Moc bierna to część energii elektrycznej, która nie zamienia się bezpośrednio w pracę użyteczną, ale jest konieczna do funkcjonowania urządzeń i elementów sieciowych, które wymagają zmiennego pola magnetycznego takich jak np. silniki indukcyjne, transformatory czy dławiki.
Dzieli się na:
- moc bierną indukcyjną – pojawia się w urządzeniach z cewkami, np. silnikach elektrycznych, transformatorach,
- moc bierną pojemnościową – generowana m.in. przez długie linie kablowe, czy kondensatory.
Choć sama w sobie nie wykonuje pracy, towarzyszy przesyłowi energii i wpływa na obciążenie sieci.
Dlaczego kompensacja mocy biernej jest potrzebna?
Nadmierna ilość mocy biernej w instalacji powoduje:
- wzrost strat energii w liniach przesyłowych,
- przeciążenie transformatorów i przewodów,
- spadki napięcia w sieci,
- dodatkowe koszty za energię elektryczną (opłaty za przekroczenie dopuszczalnego poziomu mocy biernej).
Operatorzy sieci energetycznych naliczają opłaty za ponadnormatywne zużycie mocy biernej, ponieważ obciąża ona infrastrukturę. Dlatego kompensacja jest potrzebna, aby ograniczyć te zjawiska i zoptymalizować zużycie energii.
Na czym polega kompensacja?
Kompensacja mocy biernej polega na zainstalowaniu odpowiednich urządzeń (np. baterii kondensatorów lub dławików kompensacyjnych, funkcję tę mogą również pełnić układy przekształtnikowe), które wprowadzają do sieci moc bierną o przeciwnym charakterze niż ta generowana przez odbiorniki.
Dzięki temu następuje równoważenie bilansu mocy w sieci, a energia elektryczna jest wykorzystywana bardziej efektywnie.
Wymagania operatorów sieci dotyczące mocy biernej
Operatorzy systemów dystrybucyjnych i przesyłowych stawiają konkretne wymagania w zakresie współczynnika mocy. Parametr ten określa proporcję między mocą czynną a bierną w sieci. Jeśli współczynnik mocy spada poniżej ustalonej wartości, pojawia się ryzyko przeciążenia sieci i naliczane są dodatkowe opłaty.
Z tego względu już na etapie projektowania nowych obiektów energetycznych konieczne jest oszacowanie zapotrzebowania na moc bierną w punkcie przyłączenia do sieci. Projektanci instalacji powinni uwzględnić przyszłe obciążenia, charakter pracy urządzeń oraz dobrać odpowiednie metody kompensacji.
Oprogramowanie wpierające analizy sieci elektroenergetycznych
W procesie projektowania niezwykle pomocne są specjalistyczne narzędzia. OeS Obliczenia Sieciowe, oprogramowanie opracowane przez firmę IPC, umożliwia stworzenie modelu projektowanego obiektu energetycznego i precyzyjne wyznaczenie wartości mocy biernej w punkcie przyłączenia – z uwzględnieniem charakteru pracy urządzeń oraz dodatkowej mocy biernej generowanej przez linie energetyczne i transformatory.
Program wskazuje także wartość współczynnika mocy i pozwala określić niezbędną moc kompensacji, jaką należy wprowadzić do układu, aby osiągnąć wymaganą przez operatora wartość cos φ.
