Omezení vlivu špiček proudu na síť v průmyslovém závodě

Distribuce elektrické energie
Typografie

Současná elektrická síť průmyslových podniků je více jak kdykoliv dříve ovlivňována provozem připojených zařízení. Ta mají, díky používaným technologiím, velmi dynamický charakter odběru vytvářející pulzující napětí, kterým jsou pak společně všechny připojené stroje a zařízení napájeny.

Jedním z takovýchto typů technologie je například bodové odporové sváření (obr.1). Nicméně podobným způsobem ovlivňují síť i rozběhy velkých pohonů a další technologie.
Zátěž v případě odporového sváření se mění extrémně rychle a napájecí síť je zatěžována velkým, rychle se měnícím výkonem. Jeho podstatná část je přitom jeho reaktivní složka s induktivním charakterem, která pak způsobuje významné proudové změny. Ty produkují velké napěťové poklesy nebo překmity v síti závodu. Tyto jevy jednak snižují kvalitu svarů, redukují produktivitu, ale mohou i zásadně ovlivňovat činnost dalších strojů na daném rozvodu připojených, tedy i svářeček navzájem. Působí tedy negativně i na ostatní technologii, a navíc přinášejí nárůst flickeru – blikání – který se přenáší na primární stranu sítě a jeho velikost je sledována a vyhodnocována energetickými společnostmi podle normy EN 50160 a penalizována.

omezeni spicek proudu 1
Možnost, jak redukovat popsané rychlé kolísání napětí, je v omezení proudových špiček vznikajících v průběhu bodového svaru. Vzhledem k tomu, že charakter výkonu během svářecího impulzu je z velké části reaktivní, je možné kompenzací reaktivní části výkonu omezit i velikost proudové špičky.
To není snadný úkol, neboť reakce takového „kompenzátoru“ musí být velice rychlá, musí pracovat prakticky v reálném čase.
Společnost ELSPEC nabízí řešení v podobě zařízení nazývaného Equalizer (obr. 2). Jedná se o systém určený k omezení výkyvů proudu a napětí a filtraci harmonických složek v mnoha aplikacích s rychle se měnící dynamickou zátěží.

omezeni spicek proudu 2
Equalizer využívá informace z analýzy tvaru impulzů v průběhu odběru proudu, v našem případě svářecího cyklu, který může být i pouze stovky milisekund k volbě a okamžitému připojení odpovídající banky kapacitorů, která zajistí okamžitou redukci jalového proudu v průběhu tohoto impulzu.
Reakci v reálném čase tohoto systému zajišťují polovodičové spínače a řídící jednotka pracující jako analyzátor kvality sítě vybavená velmi sofistikovaným programem. Ten analyzuje průběhy napětí a zatěžovací proudy a zjišťuje okamžitou velikost reaktance sítě. Tento výpočet provádí průběžně s reakcí uvnitř poloviny periody průběhu sítě 50 Hz. Reakční doba je tak 2-10 ms. Systém tak dokáže eliminovat rychlé poklesy napětí vznikající proudovými špičkami. Na obr. 3 je zachycen průběh napětí a proudu s aktivním Equalizerem (EQ) a bez EQ. Můžete si všimnout, že v případě aktivního EQ dochází k výraznému omezení změn napětí. Na obr. 4 je pak detail dvou svářecích impulzů. V pravé části obrázku je EQ aktivní a nedochází k poklesu napětí, v levé části pak je EQ odpojen a svářecí impulz vytváří výrazný pokles napětí.

omezeni spicek proudu 3

omezeni spicek proudu 4
Obrázek 5 ilustruje principiální připojení EQ do sítě NN a místo měření, jehož výsledek je ukázán na obr. 6.
Zde je jasně vidět výrazná redukce proudu odebíraného ze sítě, kde proud dosahuje ve špičce 800 A, zatímco proud odebíraný svářecím strojem v okamžiku svaru je 1600 A. Použití EQ tedy redukuje špičkový proud svářecího stroje v době sváru cca na polovinu. Dochází tak k výrazné stabilizaci napětí sítě a samozřejmě i k redukci flickeru. Uvedené měření bylo provedeno na konkrétní instalaci EQ v ČR.

omezeni spicek proudu 5
Obrázek 6 pak ukazuje výraznou redukci jalového výkonu s aktivním EQ (levá část obrázku) a jeho velikost bez použití EQ (pravá část obrázku).

omezeni spicek proudu 6

Souhrn

Jak patrno, Elspec EQUALIZER jednoznačně nabízí přínosy daleko přesahující konvenční i tzv. „rychlé“ kompenzační systémy na trhu. Krom redukce jalového výkonu dochází i k zlepšení kvality výroby, harmonické filtraci, redukci rychlých změn napětí, redukci flickeru, minimalizaci údržby, zvýšení finanční flexibility infrastruktury a celkové úspoře elektrické energie.
Všechny tyto možné přínosy mohou být zahrnuty do ekonomické analýzy pro rozhodnutí o instalaci zařízení. Díky celosvětovému tlaku na snižování spotřeby elektrické energie, vzrůstajícímu tlaku ze strany distributorů na zpětný vliv na elektrickou síť i dramatickému nárůstu technologií citlivých na kvalitní elektřinu a na druhé straně zařízení naopak negativně ovlivňujících kvalitu elektřiny, je EQUALIZER velmi výkonným řešením s minimální vlastní spotřebou.

omezeni spicek proudu 7
S přihlédnutím ke všem výše naznačeným možnostem úspor je ekonomická návratnost jeho nasazení v rámci 6-12 měsíců, samozřejmě v případě jeho smysluplnosti použití v dané situaci.
O potřebnosti a výhodnosti nasazení systému EQUALIZER v dané situaci rozhoduje v prvé řadě provedení analýzy situace v daném místě. Hlavním východiskem takovéto analýzy je provedení Hloubkového auditu kvality elektrické energie v daném odběrném místě. Z výše popsaného je patrné, že měření potřebné pro provedení Auditu musí zachytit i velmi rychlé děje na síti a to tak, jak skutečně fyzicky probíhají. Zde však vzniká velký zdroj nejasností a možnost chybného rozhodnutí, zda je účelné či ne použít v daném místě systém EQ. Použitím měřicích přístrojů pracujících dle postupů definovaných v normě IEC 61000-4-30 a vyhodnocení dle ČSN EN 50160, které jsou ve většině případů pro měření v praxi používány, dojde k zásadně chybnému hodnocení situace vzhledem k tomu, že postupy měření a vyhodnocení dle normy IEC 61000-4-30 předepisují např. průměrování měření přes 10 period, tedy 200 ms. To je však čas, ve kterém probíhá většina výše popsaných rychlých dějů ovlivňujících kvalitu sítě. Reálná velikost špiček napětí a proudu je tak ve výsledku zkreslena, a stává se zdrojem chybného postupu. Dochází tak v mnoha případech k chybnému vyhodnocení situace a návrhu nevhodného řešení. Podrobnosti o možnostech nasazení systému EQUALIZER a informaci o možnosti provedení Hloubkového auditu kvality elektrické energie ve vašem závodě získáte od výhradního zástupce firmy Elspec, u společnosti Blue Panther s.r.o., www.blue-panther.cz.

omezeni spicek proudu logo

Blue Panther s.r.o.
Mezi Vodami 29, 143 00 Praha 4
Tel.: +420 241 762 724-5
www.blue-panther.cz

Blue Panther Slovakia, s.r.o.
Koceľova 17, 821 08 Bratislava
Tel.: +421 243 334 005
www.blue-panther.sk

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl zari 2017 clanek

ElektroPrůmysl.cz, září 2017

Zářijové číslo je tematicky zaměřené na elektrické pohony, měniče frekvence, řízení polohy a pohybu.

Najdete nás na Facebooku

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.

Zajímavé odkazy

Konfigurátor OEZ - nová verze 7 Konfigurátor OEZ je program pro snadný výběr jednotlivých výrobků včetně jejich příslušenství. Ka stažení je zdrama.
www.elektroprogramy.cz Kompletní softwarová výbava nejen pro elektrikáře, revizní techniky a projektanty.
Nová norma pro požární klasifikaci kabelů Jste připraveni na nový standard? Nová norma EN 50575 se vztahuje na silové, telekomunikační a sdělovací kabely pro trvalé instalace v budovách.
Nová řada signálek (one piece-pilot lights) Firma BACO příchází s novou řadou kompaktních signálek s LED svícením.
Objevte svět automatizace DELTA Nadstandardně vybavené frekvenční měniče až do výkonu 650 kW, PLC, panely operátora, servopohony a servomotory, komunikační převodníky, napájecí zdroje...
Bezplatný odběr časopisu
Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.
Časopis vychází 1x měsíčně.