Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer? Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet

Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer? Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet

Provad utrustning och analyserat nät ger säker och tillförlitlig elkvalitet En allt kraftfullare satsning på förnyelsebar elproduktion samt ökad energieffektivitet innebär att dagens elsystem behöver genomgå betydande förändringar. ABB tillhör en av pionjärerna när det gäller utveckling av produkter och system för framtidens elnät. Genom ökade krav på elkvalitet och låga överföringsförluster kommer kondensatorer att spela en allt viktigare roll i dessa nät. Elkvalitet i framtiden För effektivt utnyttjande av elenergin i framtiden krävs hög tillgänglighet och rätt elkvalitet. Varje störning kan vara ett allvarligt hot mot lönsamheten. El är samtidigt en av de få produkter där användaren delvis själv kan påverka kvaliteten. En del fenomen kan helt elimineras genom att de hindras från att bildas. Oförutsedda fenomen kan inte förhindras, men genom att skydda apparater och nätdelar kan man begränsa konsekvenserna av ett fel. Elkvalitet frånvaro av störningar Elektriska störningar kan delas in i ett antal olika fenomen avbrott, dålig verkningsgrad, övertoner, osymmetri och spänningsvariationer, såsom transienter, spänningssänkningar och flimmer. Elkvalitet är med andra ord frånvaron av dessa störningar. 2 Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer?

En del fenomen genereras när vi använder elektricitet. Övertoner genereras av olinjära belastningar, spänningsvariationer av omkopplingar i nätet eller av stora lastvariationer. Andra fenomen orsakas av oförutsedda händelser. Åska och om-/inkopplingar kan ge transienter och spänningssänkningar som kan förorsaka avbrott. Det kan vara svårt att hitta ett fel som förorsakat en driftstörning eller ett avbrott. Ett vanligt problem inom industrin är till exempel att spänningssänkningar gör att exempelvis frekvensomriktare inte orkar hålla spänningen och kopplar ur. Orsaken till spänningssänkning kan vara flera, exempelvis åska, jordfel på någon linje eller en kopplingstransient. Ofta krävs en mätning över en längre tid och en noggrann analys för att hitta och kvantifiera felen. Överföringsförmågan optimeras med kompensering Vid brist på reaktiv effekt sjunker spänningen på samma sätt som frekvensen minskar om genereringen av aktiv effekt understiger uttaget. Med hjälp av en behovsanpassad kompenseringsutrustning kan ledningar, kablar och transformatorer avlastas och därmed sänka överföringsförlusterna. Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer? Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet 3

Provad utrustning och analyserat nät ger säker och tillförlitlig elkvalitet Reaktiv effekt kostar pengar Om faskompenseringen inom den egna anläggningen inte är tillräcklig, är risken stor att det leder till överuttag av reaktiv effekt från matande nät. Konsekvensen av detta är normalt en debitering från elleverantören. Det finns även en annan aspekt på reaktiv effektbalans. Ett företag som planerar att bygga ut produktionsapparaten upptäcker att det egna nätet inte har tillräcklig kapacitet och börjar projektera för större transformatorer, nya ställverk, kablar med mera. Ofta kan det då vara betydligt mer lönsamt att installera en faskompenseringsutrustning alternativt uppgradera befintlig utrustning för att avlasta den befintliga anläggningen och därmed klara belastningsökningen. Minimera förlusterna Långa transporter innebär alltid ett visst mått av förluster. Genom reaktiv effektkompensering kan dock problemet reduceras samt att spänningssänkningen minskas i alla delar av nätet. Kompenseringen kan styras med hjälp av reglering som kopplar in och ur kompenseringen efter behov beroende på dygns- eller säsongsvariationer i belastningen. Nyckeln till rätt elkvalitet Problem Verkningsgrad Övertoner Spänningssänkningar Spänningshöjningar Transienter Flimmer Definition Använd energi i förhållande till tillförd energi Spänning eller ström med annan frekvens än grundton (50Hz) Spänningssänkning som är större än 10 procent av den nominella spänningen, och har en varaktighet av minst 10 ms och högst 90 s Kortvariga spänningshöjningar större än 3 % av nominell spänning Icke oscillerande positiva eller negativa spikar, 0 10ms Oscillerande (kopplingstransienter) Det subjektiva intrycket av fluktuationer i en spänning som matar en glödlampa Källor Linjära och olinjära kapacitiva och induktiva laster: Motorer Transformatorer Ljusbågsugnar Valsverk Långa ledningar Alla olinjära laster: Strömriktare Frekvensomriktare Ljusbågsugnar Persondatorer Lågenergilampor Åska Jordfel Start av stora motorer Valsverk Svetsmaskiner Inkoppling av kondensatorbatterier Urkoppling av reaktorer Åska Koppling av kondensatorbatterier Nätomkopplingar Svetsmaskiner Valsverk Bilskrotanläggningar Gruvspel Ljusbågsugnar AC & DC Konsekvenser Dålig verkningsgrad i näten Spänningsvariationer Ökade förluster Driftstörningar Ökade förluster i apparater Mätfel Störningar på elektronik, styrsystem och datorer Förstärkning av resonans Överlast av apparater Försämrad verkningsgrad Störningar på elektronik (styrsystem och datorer) Blinkningar i belysning Driftstörningar på frekvensomriktare Isolationsfel i apparater Driftstörningar på frekvensomriktare Störningar på elektronik (styrsystem och datorer) Apparathaverier Psykiskt irriterande Kostnader Taxa för överuttag av reaktiv effekt Kortad livslängd på nät och apparater Produktionsstörningar Förluster Maskinhaverier Förkortad livslängd Produktionsstopp Feldebiteringar Förluster Produktionsstopp Förlust av data Apparathaverier Produktionsstopp Maskinhaverier Begränsad produktion 4 Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer?

Underhåll bidrar till att säkerställa driften Det finns idag på många ställen elkvalitetshöjande apparater installerade. Även om utrustningen är tillverkad för att minimera underhållsbehovet bör en viss tillsyn och kontroll göras med regelbundna intervall för att säkerställa att utrustningen fungerar som tänkt. För kompenseringsutrustning är det främst kapacitansmätning av kondensator och okulär inspektion som krävs. Elkvalitetsanalys tydliggör anläggningsstatus Ofta är ett problem med elkvalitet väldigt påtagligt, lampor blinkar, maskiner går varma, motorer stannar, mätare visar fel världen, datorer uppträder konstigt, men ibland är det inte lika uppenbart. För att få ett svar på vilka problem som finns är en elkvalitetsanalys rätt lösning. En elkvalitetsanalys kan göras i följande 4 steg: 1. Hur ser nätbilden och driftsförhållandena ut idag? 2. Vilka åtgärder krävs för att lösa eventuella problem? 3. Hur är konditionen på installerad utrustning? 4. Vad blir resultatet efter genomförda åtgärder? Den uppföljande känslighetsanalysen visar slutligen om det kommer att krävas ytterligare åtgärder. Den ger också underlag för en bedömning av investeringens lönsamhet. Strategi för bättre elkvalitet Med ökade krav på nätägaren, elleverantören, användaren och produktleverantören finns det anledning att formulera en strategi för en förbättring av elkvaliteten. Många industrier utvecklades på 60- och 70-talen och mycket av den äldsta elutrustningen byts nu successivt ut. En långsiktig strategi för nyanskaffning gör att en hög effektivitet och konkurrenskraft kan bibehållas. En strategi for elkvalitet borde vara lika självklar som en strategi för kvalitets- och miljöstyrning. I strategin bör även finnas riktlinjer för hur kompenseringsutrustning skall underhållas. Våra rekommendationer är: Kapacitansprovning av kondensatorenheter samt okulärbesiktning vart tredje år. Kontroll av elkvaliten vart 5:e år eller efter att belastningen i nätet har förändrats. Nulägesbeskrivningen kan omfatta allt från en kapacitansmätning på befintliga kondensatorer till enkel övertonseller spänningsmätning, eller en avancerad, komplett mätning av transienter och flimmer. Analysen ger en bra bild över anläggningens status och innehåller förslag till åtgärder och indikerar därmed investeringsbehovet. Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer? Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet 5

Provad utrustning och analyserat nät ger säker och tillförlitlig elkvalitet ABB är den kompletta leverantören av analyser och lösningar för bättre elkvalitet ABB har idag en komplett samling analyser och lösningar för kompenserings- och filterutrustningar. De flesta av dagens installationer är från början av 80-talet som en följd av PCButbytet, det vill säga de är över 30 år gamla, vilket innebär att de bör kontrolleras mer regelbundet. Vi kan erbjuda mätningar och analyser i tre olika steg Steg 1 Kapacitansmätning och kontroll av kondensatorbatterier Uppmätning av kondensatorernas kapacitans för att kontrollera att ingen kondensator har tappat kapacitans sedan installationen. Att med momentnyckel säkerställa att genomföringstoppar samt övriga elektriska anslutningar är åtdragna med korrekt moment. Okulärbesiktning av nedsmutsning och eventuella skador. Kontroll av reläskyddsinställningar. Protokoll som beskriver utrustningens status samt förslag till åtgärder. 6 Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer?

Steg 2 Enkel elkvalitetsanalys Mätning av strömmar, spänningar och effekter (skenbar, aktiv och reaktiv) samt övertoner för att få en ögonblicksbild. Analys av uppmätta värden. Protokoll som beskriver installationens status samt förslag till åtgärder. Steg 3 Avancerad elkvalitetsanalys Mätning av strömmar, spänningar och effekter (skenbar, aktiv och reaktiv) samt övertoner under cirka en vecka för att få med variationer. Analys av uppmätta värden. Protokoll som beskriver installationens status samt förslag till åtgärder. Hur mår din eldistribution och dina kondensatorer? Mätning, analys och underhåll för bättre elkvalitet 7

Kontakta oss ABB AB Svensk Försäljning Power Products och Power Systems Telefon: 021-32 50 00 2013-09 www.abb.se/energi