muuttajalla virran rajoi- tus n. 86 % ka. n. 17 A
Transcription
muuttajalla virran rajoi- tus n. 86 % ka. n. 17 A
Pumppujen käynnistysvirran rajoittaminen Seppo Suurinkeroinen Kymenlaakson Sähköverkko Oy Urakoitsijapäivä Sokos Hotel Vaakuna 12.3. 2014 Kouvola Käynnistysvirrat, yleistä • Moottori ottaa käynnistyshetkellä ns. jatkuvan tilan käynnistysvirtana 4 – 8 x In ja kytkentävirtasysäys voi olla 8 – 12 x In ilman virran rajoitusta – Kuorma ei vaikuta (se vaikuttaa ainoastaan käynnistysaikaan) – Aiheuttaa sähköverkkoon ja kiinteistössä jännitekuoppia ja hankalasti selvitettäviä laitteiden virhetoimintoja, joskus myös sulakepaloja – Käynnistysvirrat aiheuttavat asiakkaalla usein sopimusrikkomuksen, josta asiakas on vastuussa • STE ja VPE kohta 4 – Käynnistysvirrat huomioitava varavoiman mitoituksessa • Moottorin ilmoitettu pätöteho on akseliteho, eikä verkosta otettava teho 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 2 Suora käynnistys – Edut • Suuri käynnistymismomentti • Nopea käynnistys • Ei ylimääräisiä kytkentälaitteita – Ongelmia • Suuri käynnistysvirta • Jännitekuopat ja niiden haitat ympäristössä • Käynnistysmomentin voimakas vaihtelu, jopa 5-6 x käynnistyksessä • Huomioitava mitoituksessa 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 3 Suoran käynnistyksen alussa momentti vaihtelee voimakkaasti Koneen tiedot PN = 7,5 kW, n =1500 rpm IN =16 A, TN = 47,7 Nm Lähde: Lauri Hietalahti 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 4 Käynnistyksen alussa loistehot ovat huomattavasti pätötehoja suuremmat Lähde: Lauri Hietalahti 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 5 Käynnistyshetken virtaan ei vaikuta kuormitus, vaan moottorin sähköiset ominaisuudet Käynnistyshetki Lähde: Lauri Hietalahti 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 6 Virran rajoittajat 1/2 • Tähti-kolmiokäynnistys – Etuja: • Verrattain halpa ja yksinkertainen • Käynnistyshetken virtaa (tähdessä) saa pienennettyä 1/3 osaan nimellisjännitteen arvosta – Haittoja: • Aina käynnistysvirtapiikki ja jännitekuoppa • Käynnistysmomentti tähdessä pienenee 1/3 nimellisjännitteeseen verrattuna • Kolmioon siirryttäessä suuriakin virtapiikkejä (verkon ja moottorin napojen jännitteet voivat olla vastakkaiset) 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 7 37 kW kompressorin eräs tähti-kolmio-käynnistys 636 A Δ 618 A 273 A 3,63 s 1,36 s 42 A Kymenlaakson Sähköverkko OY/Seppo Suurinkeroinen Kolmiossa 59 A 8 Virran rajoittajat 2/2 • Pehmokäynnistin – Käynnistysvirtapiikin seurauksena syntyy jännitekuoppa, joka voi aiheuttaa prosesseissa ja laitteissa toimintahäiriöitä. – Usein myös VPE/STE sopimusrikkomus – Isommilla moottoreilla, jopa naapureita häiritsevää välkyntää – Virran rajoitus käynnistysvirrasta käytännössä alle 50 % – Halvempi, mutta ei anna taajuusmuuttajaan verrattavaa suojaa moottoreille • Taajuusmuuttaja – Moottorin käynnistysvirtapiikkiä eikä jännitekuoppaa ei synny – Käynnistys pehmeä, kuitenkin moottorin vääntömomentti käytettävissä heti käynnistyshetkestä – Suojaa moottoreita. Toimii kolmivaiheisesti, vaikka syötöstä palaisi sulake – Ei kontaktoreita eikä lämpöreleitä – Voi selvitä pienempitehoisella varavoimalaitteella (mitoitus moottorin nimellisvirran mukaan) – Verkkoon päin cos ϕ 1 – Kalliimpi kuin pehmo – Moottorin on oltava taajuusmuuttajakäyttöön sopiva, varmista! – Käytä aina EMC-suodatinta, ellei ole jo muuttajaan sisäänrakennettu 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 9 Mittaustapaus, jvp pehmoilla Jätevesipumppaamo, haja-asutusalue • Asiakkaan mukaan välkyntä alkoi, kun pumppaamo otettiin syksyllä 2012 käyttöön • Mittaus osoitti välkynnän lähteeksi jv-pumppaamon, jossa 50 A liittymä. • Käynnistysvirrat ylittivät reilusti liittymisoikeuden. • Mittauksen perusteella pumppaamo aiheutti välkynnän. Asiakkaalle suositeltu taajuusmuuttaja virran rajoittajaksi, tai virtoja vastaavan liittymän hankkiminen – Kerrottu että taajuusmuuttaja on halvin vaihtoehto – Asennusfirma halusi kokeilla parempia pehmoja käynnistysvirran rajoitukseen 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 10 Pumppaamo Uusi jätevesipumppaamo aiheutti välkyntäongelman haja-asutusalueella Muuntamo 30 kVA Laskenta: - 40 % huippukuorma - Verkko 22 % Mitattu Ik liittymässä 310 A Pumput 2 x 11 kW, varustettu pehmo-käynnistimillä, jvp liittymä 50 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 11 Yhteenveto mittauksesta, alkutilanne 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 12 Jännitteen ja virtojen 10 min tehollisarvot 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 13 Minimijännitteet ja maksimivirrat, alkutilanne Liittymisoikeus 50 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 14 Virran rajoituskyky alkuperäisillä ja uusilla pehmoilla, sekä rajoittamaton virta 125 A, rajoittamaton virta 120 A 120 A Pehmo 1, virran rajoituskyky n. 28 % 110 A 110 A 100 A 100 A 90 A Pehmo 2, virran rajoituskyky noin 38 % 90 A 80 A 80 A 70 A 70 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 15 Välkyntä ja virrat pehmokäynnistimen eri tyypeillä Välkyntä yli suositusten molemmilla pehmoilla Pehmo 1, virran rajoituskyky n. 28 % Välkynnän max. suositus-arvo Pehmo 2, virran rajoituskyky noin 38 % Liittymisoikeus 50 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 16 Yksittäinen tyypillinen pehmon käynnistysvirtakäyrä, pehmo 1 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 17 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 18 Pumpun käynnistys ilman virran rajoitusta 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 19 77 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 20 Pumpun pysäytysramppi aiheuttaa myös välkyntää 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 21 Pumpun pysäytysramppi 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 22 Väliraportti asiakkaalle • Pehmokäynnistyskokeilujen jälkeen asiakasta kehotettu hankkimaan pumpuille joko taajuusmuuttaja tai virtoja vastaava liittymä • Asiakas valitsi halvemman eli taajuusmuuttajan • Seurantamittaus 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 23 Yhteenveto jvp:n sähkön laadusta liittymässä taajuusmuuttajan asentamisen jälkeen. Laatu on täysin kunnossa 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 24 Taajuusmuuttajalla käynnistysvirrat noin 16 – 18 A 18 A 16 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 25 11 kW pumpun käynnistyksen virtakäyrä taajuusmuuttajalla 17 A 15 A 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 26 Käynnistysvirrat eri rajoitusmenetelmillä jätevesipumppaamo, 11 kW moottoreilla A 110 ka. n. 90A 100 90 80 ka. n. 78A 80 70 Liittymäoikeus 50 A Taajuusmuuttajalla virran rajoitus n. 86 % ka. n. 17 A 20 15 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 27 Tapauksen taloudellinen tarkastelu Pehmokäynnistimillä Laskentaesimerkki:varustetun pumppaamon liittymäkooksi oli tilattu 50 A, jota ylikuormitettiin 40 – 60 A:lla. Liittymän mitoitusta suuremmat virrat aiheuttivat alueelle välkyntää, josta valitettiin. Mittauksissa välkyntä ylitti standardin. Taajuusmuuttajalla käynti- sekä käynnistysvirta jäivät alle 20 A, joten liittymäksi olisi riittänyt 25 A. Asiakas oli tilannut taajuusmuuttajan jälkeen pienennyksen vain 35 A:iin. Pääsulakkeen pienennys Vuosittaisten perusmaksujen säästö 50->35A 50->25 A Hintaero Hintaero €/v €/v 130 € 315 € 650 € 650 € 5v 2v 2 000 € 3 300 € 1 480 € 2 965 € Taajuusmuuttajan ja pehmojen välinen hintaero 11 kW moottorille (toimittajan ilmoittama) Nykyratkaisu, takaisinmaksuaika perusmaksuissa Jos jo suunnitteluvaiheessa olisi valittu pehmojen sijaan taajuusmuuttaja: Liittymismaksujen säästö verrattuna 35 sekä 25A liitymiin: Taajuusmuuttajalla saatu säästö olisi ollut 1. vuonna 35 ja 25 A:n liittymille: 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 28 Uusi kirja ilmestynyt. 1. painos 2013, 244 sivua 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 29 KIITOS AJASTANNE! 11.3.2014 Kymenlaakson Sähköverkko Oy/ Seppo Suurinkeroinen 30