Importanța corecției factorului de putere în cazul integrării unui sistem fotovoltaic

Dragă prieten al Electrisium,

în acest articol vom prezenta soluțiile de corecție a factorului de putere pe care compania COMAR Condensatori le furnizează și, în plus, veți descoperi importanța acelor soluții în cazul în care în instalația electrică este integrat un sistem fotovoltaic.

Există trei componente ale puterii în sistemul electric:

► Puterea activă (P), măsurată în wați (W), este componenta utilizată efectiv pentru operarea echipamentelor și mașinilor electrice;

► Puterea reactivă (Q), măsurată în volți amper reactiv (VAR), este importantă pentru menținerea câmpului electromagnetic în circuitele de curent alternativ (AC), ceea ce permite transformatoarelor și motoarelor să funcționeze, fără aceasta, transferul de energie nu ar a fi posibil;

► Puterea aparentă (S), măsurată în volți amperi (VA), cunoscută sub numele de putere totală, este o combinație între puterea activă și puterea reactivă.

În diagrama vectorială din Fig. 1, puterea activă P este reprezentată de un vector orizontal, în timp ce vectorul pentru puterea aparentă S este în urma puterii active cu unghiul φ și vectorul putere reactivă Q completează triunghiul.

Factorul de putere sau cos φ, este o măsură a eficienței în sistemele electrice și descrie relația dintre Puterea Active (P) consumată și Puterea aparentă (S) cerută de sarcină. Se calculează ca raport între puterea activă, măsurată în wați (W), și puterea aparentă, măsurată în volți-amperi (VA).

Un factorul de putere redus înseamnă că energia este utilizată ineficient și, în consecință, are un impact semnificativ asupra companiilor, deoarece poate duce la:

► Daune cauzate de supraîncălzire izolației și echipamentelor;

► Cerințe pentru creșterea cantității de putere activă, deci consum mai mare de energie;

► Pierderi considerabile de putere în rețea și pierderi mari la transformator;

► Căderi de tensiune în rețea rezultând cost general mai mare pentru operatorul de rețea deoarece factorul de putere mai mic necesită un curent mai mare pentru a alimenta sarcinile. Acesta este motivul pentru care consumatorii al căror factor de putere este sub o valoare specificată li se solicită plata unor penalități la factura de energie electrică.

Factorul de putere poate fi corectat folosind condensatoare pentru a reduce puterea reactivă în circuit crescând astfel factorul de putere. Un condensator ajută la îmbunătățirea factorului de putere prin eliberarea liniei de alimentare de puterea reactivă cauzată de o sarcină inductivă, fără a afecta funcționarea acelei sarcini. Implementarea soluțiilor de corecție a factorului de putere folosind condensatoare crește eficiența alimentării cu energie electrică, reducând în același timp consumul de energie și oferind economii de costuri la electricitate și, în plus, optimizează eficiența sistemelor de energie regenerabilă precum sistemele eoliene și solare și de cogenerare.

Corecția factorului de putere pentru o sarcină inductivă constă pur și simplu în conectarea condensatoarelor în paralel cu sarcina. În diagrama vectorială din Fig. 2, condensatorul conectat în paralel furnizează o putere reactivă Qc, care anulează o parte din puterea reactivă inițială Q1, lăsând o putere reactivă finală redusă Q2. În consecință, puterea aparentă este scăzută de la S1 la S2, precum și unghiul de la φ1 la φ2, în timp ce puterea activă P rămâne constantă.

Condensatoarele pot furniza 100% din puterea reactivă compensată dacă este necesar, astfel încât puterea lor reactivă să fie egală cu puterea reactivă a sarcinii inductive, deci P = S și deci cos φ = 1, dar în practică o corecție a factorului de putere între 92% și 98 % (0,92 până la 0,98) este de obicei suficientă.

Practic, condensatoarele de corecție a factorului de putere măresc capacitatea de încărcare a sistemului electric, ceea ce permite adăugarea unor sarcini suplimentare în sistem fără a modifica puterea sa aparentă.

Prin normele și reglementările naționale privind factorul de putere admisibil și, de asemenea, prin penalizările aferente, consumatorii sunt încurajați să își minimizeze consumul de energie reactivă și să evite generarea excesivă de putere reactivă.

Companiile de utilități percep consumatorilor o taxă de penalizare în plus față de tarifele de consum atunci când factorul lor de putere este mai mic decât minimul specific solicitat.

Efortul de reducere a dependenței de combustibilii fosili pentru generarea de energie a dus la creșterea rapidă a implementării sistemelor de generare a energiei fotovoltaice, ca sursă durabilă de energie electrică și o soluție importantă pentru abordarea problemelor de mediu. Investiția într-un sistem fotovoltaic este cu siguranță o decizie înțeleaptă, totuși introducerea acestei surse suplimentare de energie poate duce la probleme semnificative de calitate a puterii legate de factorul de putere. Din păcate, mulți consumatori nu iau în considerare aceste probleme și nu sunt conștienți că integrarea unui sistem fotovoltaic înrăutățește factorul de putere și, în consecință, duce la riscul unor penalități la factura de energie. Prin urmare, este esențial să echipați sistemul cu o soluție adecvată de corecție a factorului de putere pentru a compensa aceste discrepanțe.

Există unele invertoare solare care oferă posibilitatea de a fi configurate pentru a asigura o capacitate limitată de corecție a factorului de putere, fie din excesul de capacitate, dacă este cazul, fie prin limitarea capacității lor de ieșire. Cu toate acestea, cea mai răspândită soluție este utilizarea unui sistem de corecție a factorului de putere (PFC) care este capabil să compenseze cu precizie puterea reactivă, rezultând factorul de putere solicitat.

După cum este reprezentat în Fig. 3, atunci când nu există un sistem fotovoltaic integrat, puterea activă P1 și puterea reactivă Q1 extrase din rețea sunt aproape egale, astfel încât factorul de putere cosφ1 se află între limitele cerute. Un sistem fotovoltaic funcționează de obicei în paralel cu rețeaua, astfel încât puterea activă fotovoltaică Pf (generată de sistemul fotovoltaic) poate susține cererea de energie a consumatorului în timpul zilei. Sistemul fotovoltaic injectează putere activă Pf atunci când există iradiere solară, astfel, din rețea va fi nevoie de mai puțină putere activă P2, în timp ce puterea reactivă rămâne neschimbată Q1=Q2 deoarece este determinată de sarcini, în consecință unghiul φ crește φ2 > φ1 iar factorul de putere scade cosφ2 < cosφ1.

COMAR Condensatori este o companie italiană care are know-how-ul și experiența de a proiecta și produce condensatoare monofazate și trifazate, precum și sisteme de corecție a factorului de putere (PFC), la joasă și medie tensiune. Compania se concentrează să ofere soluții de calitate a energiei, astfel încât să optimizeze eficiența sistemelor electrice, atât prin compensarea factorului de putere, cât și prin filtrarea conținutului de armonici.

COMAR Condensatori oferă o gamă largă de sisteme automate de corecție a factorului de putere care pot menține factorul de putere la valoarea dorită, în funcție de conținutul de armonici din rețea:

a) Seria DMP-FTV

► Distorsiune armonică maximă în curent permisă în rețea THDI(r) = 40%

► Distorsiune armonică maximă în curent admisă în condensatoare THDI(c) = 90%

b) Seria AAR/100, AAR/600 e AAR/D20, echipate cu bobine de blocare

► Distorsiune armonică maximă în curent permisă în rețea THDI(r) = 100%

► Distorsiune armonică maximă în tensiune permisă în rețea THDV(r) = 3%, 6%, 20%

Toate sistemele automate de corecție a factorului de putere, cu sau fără bobine de blocare, pot fi echipate cu inserție statică, pentru un răspuns instantaneu la variațiile de sarcină.

Este întotdeauna recomandat să se efectueze măsurătorile necesare în rețeaua de energie electrică, pentru a putea dimensiona corect sistemul de corecție a factorului de putere și pentru a alege soluția adecvată și, în plus, pentru a estima distorsiunea armonică totală (THD).

Dacă sistemul fotovoltaic instalat are o putere mai mare decât cea cerută de la rețea și/sau există posibilitatea ca putere activă să fie furnizată în rețea, controlerul factorului de putere trebuie să poată funcționa pe „4 cadrane”: două standard referitoare la funcționarea sistemului ca și consumator, două cadrane suplimentare legate de funcționarea sistemului ca generator. Controlere ale factorului de putere concepute pentru această funcție sunt cele ale producătorului german BELUK, pionier și producător lider în domeniul controlului puterii reactive. Prin echiparea sistemului de corecție a factorului de putere cu un astfel de controler, nu numai că veți avea un produs durabil, ci și unul de încredere, capabil să gestioneze eficient fiecare situație

În cazul în care un sistem fotovoltaic este conectat la rețea, sistemul de corecție a factorului de putere (PFC) ar trebui să fie echipat cu condensatoare cu peliculă de polipropilenă metalizată, concepute pentru a garanta caracteristicile electrice în aplicații deosebit de dificile și construite conform celor mai recente standarde de calitate.

COMAR Condensatori a dezvoltat Cloud Control System, soluția de monitorizare continuă care poate fi integrată în sistemele automate de corecție a factorului de putere pentru a satisface cererea în creștere a pieței de conectivitate și securitate în sectorul energetic.

În concluzie, integrarea unui sistem fotovoltaic ar putea să nu aducă economii optime din cauza factorului de putere scăzut. O tehnologie de corecție a factorului de putere poate aduce o îmbunătățire în acest sens. Prin corecția factorului de putere, o companie își poate reduce costurile cu electricitatea și își poate crește profitul economisind bani la factura de energie.

În cazul în care compania dumneavoastră se confruntă cu un factor de putere redus, implementarea unei soluții de corecție a factorului de putere ar putea fi o opțiune care merită luată în considerare. Contactați-ne dacă aveți întrebări sau dacă aveți nevoie de mai multe informații despre corecția factorului de putere și cum vă poate ajuta aceasta să economisiți bani.

Toate cele bune,

Echipa ELECTRISIUM