VERSPIL UW ENERGIE NIET BLINDELINGS!

Transcriptie

1

2 COS PHI VERBETERING ENERGIE MANAGEMENT PASSIEVE FILTERS ACTIEVE FILTERS POWER QUALITY ANALYSERS NETMETINGEN vlgs EN50160 IE3 MOTOREN FREQUENTIE OMVORMERS SERVICE & ONDERHOUD VERSPIL UW ENERGIE NIET BLINDELINGS! 1

3 Power Quality & Energy Efficiency In industriële Laagspanning Netwerken Jos Benneker FraKol Power Quality 2

4 Power Quality & Energy Efficiency Energy Efficiency definitie Energy Efficiency verliezen minimaliseren Power Quality definitie Power Quality Normen en Verantwoordelijkheden Power Quality Problemen Cos phi compensatie Harmonischen Harmonische filters 3

5 Energy Efficiency Definitie Het maximale percentage van de totale energie input in een apparaat of systeem omzetten in nuttige arbeid met behoud van de eigenschappen en kwaliteitseisen, door het minimaliseren van de verliezen 4

6 Energy Efficiency Verliezen minimaliseren Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief. 5

7 Energy Efficiency Verliezen minimaliseren KENGETALLEN Totaal Energie verbuik in EU-25 (2002) TWh Huidige Cos ϕ TVArh TVAh Elektriciteitsverbruik in de EU , Transport en Distributie verliezen 195 Totaal Verbruik 2836 Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief. Industrie , Transport 78 0, Service 620 0, Huishoudens 717 1, Overig 58 0,

8 Energy Efficiency Verliezen minimaliseren KENGETALLEN Totaal Energie verbuik in EU-25 (2002) TWh Doel Cos ϕ TVArh TVAh Elektriciteitsverbruik in de EU , Transport en Distributie verliezen 195 Totaal Verbruik 2836 Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief. Industrie , Transport 78 0, Service 620 0, Huishoudens 717 1, Overig 58 0,

9 Energy Efficiency Verliezen minimaliseren KENGETALLEN Totaal Energie verbuik in EU-25 (2002) TWh Huidige Cos ϕ TVArh TVAh Industrie en service 1, ,73 1,657 2, Huishoudens, Transport en Overig 853 0, Totaal Verbruik 2, ,83 1,759 3, T&D + Interne verliezen : stroomafhankelijk 180 Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief. Doel Cos ϕ Industrie en service ,73 0, Huishoudens, Transport en Overig 853 0,99 0, Totaal Verbruik ,83 0, T&D + Interne verliezen : stroomafhankelijk 132 Besparing / minder verliezen 48 14% 9

10 Energy Efficiency Verliezen minimaliseren Optimaal blindvermogen compensatie verlaagt het energieverlies in de transporten distributienetten, alsmede in de netwerken van klanten van de industrie en de dienstensector met 48 TWh per jaar. Blindvermogen compensatie verlaagt het te transporterende vermogen met 14% 48 TWh besparing per jaar is in overeenstemming met de energie van meer dan 13 miljoen huishoudens meer dan windturbines ongeveer 15 gascentrales ongeveer 4 kerncentrales Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief. 9

11 Power Quality Definitie Power Quality is de kwaliteit van de spanning en de stroom om een elektrisch systeem of apparaat optimaal te laten werken, zonder elektromagnetische invloeden te veroorzaken in haar omgeving of hier zelf gevoelig voor te zijn 10

12 Power Quality Definitie U eff = U max 2 = 0,707 U max U gem = 2 л U max =0,636 U max Crestfactor = Umax Ueff =1.414 RMS (effectieve) waarden worden gebruikt voor de berekening van de Joule verliezen en als waarde bij de meeste meetapparatuur Vormfactor = U eff U gem =1.11 U eff = U max 2 = 1,11 x U gem 11

13 Power Quality Normen & verantwoordelijkheden NETBEHEERDER FABRIKANT GEBRUIKER NEN-EN NETCODE Elektriciteitswet (1998) MEETCODE SYSTEEMCODE TARIEVENCODE CE Richtlijn IEC reeks EMC richtlijnen NEN 3140 ISO EN50001 Energie contract 12

14 Power Quality Problemen Harmonischen Blindvermogen Onbalans Oscillaties (Resonanties) Spanningsvariaties (dips, swells) Flicker Transiёnten (snelle spanningsvariaties) Frakol Power Quality Power Quality & Energy Efficiency 14

15 Power Quality Onbalans OORZAAK Asymmetrische netbelasting GEVOLGEN Stroom door de nul /ongelijke aderbelasting kabels = capaciteitsverlies van de kabels = extra verliezen in de kabel = kans op overbelasting in kabels en fase u U = U 1 = U 2 = de asymmetrie in de spanning de grootte van de normale spanning de grootte van de inverse spanning GEVOLGEN VOOR ELEKTROMOTOREN: Onstaan van asymmetrische spanning = koppelreductie door inverse spanning = lagerproblemen door koppels met hogere frequentie = extra warmte in stator en rotor door inductiestromen tegengesteld aan de rotorbeweging OPLOSSING Actief Filter plaatsen 15

16 Power Quality Blindvermogen Reactief Vermogen of Blind Vermogen Q (Var, kvar, MVAr) Inductief Reactief Vermogen: Motoren en Transformatoren Capacitief Reactief Vermogen: P U I U I P Vermogens Condensatoren = 90 t Spanning- en Stroomcurve zijn 90 verschoven daardoor werkelijk Vermogen P = 0 Bij zuivere reactieve belasting Q = U * I * sin φ (VAr) (V) (A) 15

17 Power Quality Blindvermogen Actief vermogen of Werkelijk Vermogen P (W, kw, MW) Spanning en Stroom zijn gelijktijdig of in Fase Vermogenscurve is altijd positief Vermogenscurve heeft 2 x de lijnfrequentie Actief vermogen wordt omgezet in arbeid. kw vermogen wordt door de kwh meter geregistreerd P U I I P U Bij zuivere Ohmse belasting t P = U * I (W) (V) (A) 16

18 Power Quality Blindvermogen Werkelijk Vermogen (P) en Blindvermogen (Q) In de praktijk bijna altijd beide aanwezig Momentwaarde altijd Negatief als 1 van de factoren negatief is P U I U Blindlvermogen opname I P P gemiddeld Wisselstroom energie is op elk moment het product van spanning x stroom. Het werkelijke vermogen is altijd het = 45 Blindvermogen teruggave t rekenkundig gemiddelde van de wisselstroom Bij Werkelijk- en Blind Vermogen P = U * I * cos φ (W) (V) (A) 17

19 Power Quality Blindvermogen Schijnbaar Vermogen S (VA, kva, MVA) Is bepalend voor het ontwerp van de installatie - Transformatoren en Generatoren - Verdeelinrichtingen, zekeringen en automaten - Kabeldiameters S P Q Het schijnbaar vermogen is het product van de spanning en stroom zonder rekening te houden met fase verschuivingen. Het schijnbaar vermogen kan ook berekend worden op basis van werkelijk vermogen en reactief vermogen S = U * I (VA) (V) (A) S = P² + Q² (VA) (W) (VAr) 18

20 Power Quality Blindvermogen Schijnbaar Vermogen P = actief vermogen, het bier Q= blindvermogen, het schuim S= Schijnbaar vermogen, de capaciteit van het glas Q S S = Schijnvermogen (VA) P = Werkelijk Vermogen (W) Q = Blindvermogen (VAr) S = U * I P = U * I * cos φ Q = U * I * sin φ Meer blindvermogen betekent: > Aansluitcapaciteit nodig > Transformator capaciteit nodig P S P Vermogens driehoek Q I 18

21 Power Quality Blindvermogen Arbeidsfactor of Vermogensfactor cos φ Is de verhouding tussen het werkelijke vermogen (P) en het schijnbare vermogen (S) cos ϕ geldt alleen voor de grond harmonische (50Hz) cos ϕ van motoren geldt alleen bij vollast cos ϕ is niet hetzelfde als de power factor cos φ = P S 20

22 BLIND Waarom cos φ verbetering toepassen? EFFECTIEVER gebruik van COS ϕ = 0,7 Generatoren (opwekking) Transformatoren en kabels MS NETWERK WERKELIJK VERMOGEN BLIND VERMOGEN WERKELIJK VERMOGEN BLIND VERMOGEN M Laagspanningsverdelers ZONDER COS ϕ COMPENSATIE door Verlaagde transport verliezen COS ϕ = 1 Minder spanningsverlies MS NETWERK WERKELIJK VERMOGEN BESPARING WERKELIJK VERMOGEN BESPARING M dus ook: MET COS ϕ COMPENSATIE Lagere energiekosten en BETERE EFFICIENCY 21

23 % VA, W, VAr Waarom cos φ verbetering toepassen? 200% 180% 160% 140% S en Q in % van P Bij cos ϕ = 0,85 zit er 62% blindvermogen (Q) in de installatie 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 cos ϕ S P Q Bij cos ϕ = 0,7 zit er evenveel blindvermogen (Q) als werkelijk vermogen (P) in de installatie. Bij cos ϕ = 0,7 is er dus al een verdubbeling van de verliezen in transformatoren en kabels 22

24 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE COMPENSATIE TOEPASSING bij Transformatoren Motoren in continue bedrijf Motoren met lange of te krappe motorkabels TRAFO + - Interne bedrijfsnet wordt ontlast van blindstroom Lage kosten per kvar Hogere Installatiekosten Cosinus phi installatie is verdeeld over het hele bedrijf Een grotere capaciteit nodig ivm de GF Geen cos phi waarde monitoring M M M ~ ~ ~ BELASTING BELASTING BELASTING 23

25 Power Quality Blindvermogen GROEPSCOMPENSATIE TOEPASSING bij Groepen inductieve belastingen die gelijktijdig in bedrijf zijn. TRAFO + Interne bedrijfsnet wordt ontlast van blindstroom Lage kosten per kvar - Alleen met belastingen die gelijk in bedrijf zijn. Geen cos phi waarde monitoring M M M M ~ ~ ~ ~ BELASTING BELASTING BELASTING BELASTING 24

26 Power Quality Blindvermogen CENTRALE COMPENSATIE TOEPASSING bij Kan op elke laagspanningsverdeler zoals hoofd- en onderverdeler. TRAFO + Minder capaciteit nodig dan bij decentrale compensatie door GF Effectief gebruik van de aangesloten capaciteit Installatie overzichtelijk en meestal eenvoudig te realiseren via blindwattregelaar veel informatie van l.s. net beschikbaar - Interne laagspanningsnet achter de gecompenseerde verdeler wordt niet ontlast Er moet een afgaand veld van de laagspanningsverdeler beschikbaar zijn of worden gemaakt M M M M ~ ~ ~ ~ BELASTING BELASTING BELASTING BELASTING COS PHI 25

27 Power Quality Blindvermogen GEMENGDE COMPENSATIE TRAFO PRAKTIJKSITUATIE Combinatie van verschillende methodes om een zo efficiënt mogelijke blindwatt compensatie installatie te ontwerpen Ib Iw M M M M BELASTING BELASTING BELASTING BELASTING COS PHI M BELASTING M BELASTING 26

28 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo Installatiegegevens: Trafo 630 kva 400V-50Hz Uk=4% Pv=1,1% op Halyester Verdeler Bestaande groepen Cutter 90 kw 400V-50Hz 120 m kabel Schredder 132 kw 400V-50Hz 100 m kabel Cutter 90 kw 400V-50Hz 90 m kabel Chiller 37 kw 400V-50Hz 120 m kabel Totaal motoren 349 kw Uitbreiding gewenst Cutter 90 kw 400V-50Hz 80 m kabel Chiller 30 kw 400V-50Hz 80 m kabel Totaal Motoren 469 kw Vraagstelling: Kan de uitbreiding op dezelfde trafo? 27

29 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Berekening van de besparing op blindverbruik gebaseerd op de energie nota. Energie leverancier Kosten per kvarh in 0,0068 ( 2016 ) Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo maand kwh kvarh kw max kvarh verbruik kvarh toegestaan kvar boete cos ϕ kosten compensatie dag & nacht op nota gemeten 62% v.d. kwh in kvarh gemiddeld blindverbruik kvar nodig bij cos ϕ = 0,85 bij kw max jan feb mrt apr mei ,64 185, jun jul aug sep okt nov dec Totaal berekend blindverbruik in 1 maand 185,99 Is per jaar (bij evenredig verbruik als in de opgegeven maanden) 2.231,84 Advies voor de te plaatsen kvar capaciteit voor cosinus phi verbetering naar 0,85 kvar

30 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo Berekening van de stroomverlaging na toepassing cosinus phi verbetering. Gebaseerd op gegeven kw en cosinus phi Netspanning: 400 Volt Huidige kva belasting 528 kva = 762 Ampere Huidige cosinus phi 0,64 Huidige kw belasting 338 kw Huidig inductief blindverbruik 406 kvar Wenswaarde cosinus phi 0,95 kva belasting na compensatie 356 kva = 514 Ampere Blindverbruik na compensatie 111 kvar Benodigd condensatorvermogen 295 kvar Wij adviseren u een Frako installatie: 300 kvar Na plaatsing installatie van 300 kvar is de netsituatie als volgt: KVA belasting 354 kva = 511 Ampere Blindverbruik 106 kvar Cosinus phi na compensatie 0,954 Stroom verlaging na toepassing blindwattcompensatie kva verlaging na toepassing blindwattcompensatie 251 Ampere 174 kva 29

31 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo Transformator informatie Bedrijfstijd per jaar Energiekosten per kwh Trafo vermogen 630 kva Dagen per jaar 260 Energiekosten per kwh 0,050 Trafo vollast verlies 1,1% % Uren per dag 8 Energiebelasting per kwh 0,013 Trafo volast verlies 6,9 kw Uren per jaar 2080 Totaal Energiekosten per kwh 0,063 Huidige cos phi waarde 0,64 Doel cosinus phi 0,95 Boete Blindverbruik per jaar - Benodigde comp. in kvar 200 Installatie info Type belasting Belasting KABELS Huidige Doel Besparing COMPENSATIE DECENTRAAL Bestaand Kabel cos ϕ cos ϕ (verschil) 40% van PM Type Kosten Kosten kw Ø mm² lengte m Pv kw Pv kw Pv kw kvar LKSLT LKSLT Installatie Motor ,86 1,29 1, ,00 580,00 Motor ,29 1,49 1,8 52, ,00 720,00 Motor ,97 0,44 0,53 14, ,00 500,00 Motor ,98 1,35 1, ,00 580, Totaal kw ,1 4,57 5,53 139, , ,00 TRAFO COMPENSATIE Trafo verliezen kw 6,00 4,04 1,96 CENTRAAL Centrale compensatie kvar , ,00 Totaal Compensatie kvar , ,00 Totaal verliezen kw 16,10 8,61 7,4874 Minder Verlies in % 46,5% Totaal verbruik / jaar kwh Besparing op totaal kwh 2,1% Totaal Verbruik / jaar in , , ,44 973,36 Totaal investering ,00 Besparing Boete Blindverbruik per jaar 2.231,00 Totaal besparingen/jaar 3.204,36 Trafo belasting in kva % Terugverdientijd in jaren 4,4 30

32 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo Transformator informatie Bedrijfstijd per jaar Energiekosten per kwh Trafo vermogen 630 kva Dagen per jaar 260 Energiekosten per kwh 0,050 Trafo vollast verlies 1,1% % Uren per dag 8 Energiebelasting per kwh 0,013 Trafo volast verlies 6,9 kw Uren per jaar 2080 Totaal Energiekosten per kwh 0,063 Huidige cos phi waarde 0,64 Doel cosinus phi 0,95 Boete Blindverbruik per jaar - Benodigde comp. in kvar 300 Installatie info Type belasting Belasting KABELS Huidige Doel Besparing COMPENSATIE DECENTRAAL Bestaand en Uitbreiding Kabel cos ϕ cos ϕ (verschil) 40% van PM Type Kosten Kosten kw Ø mm² lengte m Pv kw Pv kw Pv kw kvar LKSLT LKSLT Installatie Motor ,86 1,29 1, ,00 580,00 Motor ,29 1,49 1, ,00 720,00 Motor ,97 0,44 0, ,00 500,00 Motor ,98 1,35 1, ,00 580,00 Motor ,65 1,20 1, ,00 580,00 Motor ,79 0,36 0, ,00 500,00 Totaal kw ,54 6,13 7,41 187, , ,00 TRAFO COMPENSATIE Trafo verliezen kw 8,06 5,43 2,63 CENTRAAL Centrale compensatie kvar , ,00 Totaal Compensatie kvar , ,00 Totaal verliezen kw 21,60 11,56 10,04 Minder Verlies in % 46,5% Totaal verbruik / jaar kwh Besparing op totaal kwh 2,1% Totaal Verbruik / jaar in , , , ,25 Totaal investering ,00 Besparing Boete Blindverbruik per jaar 2.231,00 Totaal besparingen/jaar 3.536,25 Trafo belasting in kva % Terugverdientijd in jaren 5,9 31

33 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo Transformator informatie Bedrijfstijd per jaar Energiekosten per kwh Trafo vermogen 630 kva Dagen per jaar 260 Energiekosten per kwh 0,050 Trafo vollast verlies 1,1% % Uren per dag 8 Energiebelasting per kwh 0,013 Trafo volast verlies 6,9 kw Uren per jaar 2080 Totaal Energiekosten per kwh 0,063 Huidige cos phi waarde 0,64 Doel cosinus phi 0,95 Boete Blindverbruik per jaar - Benodigde comp. in kvar 300 Installatie info Type belasting Belasting KABELS Huidige Doel Besparing COMPENSATIE DECENTRAAL Bestaand en Uitbreiding Kabel cos ϕ cos ϕ (verschil) 40% van PM Type Kosten Kosten kw Ø mm² lengte m Pv kw Pv kw Pv kw kvar LKSLT LKSLT Installatie Motor Motor Motor Motor Motor Motor Totaal kw TRAFO COMPENSATIE Trafo verliezen kw 8,06 5,43 2,63 CENTRAAL Centrale compensatie kvar , ,00 Totaal Compensatie kvar , ,00 Totaal verliezen kw 8,06 5,43 2,63 Minder Verlies in % 32,6% Totaal verbruik / jaar kwh Besparing op totaal kwh 0,6% Totaal Verbruik / jaar in , ,92 705,97 341,95 Totaal investering ,00 Besparing Boete Blindverbruik per jaar 2.231,00 Totaal besparingen/jaar 2.572,95 Trafo belasting in kva % Terugverdientijd in jaren 6,9 32

34 Power Quality Harmonischen Harm. % t.o.v , , , , , , , Grondharmonische: 50 Hz Theoretisch zijn hogere harmonischen omgekeerd evenredig met het ranggetal van de harmonische Bij 6 puls gelijkrichter 6h +/-1 5 e (negatief) 7 e (positief) Bij 12 puls gelijkrichter 12h +/-1 11 e (negatief) 13 e (positief) 33

35 Power Quality Harmonischen Totale harmonische vervorming in % t.o.v. de grond harmonische (50Hz) RMS waarde van de spanning van het harmonische signaal t.o.v. de grond harmonische (50Hz) OORZAAK Niet lineaire belastingen; industrieel voornamelijk Frequentie omvormers (6 pulse) en DC regelaars Vlamboogovens en Lasapparatuur GEVOLGEN Harmonische stromen in het net, die door de netimpedantie harmonische spanningsvervorming veroorzaken. Veroorzaakt extra wervelstroomverliezen en joule verliezen Capaciteitsverlies in trafo s en kabels Rendementsverliezen in motoren Koppelfluctuaties in motoren Resonanties in laagspanningsnetwerken Extra blindvermogen D (Distortion Reactive Power) OPLOSSING Netcapaciteit vergroten Passieve of actieve harmonische filters toepassen 34

36 Power Quality Harmonischen Extra verliezen in kabels, trafo, motoren en schakelmateriaal Verhoogde RMS waarde voor de stroom en spanning Hogere kosten op de energie meter Hoofdverdeler 1 T1 MS ring T2 Hoofdverdeler 2 Harmonische vervorming op andere LS netwerken op dezelfde MS ring Extra verliezen in kabels, trafo, motoren en schakelmateriaal M M M M LOAD LOAD LOAD LOAD 36

37 Power Quality Harmonischen MS ring T1 T2 fr = 50 Ptrafo (Uk Q) Hoofdverdeler 1 Hoofdverdeler 2 C RESONANTIE M LOAD M M M LOAD LOAD LOAD Hoge stromen door de condensatorbatterij met overbelasting van de condensatoren tot gevolg 36

38 Impedantie Power Quality Resonanties R L R L C C Seriekring Parallelkring Resonantie als X L = X C = X 0 1 fr = 2π L C fr = 50 Ptrafo (Uk Q) OORZAAK Net met Inductieve en Capacitieve impedantie Serieresonantie X L = X C = X 0 geeft hoge resonantiestroom Parallel resonantie geeft hoge resonantie spanningen Resonantie geeft opslingering van de harmonischen fh 10% fr=q=4 fh 20% fr=q=2,5 fh 30% fr=q=1,7 GEVOLGEN Extreem hoge harmonische stromen en spanningen die direct tot uitval van een installatie of verkeerd reageren van besturingen kunnen leiden Frakol Power Quality ω 0 Frequentie OPLOSSING Passief resonantiefilter toepassen (De-tunen) Netcapaciteit vergroten Power Quality & Energy Efficiency 37

39 Power Quality Harmonischen Hoofdverdeler 1 T1 MS ring PASSIEF HARMONISCH FILTER Parallel LC filter met gekozen resonantiefrequentie dicht bij de harmonische frequentie die uitgefilterd moet worden. Het filter is een zuigfilter voor deze frequentie. Elke harmonische frequentie krijgt zijn eigen filter. Het filter kan de volledige harmonsiche stroom dissiperen Demping (afzuiging harmonische) tot 90% mogelijk M M LOAD PASSIEF FILTER LOAD 38

40 Power Quality Harmonischen T1 MS ring GESTUURD PASSIEF HARMONISCH FILTER Idem Passief harmonisch filter maar met continue harmonischen meting. Instelbare grenswaarden voor aan en uit van het filter. Hoofdverdeler 1 Filter alleen aktief bij harmonische vervuiling boven de grenswaarde. M LOAD PASSIEF FILTER M LOAD Belangrijk: Voordat passieve filters goed kunnen worden toegepast moet het laagspanningsnet worden gemeten om de harmonische stromen en frequenties vast te stellen. Bij parallelle passieve filters hoeft niet het gehele vermogen door het filter en hebben daarom minder vermogensverlies. 39

41 Power Quality Harmonischen GESTUURD PASSIEF FILTER Werking Power Quality Analyser meet continue de harmonische vervuiling. Bij ingestelde minimale en maximale harmonische vervuiling schakelt het filter in of uit met de ingestelde hysteresis. Filter uit Filter in 40

42 Power Quality Harmonischen ACTIEVE FILTERS Complexe Belastingen ongecompenseerd T1 [Pverliezen] HV/MV GRID LS GRID [P],[Q],[D] [P],[Q] M M LOAD 41 LOAD

43 Power Quality Harmonischen ACTIEVE FILTERS Complexe Belastingen gecompenseerd T1 [Pverliezen] HV/MV GRID LS GRID [Q],[D] [P],[Q],[D] [P],[Q] M ADF M LOAD 42 LOAD

44 Power Quality Harmonischen ACTIEF FILTER Werking v line load current Het injecteren van een stroom in TRAFO i line i load LOAD tegenfase met de harmonische stroom i compensation POWER PROCESSOR compensation current Vergelijkbaar met tegengeluid om achtergrond geluiden op te control signal line current heffen CONTROL COMPUTER Measurement Reference 43

45 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken 10 kv ring Installatiegegevens: Trafo 1600 kva 400V-50Hz Uk=6% Pv=1,2% T7 [Pverliezen] T6 kabel l = 80 m Hoofdverdeler M LOAD M LOAD Hoofdverdeler belasting DC motor 132 kw doorn 1 DC motor 132 kw doorn 2 DC motor 132 kw doorn 3 Wikkelaar 22 kw 400V-50Hz Diverse klein 10 kw 400V-50Hz Totaal Belasting 428 kw Cos ϕ gemiddeld 0,41 thdu > 12 % Vaste compensatie 70 kvar Vraagstelling: Power Quality verbetering door cos ϕ verbetering en filteren van harmonischen. 43

46 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken S in kva P in kw Q in kvar Cos ϕ 45

47 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken I1 in A I2 in A I3 in A Cos ϕ 46

48 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken thdu L1 thdu L2 thdu L3 thdi L1 thdi L2 thdi L3 Cos ϕ 47

49 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken Har 1 L1 Har 5 L1 Har 7 L1 Har 11 L1 Har 13 L1 Har 17 L1 Har 19 L1 Har 19 L1 Cos ϕ har 1 har 5 har 7 har 11 har 13 har 17 har 19 har A 260 A 54 A 82 A 35 A 40 A 22 A 25 A 48

50 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken Berekening van de stroomverlaging na toepassing cosinus phi verbetering. Gebaseerd op gegeven kw en cosinus phi Netspanning: 400 Volt Huidige kva belasting 829 kva = 1197 Ampere Huidige cosinus phi 0,41 Huidige kw belasting 340 kw Huidig inductief blindverbruik 756 kvar Wenswaarde cosinus phi 0,95 kva belasting na compensatie 358 kva = 517 Ampere Blindverbruik na compensatie 112 kvar Benodigd condensatorvermogen 645 kvar Wij adviseren u een Frako installatie: 670 kvar Na plaatsing installatie van 670 kvar is de netsituatie als volgt: KVA belasting 351 kva = 506 Ampere Blindverbruik 86 kvar Cosinus phi na compensatie 0,969 Stroom verlaging na toepassing blindwattcompensatie kva verlaging na toepassing blindwattcompensatie 691 Ampere 478 kva 49

51 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken Verstemmingsfactor P7 % spoelen fr = 50 1 P fr = 189 Hz 50

52 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken Transformator informatie Bedrijfstijd per jaar Energiekosten per kwh Trafo vermogen 1600 kva Dagen per jaar 260 Energiekosten per kwh 0,050 Trafo vollast verlies 1,2% % Uren per dag 24 Energiebelasting per kwh 0,013 Trafo volast verlies 19,2 kw Uren per jaar 6240 Totaal Energiekosten per kw 0,063 Huidige cos phi waarde 0,41 Doel cosinus phi 0,95 Boete Blindverbruik per jaar ,00 Benodigde comp. in kvar 670 Installatie info Type belasting Belasting KABELS Huidige Doel Besparing COMPENSATIE DECENTRAAL Bestaand Kabel cos ϕ cos ϕ (verschil) 40% van PM Type Kosten Kosten kw Ø mm² lengte m Pv kw Pv kw Pv kw kvar LSFC LSFC Installatie DC motoren 340 3x ,63 1,60 7, Totaal kw 340 8,63 1,60 7, TRAFO COMPENSATIE Trafo verliezen kw 9,95 4,29 5,66 CENTRAAL Centrale compensatie kvar , ,00 Totaal Compensatie kvar , ,00 Totaal verliezen kw 18,58 5,89 12,69 Minder Verlies in % 68,3% Totaal verbruik / jaar kwh Besparing op totaal kwh 3,7% Totaal Verbruik / jaar in , , , ,73 Totaal investering ,00 Besparing Boete Blindverbruik per jaar ,00 Totaal besparingen/jaar ,73 Trafo belasting in kva % Terugverdientijd in jaren 1,8 51

53 Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken 10 kv ring Installatiegegevens: Trafo 1600 kva 400V-50Hz Uk=6% Pv=1,2% T7 [Pverliezen] T6 NA INSTALLATIE VAN DE COS ϕ INSTALLATIE MET P7 FILTER: kabel l = 80 m Hoofdverdeler Cos ϕ verbetering van 0,41 naar 0,95 gemiddeld thdu van >12% naar < 5% Demping harmonischen 59% M Energiebesparing ca kwh per jaar Energiebesparing ca 3,7 % op jaarverbruik v/d machine COS PHI M LOAD Kostenbesparing op Energie ca 5.000,- per jaar Kostenbesparing op Blindvermogen ca ,- per jaar LOAD 52

54 Power Quality & Energy Efficiency SAMENVATTEND: Een goede Power Quality verbetert de Energy Efficiency Cos ϕ verbetering geeft de volgende besparingen: (Cos ϕ 0,85 naar 0,95) Trafo 0,6 0,9% van het vermogen van de trafobelasting. (Motor)Kabels 0,3 - > 2% van het aangesloten (motor)vermogen. Totaal 0,9 tot 3% van het afgenomen vermogen Kostenbesparing indien boete voor blindverbruik. EIA investeringsaftrek (Bedrijfsmiddelcode Condensatoren) Minder warmteontwikkeling, langere levensduur componenten Lagere onderhoudskosten voor de elektrische installatie 54

55 Power Quality & Energy Efficiency SAMENVATTEND: Een goede Power Quality verbetert de Energy Efficiency Filtering van harmonische vervuiling uit het L.S. net geeft de volgende voordelen en besparingen: Lagere RMS stromen dus lagere verliezen en lagere kostenberekening Trafo minder energieverlies en geen de-rating van kva trafo vermogen (Motor)Kabels minder energieverlies en geen de-rating door skin-effect Totale energie besparingen kunnen oplopen tot >5% van afgenomen vermogen Motoren minder rendementsverliezen, de-rating en koppelfluctuaties Beveiligingen Minder extra opwarming en foutieve afschakelingen Algemeen Langere levensduur en lagere onderhoudskosten voor de componenten in de elektrische installatie 55

56 Dank u voor uw aandacht 56