Kompenzace NN a VN

Klasická nehrazená kompenzace

Klasické (nehrazené) kompenzační rozváděče o výkonu desítek kvar až tisíc kvar jsou vhodné tam, kde je míra ovlivnění sítě nelineárními spotřebiči jakožto zdroji harmonických nízká a ani v blízké budoucnosti se nepředpokládá její podstatné zvýšení.

Provedení nástěnné pro menší výkony do 100 kvar, venkovní na stožáry, klasické vnitřní s přívodem kabelem zespodu nebo shora případně pasnicemi, bez jištění (vývod vypínán a jištěn v hlavním rozváděči) nebo jištěn v rozváděči pojistkovým odpínačem nebo jističem. Jednotlivé stupně jsou jištěny před zkratem pojistkovými odpínači. Použity jsou speciální stykače pro kompenzační rozváděče v provedení s odporovým spínáním firmy Benedict, kondenzátory Vishay nebo ZEZ-SILKO v suchém provedení, regulátor mikroprocesorový např.KMB Novar 1106, 1114, 1206, 1214, případně pro menší výkony Novar 5.

Hrazená kompenzace

Hrazené kompenzační rozváděče výkonu 100 kvar až 1000 kvar jsou vhodné tam, kde je míra ovlivnění sítě nelineárními spotřebiči (frekvenční měniče, řízené a neřízené usměrňovače, UPS, induktivní ohřevy…) velká nebo se v blízké budoucnosti předpokládá její podstatné zvýšení.

Kondenzátorům jednotlivých stupňů kompenzace jsou předřazeny ochranné tlumivky, které tvoří s kondenzátory rezonanční obvod naladěný pod kmitočtem nejnižší v síti se nacházející harmonické. Účinně je tak zabráněno nežádoucím rezonancím kondenzátorů na kmitočtech harmonických a tím všem z toho vyplývajícím nepříznivým důsledkům. Naopak lze rezonanční kmitočet obvodu volit tak, aby byla alespoň částečně filtrována nejnižší v síti se nacházející harmonická, tj. zpravidla 5. harmonická.

Přívod kabelem zespodu nebo shora, případně pásovinami, bez jištění (vývod vypínán nebo jištěn v hlavním rozváděči) nebo jištěn pojistkovým odpínačem nebo jističem. Jednotlivé stupně jištěny před zkratem pojistkovými odpínači. Podobně jako v nechráněném rozváděči jsou použity speciální stykače pro kompenzační rozváděče firmy Benedict, ochranné železové tlumivky s tepelným čidlem, kondenzátory Vishay nebo ZEZ-SILKO v suchém provedení s dostatečnou napěťovou rezervou, regulátor mikroprocesorový např. KMB Novar 1106, 1114, 1206, 1214, mikroprocesorová poruchová signalizace.

Bezkontaktně spínaná kompenzace

Bezkontaktně spínané kompenzační zařízení je vhodné pro aplikace, kde je potřeba rychlá změna kompenzačního výkonu (svářečky, speciální pohony a pod.). Zpravidla se používá kompenzačních stupňů v hrazeném provedení, tyto stupně však nejsou spínány stykačem, ale bezkontaktním spínačem. Je možno taky kombinovat stupně bezkontaktně spínané se stupni stykačovými.

Provedení se zcela řídí požadavky dané aplikace. Pro řízení se používá buď speciálního rychlého regulátoru (např. NOVAR 1312), nebo se signál odvodí přímo od kompenzovaného zařízení.

Dekompenzační (tlumivková) kompenzace

Dekompenzační rozváděče sestávají ze stupňů tvořených tlumivkami, případně z kombinace tlumivkových a kondenzátorových stupňů. Jejich výkon může být řízen regulátorem účiníku podobně jak u rozváděčů kompenzačních, nebo může být pevný případně řízený jiným zvláštním způsobem.
Výkon takových rozváděčů se může pohybovat od několika kvar až do několika stovek kvar. Jejich provedení může být vnitřní i venkovní. V současné době je aktuální použití těchto rozváděčů pro fotovoltaické elektrárny.

Vnitřní provedení

Automatické kompenzátory jalového výkonu ve vnitřním provedení jsou vhodné pro centrální a skupinovou kompenzaci v sítích, které jsou jen málo ovlivněny harmonickými.

Kompenzační zařízení sestává z jednotlivých stupňů vhodně voleného výkonu, jejichž kondenzátory jsou spínány vakuovými stykači. Používáme kvalitní kondenzátory s ekologicky nezávadným impregnantem, vnitřními pojistkami svitků, vestavěnými vybíjecími odpory a s tlakovým pojistným kontaktem. Jako spínače stupňů slouží vakuové stykače, které se vyznačují vysokou spolehlivostí a životností. Přechodné jevy při spínání jsou omezeny speciálními reaktory. Jednotlivé stupně jsou před zkratem chráněny tavnými pojistkami, které mají vysokou odolnost při častém spínání.

Celý kompenzátor je řízen spolehlivým mikroprocesorovým regulátorem vhodným pro aplikace vn, jehož regulační vstupy lze připojit buď na přívod 6 nebo 10 kV, ale i na přívod nadřazené sítě 22, 35 nebo 110 kV a kompenzovat tak odběr jako celek. Činnost kompenzace lze vzdáleně sledovat a měnit nastavení regulace prostřednictvím sběrnice RS485.
Alternativně lze kompenzaci dodat s rychlovybíjením stupňů, čímž se podstatně zlepší dynamické vlastnosti zařízení. Zejména v tomto provedení je vhodný jako náhrada provozně nevýhodných rotačních kompenzátorů. 
Jednotlivé stupně mohou mít kompenzační výkon v určené řadě, např. 100, 200, 400, 800 , 1600 kvar, a je možno je sestavit do kompenzačního zařízení o výkonu až do cca 13 Mvar.

Kompenzační rozváděč se dodává v klasickém skříňovém provedení v krytí IP 20 až IP 40, jeho hloubka je 1000 nebo 1100 mm, výška 2100 až 2300 mm a šířka se řídí počtem polí – na každý stupeň je zapotřebí jedno pole šířky 800 nebo 1000 mm.

Spínání a jištění celého rozváděče se většinou realizuje v hlavní rozvodně příslušným vypínačem ve vývodovém poli kompenzace, kompenzační zařízení však lze vybavit také vstupním vypínačem vlastním. Přívod do rozváděče lze provést kabelem zespodu nebo shora, případně přípojnicemi.

Venkovní provedení

Automatické kompenzátory jalového výkonu ve venkovním provedení jsou obdobou předchozího typu, od kterého se liší tím, že zařízení je vestavěno do speciálně konstruovaného temperovaného kiosku určeného do venkovního prostředí.

Celá řada těchto kompenzačních kiosků byla dodána pro povrchové doly, je však možné použití i pro jiné aplikace, kde se dosáhnou venkovním provedením úspory.
Kompenzační kiosky je možno dodat v krytí až IP 54 se jmenovitým kompenzačním výkonem 600 až 4400 kvar rozděleným do 2 až 5 stupňů o výkonech například 200, 300, 400, 600 a 800 kvar. Rozměry jsou následující: hloubka 2000 mm, šířka 2200 nebo 3200 mm dle výkonu, výška 2440 mm. Přívod do kiosku je kabelem a kiosek lze na přání vybavit vlastním vypínačem. Příklad nasazení kompenzačního kiosku je na obrázku.

Hrazené a filtrační kompenzátory

Automatické hrazené a filtrační kompenzátory jalového výkonu ve vnitřním provedení jsou vhodné pro centrální a skupinovou kompenzaci v sítích vysokého napětí, které jsou podstatněji ovlivněny harmonickými generovanými nelineárními spotřebiči, jako jsou frekvenční měniče, řízené a neřízené usměrňovače apod.

Kompenzační zařízení sestává rovněž z jednotlivých stupňů spínaných vakuovými stykači. Stupeň však není tvořen pouze kondenzátory, ale těmto kondenzátorům je předřazena filtrační tlumivka. Indukčnost tlumivky je volena tak, aby rezonanční kmitočet sériové rezonance mezi kondenzátory a tlumivkou ležel v optimální oblasti, což umožňuje dosáhnout kompromisu mezi chráněním stupně proti nežádoucím rezonancím a sací schopností stupně jako filtru 5. harmonické. Rezonanční kmitočet je možno volit například 240, 206 nebo 189 Hz. (zatlumení 4,3; 6; 7 %)

Pro kompenzátory používáme kvalitní kondenzátory s ekologicky nezávadným dielektrikem, vestavěnými vybíjecími odpory a s tlakovým pojistným kontaktem. Kondenzátory jsou pro daný účel dimenzovány dostatečně proudově i napěťově. Filtrační tlumivky jsou železové a vyznačují se vysokou proudovou přetížitelností při zachování dostatečné linearity. Mají vestavěné teplotní čidlo. Dále jsou ve stupních zapojeny vakuové stykače, které se vyznačují vysokou spolehlivostí a životností. Jednotlivé stupně jsou před zkratem chráněny speciálními pojistkami, které mají vysokou odolnost při častém spínání. Rozváděč je opatřen mikroprocesorovou poruchovou signalizací.

Celé zařízení je řízeno spolehlivým mikroprocesorovým regulátorem vhodným pro aplikace vn, jehož regulační vstupy lze připojit buď na přívod 6 nebo 10 kV, ale i na přívod nadřazené sítě 22, 35 nebo 110 kV a kompenzovat tak odběr jako celek.
Alternativně lze rovněž zařízení dodat s rychlovybíjením stupňů, čímž se podstatně zlepší dynamické vlastnosti zařízení. Zejména v tomto provedení je vhodná jako náhrada provozně nevýhodných rotačních kompenzátorů v těch aplikacích, kde jsou v síti zapojeny rušivé spotřebiče. Celá řada těchto zařízení byla dodána jako náhrada rotačních kompenzátorů v provozně náročném prostředí velkostrojů pro povrchovou těžbu uhlí řady KU 800.
Jednotlivé filtrační stupně se dodávají s kompenzačním výkonem přibližně 120, 240, 480, 960 a 1820 kvar a mohou se sestavit do filtračně – kompenzačního zařízení o výkonu až do 10 Mvar.
Kompenzační rozváděč se dodává v klasickém skříňovém provedení v krytí až IP 54, jeho hloubka je 1000 nebo 1100 mm, výška 2250 mm a šířka se řídí počtem a velikostí výkonu stupňů. Jištění celého rozváděče se většinou realizuje v hlavní rozvodně vypínačem, kompenzační zařízení však lze vybavit také vypínačem vlastním. Přívod lze provést kabelem zespodu nebo shora, případně přípojnicemi.

Kompenzační filtry

Kompenzační filtry se používají tam, kde pro extrémně vysokou míru ovlivnění sítě harmonickými není dostačující použití hrazeného kompenzačního zařízení. Tyto filtry používají vzduchových tlumivek a jsou laděny zpravidla na kmitočty 5., 7., 11. nebo 13. harmonické. Parametry a provedení filtrů zcela závisí na konkrétní aplikaci.

Individuální kompenzace

Individuální kompenzace se používá zejména ke kompenzaci jednotlivých asynchronních motorů vn. Její výkon je přizpůsoben konkrétnímu spotřebiči a může být spínána buď zároveň s tímto spotřebičem, nebo může mít svůj spínací prvek, například stykač. Provedení může být standardní bez tlumivek, se spínacím reaktorem nebo také hrazené – s tlumivkou.