Fázisjavítás jelentősége és megoldásai

Mind az energetikai auditok, mind az energetikai szakreferensi szolgáltatás során találkoztunk már a fázisjavítás lehetőségével. Az alábbiakban megpróbáljuk röviden összefoglalni ennek a főbb jellemzőit és az ebben rejlő lehetőségeket.

De mi is az a fázisjavítás és miért van rá szükség?

A villamos hálózatról táplált fogyasztók működésük során a hálózatból nem csak hatásos, hanem úgynevezett meddő energiát is felvesznek. A meddő teljesítmény a váltakozó áramú villamos hálózatból táplált elektromágneses elven működő fogyasztók (villanymotorok, fojtótekercsek, transzformátorok) mágneses mezejének fenntartásához szükséges. Ezen meddő teljesítmény hatására fogyasztott meddő energia hozzáadódik a hatásos fogyasztáshoz, így plusz terhelést jelent a villamosenergia-rendszernek, amennyiben nem kompenzálják ki.

Az induktív jellegű fogyasztók esetében az áram elmarad a feszültséghez képest, míg kapacitív jelleg esetén fordítva. Ezzel összhangban vektorábrán ábrázolva az induktív, illetve kapacitív meddőt, a hatásos és a látszólagos teljesítményt, a következő kép adódik.

Az induktív meddő pozitív irányba (az ábrán felfelé), míg a kapacitív negatív irányba mutat. Tehát látszik, hogy P nagyságú hatásos teljesítmény (mértékegysége Watt, W) átvitele során a villamos hálózatot S látszólagos teljesítmény terheli (mértékegysége Voltamper, VA), a meddőteljesítmény mértékegysége voltamper reaktív, var. Az eddigiek jól szemléltethetők egy korsó sörrel, vagy cappuccino-val, ahol a hab jelképezi a meddőteljesítményt.

Lakossági fogyasztóknál nem számolnak fel a szolgáltatók meddőenergia-díjat, ipari fogyasztóknál viszont a havi szinten fogyasztott kapacitív meddő után minden esetben, az induktív meddőenergia után pedig bizonyos határértékek túllépése esetén fizetni kell.

A díjmentes határértékek villamosenergia árszabásonként, százalékosan vannak meghatározva. A fajlagosan fogyasztott meddőenergiát az adott hónapban mért hatásos energia (kWh) és az induktív meddőenergia (kvarh) hányadosaként számítják. Ha az így kiszámolt százalékos érték nem haladja meg az adott árszabáshoz rendelt határértéket (25% vagy 30% vagy 40%), akkor nem kell induktív meddőenergia díjat fizetni. Ha nagyobb arányú az induktív meddőenergia fogyasztás az adott hónapban, akkor a határértéket meghaladó mennyiség (kvarh) után kell meddőenergia díjat fizetni.
A csatlakozási ponton történő meddőkompenzálással elkerülhető a villamos hálózat terhelése meddőenergiával, így megfelelő kompenzálás esetén nem kell meddőenergia-díjat fizetni.

A kompenzálás induktív meddő esetén kondenzátorok, kapacitív meddő esetén pedig fojtótekercsek bekapcsolásával történhet.
A nemlineáris villamos fogyasztók a hálózati alapharmonikus feszültségre kapcsolva felharmonikus áramot generálnak. Ilyenek a tirisztoros teljesítményelektronikával szabályozott, vagy kapcsolóüzemű táppal rendelkező berendezések, a frekvenciaváltós hajtások stb. A megemelkedett harmonikustartalom miatt torzul a felvett áram jelalakja. Ekkor a meddőteljesítmény (Q) mellett megjelenik még egy harmonikus reaktív (D) teljesítmény is, ami miatt a látszólagos teljesítmény ugyanakkora hatásos teljesítmény mellett még tovább nő (S helyett S’).

A passzív meddőkompenzátorok csak az induktív, illetve kapacitív meddőt tüntetik el, a harmonikus meddőt legjobban aktív harmonikus szűrőkkel lehet kiküszöbölni. A szűrő alkalmazásával a hálózat, illetve a transzformátorok vesztesége csökken, hatásfoka javul. A különböző gyártók 5-10 %-os megtakarítást ígérnek. Az aktív szűrők (AHF – Active Harmonic Filter) a harmonikustartalom csökkentése mellet képesek meddőkompenzálásra is. Fontos, hogyha ismert, hogy melyik fogyasztó terheli leginkább harmonikusokkal a hálózatot, érdemes helyileg az adott berendezés kompenzálását megoldani, mert így a belső hálózatot is mentesítjük a harmonikusoktól, így elkerülhetjük, hogy egyéb érzékeny fogyasztók (gyártógépek) időszakosan lekapcsoljanak a nem megfelelő minőségű villamosenergia-ellátás miatt.

Összességében az alábbi előnyök miatt érdemes meddő kompenzálással foglalkozni:

1. A hálózati veszteségek csökkennek, adott hálózaton nagyobb teljesítmény átvitele válik lehetővé;
2. Nem kell meddőenergia-díjat fizetni;
3. Középfeszültségen történő méretezésnél csökken a transzformátor vesztesége, így a „kifizetett” (primer oldalon mért) villamos energiából több kerül ténylegesen felhasználásra;
4. A csatlakozási ponton kisebb lesz a látszólagos teljesítmény, így kisebb lekötési díjat kell fizetni.

A fázisjavítás a jelentős villamos-energia felhasználó cégeknél így mindenképpen egy megtakarítási potenciált jelenthet. Ezen kívül most a társasági adó kedvezmény is érvényesíthető a beruházás után.

Szerző: Domján Sándor (az LG Energia Kft. energetikai mérnök munkatársa)