Sähköverkon tehokertoimen analysointi ja parantaminen teollisuusympäristössä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia tehokertoimen vaikutusta sähkötehon laatuun teollisuusympäristössä sekä esitellä erilaisia menetelmiä, jotka auttavat parantamaan tehokertoimen. Tämä parantaminen puolestaan johtaa sähköenergian kulutuksen vähentämiseen ja metallitehtaan sähkölaadun parantamiseen. Raportin teoreettisessa osassa perehdyttiin tehokertoimen perusperiaatteeseen, siihen liittyviin lakeihin sekä kuormien vaikutukseen tehokertoimeen. Lisäksi käsiteltiin tehokertoimen parantamiseen käytettyjä tärkeimpiä menetelmiä. Tutkimuksessa keskityttiin esimerkiksi metallitehtaaseen teollisuusympäristössä. Sähkötehon laadun ja mahdollisten muutosten havaitsemiseksi selvitettiin tehtaan keskimääräinen näennäisteho ja pätöteho koko vuoden ajalta. Alustavien analyysien ja laskelmien perusteella havaittiin, että tehtaalla oli haasteita sekä sähkötehon laadussa että tehokertoimessa. Sähkötehon häviö todettiin olevan noin 23 prosenttia, mikä tarkoittaa, että tehdas hyödynsi vain 77 prosenttia sähkötehostaan. Analyysin tulokset paljastivat myös korkean virrankulutuksen, mikä johti ostetun energian kustannusten nousuun. Analyysin ja laskelmien perusteella päätettiin asentaa metallitehtaalle tehokertoimen parannusjärjestelmä. Tarvittavat laskelmat suoritettiin 700 kVAr parannusjärjestelmän valitsemiseksi, joka auttaisi parantamaan tehtaan sähkön laatua ja tehokertoimetta samalla kun vähennettäisiin sähkövirrankulutusta ja ostetun energian kustannuksia. Tehokertoimen parannusjärjestelmäksi valittiin Schneiderin tarjoama ratkaisu, joka toimii 400 voltin jännitteellä ja 50 Hz taajuudella. Tehtaan sähkötehon laatuun liittyvistä ongelmista suurin osa saatiin ratkaistua. Alhaisen tehokertoimen, korkeiden ostetun sähköenergian kustannusten ja korkean virrankulutuksen ongelmat onnistuttiin käsittelemään. Metallitehtaan tehokertoimen parannusjärjestelmä tuotti kuukausittaista säästöä, jonka arvioidaan olevan noin 35 prosenttia tehtaan sähkölaskun kokonaishinnasta.