Case: harmonisk forvrængning på forsyningen

Kunde: Aarhus Universitet
Hvad: Formodning om forvrængning på forsyningen
Løsning: Installation af aktivt filter

 

Indledning

Egentlig var det et havareret kugleleje på en motor, som driver en kølekompressor, der fik Aarhus Universitet til at kontakte os for at vurdere eventuelle lejestrømsproblematikker. Men denne casestory handler om harmonisk forvrængning.

Figur 1: Lejestrømsmåling-på-kompressor

Mens målingerne blev foretaget, var der tid til en kontrolmåling af spændingskvaliteten på hovedtavlen. Det viste sig, at tavlen ved høj last på kompressorerne havde en THvD på over 8 %.

Figur 2: Måling af harmonisk forvrængning foretaget i tavlen

Spændingskurven indikerer også harmonisk forvrængning. Man ser det tydeligt på billedet som en flad top og ”hakker” i sinuskurven. Læs mere om emnet i vores artikel om harmonisk forvrængning (åbner i nyt vindue).

Figur 3: Spændingsforvrængning – flad top, hakker i kurven

Spændingsforvrængningen forårsages af belastningen af de to store 6-puls frekvensomformere der styrer kompressorerne. Men selvom det er kompressorerne, der ”støjer” med harmoniske strømme, så spredes spændingsforvrængningen til alle forbrugere på samme transformer, hvilket kan give anledning til uforklarlige fejl. 

Vi foreslog kunden at leje vores Comsys ADF P100 150A aktive filter (åbner i nyt vindue) for at se effekten på spændingskvaliteten i praksis. På kompressortavlen var der nem adgang til en disponibel sikringsgruppe, så tilslutningen af filteret tog kun et par timer og med vores egen strømprobeboks var det nemt at få en strømmåling på tavlen. Alt blev installeret uden at det påvirkede bygningens køling eller drift.

Figur 4: Montering af THD filter
Figur 5: THD filter idriftsættelse
Figur 6: Flexible Rogowski strømprober i tavle (de tre orange ringe)
Figur 7: Rogowski integrator

Faktaboks

En Rogowski spole er en AC strømprobe, som afgiver en spænding proportionelt med den strøm, der gennemløber den.
Den er fordelagtig fremfor andre typer prober: ufølsom for elektromagnetisk interferens, går ikke i mætning når der måles store strømme (og opvarmes derfor heller ikke), lav vægt, fleksibilitet mv.

Integratoren er et elektronisk kredsløb som også afgiver en spænding, men kompenserer for frekvensområde og signalstyrke mv.
Lær mere om strømmåling med Rogowski-prober her eller se denne video (4 min.)

Filteret blev startet, og og herefter kunne vores tekniker vælge, hvilke harmoniske strømme filteret skulle fjerne og derved rette spændingen op. Nedenfor ses skærmbilleder fra filterets egen software, hvorfra kunden selv kunne følge filterets effekt og kompensering.

Figur 8: Målinger UDEN filter drift.
Figur 9: Målinger MED filter drift.

I det øjeblik, filteret startes, faldt THvD fra ca. 8 % ned til ca. 3,5 % og THiD (strømforvrængningen) blev reduceret fra ca. 46 % til ca. 9 %. På den måde viser filteret momentant sin værdi: en tydelig forbedring af spændingskvaliteten. Dette ses meget tydeligt på både strøm- og spændingskurverne:

AC voltage – U [V]

Figur 10: Spændingskurve UDEN filter. Sinuskurven er lettere ødelagt

AC voltage – U [V]

Figur 11: Spændingskurve MED filter. Sinuskurven er reetableret

CT current – ICT [A]

Figur 12: Strømkurve UDEN filter. Sinuskurven er helt ødelagt

CT current – ICT [A]

Figur 13: Strømkurve MED filter. Sinuskurven er reetableret.

Konklusion

Filteret gav altså et meget tydeligt før- og efterbillede. Driftsteknikerne fra Aarhus Universitet fik dermed dokumentation nok til at udarbejde et løsningsforslag og et tilhørende budget. Med muligheden for at starte og stoppe filteret kunne effekten også demonstreres i praksis for beslutningstagerne. Man kan altså få stillet og besvaret spørgsmålene, inden en investeringsbeslutning træffes.

STYREG rådgiver kunder i alle brancher om anvendelsen af aktive filtre. Vi har p.t. et Comsys ADF P100 150A og et ADF P300 360A filter stående klar til udlejning. Begge kan anvendes til forsyningsspændinger fra 208 – 480 V AC.

Er du nysgerrig på hvordan Comsys filtrene virker, så læs vores artikel her (åbner i nyt vindue).