisch gesehen ist das dezentrale System die bevorzugte Lösung: Kondensatoren und induktive Lasten haben im täglichen Dienst das gleiche Profil, die Kompensation ist systematisiert und genau auf die betroffene Last abgestimmt. Außerdem profitieren im Falle einer dezentralen Konfiguration sowohl der Verbraucher und das Verteilernetz von der Blindleistungsreduzierung. 

Ein weiterer Vorteil, der dezentrale Art der Blindstromkompensation, ist die einfache und günstige Installation. Blindstromkompensationsanlage und Verbraucher werden mit Energie gleichermaßen versorgt, so dass beide Anlagen den gleichen Schutz gegen Überlast und Kurzschluss nutzen können.

Der tägliche Lastzyklus ist von entscheidender Bedeutung, wenn es um die Entscheidung der am besten geeignete Blindstromkompensationsanlage geht. Sehr oft arbeiten nicht alle Verbraucher gleichzeitig, einige sind nur für einige Stunden während des Tages in Betrieb. In diesem Fall ist eine dezentrale Struktur besser geeignet weil aufgrund der hohen Anzahl von Kompensationssystemen die installiert werden müssten, und der Leerlaufzeit von mehreren Einheiten die Anlage zu teuer wäre.

Die dezentrale Blindstromkompensation ist am effizientesten, wenn die Mehrheit der zu kompensierenden Leistung für viele Stunden während des Tages auf wenige Hochleistungslasten konzentriert ist.

Die zentrale Blindstromkompensationsanlage, auf der anderen Seite, ist geeignet für Situationen, in denen es viele verschiedene Verbraucher gibt, die nur sporadisch arbeiten. In diesem Fall kann die Kondensatorenbatterie für wesentlich geringere Leistungen ausgelegt werden, als die Gesamtleistung, die mit einer dezentralen Kompensation notwendig wäre.

Es wird empfohlen, die Blindstromkompensationsanlage nur dann dauerhaft zu verbinden, wenn die tägliche Blindleistungsaufnahme ausreichend regelmäßig ist, da das Gerät sonst zum Verursacher für Blindstrom wird.

Sollte die Blindleistungsaufnahme während der Betriebsdauer der Anlage sehr wechselhaft sein, ist es empfehlenswert, ein automatisches Korrektursystem zu wählen. Dieses unterteilt die Kondensatorbank in mehrere Stufen, die nur bei Bedarf aktiviert werden. Ein Handbetrieb kann vorgesehen werden, ist aber nur sinnvoll, wenn die Korrektureinheit nur einige Male während des Tages betrieben werden muss.

Blindstromkompensation: Oberschwingungen in elektrischen Leitungen

Stromverzerrungen (Oberschwingungen) in industriellen oder tertiären elektrischen Anlagen werden durch nichtlineare Verbraucher wie Wechselrichter, Schweißgeräte, Gleichrichter, Computer, Laufwerke usw. erzeugt. Ihre Verbindung mit dem Stromnetz verursacht gleich mehrere Probleme in einem elektrischen System:

  • Rotierende Maschinen: Erzeugung von Wirbelmomenten (und damit Schwingungen), die die mechanische Struktur beschädigen können. Ein Anstieg verursacht Überhitzung und Isolationsschäden.
  • Transformatoren: Anstieg der Kern- und Wicklungsverluste, mit potentiellen Wicklungsschäden. Der Magnetkern kann in Sättiung gehen, wodurch der Magnetisierungsstrom erhöht wird.
  • Kondensatoren: Überhitzung und Spannungsanstieg, beides verursacht eine Reduzierung der erwarteten Lebensdauer.

Wenn die durch eine nichtlineare Last erzeugte Wellenform periodisch ist, kann sie als die Summe von mehreren Sinuswellen mit verschiedenen Frequenz dargestellt werden (die Welle bei 50 Hz ist die Grundwelle, während die vielfachen der Grundwelle Oberwellen genannt werden) .

Die Verzerrung wird durch den Wert THDI% beschrieben: wenn der Strom sinusförmig ist, ist der THDI% -Wert gleich null. Je mehr der Strom verzerrt ist, desto höher ist seine THDI% -Wert.

Es wird im Allgemeinen nicht empfohlen, den Leistungsfaktor in einem System mit hohem Oberwellengehalt ohne Vorrichtung zur Korrektur zu erhöhen, obwohl Kondensatoren in der Lage sind, hohen Überlastungen stand zu halten. Wird die Blinleistungskompensation nur über Kondensatoren vorgenommen werden die Oberwellen verstärkt und die damit verbundenen negativen Auswirkungen.

Die beste Lösung für diesen Einsatz sind Abweisfilter, die durch Drosseln, die in Serie zu den Kondensatoren geschaltet sind, erzeugt werden. Die Drosseln verschieben die Resonanzfrequenz des Systems unterhalb der niedrigsten vorhandenen Oberwelle um die Kondensatoren zu schützen und gefährliche Resonanzerscheinungen zu vermeiden.

Blindstromkompensation: Schlussfolgerungen

Üblicherweise wird bei einer Anlage mit niedrigen Wirkfaktor die Amortisationszeit der Installationskosten in wenigen Jahren erreicht.

Neben den Energiekosten sind die technischen und wirtschaftlichen Vorteile aus der Installation einer Blindleistungskompensationsanlge folgende:

  • Verringerung der Verluste in Leitungen und Transformatoren aufgrund einer geringeren Stromaufnahme
  • Verringerung von Spannungsabfällen
  • Optimierung der Anlagendimensionierung

Verwendete Kondensatoren

In den automatischen Blindstromkompensationsanlgen von ORTEA werden ausschließlich mit Harz gefüllte (PCB frei) drei-phasige metallisierte Polypropylen Hochleistungkondensatoren verbaut.

Der wesentliche Unterschied gegenüber den Standard-Polypropylen-Kondensatoren ist, wie der dielektrische Film metallisiert ist: Während in den Standardkondensatoren die Metallschichtdicke auf der Oberfläche der Polypropylenfolie konstant ist, hat die Metallschicht der „Hochgradienten”-Kondensatoren eine geeignet modulierte Dicke.

Die Metallisierungsstärke verbessert die Kondensatoren Leistung (und damit die der Blindstromkompensationsanlagen, von denen sie eine wichtige Komponente sind) erheblich in Bezug auf:

  • Erhöhung der Leistungsdichte (kvar/dm3) mit einer daraus folgenden Stromgrößenreduzierung der Blindstromkomensationsanlage
  • Robustheit gegen Überspannung, für eine größere Zuverlässigkeit auch in Systemen mit Spannungsschwankungen
  • Verbessertes Verhalten in Bezug auf die interne Kurzschlussfestigkeit.

Blindleistungsregler

Der Blindleistungsregler, zusammen mit den Kondensatoren und Drosseln (in abgestimmten Filterschränken) sind die Schlüsselkomponenten der automatischen Blindstromkompensationsanlage. Der Regler ist das “intelligente” Bauelement, verantwortlich für die Überprüfung des Leistungsfaktors und steuert das EIN / AUS-Schalten der entsprechenden Kondensatorbank. So hält der Regler den Systemleistungsfaktor über der von dem Stromversorger festgelegten Mindestschwelle.

Die Blindleistungsregler RPC in den automatischen Blindstromkompensationsanlagen sind so ausgelegt, das der Verschleiß und die Abnutzung der Kondensatorbänken minimiert wird.

Die Regler sind präzise und zuverlässig in ihrer Mess- und Steuerungsfunktionen sowie einfach und intuitiv zu installieren und zu nutzen.

Die Flexibilität der ORTEA Regler ermöglicht die Änderung aller Parameter, so dass die Anlagen angepasst werden können um den tatsächlichen Eigenschaften des Systems zu entsprechen (benötigter Schwellenleistungsfaktor, Schaltempfindlichkeitsschritte, Schrittanschlußzeit, die Anwesenheit von Photovoltaik-Anlagen, usw. ).

ORTEA Regler bieten auch wichtige Funktionen für die Wartung und Verwaltung der Blindleistungskompensationsanlagen um Probleme zu identifizieren und zu lösen, die sonst zu Schäden und einer reduzierten Lebenserwartung führen könnten.

Kundenspezifische Produkte

Für große Leistungseinheiten, die über eine “Master – Slave” -Konfiguration, welche die Fähigkeit des Reglers nutzt parallel mehrere Einheiten zu verbinden, hinausgehen, kann Ortea sehr schnell automatische Blindstromkompensationsanlagen auf den Spezifikationen des Kunden maßschneidern. Dies ist durch die flexible und reaktionsschnelle Produktionsorganisation möglich.

Diese Einheiten sind in einem einzigen Schaltschrank montiert und mit einem einzigen Trennschalter, statt der traditionellen Schalter auf jedem parallelen Modul ausgestattet.

Unter Anderen ist es möglich, das Gerät mit speziellen Schrittweiten herzustellen, mit automatischem Leistungsschalter am Eingang, verschiedene Farbgebungen und höherer IP-Schutzart (bis IP55).

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