-
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 2
-
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.
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 3
-
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 4
-
Mjesto priključka elektrolučne peći na prijenosnu mrežu
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 5
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 6
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 7
� U literaturi su dostupni analitički izrazi koji opisuju U-Ikarakteristiku. Problem je odrediti parametre i vremenskekonstante 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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 8
� 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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 9
( )( )tmUtU feafeaf ωα sin1)( +=
Režim rada
Početna faza
taljenja
(boring)
Taljenje
(melting)
Rafiniranje
(refining)
Koeficijent
modulacije mmax0.085 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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 10
33 kV strana
pećnog
transformatora
0,7 kV strana
pećnog
transformatora
-
Rezultati mjerenja na 33 kV razini –početna faza taljenja
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 11
-
Rezultati proračuna – početna faza taljenja
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 12
Efektivna
vrijednost
struje na
110 kV razini
Efektivna
vrijednost
struje na
33 kV razini
-
Rezultati proračuna – početna faza taljenja
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 13
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 14
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 15
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
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 16
-
Flikeri u 100% vremena po fazama i po mjernim točkama
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 17
-
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 18
Flikeri u 95% vremena po fazama i po mjernim točkama
-
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 19
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.
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 20
-
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 elektrolučnepeći 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 distributionsystems, 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 andmeasurement techniques - Flickermeter - Functional and design specifications, 2010.
Seminar „Kvalitet električne energije”, Tuzla, BiH, 11.05.2018. 21
-
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. 22
Ovaj rad je sufinancirala Hrvatska zaklada za znanost projektom 9299 „Razvoj
naprednih visokonaponskih sustava primjenom novih informacijskih i
komunikacijskih tehnologija“.