Kompensacja mocy biernej – gdy problemem okazały się przekładniki

W opisywanym obiekcie miesięczne opłaty za energię bierną wynosiły około 12 tys. zł.
Po wdrożeniu kompensacji opłaty spadły do 0 zł, a inwestycja zwróci się w niecałe 4 miesiące.

Miało być szybko i bez problemów

Dostałem zlecenie przygotowania oferty na kompensację mocy biernej w obiekcie handlowym.

Jak zawsze w takim przypadku zaproponowałem wykonanie tygodniowych pomiarów oraz analizę faktur — sam dobór kompensacji na podstawie faktur bardzo często nie pokazuje pełnego obrazu sytuacji. Po akceptacji zakresu prac pojechałem na wizję lokalną.

Na miejscu dostałem aktualny schemat instalacji elektrycznej. Na schemacie były już zaznaczone przekładniki prądowe przygotowane pod przyszły układ kompensacji.

Po sprawdzeniu rozdzielnicy okazało się, że faktycznie:

• przekładniki prądowe były zamontowane,
• ich klasa i przekładnia były zgodne z tym, co sam chciałbym zastosować,
• miejsce do podłączenia kompensatora było przygotowane,
• a sam montaż urządzenia wydawał się formalnością.

Na pierwszy rzut oka wyglądało to więc idealnie.

Analiza pomiarów i dobór kompensatora

Po przeanalizowaniu faktur okazało się, że ilość oddawanej energii biernej pojemnościowej jest podobna przez cały rok. W tym przypadku nie było wyraźnej sezonowości, czyli sytuacji, w której np. zimą problem mocno rośnie, a latem jest dużo mniejszy.

Pomiary potwierdziły, że odpowiednim rozwiązaniem będzie kompensator aktywny o mocy 50 kVAr.

Ponieważ jednak był to stosunkowo nowy obiekt i nie było pewności, czy w przyszłości nie zostanie rozbudowany, zaproponowałem urządzenie o mocy 75 kVAr. Dawało to bezpieczny zapas mocy na przyszłość i większą elastyczność pracy układu.

Pierwszy sygnał, że coś jest nie tak

Po umówieniu terminu montażu przyjechałem do obiektu i rozpocząłem podłączanie kompensatora.

W trakcie prac zwróciłem uwagę na jedną rzecz — przekładniki prądowe nie były uziemione. Podczas wcześniejszej wizji lokalnej tego nie zauważyłem.

Sam brak uziemienia nie był jeszcze największym problemem, bo przekładniki były zwarte. W praktyce jednak od razu zapaliło mi się żółte światełko, że warto dokładniej przyjrzeć się całemu układowi pomiarowemu.

Prawdziwy problem pojawił się dopiero przy podłączaniu obwodów prądowych do złączek zamontowanych w rozdzielnicy.

Na pierwszy rzut oka zworki zwierające przekładniki wyglądały poprawnie. Dopiero przy próbie ich wyjęcia okazało się, że zostały wykonane ze zwykłej linki i nie były prawidłowo osadzone w złączkach.

Mówiąc krótko — wyglądało dobrze, ale połączenie nie było pewne.

Kompensator ruszył, ale pomiary były z kosmosu

Po podłączeniu kompensatora i uruchomieniu układu od razu było widać, że coś jest nie tak.

Na fazach L1 i L3 współczynnik mocy cos φ zaczął mocno „pływać” — wartości zmieniały się mniej więcej od 0,2 do 0,8.

Tymczasem na fazie L2 wszystko wyglądało poprawnie — cos φ był stabilny i wynosił około 0,98, czyli dokładnie tyle, ile zostało ustawione podczas konfiguracji urządzenia.

Taki objaw od razu wskazywał na problem z pomiarem prądu, a nie z samym kompensatorem.

Najprawdopodobniej nieprawidłowo wykonane mostkowanie przekładników doprowadziło do uszkodzenia dwóch z trzech przekładników. Co ważne — one nie przestały działać całkowicie. Pokazywały wartości, ale były to wartości niestabilne i błędne.

To jest bardzo zdradliwa sytuacja, bo urządzenie „coś widzi”, ale na podstawie takich danych nie jest w stanie poprawnie kompensować instalacji.

Wymiana przekładników zamiast prostego uruchomienia

Na szczęście miałem w samochodzie zapasowy komplet przekładników z otwieranym rdzeniem. Problem polegał na tym, że obiekt normalnie pracował i nie było możliwości jego wyłączenia.

Przygotowałem więc nowy układ pomiarowy i zamontowałem przekładniki bez konieczności wyłączania całego obiektu, z zachowaniem wymaganych środków bezpieczeństwa.

Po wymianie przekładników sytuacja od razu się zmieniła.

Kompensator zaczął pokazywać prawidłowe wartości, a układ pracował stabilnie.

Efekt po uruchomieniu

Następnego dnia sprawdziłem dane z licznika w systemie zdalnego odczytu.

Na wykresie bardzo dobrze było widać moment uruchomienia kompensacji.

Do około godziny 14:00 licznik rejestrował energię bierną pojemnościową. Po uruchomieniu kompensatora wartość spadła do 0 kVArh i utrzymała się na tym poziomie.

To najlepsze potwierdzenie, że układ został uruchomiony poprawnie, a problem został wyeliminowany u źródła.

Co z tego wynika?

Ten przypadek bardzo dobrze pokazuje, że nawet dobrze dobrany kompensator nie będzie działał prawidłowo, jeśli układ pomiarowy przekazuje błędne dane.

W tym obiekcie:

• moc kompensatora była dobrana poprawnie,
• miejsce montażu było przygotowane,
• przekładniki teoretycznie były przewidziane już na etapie projektu,
• a mimo to układ nie mógł działać poprawnie przez problem z pomiarem prądu.

Dlatego przy kompensacji mocy biernej nie wystarczy samo zamontowanie urządzenia. Trzeba jeszcze mieć pewność, że kompensator prawidłowo „widzi” instalację.

Właśnie dlatego tak duże znaczenie mają przekładniki prądowe, ich prawidłowe podłączenie, klasa dokładności i pewne wykonanie całego obwodu pomiarowego.

Realizacja poza Dolnym Śląskiem

Ten przypadek realizowałem w Ostrowie Wielkopolskim, ale podobne problemy z układami pomiarowymi spotykam również przy realizacjach na Dolnym Śląsku.

Na co dzień działam głównie we Wrocławiu, Opolu, Lubinie, Głogowie i okolicach, ale przy konkretnych tematach związanych z kompensacją mocy biernej zdarzają się również realizacje w dalszych lokalizacjach.

Jeśli masz kompensator, który nie działa tak jak powinien – warto to sprawdzić

Czasami problemem nie jest samo urządzenie, tylko to, jakie dane do niego trafiają.