Kompensation zur Erhöhung der verfügbaren Wirkleistung

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Allgemeine Planungsgrundlagen – Bestimmungen – Installierte Leistung
Anschluss an das Hochspannungs-Versorgungsnetz des Netzbetreibers
Anschluss an das NS-Verteilnetz des Netzbetreibers
Auswahlhilfe HS- und NS-Verteilnetzarchitektur
Verteilsysteme in NS-Verteilnetzen
Schutz gegen elektrischen Schlag
Schutz von Stromkreisen
Schaltgeräte
Schutz bei Überspannungen und Stoßüberspannungen
Energieeffizienz in elektrischen Verteilnetzen
Blindleistungskompensation und Filterung von Oberschwingungen
Oberschwingungserfassung und - filterung
Stromversorgungen und Verbraucher besonderer Art
Solaranlagen
Wohngebäude und ähnliche Einsatzbereiche sowie besondere Orte und Bereiche
EMV-Richtlinien
Messung

Durch den Anschluss einer Kompensationsanlage kann das Austauschen eines Transformators bei Auftreten eines Lastanstiegs vermieden werden.

Durch die Verbesserung des Leistungsfaktors wird die verfügbare Transformatorleistung erhöht, so dass dieser mehr Wirkleistung liefern kann.

Somit kann u.U. das Austauschen eines Transformators durch eine größere Ausführung aufgrund eines Lastanstiegs vermieden werden. Abbildung L17 enthält das Leistungsvermögen (kW) voll belasteter Transformatoren bei verschiedenen Leistungsfaktoren. Somit erhält man den Anstieg der gelieferten Wirkleistung bei ansteigendem Leistungsfaktor.

tan φ cos φ Bemessungsleistung von Transformatoren (in kVA)
100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000
0,00 1 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000
0,20 0,98 98 157 245 309 392 490 617 784 980 1225 1568 1960
0,29 0,96 96 154 240 302 384 480 605 768 960 1200 1536 1920
0,36 0,94 94 150 235 296 376 470 592 752 940 1175 1504 1880
0,43 0,92 92 147 230 290 368 460 580 736 920 1150 1472 1840
0,48 0,90 90 144 225 284 360 450 567 720 900 1125 1440 1800
0,54 0,88 88 141 220 277 352 440 554 704 880 1100 1480 1760
0,59 0,86 86 138 215 271 344 430 541 688 860 1075 1376 1720
0,65 0,84 84 134 210 265 336 420 529 672 840 1050 1344 1680
0,70 0,82 82 131 205 258 328 410 517 656 820 1025 1312 1640
0,75 0,80 80 128 200 252 320 400 504 640 800 1000 1280 1600
0,80 0,78 78 125 195 246 312 390 491 624 780 975 1248 1560
0,86 0,76 76 122 190 239 304 380 479 608 760 950 1216 1520
0,91 0,74 74 118 185 233 296 370 466 592 740 925 1184 1480
0,96 0,72 72 115 180 227 288 360 454 576 720 900 1152 1440
1,02 0,70 70 112 175 220 280 350 441 560 700 875 1120 1400

Abb. L17Maximal mögliche Wirkleistung voll belasteter Transformatoren zur Versorgung von Verbrauchern mit unterschiedlichen Leistungsfaktorwerten

Beispiel:

(siehe Abb. L18)

Abb. L18Die Kompensation Q ermöglicht das Hinzufügen der Lasterweiterung S2, ohne dass der vorhandene Transformator, dessen Abgabe auf S begrenzt ist, ausgetauscht werden muss.

Eine Anlage wird durch einen mit 450 kW (P1) belasteten 630 kVA-Transformator mit einem durchschnittlichen Leistungsfaktor von 0,8 (induktiv) versorgt.

Die Scheinleistung: S_1=\frac{450}{0,8}=562 kVA

Die entsprechende Blindleistung:  Q_1=\sqrt{S_1^2-P_1^2}=337 kvar

Der voraussichtliche Lastanstieg P2 = 100 kW bei einem Leistungsfaktor von 0,7 (induktiv).

Die Scheinleistung: S_2=\frac{100}{0,7}=143 kVA

Die entsprechende Blindleistung:  Q_2=\sqrt{S_2^2-P_2^2}=102 kvar

Welche Bemessungsleistung einer Kompensationsanlage ist notwendig, um das Austauschen des Transformators zu vermeiden?

Momentan zu liefernde Gesamtleistung:

P = P1 + P2 = 550 kW

Die maximale Blindleistung des 630 kVA-Transformators bei einer Abgabe von 550 kW beträgt:

Qm=\sqrt{S^2-P^2}

Qm=\sqrt{630^2-550^2}=307\, kvar

Benötigte Gesamtblindleistung der Anlage vor der Kompensation:

Q1 + Q2 = 337 + 102 = 439 kvar

Somit ist die Bemessungsleistung der auszuwählenden Kompensationsanlage:

Qkvar = 439 - 307 = 132 kvar

Es ist zu beachten, dass in dieser Berechnung Spitzenlasten und deren Dauer nicht berücksichtigt werden.

Die optimale Verbesserung, d.h. eine Kompensation auf einen Leistungsfaktor von 1 würde eine Leistungsreserve des Transformators von 630 - 550 = 80 kW ermöglichen. Die Kompensationsanlage müsste dann eine Bemessungsleistung von 439 kvar haben.