Kompenzácia jalovej energie pomocou aktívnych filtrov

Návrhu predchádza meranie, na základe ktorého sa kompenzačný rozvádzač projektuje. Pri obsahu vyšších harmonických nad určitú mieru sa kompenzač né kondenzátory chránia predradenými tlmivkami. Narastá rozmer zariadenia, zvyšujú sa tepelné straty a pri použití kompenzačných tlmiviek na kompenzáciu kapacitného charakteru záťaže narastá aj hluk zariadenia.

Na odstránenie týchto negatívnych skutočností možno použiť aktívne filtre. Aktívny filter je statické výkonové elektronické zariadenie, obyčajne paralelne pripojené k záťaži. Srdcom je signálový procesor, ktorý cez rýchle spínacie IGBT tranzistory injektuje meranú sieť tými istými nameranými harmonickými, ale s opačnou fázou. Po sčítaní pôvodných a injektovaných prúdov sa eliminujú harmonické. Aktívny filter má charakter prúdového zdroja, teda má nízku vý stupnú impedanciu s vysokou mierou preťažiteľnosti a aj v sieti so zníženým napätím môže generovať požadované funkcie.

Zariadenie môže korigovať priebeh napätia, prúdu, nesymetriu záťaže, jalovú energiu kapacitnú aj induktívnu, flikre aj výpadky elektrickej energie. Vhodným nastavením možno určitú časť výkonu aktívneho filtra použiť na kompenzáciu jalovej energie, ďalšiu časť na elimináciu harmonického skreslenia alebo od stránenie výpadkov elektrickej energie. Zariadenie je dostupné v troj- a štvorvo dičovom vyhotovení, teda ho možné využiť na zlepšenie nevyvážeností napätia vo fázach a na zníženia prúdu neutrálnym vodičom, čo zvyšuje bezpečnosť inštalácií a umožňuje prevádzku citlivých zariadení.

Výhody zariadenia

Keďže zariadenie neobsahuje banku kondenzátorov priamo pripojenú na zbernice, nedochádza k vzniku ani zosilňovaniu rezonancie. Rýchlosť reakcie do 5 ms sa dá s výhodou použiť na kompenzáciu impulzných záťaží, ako sú napr. indukčné zváračky s krátkou dobou zváracieho cyklu, ale s veľkým výkonom a nesymetrickým zapojením na napájaciu sieť. Absencia výkonovej tlmivky na kompenzovanie kapacitnej jalovej energie má pozitívny vplyv na rozmery, tepelné straty a prevádzkový hluk kompenzačného rozvádzača, čo možno využiť napr. pri kompenzovaní v historických budovách, v ktorých nebývajú samostatné elektrorozvodne alebo sú v stiesnených podmienkach.

Aplikácie

Automobilová výroba

Väčšina kompenzácií jalového výkonu v automobilovom výrobnom priemysle má vysoké požiadavky na rýchlosť odozvy. Tradičným zariadením na kompen záciu je niekedy ťažké splniť takéto požiadavky na vysoko presnú a vysokorých lostnú kompenzáciu jalového výkonu. Rýchlosť dynamickej odozvy aktívneho f iltra je menšia ako 5 ms, čím sa dá upraviť jalový výkon vo veľmi krátkom čase.

Dátové centrum

V dátových centrách s LED osvetlením, servermi a záložnými zdrojmi počas prevádzky býva kapacitný charakter záťaže – nevyžiadaná dodávka jalového výkonu. Aktívny filter dokáže rýchlo a presne vykonávať kapacitnú a indukčnú kompenzáciu jalového výkonu a tým aj stabilizovať napätie, čím prispieva k spo ľahlivej prevádzke.

Ťažký priemysel Hutnícky či petrochemický priemysel má vysokú spotrebu energie a predsta vuje veľkú časť celkovej elektrickej záťaže. Títo veľkí priemyselní odberatelia elektriny majú často svoje vlastné sieťové systémy s oddelením napájania. Ak tívny filter môže slúžiť na komplexnú kompenzáciu vnútorných rozvodných sietí týchto veľkých odberateľov, aby splnili požiadavky na účinník a kvalitu energie elektrizačnej sústavy. Zároveň má obrovské výhody v úspore energie a znižovaní spotreby.

Petrochemický priemysel

Vzhľadom na výrobné potreby v petrochemickom priemysle sa používa veľké množstvo čerpadiel, pričom mnohé sú vybavené frekvenčnými meničmi. V sú časnosti väčšina usmerňovačov vo frekvenčnom meniči používa šesťimpulznú konverziu striedavého prúdu na jednosmerný prúd, takže generované harmo nické sú hlavne 5., 7. a 11. Hlavnými rizikami sú riziká v odchýlkach merania. Tento problém môže vyriešiť použitie aktívnych filtrov.

Náš prínos

Pri aplikáciách v priemysle, obchodných a dátových centrách, v objektoch slu žieb využívame modulárne typy aktívnych filtrov s výkonom 30, 50, 75 a 100 kVAr, ktoré možno podľa potreby zapájať do zostáv s maximálnym výkonom 600 kVAr v skrini s rozmermi 1 000 x 1 000 x 2 200 mm. Samozrejme, možno vytvárať aj mohutnejšie hybridné systémy, kde sa k bloku chránenej kompen zácie pripája aktívny filter.

Výhoda pre zákazníkov

Dodržiavaním účinníka v rozsahu cos 0,95 – 1 v kvadrante odberu činnej a jalovej energie je dodržaná podmienka distribučných spoločností a firmy nie sú penalizované za nevyhovujúci účinník. Inštaláciou aktívneho filtra pri techno logickom zariadení sa eliminujú straty na prívodnom vedení, čo šetrí prevádz kové náklady a prispieva k bezpečnosti prevádzky. Využitím aktívneho filtra na odstránenie harmonického skreslenia napájacej siete prispievame k zníženiu strát v elektrorozvodoch a k zvýšenej spoľahlivosti prevádzky. Ak sa použije aktívny filter na eliminovanie flikrov, dosiahneme zvýšenie kvality pracovného prostredia.