estimacija naponskih flikera u prijenosnoj...

Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018.

Estimacija naponskih flikera u prijenosnoj

elektroenergetskoj mreži uzrokovanih radom

elektrolučne peći

Dr.sc. Božidar Filipović-Grčić, dipl.ing.el.

Fakultet elektrotehnike i računarstva

Sveučilište u Zagrebu

Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 1

Sadržaj prezentacije

� Uvod

� Elektrolučna peć – matematički model temeljen namjerenjima

� Analiza flikera na mjestu priključenja i usporedba smjerenjima

� Širenje flikera kroz elektroenergetsku mrežu

� Zaključak


Uvod

� Elektrolučna peć uzrokuje poremećaje u EES-u kao što su brzakolebanja napona, tzv. flikeri, frekvencije 0,5 do 25 Hz, nesimetrijeu mreži, generira više harmonike, prenapone u mreži uzrokovanečestim sklapanjima prekidača, te ima loš faktor snage.

� Peć uzima iz mreže nesinusoidalnu i neperiodičku struju uslijednelinearnosti otpora električnog luka koji se iznova pali i gasi usvakoj poluperiodi.

� Posljedica toga su viši harmonici i flikeri čije amplitude sustohastičke veličine i teško je odrediti pravilo po kojem semijenjaju.


Ciljevi

� Razvoj matematičkog modela elektrolučne peći za proračun flikerana mjestu priključka i analizu širenja flikera u okolnojelektroenergetskoj mreži

� Model mora uzeti u obzir stohastičku prirodu rada elektrolučnepeći i različite režime rada

� Rezultate matematičkog modela verificirati usporedbom samjerenjima flikera u stvarnoj mreži za vrijeme pogona elektrolučnepeći

� Odrediti prigušenje iznosa flikera pri širenju kroz mrežu


Mjesto priključka elektrolučne peći na prijenosnu mrežu


110 kV

Mjerne točke:

MP1 – Power Measurement – ION 7650

MP2 – Power Measurement – ION 7650

MP3 – Dewetron – DEWE 571

110/33 kV

YNy0d5

63 MVA

33 kV

MP1

Ele

ktr

olučna

peć

snag

e

28.8

MV

A

Kom

pen

zaci

ja i

fil

ter

za

3. h

arm

on

ik

18.3

53 M

VA

r

Kom

pen

zaci

ja i

fil

ter

za

4. h

arm

on

ik

17.4

01 M

VA

rMP2

H4H3H1

Transformatorska stanica

110/33 kV

Nadzemni dalekovod

110 kV

MP3

Nadzemni dalekovod

110 kV

Rezultati mjerenja na 33 kV strani pećnog transformatora 0,7/33 kV


17.5

18.0

18.5

19.0

19.5

20.0

20.5

21.0

21.5

14:55 15:00 15:05 15:10 15:15 15:20 15:25 15:30

U(k

V)

Time (hr:min)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

14:55 15:00 15:05 15:10 15:15 15:20 15:25 15:30

I(A

)

Time (hr:min)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

14:55 15:00 15:05 15:10 15:15 15:20 15:25 15:30

Pst

Time (hr:min)

Phase A

Phase B

Phase C Boring

Melting

Refining

Dinamička U-I karakteristika električnog luka


� U literaturi su dostupni analitički izrazi koji opisuju U-Ikarakteristiku. Problem je odrediti parametre i vremenske

konstante koje opisuju otpor luka i uzeti u obzir stohastičku

promjenu otpora luka koja nastaje zbog nepredvidive prirode

rada el. peći.

Model transformatorske stanice za priključenje elektrolučne peći u Matlabu


� Simulacija rada elektrolučne peći u vremenskoj domeni.

� Izrađen i verificiran model flikermetra prema IEC 61000-4-15:

EMC - Part 4-15: Testing and measurement techniques -

Flickermeter - Functional and design specifications, 2010.

� Pst izračunat iz 10 min intervala valnih oblika napona.

Određivanje parametara matematičkog modela elektrolučne peći i verifikacija


( )( )tmUtU feafeaf ωα sin1)( +=

Režim rada

Početna faza

taljenja

(boring)

Taljenje

(melting)

Rafiniranje

(refining)

Koeficijent

modulacije mmax

0.085 0.058 0.029

Pst (izmjereno) 7.85 5.35 2.65

Pst (izračunato) 7.8240 5.3261 2.6750Greška ∆Pst (%) -0.33 -0.45 0.94

Rezultati proračuna – početna faza taljenja


33 kV strana

pećnog

transformatora

0,7 kV strana

pećnog

transformatora

Rezultati mjerenja na 33 kV razini –početna faza taljenja




Efektivna

vrijednost

struje na

110 kV razini

Efektivna

vrijednost

struje na

33 kV razini



Efektivna

vrijednost

napona na

110 kV razini

Efektivna

vrijednost

napona na

33 kV razini

Rezultati proračuna – utjecaj snage kratkog spoja mreže na iznos flikera na mjestu priključka


Naponska razina 0.7 kV 33 kV 110 kV

Pst (početna faza taljenja) 9.8646 7.8240 1.8945

Pst (taljenje) 6.6849 5.3261 1.2924

Pst (rafiniranje) 3.3621 2.6750 0.6508

Naponska razina 0.7 kV 33 kV 110 kVPst (početna faza taljenja) 9.8219 7.6528 1.4332

Pst (taljenje) 6.6646 5.2107 0.9777Pst (rafiniranje) 3.3565 2.6190 0.4925

Isc3=14.6 kA, X/R=5.16

Isc3=11.1 kA, X/R=4.88

Rezultati mjerenja flikera na 33 kV i 110 kV razini


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0 3 6 9 12 15 18 21 0

P(M

W),

Pst

33

kV

,P

st11

0 k

V,

Om

jer

(Pst

33

kV

)/(P

st11

0 k

V)

Vrijeme (sat)

Pst 33 kV Pst 110 kV Omjer Pst (33 kV) / Pst (110 kV) P (MW) na 33 kV razini

24

Analiza širenja flikera kroz prijenosnu i distribucijsku mrežu


Flikeri u 100% vremena po fazama i po mjernim točkama



Flikeri u 95% vremena po fazama i po mjernim točkama


Sažeti prikaz rezultata mjerenja flikera

*- Navedene vrijednosti se odnose na maksimalne vrijednosti u 95% vremena monitoringa, što je u skladu s tehničkim izvještajem IEC 61000-3-7:2008 i normom HRN EN 50160:2008. **- Navedene vrijednosti se odnose na maksimalne vrijednosti u 100% vremena monitoringa, što je u skladu s Mrežnim pravilima.

Zaključak

� Matematički model elektrolučne peći sa parametrima koji suodređeni na temelju mjerenja uzima u obzir stohastičku prirodurada peći. Model je verificiran usporedbom sa mjerenjima na 110 kVrazini na mjestu priključenja.

� Flikeri na mjestu priključenja na 110 kV razini su manji u slučajukada mreža ima veću snagu kratkog spoja.

� Mjerenja su pokazala da prigušenje flikera kroz mrežu iznosimaksimalno 20% i to između 110 kV sabirnica i krajnje 0,4 kVsabirnice u TS 10/0,4 kV. Prigušenje flikera između 110 kV i 10 kVnaponske razine iznosi maksimalno 13%, a između 10 kV i 0,4 kVnaponske razine maksimalno 8%.

� Iz navedenih rezultata se može zaključiti kako širenje flikera krozmrežu ima malo prigušenje i problem smanjenja flikera jeučinkovitije rješavati na mjestu priključenja elektrolučne peći kaotrošila.


Literatura

� A. Tomasović Teklić, B. Filipović-Grčić, I. Pavić, „Modelling of three-phase electric

arc furnace for estimation of voltage flicker in power transmission network. //

Electric power systems research journal. vol. 146 (2017) ; pp. 218-227 (članak,

znanstveni).

� A. Tomasović Teklić, M. Lasić, D. Barukčić, I. Periša, „Utjecaj rada nove elektrolučne

peći u CMC-u Sisak na razine flikera u okolnoj distribucijskoj elektroenergetskoj mreži

HEP-ODS-a”, CIRED, Sveti Martin na Muri, Hrvatska, 2012. (članak, znanstveni).

� EN 50160: Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution

systems, 2010.

� IEC TR 61000-3-7: Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-7: Limits -

Assessment of emission limits for the connection of fluctuating installations to MV,

HV and EHV power systems, 2008.

� IEC 61000-4-15: Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-15: Testing and

measurement techniques - Flickermeter - Functional and design specifications, 2010.


Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018.

Estimacija naponskih flikera u prijenosnoj

elektroenergetskoj mreži uzrokovanih radom

elektrolučne peći

Dr.sc. Božidar Filipović-Grčić, dipl.ing.el.

Fakultet elektrotehnike i računarstva

Sveučilište u Zagrebu


Ovaj rad je sufinancirala Hrvatska zaklada za znanost projektom 9299 „Razvoj

naprednih visokonaponskih sustava primjenom novih informacijskih i

komunikacijskih tehnologija“.

estimacija naponskih flikera u prijenosnoj...

Documents