Warum kümmern wir uns so sehr um die Leistungsfaktorkorrektur?

Narzisstische Mutter - müssen wir uns kümmern, wenn sie alt ist (September 2018).

Anonim

Leistungsfaktorverbesserung

Der Leistungsfaktor ist, wie jeder Elektroingenieur wissen sollte, definiert als das Verhältnis von Wirkleistung zu Volt-Ampere und ist der Kosinus des Phasenwinkels zwischen der Spannung und dem Strom in einem Wechselstromkreis.

Warum kümmern wir uns so sehr um die Leistungsfaktorkorrektur? (auf Foto: 480V PFC Unit mit Kondensatoren, Reaktoren und industriellen Schützen; Kredit: ietc-team.com)

Dies sind sauber definierte Größen mit sinusförmigen Spannungen und Strömen. Der Leistungsfaktor kann verbessert werden, indem Kondensatoren auf der Stromleitung hinzugefügt werden, um einen führenden Strom zu ziehen und dem System nacheilende Vars zuzuführen.

Leistungsfaktor-Korrekturkondensatoren können nach Bedarf ein- und ausgeschaltet werden, um die Var- und Spannungsregelung aufrechtzuerhalten .

Viele Energieversorger verlangen von den Industriekunden eine bestimmte Rate für die in einem Monat verbrauchten Kilowattstunden und eine weitere Gebühr für die Infrastruktur, die für die Lieferung dieser Energie unter den Betriebsbedingungen des Kunden erforderlich ist.

Wenn der Kunde mit einer niedrigen Leistungsfaktorlast arbeitet, ist die Bedarfsgebühr höher, da der aktuelle Bedarf höher ist. Die folgende Tabelle 1 zeigt die Unterschiede zwischen Energie und Nachfrage.

Tabelle 1 - Energie und Nachfrage

EnergieNachfrage
Kilowattstunden von:Kilovoltampere von:
- Tonnen KohleGeneratoren
- Acre-Feed von WasserÜbertragungsleitungen
- Fässer ÖlTransformer
- Kubische GasfüßeSchaltanlage
- Unzen UranVerteilersysteme

Die Leistungsfaktor-Strafen für Bedarfsgebühren reichen von keiner bis zu einem Faktor 2 bei der Spitzenleistungsanforderung.

Abbildung 1 zeigt eine Leistungsfaktoranforderung, die von einem Dienstprogramm auferlegt wird. Der Faktor ist F = 0.8 + 0.6 kvarh / kWh, aber nicht weniger als 1 und nicht mehr als 2. Typische Werte für Stromkosten sind 0, 03 bis 0, 05 Cent pro Kilowattstunde und 5, 00 bis 15, 00 pro Monat pro Kilowattstunde Leistungsfaktor korrigierte Nachfrage.

Abbildung 1 - Nachfrage Multiplikator

Der Schmerz eines schlechten Leistungsfaktors kann durch ein Beispiel gezeigt werden. Wenn eine Anlage in einem Monat 100.000 kWh verbraucht, beträgt die Energiekosten von 0, 04 USD pro kWh 4000 USD . Wenn es einen Spitzenbedarf von 400 kW während des Monats hat, beträgt die Bedarfsgebühr bei einem Leistungsfaktor von 1 mit einem Wert von 10, 00 $ / kW ebenfalls 4000 $. Wenn der Leistungsfaktor nur 0, 70 beträgt, steigt die Nachfrage auf $ 5650, ein Anstieg um 41% .

Die Blindleistungskompensation ist in der Regel eine kostenpflichtige Lösung.

Abbildung 2 zeigt einen Bedarf von 400 kW bei einem Leistungsfaktor von 0, 70 wie oben. Die kVA-Nachfrage beträgt 571 kVA und die var Nachfrage 408 kvar.

Abbildung 2 - Leistungsfaktorkorrektur

Wenn eine 300-kV-Kondensatorbatterie zu der Versorgung hinzugefügt wird, sinkt die Nettokvar- Nachfrage auf 108 kVar, die Nachfrage beträgt jetzt 415 kVA, der Leistungsfaktor beträgt jetzt 0, 965, und es gibt keine Leistungsfaktorstrafe .

Ein weiterer Vorteil der Leistungsfaktorkorrektur ist, dass die Speisespannungsregelung verbessert wird. Das Hinzufügen von Kondensatoren reduziert die Quadraturströme, jene Ströme, die um 90 ° phasenverschoben zur Netzspannung sind, aber eine Überkorrektur kann Probleme verursachen.

Viele Versorger sind froh, Kondensatoren auf Verteilern zu bekommen, besonders wenn sie nur während der Arbeitszeit eingeschaltet sind. Einige haben jedoch Probleme mit einem übermäßigen Spannungsanstieg während Perioden mit geringer Last, und einige können auch Tarife haben, die führende Leistungsfaktoren diskriminieren.

Dieselbe kVA-Kapazität wird für einen gegebenen Leistungsfaktor einer führenden Last wie für eine verzögerte benötigt.

Einige Pflanzeningenieure haben eine pathologische Angst vor einem führenden Machtfaktor aus Gründen, die der Autor niemals ergründen könnte. Tatsache ist, dass keine Last eine Vorstellung davon hat, was der Leistungsfaktor ist und sich nicht kümmern kann.

Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass führende Machtfaktoren keine Krankheit an Maschinen oder Menschen verursachen. Die einzige mögliche Sorge für einen führenden Leistungsfaktor ist die Überspannung bei geringer Last, wenn der Leistungsfaktor zu weit nach vorne geht.

In einer großen Anlage kann eine Leistungsfaktorkorrektur an der Schnittstelle zwischen dem Versorgungsunternehmen und dem Kunden angewendet werden, dem Punkt der gemeinsamen Kopplung, wie er bezeichnet wird. Dies ist in der Regel kostengünstiger als das Hinzufügen vieler kleiner Kondensatorbatterien, insbesondere wenn Schaltgeräte benötigt werden oder Oberschwingungen vorhanden sind.

Referenz // Leistungselektronik Design: Ein Leitfaden für Praktiker von Keith H. Sueker

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