Ultragyors, moduláris kialakítású ECOsine Active Sync aktív felharmonikus szűrő a KRL kínálatában
Már elérhető a KRL kínálatában a svájci Schaffner cég új generációs, ultragyors, moduláris kialakítású ECOsine Active Sync aktív felharmonikus szűrője, mely 100 µsec alatti reakcióidővel kompenzálja a felharmonikus áramokat akár az 50. rendszámig. Az új termék hatékony megoldás a hálózati problémák és zavarok gyors megszüntetéséhez. Meddő teljesítmény-, és aszimmetrikus terhelés kompenzálás, 0 vezető terhelésmentesítése, valamint 5 % alatti THDI tartás jellemzi a legnehezebb hálózati körülmények és dinamikusan változó terhelés mellett is.
Az ECOsine sorozatba tartozó aktív szűrők kiküszöbölik a fázisjavítók és a passzív szűrők problémáját, ugyanis hagyományos kondenzátorok helyett a legújabb technológiának megfelelően elektronikus úton 180°-kal eltolt harmonikus kompenzáló áramokat állítanak elő, és táplálnak vissza a hálózatba. Az ECOsine-szűrők egészen 2500 Hz-ig képesek kompenzálni vagy kioltani a harmonikusokat, ezáltal egyszerűen, de hatékonyan elvégzik a hálózat „megtisztítását”.
Alkalmazási lehetőségek:
A 60 A-es moduláris kialakítás, elérhető fali konzolos, vagy állószekrénybe szerelt kivitelben is. A kompakt kialakításnak köszönhetően, szekrénybe szerelve 300 A-ig bővíthető a szűrési áramerősség.
Miért hallunk egyre többet a villamos energiaminőségről?
A villamos szakemberek környezetében manapság igen gyakran előkerülő fogalom a felharmonikusok. Ennek következtében már jelentős mennyiségű cikk készült a témáról, minden bizonnyal jelen sorok olvasója is találkozott már különböző műszaki elemzésekkel, melyekben remek szakemberek taglalják a felharmonikusok problematikáját. Manapság az 50 Hz-nél magasabb frekvenciákon jelentkező hálózati zavarok műszaki hátterét nem lehet elégszer ismételni, mert egyre gyakoribbak a felharmonikusok okozta hálózati problémák, melyekre az üzemeltetők keresik a válaszokat. A jelen cikkben szeretnék felhívni a figyelmet a modern villamos hálózatokra leselkedő veszélyforrásokra és mindenki számára világos tájékoztatást adni arról, hogy miért rendkívül fontos dolog a megfelelő felharmonikus szűrés kivitelezése.
A villamos-energia felhasználók gyakran szenvednek az ellátás nem megfelelő energia-minőségétől.
A megbízhatóság és a hatékonyság alapvető fontosságú az üzleti tevékenységek esetében. Ez magában foglalja a gépek, termelő berendezések és irodai eszközök zavarmentes üzemelését is. Azonban ezek a feltételek nem mindig állnak fenn, még szünetmentes tápegységek (UPS) és tartalékgenerátorok alkalmazása mellett sem. A hibák okai gyakran nem nyilvánvalóak. Az energiaminőségi problémák gyakran az ilyen jellegű hibák fő okozói, melyek esetében mérésekkel és hálózati analízisekkel lehet fényt deríteni a problémák fő okaira. A felharmonikusokkal terhelt hálózat és vezetékek nem használhatók ki teljes mértékben, emiatt az ilyen hálózatok százalékos vesztesége magas. A villamos berendezések üzemelőinek a felharmonikusok hatására megnövekedett elhasználódásra, rövidebb üzemidőre kell számítaniuk és fel kell készülniük arra is, hogy a megnövekedett felharmonikus torzítás hatására teljes rendszer leállás, védelmek hibás működése is történhet. Azt mondani se kell, hogy a váratlan energiaellátási problémák mekkora gondot tudnak okozni a fogyasztók számára. Emiatt fontosnak tartom, hogy a villamos beruházások során a beruházók ne csak az olyan szempontokat vegyék figyelembe, mint az ár és az energiamegtakarítás.
Az olyan modern villamos berendezések, mint a változtatható sebességű motorhajtások, az elektronikus eszközökben alkalmazott kapcsolóüzemű tápegységek, vagy a fénycsöves lámpatestek előtétjei mind jelentősen hozzájárulnak az energia megtakarításhoz és a villamosság sokkal hatékonyabb felhasználásához. Ugyanakkor a működési módjuk szinuszostól eltérő áramfelvételt eredményez a hálózatból. Ez a nem szinuszos áram az alapharmonikus 50 Hz frekvenciájú jelalakból és ennek egész számú többszöröseiből, a felharmonikusokból áll. A harmonikus áramok keresztülfolynak a hálózati impedanciákon, transzformátorokon, induktivitásokon és harmonikus feszültségek kialakulását eredményezik. Ennek eredményeként a többi, ugyanarra a hálózati ágra csatlakozó fogyasztó tápfeszültsége torzul, ezzel kérdéseket felvetve a berendezések élettartamával, funkcionalitásával és megbízhatóságával kapcsolatban. Mindegy, hogy prések, hegesztő berendezések, fordulatszám-vezérelt hajtások vagy villanymotorok vannak a hálózaton, manapság csaknem minden nemlineáris fogyasztó súlyos feszültségtorzítást okozhat.
A felharmonikusoknak komoly hatásai vannak!
A felharmonikusok csökkentik a villamos rendszer hatékonyságát és jelentős energia veszteséget okoznak. A harmonikus áramok túlterhelik és melegítik a villamos berendezéseket, az elosztó transzformátorokat, megszakítókat, biztosítókat, vezetékeket, stb. Ez a rendszer idő előtti öregedéséhez vezet és a villamos energiarendszer kapacitásának növelését teszi szükségessé. A harmonikusok túlterhelik a kondenzátortelepeket a fázisjavító berendezésekben és az elektronikus vezérlések hibás működéséhez vezetnek, zavarokat okoznak az érzékeny orvosi eszközökben és összeomlásokat a kommunikációs hálózaton.
Pénzügyi hatások
Sajnos az üzemeltetők a felharmonikusok csökkentését egy költséges kellemetlenségnek tekintik. Nagyon gyakran a tervezési fázisban nem kerül bele a projekt költségvetésébe az energiaminőséget javító szűrő berendezés. Ugyanakkor a figyelmen kívül hagyása potenciálisan jelentős költségkövetkezményekkel jár. Előfordulhat, hogy a villamos hálózat kapacitását kell utólagosan megnövelni, esetleg a drága berendezések hibásodnak meg idő előtt, vagy a hálózati zavarok okoznak termelés kiesést. Magyarországon még nem rónak ki büntető díjakat az energiaszolgáltatók a minőségi előírásokat megszegőkre, de elképzelhető, hogy a súlyosbodó hálózati problémák hatására ez a forgatókönyv is előfordulhat.
Fontos, hogy napjainkban a felelős üzemirányítók, műszaki szakemberek időben észrevegyék az energiaminőség fontosságát és megelőzzék a felharmonikus problémákat a villamos hálózatokon! A szűrő berendezések beszerzési költségét a kockázati tőkével kell összevetni! Ha a gyárak, gépsorok, vagy a gazdasági szempontjából létfontosságú berendezések váratlanul leállnak, az lényegesen nagyobb kiesést, pénzügyi veszteséget okozhat a vállalkozások számára, mint egy aktív felharmonikus szűrő beszerzése. Az üzemvezetők akkor járnak el helyesen, ha hálózati analízissel felmérik a villamos hálózat kockázatait és megvalósítják a szükséges megelőző intézkedéseket a leállások elkerülése érdekében.
Energiaminőség egyszerűbben, aktív harmonikus szűrőkkel
Az aktív harmonikus szűrők gazdaságos választ adnak a harmonikus-tartalom csökkentésének kihívására háromfázisú rendszerekben. A plug-and-play megközelítéssel ezek a berendezések könnyen és gyorsan felszerelhetők és üzembe helyezhetők. Növelik az elektronikus eszközök megbízhatóságát és működési élettartamát, segítenek az elektromos rendszer kapacitásainak jobb kihasználásában, valamint kulcsfontosságúak az energiaminőségi szabványoknak való megfelelés szempontjából is. A következő szabványok és irányelvek tartalmaznak megállapításokat a hálózatok/készülékek felharmonikusaira vonatkozóan: EN 61000-2-2, EN 61000-2-4, EN 61000-2-4, EN 61000-3-2, EN 61000-3-12, EN 61000-3-3, valamint EN 50160, TOR D2, IEEE 519-1992 és D-A-CH-CZ.
Az aktív harmonikus szűrők a következőket nyújtják:
- A felharmonikus áramok hatékony csökkentése.
- A megfelelés az IEEE 519 vagy egyéb energiaminőségi szabványoknak.
- A berendezések hosszabb élettartama és nagyobb megbízhatóság a kritikus fontosságú alkalmazások esetében.
- A villamos rendszer kapacitásainak hatékonyabb kihasználása.
- Hosszú távú megtakarítások a rendszerüzemeltetés és karbantartás területén.
- Energia megtakarítás.
- Gyors és egyszerű plug-and-play működés.
Az aktív harmonikus szűrők kisimítják a felharmonikus hullámokat. Az aktív harmonikus szűrők praktikusan alkalmazhatók minden olyan teljesítményelektronikai berendezés esetében melyek 6 ütemű egyenirányítón keresztül tápláltak és esetükben a harmonikusok értékét a meghatározott határok alá kell csökkenteni.
Tipikus alkalmazások, ahol a nem szinuszos fogyasztók a terhelés jelentős részét adják:
- 6-ütemű egyenirányítóval táplált berendezések
- Villamos hajtások
- Gyártási automatizálási technológiák
- UPS és háromfázisú tápegységek
- Víz/szennyvíz kezelő létesítmények
- Olaj- és földgáz feltárás
- Nehézipar és gépgyártás
- Zárt rendszerek (pl. hajók)
- Hűtő berendezések és szivattyúk
- Akkumulátortöltők
- Épületgépészeti alkalmazások
- Az üzemvitel szempontjából kritikus folyamatok
A felharmonikusok komoly problémát jelentenek a folyamatos energiaellátásra. Az energiaminőség varázsszóvá lépett elő az ipar minden területén. Bár a definíciók eltérnek, senki sem vitatja a fontosságát és a nem megfelelő energiaminőség következményeit. A villamos energiaszolgáltatók gyakran kerülnek frusztrált ügyfelek kereszttüzébe. Azonban több zavarjelenség, mint például az elektromágneses interferencia, vagy a felharmonikusok nem írható a szolgáltató számlájára, sokkal inkább a villamos energiarendszer felhasználóira, illetve a csatlakozó terhelések fajtáira.
Költség és energia megtakarítás! Az aktív harmonikus szűrők redukáljak a felharmonikusokat és biztosítják a szinuszos áramformát a hálózat felé. A valódi RMS és az áram-csúcsérték is csökken a folyamat során, így csökkentve a villamos hálózat elemeinek terhelését.
A kisfeszültségű hálózati elemek, mint a transzformátorok, vezetékek, biztosítók, megszakítók, stb. kevesebb villamos és hőmérsékleti igénybevételt tapasztalnak a megfelelően méretezett szűrők alkalmazásával. Emiatt már a tervezési fázisban is kisebbre méretezhetők a villamos berendezések. Egy meglévő rendszerben az energiaátviteli transzformátor sokkal hatékonyabban használható, és így több fogyasztó (pl. motorok) működtethetők villamos rendszerfejlesztési beruházások nélkül.
A különleges tervezésüknek köszönhetően a korszerű aktív harmonikus szűrők egy további impedanciát adnak a tápforráshoz, így a hagyományos AC hálózati fojtók minden előnyét is magukban hordozzák. Például villamos hajtások esetében megszüntetik a nem kívánt kioldásokat, védik az egyenirányítót és a DC köri kondenzátorokat a hálózati tranziensektől. A hosszabb működési élettartam és a kritikus folyamatok megbízhatóbb működése csökkenti a tulajdonosi költségeket és segít a profit megőrzésében. Könnyen beépíthetők meglévő tervekbe anélkül, hogy szükség volna mélyreható rendszervizsgálatra vagy magasan képzett specialistákra. Az aktív harmonikus szűrők nem vonzzák a harmonikusokat a hálózat más részeiről és nem okoznak hálózati rezonanciát. A hálózaton üzemelő DC köri fojtótekercsekkel és az EMC/EMI szűrőkkel való zavartalan együttműködésre lettek tervezve.
Az aktív harmonikus szűrő közvetlenül és megbízhatóan kikompenzálja a felharmonikus áramokat és képes a fázisjavítási problémák megoldására is, ezáltal javítva az energiaminőséget és csökkentve a költségeket. A meddőenergia csökkentés általi megtakarítások könnyedén kiszámíthatók. Ellenben a csekélyebb berendezés elhasználódásból, a kevesebb hibaelhárításból vagy a teljesen megakadályozott termelés kiesésekből fakadó megtakarítások számszerűsítése már szinte lehetetlen. Különböző tanulmányok bizonyítják, hogy az ilyen jellegű események éves szinten milliós nagyságrendű kárt okoznak. Az aktív harmonikus szűrő emiatt jó befektetés minden olyan területen ahol a hálózati visszahatások problémákat jelenthetnek! A modern aktív felharmonikus szűrők rendkívüli gyorsasággal, 300 µs alatt reagálnak és kompenzálják a hálózati zavarokat még mielőtt azok kárt okozhatnának. Ez a válaszidő egy olyan műszaki optimumot jelent, amivel egy megbízható szűrési megoldást lehet megvalósítani egészen az 50. felharmonikus rendszámig, még a dinamikus fogyasztók kompenzálása esetében is. Az aktív felharmonikus szűrők kompakt kialakítással és könnyű plug-and-play telepíthetőséggel áll a felhasználók rendelkezésére. Ipari környezetben alkalmazhatóak, IP54 védettséggel rendelkeznek. Az alkalmazási feladatoknak megfelelően széles modellpalettából tudnak választani a felhasználók, 30A-től 300A kompenzáló áramig, 400V-tol 480V-ig, 3 és 4 vezetékes kivitelben is elérhetőek a felharmonikus szűrők.
Aktív harmonikus szűrő nélkül: A felharmonikusok és a meddő energia terhelik az elektromos hálózatot es problémákat eredményeznek!
Aktív harmonikus szűrő felhasználásával: A felharmonikusok és a meddőteljesítmény kompenzációjával biztosított a jobb feszültségminőség elérése, ezáltal javul az üzembiztonság!
Felharmonikus szűrő tervezési/kiválasztási segédlet:
- 30/60 A-es kompenzáló áram
Ideális felharmonikus szűrő berendezés az épületüzemeltetési alkalmazásokhoz. Gyakran alkalmaznak 30/60A-es kompakt aktív szűrőket bankokban, adatközpontokban, kórházakban és irodaházakban. Az ilyen épületekben az ellátásbiztonság kiemelt jelentőségű, emiatt döntöttek számtalan intézményben a felharmonikusok dinamikus kompenzálása mellett egy kompakt és egyszerűen telepíthető felharmonikus szűrési megoldás mellet. - 100/120 A-es kompenzáló áram
Felharmonikus szűrő megoldás szinte minden alkalmazási területre. Ez az alaptechnológia az olyan felhasználók számára jelent ideális szűrést, akik kezdettől több teljesítményt igényelnek, és akik központi szűrést akarnak megvalósítani. A legfontosabb alkalmazási területek a modern teljesítményelektronikai berendezéseket, frekvenciaváltós hajtásokat alkalmazó gyárak. De áruházak, bevásárlóközpontok és irodaházak is gyakran döntenek 100/120A-es felharmonikus szűrők mellett. - 200/250/300 A-es kompenzáló áram
Az ipari környezetben alkalmazható csúcstechnológiát jelentik a 200/250/300A-es aktív felharmonikus szűrők. Ezek a szűrők megfelelnek a legszigorúbb követelményeknek is, valamint alkalmazhatók olyan nagy gyártó létesítményekben, mint például az autógyárak.
Látható, hogy az aktív harmonikus szűrők intelligens megoldást kínálnak rengeteg alkalmazási területre. Segítséget nyújtanak azon felhasználók számára, akiknek elsődleges az ellátásbiztonság és a hatékony energiafelhasználás. A fenntartható villamos hálózatok érdekében a legtöbb ország rendelkezik a felharmonikusok kibocsájtására vonatkozó szabványokkal és határértékekkel. Az energiát fogyasztó cégek és létesítmények kénytelenek a belső hálózatukat ellenőrizni és a határértékek betartásáról gondoskodni. Kritikus esetben az energiaszolgáltató az áramellátást akár meg is szakíthatja. Az aktív harmonikus szűrők segítségével a megállapított eltérések könnyedén csökkenthetők, úgy hogy az érték ismét határon belülre kerüljön. Az aktív harmonikus szűrő alkalmazása a legegyszerűbb módja hogy ezeket a szabványokat és a határértékeket betartsuk.
