Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

© ABB n.v. - 1 -  Dr. Özgür Gencer Elektrik Yük. Müh. Güç Kalitesi ve Harmonikler.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "© ABB n.v. - 1 -  Dr. Özgür Gencer Elektrik Yük. Müh. Güç Kalitesi ve Harmonikler."— Sunum transkripti:

1 © ABB n.v  Dr. Özgür Gencer Elektrik Yük. Müh. Güç Kalitesi ve Harmonikler

2 © ABB n.v İçerik Reaktif Güç Kompanzasyonu Harmonikler Teorik bilgi Etkileri Çözüm yöntemleri Pasif Harmonik Filtre Sistemleri Aktif Filtreler

3 © ABB n.v Güç kalitesi terimleri Gerilim ve akım sinyallerinin sinüs formunda belirlenen genlikte şebeke frekansında sürekli olması Güç kalitesi çoğunlukla dağıtım sistemlerinin problemidir.

4 © ABB n.v Güç Kalitesi Neden Önemlidir? Geleneksel sebepler Proses çalışma süresine etkileri Üretim kaybı Standartlara uyumluluk (local/IEC/company standards) Cezalandırma Uyumsuz sistemlerin devredışı bırakılması Ayrıca Enerji tasarrufu Güç kalitesizliği kayıpları arttırmakta Enerji üretim maliyetlerinin artması

5 © ABB n.v Gerilim ve Akım Kalitesi Şebeke Tüketiciler Kaliteli Gerilim Kaliteli Akım Güç Kalitesi

6 © ABB n.v Güç kalitesi problemlerinin dağılımı

7 © ABB n.v Lineer Yükler 3 çeşit lineer yük Direnç Endüktans Kapasitans Ohms  Henry H Farad F R L C

8 © ABB n.v Ohmik Yükler Direnç IRIR V AC R VAC IR

9 © ABB n.v Ohmik Yükler Direnç V AC R IRIR IRIR  I R =U/R P=RI²=U²/R Watts

10 © ABB n.v Endüktif Yükler Endüktif ILIL V AC L VAC IL

11 © ABB n.v Endüktif Yükler Endüktif ILIL V AC L ILIL  90° I L=U/  L P=U²/  L var or kvar

12 © ABB n.v Kapasitif Yükler Kapasitif ICIC V AC C VAC IC

13 © ABB n.v Kapasitif Yükler Kapasitif E V AC C ICIC ICIC  90° Ic=  CU P=  CU ² var or kvar

14 © ABB n.v Lineer Yükler kW - Aktif güç (kW)  çalışma için gereklidir kvar - Reaktif güç (kvar)  manyetik alan için gerekidir kVA - Görünür güç (kVA)  tüketilen toplam güç Tüm endüktif yükler iki tür güç kullanır:

15 © ABB n.v Güç üçgeni kVA Görünür güç Aktif güç kW Reaktif güç kvar Güç faktörü cos  = kW / kVA

16 © ABB n.v Düşük güç faktörünün etkileri Transformatörlerde ısınma işletme süresinin azalması,trafo odasının ısınması t° Jeneratör ve trafonun tam yüklenmesi yeni yüklerin eklenemez (e.g. offshore platform) Gerilim düşmesi Kablolarda ısınma (ömrünün azalması) İşletme gereksinimleri karşılanamaz

17 © ABB n.v Güç faktörünün arttırılması Güç Faktörünü ve Çekilen Gücü Nasıl Arttırabiliriz?

18 © ABB n.v Güç faktörünün arttırılması Yüke paralel bağlanan kondansatör ters fazlı reaktif güç üretir. kW Kvar2 kVA kvar1

19 © ABB n.v Güç faktörünün arttırılması kW kvar kVA1 

20 © ABB n.v Güç faktörünün arttırılması  kW kvar kVA1 kvar2

21 © ABB n.v Güç faktörünün arttırılması  kW kvar kVA1  kVA2 kvar2 kvar1

22 © ABB n.v Temel hesaplamalar kW kVA kvar 

23 © ABB n.v Örnek Aktif Güç : 410kW Güç faktörü : cos  = 0.7 Görünür güç kVA1= 410/0.7=586 kVA Reaktif güç kvar1 = kVA1* sin  1=586*0.714=419 kvar kW=410 kVA1=586 kvar1=419 

24 © ABB n.v Örnek Aktif güç: 410kW Güç Faktörü: cos  1 = 0.7 Görünür güç kVA1= 410/0.7 = 586 kVA Reaktif Güç kvar1 = kVA1* sin  1=586*0.714 = 419 kvar Hedeflenen güç faktörü: cos  2 = 0.95 Gerekli kvar : = 410 ( tan  1-tan  2) = 410 ( ) = 284 kvar Yeni reaktif kvar2 = kVA2* sin  2 = 432* = 135 kvar Yeni Görünür güç kVA2 = 410/0.95 = 432 kVA kVA azalma = = 154 kVA kW=410 kVA1=586 kvar1=419  kVA2=432 kvar2=

25 © ABB n.v Yüksek güç faktörü Şebekeden çekilen akım azalacaktır Transformatör ve güç kabloları daha az yüklenecektir ( I) Bakır kayıpları azalacaktır (RI²) Kablolar Transformatörler Koruma sistemleri Gerilim düşmesi azalacaktır Kablolar Transformatör Transformatörden kullanılabilecek güç artacaktır ’den itibaren yürürlüğe giren yönetmeliğe uyulacaktır

26 © ABB n.v Reaktif oranlar ile ilgili yönetmelik

27 © ABB n.v Reaktif Güç Kompanzasyonu  Farklı gerilim seviyelerinde yapılabilir  Merkezi yada bireysel yapılabilir

28 © ABB n.v Bu cihazın çektiği akım nedir? ?

29 © ABB n.v Akım Dalga Şekli Fonksiyon=???

30 © ABB n.v Harmonik Nedir?

31 © ABB n.v Toplam Harmonik Bozulma (THBD) Harmonik bileşenlerin genliklerinin temel bileşene oranıdır ( % olarak ifade edilir) THD(U): anlamlı THD(I): ??? Referans nedir ??? Örnek:

32 © ABB n.v Değişken motor sürücüleri örneği Gerilim: THDV = 12%Akım: THDI = 27%

33 © ABB n.v Harmonik üreticiler nelerdir? Güç elektroniği devreleri, sürücüler, dönüştürücüler... Doğrultucular Dönüştürücüler...

34 © ABB n.v Harmonik üreticiler nelerdir? Kesintisiz güç kaynakları (UPS) Akü Şebeke Yük

35 © ABB n.v Harmonik üreticiler nelerdir? Elektronik Balastlı fluoresan lambalar

36 © ABB n.v Harmonik üreticiler nelerdir? Bilgisayar Yazıcı Fax makinası... Küçük fakat... Eğer çok sayıda kullanılırsa etkisi büyük olur

37 © ABB n.v Non-lineer yüklerin kullanımı hızla artmaktadır! Non-lineer yükler nerede? Endüstriyel yükler AC ve DC sürücüler, UPS-sistemi, …  Fazlar arası harmonik, empedans, bazen reaktif güç Yaşam merkezleri Tüm bilişim ürünleri, tasarruflu ampuller, fotokopi makinası, fax, …  Fazlar ve faz-nötr arası harmonik, empedans, bazen reaktif güç

38 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Peak100%133%168%204% RMS100%105%108%110%  Dalga şeklinin tepe değerinin artması  RMS değerinin artması 0%33%39%44% Toplam Harmonik Bozulma (THD)

39 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Kesicilerde anlamsız açmalar RMS değerinin artması  Termik etki Tepe değerin artması  Manyetik etki Sigortaların atması

40 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Cihazların ısınması Bozulma  RMS değerin artması Kayıplar # R. I 2 RMS = R. I R.  I h 2 Harmoniklerden dolayı eklenen kayıp

41 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Şebeke elemanlarının ısınması yada tamamen yanması

42 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Motor problemleri Sargı demir & bakır kayıplarının artması (RMS arması & deri etkisi ) Rotor’da ters manyetik alan (negatif bileşenli harmonikler)

43 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Hasas cihazların elektronik kartlarının yanması Haberleşme sistemlerinde veri kaybı

44 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Yüksek nötr akımları (sıfır bileşen harmonikleri) …

45 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Kondansatörler Frekansa bağlı olarak empedans düşer Rezonans problemi Frekans Z C # 1/f &= Kondansatörlerin patlaması

46 © ABB n.v Artan harmoniklerin etkileri Kondansatör arızaları Düşük empedansları nedeniyle yüksek harmonik bileşenlerinden etkilenirler Eğer harmoniklerin etkisi azaltılmazsa tahribata uğrayabilirler.

47 © ABB n.v Şebekeden gelen harmonikler U M REZONANS

48 © ABB n.v Seri rezonans  0 rezonans frekansında :  0 L = 1/  0 C  Z(  0 ) = Reğer R = 0... R L C Empedans:

49 © ABB n.v Seri rezonans

50 © ABB n.v Sistemde oluşan harmonikler U M REZONANS

51 © ABB n.v Paralel rezonans  0 rezonans frekansında  0 2 LC = 1  Z(  0 ) = sonsuz Empedans: L C

52 © ABB n.v Parallel resonance

53 © ABB n.v Rezonans frekansının belirlenmesi Önemli formül ! Kısa devre gücü S scT = S T /U sc Kompanzasyon gücü Q C

54 © ABB n.v Rezonansın önlenmesi Kapasitör ve reaktörlerin mutlaka bir/birkaç rezonans frekansı vardır Rezonansın oluşumu önlenemez Rezonans tetiklenmezse oluşmaz Rezonans frekansı değiştirilebilir

55 © ABB n.v Rezonansın önlenmesi Harmonik olmayan rezonans frekanslarında rezonansın oluşturulması Transformatörler: pahalı Kapasitor: pahalı Kondansatörlere seri reaktör eklenir

56 © ABB n.v Rezonansın önlenmesi U Rezonans frekansının kontrol edilmesi

57 © ABB n.v Reaktör bağlı kondansatör Reaktör değeri (p) % Z L (50Hz) = p.Z C (50Hz)  L = p/(  C) |  = 2  50 rad/sec p = Z L (50Hz) / Z C (50Hz) or, the resonance  0 = 1/  (LC) thus,  0 /  = 1/  p

58 © ABB n.v Reaktör değerleri Örnek: 7% reaktör : n 0 = 3.78  3.78*50Hz = 189 Hz Örnek: 14% reaktör : n 0 = 2.67  2.67*50Hz = 134 Hz Diğer kullanılan değerler: 5.67%, 6%, 12.5%

59 © ABB n.v Harmonikli sistemde güç bileşenleri kW kvar kVA1  Sinüoidal Sistem Harmonikli Sistem

60 © ABB n.v Uygulama P=17W Q=3VAr S=30VA cos  =0,9743 THD I =%123,1

61 © ABB n.v Pasif Harmonik Filtreli Kompanzasyon Kontaktörlü-Yük değişimi çok hızlı olmayan yükler Düşük maliyet Kullanım kolaylığı Tristörlü:Hızlı değişen yükler Mükemmel kompanzasyon Sessiz çalışma Uzun ömür Çevre şartlarından etkilenmez Maliyeti kısmen yüksektir

62 © ABB n.v Pasif filtreli kompanzasyon sistemi tasarımı Kontaktörlü Tristörlü DynaCOMP 4.Kontrolörün belirlenmesi 10ms Min. anahtarlama süresi:10ms

63 © ABB n.v Pasif filtreli kompanzasyon sistemi tasarımı

64 © ABB n.v Yönetmelik EPDK Tarafından düzenlenen yeni uygulama kriterleri: Tesis edilecek AG – OG Kompanzasyon Sistemlerinde rezonans tehlikesini ortadan kaldırmak ve işletme güvenilirliğini arttırmak için Kompanzasyon tesislerinin harmonik filtreli olacak şekilde uygulanmasının sağlanması, Bu kapsamda harmonik filtre özelliğine sahip tip proje kriterlerinin oluşturulması ve proje onaylarında tip projelere uygunluk şartlarının aranması,konularında mutabakat sağlanmıştır.

65 © ABB n.v Yönetmelik 12 Eylül 2006 Tarihli ve Sayılı Resmî Gazete Elektrik Piyasasında Dağıtım Sisteminde Sunulan Elektrik Enerjisinin Tedarik Sürekliliği Ticari ve Teknik Kalitesi Hakkında yönetmelik Tek Harmonikler Çift Harnomikler 3’un Katları Olmayanlar 3’un Katları Olanlar Harmonik Sırası h Sınır Değer (%) Harmonik Sırası h Sınır Değer (%) Harmonik Sırası h Sınır Değer (%) % 6 % 5 % 3,5 % % 5 % 1,5 % 0, …..24 % 2 % 1 % 0,5 Gerilim Harmonikleri Sınır Değerleri

66 © ABB n.v Yönetmelik Tek Harmonikler I SC /I L <1111≤h<1717≤h<2323≤h<3535≤hTTB <20* 20<50 50< <1000 > Çift harmonikler, kendinden sonraki tek harmonik için tanımlanan değerin %25’i ile sınırlandırılmıştır. Akım Harmonikleri Sınır Değerleri Fliker Şiddet EndeksiSınır Değerler P st ≤ 1.0 P lt ≤ 0.8 Fliker Sınır Değerleri

67 © ABB n.v Harmonik probleminin geçmişteki çözümü Pasif filtreler: Seri bağlı kondansatör ve reaktör Yöntem: Harmonik bileşenler için akacak alternatif bir yol oluşturulması  Fitreleme şebeke parametrelerine bağlıdır  Aşırı yüklenme tehlikesi vardır  Geliştirilmesi çok güçtür  Şebekede rezonans tehlikesi yaratır  Filtrelenecek her bir harmonik için ayrı filtre devresi tasarlanır  Kurulumunda büyük yer gerektirir  Sadece kapasitif güç üretilir  AC sürücülerin güç ihtiyacı yoktur  Jeneratörler kapasitif güç faktörleriyle çalışamaz  Yük dengesizliğine karşı etkisizdir

68 © ABB n.v Harmonik probleminin en iyi çözümü ABB Aktif harmonik filtreleri ABB filtreleme yöntemi: Aktif filtre cihazı ile aynı genlikli teres fazlı harmonik üreterek harmoniklerin yokedilmesi YÜK AKIMIAKTİF FİLTRE AKIMI TEMİZLENMİŞ HAT AKIMI Dalga şekli + = Harmonik spektrum

69 © ABB n.v Aktif harmonik filtre yöntemi PQF Şebeke SADECE TEMEL BİLEŞEN SADECE HARMONİK BİLEŞENLER

70 © ABB n.v Aktif filtre nasıl çalışır ? PWM INVERTER (IGBT-teknolojisi) DC ENERJİ KAYNAĞI PWM REAKTÖRLERİ ÇIKIŞ FİLTRESİ HAT REAKTÖRÜ + -

71 © ABB n.v Aktif filtre boyutlandırılması Parametrelerin belirlenmesi Harmoniklerden kaynaklanan sorunların belirlenmesi Sistem için sınır harmonik değerlerin belirlenmesi Şebeke, yük parametrelerinin belirlenmesi Mevcut kompanzasyon sisteminin yapısı Ortam sıcaklığı Deniz seviyesinden yükseklik

72 © ABB n.v Aktif filtre boyutlandırılması Mevcut tesis Harmonik ölçüm yapılması, I fundamental, I harmonic (n), THD(v-i) Yeni tesis Yük karakteristikleri belirlenerek harmonikli yüklerin birlikte çalışması durumundaki harmonik akımları analiz edilir.

73 © ABB n.v Akım harmonik bozulma

74 © ABB n.v Akım

75 © ABB n.v Reaktif güç

76 © ABB n.v Aktif filtre ile Harmonikler süzülmüştür Faz dengelemesi yapılmıştır Nötr akımı yok edilmiştir Reaktif güç kompanzasyonuna katkı sağlanmıştır Nötr-toprak gerilimleri düşürülmüştür Sonuçlar

77


"© ABB n.v. - 1 -  Dr. Özgür Gencer Elektrik Yük. Müh. Güç Kalitesi ve Harmonikler." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları