1. Увод

Квалитет електричне енергије (ПК) Питања везана су највећи проблем данас. Широка употреба електронске опреме, као што су информационе технологије, енергетска електроника, као што су подешавање брзине дискова (УСХ), програмабилних логичких контролера (ПЛЦ), енергетски ефикасан осветљење, довела је до потпуне промене електронски товар природе. Ови оптерећења су истовремено главне узрочника и главне жртве проблема квалитета снага. Због своје нелинеарности, сви ови оптерећења изазвати поремећаје у напона таласа.

Заједно са технологијом унапред, организација у свету економије је еволуирала у правцу глобализације и профит многих активности теже да умање. Повећана осетљивост на велике већине процеса (индустријски, услуге и чак стамбено) на ПК проблеме претвара доступности електричне енергије са квалитетом кључни фактор за конкурентност у сваком сектору активности. Најкритичније области су континуирани процес индустрије и информационих технологија услуге. Када дође до поремећаја, огромни финансијски губици могу десити, са због губитка продуктивности и конкурентности.

Иако су многи напори су предузети од стране комуналних, неки потрошачи захтевају ниво ПК виши од нивоа обезбеђује савременим електричним мреже. То значи да морају бити предузете одређене мере како би се постигао виши ниво квалитета напајања.

2. Врсте квалитета Снага Проблеми

Најчешћи типови проблема квалитета електричне енергије приказани су у Табели И.

3. Квалитет електричне енергије Карактеризација

Чак и најнапредније преносни и дистрибутивни системи нису у стању да обезбеде електричну енергију са жељеног нивоа поузданости за правилно функционисање оптерећења у савременом друштву. Модерна Т&Д (пренос и дистрибуција) системи су пројектовани за 99,9 до 99,99% доступност. Ова вредност је веома зависна од вишка запослених нивоу мреже, који се разликује у зависности од географске локације и напонског нивоа (доступност је већа у ХВ мрежи). У неким удаљеним локацијама, доступност Т&Д системи могу бити као ниска као 99%. Чак и са 99,99% Ниво постоји еквивалент прекид време 52 минута годишње.

Најзахтевнијих процеса у савременој дигиталној економији треба електричну енергију са 99.9999999% доступност (9-деветке поузданост) да функционише.

Између 1992 и 1997, ЕПРИ спроводи студију у САД да окарактерише просечно трајање поремећаја. Резултат за типичан сајт, током периода 6 година је представљен испод.

Смоква. 1 - Типичан дистрибуција ПК поремећаја по свом трајању за типичног објекта у 6 године (1992-97) у САД [2].

Као што се може видети на сл. 1., велика већина поремећаја регистрованих (око 87%) трајала мање од 1 други и само 12 имају трајање већи од 1 минут. Јасно је да нису сви ови поремећаји изазвати кварове опреме, али многи типови осетљиве опреме може да утиче.

Друга студија је спроведена ЕПРИ, између 1993 и 1999, да би окарактерисао је ПК на ниском напону (НН) дистрибутивне мреже. Ова студија је закључио да 92% од поремећаја у ПК били напона улегнућа са амплитуда опада до 50% и трајање испод 2 секунде. Смоква. 2 показује типичну расподелу Сагс под 0.5 секунде и микро-прекида.

Смоква. 2 - Дистрибуција слеце и микро-прекида у НН мрежа у САД [3].

Ситуација у развијеним земљама Европе је веома сличан оном посматраном у САД. Смоква. 3 показује карактеризацију ПК у индустријској зони центра Португала кроз праћење снабдевања у периоду фебруар 2002-јануар 2003.

Смоква. 3 - Карактеризација електричних поремећаја снабдевања енергијом у индустријском објекту у Португалу.

4. Трошкови квалитета Снага Проблеми

Трошкови ПК проблема су високо зависне од више фактора, углавном пословни простор деловања. Остали фактори, као осетљивости опреме која се користи
у објектима и тржишним условима, између осталог, такође утичу на трошкове ПК проблема.

A. Трошкови Снага оцењивање квалитета

Трошкови се односе на ПК поремећаја могу се поделити у:

1. Директни трошкови. Трошкови који се могу директно приписати поремећаја. Ови трошкови укључују оштећење опреме, губитак производње, губитак сировине, Трошкови зарада током непродуктивни период и трошкови рестарт. Понекад, током непродуктивни периоду су постигнути неки штедња, као што су уштеде енергије, који мора бити одузети на трошкове. Неки поремећаји не подразумевају производњу обуставу, али може имати и друге трошкове у вези, као што су смањење ефикасности и смањења опреме живота опреме.
2. Индиректни трошкови. Ови трошкови су веома тешко проценити. Због неких поремећаја и непродуктивним периода, једна компанија не може бити у стању да оствари рокова испоруке и за неке будуће лабаве налога. Инвестиције за спречавање проблема квалитета електричне енергије се може сматрати индиректни трошкови.
3. Не-материјал непријатности. Неке непријатности услед поремећаја снаге не могу се изразити у новцу, као што не слушате радио или гледати ТВ. Једини начин да се рачун ове непријатности јесте да се успостави износ новца који је потрошач спреман да плати да би избегли ову непријатност [4], [5].

Б. Процене о трошковима Повер Куалити

Неколико студија су учињени да процени трошкове ПК проблема за потрошаче. Процена вредности тачног је скоро немогуће; па све ове студије се заснивају на проценама. Неки од ових студија су приказани у наставку.

1. Бусинесс Веек (1991). ПК трошкови су процењени на 26,000 милиона долара годишње у Сједињеним Америчким Државама.
2. ЕПРИ (1994). Ова студија је указао 400,000 милиона долара годишње за трошкове ПК у Сједињеним Америчким Државама.
3. УС Департмент оф Енерги (1995). ПК трошкови су процењени на 150,000 милиона долара годишње за САД.
4. Фортуне Магазине (1998). Изјавио је да су трошкови око ПК 10,000 милиона долара годишње у Сједињеним Америчким Државама.
5. Е Извор (2001). Студија се састоји од континуираног процеса индустрије, финансијске услуге и прерада хране у САД, Процењује просечне годишње трошкове ПК проблема на 60,000 до 80,000 УСД по инсталацији.
6. ПК трошкови у ЕУ (2001). Укупне ПК трошкови у индустрији и трговини, у Европској унији, се процењује у 10,000 милиона евра годишње [6].

Процене разних студија разликују много, али све указују на заједнички фактор: су ПК трошкови су огромни.

Ц. Трошкови Тренутне прекидима

Прекид је проблем ПК са највише уочити утицај на објектима. Табела ИИ сумира типичне трошкове тренутних прекидима (1 минут) за различите типове потрошача. Трошкови приказани су без већих улагања у технологије за постизање вожња кроз-способности да се носи са прекидом. Ове вредности су засноване на објављеним услуга и Елецтротек Појмови искуства са појединим студијама [5].

Табела ИИ - Типични трошкови тренутних прекидима (1 минут, у $ / кВ тражње, за различите врсте индустријских објеката и услуга.

Као што се може видети, индустријски сектор је највише погођена прекидима, посебно континуиран процес индустрија. У сектору услуга, комуникација и информација обрада је највише погођени пословни простор.

Трошкови су такође прекидима функција њеног трајања. Смоква. 4 приказује трошкове прекидима против њеног трајања.

Смоква. 4 - Трошкови прекидима као функција њено трајање [5].

5. Решења за проблеме ПК

Ублажавање ПК проблема може одржати на различитим нивоима: трансмисија, дистрибуција и крајња употреба опреме. Као што се види на слици. 5, неколико мера се може предузети на овим нивоима.

Смоква. 5 - Решења за дигитални власт [7]

6. Мрежа Адекватност

Многи ПК проблеми имају порекло у преносној или дистрибутивној мрежи. Тако, правилно пренос и дистрибуција мрежа, са адекватним планирањем и одржавањем, је од суштинског значаја да минимизира појаву ПК проблема.

7. Дистрибутед ресурси - Енерги Стораге Системс

Камата на коришћење дистрибуираних енергетских ресурса (DER) је значајно порастао у последњих неколико година, због њиховог потенцијала да обезбеди повећање поузданости. Ови ресурси укључују дистрибуирани генерације и енергија складишне системе.

Системи за складиштење енергије, такође познат као обнављање технологије, се користи да обезбеди електрична оптерећења са вожњи-путем способности у лошем окружењу ПК.

Смоква. 6 - Враћање технологије принцип [1].

Недавни технолошки напредак у енергетске електронике и технологије за складиштење се окрећу на враћање технологија Једна од решења за ублажавање проблема ПК.

Смоква. 7 - Радна принцип система за складиштење енергије као.

Прва технологија складиштење енергије се користи у области ПК, ипак највише користе данас, је електрохемијских акумулаторских. Иако нове технологије, као што су замајаца, Суперцапациторс и сверхпроводасего магнетне складиштење енергије (МОСС) представити многе предности, електрохемијске батерије и даље владају због ниске цене и зрелом технологијом.

A. Замајци

Замајац је електромеханички уређај који парови ротирајуће електричне машине (мотора / генератора) са ротирајућим масе за складиштење енергије за кратке трајања. Мотор / Генератор црпи снагу добили од мреже да би ротор замајца предење. Током поремећаја напајања, кинетичка енергија ускладиштена у ротора се претвара у једносмерну електричне енергије од генератора, и енергија испоручује на константној фреквенције и напона кроз инвертора и система контроле. Смоква. 8 приказује шему замајац, где се објашњава главне предности овог система.

Смоква. 8 - Замајац [хттп://ввв.беацонповер.цом]

Традиционални Фливхеел ротори су обично конструисани од челика и ограничени су на спин стопом од неколико хиљада обртаја у минути (РПМ). Напредна замајци изграђене од материјала угљеничних влакана и магнетних лежајева може завртети у вакууму при брзинама до 40,000 до 60,000 РПМ. Складишти енергија је пропорционална моменту инерције и до трга на брзину ротације. Брза замајци може да ускладишти много више енергије од конвенционалних замајаца.

Замајац даје снагу у периоду између губитка комуналне испоручује моћи и било повратка комуналне власти или почетка бацк-уп електроенергетског система (тј., дизел генератора). Замајци обично пружају 1-100 секунди вози-кроз време, и бацк-уп генератори су у стању да се на мрежи у оквиру 5-20 секунде.

Б. Суперцапациторс

Суперцапациторс (такође познат као Ултрацапациторс) су ДЦ извори енергије и мора се повезати на електричне мреже са статичким напајање уређаја, пружање енергије излаз на фреквенцији мреже. Суперцапацитор даје снагу током краткотрајних прекида или напонских Сагс.

Средње величине Суперцапациторс (1 МЈоуле) су комерцијално доступни за имплементацију вожње-кроз способност у малој електронској опреми, али велике Суперцапациторс су још увек у развоју, али могу ускоро постати одржива компонента поља складиштења енергије.

Смоква. 9 - Електрични дупли слој суперцапацитор [хттп://ввв.есмацап.цом]

Капацитета је веома велика, јер растојање између плоча је веома мали (неколико ангстрема), и због подручје површине проводника (на пример, на активном угљу) достигне 1500-2000 м²/г (16000-21500 фт²/г). Тако, енергија складишти такве кондензаторе може достићи 50-60 Ј / г [8].

Ц. МОСС

Магнетно поље настаје циркулише једносмерне струје у затвореном калем жице сверхпроводасего. Пут од калема циркулише струја може да се отвори са солид-стате прекидачем, који је модулисан и искључује. Због високе индуктивности калема, када је прекидач искључен (отворен), магнетни калем понаша као струјни извор и да ће приморати струје у претварача за напајање који ће наплатити на неки напонски ниво. Правилно модулација од солид-стате прекидачем може држати напон у одговарајућем радном опсегу инвертора, који претвара једносмерни напон у наизменичну струју.

Смоква. 10 - МСП систем [9].

Ниске температуре СМЕС хлади течног хелијума је комерцијално доступан. Висока температура МОСС хлади течним азотом је још увек у фази развоја и може постати одржива комерцијални извор енергије за складиштење у будућности због својих потенцијално ниже трошкове.

МСП системи су велики и генерално се користи за кратке трајања, као што су комуналне пребацивање догађаји.

Д. Поређење Стораге Системс

Смоква. 11 показује поређење различитих технологија за складиштење у погледу специфичне снаге и специфичне енергије.

Смоква. 11 - Специфична снага против специфичних енергетских опсега за технологије за складиштење [9].

Смоква. 12 - Специфични трошкови уређаја за складиштење енергије [10].

Велике брзине замајац је у отприлике исто Цена курса као и малих и средњих предузећа и око суперкондензатори 5 пута скупље него ниској брзини замајца због компликованије конструкције и ограничену цена струје. Електрохемијска батерија има висок степен зрео и једноставан дизајн. Испод време складиштења од 25 секунде ниска брзина замајац може бити много ефикасније него батерије.

8. Дистрибутед ресурси - Дистрибутед Генератион

Дистрибутед Генератион (ДГ) јединице могу да се користе да обезбеде чисту моћ критичних оптерећења, их изолује од поремећаја са пореклом у мрежу. ДГ јединице се такође може користити као бацкуп генераторе да осигура снабдевање енергијом на критичних оптерећења током продуженим испада. Додатно ДГ јединице могу се користити за управљање оптерећења намјенском да смање вршних потреба.

Сада, клипни мотор је распрострањена технологија у ДГ тржишту, али са технолошким достигнућима, друге технологије постају атрактивнији, као што су Микротурбини или горивих ћелија (Табела ИИИ).

Табела ИИИ - Еволуција ДГ технологија.

Ако ДГ јединице треба да се користе као бацк-уп генерације, јединица за складиштење мора да се користи да обезбеди енергију за оптерећења у периоду између настанка поремећаја и старт-уп хитне генератора.

Најчешћи решење је комбинација електрохемијских батерија УПС и дизел агрегата. Сада, интеграција замајац и дизел агрегата у једној јединици такође постаје популаран решење, нуде многих произвођача.

Смоква. 13 - Шема континуираног електроенергетског система, користећи замајац и дизел генсет [ввв.геиндустриалсистемс.цом].

Смоква. 14 - Динамички УПС, по ХИТЕЦ заштиту Повер, нпр.. [хттп://ввв.хитец-упс.цом].

9. Побољшане Интерфаце Девицес

Поред система за складиштење енергије и ДГ, неки други уређаји могу да се користе за решавање проблема ПК.

Коришћење одговарајућих интерфејса уређаја, може изоловати оптерећења од поремећаја који произилазе из мреже.

A. Динамички Напон Рестауратор

Динамичан напон рестауратор (ДВР) делује као извор напона повезан у серији са оптерећењем. Принцип рада од најчешћих ДВР је слична Слици. 7. Излазни напон ДВР чува приближно константан напон на терминалима оптерећења помоћу корак-уп трансформатор и / или ускладиштене енергије за убризгавање активне и реактивне снаге у излаз снабдевања корито конвертора напон.

Б. Пролазни Напон пригушивачи таласа високе фреквенције (ТВСС)

Пролазни напон пригушивачи таласа високе фреквенције се користи као интерфејс између извора напајања и осетљивим оптерећења, тако да трансиент волтаге је стегнут од ТВСС пре него што стигне до оптерећење. ТВССс обично садрже компоненту са нелинеарног отпора (метални оксид варистор или Зенер диода) да ограничава прекомерну напона и спроведе било какав вишак импулса енергије на ниво тла.

Ц. Цонстант Волтаге Трансформатори

Константним напоном трансформатори (ЦВТ) били један од првих ПК решења се користе за ублажавање ефеката напона линије и прелазне. За одржавање напона константан, они користе два принципа који се нормално избегавати: резонанција и језгро засићење.

Смоква. 15 - Константна напона трансформатор.

Када дође до резонанце, струја ће се повећати до тачке која изазива засићење магнетног језгра трансформатора. Ако Магнетно језгро је засићен, онда магнетни флукс ће остати приближно константна и трансформатор ће произвести око константан излазни напон.

Ако није правилно користи, ЦВТ ће потицати више ПК проблема него оне ублажене. То може да произведе транзијената, секундарне фреквенције (напон талас скраћен на врху и странама) и то је неефикасан (око 80% при пуном оптерећењу). Његова примена постаје ретка због технолошког напретка у другим областима.

Д. Филтери буке

Филтери буке се користе да би се избегло нежељене тренутне фреквенције или напонске сигнале (бука) од постизања осетљива опрема. Ово се може постићи коришћењем комбинације кондензатора и индуктивности који ствара низак отпора пут до фундаменталне фреквенције и високе импедансе на вишим фреквенцијама, који је, нископропусни филтер. Они треба да се користе када се бука са фреквенцијом у опсегу кХз је знатан.

Она. Изолациони трансформатори

Изолациони трансформатори се користе да изолују осетљиве оптерећења од прелазних и буке које произилазе из електричне мреже. У неким случајевима (Звезда-троугао веза) изолације трансформатора држати хармонијских струја генерише товар од добијања узводно трансформатора.

Посебност изолације трансформатора је утемељена штит направљен од немагнитних фолије налази између примарне и секундарне. Свака бука или пролазна који долазе из извора у преноси кроз капацитивности између примарног и штит и на терену и не достигне оптерећење.

Смоква. 16 - Изолација трансформатор.

Ф. Статички ВАР Компенсатори

Статички ВАР компензатори (СВР) користе комбинацију кондензатора и реактора за брзо регулише напон. Солид-стате прекидачи контролишу убацивање кондензатора и реактора у правој величини да спречи напон од флуктуирајући. Основна примена СВР је регулација напона у високом напону и елиминацију треперења изазваног великим оптерећења (као што су индукционе пећи).

Г. Хармонични Филтери

Хармоника филтери се користе за смањење нежељене хармоника. Они се могу поделити у две групе: пасивни филтри и активни филтери.

Смоква. 17 - хармоника филтери [11].

Пасивни филтри (Смоква. 17 лево) састоје у ниском импедансом путу ка фреквенција хармоника који се користе пасивне компоненте ослабљених (индуктори, кондензатори и отпорници). Неколико пасивни филтри повезане паралелно може бити неопходно да се елиминишу неколико хармонијске компоненте. Ако систем варира (промена хармонијских компоненти), пасивни филтри могу постати неефикасна и узрок резонанца.

Активни филтери (Смоква. 17 право) анализирати струје троши оптерећења и створити струја која откаже хармонијску струју генерише оптерећења. Активни филтери су скупи у прошлости, али они су сада постају исплативо компензацијом за непознатим или мењају хармоника.

10. Развити стандарда и правила

Неке мере су предузете да се регулише минимални ниво који ПК комуналије морају да обезбеде потрошачима и ниво имунитета да опрема треба да се правилно раде када напаја је у оквиру стандарда.

Један велики корак у том правцу је узета са кривом ЦБЕМА (Смоква 18), цреатед би Удружења рачунару и Пословни произвођача опреме за. Овај стандард одређује минимална одолева способност рачунарске опреме до напона улегнућа, микро-прекида и пренапона.

Смоква. 18 - ЦБЕМА крива.

 

Смоква. 19 - ИТИЦ крива

Ова крива, иако је недавно ушао ИТИЦ (Информационе технологије Индустрија савет) крива (Смоква. 19), је још увек референца у области ПК. Када напон је у границама утврђених осенченој зони, опрема треба да нормално функционишу. Када напон се састоји од зоне испод дозвољене зоне, опрему може покварити или зауставити. Када напон се састоји у горњој зони забрањене, поред опреме квара, може доћи до оштећења на опреми.

Друге организације за стандардизацију (ИЕЦ, ЦЕНЕЛЕЦ, ИЕЕЕ, итд) развили сет стандарда са исте сврхе. У Европи, најрелевантнији стандарди у ПК су СР 50160 (по ЦЕНЕЛЕЦ) и ИЕЦ 61000.

Табела ИВ – Најважнији параметри дефинисани Европску Норму 50160:2001.

11. Маке Крај намене уређаји мање осетљива

Израда опреме да буде мање осетљив на сметње обично најповољније мера за спречавање проблема ПК. Неки произвођачи крајње употребе опреме су сада признајући овај проблем, али конкурентно тржиште значи да произвођачи треба да смање трошкове и одговори само на захтевима купаца. Изузетак је УСХ тржиште, где су произвођачи активно промовисање производа са побољшаним могућностима вожња кроз-.

Додавање кондензатор са већим капацитетом за напајање, користећи каблове са већим неутралним проводницима, Смањење излазне снаге трансформатора и подешавање релеја поднапона, су мере које се могу предузети од стране произвођача да смањи осетљивост опреме за ПК проблеме.

12. Закључци

Доступност електричне енергије са високим квалитетом је од кључног значаја за вођење савременог друштва. Ако се неки сектори задовољни квалитетом моћи коју пружа комуналије, неки други су захтевнији.

Да би избегли огромне губитке који се односе на проблеме ПК, најзахтевнији потрошачи морају предузети мере да се спречи проблеме. Међу различите мере, избор мање осетљиве опреме могу да играју важну улогу. Када је погођена чак највише робустан опрема, онда се морају предузети друге мере, као што су инсталације обнове технологије, дистрибуиране производње или интерфејс уређај за спречавање проблема ПК.

Референце

[1] Ј. Танак, "Менаџмент тоталним квалитетом Примењена на снабдевањем електричном сектору енергетике", Теза достављен испуњењу услова за степен доктора наука. у Електротехничком факултету, Коимбра, Септембар 2002.

[2] “Две секунде проблем”, Амерички Суперцондуцтор и ЕПРИ истраживања, Март 1998.

[3] ЕПРИ Снага испоруке Група, "Будућност Повер Деливери у 21^ст Век ", 1999.

[4] М. Лопта, "Разумевање Снага Квалитет Проблеми - Напон линије и Прекиди", ИЕЕЕ Пресс серија на енергетику - Јохн Вилеи & Сонс, Писцатаваи, САД (2000).

[5] М. МцГранагхан, "Трошкови прекидима", у поступку квалитета напајања 2002 Конференција, Росемонт, Илиноис, ПП 1-8, Октобар 2002..

[6] Д. Торбар, "Трошкови лошег квалитета Повер", Квалитет електричне енергије Водич апликација - Асоцијација за развој бакра, Март 2001.

[7] ЕПРИ, "Стварање електричне инфраструктуре за дигитално друштво", УИЕ-2000 Конференција, Лисабон, 13, Новембар 2000.

[8] хттп://ввв.есма-цап.цом

[9] П. Поток, Б. Џонсон, М. Врана, A. Арсои, И. Лију, "Енерги Стораге Системи за Адванцед Повер Апплицатионс", Процеедингс оф тхе ИЕЕЕ, лет 89, не. 12, Децембар 2001.

[10] Х. Даррелманн, "Поређење алтернативних кратко време Стораге Системс", Пљачка, Лтд, Остероде, Немачка.

[11] П. Феррацци, "Повер Куалити", Цахиер Техника Сцхнеидер Елецтриц не. 199, Септембар 2000.

Извор: ввв.ицрепк.цом/пдфс/ПЛ4.АЛМЕИДА.пдф