COS PHI VERBETERING...20-9-2016 Frakol Power Quality Power Quality & Energy Efficiency 1 COS PHI...

Power Quality & Energy Efficiency 20-9-2016 Frakol Power Quality 1

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 !


Power Quality & Energy Efficiency

In industriële Laagspanning Netwerken

Jos Benneker FraKol Power Quality

20-9-2016 Frakol Power Quality Power Quality & Energy Efficiency 3

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



“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”

Energy Efficiency Definitie


Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief.

Energy Efficiency Verliezen minimaliseren


Totaal Energie verbuik in EU-25 (2002) TWh Huidige Cos ϕ

TVArh TVAh

Elektriciteitsverbruik in de EU 2641 0,83 1759 3173

Transport en Distributie verliezen 195

Totaal Verbruik 2836

Industrie 1168 0,70 1192 1669

Transport 78 0,80 59 98

Service 620 0,80 465 775

Huishoudens 717 1,00 0 717

Overig 58 0,80 44 73

KENGETALLEN Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief.



Totaal Energie verbuik in EU-25 (2002) TWh Doel Cos ϕ

TVArh TVAh

Elektriciteitsverbruik in de EU 2641 0,95 690 2730

Transport en Distributie verliezen 195

Totaal Verbruik 2836

Industrie 1168 0,95 384 1229

Transport 78 0,80 59 98

Service 620 0,95 204 653

Huishoudens 717 1,00 0 717

Overig 58 0,80 44 73





TVArh TVAh

Industrie en service 1,788 0,73 1,657 2,437

Huishoudens, Transport en Overig 853 0,99 102 859

Totaal Verbruik 2,641 0,83 1,759 3,173

T&D + Interne verliezen : stroomafhankelijk 180



Doel Cos ϕ

TVArh TVAh

Industrie en service 1788 0,73 1,657 2437

Huishoudens, Transport en Overig 853 0,99 102 859

Totaal Verbruik 2641 0,83 1,759 3173


Industrie en service 1788 0,73 0,95 588 1882

Huishoudens, Transport en Overig 853 0,99 0,99 102 859

Totaal Verbruik 2641 0,83 0,97 690 2730


Besparing / minder verliezen 48 14%



• Optimaal blindvermogen compensatie verlaagt het energieverlies in de transport- en 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 4.000 windturbines ongeveer 15 gascentrales ongeveer 4 kerncentrales

Bron: FRAKO afgeleid van Groenboek over energie-efficiëntie van de Europese Commissie COM (2005) 265 definitief.



“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”

Power Quality Definitie


Ueff=Umax

2 = 1,11 x Ugem

Ueff =Umax

2 = 0,707 Umax

Ugem= 2

л Umax =0,636 Umax

Crestfactor =Umax

Ueff =1.414

Vormfactor =Ueff Ugem

=1.11

RMS (effectieve) waarden worden gebruikt voor de berekening van de Joule verliezen en als waarde bij de meeste meetapparatuur

Power Quality Definitie


• NEN-EN 50160-2010 • NETCODE • Elektriciteitswet (1998) • MEETCODE • SYSTEEMCODE • TARIEVENCODE

• CE Richtlijn • IEC 61000 reeks • EMC richtlijnen

NETBEHEERDER FABRIKANT GEBRUIKER

• NEN 3140 • ISO EN50001 • Energie contract

Power Quality Normen & verantwoordelijkheden

Power Quality & Energy Efficiency 20-9-2016 Frakol Power Quality

Oscillaties (Resonanties)

Spanningsvariaties (dips, swells)

Onbalans Blindvermogen Harmonischen

Transiёnten (snelle spanningsvariaties) Flicker

14

Power Quality Problemen


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 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

uU = de asymmetrie in de spanning U1 = de grootte van de normale spanning U2 = de grootte van de inverse spanning

Power Quality Onbalans

Q = U * I * sin φ (VAr) (V) (A)

Bij zuivere reactieve belasting

P

U

I

U I

= 90° t

Reactief Vermogen of Blind Vermogen Q (Var, kVAr, MVAr)

20-9-2016 Frakol Power Quality Power Quality & Energy Efficiency

P Inductief Reactief Vermogen:

• Motoren en Transformatoren

Capacitief Reactief Vermogen:

• Vermogens Condensatoren

Spanning- en Stroomcurve zijn 90° verschoven

daardoor werkelijk Vermogen P = 0

15

Power Quality Blindvermogen

Actief vermogen of Werkelijk Vermogen P (W, kW, MW)

P

U

I

P

U

I

t

• Spanning en Stroom zijn gelijktijdig of „in Fase“

• Vermogenscurve is altijd positief

• Vermogenscurve heeft 2 x de lijnfrequentie

P = U * I

(W) (V) (A) Bij zuivere Ohmse belasting


• Actief vermogen wordt omgezet in arbeid.

• kW vermogen wordt door de kWh meter

geregistreerd

16


Werkelijk Vermogen (P) en Blindvermogen (Q)

P = U * I * cos φ (W) (V) (A)

Bij Werkelijk- en Blind Vermogen

P

U

I P gemiddeld

= 45°

U I

t

Blindlvermogen opname


Blindvermogen teruggave

P • In de praktijk bijna altijd beide aanwezig

• Momentwaarde altijd Negatief als 1 van de

factoren negatief is

• Wisselstroom energie is op elk moment het

product van spanning x stroom.

• Het werkelijke vermogen is altijd het

rekenkundig gemiddelde van de wisselstroom

17


Schijnbaar Vermogen S (VA, kVA, MVA)

Q

S

P


S = U * I (VA) (V) (A)

S = P² + Q² (VA) (W) (VAr)

• Is bepalend voor het ontwerp van de installatie

- Transformatoren en Generatoren

- Verdeelinrichtingen, zekeringen en automaten

- Kabeldiameters

• 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


Schijnbaar Vermogen

• P = actief vermogen, het bier

• Q= blindvermogen, het schuim

• S= Schijnbaar vermogen, de capaciteit

van het glas

Meer blindvermogen betekent:

> Aansluitcapaciteit nodig

> Transformator capaciteit nodig

Q

P

S

S = Schijnvermogen (VA)P = Werkelijk Vermogen (W)Q = Blindvermogen (VAr)

S = U * IP = U * I * cos φQ = U * I * sin φ

I

QS

PVermogens driehoek



cos φ =


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

P

S


MMSNETWERK

COS ϕ = 1

WERKELIJK VERMOGEN WERKELIJK VERMOGEN

MET COS ϕ COMPENSATIE

BLI

ND

BESPARING BESPARING


Waarom cos φ verbetering toepassen ?

• EFFECTIEVER gebruik van

• Generatoren (opwekking)

• Transformatoren en kabels

• Laagspanningsverdelers

door

• Verlaagde transport verliezen

• Minder spanningsverlies

dus ook:

• Lagere energiekosten en BETERE EFFICIENCY

MMSNETWERK

COS ϕ = 0,7

WERKELIJK VERMOGEN WERKELIJK VERMOGEN

BLIND VERMOGEN BLIND VERMOGEN

ZONDER COS ϕ COMPENSATIE


0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5

% V

A, W

, VA

r

cos ϕ

S en Q in % van P

S

P

Q

Waarom cos φ verbetering toepassen ?

Bij cos ϕ = 0,85 zit er 62% blindvermogen (Q) in de installatie 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


TOEPASSING bij

• Transformatoren

• Motoren in continue bedrijf

• Motoren met lange of te krappe motorkabels

+

-

DECENTRALE COMPENSATIE

M

BELASTINGBELASTING BELASTING

TRAFO

M M~ ~ ~

• 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



TOEPASSING bij

• Groepen inductieve belastingen die gelijktijdig in bedrijf zijn.

GROEPSCOMPENSATIE

• Alleen met belastingen die gelijk in bedrijf zijn. • Geen cos phi waarde monitoring

• Interne bedrijfsnet wordt ontlast van blindstroom • Lage kosten per kVAr

M

BELASTINGBELASTING BELASTING BELASTING

TRAFO

MM M~ ~ ~ ~

+

-



TOEPASSING bij

• Kan op elke laagspanningsverdeler zoals hoofd- en onderverdeler.

CENTRALE COMPENSATIE

• Interne laagspanningsnet achter de gecompenseerde verdeler wordt niet ontlast • Er moet een afgaand veld van de laagspanningsverdeler beschikbaar zijn of worden gemaakt

• 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

TRAFO

COS PHI

M

BELASTING

M M M

BELASTING BELASTING BELASTING

~ ~ ~ ~

+

-


Ib Iw

BELASTING BELASTING

BELASTING BELASTING COS PHI

M M

M M

TRAFO

M M

BELASTING BELASTING


PRAKTIJKSITUATIE

• Combinatie van verschillende methodes om een zo efficiënt mogelijke blindwatt compensatie installatie te ontwerpen

GEMENGDE COMPENSATIE



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?

Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo


Berekening van de besparing op blindverbruik gebaseerd op de energie nota.

0,0068 ( 2016 )

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-16 0 0 0 -€

feb-16 0 0 0 -€

mrt-16 0 0 0 -€

apr-16 0 0 0 -€

mei-16 47658 27351 338 56899 29548 27351 0,64 185,99€ 194

jun-16 0 0 0 -€

jul-16 0 0 0 -€

aug-16 0 0 0 -€

sep-16 0 0 0 -€

okt-16 0 0 0 -€

nov-16 0 0 0 -€

dec-16 0 0 0 -€

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 194

Energie leverancier

Kosten per kVArh in €



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 251 Ampere

kVA verlaging na toepassing blindwattcompensatie 174 kVA



DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 1 Uitbreiding Belasting op bestaande Trafo


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 Huidige Doel Besparing

Bestaand 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 90 95 120 2,86 1,29 1,57 36 30 580,00€ 580,00€

Motor 132 150 100 3,29 1,49 1,8 52,8 50 720,00€ 720,00€

Motor 37 50 120 0,97 0,44 0,53 14,8 15 500,00€ 500,00€

Motor 90 70 90 2,98 1,35 1,63 36 30 580,00€ 580,00€

-€

-€

-€

Totaal kW 349 10,1 4,57 5,53 139,6 125 2.380,00€ 2.380,00€

Trafo verliezen kW 6,00 4,04 1,96

Centrale compensatie kVAr 75 4.600,00€ 4.600,00€

Totaal Compensatie kVAr 200 6.980,00€ 6.980,00€

Totaal verliezen kW 16,10 8,61 7,4874 Minder Verlies in % 46,5%

Totaal verbruik / jaar kWh 725920 33485 17911 15574 Besparing op totaal kWh 2,1%

Totaal Verbruik / jaar in € 45.370,00€ 2.092,80€ 1.119,44€ 973,36€ Totaal investering 13.960,00€

Besparing Boete Blindverbruik per jaar 2.231,00€ Totaal besparingen/jaar 3.204,36€

Trafo belasting in kVA 545 367 58% Terugverdientijd in jaren 4,4

TRAFO

DECENTRAAL

COMPENSATIE

CENTRAAL

Transformator informatie Bedrijfstijd per jaar Energiekosten per kWh

KABELS COMPENSATIE

Kabel









Installatie info


Bestaand en Uitbreiding cos ϕ cos ϕ (verschil) 40% van PM Type Kosten Kosten


Motor 90 95 120 2,86 1,29 1,57 36 30 580,00€ 580,00€

Motor 132 150 100 3,29 1,49 1,80 53 50 720,00€ 720,00€

Motor 37 50 120 0,97 0,44 0,53 15 15 500,00€ 500,00€

Motor 90 70 90 2,98 1,35 1,63 36 30 580,00€ 580,00€

Motor 90 70 80 2,65 1,20 1,45 36 30 580,00€ 580,00€

Motor 30 25 80 0,79 0,36 0,43 12 15 500,00€ 500,00€

Totaal kW 469 13,54 6,13 7,41 187,6 170 3.460,00€ 3.460,00€






Totaal Verbruik / jaar in € 60.970,00€ 2.808,12€ 1.502,87€ 1.305,25€ Totaal investering 20.920,00€



TRAFO


KABELS COMPENSATIE

DECENTRAAL

Kabel

COMPENSATIE

CENTRAAL









Installatie info


Bestaand en Uitbreiding cos ϕ cos ϕ (verschil) 40% van PM Type Kosten Kosten


Motor 90 95 120 -€ -€

Motor 132 150 100 -€ -€

Motor 37 50 120 -€ -€

Motor 90 70 90 -€ -€

Motor 90 70 80 -€ -€

Motor 30 25 80 -€ -€

-€ -€

Totaal kW 469 0 0 0 0 0 -€ -€






Totaal Verbruik / jaar in € 60.970,00€ 1.047,92€ 705,97€ 341,95€ Totaal investering 17.800,00€




KABELS COMPENSATIE

DECENTRAAL

Kabel

TRAFO COMPENSATIE

CENTRAAL


Harm. % t.o.v. 1

1 100

2 0

3 0

4 0

5 20

6 0

7 14,2

8 0

9 0

10 0

11 9,1

12 0

13 7,7

14 0

15 0

16 0

17 0

18 0

19 0

20 0

21 0

22 0

23 0

24 0

25 0

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

1 360

Power Quality Harmonischen

• Grondharmonische: 50 Hz • Theoretisch zijn hogere

harmonischen omgekeerd evenredig met het ranggetal van de harmonische

• Bij 6 puls gelijkrichter 6h +/-1 5e (negatief) 7e (positief)

• Bij 12 puls gelijkrichter 12h +/-1 11e (negatief) 13e (positief)


Power Quality Harmonischen 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 net-

impedantie 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

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)


T1 T2

MS ring

M M M

LOAD LOAD LOAD

Hoofdverdeler 1

M

Hoofdverdeler 2

LOAD


• Extra verliezen in kabels, trafo, motoren en schakelmateriaal

• Verhoogde RMS waarde voor

de stroom en spanning

• Hogere kosten op de energie meter

• Harmonische vervorming op andere LS netwerken op dezelfde MS ring

• Extra verliezen in kabels, trafo, motoren en schakelmateriaal

T1 T2

MS ring

M M M

LOAD LOAD LOAD

Hoofdverdeler 1

M

Hoofdverdeler 2

LOAD

C



𝑓𝑟 = 50 ∗𝑃𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜

(𝑈𝑘 ∗ 𝑄)

RESONANTIE

Hoge stromen door de condensatorbatterij met overbelasting van de condensatoren tot gevolg

Power Quality & Energy Efficiency 20-9-2016

Frakol Power

Quality

37

Power Quality Resonanties

𝑓𝑟 =1

2π ∗ 𝐿 ∗ 𝐶

C

R

L R L C

ADF MULTIPULSE AFEPASSIVEFILTER

Losses

Total harmonic distortion

Physical size

Meets regulation*

Specific harmonic selection

Resonance elimination

Flicker compensation

Configurable

Seriekring Parallelkring

Resonantie als XL = XC = X0

𝑓𝑟 = 50 ∗𝑃𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜

(𝑈𝑘 ∗ 𝑄)

OORZAAK • Net met Inductieve en Capacitieve impedantie • Serieresonantie XL = XC = X0 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.

OPLOSSING • Passief resonantiefilter toepassen (De-tunen) • Netcapaciteit vergroten Frequentie ω0

Imp

edan

tie

MS ring

T1

PASSIEF FILTER

LOAD

Hoofdverdeler 1

M

LOAD

M



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

MS ring

T1

PASSIEF FILTER

LOAD

Hoofdverdeler 1

M

LOAD

M



GESTUURD PASSIEF HARMONISCH FILTER • Idem Passief harmonisch filter maar met continue

harmonischen meting.

• Instelbare grenswaarden voor aan en uit van het filter.

• Filter alleen aktief bij harmonische vervuiling boven de grenswaarde.

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.



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


T1

[P],[Q]

M

LOAD

M

LOAD

[P],[Q],[D]

HV/MV GRID

[Pverliezen]

LS GRID


ACTIEVE FILTERS • Complexe Belastingen ongecompenseerd


T1

[P],[Q],[D]

[Pverliezen]

M

M

LOAD

LOAD

ADF

HV/MV GRID

LS GRID

[Q],[D] [P],[Q]


ACTIEVE FILTERS • Complexe Belastingen gecompenseerd



• Het injecteren van een stroom in

tegenfase met de harmonische

stroom

• Vergelijkbaar met tegengeluid

om achtergrond geluiden op te

heffen

ACTIEF FILTER Werking

i compensation

control signal

PROCESSOR

COMPUTER

Measurement Reference

compensation current

POWER

l ine current

CONTROL

load current

v line

i line i load

TRAFO LOAD

T7 [Pverliezen] T6

kabel

l = 80 m

Hoofdverdeler

M

LOAD

M

LOAD

10 kV ring


Power Quality Blindvermogen DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken

Installatiegegevens: Trafo 1600 kVA 400V-50Hz Uk=6% Pv=1,2% 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.



S in kVA P in kW Q in kVAr Cos ϕ

DECENTRALE / CENTRALE COMPENSATIE case 2 Cos ϕ verbetering en harmonischen onderdrukken



I1 in A I2 in A I3 in A Cos ϕ




thdU L1 thdU L2 thdU L3 thdI L1 thdI L2 thdI L3 Cos ϕ


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 1200 A

har 5 260 A

har 7 54 A

har 11 82 A

har 13 35 A

har 17 40 A

har 19 22 A

har 23 25 A


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 691 Ampere

kVA verlaging na toepassing blindwattcompensatie 478 kVA




Verstemmingsfactor P7 % 𝑠𝑝𝑜𝑒𝑙𝑒𝑛

𝑓𝑟 = 50 ∗1

𝑃

𝑓𝑟 = 189 𝐻𝑧






Huidige cos phi waarde 0,41 Doel cosinus phi 0,95 Boete Blindverbruik per jaar 12.000,00€


Installatie info


Bestaand 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 3x240 80 8,63 1,60 7,03 -€ -€

-€ -€

-€ -€

-€ -€

-€ -€

-€ -€

-€ -€

Totaal kW 340 8,63 1,60 7,03 0 0 -€ -€





Totaal verbruik / jaar kWh 2.121.600 115.947 36.783 79.164 Besparing op totaal kWh 3,7%

Totaal Verbruik / jaar in € 132.600,00€ 7.246,68€ 2.298,95€ 4.947,73€ Totaal investering 31.000,00€



Kabel

TRAFO COMPENSATIE

CENTRAAL


KABELS COMPENSATIE

DECENTRAAL

T7 [Pverliezen] T6

kabel

l = 80 m

M

COS PHI LOAD

M

LOAD

10 kV ring

Hoofdverdeler



Installatiegegevens: Trafo 1600 kVA 400V-50Hz Uk=6% Pv=1,2% NA INSTALLATIE VAN DE COS ϕ INSTALLATIE MET P7 FILTER: • Cos ϕ verbetering van 0,41 naar 0,95 gemiddeld • thdu van >12% naar < 5% • Demping harmonischen 59%

• Energiebesparing ca 80.000 kWh per jaar • Energiebesparing ca 3,7 % op jaarverbruik v/d machine

• Kostenbesparing op Energie ca € 5.000,- per jaar • Kostenbesparing op Blindvermogen ca € 12.000,- per jaar


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 220911 Condensatoren) • Minder warmteontwikkeling , langere levensduur componenten • Lagere onderhoudskosten voor de elektrische installatie

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




Dank u voor uw aandacht

COS PHI VERBETERING...20-9-2016 Frakol Power Quality Power Quality & Energy Efficiency 1 COS PHI...

Documents

Transcript of COS PHI VERBETERING...20-9-2016 Frakol Power Quality Power Quality & Energy Efficiency 1 COS PHI...