Problem
Zakład pracował w układzie dwóch transformatorów po 850 kVA, z dwusekcyjną rozdzielnią niskiego napięcia połączoną sprzęgłem. Obciążenie maksymalne wynosiło około 700 kVA, a stałe około 500 kVA dla obu sekcji łącznie.
Każda sekcja miała własny analizator DIRIS Socomec oraz kompensator mocy biernej o mocy 350 kVAr, kondensatorowe, z filtrami odstrajającymi.
Z eLicznika wynikało, że podczas pracy współczynnik tg φ dla energii biernej indukcyjnej przekraczał dopuszczalne wartości i dochodził do poziomu około 0,56–0,68. W czasie postoju zakładu pojawiała się z kolei energia bierna pojemnościowa, która również generowała opłaty.
Wykonana wcześniej analiza jakości energii wskazała konieczność dołożenia nowego kompensatora dla pojemności o mocy około 100 kVAr. Taki wniosek wzbudził jednak uzasadnione wątpliwości po stronie utrzymania ruchu.
Co się nie zgadzało
Na pierwszy rzut oka układ wyglądał poprawnie. Kompensacja była, pomiary były dostępne, analizatory działały, a sam system nie wyglądał na zaniedbany.
- kompensacja istniała i działała na obu sekcjach,
- pomiary były dostępne z eLicznika,
- układ był typowy dla takiego obiektu,
- a mimo to koszty nadal rosły.
Diagnoza
Po analizie danych pomiarowych z eLicznika, oględzinach obiektu oraz sprawdzeniu możliwości technicznych okazało się, że problem nie polegał na tym, że kompensacji jest za mało.
Kluczowe były cztery elementy:
- przewymiarowanie istniejącej kompensacji kondensatorowej względem rzeczywistego obciążenia,
- zbyt duża moc najmniejszych stopni regulacji,
- brak płynnej i szybkiej korekty przy zmiennych warunkach pracy,
- niepotrzebna praca dwóch transformatorów przy stosunkowo niewielkim obciążeniu całego obiektu.
W praktyce oznaczało to, że w czasie produkcji układ nie kompensował wystarczająco precyzyjnie części indukcyjnej, a podczas postoju zakładu pozostawiał w systemie nadmiar pojemności, który zaczynał generować opłaty.
Proponowane rozwiązanie
Zamiast dokładania kolejnego dużego kompensatora pojemnościowego zaproponowałem rozwiązanie znacznie bardziej precyzyjne i proporcjonalne do rzeczywistego problemu:
- montaż kompensatora typu SVG o mocy 35 kVAr,
- modernizację istniejących kompensatorów przez zmniejszenie ich mocy,
- zmniejszenie mocy najmniejszego stopnia regulacji,
- wymianę sterownika kompensatora na Lovato DCRG8,
- wyłączenie jednego transformatora i zasilenie obu sekcji z jednego pracującego transformatora.
Realizacja
Zakład zdecydował się wdrożyć dokładnie taki wariant. Po zmianie układu pracy oba pola zostały spięte, jeden transformator pozostał w pracy, a drugi został pozostawiony jako rezerwowy.
Dodatkowo wdrożono monitoring oparty o istniejące urządzenia:
- DIRIS na sekcji z pracującym transformatorem,
- SVG,
- zmodernizowany kompensator kondensatorowy ze sterownikiem DCRG8,
- drugi analizator DIRIS na transformatorze rezerwowym.
Efekt techniczny
- zniknęła energia bierna pojemnościowa w weekendy i okresach postoju,
- zniknęła ponadnormatywna energia bierna indukcyjna podczas produkcji,
- układ zaczął pracować stabilniej i bardziej przewidywalnie,
- kompensacja została dopasowana do rzeczywistego obciążenia, a nie do zbyt ogólnych założeń.
Dodatkową korzyścią było ograniczenie strat transformacji wynikających z pracy drugiego transformatora bez realnej potrzeby.
Straty jałowe wyłączonego transformatora wynosiły około 2 kW. Same w sobie nie były największym składnikiem oszczędności, ale były realnym i stałym obciążeniem, którego dało się uniknąć.
Efekt biznesowy
Po wdrożeniu rozwiązania zniknęły opłaty za energię bierną pojemnościową i indukcyjną, a dodatkowo spadło zużycie energii czynnej wynikające z ograniczenia zbędnych strat.
- wyeliminowanie opłat za energię bierną pojemnościową,
- wyeliminowanie opłat za energię bierną indukcyjną ponad normę,
- ograniczenie strat transformacji,
- lepsza kontrola nad pracą układu dzięki monitoringowi,
- czas zwrotu inwestycji: nieco ponad 6 miesięcy.
Wniosek
Ten przypadek pokazuje bardzo wyraźnie, że problem nie zawsze polega na braku urządzenia albo na potrzebie dołożenia większej mocy.
Tutaj skuteczne okazało się nie przewymiarowanie układu, lecz jego uporządkowanie: zmiana konfiguracji zasilania, korekta istniejącej kompensacji, dodanie niewielkiego SVG i wdrożenie właściwego sterowania.
Ten przypadek jest przykładem sytuacji, w której problem energetyczny nie wynikał z braku urządzeń, lecz z niedopasowania całego układu do rzeczywistego obciążenia.
Kontakt
Masz podobny problem?
Opisz go w 2–3 zdaniach. Powiem Ci wprost, gdzie leży problem i czy ma to sens ruszać.