Категорија Архива: Студија случаја

Побољшање Електропривреда поузданост система

Аутор: Радомир Гоно”;~ ~ И Станислав Русек * ~ Одељење електричне енергије инжењерство, Факултет електротехнике и рачунарства, ВСБ-Технички универзитет у Острави, 17, Иистопаду 15, 708 ЗОО врт Острава, Чешка е-маил.’ радомир.гоно @ всб.цз

Рад се бави анализом података о неуспесима дистрибутивна мрежа и уређаја за напајање електричне струје из дистрибутивних предузећа. Ту су и предлози како да се побољша поузданост коришћењем нових материјала. Пошто свака компанија има различиту структуру подаци прате јединствене методологије је креиран да омогући поређење резултата обрађених. Структура података, начин дистрибутивне мреже уређаја поузданости процене и неких прелиминарних резултата анализе приказани су у овом раду. Ту су описани основни принципи Поузданост центрирани одржавање РЦМ и његова примена на мрежним уређајима електричне дистрибуције. Њен циљ је ефикаснији програм опреме за одржавање. Улази таквих анализа су базе података испада, одржавање, Опрема стање и финансијски ток. Последњи део рада састоји се од увођења система горива ћелија поузданости у контексту операције мреже-1инкед.

1 УВОД

Институционалне промене повезане са либерализација тржишта одвија целог света драстично промени приступ према квалитету напајања. Она се развија у правцу чисто комерцијалне ствари између добављача и њихових клијената. Снабдевања који није у складу са договореним квалитативне параметре ће довести до трговинских спорова и финансијских насеља. Такозвани неиспоручен енергија, укључујући и процену, стиже на сцени.

Либерализације тржишта електричне енергије је почело у обе земље. То је мало брже у Чешкој него у Јапану. Тржиште ће бити у потпуности отворен за све потрошаче из И јануара 2006 у Чешкој.

Актуелни трендови према дерегулацији и повећане конкуренције чине дистрибутивне компаније пружају стабилан и поуздано снабдевање електричном енергијом. Зато они морају да траже добављаче нуди највиши квалитет, конкурентним ценама производа и услуга доступних на глобалном тржишту данас.

Следеће две аспекти квалитета испорука може се сматрати:

  • Набавка поузданост-односе доступност електричне енергије у датој локацији, по други назив мањег броја прекида.
  • Напон квалитет-односе чистоту карактеристика напона таласа, укључујући апсолутног нивоа напона и фреквенције.

Овај рад се бави детаљније са бившим тачке.

Најнижа цена у ствари значи разумно, избалансирана цена струје као компромис између трошкова и одређени ниво поузданости.

Пошто је ово часопис материјала инжењерства желимо да истакнемо нове материјале који се користе за побољшање поузданости електроенергетске мреже.

2 АНАЛИЗА пропуста и испада

Главни циљ праћење догађаја у дистрибутивним мрежама је да се обезбеди поуздано снабдевање електричном енергијом потрошача у складу са дистрибутивне мреже Грид Ознака. [1] . Стопа поузданости се може одредити из база података догађаја путем глобалних индекса поузданости снабдевања или поузданости индекса појединих елемената.

Светски центри поузданости анализе пружају електронске базе података о доступности електронских и без електронских компоненти и дистрибуције функцији врсте неуспеха. Они садрже не само резултанта стопа неуспеха али чак и да се произвођачу, Услови рада, итд. Могуће је да користе ове базе података за предвиђање доступности компликованих система. Нажалост, базе података не садрже податке о опреме електроенергетских пословале у нашим условима.

У бившој Чехословачкој ексклузивној бази кварова, прекиди и оштећене опреме у целом електроенергетском систему почела да расте у 1975. Нажалост, пуњење база података је заустављен од 1990 због политичких и социјалних промена. Дистрибуција компанија добила независност и почео увођењем сопствене системе.

Касније, у складу са новим светским трендовима, дистрибутивне компаније одлучио да равномерно прате глобалне индексе поузданости и поузданост изабраних комада опреме. Тај неопходни подаци за анализе се централно складиште у нашем истраживачком радном месту где је ставка поузданост и прерађене Реф. [2] . Подаци су руку на и процес од годину дана 2000.

У Јапану постоји Федерација електропривреде да складишти ове податке.

2.1 Базе података о комада опреме

Већина комуналних створити статистику за поузданост мрежних компоненти, укључујући линије, трансформатори, итд. Посебно су прикупљају да идентификују непоуздан комад опреме и да се користи као улаз у вероватноће калкулације понашања система.

Основни подаци о поузданости опреме и елемената система је следећи:

  • Неуспех стопе појединих делова опреме и елемената.
  • Испада део опреме због одржавања и инспекције.
  • Испада део опреме због које послују радова на самом комаду и безбедности рада обезбеђивали у близини делова под напоном у систему дистрибуције.

За последичне процену поузданости неопходно је да се подаци о броју и опсегу испитиване комад опреме.

Стога то није само случај података о нпр. број кварова и средња трајање неуспеха линије одређене врсте и напонског нивоа, али и случај података о укупном опсегу посматраног комад опреме, ИУ. овде на укупне дужине линије одређене врсте и напонског нивоа.

Резултат анализе је утврђивање стопе отказа и трајање значи неуспех за поједине ставке опреме или за групу опреме. Са детаљнијих база података, друге информације могу се наћи да су важни за операторе, као што је најчешћи узрок неуспеха, мрежа са највећим износима неиспоручене енергије, итд.

Ови подаци такође служи да се процени својства комада опреме већ пословали (или део опреме од одређеног типа изабраног добављача) , да изаберете нових комада опреме, да процени време погодан за враћање комада опреме на крају живота, да изабере оперативни мод на ВН мрежног чвора, и други. Нажалост, неке компаније за дистрибуцију прати само неуспехе већих јединица, јер они не интересује одређивање поузданости тачка на све.

Конкретни индекси поузданости ставке опреме се обрачунава према следећим методологију Реф. [3] .

За стопа неуспеха следећи однос може бити написан:

Н број кварова
З број елемената одређеног типа у мрежи
Кс сматра периода (година)

За средње трајања неуспеха следећи важи:

Бр број неуспеха елемент одређеног типа
ТИ трајање ОФТХЕ неуспеха елемента офтхе одређеног типа (х)

2.2 Структура података и опсег

Осам дистрибутивних предузећа из Чешке Републике и један од Словачке Републике доставља Техничком универзитету у Острави са базама података испада и кварова. Појединачне компаније отпустите податке различите форматиране у различитим датотекама; стога је неопходно да изаберете различите приступе конверзије података у јединствену базу података. Тридесет један атрибути су изабрани у износу атрибуте за анализу података. Ови атрибути су приказани у Табели 1.

Данас база података садржи више од 400 Хиљаду евиденцију о напонским нивоима 110 кВ, СН и НН делимично.

Користимо н-ари однос, где је н = 31, за моделирање података. Ако ће се дефинисати упити за вредности свих атрибута можемо применити вишедимензионални структуру података за индексирање однос. Можемо применити Р-стабло или УБ-стабло. Структуре података обезбеђују бољу ефикасност на упит многи-атрибута однос од класичног Б-стабла се примењује у Маинлине ДБМСС (Систем за управљање базама података) . У случају индексираних простор је простор од димензије 3 1 .

2.3 Неки резултати

Одређивање тачке поузданости од укупне базе података је до сада обезбедила за први ниво структурирање (према врсти опреме) : дистрибуција трафо станица СН / НН, кабловски вод, трафо станица СН / СН и пребацивање станица СН и ВЛ.

Графички тенденција стопа неуспеха Ек. (1) и средња неуспех трајање једначина. (2) тумачити из података горе поменути се приказује на 22 кВ кабл у слици. Ја .

Велике разлике између појединих периода са једне компаније су евидентне, као и оне између појединих компанија. Ови резултати треба да буду прихваћени са резервом, јер статистички поузданост података из периода од пет година је недовољна у области електричне енергије инжењеринга и метод посматрања догађаја је још увек са одређеним компанијама. Из ове неопходности дугорочног посматрања кварова и испада и потребе да се обједини методологија за посматрање пратити. Са детаљнијих база података, друге информације могу се добити да су важни за операторе. На слици. 2 постоји анализа узрока неуспеха.

2.4 Како смо побољшати параметре

Постоје неке могућности као за како да се побољша поузданост:

  • Без одржавања опреме-елиминишу планиране прекиде. Одређени елемент није у стању да обавља своју функцију, јер је недоступан током одржавања.
  • Индиректни уживо-вире операције скратити радно прекиде-нови изолациони материјал за радне алате.
  • Даљински контролисани прекидачи Раскидање да можете прекинути номиналне струје-елиминишу манипулације време и новац. Они су такође без одржавања.
  • Дистрибуција компанија у Чешкој почела да инсталирате изоловане далековода у шумским подручјима.
  • Сумпорхексафлуорида или вакуум се користи за прекидаче уместо нафте.
  • Папир-изоловани каблови су замењени полиетиленских-изоловане каблове. Постоји поређење база података 1975-1990 и 2000-2004 у табели 2.

Слика 1 Тенденција поузданости индекса

Слика 2 Неуспеси у складу са њиховим узроцима

3 ПОУЗДАНОСТ центриран ОДРЖАВАЊЕ

Овај део рада се односи на доживотну процену коришћених материјала и ефикасног трошења средстава.

Одржавање је, са становишта поузданости, такав стање комад опреме када одређени елемент (или група елемената) није у стању да обавља своју функцију, јер је недоступан због одржавања. Онда сваки испад одржавање значи, принципијелно, смањење у одређеном систему поузданости.

Ако елемент је под одржавања, нити је у функцији, нити је доступан. У случају серија поузданости система било испад одржавање изазива прекид струје целог система. У случају паралелног поузданости система, сваки прекид одржавање изазива смањење у укупној поузданости система; оданде то утиче на интензитет и средње трајање испада.

РЦМ је алат за доношење одлука које омогућава да се контролише или побољша план одржавања. РЦМ даје основне податке за адекватним и логичких одлука и примењује се ван постојеће системе за одржавање контроле. Виевс добијени путем метода РЦМ се затим користе у изменом или редефинисања постојећих распоред одржавања. Ако овај метод је правилно употребљена, РЦМ може учинити постојеће планове одржавања ефикаснији и оптимизован.

Циљ поузданости центриран одржавања је да се формулише такву стратегију одржавања, тако да укупни трошкови могу бити минимизирани у складу неопходан степен поузданости, безбедност и исправност опреме животне средине ради.

Неопходно је предузети многе кораке први који се може укратко сажети у неколико тачака Реф. [4] :

  • Одређивања свих ставки опреме који су предмет одржавања и на тај начин учествују у самом процесу РЦМ.
  • Одређивање функција ових ставки опреме.
  • Одређивање резултанта модела опреме старења.
  • Одређивање опреме значаја.
  • Идентификација опреме неуспеха и њихових последица.
  • Успостављање једначине укупних оперативних трошкова опреме и изналажењу најпогоднијих облика одржавања.

Први корак у реализацији РЦМ је одлука за све одржава опрему која врста одржавања ће бити примењен на њих. Генерално могуће је изабрати од следећих:

  • Да би постојећи систем одржавања (периодично према превентивну налога одржавања) .
  • Операција на пропаст (Коригујући ремонт) -редовне провере и неопходне мере потребне ће бити извршена за признавање ако опрема није безбедан оперативни.
  • Периодично РЦМ.
  • Под условом РЦМ.

Са становишта утврђивања техничког стања опреме и такође поузданост, можемо разликовати две врсте РЦМ-часописа (оптимизација циклуса одржавања) и под условом (одређивање реда компоненти за одржавање) Реф. [5].

У области преносних и дистрибутивних мрежа такве ставке као екуипмефит трансформатора, отвореном и кабловских водова, пребацивање елемената, Уређаји за заштиту, итд. ће бити укључени у РЦМ систем.

У случају ових елемената, темељ за РЦМ апликације је да се утврди модел старења и тзв важност елемента. То је углавном изражено трошковима одржавања елемената, трошкови поправке елемената и трошкови елемената испада.

На Одсеку за енергетику Електротехничког на Техничком Универзитету у Острави смо већ били забринути развојем методологије за РЦМ за неколико година. Наш главни циљ је његова практична употреба и укључивање у систем одржавања електропривредом. Јер РЦМ систем користи многе изворе информација и да ће оптимизовати одржавање неколико хиљада компоненти, било је неопходно да се дизајнира софтверски алат за обраду корисног управо иста количина података.

Након проучавања теорију РЦМ система смо одабрали два основна приступа реализацији РЦМ у оквиру дистрибутивних мрежа енергетских. Један приступ доводи до оптимизације циклуса одржавања за све компоненте одређеног типа или групама компоненти истог типа. Други приступ води оптимизацији одржавања стање бази (о-стању одржавање) , ИУ, за одређивање оптималног реда одржавања појединих компоненти истог типа (Реф. [6] ) .

У приступи ће се примењивати у складу са одређеном компонентом дистрибутивне мреже. Поређење приступа је следећи:

  • Оптимизација за одржавање циклуса-броју компоненти офтхе одређене врсте је висока; обично, свака компонента одређеног типа има ниску значај, трошкови специфичног компоненте одређеног типа не може се добити, на анализу догађаја (неуспех, прекид рада) специфична компонента не може наћи.
  • Одређивање редоследа компоненти за одржавање границе морају бити дефинисани од када вршите одржавање је разуман не само са економске тачке гледишта, Опрема за праћење је могуће (е.г. на-1ине надзор) , морамо бити у стању да одреди стање и значај опреме.

Блок дијаграм програма дата је на слици. 3 . Основни инпути су базе података у предузећу (Технички информациони систем ТИС-а финансијски информациони систем ФИС-), од којих потребни подаци ће се читати. Улази, који ће бити унети од стране оператера програма, су углавном критеријуми за одређивање стања компоненте (тежине појединих утицаја) и критеријуми који ће служити за одређивање важности појединих компоненти. Штавише, контрола од стране власти морају се узети у обзир, као што су казне изречене за непоштовање стандарда прописаних за снабдевање електричном енергијом.

За прву групу типова компоненти излаз програма је оптимално одржавање циклус, за другу групу типова компоненти онда оптималних
одржавање (координате компонентама стања и значаја њих) .

3.1 Оптимизација циклуса одржавања

Одређивање оптималних интервала одржавања је засновано на функцију трошкова. За сваку ставку опреме, једначина укупних оперативних трошкова, као функција стопе одржавања је потребно да се подесити и њена локална минимална налази се. Поједностављен трошкови једначина ће се састојати од три основна дела и да ће изразити укупне оперативне трошкове по године рада на комаду опреме:

  • Трошкови одржавања Ну
  • Трошкови поправке Нема
  • Испада кошта Нв

Додатни трошкови су изостављени. Функција трошкова има следећу форму:

НЦ = Ну На НВ (ЦЗК. године ~ *) (3)

Главни поједностављивање претпоставка за квантификацију појединих ставки трошкова је чињеница да су ови конкретни трошкова ставке неће се променити са временом, или да њихов проценат повећања ће бити приближно једнака.

Ради поједностављења, могуће је рећи да су трошкови одржавања и трошкови поправке зависи од цене одржавања и поправке, а тиме и на врсте и стању одређеног елемента (на свом моделу старења). Трошкови Оутаге зависе од врсте и стања елемента и, додатно, на локације елемента у електроенергетског система (у зависности од конфигурације система) ; ИУ. о значају елемента.

Детаљне информације о појединим деловима функција трошкова је уведен у Реф. [7] .

У односу на чињеницу да је било “значај” не може бити додељена било одређену компоненту (нити ФИС, нити ТИС дели податке до одређеног дела опреме) , неопходно је да се настави да подели података у групе. Онда, интервали одржавања група су различити. Улазни подаци за поделе у групе од компоненти значаја су следећи:

  • За све компоненте одређеног типа-коефицијент за евалуацију потрошача, број група за поделе и њихових граница и врсте компоненте.
  • Одвојено за сваку компоненту-идентификациони број, број прикључених потрошача по врсти, могућа још једна подела компоненте.

Резултат поделе у групе од компоненти значаја је одређивање износа компоненти у одређеним групама и додељивање већег броја групе за сваку компоненту.

Слика 3 Блок дијаграм програма

Улазни подаци за саму анализу РЦМ су трошкови одржавања, трошкови поправке, Стопа неуспеха, укупно време од неуспеха, време заказаног струје, број свих потрошача, укључујући њихове врсте, број испада на непоштовање стандарда, казне, цена од неиспоручене електричне енергије за специфичне врсте потрошача, однос између трошкова неиспоручене енергије по одређеним врстама потрошача, однос између трошкова струје од одређених група, Стопа одржавање и просечна снага пролази кроз одређене компоненте. Наведени подаци односе се на период који се разматра од годину дана.

Извори ових улазних података су извоз из техничких евиденције, неуспех базе података и базе података финансијских, или се подаци директно уносе тастатуре и чувају се у посебном фајлу.

Се ствара распоред одржавање за све опреме за одређене групе на основу израчунате оптималне стопе одржавање. На пример, ако је оптимална стопа одржавање је у 0.2 (Слика. 4), то значи сваких пет година, одржавање ће се обављати сваке године приближно за петину од свих опреме.

3.2 Стање на бази одржавање

Помоћу мониторинга система и различите дијагностичке методе услов комада опреме одређује. На основу стања може проценити колико дуго део опреме ће бити вјероватно трајати до јавља функционална неуспех. У односу на чињеницу да је ово прилично скупо ствар, ова врста одржавања ће бити посебно примењена на скупим и оперативно важних делова опреме, као што су ЕХВ, ВН трансформатори, итд.

Структура улазних података зависи од специфичне компоненте. Обично, они се могу поделити у три групе. На пример, за 110 снага кола кВ прекидачи структура улазних података је следећи:

a) Идентификација специфичног компоненте-идентификацију специфичног прекидача, електрични станица, поље / излаз, године од стављања у службу, врста прекидача, изумирање медијум, серијски број прекидача, године од прекидача производње, врста диска, Тип диска, серијски број диска, година производње погонске .

Слика 4 Графички приказ трошкова функције

б) Подаци који одређују стање ове компоненте-стању прекидача, Датум посљедње акције, Затегнутост гашење комору, датум последњег ремонта контаката, број мотора сати компресора после ремонта контакте, број затворени / отворени (ЦО) циклуси након ремонта контаката, датум последњег ремонта компресора (погон) , број мотора сати компресора после ремонта компресора, број ЦО циклуса након ремонта компресора (погон) , датум дијагностичких тестова, Евалуација дијагностичких тестова прекидача, датум техничке процене стања, климатски услови, Колорадо број, Број компресора мотора сати, стање металних делова, уземљење стање (заштита од опасног додира делова под напоном не-) , стање изолатора.

ц) Подаци који одређују значај ове компоненте-важности прекидача, осигурац локација, тип линије, могућност бацкуп, Значај потрошње, енергија преноси годишње.

Резултат одржавања према стању и импедансе је графикон са распоредом појединих делова опреме (Слика. 5) . На основу овог графикона, оптималан редослед компоненти за одржавање се онда одређује.

4 Фуел Целл СИСТЕМИ

У тзв “Бела извештај” Државе чланице ЕУ су се обавезале на отприлике двоструко удела обновљивих извора енергије у покривању своју енергију троше бруто домаћи тако 20 лО. Овај стратешки циљ је заснован на претпоставци да свака нација треба да допринесу сопственим улазом у складу са националним условима. Према споразуму ЕУ Чешка ће производити 896 електричне енергије из обновљивих извора у 2010. Али постоји велики проблем са континуитетом и поузданости снабдевања из већине обновљивих извора енергије. Наш универзитет истраживање фокусира на примене горивних ћелија. Ми би их желели да подрже све већи удео обновљивих извора енергије, као бацк уп и неком врстом енергетског продавнице.

Поузданост садашње генерације горива енергетских ћелија биљака је један од најкритичнијих питања. Анализа разлога за смањене поузданости многих горива енергетских ћелија постројења у САД и Јапану су показала да је далеко огромна присилних искључивање су изазване неуспехом биланса биљних компоненти.

Слика 5 Одржавање по стању и значају

На крају, горива ћелија биљке могу имати на стриму опција за 98-99%, Вредности које су тренутно постигнути у конвенционалним постројењима водоника (Реф. [8] ).

Висока поузданост система горивних ћелија ће у великој мери резултат модуларност димњацима (њихова једноставност одржавања само делимичног затварања је потребно) , већ такође треба да буде приписати недостатка високо стресним покретних делова раде под екстремним условима и на њихове лакоће одржавања. Употреба модуларних јединица дозвољава распоред сајта да то може бити дизајниран да дозволи замену комплетних модула, који омогућава не само за економичније коришћење резервних делова, али и смањује изгубљено излаз. Такође, заменом резервних модула, биљка могла да ради пуном снагом у току периода редовног одржавања, ово би требало да буде потребно. Чак и без резервних делова, биљке могу бити дизајнирани тако да само делимична обустава рада ће бити неопходно у случају неуспеха.

Следећи услови су потребни за биљке решетком повезан:

  • За одржавање високог квалитета електричне енергије (виши хармоници, регулација напона, фреквенција промена, и тако даље) .
  • Да би се обезбедила одговарајућу заштиту у случају квара система.

У случају “без снабдевања електричном енергијом на мрежу” биљка треба да буде опремљен “реверсе систем заштите снага,” који може бити вештачка оптерећење или друга одговарајућа опрема.

Генератори горива ћелија се сматрају за решетка-повезан (Грид-паралелни) , Грид-повезан је слетање (обезбедити моћ локалним оптерећења у време прекида мреже), Грид-независна (станд-алоне) као и мрежа повезан (омогућавајући снага увоз, али не извозе на мрежи) операције (Реф. [9] ) .

Иако комунална мрежа је обично поуздан извор напајања, његов дизајн омогућава знатан напон удари или улегнућа, и омогућава тренутним прекиде да обришете грешке. Недавно, Тхе Грид прекиди се чешће јављају. Када се користи комбинација снаге ћелија постројења горива и мрежу као још назад, преседана доступност напајања може се постићи.

Системи горива ћелија имају високе енергетске ефикасности, нула или близу нуле емисија штетних издувних гасова (користећи водоник) . Међутим, постоји неколико проблема који држе ФЦ из комерцијалне употребе.

4.1 Одговарајућа врста ФЦ

За превоз и стамбене моћи излаз до 100 кВ-користе се ниске температуре ФЦ и за електране-излаз више него ја МВ-користе се високе температуре ФЦ.

Ту се помињу само главне материјалне услове за ФЦ у овом раду. За све типове ФЦ сулфхр супстанце имају отровну утицај.

  • ПЕМФЦ (Протон Екцханге Мембране Фуел Целлс-солид перфлуоринатед-сулфонска киселина) -захтевају полимер елецтролиие са добрим проводности протона, веома чист водоник као гориво, инпут гасови морају да буду влажи, скупо платина катализатора, они имају високе перформансе и деградације постоји отровна утицај ЦО.
  • ФК (Алкалне гориве ћелије-течност калијум хидроксид) -захтевају чист водоник и кисеоник чист као реактаната и ту је отрован утицај ЦО и Ц02.
  • Азијска (Фосфорна киселина гориве ћелије-1икуид фосфорна киселина распршени на тефлон-царинско силицијум карбид) -коришћење скупих племенитих метала катализатора, Иикуид електролит који могу да мигрирају, и ту је отрован утицај ЦО.
  • ЦФЦ (Молтен карбонат гориве ћелије, растопљених алкалних (калијум или натријум) карбонат задржане у литијум алуминијум оксида (ЛиАИ02) матрица) -имају високу температуру течног елецтролиие да се мигрирају, правилно пројектована од нерђајућег челика.
  • ОФК (Чврста оксид Фуел Целлс-чврста итрија-стабилизован циркон) -захтевају високе температуре компоненти са истим коефицијентом топлотне експанзије и доброг управљања пломбе. Нажалост, сви керамике изградња изазвати виши унутрашњи отпор.

4.2 Гориво

Реакција гориво ћелија захтева водоник, али постоји неколико метода офпродуцинг водоника из фосилних извора. Ако се електрична енергија генерише природне енергије (соларна енергија, вјетроелектране, итд) , вода се може електолитног да добију гас водоника.

  • Водоник-само емисије воде (зависи од производње) .
  • Метанол-1икуид гориво (концентрисана енергија) али захтева реформу грејање на око 250 Ц ~.
  • Бензин-распрострањен на располагању, али захтева реформу грејање на око 800 “Ц . Ако бензин садржи сумпор, не може се лако реформисати.
  • Биодизел је слична као бензина, али не укључује сумпор, није токсичан и биоразградивог.
  • Природни гас-унутрашња реформа у високом температуром ФЦ, сумпора једињења морају прво уклонити.

У области Остраве са тешке индустрије желимо да користимо био-гаса из третмана отпадних вода или пољопривредом и метана из рудника угља.

4.3 Складиштење водоника

Постоји неколико метода водоника складиштење, али и са њиховим проблемима:

  • Водоник-цистерна висок притисак високог притиска (на пример, 35МПа) захтева робустан тенк који су тешки.
  • Адсорпција Складиштење-метал хидрид и угљеничне наноцеви легура-има веома висок капацитет складиштења, али та складишта су прилично тешки и веома скупо.
  • Течни водоник-захтева топлоту-изолациони танк-екстремно ниске температуре (-253’O cause material shortness.

4.4 Цена

Цена је један од најкритичнијих проблема са којима се суочава комерцијализације ове технологије данас. У случају данас цене фосилних горива, ФК немају прилику да се такмиче са другим изворима.

5 ЗАКЉУЧАК

Електроенергетских дистрибутери морају да буду припремљени да ће они бити кажњени за унсупплиед струје. Мониторинг кварова и испада у преносу и дисинбутион електричне енергије је неопходна за одређивање поузданости елемената мреже и снабдевање електричном енергијом потрошача. Нетачни подаци улазни води, наравно, на лажне резултате, чак и ако се користи исправан метод рачунарство. За последичне процену поузданости неопходно је да се подаци о броју и опсегу испитиване комад опреме. Ми смо били цаниинг кроз праћење и анализирање неуспеха на радном месту истраживања Одељења за електротехнику енергетику од годину дана 2000. У односу на прилично малом броју кварова у области електротехнике електроенергетици, резултати ће бити поуздан само после неколико година. Већи опсег података, тачније биће статистички резултати. Зато би било драго да имају могућност да се побољша база података од података из других земаља. Познавање поузданости ставке омогућава проналажење неисправних производне трчања за опремање дистрибутивне мреже, офтенест узрок неуспеха, колико струје изазива посебну опрему у одређеној години, области највећих количина енергије унсупплиед, Трошкови испада итд. Познавање поузданости тачка је неопходна за поузданост прорачуна за прикључење потрошача на велико који се више и више тражени данас.

Дистрибутери такође морају да ефикасно троше своје ресурсе да би могли да се такмиче на тржишту електричне енергије. То је немогуће без примене нових материјала који повећавају поузданост опреме, продужити време између инспекције и на крају смањити потпуно отказали време потребно за одржавање. Без поузданости тачка је немогуће да се уведе систем одржавања Релиабилити центриран. У овом допринос, теорија РЦМ се сажети у кратким цртама. Главни проблем је увек наћи поуздане ажурирани улазне податке. Тако примарни задатак је промена у постојећим структурама појединих база података у одређеним регионалним дистрибутивним компанијама снага. Програм је развијен са циљем да буде универзална, тако да она може да реши оба приступа оптимизације циклуса одржавања и утврђивање редоследа компоненти за одржавање. Све варијабле програма могу унети из улазних база података и обрада помоћу тастатуре. Новина нашег приступа је њена применљивост на реалним подацима из компаније за дистрибуцију. То је зато што је један верификован дистрибуцију компанија даје своје резултате на плану одржавања за неколико типова опреме.

Прво искуство са горивим ћелијама показује да исландинг опцију омогућава испоруку снаге на локалном критичног оптерећења мреже током испада.

Ова могућност такође омогућава самостални фтиел ћелијски систем за рад у базном оптерећењу и нерешено вршна снага из мреже. Већина система горивне ћелије су дизајнирани да обезбеде доступност >959И ~. Неколико од ових биљака могу бити повезани паралелно да се постигне још виши ниво доступности. Неопходно је развити нове јефтиније материјале који обезбеђују поуздан рад ФЦ.

Захвалност

Овај рад је подржан од стране Министарства просвете, Омладине и спорта Републике Чешке. Пројекат МСМ6198910007.

Референце

[1] Дистрибуција компанија из Чешке Републике, “Дистрибутивне мреже Правилима”, Додатак Не. 2-Методологија одређивања поузданости снабдевања електричном енергијом и дистрибутивне мреже опреме, Праг, (2001) .

[2] Русек, С, Процх ~ ЛА, К., “Методологија Ур ~ ~ 0В Ни електрицк6 поузданости снабдевања енергијом и контрола дисинбу ~ н ~ рцх системи (Методологија за одређивање поузданости снабдевања енергијом и елецинцал елемената дистрибутивних система) ,”Конференција ~ К ЦИРЕД, ПП. 4/16-4120, Мали добош, (1999) .

[3] Русек, С. “Поузданост електричне ИЦХ ~ СИТИ (Поузданост електричних мрежа) ,” В ~ Б-ТУ Острава, ИСБН 80-7078-847-Кс, (200 1 ) .

[4] Моубраи Ј “Поузданост центриран Одржавање”, Буттервортх-Хеинеманн, (1997).

[5] Шума, Ј, “Одржавање Задатак Интервал Одређивање,” Одржавање и тест инжењерство сарадњу. САД ( 1999) .

[6] Русек, Рашка Т , “Зуверлассигкеитсориентиерте одржавање заказивање у мрежи,” Изградња и рад Јубилаумсфорум мрежа, Потсдам, (2002).

[7] Русек. С. Гоно. Р., “Поузданост Центеред Одржавање и његова примена на Волги,” Међународна научна конференција ЕПКУ 2003, Краков, ПП. 529-536, ИСБН 83-914296-7-9, (2003).

[8] Бломен, Л.Ј.М.Ј., Мугелва, М.Н., “Системи горива ћелија,” Пленум Пресс, 614 п., ИСБН 0-306-44158-6, (1993)

9] Фароокуе, М, Мару, Х.Ц., “Горивне ћелије-чистих и ефикасних агрегата,” Зборник. ИЕЕЕ, лет. 89, Не. 1 2. П 1819-1829, (2001)

Утицај комуналних индуковане пренапона у челичани са променљива регулаторе (Практична Уземљење, Лепљење, Заштитни и Сурге заштита)

Објављено фебруар 12 2014 Едвард у енергију и снагу, Променљива брзина Дривес на Електротехника портал

Case study - Effect of utility-induced surges (A steel mill with variable speed drives); photo credit: dpncanada.com

Студија случаја - Утицај комуналних индуковане пренапона (Челика млин са променљива регулаторе); фото кредит: дпнцанада.цом

Проблем

Челика млин са променљива регулаторе (ВСДс) имао проблема честим окидања од ВСДс са назнаком "пренапона у АЦ линије'. Сваки окидање изазвало озбиљан поремећај производње и резултирало значајним губитком монетарне због изгубљене производње.

Стационарног стања мерења по истинитој РМС волтметар је показао да је напон нормалан и у наведеном радном опсегу ВДС. Далековод Монитор је затим коришћен у разводну таблу храњење ВСДс и долазни напајање хранилице до млина. На обе локације, монитори показали пролазне пренапона од амортизовани осцилаторно типа таласни облик са почетним амплитуде преко 2.0 могао и звони фреквенција од око 700 Хз.

Тајминг поремећаја поклопило са затварањем кондензаторских у комуналном трафостаници храни челичану (односе Слика 1а испод).

Figure 1a - Distribution arrangement

Слика 1а - Дистрибуција аранжман

Анализа

Потврђено је од стране произвођача ВСД да су ВСДс обезбеђена са пренапонском заштитом постављен да ради на 1.6 пу напон за сметње прелазе 40 уС.

Пошто пребацивање транзијената били изнад овог прага заштите, су ВСДс саплео.

Може се приметити да укључивањем на обали кондензатори резултати Висок струје пуњења Ударна. Када ова струја пролази кроз линији је индуктивности Л, тренутни напон талас јавља. Даље интеракција кондензатор Ц са индуктивности Л резултате у осцилаторни протока струје, који је пригушене отпора Р у систему.

Осцилаторно поремећај постављен преко нормалне снаге-фреквенција напона талас изазвао пренапонска заштита за рад.

Решење

Решење лежи у смањењу прелазну врхунац на вредност која је испод прага за заштиту од пренапона у.

То је постигнуто у овом случају постављањем сурге уређај за заштиту (СПД) у сваком ВСД. СПД стегнут прелазног на максималне вредности 1.5 Пу избегавајући рад пренапонска заштита.

Figure 1b - After additions

Слика 1б - После допуне
Друго могуће решење било би да инсталирате индуктор Л1 у Пребацивање колу кондензатор за неколико секунди, а затим га схунт по пребацити с.

Пошто напон види долазног хранилице до млина би комбинација преко Ц и Л1, прелазни ће имати мању амплитуду. Ово решење ће се ипак позвати на сарадњу са комуналним јер подразумева додатну опрему да се инсталира од њих (погледајте Слика 1б горе).

Упућивање: Практична Уземљење, Лепљење, Заштитни и Сурге Протецтион - Г. Вијаиарагхаван, Марк Браун и Малколм Барнс (Узмите свој харцопи из Амазона)

Смернице за израду студије случаја Квалитет електричне енергије за веб

Овде су неке смернице да произведе информативне Повер Куалити студије случаја које ће помоћи да прода своје вештине или олакшавајуће решења. Ови делови треба да буду покривени:

  • Увод – Изјава проблем и последице
  • Анализа – шта су кораци предузети да се анализира проблем
  • Решење – оно решење је изабран за ублажавање проблема
  • Закључак – показују колико је ефикасна је решење Наставити читање

Идентификација нездравих електроенергетских система са не-Цхаратеристиц хармоника

Интернатионал Јоурнал оф Енгинееринг енергетику 2011; 1(1): 12-18 ДОИ: 10.5923/ј.ијее.20110101.03

Идентификација нездравих електроенергетских система са не-Цхаратеристиц хармоника

Ксиаодонг Лијанг1,*, И. Луи2

1Едмонтон Производ Центар, Сцхлумбергер, 10431 35Аве., Едмонтон, Алберта, Т6Ј 2Х1, Канада 2Истраживање и ЕМС, Сцхлумбергер, 42 Руе Саинт Доминикуе, Париз, 75007, Француска

1. Увод

Због широкој примени нелинеарних оптерећења, хармоници загађење је један од главних проблема за електроенергетским системима. Иако је учињен велики напредак на хармонијске ублажавање стране произвођача уређаја нелинеарним, индустрија објекти и комунална предузећа, озбиљни проблеми хармонијске и даље може бити присутан у електричним системима, посебно када се деси болесних стања или услед комуналних предузећа или крајњих корисника у индустријским објектима.

Променљиве фреквенције дискови (ВФДс) су најраспрострањенији у индустријским објектима. Карактеристични хармоници дефинисане ИЕЕЕ Стд. 519-1992 су на основу различитих система конфигурацијама ВФДс[1]. Осим неких посебних оптерећења као што су пећима[1] и железнички вучни системи који производе чак хармоника и других не-карактеристичне хармонике у систем, већина индустријских објеката са ВФДс само имају карактеристичне хармонике и неку малу количину не-карактеристичних хармоника који су обично под чак и триплен хармоника границама које предложе ИЕЕЕ Стд. 519-1992. Дакле, када су присутни у електроенергетском систему велика количина не-карактеристичних хармоника, то обично указује на то да је систем нездраво и да решавање проблема је потребно да утврди узроке проблема.

Не-карактеристични хармоници истрагом у[2-9]. Што је објашњено у[2] да нису карактеристични хармоници проузроковани су неуравнотеженог напона величине или фазе не-симетрије. Амплитуда не-карактеристичних хармоника повећава са повећањем напоном нон-симетрије.

Два предмета су испитивани у овом раду за две индустријске објекте који показују велики садржај не-карактеристичних хармоника. Први случај је за рударске електроенергетског система са два исправљача оцењених на 12мВ сваком и са скупом хармоника филтера инсталиран. Обимна истрага је спроведена за овај систем заснован на оба мерења и компјутерска симулација резултата. Други случај је за дистрибутивни систем поља нафте са вишеструким ВФДс. Питање за овог система је да се садашњи таласни облици на улазу ВФДс озбиљно искривљено.

2. Карактеристике и Нонцхарацтеристиц хармоници исправљача

ИЕЕЕ Стд. 519-1992[1] предлаже хармоника струје добијене на мосту исправљача за идеалним условима. "Идеал" се заснива на претпоставци да ДЦ струја нема таласање и ДЦ струја је прешао из једне фазе у другу тренутку напон на долазном фазе прелази напон на одлазећег фази[1]. Хармоника актуелне компоненте за идеалном стању су изведени по следећим једначинама[1]:

equa 1 equa 2+3

где,

х : хармоника редослед

к и м : сваки позитиван цео број

к : пулс број исправљач кола

Јах: амплитуда хармоника струје реда х

Ја1 : амплитуда фундаменталне струје

За 6-пулсног исправљача или променљиве фреквенције диск (ВФД), карактеристичне хармоника струје су 5, 7, 11, итд. За ВФДс користе фазе множења технику као што су 12-импулса и 18-пулс олакшавајућа инпут хармоници, неки хармонијске струје може се отказати у односу на 6-пулсна дискова. Као држава у ИЕЕЕ Стд 519-1992, ако сам шест-пулс исправљачке секције [1]:

  • Имају исти преносни однос
  • Хаве трансформаторе са идентичним импеданси
  • Се фаза померена тачно 60 / м степени једни од других
  • Се контролишу на потпуно исти делаи угла, и
  • Поделите ДЦ струја оптерећења једнако

Табела 1. Напона хармонична дисторзија ограничења заснована на ИЕЕЕ Стд. 519-1992

Напон Хармониц Дистортион Границе
Аутобус Напон на ПЦЦ Индивидуални Напон Дистортион, % Укупно Напон дисторзија, %
69 кВ и испод 3.0 5.0
69.001 кВ кроз 161 кВ 1.5 2.5
161.001 кВ и изнад 1.0 1.5
НАПОМЕНА: Високонапонски системи могу имати до 2.0% ТХД где је узрок ХВДЦ терминала који ће ублажити до тренутка када је изабран за корисника

Табела 2. Хармоницне дисторзије ограничења заснована на ИЕЕЕ Стд. 519-1992

Хармоницне дисторзије Лимити за опште дистрибуције система (120 В Кроз 69 000 У)
Максимална хармонична дисторзија Тренутно у процентима ИЛ
Индивидуални хармонијског реда (Квота хармоници)
ИСЦ / ИЛ <11 11<х<17 17<х<23 23<х<35 35<х ТДД
<20* 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0
20<50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0
50<100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0
100< 1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0
>1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0
Чак су ограничени на хармоници 25% од непарних хармоника граница изнад.
Тренутни поремећаји који доводе у дц оффсет, на пример, пола-таласа конвертори, нису дозвољени
*Сва енергије опрема је ограничена на овим вредностима текућег изобличења, без обзира на стварне ИСЦ / ИЛ
Где Исц = максималну струју кратког споја на ПЦЦ. ИЛ = максимална струја оптерећења потражња (фундаментална компонента фреквенција) у ПЦЦ

Тада само хармоника присутан на улазу диск ће бити реда КК ± 1 као што је приказано у једначини (1). На пример, карактеристични хармоници за 12-импулсних ВФД система са два исправљача фазе померене за 30 ° су 11,13, 23, 25ог,За ... 18-импулсних ВФД система са три исправљачких фази помера по 20 степени најниже карактеристика хармоника је 17ог. За 24-импулсних ВФД система са четири исправљача фази померати поменуо у[1] да не постоје два исправљача секције су идентичне у свим овим аспектима. Дакле, нису карактеристични хармоници ће увек бити присутан у тој мери да су наведени услови нису испуњени у пракси.

ИЕЕЕ Стд. 519-1992 предлаже препоручене границе хармонијске дисторзије (Табеле 1 и 2), који су широко прихваћени од стране различитим индустријама. Она је наведен у Табели 2 да се чак и хармоници ограничене на 25% од непарних хармоника ограничења у табели[1].

У 6-пулсног исправљача или променљиве фреквенције диск (ВФД), карактеристичне хармоника струје су 5, 7, 11, итд. За ВФДс користе фазе множења технику као што су 12-пулс

3. Случај 1: Чак хармоници

Чак хармоници су обично присутни у веома малим количинама, а не брига за електроенергетских система под нормалним радним условима. Међутим, велика количина чак хармоника могао бити генерисан у неким болесним стањима као што су опрема квара. Ситуација може бити појачан ако систем садржи хармоничних филтера да би узбуђују још хармоничну резонанцу.

Студија случаја 1 обраћа озбиљан проблем чак хармоника догодило у великом рударском објекту која се састоји од два велика 6-пулсна исправљача рејтингом на 12мВ сваком. Конфигурација система је приказан на слици. 1.

Смоква 1Слика 1. Конфигурација система за случај 1.

У исправљачи су повезани са 10 кВ заједнички аутобус са сликама. 2 и 3 показују озбиљно искривљене тренутне ваветво групе хармоничних филтера инсталираних. Прва група има облике. Хармоника садржај приказан у бројкама 4 и 5 5и 7сингле подешен хармонијске филтере. Друга група садржи велику количину чак и 3хармониц струја. У има 11 и 13 један-тунед хармонијски филтери и 17 како би се траг извор ових хармоника, Мерења висок центаршут хармоника филтера. Два исправљачи су повезани на улазима два исправљача су узети. Садашњи заједнички аутобус кроз два 7МВА трансформатора са 30 ° таласних облика за два исправљача су приказани на Сликама. 6 и фазна угао. Таква конфигурација гради квази 7. Одговарајући хармоницне спектри приказани су 12-пулс исправљача систем. За случај да су два исправљачи у Сликама 8 и 9. има тачно исту оптерећење током операције, хармоничан 18% отказивање 5анд 7 хармонијске струје ће бити тхеБЕСТ. Када учитавање два исправљача нису једнаки, на пример, 65% фактор оптерећења за један исправљач и 80% учитати Хармониц струје у % фундаменталне фактор за другог исправљача, већина 5,7, 17, и 19хар ОНИЦ струје су и даље отказани и само мала количина ових хармоника су оставили у систему.

Large even harmonic currents were detected at key loca tions of the system in March 2004. Large 3рд harmonic cur rents were also found. Such high even harmonics cause serious concerns and an investigation was performed to find out the root cause of the problem.

Even harmonics were first detected at the circuit breaker CB3 on the secondary of the 25MVA main service transformer. The measured current waveform at CB3 is shown in Figure. 2. For further verification, another measurement was taken at the circuit breaker CB6, feeding the 10KV common bus, “Rectifier Main Bus”. The measured current waveform t CB6 is shown in Figure. 3. The corresponding harmonic current spectrums at CB3 and CB6 are shown in Figures. 4 и 5, односно.

Идентификација нездравих електроенергетских система са не-Цхаратеристиц хармоникаСлика 2. Current waveform at CB3 on the secondary of the 25MVA main transformer 1 (CT ratio is 3000:1).

Смоква 3

Слика 3. Current waveform at CB6, main feeder for two rectifiers (CT ratio is 2000:5).

Figures. 2 и 3 show seriously distorted current wave-forms. Хармоника садржај приказан у бројкама 4 и 5 contains large amount of even and 3rd harmonic currents. In order to trace the source of these harmonics, measurements at the inputs of the two rectifiers were taken. The current waveforms for the two rectifiers are shown in Figures. 6 и 7. The corresponding current harmonic spectrums are shown in Figures 8 и 9.

Смоква 4

Слика 4. Harmonic current spectrum measured at CB3.

Смоква 9

Слика 5. Harmonic current spectrum measured at CB6.

Смоква 6Слика 6. Current waveform at CB7 at the input of Rectifier 1 (CT ratio is 600:5).

Смоква 7Слика 7. Current waveform at CB8 at the input of Rectifier 2 (CT ratio is 600:5). Смоква 5 Слика 8. Harmonic current spectrum measured at CB7 at Rectifier 1.Смоква 8Слика 9. Harmonic current spectrum measured at CB8 at Rectifier 2.

Due to large amount of the 2, 3and 4harmonic currents as shown in Figures. 8 и 9, the current waveforms at the two rectifiers in Figures. 6 и 7 do not show the typical current waveform shape of 6-pulse rectifiers. For the comparison purposes dominant harmonic currents at key measurement points are summarized in Table 3. Dominant harmonic currents measured at the two rectifiers in April 2002 are also included in the same table.

Табела 3. Measured harmonic current spectrums in March 2004 and April 2002 at Key location of the facility.

Harmonic order Harmonic current in percent of the fundamental, %
Март 2004 Април 2002
ЦБ 7 Rectifier 1 CB8 – Rectifier 2 CB3 – Secondary main TX CB6 – Feeder to Rectifiers Rectifier 1 или 2
2 16.8 34.3 7.0 12.2 6
3 4.8 17.2 6.9 11.7 1.8
4 8.1 6.9 15.4 26.9 2.3
5 24.8 17.1 2.1 1.8 29.1
6 4.1 6.0 5.3 10.9 1.0
7 9.1 8.7 1.0 2.1 2.3
8 1.8 3.7 1.5 2.5 1.4
9 1.8 0.9 0.5 1.2 0.5
10 1.4 3.4 0.3 0.4 1.1
11 6.5 2.8 0.1 0.5 4.9
12 0.8 1.1 0.1 0.2 0.1

Табела 3 indicates that 16.8% и 34.3% 2nd harmonic currents in percent of the fundamental were generated by Rectifiers 1 и 2 in March 2004, односно. The 4ог harmonic currents are the second largest even harmonics present in the amount of 8.1% и 6.9% of the fundamental for Rectifiers 1 и 2. The two rectifiers also generated large 3рд harmonic currents in the amount of 4.8% и 17.2% од фундаменталног. The 3рд harmonic currents will be discussed separately in the next section for Case 1.

Characteristic and non-characteristic harmonic currents were flowing upstream of the rectifiers. They first went through CB6, the main feeder of the two rectifiers, thendistributed to other parts of the distribution system. Some characteristic harmonics such as the 5th harmonic currents met at the common bus, “Rectifier main bus”, and most of them were cancelled due to the phase shifting of the two transformers. As shown in Table 3, the 5ог harmonic current is 24.8% at Rectifier 1 и 17.1% at Rectifier 2, most of the 5ог harmonic currents are cancelled at the Rectifier main bus, and the 5ог harmonic current remains only 1.8% at CB6.

As per the non-characteristic harmonics, the 2нд harmonic current is reduced to 12.2% of the fundamental at CB6 from originally 16.8% и 34.3%, which is reduced. Међутим, the 4ог harmonic current increases to 26.9% of the fundamental from originally 8.1% и 6.9%. Слично, the amplified 4ог хармоника струја, 15.4% од фундаменталног, is also found at CB3. The cause of the amplification of the 4ог harmonic current at the upstream electrical circuit is investigated by performing the harmonic and resonance study.

A resonance analysis indicates that due to the connection of the two groups of harmonic filters, the peak impedance points created are located at the 4ог harmonic frequency (240Hz for the 60Hz system). Since the rectifiers generated a significant amount of even harmonic currents, serious resonance and amplification took place and resulted in large 4ог harmonic currents flowing in the system. The system frequency response characteristics at the 10 kV “Rectifier Main Bus” are shown in Figure. 10. The frequency response characteristic curve at 10 kV “Main Bus” connected to the secondary of 25MVA transformer is very similar to Figure 10.

Слика 10 indicates due to the connection of the 5ог, 7ог, 11ог, и 13ог single-tuned harmonic filters a few that the peak impedance points located at 240Hz, 360Хз, 480Hz and 720Hz are created. For a 60Hz system, these frequencies correspond to the 4ог, 6ог, 8ог и 12ог секундарне фреквенције. Peak impedance points are also known as resonance points. The 4ог и 6ог harmonic currents in Table 3 are significantly increased at CB6, this is the result of the harmonic resonance.The 8ог и 12ог harmonic currents in Table 3 do not show obvious amplification at CB6 because the inductance of the two 7MVA transformers at the rectifiers branches block part of these higher order even harmonic currents going through to the upstream system.

The harmonic current spectrum taken at one of the recti-fiers in April 2002 shows the harmonic content of the recti-fiers under normal operating conditions (Табела 3). It is found that non-characteristic harmonics including the 2nd, 3рд, 4ог, 6th etc were very small at that time.

The analysis indicates that the two rectifiers generate large amount of non -characteristics harmonics. Thenon-characteristic harmonic currents in the 4th, 6th harmonic frequencies are amplified due to parallel resonance in the system. That is the reason that a 26.9% 4ог harmonic current was detected a t the 10 kV “Rectifier Main Bus”, CB6. It is very likely that a malfunction on the rectifiers caused the non-characteristic harmonics problem.

Subsequent troubleshooting of the rectifiers verifies that a malfunction on the rectifiers caused this problem. The malfunction was corrected, the large amount of non-characteristic harmonic currents disappeared from the system.

Смоква 10Слика 10. Frequency response characteristic at 10KV “Rectifier Main Bus”.

4. Случај 1: Third Harmonics

Large amounts of 3рд harmonics were also found in Case 1 during the malfunction of the rectifiers in March 2004 (Табела 3). The worst case was at Rectifier 2 са 17.2% од 3рд хармоника струја. The 3рд harmonic current also appeared in the upstream circuit at CB 6 and CB 3.

Референце[8,9] provide the explanation that under the conditions of utility voltage unbalance, triplen harmonics such as the 3rd and 9th harmonic current can appear at the converters or rectifiers. Two examples are given in[9] with different line voltage unbalance conditions using a 460V 30kVA VFD. The 3рд harmonic currents in percent of the fundamental are 19.2% и 83.7% corresponding to 0.3% и 3.75% line voltage unbalance, односно. For the case that there is no obvious line voltage unbalance, the 3рд harmonic current is 2.1% for the same drive[9].

Based on the same principle, the 3рд harmonic currents shown at the rectifiers in the mining facility in March 2004 were also caused by line voltage unbalance. The three phase-to-phase voltages at CB 8 for Rectifier 2 were measured for 6 hours with one measurement point every minute on March 17 2004. The line voltage unbalance is calculated for each measurement point. The voltage unbalance calculation method is based on an equation provided in[4]. According to[4] the voltage unbalance in percent is defined by the National Electrical Manufacturers Association (NEMA)

in Standards Publication no. MG 1-1993 као што следи:

equa 4Note that the line voltages are used in this NEMA standard as opposed to the phase voltages. When phase voltages are used, the phase angle unbalance is not reflected in the % Unbalance and therefore phase voltages are seldom used to calculate voltage unbalance[4].

The calculated line voltage unbalance during the 6 hour trending measurement is shown in Figure. 11. Слика. 11 indicates that the voltage unbalance at Rectifier 2 for the measurement period ranges between 0.4% и 0.7% with most of the values falling between 0.5% и 0.6%. The calculated line voltage unbalance values explain why the 3рд harmonic current was as high as 17.2% at Rectifier 2.

Смоква 11Слика 11. Calculated line voltage unbalance at CB8, Rectifier 2 based on measured three-phase line-to-line voltages for Case 1.

5. Случај 2: Триплен хармоници

Случај 2 addresses a triplen harmonic issue in an oil field distribution system with multiple variable frequency drives (ВФД) in operation. The current waveforms at the inputs of the VFDs are seriously distorted. A root cause analysis was required to find a solution to this problem.

As the first step for troubleshooting, measurements were taken at the input of each VFD. The measured current waveform for one of the VFDs is shown in Figure. 12. Other VFDs have similar current waveforms at their inputs. It is found that the two humps are not in the same magnitude for each half cycle in the current waveform.

Смоква 12Слика 12. Measured current waveform at the input of VFD 1.

The corresponding harmonic current spectrum for the measured current waveform is shown in Figure. 13. This current harmonic spectrum contains 23% 3рд harmonic current and 13% 9ог harmonic current in percent of the fundamental. С друге стране, even harmonics are small and all within 1.5%. Дакле, current waveforms distortions are caused by triplen harmonics only.

Смоква 13

Слика 13. Harmonic current spectrum at the input of VFD 1.

Similar to Section 4, the line voltage unbalance for the 480V low voltage system is calculated by using measured three phase-to-phase voltages for VFD1. The measurement trending period is more than 5 дани. The calculated line voltage unbalance during the measurement period is shown in Figure. 14. This figure shows that the line voltage unbalance values range between 0.2% и 0.9% with most of the values falling between 0.3% и 0.6%. With such line voltage unbalance from the utility power supply triplen harmonics are generated at the inputs of VFDs and thus further lead to serious current waveform distortions at the drive inputs.

Дакле, it can be concluded that the root cause of Case 2 is the voltage unbalance from the utility power supply.

Смоква 14

Слика 14. Calculated line voltage unbalance at the input of VFD1 based on measured three-phase line-to-line voltages for Case 2.

6. Закључци

Non-characteristic harmonics including even and triplen harmonics are investigated in this paper. Two case studies are conducted.

Случај 1 deals with even harmonics generation caused by equipment malfunction of an industrial facility. Even harmonics, particularly the 4th and 6th harmonic currents are significantly amplified by resonance due to the presence of the 5th and 7th single-tuned passive harmonic filters in the system. Случај 1 also shows that the root cause for a high 3рд хармоника струја (све до 17% at one rectifier), is caused by a supply line voltage unbalance.

Harmonic current in % of fundamental

Случај 2 presents a serious current waveform distortion issue in an oil field distribution system with multiple VFDs. Triplen harmonic currents are found at the input of the VFDs, but even harmonic currents appear to be normal. All drives in the system show similar situations. The calculated line voltage unbalance at the input of one VFD ranges between 0.2% и 0.9% based on measured three phase-to-phase voltages. It is concluded that the root cause of Case 2 is line voltage unbalance from the utility power supply.

Based on investigations in this study, when significant amount of non-characteristic harmonics appear in industrial facilities, it indicates that something can be seriously wrong in the system. A detailed root cause analysis and troubleshooting should be conducted to identify the root cause of the problem and to resolve it before equipment gets damaged or personnel gets injured.

REFERENCES

[1] ИЕЕЕ Стд 519-1992, “IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems”, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Инц, ИСБН 1-55937-239-7, САД

[2] Vaclav Kus, Zdenek Peroutka, Pavel Drabek, “Non-Characteristic Harmonics and Interharmonics of Power Electronics Converter”, 18ог International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (ЦИРЕД), 2005, PP. 1-5

[3] М. Х. Ј. Лопта, С. Cundeva, С. К. Ro nnberg, М. Wahlberg,

0.6 Kai Yang, Liangzhong Yao, “A Wind Park Emitting Characteristic and Non-Characteristic Harmonics”, 14ог International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC), 2010, PP. S14-22 -S14-26

[4] Кс. Н. Који, М. Кс. Han, Х. Ding, “Non-Characteristic Harmonics Analysis of Double 12-Pulse Series Converters Based on Modulation Theory”, International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies, 2008, PP. 2091-2095

[5] A. Д. Graham, “Non-Characteristic Line Harmonics of PWM AC-DC Converters”, Proceedings of 9ог International Conference on Harmonics and Quality of Power, 2000, Лет. 3, PP. 955-960

[6] A. Ја. Масвоод, Shen Wei, “A Twelve-Pulse Converter under Unbalanced Input Voltage”, the 7ог International Power Engineering Conference (IPEC), 2005, Лет. 2, PP. 809-814

[7] Paul C. Buddinggh, “Even Harmonic Resonance – An Unusual Problem”, ИЕЕЕ Трансацтионс он Индустри Апплицатионс, Лет. 39, Не. 4, July-August 2003, PP. 1181-1186

[8] Sebastião E. М. de Oliveira and José Octávio R. П. Guimarães, “Effects of Voltage Supply Unbalance on AC Harmonic Current Components Produced by AC/DC Converters”, ИЕЕЕ Трансацтионс он Повер Деливери, Лет. 22, Не. 4, Октобар 2007, ПП. 2498-2507

[9] Annette von Jouanne and Basudeb (Ben) Банерџи, “Assessment of Voltage Unbalance”, ИЕЕЕ Трансацтионс он Повер Деливери, Лет. 16, Не. 4, Октобар 2001, PP. 782-790

[10] Seung-Gi Jeong and Ju-Yeop Choi, “Line Current Characteristics of Three-Phase Uncontrolled Rectifiers under Line Voltage Unbalance Condition”, IEEE Transactions on Power Electronics, Лет. 17, Не. 6, Новембар 2002, ПП. 935-945

[11] Arshad Mansoor, Jim McGee and Fang Zheng Peng, “Even-Harmonics Concerns at an Industrial Facility Using a Large Number of Half-Controlled Rectifiers”, Proceedings of IEEE 13ог Annual Conference Applied Power Electronics Conference and Exposition, 1998, APEC’98, Vol.2, 15-19 Јан 1998, ПП. 994-1000

[12] Ray P. Стратфорд, “Rectifier Harmonics in Power Systems”, IEEE Transactions on Industry applications, Лет. 1A-16, No.2, March/April 1980, ПП. 271-276

[13] David E. Rice, “Adjustable Speed Drive and Power Rectifier Harmonics -Their Effect on Power Systems”, IEEE Transactions on Industry applications, Лет. 1A-22, No.1, January/February 1986, ПП. 161-177

Хармоници Студија случаја

food processing harmonics

Хармоници Студија случаја:

Secure Food Production by Mitigating Harmonics

Highly automized processes often contain VFDs, which cause harmonics in the power supply. This can affect machinery and can cause downtime in production lines. This was the case at a major food processing plant in Dortmund, Немачка.

Позадина

Harmonics profile before AHF

Before:
High harmonic current distortion
Large disturbance of production

The food processing plant is part of a federation of over 300 independent retail dealers and suppliers to approximately 540 grocery stores. The center is a 100.000 m² warehouse and distribution center with affiliated butcher. After the butcher was destroyed in a fire in 2009, it had been rebuilt and expanded in 2011 into an 18.000 m² large butcher shop. Since completion at the end of 2011, the new processing plant produces 250 tons of meat for the grocery stores and up to 25 tons of sausages every day. The new butcher shop contains state of the art logistics and meat processing systems.

Изазов

The VFDs connected to the new meat cutter created typical current harmonics of a six-pulse-converter (5ог, 7ог, 11ог, 13ог, итд). These harmonics resulted in commutation notches in the voltage, which influenced the whole production process. The harmonics caused blackouts and disturbances to the lighting. It also influenced the sausage stuffing and caused long production stops disturbing the process flow. Occasionally up to half of the employees had to be sent home for the day due to disturbances in the process.

Harmonics profile after AHF

After:
Low harmonic current distortion
No disturbance of production

Solution – Active Harmonic Filter with Harmonics Compensation

The food processing plant decided to use an Active Harmonic Filter to eliminate the problems in the power supply. The installed system consists of one filter with a capacity of 300 A harmonics compensation to provide the needed harmonic power for the meat cutter.

Резултат

After the installation and a short commissioning, all disturbing harmonics were cancelled and the commutation notches disappeared. All meat cutters could now, for the first time, be started at the same time, without any effect on lighting or the sausage stuffing process.

Извор: Активни Хармонични Филтери

Хармоници Ублажавање на ВФД

Harmonics mitigation of variable frequency drives

Harmonics Mitigation Increases Output with 30%

The water treatment process involves a large number of variable-speed pumps to process large amounts of fluids. By using Active Harmonic Filtering technology to optimize the electrical behaviour of their variable frequency drives, a major water processing plant in Sweden managed to increase the maximum output capacity of their systems by 30%.

Захваљујући Active Harmonic Filtering сада можемо да обрадимо 30% више течности током периода највеће потражње. We also save energy.

– Вођа пројекта

Позадина

The treatment plant is part of the sewage works in Gothenburg. It is one of the largest in all of Scandinavia and central to saving the environment from pollution. With heavy demands, два основна захтева за ову критичну регионалну инфраструктуру су константан рад и довољан капацитет за третман. УПС системи за резервно напајање су кључни за обезбеђивање безбедног и стабилног напајања.

Harmonics mitigation

To increase plant capacity, 17 new VFD-controlled pumps were installed at the processing plant. This increased harmonic distortion on the electrical system significantly and the resulting overcurrents caused the UPS fuses to melt. To avoid this, the pumps were run at reduced speed. This was however a temporary solution as it reduced treatment capacity below demand. Претварачи фреквенције су добро познати извор потенцијално штетних хармоника.

Harmonics Elimination – the Challenge

After consulting a premier Swedish consulting firm, the processing plant announced a public procurement process seeking the implementation of active harmonic elimination technology. Циљ је био да се поврати пуни капацитет третмана елиминацијом хармоника.

Solution – Active Filter Units

Резултат је била инсталација два 600 кВА Active Harmonic Filter јединице за управљање два трансформатора снабдевање 2160 кВА. Постојао је низ карактеристика specific harmonic filter solution that led to the plant’s choice:

  • Флексибилно повезивање и димензионисање система
  • Смањени трошкови одржавања друге повезане опреме
  • Електрично окружење без сметњи
  • Смањена потрошња енергије кроз смањене губитке трансформатора

Harmonics Eliminated – the Result

Eliminating the harmonics in the system resulted in an increased max output capacity of 30%.

Додатно, the processing plant now manages to operate below the threshold value for harmonic distortion (СС 421 1811). The plant now enjoys further benefits with a reduced energy consumption and improved environmental performance.

Извор: Активни Хармонични Филтери

Треперења Накнада Студија случаја

AHF Flicker compensation welding

АХФ Смањује треперење од грејног тела Продуцтион

Данашњи индустрија стално суочава са новим изазовима. Као локална заједница расте, великих предузећа са енергетским интензивне производне процесе су суочени са изазовом смањивања њихових ефеката на мрежи. Висок ниво емисија Флицкер може потенцијално узнемирава друге индустрије на јавној мрежи.

Позадина

Flicker levels before AHF compensation

Треперења Ниво Пре обештећењу

Биљка је 55000 квадратни метар фабрика радијатора у Белгији, Састоји се од шест производних линија које могу да произведу укупно око 5000 радијатори дан. Производни процес се састоји од пресе, шав заваривање и тачкасто заваривање. Процес је инхерентно веома захтеван и енергија тако ставља велике захтеве на електричну мрежу. Ови процеси у комбинацији за стварање велике падове напона у храњења трафостанице са резултатом превисоке вредности Пст. Проблеми у фабрици изазвао трепћућим светлима када локална комунално предузеће ће повезати остале потрошаче на истом трансформатора.

Flicker level after AHF compensation

Ниво треперења Након обештећењу

Изазов

Локална комунална компанија захтевала да пст 95% вредност не може да пређе 0,7. Измерене вредности током 2009 показала врхове у ПСТ еквивалентан 1,6. Постизање овог циља није био мали подвиг због брзо променљивом оптерећењу, и много различитих узорака оптерећења који могу да настану са оволиким бројем машина за заваривање.

Активни Хармонични Филтери - Решење

Тржиште водећи време одзива за активну хармонијску филтера је потреба за купца до вредности које комунално предузеће које захтева. Систем се састоји од шест јединица, што укупно 2,1 Мвар континуирано моћ да се надокнади падова напона.

Инсталација Ацтиве хармонијски филтери Креира Резултати

Након инсталирања активне хармонијске филтере, биљка је успео да задржи своју вредност испод ПСТ 0,63, без обзира на то колико линија за заваривање имају истовремено. Референтне вредности су мерене спољних консултаната и одобрен од стране локалног комуналног предузећа. Као споредни ефекат спуштена треперења вредности, биљка сада такође има стабилизоване производном окружењу.

Извор: Активни Хармонични Филтери

СТАТЦОМ Студија случаја

СТАТЦОМ АХФ Смањује треперење

Због повећаног коришћења локалне мреже, строже граница емисије треперења постала нужност. Један од највећих произвођача челичне жице у Европи управља проблем инсталирањем СТАТЦОМ решење и смањење њихове емисије слику без треперења.

Позадина

Flicker before statcom compensation

Флицкер Пре СТАТЦОМ обештећењу

Прераду је највећи произвођач челика жице у Европи, део немачке индустрије групе основане у 1856. Компанија производи челичне решетке арматурне мреже. Производна линија се састоји од различитих опреме за заваривање, укључујући и спот заваривача из СЦХЛАТТЕР АГ. Као што је случај са свим моћним спот вариоце, нагли потрошња струје узрокује варијације напона, што заузврат производи треперења.

Изазов

Због ширења подручја и повећане количине обновљивих извора енергије, постало је неопходно да се нижу треперења доприноса. Рани референтне мерења показала нивое слику без треперења до ПСТ 2 и ПЛТ 1.4. Даља

Флицкер после СТАТЦОМ накнаде

Флицкер после СТАТЦОМ накнаде

компликација случај изазвао много пребацивања активности у околном електричну мрежу. То је допринело високом позадине треперења и чинећи мерења теже. Коначно, У зависности од врсте производње тренутно ради, треперење ће варирати.

СТАТЦОМ по АХФ - Решење

Раствор је понуђен у сарадњи са СЦХЛАТТЕР АГ, који је такође испоручио линије за заваривање.

СТАТЦОМ раствор који се састоји од 7 300/690Ш водено хлађење активни хармонијски филтери су инсталирани. Номинална инсталисана снага је 2.5 Мвар. Потпуно водено хлађење СТАТЦОМ прати рад динамички. Ни промене у производњи, нити ново инсталирана опрема доводи до потребе за прилагођавање система компензације. На АХФ јединице су инсталирани преко наменског трансформатора и користе сопствену мерну тачку средњи напон.

Испоручени Резултати

СТАТЦОМ решење смањен ниво треперења на ПЛТ 0.6. Смањена реактивна снага спушта тренутну потрошњу 25-40%. Напон на умаке 20 кВ шина снижене од око 500В до 100В око.

Извор: Активни Хармонични Филтери

Хармоници и пазов у ​​динамички тест оптерећења

Active Harmonic Filters Improve Dynamic Test-Bed

A major pioneer in the manufacturing industry caused problems on the power supply network with their dynamic test bed. Here, an installation of the right combination of active harmonic filters now compensates harmonics up to the 100th order with great results. Both harmonics and voltage notches are reduced to enable top performance of the equipment.

Case Background

Dynamic test load before harmonics compensation

The test benches, owned by the development department of a major European production plant, are used to test components in the development phase. Varying test conditions can be programmed, which gives the test bench very dynamic properties.

Harmonics Compensation Challenge

The same transformer is connected to two parts of the test bench. With a very dynamic load whose load current amplitude can change from zero to maximum in approximately 100 МС, it was impossible to run both parts of the test bench simultaneously. The voltage notches of up to 25% in combination with very high harmonic disturbances prevented this. This caused serious delay in the testing facility as well as exceeding the limits in EN61000-2-4.

Активни Хармонични Филтери - Решење

To solve the power quality issues, several active harmonic filters were installed to compensate the disturbances. Two 200/480V filters were installed together with one 100/480V filter that in combination compensate all frequencies up to the 100th harmonic order. The first two filters can be used to compensate lower harmonics while the third compensates for higher order harmonics and interharmonics. The three units were configured to share the

load with the 100/480V filter working on higher orders only. This resulted in extremely short response times and considerably lowered load disturbances.

Dynamic load after harmonics compensation

Harmonics Compensation – the Result

Thanks to the active harmonic filter installation, voltage notches could be reduced to 10%. Додатно, harmonics were lowered to the required level stipulated in EN61000-2-4. Сада, both test benches can be run simultaneously without any of the problems caused by poor power quality.

Извор : Активни Хармонични Филтери