Casopis Industrija
Casopis Industrija
Casopis Industrija
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
energetika<br />
Avalon Partners d.o.o.<br />
Tipične greške kod<br />
odabira opreme<br />
za kompenzaciju<br />
reaktivne snage<br />
(studija slučaja)<br />
Ovim slučajem iz domaće prakse ukazuje<br />
se na moguće greške prilikom izbora tipa<br />
opreme za kompenzaciju reaktivne snage. U<br />
prezentovanom slučaju, po puštanju u rad nove<br />
mašine (DC regulisani pogon) odmah je došlo do<br />
problema sa kvalitetom napona, tj. do naglog i<br />
velikog povećanja izobličenja napona u pogonu<br />
te učestanih resetovanja PLC-ova i reagovanja<br />
zaštite, što je onemogućavalo normalan rad.<br />
Opis problema<br />
Tokom rada nove mašine za balansiranje rotora javlja se veliko<br />
izobličenje napona, THD U > 14%, što dovodi do nepouzdanog<br />
rada ostale osetljive opreme u pogonu (PLC-ovi, analizatori) i<br />
čestih reagovanja zaštite. Pored ovog motora u pogonu postoje<br />
i drugi manji potrošači, poput asinhronih motora, peći, ups-ova,<br />
osvetljenja itd. U trafo stanici postoji regulisani orman sa kondenzatorskim<br />
baterijama u cilju kompenzacije reaktivne snage.<br />
Da bi se utvrdio uzrok problema, izvršena su merenja kvaliteta<br />
napona na nekoliko karakterističnih tačaka u fabrici i u različitim<br />
radnim režimima pogona. Analizom svih prikupljenih podataka,<br />
došlo se do zaključka da je uzrok pomenutih problema kombinovane<br />
prirode:<br />
• rad postojeće opreme za kompenzaciju reaktivne snage,<br />
• struja viših harmonika koju u mrežu injektuje ispravljač<br />
DC motora.<br />
Tokom rada ispravljača, značajne struje viših harmonika (THD I<br />
= 26%) injektuju se u električno kolo koje čine kondenzatorske<br />
baterije (orman kompenzacije reaktivne snage) i namotaji transformatora.<br />
Zbog prisustva kondenzatorskih baterija, rezonantna<br />
učestanost ovog kola je jako bliska učestanostima struja viših<br />
harmonika koje injektuje ispravljač i zbog toga dolazi do nekontrolisanog<br />
pojačanja ovih struja.<br />
Pojačanjem struja viših harmonika,<br />
pojačavaju se i izobličenja napona<br />
na sabirnicama niskog napona, što<br />
se odražava na sve potrošače u<br />
pogonu.<br />
Na slici 2 prikazan je režim rada u<br />
rezonansi. Napon je veoma izobličen<br />
sa THD faktorom od oko 16.5%<br />
u jednoj fazi (uobičajeni THD napona,<br />
kao mera izobličenja, kreće<br />
se oko 1.5-2.5%). Ovako izobličen<br />
napon deluje jako nepovoljno na<br />
osetljive potrošače u pogonu. Vidi<br />
se da talasni oblik napona prolazi<br />
dva puta kroz nulu u kratkom intervalu,<br />
što dovodi do gubitka sinhronizacije kod osetljivih ispravljača.<br />
Pored ovoga, stanje rezonanse je nekontrolabilni i nestabilni<br />
režim rada i ne mogu se predvideti pojačanja napona i struja viših<br />
harmonika. Ovakvi režimi moraju se odmah prekinuti.<br />
Da bi pretpostavka bila dokazana, isključena je postojeća kompenzacija<br />
reaktivne snage u trafo stanici čime je raskinuto rezonantno<br />
kolo koje je dovelo do pojačanja struja viših harmonika.<br />
Istog trenutka je došlo do smanjenja izobličenja struja i napona.<br />
Talasni oblici napona i struja u ovom režimu predstavljeni su na<br />
slici 3.<br />
Na slici 3 se vidi da u istom režimu rada DC motora, samo sa<br />
isključenom kompenzacijom, izobličenje napona drastično opada<br />
i iznosi oko 6.3% u jednoj od faza. Izobličenje struja iznosi 24.9%<br />
(normalizovano na nominalnu struju motora od 470 A).<br />
Iz svih navededenih činjenica postalo je jasno da postojeća oprema<br />
za kompenzaciju reaktivne snage ne može raditi zajedno sa<br />
novom mašinom za balansiranje. Takođe, struje viših harmonika<br />
koje mašina injektuje izuzetno su visoke, te se ne može koristiti<br />
ni standardna filterska kompenzacija reaktivne snage fc=189 Hz,<br />
jer bi došlo do strujnog preopterećenja filterskih koraka. Da bi se<br />
problem rešio, potrebno je projektovati namenski hibridni filter<br />
za ovaj pogon, sa tako odabranom rezonantnom učestanošću filterskih<br />
koraka da bi se ostvarili sledeći ciljevi:<br />
Slika 3: Talasni oblici napona i struja DC ispravljača (kondenzatorske baterije isključene)<br />
Slika 4: Talasni oblici napona i struja DC ispravljača posle ugradnje hibridnog filtera<br />
• sprečavanje nastanka rezonanse,<br />
• smanjenje struja viših harmonika,<br />
• smanjenje izobličenja napona napajanja, tj. stabilan rad<br />
opreme u pogonu,<br />
• kompenzacija reaktivne snage, tj. uštede po računu za struju.<br />
Ovakav filter je isporučen i ugrađen. Po puštanju u rad ovog<br />
namenskog filtera dobijeni su sledeći talasni oblici napona i struja<br />
(slika 4)<br />
Na slici 4 se vidi da su, u nominalnom radu pogona i hibridnog<br />
filtera, izobličenja struje smanjena na oko 38A, tj. izobličenje<br />
oko 9% (normalizovano na struju mašine od 470A). THD faktor<br />
napona iznosi 3.3%, te sva osetljiva oprema u pogonu može raditi<br />
pouzdano.<br />
U sledećoj tabeli prikazani su podaci za različite režime rada DC<br />
motora i opreme za kompenzaciju reaktivne snage:<br />
Režim rada<br />
Samo ispravljač<br />
(bez kompenzacije)<br />
Ispravljač i<br />
kond.baterije<br />
(rezonansa)<br />
P<br />
[kW]<br />
151<br />
40<br />
110<br />
160<br />
Q<br />
[kVAr]<br />
250<br />
290<br />
170<br />
I<br />
[A]<br />
437<br />
420<br />
312<br />
THD I*<br />
[%]<br />
14.9<br />
24.5<br />
19.2<br />
THD U**<br />
[%]<br />
6.9<br />
4.9-6.9<br />
4.5<br />
224 424 23.8 16.5<br />
Ispravljač i<br />
hibridni filter<br />
124 10 187 9 3.3<br />
* Vrednost normalizovana prema struji mašine 470 A<br />
** Vrednost normalizovana prema nominalnom naponu mreže 400 V<br />
energetika<br />
Avalon Partners d.o.o.<br />
Nemanjina 4/XII<br />
Beograd, Srbija<br />
Tel: +381 11 362 91 78<br />
Fax: +381 11 2685 311<br />
Mob: +381 65 AVALONP<br />
E-mail: office@avalon.rs<br />
Web: www.avalon.rs<br />
Avalon Partners d.o.o.<br />
Poređenjem vrednosti u tabeli,<br />
može se zaključiti kako je projektovani<br />
filter ispunio svoj zadatak.<br />
Struje viših harmonika su svedene<br />
na minimalnu moguću meru, izobličenja<br />
napona su se smanjila sa 6.9%<br />
na 3.3% u režimima kada ispravljač<br />
radi. Rezonantne pojave su eliminisane<br />
i pogon radi stabilno. Reaktivna<br />
snaga fabrike je iskompenzovana<br />
i računi za utrošenu reaktivnu energiju<br />
- minimalizovani.<br />
Zaključak<br />
DC mašina je značajni izvor viših<br />
harmonika struje i ne može raditi<br />
paralelno sa postojećom klasičnom<br />
opremom za kompenzaciju reaktivne<br />
snage, jer se takvim režimom<br />
stvara rezonansa. Posledica rezonance<br />
je veliko pogoršanje kvaliteta<br />
napona, čime se kvare uslovi za<br />
pouzdan i dugotrajan rad celokupne<br />
električne opreme u pogonu.<br />
Da bi se kvalitet napona održao na<br />
prihvatljivom nivou a, istovremeno,<br />
da bi se ostvarile uštede po osnovu<br />
kompenzacije reaktivne snage,<br />
projektovan je i ugrađen namenski<br />
hibridni filter viših harmonika koji<br />
je rešio probleme u radu DC mašine<br />
za balansiranje rotora.<br />
16<br />
<strong>Industrija</strong> 33 / avgust 2011. <strong>Industrija</strong> 33 / avgust 2011. 17<br />
Slika 2: Talasni oblici napona i struja tokom rezonanse (kondenzatorske baterije uključene)
Change language