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Blindleistungskompensation

Definition: die Reduktion oder gezielte Steuerung von Blindleistungen in einem Stromnetz

Englisch: reactive current compensation

Kategorie: elektrische Energie

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 05.01.2013; letzte Änderung: 14.03.2020

In Wechselstrom- und Drehstromnetzen gibt es das Phänomen der Blindströme: Die elektrische Stromstärke oszilliert bei induktiven oder kapazitiven Lasten mit einer gewissen Phasenverschiebung (zeitlichen Verschiebung) gegenüber der elektrischen Spannung. Wie im Artikel über Blindstrom erklärt wird, hat dies eine Blindleistung zur Folge: eine schnell hin und her oszillierende Leistung, die im zeitlichen Mittel 0 ist, also die Leitungen belastet, ohne im Mittel Energie zu übertragen. Wie stark dieser Effekt ist, wird durch den Phasenwinkel φ oder häufig durch seinen Kosinus, den Leistungsfaktor cos φ angegeben. Die Wirkleistung ist Ueff · Ieff · cos φ.

Da induktive und kapazitive Lasten Phasenverschiebung in gegensätzlicher Richtung verursachen, können sich die induktiven und kapazitiven Beiträge zur Blindleistung ganz oder teilweise ausgleichen. Bei gleicher Stärke der induktiven und kapazitiven Blindströme ergibt sich eine perfekte Blindleistungskompensation (auch als Blindstromkompensation bezeichnet), d. h. es gibt in der gemeinsamen Zuleitung keine Blindleistung mehr, und man hat dort φ = 0 und cos φ = 1.

Typische Fälle von Blindleistungskompensation

Häufig kommt in der Energietechnik der Fall vor, dass induktive Lasten durch Zuschalten von Kondensatoren blindleistungskompensiert werden. So können beispielsweise Unternehmen, die starke Elektromotoren betreiben, ihren Blindleistungsbezug reduzieren. Umgekehrt können aber auch kapazitive Lasten (z. B. schwach belastete Hochspannungsleitungen) durch Kompensationsdrosseln ausgeglichen werden. Häufig wird nur soweit kompensiert, dass z. B. cos φ = 0,9 erreicht wird.

Die Blindleistungskompensation dient nicht nur der Reduktion von Energieverlusten in Stromleitungen, sondern auch der Spannungshaltung, da Blindströme auch die Spannungsabfälle beeinflussen.

Bei nicht oder schwach belasteten unkompensierten Hochspannungsleitungen kann der Ferranti-Effekt auftreten: Die Spannung in der Leitung wird wesentlich höher als die angelegte Spannung. Dies kann zur Zerstörung von Betriebsmitteln führen. Durch geeignete Querkompensationsdrosseln kann dies vermieden werden.

Regelbare Blindleistungskompensation

Auch eine regelbare (veränderbare) Blindleistungskompensation ist mit verschiedenen Verfahren möglich:

  • Einzelne Kondensatoren oder Drosselspulen können beispielsweise über Thyristoren zugeschaltet werden.
  • Mit Hilfe einer Phasenanschnittsteuerung, über die eine Drosselspule gespeist wird, kann ebenfalls eine variable Blindleistung erzeugt werden. Hierbei entstehen allerdings auch Oberwellen, die ggf. mit zusätzlichen Mitteln herausgefiltert werden müssen.
  • Rotierende Blindleistungskompensatoren basieren auf einem leer laufenden Synchronmotor, dessen Erregung in geeigneter Weise gesteuert wird. Dieses Verfahren eignet sich auch für sehr hohe Blindleistungen, führt aber auch zu höheren Energieverlusten.
  • Synchrongeneratoren in Kraftwerken können variable Blindleistungen erzeugen.

Fragen und Kommentare von Lesern

10.09.2018

Ich habe eine Frage zur Blindleistungserzeugung in einem Kraftwerksgenerator durch Über- oder Untererregung. Es muss ja Energie kurzzeitig im Generator zwischengespeichert werden. Wird die zwischenzuspeichernde Energie in Form von zusätzlicher Rotationsenergie des Läufers gespeichert?

Antwort vom Autor:

Für ein Einphasen-System ist das so; die Rotationsenergie des Läufers oszilliert ein wenig um ihren Mittelwert. Das geht einher mit dem oszillierenden Drehmoment aufgrund des sinusförmigen Stroms.

Bei dreiphasigen Generatoren in Kraftwerken gibt es diese Oszillation aber nicht unbedingt; die Oszillationen des Drehmoments aus den drei Phasen heben sich gegenseitig auf, wenn alle drei in gleichem Maße strombelastet sind und Blindleistung erzeugen müssen.

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Siehe auch: Blindleistung, Blindstrom, Blindarbeit, Spannungshaltung, Ferranti-Effekt
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