JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów. Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki

Transkrypt

1 JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki

2 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM sieć zasilająca X S X C I N XS +X T Tr1 X Tr1 X B nieliniowy odbiornik Tr2 PWP Q K I (n) X Tr2 X C f r 1 2 L C

3 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM X C I N XS +X T X B U I Z

4 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM pętla rezonansowa I (n)

5 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM 1x100 kvar 2x100 kvar 3x100 kvar 4x100 kvar (4x )kVAr n R S Q ZW C Impedancja systemu

6 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM Odbiornik

7 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM

8 KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM H5 H11 H7 H13

9 Z X L L 2fL X C 1 L C X C 1 1 C 2fC f f R 2 1 LC

10 U p% U L U 100 U WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA (DŁAWIK ODSTRAJAJĄCY) L C U L U C 100 n L n n n f n f (1) R R 2 f R nf n LC f 1 LC LC 5.67% Hz 7% Hz 14% Hz

11 Z WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA (DŁAWIK ODSTRAJAJĄCY) 14% 7% 5,67% 5.67% Hz 7% Hz 14% Hz 150 Hz f Powyżej częstotliwości rezonansowej układ LC ma charakter indukcyjny), co oznacza że w tym paśmie tłumione są harmoniczne wpływające do kondensatora

12 Rezonans szeregowy sieć zasilająca źródło harmonicz. X S X T 10kV X C nieliniowy odbiornik S N = 1,5 MVA e % = 5,75 0,4kV Impedancja Z Impedan. Z liniowy odbiornik Q C = 0,5 MVAr f f R f S Z

13 Uszkodzenie baterii kondensatorów

14 Amps Amps Amps Amps Amps % Amps Amps Volts Volts Volts Amps Volts Uszkodzenie baterii kondensatorów Timeplot Event Details/Waveforms Event Details/Waveforms Event Details/Waveforms Event Details/Waveforms A-B V B-C V C-A V A IPeak A-B V B-C V C-A V A I B I C I :38: :38: :38: :38: :38: :38: Monday A-B V B-C V C-A V A-B V B-C V C-A V Event #1 at :38: Pre-trigger 150 Waveform harmonics B IPeak A-B VHarm B-C VHarm C-A VHarm T uesday Wednesday C IPeak 09:58: T hursday Saturday A I B I C I A I B I C I A I B I C I A IHarm B IHarm C IHarm 09:58: :58: :58: :58: :58: :58: :58: :38: :58: :38: :38: :38: :38: :38: HG05 HG15 HG25 HG35 HG45 HG55 HG65 Friday Saturday Saturday Monday HG10 HG20 HG30 HG40 HG50 HG60 Event #1 at :38: Pre-trigger Event #81 at :58: C-A V Mult Z Cr Impulse Event #81 at :58: C-A V Mult Z Cr Impulse No DFT data available Event #1 at :38: Pre-trigger

15 Uszkodzenie baterii kondensatorów

16 Uszkodzenie baterii kondensatorów 1 2

17 Uszkodzenie baterii kondensatorów 174,77 A 91,31 A A A 233,62 A 99,49 A 233,62 91,31 A A 99,49 A

18 Uszkodzenie baterii kondensatorów

19 UKŁADY DO POPRAWY WARUNKÓW DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ UKŁADY: TSSC TCSC UKŁADY: DVR, SSSC UKŁADY: PST, TCPAR UKŁADY: UPS (ZASOBNIKÓW ENERGII) STATYCZNE KOMPENSATORY (UKŁADY SZEREGOWE) UKŁADY TSC UKŁADY TCR (TSR) UKŁADY FC/TCR UKŁADY TSC/TCR UKŁADY TSC/TCR/FC Static VAR Compensators SVCs UKŁADY STATCOM STATYCZNE KOMPENSATORY (UKŁADY RÓWNOLEGŁE) FILTRY WYŻSZYCH HARMONICZNYCH UKŁADY UPFC (ZINTEGROWANE STEROWNIKI PRZESYŁU MOCY) PASYWNE AKTYWNE HYBRYDOWE UKŁADY PRZEKSZTAŁTNIKOWE Z AKTYWNIE KSZTAŁTOWANYM PRĄDEM WEJŚCIOWYM prostowniki PWM z funkcją aktywnej filtracji

20 SPOSOBY REDUKCJI NEGATYWNYCH SKUTKÓW WYŻSZYCH HARMONICZNYCH Źródło zaburzenia (emiter) Układ sprzęgający (radiacja lub przewodzenie) Odbiornik czuły na zaburzenia Środowisko elektromagnetyczne

21 SPOSOBY REDUKCJI NEGATYWNYCH SKUTKÓW WYŻSZYCH HARMONICZNYCH Metody redukcji harmonicznych Wzrost mocy zwarcia w PWP Filtry wh Odpowiednie skojarzenie uzwojeń transformatora Redukcja wartości wh w prądzie odbiornika np. w przekształtnikach aktywne pasywne hybrydowe Aktywne interfejsy wejściowe Kształtowanie prądu w strukturze przekształtnika Obwody pasywne Aktywne kształtowanie prądu wejściowego Metody magnetyczne Przekształtniki z jednostkowym współczynnikiem mocy Układy wielopulsowe Kompensacja strumieni

22 Energetyczne filtry pasywne THD U2 = 17,45 %

23 FILTRY PASYWNE WYŻSZYCH HARMONICZNYCH FILTRY WH Aktywne Pasywne Wejściowe Hybrydowe np. w układach energoelektronicznych Wejściowe, np. w układach energoelektronicznych Szeregowe Równoległe Szeregowo-równoległe Proste, jednogałęziowe Tłumione Podwójnie nastrojone Pierwszego rzędu Drugiego rzędu Trzeciego rzędu

24 RÓWNOLEGŁY EFA, UKŁAD 3. PRZEWODOWY u S /5 i S i L i S i L i L u S Sieć zasilająca i EFA I EFA EFA

25 RÓWNOLEGŁY EFA, UKŁAD 4. PRZEWODOWY

26 Równoległy EFA, układ 4. przewodowy

27 FILTRY WYŻSZYCH HARMONICZNYCH FILTRY WH Aktywne Pasywne Wejściowe Hybrydowe np. w układach energoelektronicznych Wejściowe, np. w układach energoelektronicznych Szeregowe Równoległe Szeregowo-równoległe Proste, jednogałęziowe Tłumione Podwójnie nastrojone Pierwszego rzędu Drugiego rzędu Trzeciego rzędu

28 NORMA PN-EN rzeczywistość norma

29 PN-EN Rodzaj sprzętu elektroniczny, przenośny Źródła światła PC, TV etc. 0-25W D 25 50W Klasa A 50-75W W Klasa B (Klasa A 1.5) Klasa C Klasa D Inne Klasa A

30 PN-EN Klasa D Rząd harmonicznej n 39 Max. prąd harmonicznej [ma/w] 3,4 1,9 1,0 0,5 0,4 0,3 3,85/n Max. prąd harmonicznej [A] 2,30 1,14 0,77 0,40 0,33 0,21 0,15 15/n

31 Koncepcja impedancji referencyjnej Z h I h ΔU h = Z h I h Z h =? trójfazowa sieć 230/400 V 50 Hz: Przewód fazowy: Przewód neutralny: ( j0.15) Ω ( j0.10) Ω Dla harmonicznych do 40. rzędu (0.40 +j n 0.25) Ω.

32 Redukcja skutków harmonicznych n I (n) [%] 3 73,2 5 36,6 7 8,1 9 5,7 11 4,1 13 2,9 15 0,8 n = 2k ± 1 k = 1, 2, 3, ,4

33 Redukcja skutków harmonicznych I U U dc

34 Redukcja skutków harmonicznych L C 22 kw

35 U s l s (b) duża indukcyjność i pojemność (c) mała indukcyjność i duża pojemność (d) średnie wartości indukcyjności i pojemności (e) mała indukcyjność i pojemność

36 PASYWNE KSZTAŁTOWANIE PRĄDU WEJŚCIOWEGO rejestrator źródło zasilania 400/230 V łącznik zwierający i rozwierający filtr układ napędowy z silnikiem indukcyjnym (pośredni przemiennik częstotliwości) WEJ. WYJ. Pasywny filtr wejściowy

37 źródło zasilania 400/230 V rejestrator układ napędowy źródło zasilania 400/230 V rejestrator układ napędowy WE WY J. J. Pasywny filtr wejściowy 7A 1,7A 5A 0,4A

38 rejestrator źródło zasilania 400/230 V układ napędowy Filtr pasywny

39 Dziękuję za uwagę Zbigniew HANZELKA Akademia Górniczo-Hutnicza Kraków, Al.. Mickiewicza 30 Tel: ,