Power Quality Monitoring - Felharmonikusok

Dipl.-Wirt.-Ing. Michael Faust Herzlich Willkommen! Dipl.-Wirt.-Ing. Michael Faust Product Manager Power Quality and Energy Measuremment E-Mail: michael.faust@bender.de Telefon: +49 6401 / 80 72 73

Mi ebben a két eszközben közös?

Nemlineáris fogyasztók

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok? 50Hz (Alapharmonikus)

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok? 50Hz (Alapharmonikus) 150Hz (3. Harmonikus)

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok? 50Hz (Alapharmonikus) 150Hz (3. Harmonikus) 250Hz (5. Harmonikus)

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok? 50Hz (Alapharmonikus) 150Hz (3. Harmonikus) 250Hz (5. Harmonikus) 350Hz (7. Harmonikus)

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok? 50Hz (Alapharmonikus) 150Hz (3. Harmonikus) 250Hz (5. Harmonikus) 350Hz (7. Harmonikus) ....

Miért problémásabb az áram mint a feszültség? DIN EN 50160 Feszültség jellemzői nyilvános elektromos hálózatokban

Power Quality jellemzői (kisfeszültség) DIN EN 50160 Frekvencia Feszültség effektív értékének változásai Gyors feszültségszint változások Flicker erőssége Tápfeszültség asszimetria Felharmonikus hányad Köztes harmonikusok Feszültség kimaradások Tápfeszültség letörése és túlfeszültség

Minden az áram körül forog Szinusz formájú feszültség ellát nemlineáris terheléseket U I U=R*I + szennyezett áramot okoznak U ZS szuperponálódik szennyezett feszültség jön létre a vonalimpedancián Torzított hálózati feszültség

Felharmonikusok összefoglalása Elektronikus berendezések terhelőárama természetes módon tartalmaz felharmonikusokat Ezek a hálózati kapcsolódási ponton hatnak a feszültség minőségére Az áram okozza a problémákat A feszültség szolgál mint indikátor a Power Quality számára Áram- és feszültségminőség felügyelete a PEM -mel

Példa áramszolgáltatói betáplálás tervezésére TAB 2007 alacsonyfeszültségű hálózat (3) A 2. bekezdésben megnevezett okok alapján szükséges a következő berendezések és fogyasztók hálózatra kötése előtt a hálózat üzemeltetőjének előzetes elbírálása és hozzájárulása: Egyedi készülékek, amelyek névleges teljesítménye nagyobb mint 12 kW Stb. 2 fokozatú elbírálás a D-A-CH-szabályzat szerint: 1. fokozat: hozzávetőlegesen Zárlati teljesítmény a hálózati kapcsolódási ponton

Power Quality: szabványok, haszon? Áramszolgáltató 50160 Fogyasztó

Nemlineáris fogyasztók visszahatásai A szuperponálódó visszahatások problémákhoz vezetnek a hálózaton: Teljesítmény túlterhelés Túlmelegedés, hibajelenségek (pl. vibráció) a Berendezésben Védelmi funkciót ellátó berendezések hibás működése (hibás kioldás stb.) Összetett hibakeresés Élettani kihatások a dolgozókra (Flicker => stressz) Kommunikációs problémák Folyamatzavarok és kiesések Korai anyagkifáradás

Példa: felharmonikusok hatása !

Példa: felharmonikusok hatása THD: 77,4% L1 L2 L3

Példa: felharmonikusok hatása Neutral 150% of phase current THD: 77,4% L1 L2 L3

Neutralleiterüberlastung DIN VDE 0100-520: 524.3 Bei mehrphasigen Wechselstromkreisen,[..] darf der Neutralleiter einen kleineren Querschnitt als die Außenleiter haben, wenn die folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: – Der zu erwartende maximale Strom einschließlich Oberschwingungen, falls vorhanden, im Neutralleiter ist während des ungestörten Betriebs nicht größer als die Strombelastbarkeit des verringerten Neutralleiterquerschnitts; DIN VDE 0100-430: 431.2.3 Eine Überlasterfassung muss für den Neutralleiter in einem Drehstromkreis vorgesehen werden, wenn der Anteil der Oberschwingungen des Außenleiterstroms so groß ist, dass zu erwarten ist, dass der Strom im Neutralleiter die Dauerstrombelastbarkeit dieses Leiters übersteigt. Diese Überlasterfassung muss mit der Art des Stromes durch den Neutralleiter übereinstimmen und die Abschaltung der Außenleiter, aber nicht unbedingt des Neutralleiters bewirken. Wenn der Neutralleiter abgeschaltet wird, ... DIN VDE 0100-520 Beiblatt 3 (2012-10)!

Jelzés kapcsolás helyett N-vezető felügyelete a PEM -mel A 3. Harmonikus hatásai N-vezető túlterhelése az áram felharmonikus tartalmának 3. harmonikusa által Kihatások: 4 aktív vezeték! N-vezető-túlterhelése közvetlen tűzet okozhat N-vezető átvezető képességének romlása, megszűnése (tűzfejlődés nélkül) végzetes következményekkel jár a hálózaton működő fogyasztók számára (nyitott csillagpont) Lehetséges megoldások: Új, nagyobb keresztmetszetű kábel használata az N-vezető számára Lekapcsoló védőeszközök utólagos felszerelése – de a 0100-as szabványok figyelembe vételével, amely az eredeti Bender-témához vezet: Jelzés kapcsolás helyett N-vezető felügyelete a PEM -mel

Teljesítmény tényező => probléma-jelző?

Teljesítmény tényező => probléma-jelző? 𝑳𝒆𝒊𝒔𝒕𝒖𝒏𝒈𝒔𝒇𝒂𝒌𝒕𝒐𝒓 𝛌= 𝑷 𝑺 = 𝐜𝐨𝐬 𝝋 Bsp.: 100V 50Hz 1A 50Hz je nach Phasenlage: λ= cos 𝜑= 𝑃 𝑆

Teljesítmény tényező => probléma-jelző? Különböző frekvenciákon? Példa: 100V 50Hz 1A 150Hz (!) P = 0 Watt Független a „fázishelyzettől”

Teljesítmény tényező => probléma-jelző? Csak tiszta szinusz formájú jelek esetében igaz! Teljesítmény tényező eltolási faktor Felharmonikus tartalom esetén!

Teljesítmény tényező => probléma-jelző? Teljesítmény tényező mint lehetséges jelzője a túlzottan magas felharmonikus tartalomnak THD ismerete lehetővé teszi a pontosabb analízist Az egyes harmonikusok részaránya utal az okozóra Hatások: Pl. védelmek hibás kioldása (Motorvédelmek, stb.) Vezetékek túlzott melegedése Lehetséges megoldások: Probléma pontos analizálása Szűrők, szívókörök, stb. Intézkedések hatékonyságának vizsgálata a PEM -mel

Levezető áramok hozzáadása IC IF ID

Levezető áramok hozzáadása IC/mA Iges/mA (inkl. 30mA resistiv) 𝐼 eff = 𝐼 𝐶 2 + 𝐼 𝑅 2 40 50 58 60 67 70 76 80 85 100 104 150 153

Levezető áramok hozzáadása Hiba nélkül további 30mA-hiba (resistiv, 50Hz) Inverter Példa Berendezés

Mérés felépítése / kapcsolási rajza PQ PQ PQ PQ PQ

Összefoglalás - felharmonikusok Elektromos berendezések árama felharmonikus tartalommal rendelkezik ezek Hatnak a feszültség minőségére Torzításból eredő teljesítmény veszteséget okoz Tűzveszélyt jelenthetnek Hibás védelmi működéshez és így kieséshez vezetnek Mérni kell a feszültség, terhelő-, valamint a levezetőáram felharmonikus tartalmát. Ezt a mérést pontos specifikáció alapján kell felépíteni Sok mérési pontról sok mért értéket kapunk: Egyszerű, áttekinthető ábrázolás a CP700 rendszerközponton segítségével

Power Quality and Energy Measurement PEM

PEM575 – mérhető értékek / funkciók Harmonikus torzítás THD (63rd) THD, TOHD, TEHD Számítás az IEEE und IEC szerint Teljesítmény tényező λ (IEEE és IEC) Eltolási faktor cos(ϕ) egyedi harmonikus hányad (63.-ig) 4MB belső tároló Diagram író funkció 32 diagram, esemény vezérelt 256 mintavétel per ciklus Tranziens felismerés sag/swell-felismerés Fázisszög/aszimmetria 24 konfigurálható rendelkező jel felügyelet Csúcsterhelés szükséglet kezelése Áram, feszültség, frekvencia, látszólagos-, hatásos- und meddőteljesítmény, munka, stb....

CP700 - egyszerű

CP700 - professzionális

CP700 -

CP700 - Funkciók Rendszerközpont Központi hozzáférési pont érintőképernyős kezelői felülettel Berendezés áttekintése a helyszínen Kezelők vezetése a kezelésben Segítség funkció Teljes áttekintő kép a PC-böngészőn Bender készülékek egységes ábrázolása E-Mail, HTTP-Szerver, Modbus TCP Szerver Több felhasználós lehetőség Nincs szükség szoftver és update telepítésre Testreszabás Saját mérőhely-megnevezések virtuális mérőhelyek Vizualizálás (per drag&drop) Távkezelhetőség

Tájékozódni – de helyesen! „Ne higgyen el mindent, amit az Interneten talál." George Westinghouse, 1908