Storingsanalyses en predictieve energielogging in hedendaagse installaties Bart Verhelst Karybel bvba Inhoud Inleiding: Korte voorstelling Karybel Case 1: Storingen op elektrische installatie door energie-efficiënte systemen Case 2: Reactief vermogen regeling Case 3: Injectieproblemen bij PV installaties Case 4: Energielogging als predictief onderhoud
Inleiding Spin off Labo testen (conformiteitstesten) Onderzoek (toegepast en fundamenteel) Opleiding (PQ en LS cursus) Testen on site Studies Advies / consultancy Expertises Project management Analyseswaarbij onder andere via metingen op de installatie de oorzaak van de problemen wordt onderzocht indien nodig ondersteund door labometingen Studiesgebaseerd op meetgegevens uit analyses, voor specifieke problemen, in het kader van technologieverkenning binnen de KMO portefeuille,... Adviesin het kader van uitgevoerde analyses, specifieke problemen, voorbereiding van technische dossiers,... Expertiseszowel in opdracht van een partij in verzekeringskwesties, binnen een gerechtsdeskundig onderzoek, als voorbereiding op een deskundig onderzoek,... Projectmanagementwaarbij de implementatie van voorgestelde oplossingen en het effect van de oplossing wordt opgevolgd zodat u zich op uw kernactiviteiten kan focussen.
Enkele voorbeelden Impact van elektrische installaties en belastingen op de netkwaliteit Impact van decentrale productie en hernieuwbare energie op power quality Storingsanalyse op elektrische installaties Meten en analyseren van elektrische parameters Energie en vermogensmetingen Bepalen van elektrische verliezen in installaties Technisch-economische studies Algemeen advies en consultancy op elektrische installaties Expertise opdrachten Inhoud Inleiding: Korte voorstelling Karybel Case 1: Storingen op elektrische installatie door energie-efficiënte systemen Case 2: Reactief vermogen regeling Case 3: Injectieproblemen bij PV installaties Case 4: Energielogging als predictief onderhoud
Case 1: Storing door warmtepompen Probleemstelling: Binnen een gebouw ondervindt men storing in werking van toestellen, flikkeren en dimmen van verlichting, storingen op beeldschermen, Uitschakelen omvormers op één fase, Problemen worden met het verloop van de tijd erger. Aanpak: Netkwaliteitsmeting op de installatie. Op basis hiervan evaluatie naar verdere acties Netanalyse volgens EN516 213 214 215 Voldoet niet volgens de EN516 Netbeheerder werd gecontacteerd, tot op heden zonder verbetering maar
Spanningsproblemen Spanningsverloop op fase 3 (1s meetinterval) Spanningsproblemen Spanningsverloop Fase 1 en 3 (1s meetinterval)
Spanningsproblemen Op 2 / 2 / 215 Spanningsproblemen
Spanningsproblemen Meetgegevens Flicker tijdens spanningsdalingen, voor en na de fout Spanningsproblemen Meetgegevens harmonics voor en na de fout THD (U) < 2,9%
Besluit 2 verschillende fenomenen => analyse via meting Na optreden van de fout en herstelling nog steeds afwijking van de EN516 maar enkel op harmonics oorzaak gekend Voor optreden fout sterke afwijking flickerwaarden, na optreden en herstel geen afwijking flickerfout manifesteerde zich geleidelijk en werd na verloop van tijd erger Inhoud Inleiding: Korte voorstelling Karybel Case 1: Storingen op elektrische installatie door energie-efficiënte systemen Case 2: Reactief vermogen regeling Case 3: Injectieproblemen bij PV installaties Case 4: Energielogging als predictief onderhoud
Case 2: Reactief vermogen regeling Probleemstelling: Binnen een gebouw heeft men een reactief vermogen compensatie geplaatst naar aanleiding van boetes. Na installatie blijkt dat de boetes die men ontvangt hoger zijn dan voorheen. Aanpak: Visueel onderzoek van de installatie. Meting van cosphien vermogen op de installatie. Situatieschets Meting 1 Meting 2
Meting aan aankomst 44 2ms Period Min 2ms Period Max 2ms Period Avg 36 28 L1 (A) 2 12 4-4 44 2ms Period Min 2ms Period Max 2ms Period Avg 36 28 L2 (A) 2 12 4-4 44 2ms Period Min 2ms Period Max 2ms Period Avg 36 28 L3 (A) 2 12 4-4 1/11 2/11 3/11 4/11 5/11 6/11 7/11 Meting aan aankomst 175 W Av g v ar Av g 125 75 Total ( kw, kvar) 25-25 -75-125 1/11 2/11 3/11 4/11 5/11 6/11 7/11
Meting aan condensatorbatterij 165 2ms Period Min 2ms Period Max 2ms Period Av g 132 99 L1 (A) 66 33 165 2ms Period Min 2ms Period Max 2ms Period Av g 132 99 L2 (A) 66 33 165 2ms Period Min 2ms Period Max 2ms Period Av g 132 99 L3 (A) 66 33 1/11 2/11 3/11 4/11 5/11 6/11 7/11 Meting aan condensatorbatterij 6 var Avg -6-18 Total (, kvar) -3-42 -54-66 1/11 2/11 3/11 4/11 5/11 6/11 7/11
Cos phi 165 1,32 W Av g DPF Avg 135 1,8 15,84 Total ( kw) 75,6 Total (DPF) 45,36 15,12-15 1/11 2/11 3/11 4/11 5/11 6/11 7/11 -,12 Vaststellingen Cosphitijdens productie = +/-1 Cos phi tijdens stilstand = +/-,65 reactiefboetes Tijdens ogenblikken van laag energieverbruik ontstaat op kop van de installatie een negatief reactief vermogen Onderzoek van de condensatorbatterij toont zeer laag reactief vermogen bij laag energieverbruik Besluit Condensatorbatterij is niet defect en werkt niet indien er geen productie is Oorzaak
Inhoud Inleiding: Korte voorstelling Karybel Case 1: Storingen op elektrische installatie door energie-efficiënte systemen Case 2: Reactief vermogen regeling Case 3: Injectieproblemen bij PV installaties Case 4: Energielogging als predictief onderhoud Case 3: Probleemstelling: Op een loods bevindt zich een PV installatie van 1 kw Bij mooi weer schakelen de omvormers uit Aanpak: Analyse van de netspanning volgens EN516
Verwachtte problemen Uitval van omvormers door overspanningen Spanningsplan bij enkelvoudige afname volgens C1-11 Spanningsplan bij enkelvoudige injectie volgens C1-11 Samengesteld spanningsplan bij enkelvoudige injectie volgens C1-11 Meetresultaten
Vaststellingen: Op het punt van injectie ontstaat een spanningsstijging Invertor moet uitschakelen als: U gem,1 min > 253V (1 min gemiddelde, EN516) U max = 264,5V (ogenblikkelijk) Sommige omvormers staan strikter ingesteld Inhoud Inleiding: Korte voorstelling Karybel Case 1: Storingen op elektrische installatie door energie-efficiënte systemen Case 2: Reactief vermogen regeling Case 3: Injectieproblemen bij PV installaties Case 4: Energielogging als predictief onderhoud
Case 4: Energielogging als predictief onderhoud Probleemstelling: Elektrische installaties worden ontwikkeld voor een bepaalde belasting. Na verloop van tijd ontstaan uitbreidingen maar daarenboven is er een toename van het niet-lineair verbruik. Door regelmatige energielogging op de transformatoren kan de belasting en capaciteit worden opgevolgd en tijdig worden ingegrepen Aanpak: Via een 2-jaarlijkse energielogging op de transformator wordt de evolutie opgevolgd waardoor dergelijk onderzoek kan vergeleken worden met thermografisch onderzoek 235 23 Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g L1 (V) 225 22 215 21 235 23 Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g L3 (V) L2 (V) 225 22 215 21 235 23 225 22 215 21 1 84 %H1L2 (V) %H1L1 (V) 6 4,8 3,6 2,4 1,2 6 4,8 3,6 2,4 1,2 Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD(U) & THD (I) L3 (A) L2 (A) L1 (A) 68 52 36 2 1 84 68 52 36 2 1 84 68 52 36 2 2/9 21/9 22/9 Spanning & stroom %H1N (A) %H1L3 (A) %H1L2 (A) %H1L1 (A) %H1N (V) %H1L3 (V) 6 4,8 3,6 2,4 1,2 3 24 18 12 6 1 8 6 4 2 8 6,4 4,8 23/9 3,2 1,6 1 8 6 4 2 4 32 24 16 8 24/9 25/9 26/9 Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A Power factor,95,92,89,86,83,8,95,92,89,86 L1 (PF) L2 (PF) PF Min PF Max PF Av g PF Min PF Max PF Av g 2/9 21/9 22/9 23/9 24/9 25/9 26/9,83 Harmonischen,8,95,92 PF Min PF Max PF Av g,89,86 L3 (PF),83 Vermogens,8,95,92,89,86 Total (PF) PF Min PF Max PF Av g,83 2/9 21/9 22/9 23/9 24/9 25/9 26/9,8
Sankey Diagram Transformatorverliezen Transformatorverliezen Vermogen door een transformator bestaat uit: - 97 à 99% primaire vermogen (transformatie van vermogen) -.7 à 2% lastverliezen (jouleverliezen, wervelstroom lekveld trafo en overige wervelstroomverliezen in kuip, klemmen, enz..) -.1 à.2% nullastverliezen(hysteresis& wervelstroom in blikpakket) Alle nullastverliezenin een transformator zijn afhankelijk van de nullaststroom, en worden beïnvloed door de stroomharmonischen. Triple N-harmonischen circuleren in de windingen van driehoek geschakelde transformatoren Alle lastverliezen in een transformator zijn evenredig met Irms², en zijn sterk afhankelijk van de stroomharmonischen hogere werkingstemperatuur De totale verliezen in een transformator kunnen dermate hoog zijn, dat deze snel zou verouderen of zelfs zou defect raken. deraten van de transformator
Transformatorverliezen Deraten vs. K-rated transformator Derating faktor K : Alternatief: K-rated transformatoren
Deraten vs. K-rated transformator Enkele nadelen van derating/overdimensioneringversus aangepast transformatorontwerp: Gederate transfo blijft zijn nominale kenplaat houden Omzichtigheid bij toekomstige belastingsstijgingen Lagere stroombeveiliging dan nominaal van transfo: kan trippen bij inschakeling transformator Nominale stroombeveiliging: feeders dienen zwaarder uitgevoerd te worden Een hoger vermogen = hogere nullastverliezen Doorgaans grotere afmetingen Besluit Meten is nog steeds weten, en wordt alsmaar belangrijker! Implementatie van energie efficiënte systemen brengt energiebesparing met zich mee maar heeft zijn invloed op de netkwaliteit Storingen ontstaan niet enkel binnen de eigen installatie Preventieve analyse kan nuttig zijn in bepaalde gevallen
Hoogmolenstraat 14 879 Waregem www.karybel.be bart.verhelst@karybel.be 496/797615