Harmoniczne a kompensacja mocy biernej

Współczesne zakłady są pełne urządzeń elektronicznych. Zasilacze impulsowe, falowniki, sterowniki, oświetlenie LED, ładowarki i systemy UPS generują nie tylko energię bierną, ale również harmoniczne. Te zniekształcenia prądu i napięcia mogą poważnie utrudniać skuteczną kompensację.

Co to są harmoniczne?

Harmoniczne to dodatkowe składowe prądu lub napięcia o częstotliwościach będących wielokrotnością podstawowej 50 Hz. W instalacji przemysłowej najczęściej spotyka się harmoniczne 3, 5, 7, 11 i wyższe.

Pojawiają się tam, gdzie pracują urządzenia nieliniowe. Zniekształcają one kształt sinusoidy i wpływają na pozostałe urządzenia w sieci.

Dlaczego harmoniczne przeszkadzają w kompensacji?

Klasyczna bateria kondensatorów jest zaprojektowana do pracy z częstotliwością 50 Hz. Gdy w instalacji pojawiają się harmoniczne, kondensatory mogą:

• przegrzewać się,
• przedwcześnie się starzeć,
• tworzyć rezonanse z transformatorem i siecią,
• zwiększać przepływ prądów harmonicznych,
• słabiej kompensować energię bierną na podstawowej częstotliwości.

Rezonans jest szczególnie niebezpieczny, ponieważ może prowadzić do uszkodzenia kondensatorów, wyłączników i innych elementów instalacji.

Jak rozpoznać problem?

Najprostszym sygnałem jest częsta awaria baterii kondensatorów lub niespodziewane wyłączenia. Można to potwierdzić pomiarem, który pokaże:

• poziom zniekształceń THD,
• częstotliwości dominujących harmonicznych,
• temperaturę kondensatorów,
• prądy w poszczególnych gałęziach baterii.

Jakie są rozwiązania?

W obiektach z wysokim poziomem harmonicznych stosuje się:

• baterie kondensatorów z dławikami,
• aktywne filtry harmonicznych,
• kompensatory aktywne z funkcją filtrowania,
• układy hybrydowe łączące kompensację i filtrację.

Wybór zależy od poziomu zniekształceń, profilu obciążenia, obecności energii biernej indukcyjnej i pojemnościowej oraz planów rozwoju instalacji.

Podsumowanie

W nowoczesnych zakładach kompensacja mocy biernej nie może ignorować harmonicznych. Klasyczne baterie kondensatorów mogą sobie nie poradzić, a nieprawidłowo dobrane rozwiązanie może nawet pogorszyć sytuację. VARAI wykonuje pomiar i dobiera urządzenie, które radzi sobie zarówno z energią bierną, jak i ze zniekształceniami.