N. SIMIĆ, EI „NIKOLA TESLA“, BEOGRAD J N. SIMIĆ, EI „NIKOLA TESLA“, BEOGRAD J. MRVIĆ, EI „NIKOLA TESLA“, BEOGRAD PRELAZNE POJAVE USLED PRIKLJUČENJA VISOKONAPONSKOG POTROŠAČA VELIKE SNAGE NA MREŽU I UTICAJ NA RAD FREKVENTNOG REGULATORA NISKONAPONSKOG ASINHRONOG MOTORA CIGRE CRNA GORA 2015

Sadržaj 1. Uvod 2. Opis industrijskog pogona 3. Snimanje i analiza naponskih i strujnih signala u postrojenju 6 kV 4. Ispitivanje prekidača 6 kV 5. Snimanje i analiza naponskih i strujnih signala u postrojenju 0,4 kV 6. Zaključak 7. Pitanja za diskusiju

1. Uvod Modernizacija opreme, postojeći sistem napajanja, razlike u eff. vrednosti napona Primer za asinhrone motore zvezda/trougao ili U/f regulatori (invertori) Problem poremećaja u mreži izazvan: 1. Prelaznim procesima, odnosno kvalitetom naponom napajanja 2. Uticajem potrošača na mrežu 3. Razlikom u naponu napajanja- naponski nivoi 220/380V, 230/400 V Standardi: SRPS HD 60364-6:2012 „Električne instalacije niskog napona-deo 6: Verifikacija“ SRPS EN 50160:2010 „Karakteristike napona isporučene električne energije iz javnih električnih mreža“ SRPS HD 60364-1:2012 tačka 133.4 Sprečavanje štetnih efekata - citat : „Sva električna oprema mora biti tako odabrana da ne utiče štetno na drugu opremu ili na napajanje pri normalnom radu... “

2. Opis postrojenja Industrijski pogon se napaja iz postrojenja 110 kV, tj transformatora u TS1 110/6 kV. Postoje dva 6 kV elektromotora koji pokreću jedan mlin (1). Svaki motor je sa TS1 povezan kablom PP41, 3x185mm2, dužine oko 180 metara i pri tome je svaki motor opremljen sopstvenim upuštačem i sopstvenim reduktorom preko koga pokreću zajedničko opterećenje. Upuštači su kruto spregnuti, vodeni sa rastvorom Na-Cl. Oba motora startuju istovremeno uključenjem jednog zajedničkog prekidača (2) i pri tome pod napon dolaze i kondenzatorske baterije na sabirnicama 6kV, po jedna grupa 650 kVAr za svaki motor. U kablovskom kanalu postoji trostruki 6 kV kablovski vod PP41, 3x185mm2, dužine 440 metara, koji povezuje transformatorsku stanicu TS1 i TS2 6kV/0,4kV. Na strani naponskog nivoa 0,4kV, u razvodnom ormanu RO5 smešten je invertor (3) trofaznog motora transportera snage 7,5 kW. Ovaj motor je u pogonu pre starta mlina. Na samom displeju invertora nema ispisanih kodova grešaka, motor je u normalnom pogonskom stanju, a struje motora su prema pokazivanju displeja 11 A. 1. Podaci o motorima mlina su: stator 3f, Y, Un=6000V, In=240A, P=2100kW, cos fi= 0,88, f=50 Hz, n=742 o/min, rotor sa upuštačem Ur=1830 V, Ir=710 A. 2. Podaci o prekidaču su: vakuumski, Un=12 kV, In=630A. 3. Podaci o frekventnom regulatoru (invertoru) su: ulaz U1= 3x (380V-480V), I1=23A, f1=48Hz-63Hz, izlaz U2= 3x (0- U1), I2= 15.4 A, f2=0-500Hz, za motor P= 7,5kW. OPIS UOČENOG PROBLEMA/PRILIKOM UKLJUČENJA 6 kV PREKIDAČA ISKLJUČUJE SE U/F regulator uz opis greške „EARTH FAULT 16“ ili sivi ekran

3. Snimanje i analiza naponskih signala i strujnih signala u postrojenju 6 kV slika 1. Fazni naponi i linijske struje, pozicija N1, 6 kV, pri uključenju prekidača motora mlina slika1. Fazni naponi i linijske struje, pozicija N1, 6 kV, pri uključenju prekidača motora mlina

slika 2. Fazni naponi i linijske struje pozicija N1, 6 kV, trenutak uključenja prekidača motora mlina

slika 3,4. Fazni naponi i linijske struje pozicija N2, 6 kV, trenutak uključenja prekidača

Slike 5,6 Simulacija uključenja kond Slike 5,6 Simulacija uključenja kond.baterija 1300KVAr, 6kV – oblik napona i struje

4. Ispitivanje prekidača 6kV Rezultati ispitivanja jednovremenosti uključenja i isključenja prekidača 6 kV su dati u tabeli I, dok su u tabeli II dati rezultati ispitivanja prelaznih otpornosti kontakata prekidača, na temperaturi ambijenta od 20◦C, pri ispitnoj jednosmernoj struji od 100 A.   Tabela I Jednovremenost uključenja i isključenja polova prekidača oznaka faze vreme uključenja [ms] vreme isključenja [ms] L1 49,2 84,9 L2 49,3 84,5 L3 48,9 85,5 Tabela II Prelazne otpornosti kontakata prekidača oznaka faze napon na kontaktima [mV] otpornost kontakata [µΏ] L1 2,39 23,9 L2 2,31 23,1 L3 2,12 21,2 Rezultati merenja vremena jednovremenosti uključenja i isključenja, te prelaznih otpornosti kontakata prekidača su po polovima veoma bliski i ne odstupaju od datih fabričkih vrednosti.

5. Snimanje i analiza naponskih i strujnih signala u postrojenju 0,4kV slika 7. Fazni naponi i linijske struje frekventnog regulatora motora transportera 0,4kV, pre uključenja prekidača motora mlina 6kV (konzum opšta potrošnja)

slika 8. Linijske struje frekventnog regulatora motora transportera 0,4kV (konzum opšta potrošnja)

U sledećem koraku, na mrežu 0,4kV su redom priključivani svi neophodni potrošači, koji su po definiciji proizvodnog precesa uključeni pre motora mlina 6kV (razni motori, transporteri, kompresori, na naponskom nivou 0,4kV, većinom napajani preko frekventnih regulatora, ukupne snage preko 1 MW) . Sa svakim priključenjem novog potrošača na mrežu dolazilo je do promene oblika napona i struje na mestu priključenja frekventnog regulatora, da bi konačno ove veličine na priključcima motora transportera 0,4kV imale oblike prikazane na slikama 9 i 10. Ovo je istovremeno i stanje u mreži neposredno pre uključenja prekidača 6 kV motora. Harmonijskom analizom je dobijen THD oko 4-5%, što je manje od dozvoljenih 8%, ali su pojedini harmonici izraženi malo iznad dozvoljenih vrednosti. U ustaljenom stanju pre starta motora izražen je 11 harmonik (3,6%), kao i parni harmonici (2,4 i 6 harmonik) tokom zaleta motora.

Slike 9 i 10 Fazni naponi –ljubičasta,plava i svetlo plava; linijske struje-žuta,crvena,zelena

Slika 11. TRENUTAK ISKLJUČENJA FREKVENTNOG REGULATORA

Slika 12. Linijski naponi i linijske struje frekventnog regulatora, trenutak isključenja

6. Zaključak Uočeni problemi u radu frekventnog regulatora, izazvanog kratkotrajnim prelaznim procesima u naponu napajanja (Rešenje/ugradnja filtera na samom frekventnom regulatoru ili na sabirnicama 0,4kV, ili ograničenje početne struje kond.baterija na 6 kV sabirnicama) Poznati uticaj ugrađenih frekventnih regulatora na mrežu, odnosno druge potrošače (pogon hromiranja) zbog prisustva harmonika (Rešenje/ugradnja filtera na samom frekventnom regulatoru ili za veće celine ugradnja prigušnica za eliminaciju harmonika) Prilagođavanje nove opreme postojećem naponu napajanja (Rešenje/dobar odabir opreme od strane projektanta,povećani padovi napona do potrošača/snaga motora manja zbog pada napona, najkritičniji start zagrejanog motora pod opterećenjem) OPŠTA PRAVILA: Izbor nove opreme u cilju modernizacije pogona posmatrati u celini postrojenje- mreža-konzum Poštovati procedure o nadzoru i tehničkom prijemu, poštovanje pravilnika je obavezno, preporučuje se dodatno pozivanje na standarde prilikom izbora dobavljača i izvođača radova

Pitanja za diskusiju 1. Poređenjem signala prikazanih na slikama 3 i 4 sa rezultatima simulacije koji su prikazani na slikama 5 i 6, može li se zaključiti da je na ponašanje frekventnog regulatora dominantniji uticaj prelaznog procesa izazvan startovanjem motora ili pak kondezatora? 2. Potrebno je dodatno pojasniti oblik signala koji su prikazani na slikama 8 i 10 3. Da li autori smatraju da harmonici u naponu napajanja frekventnih regulatora resetuju invertore ili njihovo resetovanje izaziva izražena nesimetrija napona (struja) na koju ukazuje kod greške.  

HVALA NA PAŽNJI ! Mr Ninoslav Simić, EI „Nikola Tesla“, Koste Glavinića 8a, 11000 Beograd ninoslav.simic@ieent.org