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Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Blindleistungskompensation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die von induktiven Verbrauchern (beispielsweise Motoren) oder nicht linearen Verbrauchern (beispielsweise Stromrichtern) während des Betriebes gebrauchte Blindleistung kann vom Energieversorgungsunternehmen gegen Berechnung von Blindarbeitskosten geliefert werden, vielfach ist es jedoch vorgesehen, die Blindleistung am Ort des Verbrauchers unter Einsatz einer mit Kondensatoren bestückten Blindleistungskompensationsanlage zu kompensieren.

Häufig wird versucht, die Blindleistungskompensation mittels einer regelbaren Blindleistungskompensationsanlage durchzuführen, um verschiedene Lasten mit unterschiedlichen Einschaltzeiten wirtschaftlich zu kompensieren. Derartige regelbare Blindleistungskompensationsanlagen haben einen Blindleistungsregler, der den aktuellen Ist- Leistungsfaktor mißt, mit einem vorgegebenen Ziel-Leistungsfaktor und einem einzuhaltenden Mindest-Ist-Leistungsfaktor vergleicht und entsprechende Kondensatorstufen der Blindleistungskompensationsanlage zu- oder abschaltet. Der vorgegebene Ziel- Leistungsfaktor hängt von der Tarifgestaltung des Energieversorgungsunternehmens ab. Ziel ist es, die vom Energieversorgungsunternehmen vorgegebene Freigrenze an Blindarbeit einzuhalten, damit keine Blindarbeitskosten vom Energieversorgungsunternehmen berechnet werden.

Üblicherweise richtet sich die Auslegung der Blindleistungskompensationsanlage nach dem maximalen Blindleistungsbedarf, der sich aus der maximalen Wirkleistung der zu kompensierenden Anlage, dem Mindest-Ist-Leistungsfaktor und dem Ziel- Leistungsfaktor ergibt. Der maximale Blindleistungsbedarf ist jedoch nicht dauernd vorhanden und der in der Praxis notwendige mittlere Blindleistungsbedarf ist wesentlich niedriger. Dennoch wird die Blindleistungskompensationsanlage üblicherweise für den maximalen Blindleistungsbedarf ausgelegt, weil sie sonst während der Zeiten des maximalen Blindleistungsbedarfs nicht voll kompensieren könnte und dann vom Energieversorgungsunternehmen in Rechnung gestellte Blindarbeitskosten anfallen. In Zeiten mit niedrigem Blindleistungsbedarf wird die Blindleistungskompensationsanlage allerdings nur teilweise genutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Blindleistungskompensation anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Blindleistungskompensationsanlage nicht nach dem maximalen Blindleistungsbedarf, sondern nach dem im Vergleich hierzu wesentlich geringeren mittleren Blindleistungsbedarf, d. h. der mittleren zu kompensierenden Blindarbeit, ausgelegt wird. Die hiermit eingesparten Anlagekosten stellen einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil dar, darüber hinaus wird der für die Blindleistungskompensationsanlage erforderliche Raumbedarf reduziert und die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen zu kompensierender Anlage und Blindleistungskompensationsanlage können mit reduziertem Querschnitt ausgelegt werden.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. In der Figur ist ein Netz 1 mit daran angeschlossener zu kompensierender Anlage 2 dargestellt. Ein Blindleistungs-Differenzregler 3 liegt eingangsseitig ebenfalls am Netz 1 und steuert ausgangsseitig eine Blindleistungskompensationsanlage 4 an, welche ebenfalls am Netz 1 angeschlossen ist. Der Blindleistungs- Differenzregler 3 erfaßt die aktuellen interessierenden Netzspannungen und Netzströme, um hieraus die Blindarbeit im Zusammenhang mit der zu kompensierenden Anlage zu ermitteln. Als Eingangsgrößen werden dem Blindleistungs-Differenzregler 3 der Ziel- Leistungsfaktor cosφ2 und der erhöhte Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max vorgegeben.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Blindenergie-Differenzregelung weist folgendes Prinzip auf:

  • - Der Blindenergie-Differenzregler 3 wird zunächst auf den Ziel-Leistungsfaktor cosφ2 entsprechend dem mit dem Energieversorgungsunternehmen (EVU) vereinbarten Tarif eingestellt.
  • - Anhand der aktuellen Netzspannungen und Netzströme der zu kompensierenden Anlage 2 erfaßt und zählt der Blindenergie-Differenzregler 3, ob und wieviel Blindarbeit (kvarh) Unterkompensation vorhanden ist. Wenn Blindarbeit fehlt, d. h. bei festgestellter Unterkompensation, verändert der Blindenergie-Differenzregler den Ziel- Leistungsfaktor automatisch bis zu einem erhöhten Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max, wobei dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor auf einen Wert von 1,0 begrenzt ist. Dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max wird beibehalten, bis die fehlende Blindarbeit (Unterkompensation) aufgeholt ist.

Durch die Begrenzung des erhöhten Ziel-Leistungsfaktor cosφ2max auf den Wert 1,0 wird vorteilhaft eine unzulässige Über-Kompensation vermieden.

Die durch die Blindenergie-Differenzregelung erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Es sind gegeben:

Maximale Wirkleistung der zu kompensierenden Anlage: Pmax = 800 kW

Mindest-Ist-Leistungsfaktor: cosφ1 = 0,65

Mittlere Wirkleistung der zu kompensierenden Anlage: Pmittel = 500 kW

Mittlerer Ist-Leistungsfaktor: cosφ1mittel = 0,70

Ziel-Leistungsfaktor entsprechend Vereinbarung mit EVU: cosφ2 = 0,90

Die zu installierende Blindleistung Q der erforderlichen Blindleistungskompensationsanlage berechnet sich gemäß üblicher Auslegung nach maximaler Wirkleistung, Mindest-Ist-Leistungsfaktor und Ziel-Leistungsfaktor gemäß



Q1[kvar] = Pmax[kW].(tanφ1 - tanφ2) oder auch



Q1[kvar] = Pmax[kw].(tan(arccos(cosφ1)) - tan(arccos(cosφ2)))



und mit den konkreten Angaben des betrachteten Ausführungsbeispiels



Q1 = 800.(1,169 - 0,484)kvar = 548 kvar.

Die zu installierende Blindleistung Q der erforderlichen Blindleistungskompensationsanlage berechnet sich gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Auslegung (Blindenergie-Differenzregelung) nach mittlerer Wirkleistung Pmittel, mittlerem Ist- Leistungsfaktor cosφ1mittel und Ziel-Leistungsfaktor cosφ2 gemäß



Q2[kvar] = Pmittel[kW].(tanφ1mittel - tanφ2) oder auch



Q2[kvar] = Pmittel[kw].(tan(arccos(cosφ1mittel)) - tan(arccos(cosφ2)))



und mit den konkreten Angaben des betrachteten Ausführungsbeispieles



Q1 = 500.(1,020 - 0,484)kvar = 268 kvar.

Wie das vorstehend beschriebene konkrete Ausführungsbeispiel aufzeigt, muß bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Blindenergie-Differenzregelung im Vergleich zur üblichen Auslegung bei der Blindleistungskompensationsanlage lediglich etwa nur die Hälfte der Blindleistung installiert werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Blindleistungskompensation, wobei auf einen Ziel- Leistungsfaktor (cosφ2) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blindenergie- Differenzregler (3) anhand der aktuellen Netzspannungen und Netzströme der zu kompensierenden Anlage (2) erfaßt und zählt, ob und wieviel Blindarbeit Unterkompensation vorhanden ist und daß der Blindenergie-Differenzregler (3) bei festgestellter Unterkompensation den Ziel-Leistungsfaktor (cosφ2) automatisch bis zu einem erhöhten Ziel- Leistungsfaktor (cosφ2max) erhöht, wobei dieser erhöhte Ziel-Leistungsfaktor (cosφ2max) beibehalten wird, bis die fehlende Blindarbeit aufgeholt ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Ziel-Leistungsfaktor (cosφ2max) auf einen Wert von 1,0 begrenzt ist.






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