Total 4731 registered members
Top
Comment
sep
sep
sep
Email It!

EES Kvalitet električne energije – viši harmonici (2)

5,239 views

EES Kvalitet električne energije - viši harmonici (2 deo)

EES Kvalitet električne energije - viši harmonici (2 deo)

Nastavak prvog dela članka:
EES Kvalitet električne energije – viši harmonici (1)

Postavljanje filtera

U slučajevima kada navedena rešenja nisu dovoljna ili nemoguće ih je izvesti primenjuje se rešenje ugradnjom filtera. Postoje tri vrste filtera:

• Pasivni
• Aktivni
• Hibridni

.

Pasivni filteri

Pasivni filteri se najčešće postavljaju paraleno potrošaču i sastoje se od kondenzatora sa pridodatom prigušnicom slika 5.4. Rezonantna frekvencija filtera se proračunava uvek da bude nešto ispod frekvencije najnižeg dominantnog harmonika. Time se obezbeđuje da filter pravilno radi i u slučaju oscilacija parametara kondenzatora zbog temperature i sl., a i da se izbegne da se antirezonantna učestanost približi učestanosti harmonika. Primena serijskih filtera se ređe primenjuje, a cilj im je da predstavljaju visoku impedansu za harmonike struje i na taj način blokiraju njihovo širenje u mrežu.

Primenjuju  se:

  • U postrojenjima koja sadrže nelinearna opterećenja čije snage idu preko  200kVA,
  • U postrojenjima koja traže popravku faktora snage,
  • U postrojenjima gde se izobličenje napona mora smanjiti na dopuštene vrednosti,da bi se izbegao uticaj na osetljive prijemnike.
Slika 5.4. Pasivni filter

Slika 5.4. Pasivni filter

.
Aktivni filteri

Aktivni filteri su u stvari energetski elektronski pretvarači, koji su tako programirani da vrše kompenzaciju viših harmonika.

Aktivni filteri kompenzuju više harmonike,proizvedene od strane nelinearnih prijemnika,tako što proizvode iste takve harmonike samo suprotnih faza. Sa takvim filterom obezbeđuje se “čista” sinusoidna struja mreže, a često i faktor snage 1. Složenije konfiguracije omogućuju potpuno otklanjanje svih poremećaja, koji utiču na kvalitet električne energije.

Primenjuju  se postrojenjima koja sadrže nelinearna opterećenja čije snage su manje od  200kVA i u postrojenjima kod kojih bi usled velikog izobličenja struje došlo do preopterećenja.

Slika 5.5. Aktivni filter

Slika 5.5. Aktivni filter

.

Slika 5.5. Aktivni filter

Slika 5.6. Talasni oblici struje opterećenja pre i posle filtriranja

.

Popravka faktora snage

Najjednostavniji način da se ostvari kontrola viših harmonika i pritom popravi faktor snage je ugrađivanje kondenzatorskih baterija za kompenzaciju reaktivne energije.
Njihova rezonantna učestanost je često blizu učestanosti karakterističnih harmonika,pa dolazi do neželjenih neagativnih pojava.Dodavanjem redne impedanse u kolo kondenzatora negativne pojave se mogu otkloniti,šematski je to pokazano na slici 5.9. Ugradnjom kondenzatorskih baterija ostvaruje se značajna kontrola petog harmonika.

Slika 5.9. Kondenzatorska baterija sa pridodatim rednim impedansama

Slika 5.9. Kondenzatorska baterija sa pridodatim rednim impedansama

.

Standardi i preporuke

.
Standardi i preporuke u Francuskoj

U Francuskoj su prema preporuci Regulations Concerning the Installation of Power Convertors Taking into Account the Characteristics of the Supply Network, definisane sledeće granične vrednosti viših harmonika harmonijskog izobličenja, kada je samo jedan potrošač vezan za tačku priključenja na mrežu, i iznose:

  • za parne harmonike 0,6% osnovnog harmonika napona,
  • za neparne harmonike 1% osnovnog harmonika napona,
  • ukupno harmonisko izobličenje napona u tački priključenja 1,6%.

Ove granice su izabrane tako da se osigura nivo od oko 5% THD napona u tački priključenja, da ne bude premašen kada su svi potrošači priključeni.

.
Nemački standard  DIN 57160 (VDE 0160/11.81)

U Nemačkoj standard DIN 57160 (VDE 0160/11.81) određuje dozvoljene nazivne vrednosti uređaja koji generišu više harmonike, koje nisu veće od 1% vrednosti snage kratkog spoja. Pojedinačni nivoi harmonika, do 15-tog harmonika iznose 5% osnovnog harmonika napona,dozvoljeni nivo harmonika opada do 1% osnovnog harmonika napona za 100-ti harmonik, prema definisanoj krivoj liniji.

Ukupno harmonisko izobličenje napona u tački priključenja ne sme da pređe 10%.

.
Standardi i preporuke u Švedskoj

Švedska, probleme viših harmonika opisuje u posebnoj preporuci i definiše zahteve kojima se ograničava priključenje potrošača u zavisnosti od mesta priključenja,vrste potrošača i ukupnog harmonijskog izobličenja.
U tabeli 1. su prikazane vrednosti ukupnog dozvoljenog harmonijskog izobličenja napona u zavisnosti od nazivnog napona napojne mreže.

Tabela 1. Ukupno dozvoljeno harmonijsko izobličenje u Švedskoj

Tabela 1. Ukupno dozvoljeno harmonijsko izobličenje u Švedskoj

.

Standardi i preporuke u Australiji

Istorijski gledano, prvi kompletan standard koji razmatra probleme viših harmonika u distributivnim i prenosnim mrežama je izdat u Australiji (Standard AS 2279-1991)

Standard se sastoji iz četiri dela:

  • prvi deo razmatra i definiše dozvoljene vrednosti viših harmonika prouzrokovanih priključenjem aparata za domaćinstvo i sličnih uređaja,
  • drugi deo razmatra i definiše dozvoljene vrednosti viših harmonika prouzrokovanih priključenjem industrijskih postrojenja,
  • treći i četvrti deo se odnose na dozvoljene fluktuacije napona prouzrokovane priključenjem aparata za domaćinstvo i sličnih uređaja i industrijskih postrojenja.

Prvi deo standarda se primenjuje na aparate za domaćinstvo i slične uređaje naznačene snage manje od 4,8 kVA priključene na distributivnu niskonaponsku mrežu nazivnog napona 240 V monofaznog sistema i 240/415 V trofaznog sistema. U ovom delu standarda se određuju:

  • dozvoljene vrednosti viših harmonika struje koje mogu u distributivnu mrežu unositi pomenuti uređaji,
  • referentna impedansa mreže,
  • praktične metode merenja viših harmonika.

Za monofazne uređaje naznačenog napona 240 V, kao i za trofazne uređaje naznačenog napona 415 V, primenjuju se granične vrednosti harmonika struje Ih, i napona Vh prema tabelama 2 i 3.

Tabela 2. Granične vrednosti harmonika struje prema Australijskom standardu AS 2279-1991

Tabela 2. Granične vrednosti harmonika struje prema Australijskom standardu AS 2279-1991

.

Tabela 3. Granične vrednosti harmonika napona prema Australijskom standardu AS 2279-1991

Tabela 3. Granične vrednosti harmonika napona prema Australijskom standardu AS 2279-1991

.
U drugom delu standarda date su maksimalno dozvoljene vrednosti viših harmonika koje u distributivnu mrežu unosi industrijska oprema napajana sa srednjeg i visokog napona,naznačene snage veće od 4,8 kVA. Kako je pomenuta oprema raznovrsna, izvršena je njena podela u tri velike grupe:

  • Prvu grupu čine uređaji koji se mogu priključiti bez posebne dozvole na distributivnu mrežu, a čija naznačena snaga je manja od 0,3% snage trofaznog kratkog spoja u tački priključenja.
    • Pri tome je nazivna snaga uređaja manja od 75 kVA, za priključenje na sekundarnu mrežu, odnosno 500 kVA za primarnu distributivnu mrežu (napon mreže od 415 V do 33 kV). Pri tome snaga kratkog spoja mora biti najmanje 5 MVA za sekundarnu mrežu (415/240 V), odnosno 50 MVA za primarnu distributivnu mrežu (6,6; 11 i 24 kV).
    • U slučaju priključenja više manjih pretvarača suma njihovih snaga ne sme da pređe granicu od 75 kVA;
    • Pri monofaznom priključenju naznačena snaga pretvarača nije veća od 5 kVA pri naponu 240 V, odnosno 7,5 kVA pri naponu 415 V.
  • Druga grupa potrošača obuhvata uređaje koji se mogu priključiti na distributivnu mrežu ako postojeće ukupno harmonijsko izobličenje u tački priključenja nije veće od 75% vrednosti harmonika napona pre priključenja.
  • U treću grupu spadaju uređaji velikih snaga i za njih su potrebna posebna merenja i studije.

.

Standardi i preporuke međunarodne elektrotehničke komisije (IEC)

Problemom viših harmonika se bavi više radnih grupa Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC). Prvi standard se pojavio 1982. godine, (IEC 555) koji se sastoji iz tri dela: IEC 555-1 Definicije, IEC 555-2 Harmonici, IEC 555-3 Fluktuacije napona. Ovaj standard je preveden i primenjuje se u Srbiji i Crnoj Gori od 1989-godine, (JUS N.A6.101, JUS N.A6.102, JUS N.A6.103).

Dalji rad IEC komiteta TC 77 rezultovao je nizom standarda kojima se ograničavaju struje i naponi viših harmonika na vrednosti za koje se smatra da električna mreža može da ih toleriše. Tu se posebno izdvajaju standardi iz grupe IEC 61000, u kojima je obrađena problematika viših harmonika (osnovne definicije,merenja, proračuni i dozvoljene granične vrednosti).

U standardu IEC 61000-3-6 , definišu se osnovni zahtevi koje treba da ispune nelinearni potrošači da bi se priključili na distributivnu mrežu. Granične vrednosti viših harmonika su tako određene da se održi zadovoljavajući kvalitet napona i to kako u tački priključenja nelinearnog potrošača na distributivnu mrežu tako i prema ostalim potrošačima.

Tabela 4. Granične vrednosti harmonika napona na nivou elektromagnetne kompatibilnosti prema standardu IEC 61000-2-2

Tabela 4. Granične vrednosti harmonika napona na nivou elektromagnetne kompatibilnosti prema standardu IEC 61000-2-2

Na osnovu ove procedure može se proceniti da li će amplitude unetih viših harmonika u distributivnu mrežu zadovoljiti planirani nivo, odnosno nivo elektromagnetne kompatibilnosti. Ukoliko potrošači zadovolje navedene granične vrednosti sadržaja viših harmonika, dozvoljava se priključenje, a u protivnom se priključenje uslovljava odgovarajućim metodom za eliminaciju viših harmonika.

Takođe, ovim standardom se definiše da za pojavu viših harmonika u havarijskim radnim režimima odgovornost snosi isporučilac električne energije a ne potrošač. Za priključenje malih potrošača koji ne unose značajna harmonijska izobličenja struje i napona ne mora se tražiti posebna dozvola. Priključenja ovih potrošača na niskom naponu su regulisana standardima IEC 61000-3-2 i IEC 61000-3-4.

Zaključak

Otvaranjem tržišta, električna energija postaje roba kao i svaki drugi proizvod te mora zadovoljavati zadate kriterijume kvaliteta. U prenosnoj mreži probleme predstavljaju elektrolučne peći,vetroelektrane, i železnica, dok su u distributivnoj mreži najveći problem uređaji koji se zasnivaju na energetskoj elektronici.

Ograničavanje viših harmonika u distributivnim mrežama pomoću odgovarajućih standarda i preporuka neophodno je iz više razloga:

  • da se ograniči nivo izobličenja talasnih oblika struje i napona na vrednosti koje sistem i njegovi elementi mogu da tolerišu i time omoguće kvalitetnu isporuku električne energije potrošačima,
  • da ne utiču na dalje širenje upotrebe energetskih pretvarača i drugih uređaja koji unose nelinearnost u distributivnu mrežu,
  • da se ograniči ometanje drugih uređaja i sistema od strane distributivne mreže (telefonske mreže i sl.)

Iz pregleda nacionalnih standarda i preporuka se vidi da većina njih određuje granične vrednosti ukupnog harmonijskog izobličenja THD, koje se razlikuju na pojedinim naponskim nivoima. U većini zemalja se ovaj faktor usvaja da bude za niski napon THD <5%, za srednji napon THD je između 3 i 5%, a za visoki 1-1,5%.

.

AUTOR STRUČNOG TEKSTA:

Dragan Simović
Dragan Simovic

Seminarski rad iz predmeta: Eksploatacija EES, tema: Kvalitet električne energije – viši harmonici
Visoka Škola Tehničkih Strukovnih Studija Čačak
Specijalističke Strukovne Studije Elektrotehnike i Računarstva | Modul Studijskog Programa: Elektroenergetika

.

Related articles


Be nice and share this article with others! How to use all these nice buttons?

Del.icio.us Digg Mixx Reddit Technorati Linkedin Email this post Save to Google bookmarks Save to Yahoo Buzz Save to Reddit Save to Technorati
Tell us what you're thinking about article you just read.

Turn Your Thoughts Into Words

Tell us what you're thinking... we care about your opinion!
and oh, not to forget - if you want a picture to show with your comment, go get a free Gravatar!

*



Comments

One Response to “EES Kvalitet električne energije – viši harmonici (2)”

    Trackbacks

    Check out what others are saying about this post...
    1. linke.rs says:

      EES Kvalitet električne energije – viši harmonici (2) | CsanyiGroup…

      U slučajevima kada navedena rešenja nisu dovoljna ili nemoguće ih je izvesti primenjuje se rešenje ugradnjom filtera. Postoje tri vrste filtera: aktivni, pasivni i hibridni…