Ermitteln des kapazitiven Blindleistungsbedarfs

Allgemeine Methode für neue, noch nicht installierte Verbrauchernetze

Auflistung der Verbraucher bei der Planung eines neuen Verbrauchernetzes

Wird ein Verbrauchernetz für einen neuen Betrieb geplant, werden die Verbraucher, wie in Kapitel Gesamtleistungsaufnahme einer Anlage beschrieben, in Verbraucherlisten zusammengestellt, um den Leistungsbedarf für die verschiedenen Anlagenebenen (Haupt- und Unterverteiler) zu ermitteln. Unter Berücksichtigung der Leistungsfaktoren und der Gleichzeitigkeitsfaktoren wird der Wirk- und Blindleistungsbedarf (induktiv) pro Verteilebene berechnet und mit einer Reserve beaufschlagt. Mit den Werten und einem festzulegenden Ziel-Leistungsfaktor berechnen sich die Bemessungsleistungen für die einzelnen Kompensationsanlagen. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich auch die optimalen Anschlusspunkte für Einzel-, Gruppen- oder Zentralkompensation unter wirtschaftlichen und technischen Kriterien hinreichend gut festlegen.

Allgemeine Methode für bereits bestehende Verbrauchernetze

Die Bemessungsleistung von Kompensationsanlagen für bestehende Verbrauchernetze können nach einer der folgenden Methoden ermittelt werden.

Messen von Strom, Spannung und Leistungsfaktor mit evtl. vorhandenen Zeigermessinstrumenten

Bei dieser Messung mit anschließender Berechnung ist besonders darauf zu achten, dass die zu kompensierenden Verbraucher auch eingeschaltet sind. Die Methode kann falsche Ergebnisse bringen, da die einzelnen Messungen nur Augenblickswerte darstellen. Es ist daher notwendig, dass das Berechnungsergebnis aus den Mittelwerten mehrerer Messungen aus Zeiträumen mit hoher Belastung gebildet wird. Es ist somit wichtig, dass die Person, die die Messungen vornimmt, gute betriebliche Kenntnisse hat.

Messen des induktiven Blindleistungsbedarfs mit eingebauten digitalen Universal-Messgeräten

Zuverlässige und einfache Ergebnisse erhält man, wenn bereits ein digitales Universal-Messgerät, wie zum Beispiel ein PM200 oder PM700 von Schneider Electric, in der Einspeisung einer Verteilungsanlage eingebaut ist (siehe Abb. L15a).

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Abb. L15a – Digitales Universal-Messgerät PM700

Abb. L16 – Reduktion der angemeldeten Leistung durch Verbesserung des Leistungsfaktors

Mit diesen Universal-Messgeräten können die über ein einstellbares Zeitfenster gemittelten (z.B. 15 Minuten) Maximumzähler von Wirk- Blind-, und Scheinleistungen über ein Wochen- oder Monatsintervall sehr einfach abgelesen werden. Die Bemessungsleistung der Kompensationsanlage kann dann einfach berechnet werden. Da der Preis von einfachen Universal-Messgeräten im Verhältnis zu den Einsparungen gering ist, lohnt sich (mit Blick auf die zusätzlich zur Verfügung stehenden sicheren Informationen) der Austausch von Zeigerinstrumenten.

Ermitteln des induktiven Blindleistungsbedarfs durch Ablesen von Zählerständen

Wirk- und Blindstromzähler werden über einige Tage (z.B. die Arbeitstage einer Woche) bei typischer Betriebsauslastung, vor und nach der Arbeitsschicht abgelesen. Aus den Differenzen der Zählerstände, der Messdauer und ggf. eines Stromwandler-Übersetzungsverhältnisses kann die Bemessungsleistung der Kompensationsanlage berechnet werden. Die Leistung der Kompensationsanlage wird dann auf den höchsten Tageswert hin ausgewählt.

Ermitteln des induktiven Blindleistungsbedarfs mit der Monatsabrechnung des Energieversorgers

Wie im Abschnitt Messen von Strom, Spannung und Leistungsfaktor mit evtl. vorhandenen Zeigermessinstrumenten beschrieben, setzt sich die Monatsabrechnung des Versorgungsunternehmens aus der Leistungsverrechnung sowie der Wirk- und Blindarbeitsverrechnung zusammen. Mit den Werten der Wirk- und Blindarbeit des Tagtarifes kann ein durchschnittlicher Leistungsfaktor ermittelt werden. Mit dem Wert der Leistungsverrechnung und dem Ziel-Leistungsfaktor ergibt sich die Bemessungsleistung der Kompensationsanlage.

Beispiel:

Laut der monatlichen Abrechnung hat ein Unternehmen einen Wirkenergieverbrauch von 14.000 kWh und einen Blindenergieverbrauch von 12.320 kvarh im Tagtarif. Das Unternehmen bezahlt demnach einen Teil des Blindenergieverbrauches an das Versorgungsunternehmen. Weiterhin wird eine Leistung von 110 kW in der Abrechnung verrechnet. Aus den Energieverbrauchswerten errechnet sich der mittlere Leistungsfaktor über den Tangens von Blindenergieverbrauch geteilt durch Wirkenergieverbrauch (tan φ = 0,88 ist cos φ = 0,75). Der Ziel-Leistungsfaktor wird mit cos φ = 0,93 festgelegt.

In Abb. L15b liegt der Schnittpunkt der Reihe cos φ = 0,75 (vor der Kompensation) und der Spalte cos φ = 0,93 (nach der Kompensation) bei einem Bemessungsleistungswert von 0,487 kvar pro kW Last. Für die verrechnete Leistungsspitze von 110 kW ist daher eine geregelte Kompensationsanlage von 110 x 0,487 = 53,6 kvar mindestens erforderlich.

Abb. L15b – Kompensationsleistung (kvar) pro Wirkleistung der Last (in kW) zur Verbesserung des Leistungsfaktors einer Anlage

Vor der Kompensation		Bemessungsleistung (kvar) der zu installierenden Kompensationsanlage pro kW Last zur Verbesserung des cos ϕ (des Leistungsfaktors) oder tan ϕ auf einen gegebenen Wert
		tan φ	0,75	0,59	0,48	0,46	0,43	0,40	0,36	0,33	0,29	0,25	0,20	0,14	0,0
tan φ	cos φ	cos φ	0,80	0,86	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99	1
2,29	0,40		1,557	1,691	1,805	1,832	1,861	1,895	1,924	1,959	1,998	2,037	2,085	2,146	2,288
2,22	0,41		1,474	1,625	1,742	1,769	1,798	1,831	1,840	1,896	1,935	1,973	2,021	2,082	2,225
2,16	0,42		1,413	1,561	1,681	1,709	1,738	1,771	1,800	1,836	1,874	1,913	1,961	2,022	2,164
2,10	0,43		1,356	1,499	1,624	1,651	1,680	1,713	1,742	1,778	1,816	1,855	1,903	1,964	2,107
2,04	0,44		1,290	1,441	1,558	1,585	1,614	1,647	1,677	1,712	1,751	1,790	1,837	1,899	2,041
1,98	0,45		1,230	1,384	1,501	1,532	1,561	1,592	1,628	1,659	1,695	1,737	1,784	1,846	1,988
1,93	0,46		1,179	1,330	1,446	1,473	1,502	1,533	1,567	1,600	1,636	1,677	1,725	1,786	1,929
1,88	0,47		1,130	1,278	1,397	1,425	1,454	1,485	1,519	1,532	1,588	1,629	1,677	1,758	1,881
1,83	0,48		1,076	1,228	1,343	1,370	1,400	1,430	1,464	1,497	1,534	1,575	1,623	1,684	1,826
1,78	0,49		1,030	1,179	1,297	1,326	1,355	1,386	1,420	1,453	1,489	1,530	1,578	1,639	1,782
1,73	0,50		0,982	1,232	1,248	1,276	1303	1,337	1,369	1,403	1,441	1,481	1,529	1,590	1,732
1,69	0,51		0,936	1,087	1,202	1,230	1,257	1,291	1,323	1,357	1,395	1,435	1,483	1,544	1,686
1,64	0,52		0,894	1,043	1,160	1,188	1,215	1,249	1,281	1,315	1,353	1,393	1,441	1,502	1,644
1,60	0,53		0,850	1,000	1,116	1,144	1,171	1,205	1,237	1,271	1,309	1,349	1,397	1,458	1,600
1,56	0,54		0,809	0,959	1,075	1,103	1,130	1,164	1,196	1,230	1,268	1,308	1,356	1,417	1,559
1,52	0,55		0,769	0,918	1,035	1,063	1,090	1,124	1,156	1,190	1,228	1,268	1,316	1,377	1,519
1,48	0,56		0,730	0,879	0,996	1,024	1,051	1,085	1,117	1,151	1,189	1,229	1,277	1,338	1,480
1,44	0,57		0,692	0,841	0,958	0,986	1,013	1,047	1,079	1,113	1,151	1,191	1,239	1,300	1,442
1,40	0,58		0,665	0,805	0,921	0,949	0,976	1,010	1,042	1,076	1,114	1,154	1,202	1,263	1,405
1,37	0,59		0,618	0,768	0,884	0,912	0,939	0,973	1,005	1,039	1,077	1,117	1,165	1,226	1,368
1,33	0,60		0,584	0,733	0,849	0,878	0,905	0,939	0,971	1,005	1,043	1,083	1,131	1,192	1,334
1,30	0,61		0,549	0,699	0,815	0,843	0,870	0,904	0,936	0,970	1,008	1,048	1,096	1,157	1,299
1,27	0,62		0,515	0,665	0,781	0,809	0,836	0,870	0,902	0,936	0,974	1,014	1,062	1,123	1,265
1,23	0,63		0,483	0,633	0,749	0,777	0,804	0,838	0,870	0,904	0,942	0,982	1,030	1,091	1,233
1,20	0,64		0,450	0,601	0,716	0,744	0,771	0,805	0,837	0,871	0,909	0,949	0,997	1,058	1,200
1,17	0,65		0,419	0,569	0,685	0,713	0,740	0,774	0,806	0,840	0,878	0,918	0,966	1,007	1,169
1,14	0,66		0,388	0,538	0,654	0,682	0,709	0,743	0,775	0,809	0,847	0,887	0,935	0,996	1,138
1,11	0,67		0,358	0,508	0,624	0,652	0,679	0,713	0,745	0,779	0,817	0,857	0,905	0,966	1,108
1,08	0,68		0,329	0,478	0,595	0,623	0,650	0,684	0,716	0,750	0,788	0,828	0,876	0,937	1,079
1,05	0,69		0,299	0,499	0,565	0,593	0,620	0,654	0,686	0,720	0,758	0,798	0,840	0,907	1,049
1,02	0,70		0,270	0,420	0,536	0,564	0,591	0,625	0,657	0,691	0,729	0,769	0,811	0,878	1,020
0,99	0,71		0,242	0,392	0,508	0,536	0,563	0,597	0,629	0,663	0,701	0,741	0,783	0,850	0,992
0,96	0,72		0,213	0,364	0,479	0,507	0,534	0,568	0,600	0,634	0,672	0,712	0,754	0,821	0,963
0,94	0,73		0,186	0,336	0,452	0,480	0,507	0,541	0,573	0,607	0,645	0,685	0,727	0,794	0,936
0,91	0,74		0,159	0,309	0,425	0,453	0,480	0,514	0,546	0,580	0,618	0,658	0,700	0,767	0,909
0,88	0,75		0,132	0,82	0,398	0,426	0,453	0,487	0,519	0,553	0,591	0,631	0,673	0,740	0,882
0,86	0,76		0,105	0,255	0,371	0,399	0,426	0,460	0,492	0,526	0,564	0,604	0,652	0,713	0,855
0,83	0,77		0,079	0,229	0,345	0,373	0,400	0,434	0,466	0,500	0,538	0,578	0,620	0,687	0,829
0,80	0,78		0,053	0,202	0,319	0,347	0,374	0,408	0,440	0,474	0,512	0,552	0,594	0,661	0,803
0,78	0,79		0,026	0,176	0,292	0,320	0,347	0,381	0,413	0,447	0,485	0,525	0,567	0,634	0,776
0,75	0,80			0,150	0,266	0,294	0,321	0,355	0,387	0,421	0,459	0,499	0,541	0,608	0,750
0,72	0,81			0,124	0,240	0,268	0,295	0,329	0,361	0,395	0,433	0,473	0,515	0,582	0,724
0,70	0,82			0,098	0,214	0,242	0,269	0,303	0,335	0,369	0,407	0,447	0,489	0,556	0,698
0,67	0,83			0,072	0,188	0,216	0,243	0,277	0,309	0,343	0,381	0,421	0,463	0,530	0,672
0,65	0,84			0,046	0,162	0,190	0,217	0,251	0,283	0,317	0,355	0,395	0,437	0,504	0,645
0,62	0,85			0,020	0,136	0,164	0,191	0,225	0,257	0,291	0,329	0,369	0,417	0,478	0,620
0,59	0,86				0,109	0,140	0,167	0,198	0,230	0,264	0,301	0,343	0,390	0,450	0,593
0,57	0,87				0,083	0,114	0,141	0,172	0,204	0,238	0,275	0,317	0,364	0,424	0,567
0,54	0,88				0,054	0,085	0,112	0,143	0,175	0,209	0,246	0,288	0,335	0,395	0,538
0,51	0,89				0,028	0,059	0,086	0,117	0,149	0,183	0,230	0,262	0,309	0,369	0,512
0,48	0,90					0,031	0,058	0,089	0,121	0,155	0,192	0,234	0,281	0,341	0,484