Kompensation zur Erhöhung der verfügbaren Wirkleistung

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. L17: Maximal mögliche Wirkleistung voll belasteter Transformatoren zur Versorgung von Verbrauchern mit unterschiedlichen Leistungsfaktorwerten

Beispiel: (siehe Abb. L18)

Abb. L18 – Die 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: [math]\displaystyle{ S_1=\frac{450}{0,8}=562 }[/math] kVA

Die entsprechende Blindleistung: [math]\displaystyle{ Q_1=\sqrt{S_1^2-P_1^2}=337 }[/math] kvar

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

Die Scheinleistung: [math]\displaystyle{ S_2=\frac{100}{0,7}=143 }[/math] kVA

Die entsprechende Blindleistung: [math]\displaystyle{ Q_2=\sqrt{S_2^2-P_2^2}=102 }[/math] 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:

[math]\displaystyle{ Qm=\sqrt{S^2-P^2} }[/math]     [math]\displaystyle{ Qm=\sqrt{630^2-550^2}=307\, kvar }[/math]

Benötigte Gesamtblindleistung der Anlage vor der Kompensation:

Q₁ + Q₂ = 337 + 102 = 439 kvar

Somit ist die Bemessungsleistung der auszuwählenden Kompensationsanlage:

Q_kvar = 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.