Technológiák

Fázisjavítás

2011/11. lapszám | Polgár Viktor |  17 195 |

Figylem! Ez a cikk 13 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A technika szakadatlan fejlődése miatt a mindennapi életben állandó szakmai kihívással szembesülnek mindazon szakemberek, akik fejlesztéssel, tervezéssel, üzemeltetéssel, gyártással foglalkoznak. Így van ez a villamos iparban is, és azok a kollégák, akik a villamos energia előállításával, továbbításával vagy szolgáltatásával foglalkoznak, naponta találkoznak olyan problémákkal, melyek tegnap még nem léteztek, de ma már megkeseríthetik mindannyiunk életét.

Miről is van szó?

Éljük mindennapi életünket, végezzük a napi rutinfeladatainkat, de mielőtt megnyugodva hátradőlnénk székünkben a számítógép monitorja, a diszpécserközpont kivetítője vagy a gépsorok, technológiai folyamatok kifogástalan működését jelző lámpasorok előtt, megkapjuk azt a „pofont”, amire legkevésbé számítunk. Rádöbbenünk, hogy mindaz, ami a tegnapelőtt és a tegnap biztonságát nyújtotta, váratlanul eltűnt, a biztonságos energiaszolgáltatásról már csak múlt időben beszélhetünk.

Olyan problémákkal kell szembe nézni, amelyek újak, eddig nem voltak ismertek, de azonnali lépésre kényszerítenek minden szakembert, mert a felmerült problémák megoldása nélkül nem lehet továbblépni, nem lehet az irodaépületek, termelőegységek, gyárak, egyéb létesítmények megfelelő villamosenergia-ellátását biztosítani, mert baj van a feszültségminőséggel.

Feszültségminőség

A feszültségminőség a fogyasztói berendezések megfelelő minőségű működésének fel- tételeit foglalja magába, mint például a felharmonikusok, a fliker, a feszültségletörés, a túlfeszültség, a névleges feszültség tartománya. A feszültség minőségére mind a hálózat, mind a fogyasztó hatással van. A leírtakat egyszerűsítetten a lenti ábra mutatja be.

Az információs társadalomban a villamos energia minőségével szemben támasztott megnövekedett követelmények feladatot rónak mind a szolgáltatást végző társaságokra, mind a fogyasztókra. Ennek eredményeképpen újra kell fogalmazni mind a szolgáltatókkal, mind a fogyasztókkal szemben megfogalmazott elvárásokat. Ez a cikk a fogyasztókkal szembeni követelményeket tárgyalja, mert a nem kielégítő feszültségminőség alapvető okait általában a belső, 0,4 kV-os hálózaton kell keresni. A fentiek ismeretében adódik a legfontosabb teendő, történetesen az, hogy meg kell ismerni az érintett terület, a belső, 0,4 kV-os villamos hálózat minőségét. A villamos hálózat feltérképezése utáni legelső teendő meghatározni, milyen eszközök beépítése, milyen eszközök „kordában” tartása ad megoldást a villamos energia megfelelő minőségének helyreállítására?

A belső villamos hálózatok elemzése feltétlenül együtt kell, hogy járjon a transzformátorok szekunder oldalán elhelyezett fázisjavító berendezések vizsgálatával is. A harmonikusokkal terhelt hálózaton súlyos üzemzavarokat okozhat a nem megfelelő kondenzátortelep. Kondenzátorokkal kompenzált váltakozó áramú hálózatokban bekövetkezhet az az üzemállapot, amikor az induktív és kapacitív reaktanciák hatása megszűnik. Ekkor a rákapcsolt feszültségnél már csak a viszonylag alacsony ohmos ellenállás hat korlátozólag a hálózaton folyó áramra, ezért nagy áramcsúcsok lépnek fel, amelyek kiolthatják a túláramvédő berendezéseket, és jelentős károkat (szerszámtörés, termelés kiesés stb.) okozhatnak.

Szabályozó-, berendezés alkalmazásakor a berendezés nagyságától, illetve fokozatától függően több rezonanciahely is kialakul, emiatt megtöbbszöröződik a berendezés károsodása. A kondenzátor kapacitása és a transzformátor induktivitása között kialakuló soros rezonanciakör felharmonikus-elszívása a közepes feszültségű tartományból az ennek során keletkező nagy felharmonikus-elszívó áramok következtében a kondenzátor tönkremenetelét eredményezi. Védekezni, a problémákat kiküszöbölni a megfelelő típusú fázis- javító berendezések alkalmazásával lehet, az alábbi szabályok betartásával.

Fontos, betartandó szabály

Ha a transzformátor névleges teljesítményének 30%-ánál több kondenzátor kell a kompenzáláshoz, csak fojtott szűrőköri fázisjavító berendezés telepíthető. Nem szabad nem fojtott fázisjavító berendezéseket fojtott berendezésekkel vagy szűrőkörökkel párhuzamosan ugyanazon gyűjtősínen üzemeltetni, mert ebben az esetben párhuzamos rezonanciák alakulnak ki, melyek a fellépő felharmonikusok kritikus tartományába esnek. Figyelembe kell venni, hogy az áram- felharmonikusok nem hoznak létre wattos teljesítményt, a hálózatot csak termikusan terhelik, úgy viselkednek, mint a meddő áram.

A fojtott szűrőköri berendezések

• kompenzálják az induktív meddő energiát,
• elkerülik a felharmonikusokkal létrejöhető rezonanciajelenségeket,
• hangfrekvenciás körvezérlő
• berendezésekhez is alkalmasak,
• elszívják az üzemi hálózatban    
• keletkező felharmonikusok 20-25%-át.

A legfőbb veszélyt az jelenti, hogy a felharmonikusok miatt előforduló hibajelenségek időben és térben nem behatárolhatók, a technológiai berendezésekben meghibásodott alkatrészek a javítást végző szakembernek nem adnak egyértelmű választ a hibák okairól. Tárgyi létesítmény üzembiztonsága megköveteli, hogy minden villamos elosztóba és alelosztóba olyan fázisjavító berendezés legyen telepítve, amely az üzembiztonságot nem csökkenti, hanem stabilizálja. Ennek egyetlen megoldása van: a hálózati mérés kiértékelése alapján, ha nem megfelelő a fázisjavító rendszer, azt le kell bontani, helyére a mai energiatörvényeknek megfelelő fojtott szűrőköri berendezéseket kell telepíteni.

Cikkünk eddigi, elméleti részét azért mutattuk be, mert a leírt jelenségek mindennapi életünk szerves részévé váltak, a legváratlanabb helyeken előfordulhatnak, váratlan és súlyos működési zavarokat okozhatnak.

Nézzünk egy megtörtént esetet!

Fémolvasztással foglalkozó vállalat esetében az elosztó felújításakor megszületett a döntés, a meddőenergia-gazdálkodást rendbe kell tenni a beruházás keretei között. (Tudni kell, hogy annak idején az Energia Felügyelet nem véletlenül nem engedélyezett meddőenergia-kompenzálást beható vizsgálatok nélkül.)

A beruházásra elkészültek a tervek, kiválasztásra került a kivitelező, a mai viszonyoknak megfelelően megindult a költségcsökkentési lehetőségek keresése. A témával kapcsolatosan a fázisjavító berendezés kialakítása a lényeges.

Tervezési fázisban minden tervező, ha kicsit is kérdéses a harmonikus-tartalom, a biztonságot figyelembe véve fojtott fázisjavító berendezést tervez. Ennek megváltoztatása csak akkor lehetséges, ha a megvalósulás után ellenőrző mérésekkel a kivitelező igazolja, hogy nem indokolt a fojtott szűrőköri fázisjavítás.

Előfordulhat az, hogy egy fogyasztó önmagában nem indokolja a fojtott fázisjavító berendezés alkalmazását (kicsi a harmonikus-tartalom), de több hasonló, a technológiai folyamatokban résztvevő berendezés együttesen már teljesen „kusza” üzemállapotot okozhat.

Jelen esetben a kivitelező 7%-os fojtási tényezővel (fo = 189 Hz%) rendelkező fázisjavítás mellett döntött („olcsóbb, mint a 14%-os, és fojtottnak fojtott”). Nem vették figyelembe: a különböző fojtási tényezők nem véletlenül lettek kialakítva, a rezonanciapont és az adott harmonikusok esetében más és más az impedancia, ezáltal az átfolyó áram mértéke is változik.

A letelepített fázisjavító berendezés beüzemelés után két teljes napig tökéletesen üzemelt, majd teljesen váratlanul bekövetkezett az elsőre megmagyarázhatatlan, gyári hibaként felfogható meghibásodás. Ilyen esetekben minden jóravaló cég azonnal a helyszínre siet, hogy mentse, ami menthető. A berendezés átvizsgálása után kiderült, semmilyen rendellenesség nem tapasztalható, a hiba a hálózatban keresendő (az esetek 99 százalékában nem is ott van a hiba), a hálózati mérőműszer feltelepítése után a hálózat megfelelőnek látszik, nincs rendellenesség.

Első lépésként egyhetes, belső, 0,4 kV-os hálózati mérést kell végezni. Az üzemeltetővel folytatott megbeszélés után, véletlenül jelentkezik az ominózus hibaállapot a hálózaton, és ez jelentősen megkönnyíti a hiba okának kiderítését. Jelen helyzetben heti egy alkalommal (természetesen péntek délután) a gépek leállításakor olyan üzemállapot lép fel, ami a hét többi napján soha elő nem fordul. Ekkor elszabadul a hálózaton a harmonikus-tartalom, a szabványban megengedett 8% helyett 16%-os feszültség-felharmonikus jelentkezik.

A témával foglalkozó műszaki ember tudja, hogy mindenre van megfelelő megoldás (műszaki szempontból nem az ár dominál, hanem a problémamentes üzemvitel). A biztonság kedvéért elvégzett egyhetes mérés alapján, minden üzemállapotot kielemezve a megoldás egyszerűbb, mint első ránézésre bárki is gondolná. Nem kell mást tenni, mint a fojtási tényezőt módosítani, és már meg is van oldva minden. Jelen esetben a fojtótekercsek és a kondenzátorok megfelelő megválasztása után a kívánatos üzemvitelt sikerült elérni, minden üzemállapotban.

Más esetben a fentihez hasonló tervezés után a hagyományos fázisjavító berendezések sokkal hamarabb képesek a fogyasztók tudtára adni, hogy nem felel meg nekik az adott hálózat, a kialakuló rezonancia hatására ugyanis a kondenzátorok túláram-védelmét ellátó biztosítékok azonnali kiolvadása jelzi a probléma meglétét.

Ez a cikk akkor éri el a célját, ha tudatosodik a szakemberek fejében, nem lehet a különböző érdekek képviselésének összehangolása nélkül kifogástalan üzemvitelt biztosítani.
Ha nem fog a tervezői, a kivitelezői és az üzemeltetői érdek összekapcsolódni, ha nem a minőség lesz az első számú követelmény, akkor folyamatosan a „kényes” és „sértődékeny” villamos berendezés fog a gyártásért felelős szakemberek fölött győzni. Tényleg ezt akarjuk?

---