Power Quality Monitoring - Felharmonikusok

1BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

The Power in

Electrical SafetyPower Quality Monitoring - Felharmonikusok

2BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Herzlich Willkommen!

Dipl.-Wirt.-Ing. Michael FaustProduct ManagerPower Quality and Energy Measuremment

E-Mail: michael.faust@bender.deTelefon: +49 6401 / 80 72 73

3BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 3

Mi ebben a két eszközben közös?

4BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 4

Nemlineáris fogyasztók

5BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 5

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

6BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 6

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

7BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

50Hz (Alapharmonikus)

8BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

50Hz (Alapharmonikus)

150Hz (3. Harmonikus)

9BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

50Hz (Alapharmonikus)

150Hz (3. Harmonikus)

250Hz (5. Harmonikus)

10BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

50Hz (Alapharmonikus)

150Hz (3. Harmonikus)

250Hz (5. Harmonikus)

350Hz (7. Harmonikus)

11BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Valójában mit jelent a fogalom: felharmonikusok?

50Hz (Alapharmonikus)

150Hz (3. Harmonikus)

250Hz (5. Harmonikus)

350Hz (7. Harmonikus)

....

12BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 12

Miért problémásabb az áram mint a feszültség?

DIN EN 50160Feszültség jellemzői

nyilvános elektromos hálózatokban

13BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Power Quality jellemzői (kisfeszültség) DIN EN 50160

Frekvencia

Feszültség effektív értékének változásai

Gyors feszültségszint változások

Flicker erőssége

Tápfeszültség asszimetria

Felharmonikus hányad

Köztes harmonikusok

Feszültség kimaradások

Tápfeszültség letörése és túlfeszültség

14BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 14

Szinusz formájú feszültség nemlineáris terheléseketellát

szen

nyez

ett

áram

ot

okoz

nak

szennyezett feszültség jön létre a vonalimpedancián

szuperponálódikTorzított hálózati feszültség

U

IU

ZS

+U=R*I

Minden az áram körül forog

15BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Elektronikus berendezések terhelőárama természetes módon tartalmaz felharmonikusokat

Ezek a hálózati kapcsolódási ponton hatnak a feszültség minőségére

Az áram okozza a problémákat

A feszültség szolgál mint indikátor a Power Quality számára

Áram- és feszültségminőség felügyelete a PEM -mel

Felharmonikusok összefoglalása

16BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Példa áramszolgáltatói betáplálás tervezésére

TAB 2007 alacsonyfeszültségű hálózat

(3) A 2. bekezdésben megnevezett okok alapján szükséges a következő berendezések és fogyasztók

hálózatra kötése előtt a hálózat üzemeltetőjének előzetes elbírálása és hozzájárulása:

Egyedi készülékek, amelyek névleges teljesítménye nagyobb mint 12 kW

Stb.

2 fokozatú elbírálás a D-A-CH-szabályzat szerint:

1. fokozat: hozzávetőlegesen

Zárlati teljesítmény a hálózati kapcsolódási ponton

17BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Áramszolgáltató Fogyasztó50160

Power Quality: szabványok, haszon?

18BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

A szuperponálódó visszahatások problémákhoz vezetnek a hálózaton:

Teljesítmény túlterhelés

Túlmelegedés, hibajelenségek (pl. vibráció) a Berendezésben

Védelmi funkciót ellátó berendezések hibás működése (hibás kioldás stb.)

Összetett hibakeresés

Élettani kihatások a dolgozókra (Flicker => stressz)

Kommunikációs problémák

Folyamatzavarok és kiesések

Korai anyagkifáradás

Nemlineáris fogyasztók visszahatásai

19BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 19

N

L1

L2

L3

0 N

L1

L2

L3

!

Példa: felharmonikusok hatása

Mastertitelformat bearbeiten

• Mastertextformat bearbeiten– Zweite Ebene

• Dritte Ebene– Vierte Ebene

Mastertitelformat bearbeiten

20

L1

L2

L3

THD: 77,4%

Példa: felharmonikusok hatása

Mastertitelformat bearbeiten

• Mastertextformat bearbeiten– Zweite Ebene

• Dritte Ebene– Vierte Ebene

Mastertitelformat bearbeiten

21

L1

L2

L3

THD: 77,4%

Példa: felharmonikusok hatása

Neutral150% of phase current

22BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

DIN VDE 0100-520:524.3 Bei mehrphasigen Wechselstromkreisen,[..] darf der Neutralleiter einen kleineren Querschnitt als die Außenleiter haben, wenn die folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: – Der zu erwartende maximale Strom einschließlich Oberschwingungen, falls vorhanden, im Neutralleiter ist während des ungestörten Betriebs nicht größer als die Strombelastbarkeit des verringerten Neutralleiterquerschnitts;

DIN VDE 0100-430:431.2.3 Eine Überlasterfassung muss für den Neutralleiter in einem Drehstromkreis vorgesehen werden, wenn der Anteil der Oberschwingungen des Außenleiterstroms so groß ist, dass zu erwarten ist, dass der Strom im Neutralleiter die Dauerstrombelastbarkeit dieses Leiters übersteigt. Diese Überlasterfassung muss mit der Art des Stromes durch den Neutralleiter übereinstimmen und die Abschaltung der Außenleiter, aber nicht unbedingt des Neutralleiters bewirken. Wenn der Neutralleiter abgeschaltet wird, ...

DIN VDE 0100-520 Beiblatt 3 (2012-10)!

Neutralleiterüberlastung

23BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

N-vezető túlterhelése az áram felharmonikus tartalmának 3. harmonikusa által

Kihatások:

4 aktív vezeték!

N-vezető-túlterhelése közvetlen tűzet okozhat

N-vezető átvezető képességének romlása, megszűnése (tűzfejlődés nélkül) végzetes következményekkel

jár a hálózaton működő fogyasztók számára (nyitott csillagpont)

Lehetséges megoldások:

Új, nagyobb keresztmetszetű kábel használata az N-vezető számára

Lekapcsoló védőeszközök utólagos felszerelése – de a 0100-as szabványok figyelembe vételével, amely

az eredeti Bender-témához vezet:Jelzés kapcsolás helyett

N-vezető felügyelete a PEM -mel

A 3. Harmonikus hatásai

24BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Teljesítmény tényező => probléma-jelző?

Teljesítmény tényező

25BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Bsp.:

100V 50Hz

1A 50Hz

je nach Phasenlage:

Teljesítmény tényező => probléma-jelző?

26BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Különböző frekvenciákon?

Példa:

100V 50Hz

1A 150Hz (!)

P = 0 Watt

Független a „fázishelyzettől”

Teljesítmény tényező => probléma-jelző?

27BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Teljesítmény tényező => probléma-jelző?

Teljesítmény tényező

Csak tiszta szinusz formájú jelek esetében igaz!

Teljesítmény tényező eltolási faktor

Felharmonikus tartalom esetén!

28BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Teljesítmény tényező mint lehetséges jelzője a túlzottan magas felharmonikus tartalomnak

THD ismerete lehetővé teszi a pontosabb analízist

Az egyes harmonikusok részaránya utal az okozóra

Hatások:

Pl. védelmek hibás kioldása (Motorvédelmek, stb.)

Vezetékek túlzott melegedése

Lehetséges megoldások:

Probléma pontos analizálása

Szűrők, szívókörök, stb.

Intézkedések hatékonyságának vizsgálata a PEM -mel

Teljesítmény tényező => probléma-jelző?

Mastertitelformat bearbeiten

• Mastertextformat bearbeiten– Zweite Ebene

• Dritte Ebene– Vierte Ebene

Mastertitelformat bearbeiten

29

IFID

Levezető áramok hozzáadása

IC

30BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

IC/mAIges/mA (inkl. 30mA resistiv)

40 50

50 58

60 67

70 76

80 85

100 104

150 153

Levezető áramok hozzáadása

31BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Hiba nélkül további 30mA-hiba (resistiv, 50Hz)Példa

Inverter

Példa Berend

ezés

Levezető áramok hozzáadása

Mastertitelformat bearbeiten

• Mastertextformat bearbeiten– Zweite Ebene

• Dritte Ebene– Vierte Ebene

Mastertitelformat bearbeiten

32

PQPQ PQ PQ PQ

Mérés felépítése / kapcsolási rajza

33BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Elektromos berendezések árama felharmonikus tartalommal rendelkezik

ezek

Hatnak a feszültség minőségére

Torzításból eredő teljesítmény veszteséget okoz

Tűzveszélyt jelenthetnek

Hibás védelmi működéshez és így kieséshez vezetnek

Mérni kell a feszültség, terhelő-, valamint a levezetőáram felharmonikus tartalmát.

Ezt a mérést pontos specifikáció alapján kell felépíteni

Sok mérési pontról sok mért értéket kapunk:

Egyszerű, áttekinthető ábrázolás a CP700 rendszerközponton segítségével

Összefoglalás - felharmonikusok

34BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 34

Power Quality and Energy Measurement PEM

35BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

PEM575 – mérhető értékek / funkciók

Harmonikus torzítás THD (63rd)

THD, TOHD, TEHD

Számítás az IEEE und IEC szerint

Teljesítmény tényező λ (IEEE és IEC)

Eltolási faktor cos(ϕ)

egyedi harmonikus hányad (63.-ig)

4MB belső tároló

Diagram író funkció

32 diagram, esemény vezérelt

256 mintavétel per ciklus

Tranziens felismerés

sag/swell-felismerés

Fázisszög/aszimmetria

24 konfigurálható rendelkező jel felügyelet

Csúcsterhelés szükséglet kezelése

Áram, feszültség, frekvencia, látszólagos-, hatásos- und meddőteljesítmény, munka, stb....

36BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

37BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 37

CP700 - egyszerű

38BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 38

CP700 - professzionális

39BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung 39

CP700 -

40BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

CP700 - Funkciók

RendszerközpontKözponti hozzáférési pont érintőképernyős kezelői felülettelBerendezés áttekintése a helyszínenKezelők vezetése a kezelésbenSegítség funkció

Teljes áttekintő kép a PC-böngészőnBender készülékek egységes ábrázolásaE-Mail, HTTP-Szerver, Modbus TCP SzerverTöbb felhasználós lehetőségNincs szükség szoftver és update telepítésre

TestreszabásSaját mérőhely-megnevezésekvirtuális mérőhelyekVizualizálás (per drag&drop)

Távkezelhetőség

41BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Tájékozódni – de helyesen!

„Ne higgyen el mindent, amit az Interneten talál."

George Westinghouse, 1908

42BENDER > Hochverfügbarkeit mit Power Quality Überwachung

Pictures: Bender Archiv, www.pixelio.de, www.fotolia.de, www.istockphoto.com

Subject to modification - © Bender GmbH & Co. KG, Germany

The presentation, its content, pictures and drawings are protected by copyright law. Duplication, translation, microfilming and transfer into any electronic systems, especially for commercial purposes is not allowed and subject to approval by the issuer. We do not assume any responsibilty and liabilty for faulty or missing content. All data is based on manufacturers‘ information. All logos and product descriptions are registerered trademarks of the respective manufacturer.

Bender GmbH & Co. KG

Londorfer Str. 65

35305 Grünberg

www.bender-de.com