Dynamická kompenzace účiníku

I když se jedná o princip teoreticky zpracovaný a známý, teprve v nedávných letech se v zahraničí i u nás začaly masověji, vedle kompenzací konvenčních, používat i kompenzace dynamické, známé též jako bezkontaktní, tyristorové nebo rychlé.

Princip činnosti

Základním rozdílem dynamických kompenzací oproti konvenčním provedením je způsob připojování kapacitní zátěže k síti. Zatímco v případě klasických provedení je spínání realizováno pomocí elektromechanických stykačů, v případě kompenzací dynamických je použito polovodičových spínačů, někdy též nazývaných „bezkontaktní spínání pomocí tyristorových modulů".

Problémy při připínání kondenzátorů pomocí elektromechanických stykačů:

  • Nedefinovaný okamžik připojení kapacitní zátěže ksíti vyvolává výrazný přechodový jev, který jednak poškozuje kontakty stykačů a jednak je zdrojem impulzních rušení vsíti. Negativně ovlivňuje spolehlivost provozu například výpočetní techniky, elektronických zařízení, telekomunikační techniky a podobně. Poškozovány jsou také samotné komponenty kompenzačního zařízení.
  • Přípustná četnost spínacích operací u stykačů větších výkonů je 120operací za hodinu, průměrně jedno sepnutí/odepnutí za půl minuty. Zdůvodů uvedených výše je navíc žádoucí, aby počet spínacích operací byl minimalizován, nejlépe vpočtu jednotek za hodinu. Dodržení povoleného počtu sepnutí je zajištěno příslušným nastavením na regulátoru jalového výkonu.

Spínání kapacit pomocí tyristorových modulů tyto nevýhody eliminuje. Připojení kondenzátoru probíhá v přesně definovaný okamžik, tak aby byl přechodový jev velmi mírný (např. při průchodu napětí nulou, existují ale i jiné postupy). Tím je zajištěno připínání kapacit bez negativních jevů, což předurčuje použití těchto kompenzací do prostředí citlivých na kvalitu elektrické energie.

Přípustná četnost spínání je teoreticky omezena pouze frekvencí sítě, je tedy teoreticky možné dosahovat spínací frekvence 50 Hz - reakce regulátoru po 20 ms od požadavku na dodání kapacitního výkonu. Tato vlastnost tedy předurčuje dynamickou kompenzaci pro kompenzování rychle, až rapidně se měnící induktivní zátěže.

Dynamické systémy otvírají nové možnosti aplikací a nabízejí jasné výhody:

  • Redukce jalového výkonu asnížení ztrát vdistribučních systémech, ivpřípadě zátěží srychle proměnným výkonem.
  • Reakce na změnu účiníku (spínací čas) kratší než 20ms.
  • Snížení investičních nákladů pro výstavbu nových provozů (odlehčení rozvodů, lepší využití kapacity vedení) díky redukci proudových špiček.
  • Stabilizace síťového napětí, omezení napěťových poklesů.
  • Obecné zlepšení kvality elektrické energie, eliminace spínacích proudů aškodlivých transientních jevů při spínání kapacit, prevence flikru.
  • Delší životnost kompenzačního zařízení akompenzované zátěže, zvýšená bezpečnost (eliminace poruch stykačů, omezení stárnutí kondenzátoru, prevence exploze).

Cílové aplikace:

1. Prostředí se zvýšenými požadavky na kvalitu elektrické energie - výpočetní technika, telekomunikace, zdravotnictví, kancelářská a výpočetní centra atd.

2. Svářecí technologie - kompenzace s nezávislým řízením fází

3. Průmyslové lisy, svářecí automaty v automobilovém průmyslu

4. Větrné elektrárny

5. Výtahy, jeřáby

6. Ostatní odběrná místa se zátěží s proměnlivým výkonem

Ekonomika a flexibilita

Tyristorový spínací modul je sofistikované zařízení s několikanásobně vyšší cenou, než je klasický elektromechanický stykač. Dynamické kompenzace jsou přibližně o 100 % dražší než klasické, v absolutních číslech se jedná i o statisíce.

Předností dynamických kompenzací - kromě spínání bez rušivých vlivů na síť - je jejich flexibilita. Reagují na velmi rychlé změny jalového výkonu a kompenzují podle okamžité hodnoty účiníku. V určitých situacích statická kompenzace nedokáže reagovat a výsledkem je nedokompenzování či překompenzování a z toho plynoucí postih od rozvodných závodů. Dynamické kompenzace jsou navíc flexibilnější v případě změny skladby odběru.

kbh2

Text:: Miroslav Götz

Späť