Reaktiv effekt – el som inte används!
Företag som specialiserat sig på att förbättra el- och energikvalitet säger att det blir allt vanligare med problem orsakade av hög reaktiv effekt och låg effektfaktor inom många olika verksamheter. Att spara några procent på sina elräkningar genom att förhandla om bättre energipriser verkar enkelt att göra. Men många förbrukare av el saknar det som krävs för att bli mer ”eleffektiva”.
Det måste förklaras vad reaktiv effekt är och hur den kan orsaka problem som enkelt kan fixas med smidig övervakningsutrustning och korrigerande åtgärder.
Bortsett från höga elräkningar så påverkar hög reaktiv effekt också själva elnätets tillförlitlighet. Det leder till att elnätet får en sämre kapacitet när nya elförbrukare ansluts vid förstärkning av elnätet. Dessutom kan den orsaka en mängd kostsamma elektriska problem och fel på dyr utrustning vilken ofta bara byts ut med höga extrakostnader till följd. Det utan att orsaken har identifierats.
Att spara pengar genom att anlita en energikonsult eller att byta till en annan elleverantör med lägre energipris kan vara en självklar sak att göra och lätt att motivera. Men höga reaktiva effektnivåer, vilket leder till en låg effektfaktor är ett stort problem. De företag och energikonsulter som installerar effektfaktorkorrigerande utrustning hos sina kunder gör att dessa kan spara mycket pengar.
Vad är reaktiv effekt och effektfaktor?
För att fungera effektivt så kräver viss elektrisk utrustning som används i industriella och kommersiella byggnader ändå ett visst mått av reaktiv effekt tillsammans med verklig och aktiv effekt. Exempel på denna typ av utrustning är ofta produkter med kopparlindningar som transformatorer, motorer, induktionsvärmare, svetsmaskiner, kompressorer, lysrörsarmaturer mm.
Reaktiv effekt (kVAr) är vektordifferensen mellan verklig eller aktiv effekt (kW) och den totala förbrukade effekten, som kallas skenbar effekt och uppmätts i kVA. Effektfaktorn är ett mått på hur effektivt energin används och visar förhållandet mellan den aktiva effekten, som används för att utföra ett arbete, och den skenbara effekten som matas till kretsen.
I ett elkraftsystem drar en belastning med låg effektfaktor mer ström än en belastning med hög effektfaktor för samma mängd överförd användbar effekt. De högre strömmarna ökar energin som går förlorad i distributionssystemet, vilket också kräver kraftigare ledningar och större utrustning. Utöver de ökade kostnaderna för större utrustningar och bortkastad energi kommer elföretagen att debitera en högre kostnad för industriella eller kommersiella kunder som har en alltför låg effektfaktor.
Detta är ganska lätt att förstå om du tänker dig en halvliter öl där hela glaset som du betalar för är den skenbara effekten, den del du vill ha mest (ölet) är den aktiva effekten och den delen du vill ha så lite som möjligt av (skumkronan) är den reaktiva effekten.
Ett fullt ölglas utan skumkrona skulle representera en effektfaktor på 1 och i en sådan situation skulle det inte finnas någon reaktiv effekt alls. I verkligheten siktar man vanligtvis på en effektfaktor större än 0,95 och helst 0,98 om man kan få till det. Ett fullt glas öl med en trevlig liten skumkrona!
I elektriska installationer finns det reaktiva effekter då laster är anslutna. Effektfaktorn kan korrigeras med ett Power Factor Correction (PFC) kondensatorbatteri. Vid förändringar i det elektriska systemet samt när nya laster ansluts så leder det till att effektfaktorn förändras och kondensatorbatterierna måste då uppdateras för att kunna korrigera effektfaktorn.
Det är inte ovanligt att industrianläggningar arbetar med höga nivåer av reaktiv effekt vilket kan ge effektfaktorvärden ner till 0,7. Det är dock enkelt att mäta effektfaktorn med bärbara mätinstrument eller med permanenta övervakningssystem. Mätvärdena för effektfaktorn visas i realtid med många andra storheter som exempelvis spänning, ström och energiförbrukning. När mätningarna görs både med permanenta och bärbara instrument kan även larmgränser ställas in för att säkerställa att anläggningen är korrekt.
Även om beräkningen av ett kondensatorbatteri för att reducera reaktiv effekt kräver kunskap om flera faktorer som spänningsnivåer, effektkvalitet och den typiska användningen av de olika reaktiva belastningarna, så är allt detta lätt att mäta och beräkna. Kondensatorbatterier kostar en bråkdel av de besparingar de kan medföra.
Vid installationer av kondensatorbatterier finns olika varianter som passar i olika verksamheter. Om en enskild maskin har en dålig effektfaktor kan kondensatorer anslutas parallellt med enheten så att de kompenserar för den dåliga effektfaktorn när maskinen är i drift.
Om en hel anläggnings effektfaktor är permanent dålig och ingen enstaka utrustning är ensam ansvarig för problemet så kan en fast kondensator anslutas över huvudströmförsörjningen till hela anläggningen.
Om många maskiner slås på och av vid olika tidpunkter kommer troligen effektfaktorn att ändras ofta. I sådana fall behöver kondensatorerna kontrolleras automatiskt. Med andra ord måste ett kondensatorbatteri kopplas in och ut på strömkretsen på lämpligt sätt. Det finns många olika lösningar av automatiska kondensatorbatterier på marknaden.
Fallstudie
Efter att en begäran inkom i juni 2016 om att övervaka och analysera elförbrukningen på ett företag, som specialiserat sig på konstruktion och metalltillverkning av rördelar, plåtdetaljer och skärmar uppmättes en genomsnittlig effektfaktor på 0,73 under en period av 4 dagar.
För att sätta detta i perspektiv så kräver en effektfaktor på 0,7 cirka 43 % mer ström för att göra samma sak som en installation med en effektfaktor närmare 1. En effektfaktor på 0,5 kräver ungefär 200 % (dubbelt så mycket) ström för att hantera samma belastning.
Efter att ha installerat utrustning för korrigering av effektfaktorerna i januari 2017 gjordes en ny mätning. Den genomsnittliga effektfaktorn hade höjts till 0,98 och den skenbara effekten minskade med drygt 13 %. Strömmen sjönk med mellan 10 % och 17 % per fas och den reaktiva effekten reducerades från 119 kVAr till mindre än 8 kVAr.
Dessa stora minskningar gjordes trots en ökning av produktionen mellan den första mätningen och efter de korrigerande åtgärderna.
Mot bakgrund av de ständigt ökande elpriserna så är det förmodligen hög tid att även du ser över din egen effektfaktor för att ta reda på hur mycket av den el du betalar för men inte använder.