Post on 28-Feb-2019
Filtry aktywne w przemyśle Filtry aktywne w przemyśle Filtry aktywne w przemyśle Filtry aktywne w przemyśle –––– potrzeba potrzeba potrzeba potrzeba stosowania czy już konieczność?!stosowania czy już konieczność?!stosowania czy już konieczność?!stosowania czy już konieczność?!
Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie AniroAniroAniroAniro Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.
• Na rynku od 1985 roku
• Firma z bogatymi tradycjami
• Handel, doradztwo, serwis, usługi
• Dystrybucja LSIS, Emotron, Comsys,
Power Electronics, produkty własne
• Zatrudnia 68 osób
• Kilka biur regionalnych
• Magazyn Toruń o wartości 3 mln Euro
• Kompleksowe usługi z zakresu szeroko
rozumianego inżynieringu
Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie AniroAniroAniroAniro Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.
• 1985 rok – założenie firmy (Pracownia Zastosowań Elektroniki Aniro)
• 1991 rok – umowa Lenze, projekty napędowe AC,DC
• 1993 rok – opracowanie sterowania teleskopu (Piwnice p. Toruniem)
• 1994 rok – rozszerzenie portfolio, skupienie się na projektach inżynierskich
• 1995-6 rok – PLC i EPLAN jako standard, wdrożenie norm europejskich. Praca wedle: „Koncepcja, projekt, realizacja, serwis”
• 2003 rok – wdrożenie koncepcji: „Polska Myśl Inżynierska”
• 2004 rok – dystrybucja LSIS
• 2005 rok – podział na Aniro Grupa Handlowa oraz Aniro Engineering Sp. Z O.O.
• 2014 rok – zmiana nazwy na Aniro Sp. Z O.O.
Jakość energii
Energia nie jest doskonała!
Jakość energii
Harmoniczne Moc bierna Asymetria napięcia
Stany nieustalone
Wariacje napięcia
Migotanie Oscylacje
Jakość energii
• Następuje ciągły wzrost odbiorników nieliniowych.
• W 1992 roku procent pobieranej energii elektrycznej przez odbiorniki nieliniowe wynosił 15 – 20%
• W 2001 roku procent ten wynosił już 60-80%
• Dobrym przykładem takiego odbiornika jest przemiennik częstotliwości. Zapotrzebowanie na te urządzenie stale rośnie w tempie około 10% rok do roku
Czym są harmoniczne prądu?
•Harmoniczne prądu, to pasożytnicze składowe, które uwidaczniają się po rozłożeniu sygnału prądowego w widmie mocy. Harmoniczne powstają na skutek NIELINIOWYCH odbiorników elektrycznych. Dobrym przykładem takiego odbiornika jest przetwornica częstotliwości z prostownikiem 6 – pulsowym. Na dole odkształcony przebieg po nałożeniu 3 i 5 harmonicznej.
Typowy przebieg prądu przy operowaniu z falownikiem.
Czym są harmoniczne prądu?
•Składowe symetryczne wyższych harmonicznych.
h – rząd wyższej harmonicznej +, -, 0 – składowe symetryczne: zgodna, przeciwna, zerowa
Czym są harmoniczne prądu?
� Prąd zasilania przemiennika, jest prądem ładowania pojemności kondensatora jest to prąd odkształcony
Czym są harmoniczne prądu?
� Składowa podstawowa prądu o amplitudzie 70,7A i częstotliwości 50Hz
Czym są harmoniczne prądu?
� Prostownik 6 – pulsowy generuje głównie 5 i 7 harmoniczną oraz 11 i 13.
� Prostownik 12 pulsowy generuje głównie 11 i 13 harmoniczną oraz 23 i 25.
� Prostownik 24 – pulsowy generuje głównie 23 i 25 harmoniczną oraz 47 i 49.
� Wyładowawcze źródła światła oraz transformatory są źródłem głównie 3 harmonicznej
� Harmoniczne mogą również wpływać na siebie nawzajem i generują tak zwane interharmoniczne, które nie muszą mieć całkowitej wielokrotności składowej podstawowej
� Harmoniczne występują również pomiędzy przewodem fazowym a neutralnym
� Harmoniczne , które posiadają częstotliwość mniejszą niż składowa podstawowa, noszą nazwę subarmonicznych
Czym są harmoniczne prądu?
� 5 – ta harmoniczna prądu (250Hz) o amplitudzie 28A na tle składowej
podstawowej
Czym są harmoniczne prądu?
� 7 – ma harmoniczna prądu (350Hz) o amplitudzie 10,9A na tle składowej
podstawowej
Czym są harmoniczne prądu?
� Składowa podstawowa oraz suma wszystkich harmonicznych prądu.
Przemiennik pobiera wyższe harmoniczne, które są w sieci zasilającej.
Czym są harmoniczne prądu?
Czym są harmoniczne prądu?
� Wynikowo otrzymujemy zniekształcony przebieg sinusoidalny, którego
amplituda może być o kilkadziesiąt procent wyższa od składowej podstawowej
� Składowa podstawowa wynosiła 70,7A
� Suma prądów harmonicznych wynosiła 30,8A
� W rzeczywistości prąd pobierany przez przemiennik wynosi 77,14A!
� Uwaga na zabezpieczenia!
� Uwaga na przekroje kabli!
� Uwaga! 5 harmoniczna generuje zmianę kierunku w silniku. Dodatkowe
straty mocy w zależności od wysokości trzeciej harmonicznej!
Czym są harmoniczne prądu?
� THDI w granicach 40 – 80% . ���� �
∑ ��
�
� *100%
Czym są harmoniczne prądu?
� Przebieg prądu zasilania dla przemiennika jednofazowego.
� THD w okolicach 50 – 120%
Czym są harmoniczne prądu?
� Przemienniki jednofazowe pobierają harmoniczne kolejności zerowej: 3, 9, 15…
� Harmoniczne kolejności zerowej sumują się w przewodzie neutralnym
� Prąd w przewodzie neutralnym może być wyższy niż 200% prądu fazowego
� Uwaga na przekroje kabli oraz wielkość zabezpieczeń!!!
Jak powstają harmoniczne napięcia?
� Odkształcony prąd powoduje spadek napięcia na impedancji sieci, co
skutkuje powstaniem odkształconego napięcia, które zasila odbiory.
Jak powstają harmoniczne napięcia?
� Transformator 75KVA oraz przemiennik 55KW – przebiegi
na transformatorze. ���� �∑ �
��
� *100%
Czym są harmoniczne prądu?
Co powoduje odkształcenie prądu?
•Sprzęt radiowo-telewizyjny i komputerowy; odbiorniki te wyposażone są w różnej klasy zasilacze z pojemnościowymi filtrami napięcia, w których prądzie znaczący udział maja harmoniczne rzędu 3 i 5
•Świetlówki, zwłaszcza coraz powszechniej stosowane świetlówki kompaktowe, wyposażone w układ przemiennika częstotliwości; odbiorniki te pobierają prąd o bardzo szerokim spektrum wyższych harmonicznych.
• Różnego rodzaju zasilacze, przede wszystkim zasilacze z przetwarzaniem energii (SMPS)
•Bezstopniowe regulatory prędkości obrotowej silników, np. silników elektronarzędzi.
•Elektroniczne sterowniki natężenia oświetlenia.
•Układy bezprzerwowego zasilania (UPS), przekształtniki, stateczniki.
•Urządzenia z rdzeniami magnetycznymi czy na przykład transformatory, silniki.
Czym są harmoniczne prądu?
Destruktywny wpływ THD
Wpływ na silniki i generatory:
+Wzrost temperatury ze względu na dodatkowe straty mocy. Jest to stres dla izolacji silników, który skraca ich żywotność. +Powstawanie dodatkowych strumieni magnetycznych w silniku a co za tym idzie indukowanie się dodatkowych prądów (prądy wirowe). + Powstawanie momentów harmonicznych. Wpływa to na pulsację momentu. Prowadzi to do oscylacji mechanicznych, rezonansów. + Harmoniczne wpływają na głośność silnika (im więcej tym większy szum akustyczny silnika).
Czym są harmoniczne prądu?
Wpływ na przekaźniki i styczniki, transformatory, baterie kondensatorów
+ Układy te są nie wrażliwe na THD wynoszące do max. 20%. Powyżej tej granicy występują przegrzania elementów, nieprawidłowości w działaniu (załączenia, wyłączenia, duże nagrzewanie, sklejanie). + THD powoduje duże straty mocy. Powoduje to znaczny ubytek mocy transformatora, kable zasilające oraz zabezpieczenia poddawane są dodatkowym wpływom cieplnym, co powoduje konieczność ich przewymiarowania. Filtry ADF powodują wzrost mocy czynnej transformatora sięgający nawet 20%! + Harmoniczne dodatkowo nagrzewają i wpływają destrukcyjnie na baterie kondensatorów (dodatkowa moc wydzielana na nich). Prowadzi to przeważnie do ich uszkodzenia (spalenie, wybuch).
Czym są harmoniczne prądu?
Kiedy pobierany prąd przez urządzenie jest nieliniowy, to ze względu na impedancje źródła, powoduje to odkształcenie sinusoidy napięcia. Powstaje nowy przebieg napięcia i odnosi się on do wszystkich innych obciążeń w tym samym obwodzie. Nawet, jeśli są to obciążenia liniowe powoduje to przepływ przez nie dodatkowych harmonicznych prądu.
Metody kompensacji
Metody kompensacji
� Dla mocy przemiennika 315KW , obciążenie >65%, THDI <8%.
� Uwaga na rezonanse!!! Koszt w okolicach 10 000 Euro!!!
Jakość energii
ADF – technologia, dzięki której poprawisz jakość energii.
Harmoniczne Moc bierna Asymetria napięcia
Wariacje napięcia
Oscylacje Migotanie Stany nieustalone
Filtry aktywne THD Comsys
Obciążenie bez filtracji
Filtry aktywne THD Comsys
Obciążenie z filtracją ADF oraz minimalizacja strat mocy.
Filtry aktywne THD Comsys
Zasada działania.
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Indywidualna Grupowa
Centralna
Filtry aktywne THD Comsys
Zasada działania.
Zewnętrzny
szum Dźwięk generowany
przez słuchawki w celu
wyeliminowania szumu
Cisza!
Filtry aktywne THD Comsys
ADF P300 ADF P200 ADF P100N ADF P100 ADF PPM300 ADF P700 STATCOM
Interfejs użytkownika
Dostępne produkty
Filtry aktywne THD Comsys
ADF P100/P100N
• Montaż naścienny
• Oszczędność miejsca
• Niski koszt
• 480/690 V, 3ph-3w
• 480 V, 3ph-4w
• Zakres prądu: 70 - 130 ARMS
• Wydajna kompensacja:
• Harmonicznych (do 49-tej składowej)
• Mocy biernej
• Asymetrii obciążenia
• Efektu migotania światła
• Stabilizacja napięcia
• Dostępne wersje dla sieci IT
Filtry aktywne THD Comsys
• Chłodzony cieczą lub powietrzem
• 480 V 3ph–3w 100 ARMS
• Szeroki zakres kompensacji (do 100 harmonicznej)
• Najszybszy filtr na świecie (czas reakcji <20μs)!
ADF P200
Filtry aktywne THD Comsys
ADF P300 • Modułowa budowa(PPM)
• Chłodzony powietrzem lub cieczą
• Dla sieci trój i cztero - przewodowych
• Prosta instalacja
• Kontrola prądu i napięcia
• Wydajna kompensacja:
• Harmonicznych (do 49-tej składowej)
• Mocy biernej
• Asymetrii obciążenia
• Efektu migotania światła
• Stabilizacja napięcia
• Model dla 480 V Powietrze, 120 A – 360 A
• Model dla 480 V ciecz, 150 A – 450 A
• Model dla 690 V Powietrze, 90 A – 270 A
• Model dla 690 V ciecz, 140 A – 420 A
Filtry aktywne THD Comsys
• Modułowa budowa
• Chłodzenie powietrzem i cieczą
• 3 - przewodowy
• Prosta instalacja
• Wykonanie kontenerowe
• Montaż w pomieszczeniu klienta
• Zakres mocy 2 – 30 MVA
• Zakres napięć 90 V – 130 kV
ADF P700
Filtry aktywne THD Comsys
Produkt dostosowywany do aplikacji
• Zakres prądu do 1150A
• Kilka rozmiarów paneli HMI (trendy, archiwizowanie, wizualizacja)
• Polski interfejs użytkownika
• Wykonanie szafowe IP54
• Duża skalowalność
• Duża elastyczność
• Integracja z systemami zewnętrznymi
• Prosta obsługa i uruchomienie
• Atrakcyjna cena
Filtry aktywne THD Comsys
• ADF Dashboard Web User Interface (WUI) pozwala na konfigurację z poziomu przeglądarki www
• Jedynym niezbędnym narzedziem jest laptop lub komputer PC
• Łatwy w konfiguracji i połączeniu z systemem zewnętrznym
• Zdalny dostęp, trendy, wykresy, funkcje oscyloskopu, analiza typu transient
• Oprogramowanie znajduje się w urządzeniu – nie są wymagane dodatkowe programy na PC
Proste uruchomienie
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Filtry aktywne THD Comsys
Poprawiliśmy jakość energii dla
Referencje
1200 A ADF on Jack-up Rig
PetroVietnam LeTourneau Super 116E
Aplikacja: Kontrola silnika wiertła za pomocą falownika
Obciążenie: (Ogółem ~8 MW)
6 x Vacon NXP1300
2 x Vacon NXP1500
2 x Vacon NXP1700
Filtr aktywny:
4 x ADF P300-300/690V (~15% mocy napędu)
Rezultat:
THD(U) < 5 %
Pojedyncza harmoniczna < 3 %
Referencje
Minimalizacja harmonicznych generowanych przez
Przetwornicę częstotliwości. Negatywne skutki:
Wpływ na inne urządzenia zasilane z tego samego
źródła, migotanie światła, błędy komunikacji.
• Zainstalowano filtr ADF P300-300 300A
• Zredukowano 5, 7, 11 oraz 13 harmoniczną.
: 300 A ADF at REWE
Przebieg prądu przed filtracją
Przebieg prądu po filtracji
Referencje 640 A ADF on Jack-up, DNV Rowan Gorilla VI LeTourneau Super Gorilla 219-C
Aplikacja: Kontrola silnika wiertła (falownik)
Odbiory:
3x1200 kW 6 pulsowy DC
1x750 kW 6 pulsowy AC
Filtr aktywny:
3 x ADF P300-300/600V /10%
Mocy napędu
Rezultat:
THD(U) < 8 %
Pojedyncza harmoniczna< 5 %
Referencje
Vattenfall Elektrownia • Aplikacja: Pompy – Poziom THiD = 5%
• ABB AFE, straty = 4.7% • 690V • Obciążenie 9.2 MW. • 8400 godzin pracy • 50% obciążenia w ciągłym ruchu
• Alternatywa: 6-pulsowe falowniki+ Comsys ADF
• Straty mocy: • AFE = 433 kW VSD+ADF = 200 kW Net: 233* kW • AFE posiada 116% więcej strat! • Przy obecnej cenie energii, zwrot inwestycji nastąpi w przeciągu 2.5 roku
• Oszczędność miejsca: AFE = 21.5 m 6-pulsowy VSD+ADF = 12.5 m
daje to 9 m (41%) oszczędności miejsca!
Referencje
Fabryka Höganäs, to jeden z czołowych producentów sproszkowanych metali na terenie Szwecji. Tabela poniżej ilustruje zwrot inwestycji po zastosowaniu filtrów ADF.
Oszczędności
Energia elektryczna 1984694
Energia netto dla taryfy 158775,5
Decrease of effect 150000
Redukcja mocy biernej 540000
Obniżenie kosztów produkcji 415936
Redukcja produkcji w związku z jakoscia napięcia 916500
Redukcja produkcji w związku z migotaniem 3134490
Łącznie 7300396
Zainwestowano 17620000
Zwrot w latach 2,2
ROI [%] 45%
Gdzie stosować?
� Obiekty przemysłowe
Klasyfikacja obiektów ze względu na poziom wytwarzanych harmonicznych.
���� �
����∗ ��%
∆�%
���
���� � 200 - ryzyko zagrożeń harmonicznymi jest małe
200>����>100 - ryzyko zagrożeń harmonicznymi jest średnie
100>���� - ryzyko zagrożeń harmonicznymi jest duże
Gdzie stosować?
� Obiekty przemysłowe
� Huty
� Odlewnie żeliwa
� Automotive
� Przetwórstwo tworzyw sztucznych
� Cukrownie
� Kopalnie
� Rafinerie
Gdzie stosować?
� Obiekty użyteczności publicznej
� Centra handlowe
� Biurowce
� Obiekty wymagające wysokiej jakości zasilania
� Szpitale
� Serwerownie
� Banki
Gdzie stosować?
� Generacja energii
� Farmy wiatrowe
� Farmy słoneczne
� Generatory
� Przemysł morski
� Statki
� Platformy wiertnicze
� Instalacje przybrzeżne
Obowiązujące normy i przepisy
Obowiązujące normy i przepisy
Obowiązujące normy i przepisy
Obowiązujące normy i przepisy
Obowiązujące normy i przepisy
� IEC/EN 61000-3-12
� Pierwsza norma dotycząca poziomu harmonicznych w sieci publicznej
� Część 3-12: Limity – Ogranicza poziom harmonicznych prądu wytworzonych przez urządzenia podłączone do sieci publicznej nn pobierających >16 A i ≤75 A na 1 fazę zasilania (7,5…37 kW)
Sieć średniego napięcia
Przyszłość?
� Zapotrzebowanie na odbiorniki nieliniowe wzrasta, zakłady energetyczne
coraz mocniej odczuwają skutki obecności harmonicznych
� Planowane jest wdrożenie nowych wytycznych w niedalekiej przyszłości
� Mierniki THDI? THDU?
� Filtracja domowa?
� Czy filtracja aktywna to potrzeba czy już konieczność?
Aniro ADF Comsys
ADF – energia bliska ideału
• Oszczędność czasu
• Oszczędność pieniędzy
• Brak problemów
• Oszczędność miejsca