filtry aktywne prezentacjaakadamiafiltrow.pl/wp-content/uploads/2017/02/1-filtry-aktywne... · •...

Filtry aktywne w przemyśle Filtry aktywne w przemyśle Filtry aktywne w przemyśle Filtry aktywne w przemyśle –––– potrzeba potrzeba potrzeba potrzeba stosowania czy już konieczność?!stosowania czy już konieczność?!stosowania czy już konieczność?!stosowania czy już konieczność?!

Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie AniroAniroAniroAniro Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.

• Na rynku od 1985 roku

• Firma z bogatymi tradycjami

• Handel, doradztwo, serwis, usługi

• Dystrybucja LSIS, Emotron, Comsys,

Power Electronics, produkty własne

• Zatrudnia 68 osób

• Kilka biur regionalnych

• Magazyn Toruń o wartości 3 mln Euro

• Kompleksowe usługi z zakresu szeroko

rozumianego inżynieringu

Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie Kilka słów o firmie AniroAniroAniroAniro Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.Sp. Z O.O.

• 1985 rok – założenie firmy (Pracownia Zastosowań Elektroniki Aniro)

• 1991 rok – umowa Lenze, projekty napędowe AC,DC

• 1993 rok – opracowanie sterowania teleskopu (Piwnice p. Toruniem)

• 1994 rok – rozszerzenie portfolio, skupienie się na projektach inżynierskich

• 1995-6 rok – PLC i EPLAN jako standard, wdrożenie norm europejskich. Praca wedle: „Koncepcja, projekt, realizacja, serwis”

• 2003 rok – wdrożenie koncepcji: „Polska Myśl Inżynierska”

• 2004 rok – dystrybucja LSIS

• 2005 rok – podział na Aniro Grupa Handlowa oraz Aniro Engineering Sp. Z O.O.

• 2014 rok – zmiana nazwy na Aniro Sp. Z O.O.

Jakość energii

Energia nie jest doskonała!

Jakość energii

Harmoniczne Moc bierna Asymetria napięcia

Stany nieustalone

Wariacje napięcia

Migotanie Oscylacje

Jakość energii

• Następuje ciągły wzrost odbiorników nieliniowych.

• W 1992 roku procent pobieranej energii elektrycznej przez odbiorniki nieliniowe wynosił 15 – 20%

• W 2001 roku procent ten wynosił już 60-80%

• Dobrym przykładem takiego odbiornika jest przemiennik częstotliwości. Zapotrzebowanie na te urządzenie stale rośnie w tempie około 10% rok do roku

Czym są harmoniczne prądu?

•Harmoniczne prądu, to pasożytnicze składowe, które uwidaczniają się po rozłożeniu sygnału prądowego w widmie mocy. Harmoniczne powstają na skutek NIELINIOWYCH odbiorników elektrycznych. Dobrym przykładem takiego odbiornika jest przetwornica częstotliwości z prostownikiem 6 – pulsowym. Na dole odkształcony przebieg po nałożeniu 3 i 5 harmonicznej.

Typowy przebieg prądu przy operowaniu z falownikiem.


•Składowe symetryczne wyższych harmonicznych.

h – rząd wyższej harmonicznej +, -, 0 – składowe symetryczne: zgodna, przeciwna, zerowa


� Prąd zasilania przemiennika, jest prądem ładowania pojemności kondensatora jest to prąd odkształcony


� Składowa podstawowa prądu o amplitudzie 70,7A i częstotliwości 50Hz


� Prostownik 6 – pulsowy generuje głównie 5 i 7 harmoniczną oraz 11 i 13.

� Prostownik 12 pulsowy generuje głównie 11 i 13 harmoniczną oraz 23 i 25.

� Prostownik 24 – pulsowy generuje głównie 23 i 25 harmoniczną oraz 47 i 49.

� Wyładowawcze źródła światła oraz transformatory są źródłem głównie 3 harmonicznej

� Harmoniczne mogą również wpływać na siebie nawzajem i generują tak zwane interharmoniczne, które nie muszą mieć całkowitej wielokrotności składowej podstawowej

� Harmoniczne występują również pomiędzy przewodem fazowym a neutralnym

� Harmoniczne , które posiadają częstotliwość mniejszą niż składowa podstawowa, noszą nazwę subarmonicznych


� 5 – ta harmoniczna prądu (250Hz) o amplitudzie 28A na tle składowej

podstawowej


� 7 – ma harmoniczna prądu (350Hz) o amplitudzie 10,9A na tle składowej

podstawowej


� Składowa podstawowa oraz suma wszystkich harmonicznych prądu.

Przemiennik pobiera wyższe harmoniczne, które są w sieci zasilającej.


� Wynikowo otrzymujemy zniekształcony przebieg sinusoidalny, którego

amplituda może być o kilkadziesiąt procent wyższa od składowej podstawowej

� Składowa podstawowa wynosiła 70,7A

� Suma prądów harmonicznych wynosiła 30,8A

� W rzeczywistości prąd pobierany przez przemiennik wynosi 77,14A!

� Uwaga na zabezpieczenia!

� Uwaga na przekroje kabli!

� Uwaga! 5 harmoniczna generuje zmianę kierunku w silniku. Dodatkowe

straty mocy w zależności od wysokości trzeciej harmonicznej!


� THDI w granicach 40 – 80% . ��

∑ ��

�

� *100%


� Przebieg prądu zasilania dla przemiennika jednofazowego.

� THD w okolicach 50 – 120%


� Przemienniki jednofazowe pobierają harmoniczne kolejności zerowej: 3, 9, 15…

� Harmoniczne kolejności zerowej sumują się w przewodzie neutralnym

� Prąd w przewodzie neutralnym może być wyższy niż 200% prądu fazowego

� Uwaga na przekroje kabli oraz wielkość zabezpieczeń!!!

Jak powstają harmoniczne napięcia?

� Odkształcony prąd powoduje spadek napięcia na impedancji sieci, co

skutkuje powstaniem odkształconego napięcia, które zasila odbiory.

Jak powstają harmoniczne napięcia?

� Transformator 75KVA oraz przemiennik 55KW – przebiegi

na transformatorze. �� ∑ �

��

� *100%


Co powoduje odkształcenie prądu?

•Sprzęt radiowo-telewizyjny i komputerowy; odbiorniki te wyposażone są w różnej klasy zasilacze z pojemnościowymi filtrami napięcia, w których prądzie znaczący udział maja harmoniczne rzędu 3 i 5

•Świetlówki, zwłaszcza coraz powszechniej stosowane świetlówki kompaktowe, wyposażone w układ przemiennika częstotliwości; odbiorniki te pobierają prąd o bardzo szerokim spektrum wyższych harmonicznych.

• Różnego rodzaju zasilacze, przede wszystkim zasilacze z przetwarzaniem energii (SMPS)

•Bezstopniowe regulatory prędkości obrotowej silników, np. silników elektronarzędzi.

•Elektroniczne sterowniki natężenia oświetlenia.

•Układy bezprzerwowego zasilania (UPS), przekształtniki, stateczniki.

•Urządzenia z rdzeniami magnetycznymi czy na przykład transformatory, silniki.


Destruktywny wpływ THD

Wpływ na silniki i generatory:

+Wzrost temperatury ze względu na dodatkowe straty mocy. Jest to stres dla izolacji silników, który skraca ich żywotność. +Powstawanie dodatkowych strumieni magnetycznych w silniku a co za tym idzie indukowanie się dodatkowych prądów (prądy wirowe). + Powstawanie momentów harmonicznych. Wpływa to na pulsację momentu. Prowadzi to do oscylacji mechanicznych, rezonansów. + Harmoniczne wpływają na głośność silnika (im więcej tym większy szum akustyczny silnika).


Wpływ na przekaźniki i styczniki, transformatory, baterie kondensatorów

+ Układy te są nie wrażliwe na THD wynoszące do max. 20%. Powyżej tej granicy występują przegrzania elementów, nieprawidłowości w działaniu (załączenia, wyłączenia, duże nagrzewanie, sklejanie). + THD powoduje duże straty mocy. Powoduje to znaczny ubytek mocy transformatora, kable zasilające oraz zabezpieczenia poddawane są dodatkowym wpływom cieplnym, co powoduje konieczność ich przewymiarowania. Filtry ADF powodują wzrost mocy czynnej transformatora sięgający nawet 20%! + Harmoniczne dodatkowo nagrzewają i wpływają destrukcyjnie na baterie kondensatorów (dodatkowa moc wydzielana na nich). Prowadzi to przeważnie do ich uszkodzenia (spalenie, wybuch).


Kiedy pobierany prąd przez urządzenie jest nieliniowy, to ze względu na impedancje źródła, powoduje to odkształcenie sinusoidy napięcia. Powstaje nowy przebieg napięcia i odnosi się on do wszystkich innych obciążeń w tym samym obwodzie. Nawet, jeśli są to obciążenia liniowe powoduje to przepływ przez nie dodatkowych harmonicznych prądu.

Metody kompensacji

Metody kompensacji

� Dla mocy przemiennika 315KW , obciążenie >65%, THDI <8%.

� Uwaga na rezonanse!!! Koszt w okolicach 10 000 Euro!!!

Jakość energii

ADF – technologia, dzięki której poprawisz jakość energii.

Harmoniczne Moc bierna Asymetria napięcia

Wariacje napięcia

Oscylacje Migotanie Stany nieustalone

Filtry aktywne THD Comsys

Obciążenie bez filtracji


Obciążenie z filtracją ADF oraz minimalizacja strat mocy.


Zasada działania.


Indywidualna Grupowa

Centralna


Zasada działania.

Zewnętrzny

szum Dźwięk generowany

przez słuchawki w celu

wyeliminowania szumu

Cisza!


ADF P300 ADF P200 ADF P100N ADF P100 ADF PPM300 ADF P700 STATCOM

Interfejs użytkownika

Dostępne produkty


ADF P100/P100N

• Montaż naścienny

• Oszczędność miejsca

• Niski koszt

• 480/690 V, 3ph-3w

• 480 V, 3ph-4w

• Zakres prądu: 70 - 130 ARMS

• Wydajna kompensacja:

• Harmonicznych (do 49-tej składowej)

• Mocy biernej

• Asymetrii obciążenia

• Efektu migotania światła

• Stabilizacja napięcia

• Dostępne wersje dla sieci IT


• Chłodzony cieczą lub powietrzem

• 480 V 3ph–3w 100 ARMS

• Szeroki zakres kompensacji (do 100 harmonicznej)

• Najszybszy filtr na świecie (czas reakcji <20μs)!

ADF P200


ADF P300 • Modułowa budowa(PPM)

• Chłodzony powietrzem lub cieczą

• Dla sieci trój i cztero - przewodowych

• Prosta instalacja

• Kontrola prądu i napięcia

• Wydajna kompensacja:

• Harmonicznych (do 49-tej składowej)

• Mocy biernej

• Asymetrii obciążenia

• Efektu migotania światła

• Stabilizacja napięcia

• Model dla 480 V Powietrze, 120 A – 360 A

• Model dla 480 V ciecz, 150 A – 450 A

• Model dla 690 V Powietrze, 90 A – 270 A

• Model dla 690 V ciecz, 140 A – 420 A


• Modułowa budowa

• Chłodzenie powietrzem i cieczą

• 3 - przewodowy

• Prosta instalacja

• Wykonanie kontenerowe

• Montaż w pomieszczeniu klienta

• Zakres mocy 2 – 30 MVA

• Zakres napięć 90 V – 130 kV

ADF P700


Produkt dostosowywany do aplikacji

• Zakres prądu do 1150A

• Kilka rozmiarów paneli HMI (trendy, archiwizowanie, wizualizacja)

• Polski interfejs użytkownika

• Wykonanie szafowe IP54

• Duża skalowalność

• Duża elastyczność

• Integracja z systemami zewnętrznymi

• Prosta obsługa i uruchomienie

• Atrakcyjna cena


• ADF Dashboard Web User Interface (WUI) pozwala na konfigurację z poziomu przeglądarki www

• Jedynym niezbędnym narzedziem jest laptop lub komputer PC

• Łatwy w konfiguracji i połączeniu z systemem zewnętrznym

• Zdalny dostęp, trendy, wykresy, funkcje oscyloskopu, analiza typu transient

• Oprogramowanie znajduje się w urządzeniu – nie są wymagane dodatkowe programy na PC

Proste uruchomienie

Poprawiliśmy jakość energii dla

Referencje

1200 A ADF on Jack-up Rig

PetroVietnam LeTourneau Super 116E

Aplikacja: Kontrola silnika wiertła za pomocą falownika

Obciążenie: (Ogółem ~8 MW)

6 x Vacon NXP1300

2 x Vacon NXP1500

2 x Vacon NXP1700

Filtr aktywny:

4 x ADF P300-300/690V (~15% mocy napędu)

Rezultat:

THD(U) < 5 %

Pojedyncza harmoniczna < 3 %

Referencje

Minimalizacja harmonicznych generowanych przez

Przetwornicę częstotliwości. Negatywne skutki:

Wpływ na inne urządzenia zasilane z tego samego

źródła, migotanie światła, błędy komunikacji.

• Zainstalowano filtr ADF P300-300 300A

• Zredukowano 5, 7, 11 oraz 13 harmoniczną.

: 300 A ADF at REWE

Przebieg prądu przed filtracją

Przebieg prądu po filtracji

Referencje 640 A ADF on Jack-up, DNV Rowan Gorilla VI LeTourneau Super Gorilla 219-C

Aplikacja: Kontrola silnika wiertła (falownik)

Odbiory:

3x1200 kW 6 pulsowy DC

1x750 kW 6 pulsowy AC

Filtr aktywny:

3 x ADF P300-300/600V /10%

Mocy napędu

Rezultat:

THD(U) < 8 %

Pojedyncza harmoniczna< 5 %

Referencje

Vattenfall Elektrownia • Aplikacja: Pompy – Poziom THiD = 5%

• ABB AFE, straty = 4.7% • 690V • Obciążenie 9.2 MW. • 8400 godzin pracy • 50% obciążenia w ciągłym ruchu

• Alternatywa: 6-pulsowe falowniki+ Comsys ADF

• Straty mocy: • AFE = 433 kW VSD+ADF = 200 kW Net: 233* kW • AFE posiada 116% więcej strat! • Przy obecnej cenie energii, zwrot inwestycji nastąpi w przeciągu 2.5 roku

• Oszczędność miejsca: AFE = 21.5 m 6-pulsowy VSD+ADF = 12.5 m

daje to 9 m (41%) oszczędności miejsca!

Referencje

Fabryka Höganäs, to jeden z czołowych producentów sproszkowanych metali na terenie Szwecji. Tabela poniżej ilustruje zwrot inwestycji po zastosowaniu filtrów ADF.

Oszczędności

Energia elektryczna 1984694

Energia netto dla taryfy 158775,5

Decrease of effect 150000

Redukcja mocy biernej 540000

Obniżenie kosztów produkcji 415936

Redukcja produkcji w związku z jakoscia napięcia 916500

Redukcja produkcji w związku z migotaniem 3134490

Łącznie 7300396

Zainwestowano 17620000

Zwrot w latach 2,2

ROI [%] 45%

Gdzie stosować?

� Obiekty przemysłowe

Klasyfikacja obiektów ze względu na poziom wytwarzanych harmonicznych.

��

��∗ ��%

∆�%

��

�� 200 - ryzyko zagrożeń harmonicznymi jest małe

200>��>100 - ryzyko zagrożeń harmonicznymi jest średnie

100>�� - ryzyko zagrożeń harmonicznymi jest duże

Gdzie stosować?

� Obiekty przemysłowe

� Huty

� Odlewnie żeliwa

� Automotive

� Przetwórstwo tworzyw sztucznych

� Cukrownie

� Kopalnie

� Rafinerie

Gdzie stosować?

� Obiekty użyteczności publicznej

� Centra handlowe

� Biurowce

� Obiekty wymagające wysokiej jakości zasilania

� Szpitale

� Serwerownie

� Banki

Gdzie stosować?

� Generacja energii

� Farmy wiatrowe

� Farmy słoneczne

� Generatory

� Przemysł morski

� Statki

� Platformy wiertnicze

� Instalacje przybrzeżne

Obowiązujące normy i przepisy

Obowiązujące normy i przepisy

� IEC/EN 61000-3-12

� Pierwsza norma dotycząca poziomu harmonicznych w sieci publicznej

� Część 3-12: Limity – Ogranicza poziom harmonicznych prądu wytworzonych przez urządzenia podłączone do sieci publicznej nn pobierających >16 A i ≤75 A na 1 fazę zasilania (7,5…37 kW)

Sieć średniego napięcia

Przyszłość?

� Zapotrzebowanie na odbiorniki nieliniowe wzrasta, zakłady energetyczne

coraz mocniej odczuwają skutki obecności harmonicznych

� Planowane jest wdrożenie nowych wytycznych w niedalekiej przyszłości

� Mierniki THDI? THDU?

� Filtracja domowa?

� Czy filtracja aktywna to potrzeba czy już konieczność?

Aniro ADF Comsys

ADF – energia bliska ideału

• Oszczędność czasu

• Oszczędność pieniędzy

• Brak problemów

• Oszczędność miejsca

filtry aktywne prezentacjaakadamiafiltrow.pl/wp-content/uploads/2017/02/1-filtry-aktywne... · •...

Documents

Transcript of filtry aktywne prezentacjaakadamiafiltrow.pl/wp-content/uploads/2017/02/1-filtry-aktywne... · •...