1

Βυθίσεις Τάσης

(Voltage dips or sags)

Μάριος Ν.Μοσχάκης∆ρ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ

2

Περιεχόµενο Παρουσίασης

Αιτίες - Προβλήµατα που δηµιουργούν

Πρότυπα

Βασικά χαρακτηριστικά - Κατηγοριοποίηση

Μέθοδοι Ανάλυσης

Μέθοδοι Στοχαστικής Εκτίµησης

Μέθοδοι αντιµετώπισης βυθίσεων τάσης

2

3

Τι είναι Βύθιση Τάσης ?Βύθιση τάσης είναι µια µικρής διάρκειας απότοµη µείωση της rms τιµής τηςτάσης

Μέγεθος βύθισης: Η ελάχιστη rms τάση κατά τη διάρκεια του συµβάντος

∆ιάρκεια βύθισης: Το χρονικό διάστηµα κατά το οποίο η τάση έχει τιµήµικρότερη από 90%

4

Βύθιση Τάσης

0 100 200 300 400 500 600

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Time in ms

Vol

tage

in k

V

3

5

Βύθιση και στις τρεις φάσειςΜέγεθος βύθισης: Η ελάχιστη rms τάση εκ των τριών φάσεων κατά τηδιάρκεια του συµβάντος

∆ιάρκεια βύθισης: (Συνήθως) Η διάρκεια που αντιστοιχεί στην φάση µε τηνελάχιστη rms τιµή

6

Πρότυπα

Μέγεθος βύθισης(ΙΕΕΕ 1159): 90% - 10% της ονοµαστικής(ΕΝ 50160) : 90% - 1% της ονοµαστικής

∆ιάρκεια βύθισηςΙΕΕΕ 1159, ΕΝ 50160 : 0.5 κύκλοι – 1 min

4

7

Αιτίες Βυθίσεων

1. Εκκίνηση κινητήρων ή απότοµη αλλαγή του φορτίουΑπότοµη πτώση, αργή ανάκαµψηΣυµµετρική βύθιση

2. Ενεργοποίηση µετασχηµατιστώνΑπότοµη πτώση, αργή ανάκαµψηΑσύµµετρη βύθιση

3. Βραχυκυκλώµατα (σφάλµατα)Απότοµη πτώση, απότοµη ανάκαµψηΣυµµετρική ή ασύµµετρη βύθιση

8

Βυθίσεις λόγω σφαλµάτων

Οι πελάτες υπόκεινταιµια διακοπή

Οι πελάτες υπόκεινταιµια βύθιση

Συµµετρικά σφάλµατα --> Συµµετρικές βυθίσειςΑσύµµετρα σφάλµατα --> Ασύµµετρες βυθίσεις

5

9

Παράδειγµα µέτρησης (Ασύµµετρη βύθιση)

10

Μέγεθος βύθισης συναρτήσει του Χρόνου

0 5 10 15 208.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

Time in Cycles

RM

S v

olta

ge in

kV

6

11

Εξελισσόµενες ή πολλαπλών επιπέδωνβυθίσεις (Developing or multistage dips) λόγω σφαλµάτων

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

-300

-200

-100

0

100

200

300

Time in Seconds

Pha

se V

olta

ge in

V

12

Παραδείγµατα µετρήσεων

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.2560

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

Time in Seconds

Phas

e Vo

ltage

in V

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Volta

ge R

MS

(pu)

0 100 200 300 400 500 600Time(msec)

700

Μονοφασικό σφάλµα

∆ιφασικό µε γη σφάλµα

Τριφασικό σφάλµα

1. Προηγούµενο παράδειγµα µέτρησης 2. Άλλο παράδειγµα µέτρησης

7

13

Βυθίσεις λόγω εκκίνησης κινητήρων

MΟ κινητήρας απορροφά ένα µεγάλο ρεύµα

Οι πελάτες σε όλες τις γραµµές διανοµήςυπόκεινται µια βύθιση

τάση

ρεύµα

rmsτιµές

χρόνος

υπερένταση

14

Παράδειγµα µέτρησης

8

15

Μέγεθος βύθισης συναρτήσει του χρόνου

0 2 4 6 8 10 12195

200

205

210

215

220

Time in Cycles

RM

S v

olta

ge in

V

16

Βύθιση λόγω ενεργοποίησης µετασχηµατιστή

Ο Μ/Σ απορροφά ένα µεγάλο ρεύµακατά την ενεργοποίηση το οποίο περιέχειµεγάλο ποσοστό άρτιων αρµονικών

Οι πελάτες σε όλες τις γραµµές διανοµήςυπόκεινται βύθιση και σοβαρή παραµόρφωσηµε αρµονικές δεύτερης τάξης

9

17

Παράδειγµα µέτρησης

0 5 10 15 20 25 3010

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

10.7

10.8

10.9

11

Time in Cycles

RM

S v

olta

ge in

kV

18

Σφάλµα και ανάκαµψη παρουσία κινητήρων

τάση

ταχύτητα

Οι κινητήρες προκαλούν επιπλέον πτώση τάσης κατά τη διάρκειατου σφάλµατος και αργή ανάκαµψη µετά το σφάλµα

Ρεύµακινητήρα

10

19

Παράδειγµα µέτρησης(Συµµετρική βύθιση)

0 2 4 6 8 10 12 140.19

0.195

0.2

0.205

0.21

0.215

0.22

0.225

Time in Cycles

RM

S v

olta

ge in

kV

Οι κινητήρες επιβραδύνουν

Οι κινητήρες επιταχύνουν

0 5 10 15 200.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

time in cycles

volta

ge m

agni

tude

in p

u

20

Παράδειγµα µέτρησης(Ασύµµετρη βύθιση)

Οι κινητήρεςεπιβραδύνουν

Οι κινητήρες επιταχύνουν

11

21

Άλλα χαρακτηριστικά των βυθίσεων

0 1 2 3 4 5-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time in cycles

Vol

tage

in p

u1. Μεταβολή της γωνίας της τάσης κατά το σφάλµα

(phase-angle jump)

22

2. Σηµείο στο κύµα όπου η τάση βυθίζεται

0 50 100 150 200 250 300 350-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

12

23

… ή ανακάµπτει

0 50 100 150 200 250 300 350

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Time in degrees

Vol

tage

24

Υπολογισµός Μεγέθους Βύθισης λόγω Σφάλµατος

Μεταφορά

Υπο-µεταφορά

∆ιανοµή

Χαµηλή Τάση

A

B

C

D

1

2

3

45

13

25

1. Απλή µέθοδος υπολογισµού µεγέθους βύθισηςσε ακτινικά δίκτυα

EZS

Vsag

pccload

ZF fault

Vsag =ZF

ZS + ZF

E

E = 1puZF = zl

Vsag =zl

ZS + zl

∆ιαιρέτης τάσης

26

Μέγεθος βύθισης συναρτήσει της απόστασης ωςτο σφάλµα (και της ισχύος βραχυκύκλωσης)

0 10 20 30 40 500

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Distance to the fault in km

Sag

mag

nitu

de in

pu 75 MVA

200 MVA

750 MVA

14

27

Συναρτήσει της διατοµής του αγωγού (σε mm2)(εναέριες γραµµές)

0 5 10 15 20 250

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Distance to the fault in km

Sag

mag

nitu

de in

pu

50150

300

28

∆ιασπορά βυθίσεων τάσης

0 20 40 60 80 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Distance to the fault in km

Sag

mag

nitu

de in

pu faults at 132 kV

faults at 33 kV

Συµπέρασµα: σφάλµατα ένα επίπεδο κάτω δίνουνρηχές βυθίσεις

φορτίο

pcc 132 kV, 3GVA

33 kV, 0.9GVA

15

29

Επίδραση του Μ/Σ ισχύος στη διάδοση τωνβυθίσεων

I

II

III

DY

DY

Μονοφασική βύθιση

∆ιφασική βύθιση

Μονοφασική βύθιση

Οι µονοφασικές βυθίσεις εξασθενούν καθώς διέρχονται απότον Μ/Σ ισχύος. Καθώς τα µονοφασικά σφάλµατα είναι ταπιο συχνά, ο Μ/Σ ισχύος συµβάλλει στη µείωση του αριθµούτον βυθίσεων και προς τις δύο πλευρές του Μ/Σ

30

2. Χρήση συνιστωσών ακολουθίας για τονυπολογισµό του µεγέθους βύθισης σε κάθε δίκτυο

E1

ZS1

U1

ZF1

ZS2

U2

ZF2

ZS0

U0

ZF0

Κύκλωµα θετικής ακολουθίας

Κύκλωµα αρνητικής ακολουθίας

Κύκλωµα µηδενικής ακολουθίας

16

31

Θέση σφάλµατος και µέγεθος βύθισης

∆ίκτυο Μεταφοράς

Τοπικό ∆ίκτυο∆ιανοµής

Αποµακρυσµένο∆ίκτυο ∆ιανοµής

ΦορτίοΜεγάλης διάρκειας«βαθιές» βυθίσεις

Μεγάλης διάρκειας«ρηχές» βυθίσεις

Μικρής διάρκειας«ρηχές» και «βαθιές» βυθίσεις

32

Κατανοµή των βυθίσεων ανάλογα µε τηναιτία και τη θέση του σφάλµατος

100%

80%

50%

0%0.1 s 1 sec

Μέγεθος

βύθισης

∆ιάρκεια βύθισης

Σφάλ

µατα

στοδίκτυο

µεταφοράς Σφάλµατα σε άλλα

δίκτυα διανοµής

Σφάλµατα στο τοπικόδίκτυο διανοµής

Κινητήρες & Μ/Σ

∆ιακοπές

ασφάλειες

17

33

Εκτίµηση του αναµενόµενου αριθµού των βυθίσεων τάσης

1. Καταγραφή των βυθίσεων τάσης

Η πιο δηµοφιλής µέθοδος∆ίνει πάντα και µε ακρίβεια την πρόσφατη συµπεριφορά του ΣΗΕΕπαλήθευση-διόρθωση των αποτελεσµάτων µιας µεθόδου στοχαστικής

εκτίµησηςΠαρέχει πληροφορίες και για άλλα (γνωστά ή άγνωστα) φαινόµενα τα οποία

είναι δύσκολο να εκτιµηθούν µε κάποια άλλη µέθοδοΠαρέχει τα στοχαστικά δεδοµένα που απαιτούνται από τις µεθόδους

στοχαστικής εκτίµησης (ρυθµό σφάλµατος, πιθανότητα εµφάνισης κάθετύπου σφάλµατος κλπ)

• ∆απανηρή µέθοδος• Απαιτεί µεγάλη περίοδο καταγραφών για τη λήψη αποτελεσµάτων µε καλήακρίβεια λόγω: αλλαγής της διάταξης του ΣΗΕ, µεταβλητότητας των καιρικώνσυνθηκών κλπ

34

Στοχαστική εκτίµηση του αναµενόµενου αριθµού τωνβυθίσεων τάσης λόγω σφαλµάτων

Τάση κατά το σφάλµα + Στοχαστικά δεδοµένα (µ.ο.) = Εκτίµηση του αναµενόµενου αριθµού βυθίσεων

Η απαιτούµενη ακρίβεια λαµβάνεται αµέσωςΣτοχαστική εκτίµηση και ενός ΣΗΕ κατά το σχεδιασµό ώστε να

µελετηθούν διαφορετικές διαµορφώσεις αυτού, Καλύτερη εκτίµηση άλλων παραγόντων (αλλαγής της διάταξης του ΣΗΕ,

µεταβλητότητας των καιρικών συνθηκών κλπ)∆υνατότητα αξιολόγησης και των µεθόδων αντιµετώπισης των βυθίσεων

• Στηρίζεται στην ακρίβεια των στοχαστικών δεδοµένων• Περιλαµβάνει απλοποιήσεις κατά τη µοντελοποίηση των µεθόδωνυπολογισµού και εκτίµησης των βυθίσεων