Spanningskwaliteit vanuit afnemers
perspectief.
Patrick Marteijn Dow Chemical BV
Spanningskwaliteit vanuit afnemers perspectief
• Wat betekent een verstoring van de kwaliteit voor een afnemer • Gevoeligheden en gevolgen spanningskwaliteit in de industrie • Wat kun je zelf doen om te blijven “vliegen” • Het belang van monitoring • De verantwoordelijkheidsdriehoek 18 November 2014 P.Marteijn ; DOW Chemical B.V.
Wat betekent een verstoring voor de afnemer Netwerk: Uitval van elektriciteit
Minuten onderbreking
Afnemer: Verstoring in de processen
Aantal process stops
Kwaliteitsaspecten voor de afnemer: - Externe en Interne spanningsdips - Uitval van voedingen
99%
-
Spanningsstabiliteit Frequentiestabiliteit Flikker Harmonischen
1%
Gevolgen van spanningskwaliteitsproblemen Uitval van Processen Produktie verlies - Vaste verlies post voor iedere keer dat het gebeurt - Extra kosten voor elk uur dat niet geproduceerd kan worden ( Opstart tijd, verlaat door schade , contractuele verplichtingen) Reparatie kosten - Extra kosten voor het herstellen van gevolgschade Overschijdingen van vergunningen.
Gevoeligheden van spanningskwaliteit
Uitval van elektrische voedingen -
Dubbel onafhankelijke voedingen Omschakel systemen en herstart systemen Eigen opwekkingen en eiland mogelijkheden. Netwerk topologie
Spanningsdips -
Dip karakteristieken
(Hoofdstuk 2)
- Rest spanning - Duur van de dip - Aardingssystem en type kortsluiting - Escalatie van dips (Cross country )
-
Gedrag van processen
(Hoofdstuk 3)
Cigre C4-110 UIE WG2: 2006-2011
Waar liggen de gevoeligheden 1) Beveiligingssystemen (30%) Loss of both independent feeders external grid Severity of external power dips. Sensitivity of applied ground fault or differential protection VSD protections Control circuits. Power dip protection
Coordinatie van disciplines Process technologie
2) Omschakelsystemen (5%) Reliable design and operation Generic design; coordination with process time constants
3) Herstart mechanismen (65%) Review and test capabilities
Team effort process/process control / electrical VFD systems and related control circuits
Electrotechniek
Process Automatisering
Wat kunnen we doen: Netwerk topologie 0%
Independent feeders
Grid A
Generation support
65%
0%
60% Automatische omschakeling
G
Plant 1A
Grid B
G
Plant 1B Optimize Sk
Plant 2A
Plant 2B Systeem aarding
Wat kunnen we doen: ontwerp en testen
Coordinatie van disciplines Process technologie
Automatische omschakeling
Plant 1A
Plant 1B
Electrotechniek
Wat ?
Hoe ?
Process Automatisering
Wat moet er gebeuren Zorg dat het process blijft draaien als: • Een van de onafhankelijke voedingen uitschakelt. • Er een verstoring is in het externe net. Door het implementeren van technische oplossingen
• Automatisch omschakelen naar een andere voeding • Automatisch herstarten of dipbeveiligingen op kritische apparatuur en instrumentatie
Hoe meten we process gevoeligheid
Process
Immunity Time
Process parameter
Voltage [pu]
De totale tijd tussen het moment dat de spanning wegvalt en het moment dat de proces parameter de limieten overschreidt en het dus gevolgen heeft voor het proces (T_dip + T restart ) PIT
1.0 Pass 0.8 0.6
Contactor immunity varies by manufacturer
0.4
plimit 0.2
Fail
0.0
tdip
trestart
Process immunity
Time
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180 200 Time, [ms]
Equipment immunity
Wat doen we met PIT ; praktijk voorbeeld ? Process parameter
PIT is de basis voor implementatie process van de technische oplossingen
PIT
plimit
Time
trestart
tdip
LEVEL 1
PIT > 3 sec
Voltage [pu]
Tijd om wat te herstellen
LEVEL 2
LEVEL 3
Process parameter
PIT
Priority
Action
Reactor Cooling DOL IM 1 (water)
Reactor cooling water temp
5s
4
Restart 1
Oil pump
Oil pressure
1,5s
2
Crucial
DOL IM 2 – fan
Cooling of the water circuit
3min
7
Restart 3
DOL IM 3 (feed)
Flow rate
30s
6
Restart 2
ASD 1 (mixer)
Reaction time
6s
5
Restart
ASD 2 (air)
% O2
2s
3
Mitigate
Temperature sensor
Reactor temperature
1h
8
Oxygen measurement
% O2
1s
1
1h
8
Reaction
1.0 Pass 0.8 0.6
Contactor immunity varies by manufacturer
Cooling tower P&Id
0.4 0.2
Fail
0.0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180 200 Time, [ms]
PIT < 3 sec Geen tijd voor herstel
Control
PLC with UPS
Mitigate
Wat doen we met PIT ; praktijk voorbeeld ? Process parameter
PIT
Herstarten van motoren.
plimit
Time
trestart
tdip
PIT > 3 sec
-
Kies voor restart systeem (central/decentraal) Niet alles gelijk, critische eerst (90% restspanning) Coordinatie besturings systeem. Mechanische beperkingen
Voltage [pu]
Tijd om wat te herstellen Equipment immunity
1.0 Pass 0.8 0.6
Contactor immunity varies by manufacturer
0.4 0.2
Fail
0.0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180 200 Time, [ms]
PIT < 3 sec Geen tijd voor herstel
-
Overnemen redundant equipment Pas process design aan waardoor PIT groter wordt Gebruik UPS systemen of powerdip modules. Optimaliseer process beveiligingen.
Cooling tower P&Id
Hoe belangrijk is datamonitoring
• 0.6% dip at Cracker 15 kV
Weet ik wat er is gebeurd ? (storingen)
100% MDP-A
[ % ]
Voltage drop with restart
MCC-1A MCC-3A
p
MCC-2A 9 8
MCC-4A
d r o
93% at 6 kV
6
MCC-STAT-A
7
Total-A
5
Werkt ons ontwerp ?
V o l t a g e
4
(testen )
1 0 0
5
10
15
20
25
30
35
Time [s]
Transfer time: 1.4 sec.
1000 amps starting
Electrische data: Eigen relays en gegevens uit het netwerk
calculated
3 2
Start MP7321B
Stop
MP7124A???
X101: Powerdip 18012007 Cutter trips RPM extruder drops 50% in 5 seconds RPM cutter has 5 seconds RPM dip but recovers until trip after 65 seconds. In that time level increase with 6% By what signal was the cutter stopped ? AT 35 RPM is 16:49:43 extruder motor problem ??? Die pressure ? Water temp after the die Torque after 5 seconds > 50%
1200
Procesdata: Maak goed gebruik van besturingssystemen - Maak selectieve lijst van procesmetingen - Gebruik snelle data logging tijdens dips
1000
100 90 80 70
800
60 600
50 40
400
30 20
200
]
29
:5 2:
09
5 sec/unit
DAIF528 [MX101RPM
16
8/ 07
01 /1
01 /1
8/ 07
16
:5 2:
49
29
01 /1
8/ 07
16
:5 1:
09
16
8/ 07
01 /1
01 /1
8/ 07
16
:5 1:
49
tijd DAIF523 [MKX RPM]
:5 1:
29 01 /1
8/ 07
16
:5 0:
09 01 /1
8/ 07
16
:5 0:
49
:5 0: 16 8/ 07
01 /1
01 /1
8/ 07
16
:4 9:
29 :4 9:
09 :4 9:
16 01 /1
8/ 07
16 8/ 07 01 /1
01 /1
8/ 07
16
:4 8:
49
0
16:49:43 X101 extruder motor probleem [DO/DI] 16:50:24 X101 extruder STOP 16:51:30 S111 warning laag of hoog nivo 16:55:50 X101 Preheat stap [=opstarten] 16:55:51 X101 snijmessen stop 16:59:49 S11 super hoog nivo 17:00:49 Normale stop op R101/ST101 tgv andere sequencen [lees X101/S111 problemen]
DAIF422 [S111 nivo]
10 0
Voorbeeld van dip meting Praktisch voorbeeld
•
Melding beide 150kV kabels onder de Westerschelde uitgevallen Sneeuwbuien temperatuur rond 0 graden.
5:18:43 3 periode sluiting fase R en S 5:19.07
3 periode sluiting fase S en T
2 powerdips 24 seconden uit elkaar 65% remaining 65 m/sec. Duidelijk wat er aan de hand is !! TENNET
50kV 150 kV
G
Westerschelde
G ELSTA
65% remaining voltage
50 kV
G
DOW
G
Samen verantwoordelijk
Netwerk:
Hou dips beperkt en kort en geef informatie
Vragen ?
Opmerkingen ? Afnemers Blijf draaien bij dips
Fabrikanten Denk mee over robuustheid
Presentatiedia blauw
