Storingsanalyses en predictieve energielogging in hedendaagse installaties. Bart Verhelst Karybel bvba

Storingsanalyses en predictieve energielogging in hedendaagse installaties Bart Verhelst Karybel bvba

1

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

2

Inleiding

Spin off

• Labo testen (conformiteitstesten) • Onderzoek (toegepast en fundamenteel) • Opleiding (PQ en LS cursus)

• • • • • •

Testen on site Studies Advies / consultancy Expertises Project management Opleiding op maat

3

•

Analyses waarbij onder andere via metingen op de installatie de oorzaak van de problemen wordt onderzocht indien nodig ondersteund door labometingen

•

Studies gebaseerd op meetgegevens uit analyses, voor specifieke problemen, ...

•

Advies in het kader van uitgevoerde analyses, specifieke problemen, voorbereiding van technische dossiers, onder de vorm van opleiding, ...

•

Expertises zowel in opdracht van een partij in verzekeringskwesties, binnen een gerechtsdeskundig onderzoek, als voorbereiding op een deskundig onderzoek, ...

•

Project management waarbij de implementatie van voorgestelde oplossingen en het effect van de oplossing wordt opgevolgd zodat u zich op uw kernactiviteiten kan focussen.

4

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 (PQ)parameters  Energie en vermogensmetingen

 Bepalen van elektrische verliezen in installaties  Technisch-economische studies  Algemeen advies en consultancy op elektrische installaties

 Expertise opdrachten

5

Inhoud • Inleiding: Korte voorstelling Karybel • Case 1: Storingen op elektrische installatie door energie-efficiënte systemen • Case 2: Reactief vermogen regeling • Case 3: Preventieve netmonitoring • Case 4: Energielogging als predictief onderhoud

6

Case 1: Storing door warmtepompen • Probleemstelling: Binnen een bedrijf 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: Korte netkwaliteitsmeting op de installatie gevolgd door langdurige monitoring. Op basis hiervan evaluatie naar verdere acties 7

Netanalyse volgens EN50160 • 2013

2014

2015

 Voldoet niet volgens de EN50160  Netbeheerder werd gecontacteerd, zonder verbetering maar …

8

Spanningsproblemen • Spanningsverloop op fase 3 (1s meetinterval)

9

Spanningsproblemen • Spanningsverloop op fase 3 (1s meetinterval)

10

Spanningsproblemen • Spanningsverloop Fase 1 en 3 (1s meetinterval)

11

Spanningsproblemen

12

Spanningsproblemen • Op 20 / 02 / 2015

13

Spanningsproblemen • Meetgegevens Flicker tijdens spanningsdalingen, voor en na de fout

14

Spanningsproblemen • Meetgegevens harmonics voor en na de fout THD (U) < 2,9%

15

Besluit • 2 verschillende fenomenen => analyse via meting • Na optreden van de fout en herstelling nog steeds afwijking van de EN50160 maar enkel op harmonics  oorzaak gekend • Voor optreden fout sterke afwijking flickerwaarden, na optreden en herstel geen afwijking flicker  fout manifesteerde zich geleidelijk en werd na verloop van tijd erger 16


17

Case 2: Reactief vermogen regeling • Probleemstelling: Binnen een bedrijf 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. Logging van cos phi en vermogen op de installatie. 18

Situatieschets

Log locatie 1 Loglocatie 2

19

Cos phi • Actief vermogen en Cos phi 165

1,32

135

1,08

105

0,84

75

0,6

45

0,36

15

0,12

-15

Total (DPF)

Total ( kW)

W Av g DPF Av g

-0,12 1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

20

Meting aan aankomst • Stroomverloop 200ms Period Min 200ms Period Max 200ms Period Av g

440

360

L1 (A)

280

200

120

40

-40 200ms Period Min 200ms Period Max 200ms Period Av g

440

360

L2 (A)

280

200

120

40

-40 200ms Period Min 200ms Period Max 200ms Period Av g

440

360

L3 (A)

280

200

120

40

-40 1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

21

Meting aan aankomst • Verloop actief en reactief vermogen 175

W Av g v ar Av g

125

Total ( kW, kvar)

75

25

-25

-75

-125 1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

22

Meting aan condensatorbatterij • Stroomverloop 200ms Period Min 200ms Period Max 200ms Period Av g

165

132

L1 (A)

99

66

33

0 200ms Period Min 200ms Period Max 200ms Period Av g

165

132

L2 (A)

99

66

33

0 200ms Period Min 200ms Period Max 200ms Period Av g

165

132

L3 (A)

99

66

33

0 1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

23

Meting aan condensatorbatterij • Verloop reactief vermogen 6

v ar Av g

-6

Total (, kvar)

-18

-30

-42

-54

-66 1/11

2/11

3/11

4/11

5/11

6/11

7/11

24

Besluit • Vaststellingen – Cos phi tijdens productie = +/- 1 – Cos phi tijdens stilstand = +/- 0,65  reactiefboetes (boetes soms verdoken opgenomen in andere kosten) – 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 … 25


26

Case 3: Preventieve netmonitoring • Probleemstelling: Bedrijf wenst windturbines te plaatsen. Ervaring uit andere cases leert dat netkwaliteit uitermate belangrijk is voor continuïteit in productie in het bijzonder onbalans. Cases uit het verleden hebben grote productieverliezen aangetoond

• Aanpak: Onderzoek richt zich op het monitoren van de huidige netkwaliteit en toetsing aan de normering hieromtrent

27

Toetsing aan normering • Toetsing aan normering: – EN50160: Voltage characteristics of electricity supplied by public electric networks – Synergrid C10/17: Power Quality voorschriften voor netgebruikers aangesloten op openbare midden- en hoogvoltagenetten (Belgische voorschriften) – Opmeten van : • • • • •

Spanning Flicker THD Harmonischen en interharmonischen Onbalans

specifieke aandacht voor onbalans 28

Toetsing aan normering • Vaststellingen: – Limieten volgens de EN50160 zijn veel soepeler dan C10/17 – Ervaring uit eerdere cases op vlak van onbalans toont aan dat drie methodes bestaan: • Symmetrische componenten: Direct / invers / homopolair (methode van meetapparatuur) • Berekening op basis van referentie impedantie (C10/17) • Gemiddelde van de fasen bv. ((L1+L2)/2)/L3)

29

Onbalansmeting • Vaststellingen: – Symmetrische componenten

30

Onbalansmeting • Vaststellingen: – Berekening referentie impedantie Unbalance according to C10/17 (10min avg, with min Scc) 1.8

1.7

1.6

Unbalance [%]

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1

1 28/02/15

1/03/15

2/03/15

3/03/15

4/03/15 Date

5/03/15

6/03/15

7/03/15

8/03/15

31

Onbalansmeting • Vaststellingen: – Gemiddelde berekening Unbalance (average calculation method) phase 1 Vs average phase 2 and 3 1.6

1.4

1.2

Unbalance [%]

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 28/02/15

01/03/15

02/03/15

03/03/15

04/03/15 Date

05/03/15

06/03/15

07/03/15

08/03/15

32

Besluit • Vaststellingen: • Verschillende normeringen geven andere grenswaarden • Verschillende berekenmethodes leiden tot verschillende resultaten

• Besluit: • Weet op welke basis de specifieke toepassing beveiligt • Gebruik meetdata om preventief naar de fabrikant aan te tonen hoe de situatie is en in welke mate de apparatuur zal kunnen functioneren in die omgeving.

33

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

34

Case 4: Energiemonitoring 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

35

235

Normal Period Min Normal Period Max Normal Period Av g

L1 (V)

230 225 220 215 210 235


L2 (V)

230 225 220 215 210 235

%H1L1 (V) %H1L2 (V)

4,8

680

0 6

520

%H1L3 (V)

6 4,8

4,8

L3 (V)

230 225 220

L1 (A)

840

360 200 1000

1,2

3,6

%H1N (V)

680 520

1,2

THD % Order 3 Order 5 Order 7 K-Factor A

3,6 2,4 1,2


18 12

0 10 8

520

0 8

360

6,4

20/9

21/9

Spanning & stroom

22/9

4 2

0,95

24/9

25/9

26/9

1,6

0,89

0,86

0,83


8 6 4 2

0,8 0,95

0 400

PF Min PF Max PF Av g

0,92

240 160

0,89

0,86

80

L2 (PF)


320

%H1N (A)


0,92

4,8 23/9 3,2


0 10

%H1L3 (A)

200

Power factor



6

L1 (PF)

%H1L1 (A)

200

1000

%H1L2 (A)

6

680


24

360

840



2,4

0 30

840

L2 (A)

THD(U) & THD (I)


2,4

0 6

215 210 1000

L3 (A)


3,6

0 20/9

21/9

22/9

23/9

24/9

25/9

0,83

26/9

0,8 0,95

Harmonischen


0,92

0,86

L3 (PF)

0,89

0,83

0,8 0,95

Vermogens


0,92

0,86

Total (PF)

0,89

0,83

0,8 20/9

21/9

22/9

23/9

24/9

25/9

26/9

36

Transformatorverliezen Sankey Diagram

97 à 99% van primair vermogen

Overige wervelstroomverliezen 0,7 à 2% lastverliezen

Wervelstroomverliezen Joule verliezen

0,1 à 0,2% nullastverliezen

Hysteresis verliezen Wervelstroom 80%95% 15%

5%20%

X%

85%

37

Transformatorverliezen – Vermogen door een transformator bestaat uit: - 97 à 99% primaire vermogen (transformatie van vermogen) - 0.7 à 2% lastverliezen (jouleverliezen, wervelstroom lekveld trafo en overige wervelstroomverliezen in kuip, klemmen, enz ..) - 0.1 à 0.2% nullastverliezen (hysteresis & wervelstroom in blikpakket) – Alle nullastverliezen in 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

38

Transformatorverliezen

39

Deraten vs. K-rated transformator • Derating faktor ‘K’: • Alternatief: K-rated transformatoren

40

Deraten vs. K-rated transformator Enkele nadelen van derating/overdimensionering versus 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

41

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 / permanente monitoring kan nuttig zijn in bepaalde gevallen 42

Hoogmolenstraat 104 8790 Waregem België www.karybel.be [email protected] 0496/797615

43

Storingsanalyses en predictieve energielogging in hedendaagse installaties. Bart Verhelst Karybel bvba

Recommend Documents