Urządzenia firmy MEDCOM do poprawy jakości zasilania

Rys. 1. Panel monitorująco-sterujący łącznika STS

Odkształcenia napięcia w sieci zasilającej oraz prądu pobieranego przez odbiorniki nieliniowe generują dodatkowe straty, które w przypadku transformatorów mogą być zwiększone nawet kilkudziesięciokrotnie (standard IEEE 1561). Urządzeniami, które mogą eliminować wymienione wyżej zagrożenia, są szybkie łączniki bezstykowe oraz filtry aktywne.

SZYBKIE ŁĄCZNIKI BEZSTYKOWE

Szybkie łączniki bezstykowe STS (Static Transfer Switch) zapewniają praktycznie bezprzerwowe przełączenia w układach zasilania odbiorników oraz bezprzerwowe włączanie obwodu obejściowego w zasilaczach UPS.

Rys. 2. Łącznik 3-fazowy, 4-biegunowy (63 A) – moduł 19"

Przełączenie jest realizowane ok. 20 razy szybciej niż w klasycznych układach stycznikowych (typowo ¼ okresu), co pozwala na zachowanie ciągłości pracy najczulszych na przerwy w zasilaniu odbiorników.

Duża przeciążalność prądowa STS-ów zapewnia poprawność przełączeń realizowanych w stanach awaryjnych, natomiast zastosowana technologia "bez przerywania prądu" oraz wewnętrzny system ochrony przepięciowej eliminują narażanie zasilanych odbiorników na przepięcia łączeniowe.

Łączniki 1-fazowe są wykonywane jako dwubiegunowe, tzn. przełączenie następuje w obwodzie fazowym oraz neutralnym. Łączniki 3-fazowe są wykonywane w dwóch wariantach - jako 3-biegunowe i 4-biegunowe. Prądy znamionowe łączników zawierają się w zakresie 63 A ÷ 1000 A.

Cechy charakterystyczne łączników:

• szybkie przełączenie na linię rezerwową (do 6 ms - typ. do 3 ms),
• bardzo szybkie przełączenie powrotne i serwisowe (do 0,2 ms),
• bardzo duża przeciążalność prądowa (1500%/20 ms, 1000%/0,2 s, 400%/5 s),
• duży dopuszczalny współczynnik "crest factor" prądu wyjściowego (3,5),
• duży dopuszczalny zakres zmian napięcia wejściowego (-25%÷+20%),
• automatyczne przełączanie linii po przekroczeniu programowanych limitów napięcia lub prądu,
• możliwość włączania lub blokowania "retransferu" tj. powrotu do zasilania z linii ustalonej jako podstawowa (po odzyskaniu przez nią właściwych parametrów),
• sterowanie automatyczne oraz ręczne (lokalne i zdalne),
• sygnalizacja stanu łącznika i linii zasilających,
• przełączanie bardzo szybkie, ale bez przerywania prądu (bez generowania przepięć),
• wewnętrzne ochronniki przepięciowe (1 kV), zabezpieczające zasilane odbiorniki,
• duża niezawodność działania dzięki wewnętrznej redundancji układów zasilania i pomiarów oraz układów sterowania łącznikami tyrystorowymi,
• układ wewnętrznych (ręcznych) łączników obejściowych, umożliwiających serwis STS-a bez przerwy w zasilaniu odbiorników,
• możliwość realizacji szybkich układów SZR oraz przełączników "bypass" (w zasilaczach UPS).

Panel monitorująco-sterujący łącznika STS podaje bieżące informacje o synchronizacji oraz sprawności doprowadzonych linii zasilających, sygnalizuje, która linia jest aktualnie ustalona jako preferowana oraz która jest aktualnie włączona. Panel umożliwia również realizację lokalnego przełączania ręcznego, "załączanie- wyłączanie" retransferu oraz ustalanie, która linia będzie preferowana.

FILTRY AKTYWNE

Rys. 3. Obudowa i wnętrze łącznika 3-fazowego, 4-biegunowego (400 A )

Filtr aktywny - włączony równolegle do odbiornika nieliniowego - kompensuje odkształcenia prądu pobieranego przez odbiornik z sieci zasilającej. Przy większych mocach znamionowych filtr może być wyposażony w układ sterowania, zapewniający równoczesną kompensację mocy biernej. Przykładowe przebiegi prądów dla dwóch trybów pracy filtra są przedstawione na rysunku 4.

Podczas pracy w trybie kompensacji harmonicznych filtr zapewnia pobór z sieci (przez układ "filtr + obciążenie nieliniowe") prądu o przebiegu sinusoidalnym, lecz prąd ten może być przesunięty fazowo w stosunku do napięcia sieci zasilającej. Pracując w trybie z pełną kompensacją prądu, filtr dodatkowo "przesuwa" prąd tak, że układ "filtr + obciążenie nieliniowe" stanowi dla sieci zasilającej odbiornik o charakterze liniowym.

Zastosowanie filtru umożliwia:

• zmniejszenie szczytowej wartości prądu pobieranego z sieci,
• zmniejszenie skutecznej wartości prądu pobieranego z sieci,
• zmniejszenie wartości prądu rozruchowego,
• zmniejszenie zawartości harmonicznych prądu pobieranego z sieci,
• kompensację mocy biernej.

Filtr aktywny może współpracować z filtrem pasywnym, tworząc tzw. układ hybrydowy. Dzięki zaawansowanym algorytmom sterowania mogą być realizowane dwa warianty współpracy:

• filtr aktywny kompensuje odkształcenia, a filtr pasywny moc bierną,
• filtr pasywny kompensuje odkształcenia powodowane przez jedną harmoniczną, a filtr aktywny pozostałe odkształcenia i moc bierną.

Filtry aktywne mogą współpracować zarówno z odbiornikami niskiego, jak i średniego napięcia. W przypadku odbiorników zasilanych z sieci średniego napięcia filtry mogą być dołączane bezpośrednio przy odbiorniku (rys. 5a) lub za pośrednictwem oddzielnego transformatora (rys. 5b).

Rys. 4. Przebiegi prądu obciążenia (Io) oraz prądu pobieranego z sieci (Is) przy trybie sterowania z kompensacją harmonicznych (a) oraz z pełną kompensacją prądu (b)

Dołączenie filtru bezpośrednio przy odbiorniku (rys.5a) jest korzystniejsze, gdyż występuje wtedy tylko jeden transformator, obciążony skompensowanym prądem o przebiegu sinusoidalnym. Minimalizuje to straty w transformatorze TRo oraz obniża koszty inwestycji. Przy dużych stromościach odkształceń prądu - zwłaszcza w nieliniowych odbiornikach dużej mocy - korzystnym rozwiązaniem są nowej generacji wielopoziomowe filtry aktywne serii FAW.

Niezależnie od dużej stromości prądu kompensacji, charakteryzują się one możliwością bezpośredniej współpracy z odbiornikami o napięciu do 3×690 V. Dla porównania - przy mocy znamionowej 200 kVA filtr standardowy charakteryzuje się stromością prądu kompensacji rzędu 400 A/ms, natomiast filtr FAW stromością około 2000 A/ms.

Rys. 5. Sposoby współpracy filtru z odbiornikiem nieliniowym SN

Filtry mają bardzo zaawansowany system sterowania i mogą być łączone do pracy równoległej. Przy pracy równoległej dwóch filtrów moc kompensacji rośnie dwukrotnie, ale dwukrotnie rośnie również maksymalna stromość generowanego prądu kompensacji.

Przy dwóch jednostkach 200 kVA będzie ona zatem wynosiła 4000 A/ms. Za wielopoziomowe filtry nowej generacji firmie MEDCOM została przyznana podczas Targów Energetab 2010 "Nagroda PSE Operator S.A. za najlepszy produkt w dziedzinie jakości energii elektrycznej".

MEDCOM
www.medcom.com.pl