Phasenverschiebung verursacht Blindleistung
Powermodule von 75 kvar bis 400 kvar in einem Verteilerschrank anreihbar an die NSHV. (Quelle: Hager)
Elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung. Befinden sich Strom und Spannung in Phase, wird reine Wirkleistung aus dem Netz bezogen. Die elektrischen Verbraucher stellen also eine rein ohmsche Last dar. Verschiebt sich jedoch der sinusförmige Verlauf von Strom und Spannung durch nicht rein ohmsche Lasten, entsteht durch die Phasenverschiebung eine zusätzliche Belastung – es wird Blindleistung aus dem Netz bezogen.
Da die Blindleistung – wie eingangs bereits erwähnt – in keine andere Energieform wandelbar ist und somit keine mechanische Arbeit verrichten kann, pendelt sie nutzlos zwischen Erzeuger und Verbraucher hin und her. Für das Stromnetz stellt sie trotzdem eine Belastung dar, da auch die Blindleistung zusätzlich zur Wirkleistung "transportiert" werden muss. Die daraus resultierende Gesamtleistung im Wechselstromkreis ist die Scheinleistung S. Sie hat die Einheit VA.
Bei allen Leitungen, Betriebsmitteln, Transformatoren und sonstigen Bauteilen ist die zusätzliche Blindleistung zu berücksichtigen. Daher sind sie für die entsprechende Scheinleistung auszulegen. Zudem entstehen beim Energietransport durch Blindleistung Verluste.
Um diese negativen Effekte zu reduzieren, muss die Phasenverschiebung kompensiert werden. Hierzu werden als technische Lösung Kondensatoren eingesetzt. Auf diese Weise werden Transportverluste verringert und gleichzeitig die Netze entlastet. Neben den technischen Vorteilen bietet die Blindleistungskompensation dem Verursacher von Blindleistungen aber auch wirtschaftliche Vorteile.
Die rote Linie: cos Ï• 0,9
Denn wird ein gewisser Blindleistungsanteil überschritten, stellt das EVU dies dem Verursacher in Rechnung. Zugelassen ist ein cos Ï• (phi) von 0,9. Dadurch kann näherungsweise die Hälfte der Wirkleistung als Blindleistung bezogen werden. Zum technischen Hintergrund: cos Ï• wird als Wirkleistungsfaktor oder kurz als Leistungsfaktor bezeichnet. Er beschreibt das Verhältnis zwischen Wirkleistung P und Scheinleistung S. Der Leistungsfaktor gibt an, welcher Teil der Scheinleistung als Wirkleistung bezogen wird.
Mithilfe von technischen Kompensationsanlagen können die vom EVU in Rechnung gestellten Kosten für Blindleistungen vermieden werden. Verbreitete Blindleistungserzeuger sind beispielsweise Klima- und Kälteanlagen, Lüftungsanlagen, Motoren und Transformatoren, Pumpen oder auch Liftanlagen. Für die durch diese Geräte ausgelösten induktiven Blindleistungen hat beispielsweise Hager ein umfassendes Lösungsangebot mit Blindleistungs-Kompensationssystemen entwickelt. Die kapazitive Blindleistung der Kondensatoren dieses Systems hebt die induktive wieder auf.
In vielen Bereichen des öffentlichen Stromnetzes sind Geräte anzutreffen, die Oberschwingungen verursachen. So produzieren Frequenzumformer in Industrieanwendungen starke fünfte Oberschwingungen, während Netzgeräte und elektronische Vorschaltgeräte dritte Oberschwingungen erzeugen. Zur Erklärung: Oberschwingungen sind sinusförmige Spannungen und Ströme mit Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Netzfrequenz von 50 Hz betragen. Beim Einsatz von Leistungskondensatoren für die Blindleistungskompensation in Netzen mit Oberschwingungen werden verdrosselte Kondensatoren verwendet. Somit werden Schäden durch Oberschwingungen und Resonanzen an der Kompensationsanlage vermieden.