JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki
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
KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM X C I N XS +X T X B U I Z
KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM pętla rezonansowa I (n)
KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM 1x100 kvar 2x100 kvar 3x100 kvar 4x100 kvar (4x100 +50)kVAr n R S Q ZW C Impedancja systemu
KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM Odbiornik 1 2 3 4 5. 5. 7. 1. 5. 4. 2.
KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM
KONDENSATORY W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM H5 H11 H7 H13
Z X L L 2fL X C 1 L C X C 1 1 C 2fC f f R 2 1 LC
U p% U L U 100 U WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA (DŁAWIK ODSTRAJAJĄCY) L C U L U C 100 n L 2 1 2 n n n 2 100 2 1 1 f n f (1) R R 2 f R nf n 1 1 2 LC 1 2 1 2f 1 LC LC 5.67% - 223 Hz 7% - 189 Hz 14% - 133 Hz
Z WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA (DŁAWIK ODSTRAJAJĄCY) 14% 7% 5,67% 5.67% - 223 Hz 7% - 189 Hz 14% - 133 Hz 150 Hz f Powyżej częstotliwości rezonansowej układ LC ma charakter indukcyjny), co oznacza że w tym paśmie tłumione są harmoniczne wpływające do kondensatora
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
Uszkodzenie baterii kondensatorów
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 1250 1000 10000 10000 7500 5000 2500 7500 0 750 5000 5000-2500 -5000 5000-7500 500 0 0 150 2500 A-B V B-C V C-A V 250 100 0 50 0 700 600 500 400 300 200-5000 -10000-15000 1000 A IPeak -5000-10000 -15000 A-B V B-C V C-A V 1000 0-2500 -50-100 -5000-150 A I B I C I -7500 09:38:20.58 09:38:20.59 09:38:20.60 09:38:20.61 09:38:20.62 09:38:20.63 2011-03-28 Monday A-B V B-C V C-A V A-B V B-C V C-A V Event #1 at 2011-03-28 09:38:20.579 Pre-trigger 150 Waveform harmonics 100 3.0 100 0 1250 500 B IPeak 500 2.5 2.0 1.5 50 1.0 1000 0 0 0.5 0 0.0 750-500 -500 17.5 15.0 A-B VHarm B-C VHarm C-A VHarm -50 500 12.5 10.0-100 250-1000 -1000 7.5 5.0-150 0 2011-03-29 T uesday 2011-03-30 Wednesday C IPeak 09:58:02.32 2011-03-31 2011-04-02 T hursday Saturday A I B I C I 2.5 0.0 A I B I C I A I B I C I A IHarm B IHarm C IHarm 09:58:02.34 09:58:02.36 09:58:02.38 09:58:02.335 09:58:02.40 09:58:02.340 09:58:02.345 09:38:20.58 09:58:02.350 09:38:20.59 09:38:20.60 09:38:20.61 09:38:20.62 09:38:20.63 2011-04-01 2011-04-02 2011-04-02 2011-03-28 HG05 HG15 HG25 HG35 HG45 HG55 HG65 Friday Saturday Saturday Monday HG10 HG20 HG30 HG40 HG50 HG60 Event #1 at 2011-03-28 09:38:20.579 Pre-trigger Event #81 at 2011-04-02 09:58:02.330 C-A V Mult Z Cr Impulse Event #81 at 2011-04-02 09:58:02.330 C-A V Mult Z Cr Impulse No DFT data available Event #1 at 2011-03-28 09:38:20.579 Pre-trigger
Uszkodzenie baterii kondensatorów
Uszkodzenie baterii kondensatorów 1 2
Uszkodzenie baterii kondensatorów 174,77 A 91,31 A 82.66 A 83.08 A 233,62 A 99,49 A 233,62 91,31 A 82.66 A 99,49 A
Uszkodzenie baterii kondensatorów
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
SPOSOBY REDUKCJI NEGATYWNYCH SKUTKÓW WYŻSZYCH HARMONICZNYCH Źródło zaburzenia (emiter) Układ sprzęgający (radiacja lub przewodzenie) Odbiornik czuły na zaburzenia Środowisko elektromagnetyczne
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
Energetyczne filtry pasywne THD U2 = 17,45 %
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
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
RÓWNOLEGŁY EFA, UKŁAD 4. PRZEWODOWY
Równoległy EFA, układ 4. przewodowy
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
NORMA PN-EN 61000-3-2 rzeczywistość norma
PN-EN 61000-3-2 Rodzaj sprzętu elektroniczny, przenośny Źródła światła PC, TV etc. 0-25W D 25 50W Klasa A 50-75W 75 600W Klasa B (Klasa A 1.5) Klasa C Klasa D Inne Klasa A
PN-EN 61000-3-2 Klasa D Rząd harmonicznej 3 5 7 9 11 13 16 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
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: (0.24 + j0.15) Ω (0.16 + j0.10) Ω Dla harmonicznych do 40. rzędu (0.40 +j n 0.25) Ω.
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,... 17 0,4
Redukcja skutków harmonicznych I U U dc
Redukcja skutków harmonicznych L C 22 kw
300 200 100 U s 300 200 100 0-100 -200-300 l s 0-100 -200-300 4050 4100 4150 4200 4250 4300 4050 4100 4150 4200 4250 4300 4350 (b) duża indukcyjność i pojemność (c) mała indukcyjność i duża pojemność 300 200 100 0-100 -200-300 300 200 100 0-100 -200-300 4050 4100 4150 4200 4250 4300 4350 (d) średnie wartości indukcyjności i pojemności 4050 4100 4150 4200 4250 4300 4350 (e) mała indukcyjność i pojemność
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
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
rejestrator źródło zasilania 400/230 V układ napędowy Filtr pasywny
Dziękuję za uwagę Zbigniew HANZELKA Akademia Górniczo-Hutnicza 30-019 Kraków, Al.. Mickiewicza 30 Tel: 012 617 28 78, 633 22 84 E-mail: hanzel@agh.edu.pl