Factorul de putere

 

1

PREZENTARE GENERALA

BATERIE AUTOMATA COMPENSARE FACTOR DE PUTERE (cos φ)

  1. CE ESTE FACTORUL DE PUTERE SI PUTEREA REACTIVA

Intr-un circuit electric de curent alternativ, care este simetric si echilibrat, notiunea de putere este bine definita in:

  • Puterea aparenta Scare determina limitele de utilizare a unei instalatii, aparat sau masina electrica, deoarece dimensionarea acestora depinde exclusiv de tensiunea de serviciu si curentul admisibil (S=U*I)
  • Puterea activa P aceasta exprima transformarea energiei electrice intr-o alta forma de energie (calorica, mecanica, etc.)
  • Puterea reactiva Qcare insoteste producerea, transportul, distributia si consumul puterii active. Puterea reactiva poate fi pozitiva, cand in circuitul electric predomina reactanta inductiva, sau negativa, cand in circuit predomina reactanta capacitiva (condensatoare). Deci un circuit daca este inductiv absoarbe putere reactiva iar daca este capacitiv furnizeaza putere reactiva.

Intr-un circuit electric trifazat, raportul dintre puterea activa si puterea aparenta se numeste factor de putere K=P/S.

Intr-un sistem vectorial, toate aceste notiuni apar ca in figura urmatoare:

2

S= P2 + Q2

cosφ = P(W) / S(VA)

  1. DE CE TREBUIE COMPENSATA PUTEREA REACTIVA INDUCTIVA

Imbunatatirea factorului de putere K si aducerea lui la o valoare optima (uzual cosφ = 0,93) este necesara din ratiuni tehnico-economice:

  • Cresterea puterii disponibile a transformatorului
  • Scaderea pierderilor de putere activa (prin incalzire) in cabluri
  • Scaderea sectiuni necesare a cablurilor
  • Scaderea pierderilor de tensiune in retea

Pierderile totale de putere activa, sunt invers proportionale cu patratul factorului de putere. De exemplu pentru o instalatie electrica care functioneaza cu o anumita putere activa P si cu un cosφ = 0,7 , pierderile de putere activa sunt de doua ori mai mari decat daca instalatia respectiva ar lucra cu aceiasi putere activa necesara dar cu un factor de putare cosφ = 1.

In afara avantajelor ce rezulta din cele de mai sus prin imbunatatirea factorului de putere mai exista un avantaj, pur economic si anume ELIMINAREA PLATII PENALIZATOARE A ENERGIEI REACTIVE PERCEPUTA DE FURNIZORUL DE ENERGIE ELECTRICA. Aceasta penalizare este:

  • 10% din valoarea energiei active consumate pentru un factor de putere cosφ >= 0,65
  • 30% din valoarea energiei active consumata pentru un factor de putere cosφ < 0,65
  • 0% penalizare pentru cosφ >=0,93
  1. CUM SE CALCULEAZA PUTEREA REACTIVA CAPACITIVA NECESARA

Pentru o instalatie electrica, avand consumatori inductivi, care absorb putere reactiva, si care lucreaza cu un factor de putere cosφ1 , puterea reactiva capacitiva necesara pentru imbunatatirea factorului de putere deci obtinerea cosφ2, se determina din diagrama vectoriala urmatoare:

21

In care:

  • S = putere aparenta
  • P = putere activa
  • Q1 = putere reactiva a consumatorilor inductivi
  • Q2 = putere reactiva inductiva dupa compensare
  • Qc = putere reactiva capacitiva necesara pentru compensarea factorului de putere
  • Cosφ1 = factor de putere inainte de compensare
  • Cosφ2 = factor de putere dupa compensare

    Qc = Q1 – Q2

    Qc = P(tgφ1 – tgφ2)

    Pentru un factor de putere cosφ = 0,93 (valoarea de la care furnizorul de energie electrica nu mai percepe penalizari), tgφ = 0,4.

    Deci practic formula devine:

    Qc = P(tgφ1 – 0,4)

    1. CE ESTE O BATERIE AUTOMATA DE CONDENSATOARE (BAC) PENTRU COMPENSAREA FACTORULUI DE PUTERE

    Compensarea factorului de putere se face prin introducerea in instalatia elctrica de condensatoare de putere mono sau trifazate, specializate, care vor furniza putere reactiva capacitiva, de semn invers puterii reactive inductive, ducand la micsorarea acesteia.

    De regula compensarea se face prin montarea de banci de condensatoare, in trei montaje:

  • Banci de condensatoare fixe
  • Banci de condensatoare comandate automat
  • Banci de condensatoare mixte: fixe si automate Datorita avantajelor pe care le prezinta, cele mai uzuale sunt bancile de condensatoare comandate automat. Schematic montajul respectiv arata astfel:2M = consumatori inductivi

    C = baterii de condensatoare

    KM = contactori specializati cuplarea banci de condensatoare

    RAFP = regulator automat factor putere

    Bateriile automate de condensatoare pentru compensarea factorului de putere, BAC, furnizate de IMSAT MARITIME S.A. Constanta sunt compuse din:

  • Regulator automat factor de putere, seria DCRE, fabricatie LOVATO, in 5, 7 sau 12 trepte. Acesta introduce in instalatie atata putere reactiva capacitiva cata este necesara la un moment dat pentru mentinerea unui factor de putere prestabilit (de regula 0,93)
  • Contactori specializati pentru cuplarea bancilor de condensatoare, fabricatie LOVATO, prevazuti cu rezistente de limitare a varfurilor de curent si contacte anticipate.
  • Condensatoare trifazate, ecologice, din polipropilena metalizata in carcasa de aluminiu, prevazute cu rezistente de descarcare si dispozitiv hidrostatic de protectie, fabricatie ENERLUX.
  • Sigurante de protectie circuit de forta si circuit de comanda, fabricatie ETI.
  • Cutie sau dulap metalic, grad de protectie IP55, acoperit cu vopsea aldehidicapolimerizata 70 microni, fabricatie COST.E.L.
  • Transformator de curent, fabricatie CELSA.
  • La cerere, separator cu lame, cu dubla separare vizibila si transformator de separatie.

PRET INFORMATIV SI CUM SE CALCULEAZA PERIOADA DE AMORTIZARE A INVESTITIEI.

Pretul informativ pentru achizitia unei BAC in care este cuprins: masuratorile electrice in instalatie, studiul si solutia tehnica, executia si montajul este cuprinsa intre 9,35 si 13,70 EURO / kVAr instalat , functie de puterea reactiv capacitiva insatalata .

Amortizarea investitiei, informativ se situeaza in intervalul 2-6 luni de la punerea in functiune a BAC, functie de puterea bateriei de condensatoare si de numarul de ore de functionare a instalatiei electrice pentru care se imbunatateste factorul de putere.

Amortizarea investitiei, informativ se situeaza in intervalul 2-6 luni de la punerea in functiune a BAC, functie de puterea bateriei de condensatoare si de numarul de ore de functionare a instalatiei electrice pentru care se imbunatateste factorul de putere.

  • Factorul de putere, cosφ1, inainte de compensare este 0,60 (adica tgφ1=1,33)
  • Factorul de putere cosφ2, dupa compensare este de 0,93 (adica tgφ2=0,4)
  • Puterea activa este P = 200KW
  • Valoarea unui KWh, perceputa de furnizorul de energie electrica este 2800lei
  • Instalatia electrica lucreaza 21 zile pe luna in doua schimburi adica 21×16=336 ore.
  • Din aceste date rezulta:
    • Puterea reactiva capacitiva necesara

    Qc = P(tgφ2 – tgφ1) = 200(1,33-0,4) = 186Kvar

    • Valoarea facturii furnizorului de energie electrica (VF) pentru energia reactiva
    VF=186Kvar x 336ore x 2800lei / Kvar x 0,3 = 52.496.640lei
    • Puterea reactiva capacitiva totala a BAC ce se va monta = 200Kvar
    • Valoarea investitiei, la un curs EURO/Lei de 38.500Lei/EURO este (VI)
    VI = 200 x 15 x 38.500 = 115.500.000 lei
    • Perioada de amortizare (PA) este:

    PA = VI / VF = 115.500.000 / 52.496.640 = 2,20 luni (de la punerea in
    functiune a BAC 200)