Kompenzace jalového výkonu je cílené ovlivnění bilance jalového výkonu v uzlu elektrizační soustavy za účelem regulace napětí a v distribučních sítích za účelem snížení ztrát elektřiny [1] . Provádí se pomocí kompenzačních zařízení. Pro udržení požadovaných napěťových úrovní v uzlech elektrické sítě je třeba zajistit spotřebu jalového výkonu požadovaným generovaným výkonem s přihlédnutím k potřebné rezervě. Generovaný jalový výkon je součtem jalového výkonu generovaného generátory elektráren a jalového výkonu kompenzačních zařízení umístěných v elektrické síti a v elektrických instalacích spotřebitelů elektrické energie.
Kompenzace jalového výkonu je zvláště důležitá pro průmyslové podniky, jejichž hlavními elektrickými spotřebiteli jsou asynchronní motory , v důsledku čehož je účiník bez kompenzačních opatření 0,7–0,75. Opatření kompenzace jalového výkonu v podniku umožňují:
Drátem protéká střídavý proud v obou směrech, v ideálním případě by se zátěž měla plně asimilovat a zpracovat přijatou energii. V případě nesouladu mezi generátorem a spotřebičem tečou proudy současně z generátoru do zátěže a ze zátěže do generátoru (zátěž vrací dříve uloženou energii). Takové podmínky jsou možné pouze pro střídavý proud, pokud je v obvodu jakýkoli jalový prvek, který má svou vlastní indukčnost nebo kapacitu. Indukční reaktivní prvek má tendenci udržovat proud, který jím protéká, nezměněn a kapacitní prvek má tendenci udržovat napětí. Přes ideální odporové a indukční prvky teče maximální proud při nulovém napětí na prvku a naopak maximální napětí je aplikováno na prvky, které mají kapacitní charakter, při proudu, který jimi protéká blízko nule.
Významnou část elektrického vybavení každého podniku tvoří zařízení, jejichž předpokladem pro normální provoz je vytváření magnetických polí v nich, a to: transformátory, asynchronní motory, indukční pece a další zařízení, která lze obecně popsat jako "indukční zátěž". Mnohem méně se používají zařízení, která ukládají energii, což lze obecně považovat za kapacitní zátěž.
Vzhledem k tomu, že jednou z vlastností indukčnosti je schopnost udržet jí protékající proud nezměněný, dochází při protékání zátěžového proudu k fázovému posunu mezi proudem a napětím (proud se za napětím „zaostává“ o fázový úhel). Rozdílné znaky proudu a napětí po dobu fázového posunu ve svém důsledku vedou k poklesu energie elektromagnetických polí indukčností, která se doplňuje ze sítě. Pro většinu průmyslových spotřebitelů to znamená následující: po sítích mezi zdrojem elektřiny a spotřebitelem proudí kromě činné energie, která koná užitečnou práci, také energie jalová, která nevykonává užitečnou práci. Aktivní a jalová energie tvoří celkovou energii , zatímco podíl činné energie ve vztahu k celkové je určen kosinusem fázového úhlu mezi proudem a napětím - cosφ . Protékající kabely a vinutími v opačném směru však jalový proud snižuje v rámci jejich únosnosti podíl činného proudu, který jimi protéká, přičemž ve vodičích způsobuje značné dodatečné ztráty pro ohřev - aktivní ztráty. V případě cosφ = 1 se veškerá energie dostane ke spotřebiteli. V případě cosφ = 0 se proud ve vodiči zdvojnásobí, protože v obou směrech poteče stejný proud současně. V tomto režimu není činný výkon spotřebováván zátěží, kromě ohřevu vodičů.
Zátěž tedy přijímá a dodává téměř veškerou energii do sítě a nastává situace, kdy je spotřebitel nucen platit za energii, která ve skutečnosti nebyla spotřebována. Na rozdíl od indukčních prvků mají kapacitní prvky (jako kondenzátory) tendenci udržovat napětí na svých svorkách konstantní, tj. pro ně proud „vede“ napětí. Vzhledem k tomu, že množství spotřebované elektřiny není nikdy konstantní a může se ve značném rozsahu měnit za poměrně krátkou dobu, může se v souladu s tím měnit i poměr spotřebované činné energie k celkové energii (cosφ). V tomto případě platí, že čím nižší je aktivní zatížení spotřebiče, tím nižší je hodnota cosφ. Z toho vyplývá, že je potřeba zařízení pro kompenzaci jalového výkonu (viz článek Kompenzační zařízení ), které zajišťuje regulaci cosφ v závislosti na měnících se provozních podmínkách zařízení. Plynulou regulaci cosφ zajišťují synchronní motory a synchronní kompenzátory, stupňovitou regulaci zajišťují kompenzační jednotky jalového výkonu (RPC), sestávající zpravidla z baterií kapacitních prvků (kondenzátorů), spínacích zařízení a ovládacích zařízení. Principem činnosti UKRM je připojit do sítě počet kondenzátorů potřebných v daném čase pro známou okamžitou hodnotu jalového výkonu.
| Kvalita elektrické energie | |
|---|---|