We guard Your energy!!!

Większość przedsiębiorców nigdy nie słyszała o mocy biernej i nie posiada żadnej wiedzy na ten temat, dlatego gdy sami szukają rozwiązania problemu opłat stają się łatwym celem dla wszelkiego rodzaju domorosłych fachowców i znawców tematu. Obecnie kupno baterii przypomina nieco zakup używanego samochodu, baterie nam oferowane zawsze są świetne i nadają się do zastosowania w naszym przypadku, a ich okazyjna cena wynika tylko z filantropii sprzedającego. Niniejszy artykuł powstał z myślą o wszystkich, którzy myślą o kupnie baterii kondensatorów i chcą uniknąć problemów jakie mogą się pojawić gdy zainwestujemy w nieodpowiednie urządzenie.

O tym, jaki typ baterii kondensatorów należy zastosować u odbiorcy, decyduje nie tylko rodzaj użytkowanych przez niego odbiorników, ale również rodzaj odbiorników użytkowanych przez innych odbiorców zasilanych z tej samej sieci. Z tego powodu system energetyczny dwóch identycznych odbiorców zasilanych z różnych sieci może wymagać zastosowania różnych typów urządzeń do kompensacji mocy biernej. Jedynym sposobem prawidłowego określenia czynników ryzyka opisanych powyżej, a co za tym idzie prawidłowego doboru baterii kondensatorów, jest wykonanie pomiarów parametrów sieci w miejscu, gdzie będzie przyłączone urządzenie.

Jeszcze kilkanaście lat temu dobór baterii kondensatorów ograniczał się wyłącznie do określenia mocy urządzenia i jego stopniowania. Obecnie sytuacja ta uległa diametralnej zmianie za sprawą rozpowszechnienia w sieci energetycznej urządzeń wprowadzających wyższe harmoniczne. Rozliczeniami za energię bierną zostali również objęci odbiorcy o niewielkim poborze mocy, u których klasyczne baterie kondensatorów się nie sprawdzą.

Dlatego znaczenie słowa 'dobór', należy rozumieć w pierwszej kolejności jako określenie warunków w jakich będzie pracować bateria i zagrożeń jakie mogą wystąpić, a dopiero w dalszej kolejności jako określenie mocy urządzenia. Wszystko to po to, aby zastosować właściwy typ urządzenia odporny na stwierdzone zagrożenia.

O tym, jaki typ baterii kondensatorów należy zastosować u odbiorcy, decyduje nie tylko rodzaj użytkowanych przez niego odbiorników, ale również rodzaj odbiorników użytkowanych przez innych odbiorców zasilanych z tej samej sieci. Z tego powodu system energetyczny dwóch identycznych odbiorców zasilanych z różnych sieci może wymagać zastosowania różnych typów urządzeń do kompensacji mocy biernej. Jedynym sposobem prawidłowego określenia czynników ryzyka opisanych powyżej, a co za tym idzie prawidłowego doboru baterii kondensatorów, jest wykonanie pomiarów parametrów sieci w miejscu, gdzie będzie przyłączone urządzenie.

• Zapoznaj się z naszą ofertą: Dobór baterii kondensatorów i dławików kompensacyjnych na podstawie pomiarów parametrów sieci...

Pomiary parametrów sieci przeprowadza się specjalistycznym analizatorem, rejestrując podstawowe parametry energii elektrycznej (moc czynną, moc bierną, wartości prądu na poszczególnych fazach, wartość współczynnika tangens fi - tg φ, odkształcenia prądu i napięcia) oraz ich zmienność w czasie. Ważne jest, aby pomiar ten wykonany został prawidłowo, z zachowaniem odpowiednich zasad, gdyż tylko wówczas gwarantuje on poprawny dobór urządzenia kompensującego.

1. Czas trwania pomiarów powinien być zależny od specyfiki odbiorcy (powtarzalności cyklu produkcji i czasu jego trwania) i tak:

• Dla dużych odbiorców, których cykl produkcji jest zmienny, długość pomiarów powinna być tak dobrana aby obejmowała wszystkie rodzaje produkcji. Zazwyczaj wykonuje się pomiar w okresie 1-4 dni.

• Dla średnich i dużych odbiorców ze stałym cyklem produkcji pomiar powinien trwać od kilku godzin do doby, jednak nie krócej niż pełny cykl produkcji.

• Dla obiektów biurowych i budynków komunalnych pomiar powinien trwać co najmniej kilka godzin, a w przypadku mocy biernej pojemnościowej dobę.

• Dla małych odbiorców (poniżej 40kW) czas trwania pomiaru zależny jest od rodzaju obiektu, ilości odbiorników i cyklu produkcji. W tego typu obiektach pomiar może trwać od kilku godzin do doby.

2. Podczas pomiarów należy mierzyć nie tylko profil mocy biernej i czynnej ale również odkształcenia prądu i napięcia, które to decydują o tym czy bateria musi być wyposażona w dławiki odstrajające. Nieprawidłowe wykonanie tych pomiarów lub ich zaniechanie może w konsekwencji doprowadzić do zastosowania niewłaściwego typu baterii a w konsekwencji do jej szybkiego zniszczenia.

3. Pomiar musi obejmować również symetrię obciążenia. Jest to szczególnie ważne w przypadku małych odbiorców użytkujących znaczną ilość urządzeń jednofazowych. Zastosowanie klasycznej baterii w przypadku niesymetrycznego obciążenia spowoduje nieprawidłową pracę baterii i nie wyeliminuje w pełni opłat za energię bierną.

• pomiary pozwalają na dokładne dobranie mocy baterii kondensatorów, co redukuje jej koszt i pozwala na optymalne jej wykorzystanie, koszt pomiarów zwraca się w cenie baterii;

• na podstawie przebiegu zmienności mocy biernej można dobrać optymalne stopniowanie członów baterii, co gwarantuje właściwą kompensację przez cały czas pracy i przy różnym poborze mocy;

• pomiar prądu kondensatora testowego powala ocenić czy będzie występował rezonans, w związku z tym nie ma ryzyka, że bateria ulegnie uszkodzeniu w krótkim czasie;

• przeprowadzenie pomiarów eliminuje ryzyko, że zostanie dobrana niewłaściwa metoda kompensacji, np. w sytuacji gdy moc bierna zmienia się w dużym zakresie (kilkadziesiąt kVAr) w bardzo krótkim czasie (kilka sekund) i bateria nie będzie w stanie skompensować tej mocy;

• na podstawie pomiarów można ocenić czy korzystniejsze jest zastosowanie kompensacji grupowej (jedna główna bateria) czy lokalnej (kilka mniejszych, przy dużych odbiornikach);

• w przypadku dużych odkształceń prądu można zastosować filtry wyższych harmonicznych;

• pomiary dostarczają ponadto informacji o stanie systemu energetycznego, co pozwala na wykrycie niebezpiecznych zjawisk (jak np. zapady napięcia).

• O czym należy pamiętać kupując baterię kondensatorów?

• Co musisz wiedzieć o bateriach kondensatorów?

Wiele firm oferujących baterie kondensatorów nie zadaje sobie trudu aby prawidłowo dobrać baterię kondensatorów, liczy się tylko wciśnięcie klientowi urządzenia. Tymczasem skutki nieprawidłowego doboru mogą być poważne, a całość kosztów poniesie klient. Poniżej przedstawiamy metody doboru baterii kondensatorów których należy się wystrzegać, aby nie dać się nabrać nieuczciwym sprzedawcom.

Niektóre firmy oferują przeprowadzenie darmowych pomiarów dla doboru baterii kondensatorów. Należy jednak pamiętać, że nie ma nic za darmo. Zazwyczaj darmowe pomiary trwają od kilkunastu minut do godziny w czasie największego obciążenia.

Niektóre firmy oferują przeprowadzenie darmowych pomiarów dla doboru baterii kondensatorów. Należy jednak pamiętać, że nie ma nic za darmo. Zazwyczaj darmowe pomiary trwają od kilkunastu minut do godziny w czasie największego obciążenia.

Uzyskane w ten sposób wyniki pomiarów są zazwyczaj niemiarodajne, a same pomiary niewiele warte, gdyż mierzony jest wyłącznie krótki wycinek profilu mocy zakładu. Nie ma również mowy o odpowiednim pomiarze odkształceń przy pomocy testerów.

Wykonawca pomiarów dobierze w takiej sytuacji baterie "na oko", z bezpiecznym dla siebie zapasem zwykle znacznie przewymiarowując ich moc. Dla (swojego) bezpieczeństwa zastosuje również dławiki ochronne, aby zabezpieczyć się na wypadek wystąpienia rezonansu, którego na podstawie pomiarów nie był w stanie przewidzieć.

W efekcie, klient oszczędzając kilkaset złotych na pomiarach, ma duże szanse otrzymać ofertę na dostawę baterii droższej, o kilka tysięcy złotych od tej, której naprawdę potrzebuje. Oczywiście ponieważ pomiar był "darmowy" nie mamy prawa udostępnić nikomu jego wyników, nie możemy więc poprosić innej firmy o zweryfikowanie poprawności doboru baterii.

Poniższy przykład pokazuje jak istotne jest prawidłowe wykonanie pomiarów przy doborze baterii. Na Rys.2.A. przedstawiono rejestracje odkształceń prądu i napięcia w rozdzielnicy bez przyłączonej baterii kondensatorów. Jak widać, poziom odkształceń jest niski i nie wskazuje na konieczność stosowania dławików. Gdyby pomiary zostały na tym zakończone (wielu dostawców baterii właśnie do tego się ogranicza) lub odbiorca wiedząc o niskim poziomie odkształceń nie wykonałby w ogóle pomiarów, poniósłby spore koszty. Po podłączeniu istniejącej starej baterii widoczne jest na Rys.2.B., że występuje rezonans pomiędzy baterią i siecią. Zastosowanie baterii bez dławików skutkowałoby bardzo szybkim jej uszkodzeniem.

Zapewne czytając powyższy tekst niejedna osoba pomyślała: "Przecież dostawca baterii udziela mi gwarancji. Jeżeli coś będzie nie tak, to naprawa będzie dokonana w jej ramach". Nic podobnego.

Po pierwsze: wielu dostawców zapisuje w warunkach gwarancji, że nie ponoszą odpowiedzialności, jeżeli klient zastosuje baterię bez dławików w sieci, w której występują odkształcenia, nawet w przypadku, gdy oni sami ją dobrali dla klienta!

Po drugie: jeżeli dostawca udzielił gwarancji, obejmującej uszkodzenia na skutek rezonansu, to zrobił to za pewnie na okres 2 lat. Jeżeli wystąpi uszkodzenie baterii na skutek rezonansu, to będzie się to działo stopniowo, co w przypadku przewymiarowanej baterii może być widoczne na rachunkach dopiero po okresie gwarancji.

Jeśli jednak efekt uszkodzenia zacznie być widoczny wcześniej, dostawca zrobi wszystko aby dotrwać do końca gwarancji. Wymiana uszkodzonych kondensatorów (nawet kilku) jest dla dostawcy o wiele niższym wydatkiem, niż przyznanie się do błędu i dostarczenie na swój koszt o wiele droższej baterii z dławikami.

Gdy gwarancja minie i klient znów zobaczy opłaty na moc bierną na fakturze, dostawca chętnie zaoferuje usługę serwisową (kolejne wymiany kondensatorów), a po pewnym czasie dostarczenie nowej baterii.

Po trzecie: gwarancja nie obejmuje prawidłowości doboru mocy baterii. Jeżeli klientowi dostarczono baterię o wiele większą niż ta, której potrzebował (dostawca dodał zapas do wartości jaką uzyskał z przeprowadzonych krótko pomiarów), to tylko i wyłącznie problem klienta. Prawdopodobnie zainwestował sporo pieniędzy w moc, której nigdy nie użyje.

Na powyższych przykładach widać jak ważne jest przeprowadzenie prawidłowych pomiarów i doboru baterii. Należy więc pamiętać, że straty jakie możemy ponieść na nieprawidłowym doborze, prawdopodobnie będą kilkakrotnie wyższe niż profesjonalny dobór baterii kondensatorów.

• pomiary pozwalają na dokładne dobranie mocy baterii kondensatorów, co redukuje jej koszt i pozwala na optymalne jej wykorzystanie, koszt pomiarów zwraca się w cenie baterii;

• na podstawie przebiegu zmienności mocy biernej można dobrać optymalne stopniowanie członów baterii, co gwarantuje właściwą kompensację przez cały czas pracy i przy różnym poborze mocy;

• pomiar prądu kondensatora testowego powala ocenić czy będzie występował rezonans, w związku z tym nie ma ryzyka, że zastosujemy niewłaściwy typ baterii i ulegnie ona uszkodzeniu lub poniesiemy zbędne koszty kupując baterie dławikową, tam gdzie jest ona zbędna;

• pomiar prądu kondensatora testowego powala ocenić czy będzie występował rezonans, w związku z tym nie ma ryzyka, że bateria ulegnie uszkodzeniu w krótkim czasie;

• przeprowadzenie pomiarów eliminuje ryzyko, że zostanie dobrana niewłaściwa metoda kompensacji, np. w sytuacji gdy moc bierna zmienia się w dużym zakresie (kilkadziesiąt kVAr) w bardzo krótkim czasie (kilka sekund) i bateria nie będzie w stanie skompensować tej mocy;

• na podstawie pomiarów można ocenić czy korzystniejsze jest zastosowanie kompensacji grupowej (jedna główna bateria) czy lokalnej (kilka mniejszych, przy dużych odbiornikach);

• w przypadku dużych odkształceń prądu można zastosować filtry wyższych harmonicznych;

• pomiary dostarczają ponadto informacji o stanie systemu energetycznego, co pozwala na wykrycie niebezpiecznych zjawisk (jak np. zapady napięcia).

Poniżej zostały opisane inne metody doboru baterii, które pomimo ogromnego ryzyka błędu, stosowane są do dzisiaj. Polecane są tylko inwestorom, którzy nie liczą się z kosztami.

Metoda ta jest najprostszym sposobem dobrania baterii kondensatorów, stosowanym głównie w nowych obiektach, które nie zostały jeszcze oddane do użytku, nie można więc w ich przypadku użyć danych z faktur za energię elektryczną z ostatnich kilku miesięcy. Metoda ta powstała w czasach kiedy głównymi odbiornikami pobierającymi moc bierną były silniki zasilane bezpośrednio z sieci. Przyjęto wówczas pewne zalecenia co do mocy baterii jaka powinna być zastosowana, przy przewidywanym poborze mocy czynnej.

Dzisiaj, kiedy silniki zasilane bezpośrednio z sieci zaczynają stanowić tylko ułamek odbiorników pobierających energię bierną, dobór baterii tą metodą przypomina nieco zgadywankę. Efektem takiej sytuacji jest najczęściej przewymiarowanie baterii, często nawet kilkukrotne. A przecież cena baterii zależy od jej mocy i ilości członów, tak więc koszty niewłaściwego doboru poniesie inwestor.

• Odbiorniki pobierające energię bierną nie pracują z mocą nominalną, którą zazwyczaj przyjmuje się do obliczeń, gdyż ich moc zależna jest od obciążenia. W efekcie moc dostarczonej baterii może okazać się zbyt mała lub zbyt duża. W obydwu przypadkach inwestor traci pieniądze, gdyż albo przepłaca za baterię albo zmuszony jest ją rozbudować.

• W rozbudowanych systemach (kilkadziesiąt odbiorników) trudny do przewidzenia jest współczynnik jednoczesności pracy urządzeń, a co za tym idzie zapotrzebowanie na moc bierną zespołu odbiorników. Efekt obliczeń jest podobny jak w poprzednim punkcie.

• Za pomocą metody obliczeniowej nie można dobrać wielkości członów baterii, co powoduje, że dobierane są one zazwyczaj "na wyczucie". W efekcie często zdarza się że w godzinach małego poboru mocy, bateria nie może utrzymać wymaganego poziomu kompensacji, gdyż jej najmniejszy człon ma zbyt dużą moc i jego załączenie spowodowałoby przekompensowanie. Dobór zbyt małych członów może natomiast niepotrzebnie zwiększyć koszt i gabaryty baterii.

• W przypadku nowych obiektów, może okazać się, że współczynnik mocy mieści się w wymaganych granicach, dostarczenie baterii było więc zbędnym wydatkiem. Zamontowano ją jednak, bo tak było w projekcie i nikt nie zadał sobie trudu, żeby dobrać baterię zgodnie ze sztuką.

• Dobierając baterie metodą obliczeniową, najczęściej stosuje się je w wykonaniu zwykłym (bez dławików). Baterie te są najtańsze, jednak radość z oszczędności może nie potrwać zbyt długo, jeżeli wystąpi rezonans z siecią. Obecnie coraz częściej zjawisko to ma miejsce nawet w sieci o niewielkim poziomie odkształceń i skutkuje zniszczeniem baterii kondensatorów w bardzo krótkim okresie czasu, rzędu kilku miesięcy. W efekcie urządzenie nadaje się do wyrzucenia, a inwestor ponosi dodatkowy koszt montażu nowej baterii, tym razem dławikowej. Zastosowanie od razu baterii dławikowej jest rozwiązaniem kompromisowym, jednak biorąc pod uwagę jej znacznie wyższy koszt w porównaniu do zwykłej, istotne jest aby jej moc była jak najdokładniej dobrana do zapotrzebowania. W przypadku metody obliczeniowej bardzo trudno jest precyzyjnie dobrać moc urządzenia, istnieje więc spore ryzyko przewymiarowania baterii i w efekcie zakupienia o wiele droższej niż to konieczne.

Dobór baterii kondensatorów na podstawie wartości współczynnika tg φ (tangens fi) znajdującego się na fakturze za energię elektryczną jest metodą bardzo niedokładną i może służyć jedynie do oszacowania kosztu baterii. Mimo to wielu "fachowców" nadal z niej korzysta, prawdopodobnie dlatego, że ewentualne problemy po zastosowaniu niewłaściwego urządzenia będzie miał Klient. Oczywiście zdarzają się przypadki, że bateria dobrana tą metodą działa poprawnie ale świadczy to raczej o "szczęściu" niż o wiedzy technicznej.

Podawany na fakturze współczynnik mocy, jest wartością średnią obliczoną na podstawie pomiaru energii biernej z całego okresu rozliczeniowego, najczęściej z miesiąca. Brak jest więc jakichkolwiek informacji na temat charakteru zmian mocy, jak również okresów w jakich występuje największy pobór mocy biernej. Poniżej przedstawiono najczęstsze problemy z kompensacją wynikające z doboru na podstawie faktury, z uwzględnieniem podziału na rodzaj odbiorcy:

1. W przypadku baterii średniej i dużej mocy w obiektach o symetrycznym obciążeniu faz, efektem takiego doboru jest zazwyczaj przewymiarowanie mocy baterii (największy pobór mocy biernej nie zawsze występuje w czasie największego poboru mocy czynnej). Również stopniowanie członów baterii nie jest dobrane do zmian mocy, co może powodować nieprawidłową kompensację przy małych obciążeniach (człony są zbyt duże i bateria ich nie załącza, gdyż następuje przekompensowanie).

2. W przypadku obiektów o niesymetrycznym obciążeniu (budynki komunalne, hotele, sklepy, stacje benzynowe), odbiorcy posiadający znaczne ilości odbiorników jednofazowych, baterie dobrane na podstawie faktury często mają problem z utrzymaniem właściwego współczynnika mocy. Dzieje się tak ponieważ źle wybrano fazę, na której umieszczony jest przekładnik prądowy baterii (można to zrobić prawidłowo tylko na podstawie pomiarów).

3. W przypadku małych odbiorców stosowanie automatycznych baterii często nie ma sensu, gdyż za rachunki za energię bierną odpowiada jeden lub dwa odbiorniki. Pozostałe obciążenie stanowią natomiast odbiorniki jednofazowe małej mocy, których kompensacja nie jest opłacalna. W takiej sytuacji korzystniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie kompensatora do głównego odbiornika mocy biernej w miejsce droższej baterii, która z racji małego obciążenia prawdopodobnie miałaby problem z utrzymaniem współczynnika mocy.

Niezależnie od wielkości odbiorcy należy pamiętać również, że faktura nie dostarcza żadnych informacji na temat odkształceń w sieci i możliwości wystąpienia rezonansu. W związku z tym może się okazać, że dobrana bateria w ogóle nie będzie działać (regulator wyłączy baterie ze względu na zbyt duże odkształcenia napięcia) lub bardzo szybko ulegnie uszkodzeniu (zniszczenie kondensatorów na skutek przeciążenia lub rezonansu).

• Duże ryzyko przewymiarowania mocy baterii i poniesienia zbędnych kosztów przez inwestora.

• Brak informacji na temat zmienności poboru mocy, a co za tym idzie trudności z doborem mocy członów.

• Brak informacji o odkształceniach i możliwości występowania rezonansu. Ryzyko zakupu niewłaściwego typu baterii i szybkiego jej uszkodzenia lub zakupu droższego urządzenia z dławikami w sytuacji, gdy są one zbędne.

• Ryzyko złego wyboru fazy, na której zamontowany zostanie przekładnik, w efekcie czego bateria będzie miała problemy z prawidłową kompensacją.

• W przypadku małych odbiorców ryzyko zastosowania droższej baterii w przypadku gdy wystarczy kompensator.