ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH NA PODSTAWIE WYBRANEGO PRZYPADKU

Transkrypt

1 ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH NA PODSTAWIE WYBRANEGO PRZYPADKU dr inż. Andrzej Firlit LAB. JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ 15. I

2 1. Analiza warunków zasilania stalowni 2. Analiza wybranych punktów pomiarowych 2

3 Punkt pomiarowy 1 Topas 1000 Rozdzielnia 110 kv Punkt pomiarowy 2 PQbox 200 A2 Trafo nr 2 Punkt pomiarowy 3 PQbox 200 A1 Trafo nr 1 Punkt pomiarowy 4 Fluke 1760 Stalownia 30 kv 3. Do oceny jakości napięcia zasilającego przyjęto następujące parametry 3

4 4. Dodatkowo do oceny parametrów pracy sieci zasilającej przyjęto następujące parametry: Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego PN-EN 50160:2010/A1: w języku angielskim Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) Część 2-4: Środowisko Poziomy kompatybilności dotyczące zaburzeń przewodzonych małej częstotliwości w sieciach zakładów przemysłowych PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) Część 2-2: Środowisko Poziomy kompatybilności zaburzeń przewodzonych małej częstotliwości i sygnałów przesyłanych w publicznych sieciach zasilających niskiego napięcia 4

5 Wartość skuteczna wybranego napięcia międzyfazowego wartości zagregowane w 10-minutowym interwale znajdują się w dopuszczalnym przedziale zmian ±10%U N wartości maksymalne 10/20 ms w kolejnych interwałach 10-minutowych limit górny limit dolny wartości minimalne 10/20 ms w kolejnych interwałach 10-minutowych znaczący zakres zmienności napięcia od 95 kv do 130 kv liczne zapady (<99 kv) i wzrosty napięcia (>121 kv) Wielkość Faza L12 Faza L23 Faza L31 U min min (10/20 ms) V U 10-min. Miary liczbowe dla wartości skutecznej napięcia U min V CP05 V śr V CP95 V max V U max max (10/20 ms) V Procent zbioru wartości pozostający w dopuszczalnym przedziale tolerancji % 100% 100% 100% obliczona wartość 5% CP05 percentyl 5% obliczona wartość 95% CP95 percentyl 95% w przedziale tolerancji powinno mieścić się min. 95% wartości liczba wartości 10-min. przekraczających limit górny i dolny nie może być większa niż 5% U 10-min. mieści się w dopuszczalnym zakresie ±10%: kv 5

6 Wartość skuteczna prądu I Wielkość Faza L1 Faza L2 Faza L3 CP05 A 1,32 1,96 1,95 śr A 573,80 577,68 576,93 I 10-min. CP95 A 1108, , ,69 max A 1276, , ,71 gwałtowne i znaczące zmiany prądu od kilku A do 1295 A (I max > 2 ka) Współczynnik asymetrii napięcia K U limit dla wartości 95% - CP95 Współczynnik asymetrii Wielkość Wartość CP05 % 0,47 śr % 0,63 CP95 % 0,79 max % 6,59 Procent zbioru wartości pozostający w dopuszczalnym przedziale tolerancji 99% dla K U warunki zasilania są poprawne 6

7 24 Współczynnik asymetrii prądu K I Ki [%] maj 14:50 07-maj 11:10 08-maj 09:40 09-maj 10:50 10-maj 14:50 11-maj 21:00 12-maj 18:20 13-maj 23:20 14-maj 20:20 15-maj 22:10 16-maj 19:30 18-maj 01:20 18-maj 22:00 19-maj 18:50 Wielkość Wartość Współczynnik asymetrii CP05 % 0,61 śr % 2,36 CP95 % 6,33 max % 25,03 Współczynniki migotania światła P lt (2-godz.) i P st (10-min.) wahania napięcia P lt P st 0,8 limit dla wartości 95% (CP95) wartość 95% (CP95) obliczona dla wsp. P lt wielokrotnie przekracza poziom dopuszczalny 0,8 warunki zasilania nie są poprawne z punktu widzenia rozporządzenia i normy 7

8 P lt wartość 95% CP95 percentyl 95% P st Miary liczbowe współczynniki migotania światła P lt (2-godz.) i P st (10-min.) wahania napięcia Wielkość Napięcie L12 Napięcie L23 Napięcie L31 CP05 pu 0,18 0,16 0,21 śr pu 7,55 7,77 7,65 CP95 pu 9,47 9,76 9,67 max pu 10,53 10,76 11,23 Procent zbioru wartości pozostający w przedziale tolerancji 8,13% 8,08% 8,13% Wielkość Napięcie L12 Napięcie L23 Napięcie L31 CP05 pu 0,09 0,09 0,09 śr pu 6,18 6,36 6,23 CP95 pu 11,70 12,16 12,08 max pu 16,16 14,86 17,62 Procent zbioru wartości pozostający w przedziale tolerancji liczba wartości P lt przekraczających limit nie może być większa niż 5% 17,42% 17,67% 17,57% Współczynnik odkształcenia napięcia THD U limit dla wartości maksymalnej zarejestrowano przekroczenia wartości maksymalnej = 3% dla THD U Rozporządzenie określa limit dla wartości maksymalnej, a nie dla wartości 95% (CP95) uśrednione widmo obliczone dla całego okresu pomiarowego harmoniczne dominujące 8

9 Wyższe harmoniczne napięcia U (n) wybrane U (5) U (7) Moc bierna Q wyłączenie filtrów pasywnych wzrost mocy biernej 9

10 Współczynnik mocy w dziedzinie 50 Hz cos(φ (1) ), DPF wyłączenie filtrów pasywnych obniżenie wartości wsp. DPF Wartość skuteczna napięcia U wyłączenie filtrów pasywnych zwiększenie się spadków napięcia w trakcie pracy pieca 10

11 Wartość skuteczna prądu I wyłączenie filtrów pasywnych zwiększenie wartości prądu Współczynnik migotania światła P lt (2-godz.) wahania napięcia WYŁĄCZENIE pieca 115 kva zmniejszenie wartości P lt 11

12 Współczynnik migotania światła P st (10-min.) wahania napięcia WYŁĄCZENIE pieca 115 kva zmniejszenie wartości P st obliczenia w arkuszu kalkulacyjnym 12

13 =MIN(C13:C2015) =PERCENTYL(C13:C2015;5%) =ŚREDNIA(C13:C2015) Plt L1 [-] Plt L2 [-] Plt L3 [-] 4,0 obliczenia w arkuszu kalkulacyjnym =PERCENTYL(C13:C2015;95%) =MAX(C13:C2015) =C6-C2 =ILE.LICZB(C13:C2015) =LICZ.JEŻELI(C13:C2015;">"&1)/ILE.LICZB(C13:C2015) =LICZ.JEŻELI(C13:C2015;"<="&1)/ILE.LICZB(C13:C2015) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Współczynnik odkształcenia napięcia THD U 30 kv strona wtórna Tr1 i Tr2 wartości THD U nie przekraczają 6,2% dla 30 kv 13

14 Wyższe harmoniczne napięcia U (n) uśrednione widmo obliczone dla całego okresu pomiarowego harmoniczne dominujące Równoległa praca transformatorów. Dwa analizatory PQBox200 pomiar w tym samym czasie. THD I ok. 40% THD I ok. 20% 30 kv Transformator 1 30 kv Transformator 2 THD I ok. 20% THD I ok. 70% Dlaczego tak duże wartości THDi dla Tr1 oraz skąd różnica między Tr1 i Tr2?! THD I ok. 20% THD I ok. 85% 14

15 THD [%] THD [%] THD [%] Wyższe harmoniczne prądu I (n) uśrednione widmo obliczone dla całego okresu pomiarowego harmoniczne dominujące dziwnie wysoki poziom odkształcenia znaczące różnice między fazami THD [%] :41 10:41 06:41 02: :41 18:41 kv14:41 Transformator 10:41 06:41 02:41 22:41 18:41 14: :41 06:41 02:41 22: Równoległa praca transformatorów. Dwa analizatory 40 PQBox200 pomiar w tym samym czasie. THD I ok. 10% THD I ok. 10% :41 10:41 06:41 02:41 22:41 18:41 14:41 10:41 06:41 02:41 22:41 18:41 14:41 10:41 06:41 02:41 22:41 14:42 10:42 06:42 02:42 22:42 18:42 14:42 10:42 06:42 02:42 22: ŚWIADOMA ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH!!! THD I ok. 10% :41 10:41 06:41 02:41 22:41 18:41 14:41 10:41 06:41 02:41 22:41 18:41 14:41 10:41 06:41 02:41 22:41 THD [%] THD [%] : : : : : : : : : : : :41 THD I ok. 10% : : : : : : : : : : : : : :41 30 kv Transformator 2 THD I ok. 10% Eliminacja THD I dla prądu < 100 A likwiduje rozbieżności między Tr1 i Tr2! THD I ok. 10% : : : : : : : : : : : : : :41 15

16 Wyższe harmoniczne prądu I (n) po eliminacjii wartości < 100 A 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, uśrednione widmo obliczone dla całego okresu pomiarowego harmoniczne dominujące normalny poziom odkształcenia widmo jest analogiczne w pozostałych fazach 16

17 Wartość skuteczna wybranego napięcia międzyfazowego i prądu U rms 30 kv zasilanie pieca 115 kva I rms Wartość skuteczna wybranego napięcia międzyfazowego i prądu - powiększenie U max,10/20 ms U rms,10-min. I max,10/20 ms U min,10/20 ms I rms,10-min. I min,10/20 ms 30 kv zasilanie pieca 115 kva 17

18 Współczynniki migotania światła P lt (2-godz.) i P st (10-min.) wahania napięcia P lt P st 30 kv zasilanie pieca 115 kva Włączenie pieca 115 kva u(t) fazowe u(t) przewodowe i(t) 18

19 Praca pieca 115 kva u(t) fazowe u(t) przewodowe i(t) Praca pieca 115 kva u(t) fazowe u(t) przewodowe i(t) 19

20 mgr inż. Krzysztof Woźny, dr inż. Andrzej Firlit Akademia Górniczo-Hutnicza Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii Kraków, Al. Mickiewicza 30 tel.: , , fax andrzej.firlit@keiaspe.agh.edu.pl 20