Vern mot dårlig kvalitet

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Vern mot dårlig kvalitet"

Aslak Holter
8 år siden
Visninger:

1 Vern mot dårlig kvalitet Tiltak i nett og hos kunde Helge Seljeseth helge.seljeseth@sintef.no 1

2 Maaaaaaange mulige tiltak Nettforsterkninger Øke tverrsnitt Større transformatorer Oppgradere spenningsnivå Lastseparering/flere linjer/kabler Spenningsboostere Passive filtre Aktive filtre Vernløsninger Vedlikehold Synkroniserte brytere Innkoblingsimpedanser Jordslutningsspoler (shuntbrytere) Overspenningsavledere Jordingsforhold Avbruddsfrie strømforsyninger, UPS Mykstartere Nødgeneratorer Begrensninger på kundenes last Distribuert produksjon (kom.: tveegget sverd!) Med MER.! 2

Synkroniserte brytere Innkoblingsimpedanser Jordslutningsspoler (shuntbrytere) Overspenningsavledere Jordingsforhold

3 Forsterkn. i nettet Spennings booster Passive filtre Aktive filtre Synkr. bryter Innkobl. impedans Jordsl. spoler Oversp. avledere UPS Jordingsforhold Mykstartere Nødgenerator Lastbegrens. Distrib. Prod. Frekvens X X Spenningsvariasjoner X X X X X X Spenningssprang X X X X X (X) Flimmer X X X X (X) Dipp, kortvarige underspenninger Swell, kortvarige overspenninger Transiente overspenninger X X (X) (X) X X X X (X) (X) X (X) X X X X (X) (X) Ubalanse X X X X (X) Overharmoniske spenninger X X (X) (X) (X) (X) Interharmoniske spenninger X X X X (X) Kortvarige avbrudd X X (X) Langvarige avbrudd (X) X 3

Frekvens X X Spenningsvariasjoner X X X X X X Spenningssprang X X X X X (X) Flimmer X X X X (X) Dipp, kortvarige underspenninger Swell, kortvarige

4 Nettforsterkninger Overdimensjonering i forbindelse med ulineær last Velg store nok tverrsnitt i første forsøk! Tverrsnitt på liner og kabler koster lite i forhold til nettbygging (prosjektering, graving etc) Det kan ikke sies ofte nok: Sikringsstørrelse hos kundene! Enkle (banale?) løsninger blir ofte oversett CASE: TN-Nett frem til koblingsbokser mellom kundene. Enfase L-N stikkledning og forsyning frem til kundene. Kun 193 V ved 40 A enfase last. Ca 29 V spenningsfall på stikkledning!!! 4-leder kabel var brukt. Parallellkobling med de to ubrukte lederne løftet spenningen med ca 15 V til ca 207 V ved sikringslast. Kunden ble fornøyd. Hvorfor kom ikke nettselskapet på denne løsningen? 4

) løsninger blir ofte oversett CASE: TN-Nett frem til koblingsbokser mellom kundene. Enfase L-N stikkledning og forsyning frem til kundene. Kun 193 V ved 40 A enfase last.

5 Spenningsbooster ( Magtech ) NY teknologi for å løfte spenningen ute i svake lavspenningsnett Stabil spenning etter boosteren, men litt større spenningsfall foran boosteren Alternativ til linjeforsterkning, fremføring av høyspenning og fasekompensering mm. 5

større spenningsfall foran boosteren Alternativ til linjeforsterkning,

6 6

7 DEMO 7

8 Synkroniserte brytere 8

9 Uønsket utkobling av frekvensstyrte motordrifter Den uønskede utkobling av frekvensstyrte motordrifter (og annet kraftelektronikk utstyr) det her refereres til er stans grunnet transiente overspenninger på utstyrets DC-bus. Kun 17% overspenning kan være nok! Svært ofte er denne overspenningen forårsaket av innkobling av kondensatorbatterier i overførings- og/eller fordelingsnettet. Tar man hensyn til at inn- og utkobling av kondensatorbatterier kan være tidsstyrt er det lett å se for seg hvordan slike hendelser kan opptre regelmessig, og dermed forårsake mange driftsforstyrrelser i en bedrift. 9

Svært ofte er denne overspenningen forårsaket av innkobling av kondensatorbatterier i overførings- og/eller fordelingsnettet.

10 SYNKRON BRYTERKOBLING Med synkron bryterkobling menes her uavhengig lukking av hver enkelt fase nær spenningens nullgjennomgang Dette hindrer høye ladestrømmer ved innkobling. For å oppnå lukking på eller like ved nullgjennomgang er det nødvendig å benytte en bryter som har dielektrisk styrke til å motstå systemspenningen helt til bryterpolene har kontakt. Skal det være mulig å nå en nøyaktighet på ± 0,5 ms. Tidligere studier har indikert at en nøyaktighet på ± 1,0 ms gir tilsvarende beskyttelse mot transiente overspenninger som en riktig dimensjonert innkoblingsresistans. 10

For å oppnå lukking på eller like ved nullgjennomgang er det nødvendig å benytte en bryter som har dielektrisk styrke til å motstå

11 Kobling av kondensatorbatteri Kondensatorkoblinger er betraktet som en vanlig hendelse i et kraftnett, og forstyrrelsene forbundet med disse koblingene er vanligvis ikke et problem for utstyr i kraftnett. Forstyrrelsene kan imidlertid bli betydelig forsterket både i kraftnettet og i kundenes anlegg dersom det er betydelig kapasitans i nettet fra kabler og kompenseringskondensatorer mot lav effektfaktor. I tillegg kan uønsket utløsning av turtallstyringer skje, selv om kunden ikke har installert kondensatorer eller annen betydelig kapasitans i sitt nett. 11

Forstyrrelsene kan imidlertid bli betydelig forsterket både i kraftnettet og i kundenes anlegg dersom det er betydelig kapasitans i nettet

12 Kondensatoren vil et lite øyeblikk tilnærmet fungere som en kortslutning ved innkobling. Betydelige innkoblingsstrømmer vil være mest utpreget når koblingen inntreffer ved spenningens toppverdier. Innkobling og opplading av et kondensatorbatteri medfører et umiddelbart men kortvarig fall i spenningen mot null, etterfulgt av en hurtig spenningsstigning og til slutt, en svingning i spenningen overlagret den grunnharmoniske spenningen. Maksimalverdien på overspenningen avhenger av momentanverdien på driftsspenningen ved innkoblingen, og skal teoretisk kunne bli opp til 2 ganger maksimalverdien til driftsspenningen. Typisk verdi for overspenningsnivå i fordelingsnett ligger mellom 1,1 til 1,7 p.u. 12

Innkobling og opplading av et kondensatorbatteri medfører et umiddelbart men kortvarig fall i spenningen mot null, etterfulgt av en hurtig spenningsstigning og til slutt, en

13 13

14 Frekvensen på spenningsforstyrrelsen forårsaket av innkobling av kondensatorbatteri faller normalt innenfor området 300 til 1000 Hz. Overspenninger har normalt ikke virkninger som plager nettselskapet direkte, da maksimalverdien ikke når nivået der nettets overspenningsbeskyttelse trer i kraft. På grunn av forstyrrelsenes relativt lave frekvens vil de derimot passere gjennom fordelingstransformatorer og til lavere spenningsnivå og kundenes anlegg. Slike overspenninger kan i utgangspunktet direkte medføre uønskede utkoblinger av for eksempel frekvensstyrte motordrifter. Dette skjer dog i mye større grad når spesielle forhold i nettet medfører forsterkning av forstyrrelsene fra for eksempel 22 kv hvor koblingen av kondensatorbatteriet ble foretatt og ned til lavspenningsnettet. 14

På grunn av forstyrrelsenes relativt lave frekvens vil de derimot passere gjennom fordelingstransformatorer og til lavere spenningsnivå og kundenes anlegg.

15 SPENNINGSFORSTERKNING Forsterkning av forstyrrelser i spenningen opptrer når transiente svingninger initiert av innkobling av et kondensatorbatteri fremkaller en serieresonans dannet mot lavspenningssystemet Resultatet blir en høyere overspenning på lavspennings samleskinne enn de "teoretiske" 2 ganger normalspenning som kan oppstå på spenningsnivået til kondensatorbatteriet 15

mot lavspenningssystemet Resultatet blir en høyere overspenning på lavspennings samleskinne

16 Analyser indikerer at de verste spenningsstigningene opptrer under følgende betingelser: Størrelsen på kondensatorbatteriet der koblingen skjer er signifikant større (>10) enn kondensator-batteriet i lavspenningssystemet (for eksempel 3 MVAr og 200 kvar = 15 ). Den aktiviserende frekvensen (f a ) er nær opp til serieresonansfrekvensen dannet av fordelingstransformatoren og kondensatorbatteriet i lavspenningsanlegget (f s ). Det er relativt lite demping (resistivitet) i lavspenningsanlegget (spesielt typisk ved for eksempel industrianlegg med mye motorlaster og moderne belysningsutstyr). 16

Den aktiviserende frekvensen (f a ) er nær opp til serieresonansfrekvensen dannet av fordelingstransformatoren og kondensatorbatteriet i

17 Datasimuleringer og praktiske målinger i nettet og kundeanlegg har indikert at forstørrede transienter mellom 2,0 og 4,0 p.u. er mulig. Typisk vil den transiente overspenningen : ødelegge lavenergi overspenningsvern (MOV), ofte også kraftforsyningsenhetene i elektronisk utstyr ("switchmode power supplies") forårsake uønsket utløsning av kraftelektronikkutstyr som frekvensstyrte motordrifter i tillegg har det også ved en del tilfeller forekommet fullstendig havari på mye elektrisk utstyr 17

Typisk vil den transiente overspenningen : ødelegge lavenergi overspenningsvern (MOV), ofte også kraftforsyningsenhetene i

18 18

19 Tabell 1 Jordfeil i Skogn- og Frosta-nettene SKOGN ÅR Kortvarige, selvslokkende jordfeil (1) Jordfeil slokket ved GIK (2) Varige jordfeil (3) Kortvarige, selvslokkende jordfeil (1) FROSTA Jordfeil slokket ved GIK (2) Varige jordfeil (3) (5) Jordslutningsspole (1) Jordfeil som slokker før utkobling med GIK iverksettes. Reléstart registreres uten tidsforsinkelse. (2) Jordfeil som slokket ved utkobling med påfølgende GIK. (3) Jordfeil som ikke slokkes ved utkobling med GIK. (4) Jordspole satt i drift i Skogn i medio august (5) Jordspole satt i drift i Frosta ultimo august

1 1997 1998 1999 113 156 114 0 1 0 8 0 5 124 110 33 0 0 1 1 0 2 Jordslutningsspole (1) Jordfeil som slokker før utkobling med GIK iverksettes. Reléstart registreres uten tidsforsinkelse.

20 UPS Uninterruptable Power Supply ~ ~ 20

Like dokumenter

Gode og dårlige fremgangsmåter for problemløsning/kundehåndtering

Gode og dårlige fremgangsmåter for problemløsning/kundehåndtering Noen eksempel Helge Seljeseth helge.seljeseth@sintef.no www.energy.sintef.no 1 Eks 1 Havari på elektriske apparat og branntilløp Kunde