Βυθίσεις Τάσης (Voltage dips or sags) Μάριος Ν. Μοσχάκης ρ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Η/Υ Περιεχόµενο Παρουσίασης Αιτίες - Προβλήµατα που δηµιουργούν Πρότυπα Βασικά χαρακτηριστικά - Κατηγοριοποίηση Μέθοδοι Ανάλυσης Μέθοδοι Στοχαστικής Εκτίµησης Μέθοδοι αντιµετώπισης βυθίσεων τάσης 2
Τι είναι Βύθιση Τάσης? Βύθιση τάσης είναι µια µικρής διάρκειας απότοµη µείωση της rms τιµής της τάσης Μέγεθος βύθισης: Η ελάχιστηrms τάση κατά τη διάρκεια του συµβάντος ιάρκεια βύθισης: Το χρονικό διάστηµα κατά το οποίο η τάση έχει τιµή µικρότερη από 90% 3 Βύθιση Τάσης 0 8 6 4 Voltage in kv 2 0-2 -4-6 -8-0 0 00 200 300 400 500 600 Time in ms 4 2
Βύθιση και στις τρεις φάσεις Μέγεθος βύθισης: Ηελάχιστηrms τάση εκ των τριών φάσεων κατά τη διάρκεια του συµβάντος ιάρκεια βύθισης: (Συνήθως) Η διάρκεια που αντιστοιχεί στην φάση µε την ελάχιστη rms τιµή 5 Πρότυπα ιάρκεια βύθισης ΙΕΕΕ 59, ΕΝ 5060 : 0.5 κύκλοι min Μέγεθος βύθισης (ΙΕΕΕ 59): 90% - 0% της ονοµαστικής (ΕΝ 5060) : 90% - % της ονοµαστικής 6 3
Αιτίες Βυθίσεων. Εκκίνηση κινητήρων ή απότοµηαλλαγήτουφορτίου Απότοµη πτώση, αργή ανάκαµψη Συµµετρική βύθιση 2. Ενεργοποίηση µετασχηµατιστών Απότοµη πτώση, αργή ανάκαµψη Ασύµµετρη βύθιση 3. Βραχυκυκλώµατα (σφάλµατα) Απότοµη πτώση, απότοµη ανάκαµψη Συµµετρική ή ασύµµετρη βύθιση 7 Βυθίσεις λόγω σφαλµάτων Οι πελάτες υπόκεινται µια διακοπή Οι πελάτες υπόκεινται µια βύθιση Συµµετρικά σφάλµατα --> Συµµετρικές βυθίσεις Ασύµµετρα σφάλµατα --> Ασύµµετρες βυθίσεις 8 4
Παράδειγµα µέτρησης (Ασύµµετρη βύθιση) 9 Μέγεθος βύθισης συναρτήσει του Χρόνου.5 RMS voltage in kv 0.5 0 9.5 9 8.5 0 5 0 5 20 Time in Cycles 0 5
Εξελισσόµενες ή πολλαπλών επιπέδων βυθίσεις (Developing or multistage dips) λόγω σφαλµάτων 300 Phase Voltage in V 200 00 0-00 -200-300 0 0.05 0. 0.5 0.2 0.25 Time in Seconds Παραδείγµατα µετρήσεων. Προηγούµενο παράδειγµα µέτρησης 2. Άλλο παράδειγµα µέτρησης Phase Voltage in V 260 240 220 200 80 60 40 20 00 80 60 0 0.05 0. 0.5 0.2 0.25 Time in Seconds Voltage RMS (pu).2 0.8 0.6 0.4 0 00 200 300 400 500 600 700 Time(msec) Τριφασικό σφάλµα ιφασικό µε γησφάλµα Μονοφασικό σφάλµα 2 6
Βυθίσεις λόγω εκκίνησης κινητήρων rms τιµές υπερένταση ρεύµα τάση χρόνος M Οι πελάτες σε όλες τις γραµµές διανοµής υπόκεινται µια βύθιση Ο κινητήρας απορροφά ένα µεγάλο ρεύµα 3 Παράδειγµα µέτρησης 4 7
Μέγεθος βύθισης συναρτήσει του χρόνου 220 25 RMS voltage in V 20 205 200 95 0 2 4 6 8 0 2 Time in Cycles 5 Βύθιση λόγω ενεργοποίησης µετασχηµατιστή ΟΜ/Σαπορροφάέναµεγάλο ρεύµα κατά την ενεργοποίηση το οποίο περιέχει µεγάλο ποσοστό άρτιων αρµονικών Οι πελάτες σε όλες τις γραµµές διανοµής υπόκεινται βύθιση και σοβαρή παραµόρφωση µε αρµονικές δεύτερης τάξης 6 8
Παράδειγµα µέτρησης RMS voltage in kv 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 0 5 0 5 20 25 30 Time in Cycles 7 Σφάλµα και ανάκαµψη παρουσία κινητήρων Ρεύµα κινητήρα τάση ταχύτητα Οι κινητήρες προκαλούν επιπλέον πτώση τάσης κατά τη διάρκεια του σφάλµατος και αργή ανάκαµψη µετά το σφάλµα 8 9
Παράδειγµα µέτρησης (Συµµετρική βύθιση) 0.225 0.22 RMS voltage in kv 0.25 0.2 0.205 0.2 Οι κινητήρες επιταχύνουν 0.95 Οι κινητήρες επιβραδύνουν 0.9 0 2 4 6 8 0 2 4 Time in Cycles 9 voltage magnitude in pu.05 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 Παράδειγµα µέτρησης (Ασύµµετρη βύθιση) Οι κινητήρες επιταχύνουν 0.65 Οι κινητήρες 0.6 επιβραδύνουν 0.55 0 5 0 5 20 time in cycles 20 0
Άλλα χαρακτηριστικά των βυθίσεων. Μεταβολή της γωνίας της τάσης κατά το σφάλµα (phase-angle jump) Voltage in pu 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-0 2 3 Time in cycles 4 5 2 2. Σηµείο στο κύµα όπου η τάση βυθίζεται 2.5 0.5 0-0.5 - -.5-2 0 50 00 50 200 250 300 350 22
ήανακάµπτει.5 Voltage 0.5 0-0.5 - -.5 0 50 00 50 200 250 300 350 Time in degrees 23 Υπολογισµός Μεγέθους Βύθισης λόγω Σφάλµατος Μεταφορά Υπο-µεταφορά 2 A 3 D ιανοµή C Χαµηλή Τάση 5 4 B 24 2
. Απλή µέθοδος υπολογισµού µεγέθους βύθισης σε ακτινικά δίκτυα ιαιρέτης τάσης E Z S V sag pcc Z F Z V fault sag = F E Z S + Z F load E = pu Z F = zl V sag = zl Z S + zl 25 Μέγεθος βύθισης συναρτήσει της απόστασης ως το σφάλµα (και της ισχύος βραχυκύκλωσης) Sag magnitude in pu 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 750 MVA 200 MVA 75 MVA 0.2 0. 0 0 0 20 30 40 50 Distance to the fault in km 26 3
Συναρτήσει της διατοµής του αγωγού (σε mm 2 ) (εναέριες γραµµές) 0.9 50 50 300 Sag magnitude in pu 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 0 5 0 5 20 25 Distance to the fault in km 27 ιασπορά βυθίσεων τάσης pcc φορτίο 32 kv, 3GVA 33 kv, 0.9GVA Sag magnitude in pu 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. faults at 33 kv faults at 32 kv 0 0 20 40 60 80 00 Distance to the fault in km Συµπέρασµα: σφάλµατα ένα επίπεδο κάτω δίνουν ρηχές βυθίσεις 28 4
Επίδραση του Μ/Σ ισχύος στη διάδοση των βυθίσεων I DY II DY Οι µονοφασικές βυθίσεις εξασθενούν καθώς διέρχονται από τον Μ/Σ ισχύος. Καθώς τα µονοφασικά σφάλµατα είναι τα πιο συχνά, ο Μ/Σ ισχύοςσυµβάλλει στη µείωση του αριθµού τονβυθίσεωνκαιπροςτιςδύοπλευρέςτουμ/σ Μονοφασική βύθιση ιφασική βύθιση Μονοφασική βύθιση III 29 2. Χρήση συνιστωσών ακολουθίας για τον υπολογισµό τουµεγέθους βύθισης σε κάθε δίκτυο Z S Z F E U Κύκλωµα θετικής ακολουθίας Z S2 Z F2 U 2 Κύκλωµα αρνητικής ακολουθίας Z S0 Z F0 U 0 Κύκλωµα µηδενικής ακολουθίας 30 5
Θέση σφάλµατος και µέγεθος βύθισης ίκτυο Μεταφοράς Μικρής διάρκειας «ρηχές» και «βαθιές» βυθίσεις Τοπικό ίκτυο ιανοµής Αποµακρυσµένο ίκτυο ιανοµής Φορτίο Μεγάλης διάρκειας «βαθιές» βυθίσεις Μεγάλης διάρκειας «ρηχές» βυθίσεις 3 Κατανοµή των βυθίσεων ανάλογα µε την αιτία και τη θέση του σφάλµατος Μέγεθος βύθισης 00% 80% 50% 0% ασφάλειες Σφάλµατα στο δίκτυο µεταφοράς Σφάλµατα σε άλλα δίκτυα διανοµής Σφάλµατα στο τοπικό δίκτυο διανοµής 0. s sec Κινητήρες & Μ/Σ ιακοπές ιάρκεια βύθισης 32 6
Εκτίµηση του αναµενόµενου αριθµού των βυθίσεων τάσης. Καταγραφή των βυθίσεων τάσης Ηπιοδηµοφιλής µέθοδος ίνει πάντα και µεακρίβειατηνπρόσφατησυµπεριφορά του ΣΗΕ Επαλήθευση-διόρθωση των αποτελεσµάτων µιας µεθόδου στοχαστικής εκτίµησης Παρέχει πληροφορίες και για άλλα (γνωστά ή άγνωστα) φαινόµενα τα οποία είναι δύσκολο να εκτιµηθούν µε κάποια άλλη µέθοδο Παρέχει τα στοχαστικά δεδοµένα που απαιτούνται από τις µεθόδους στοχαστικής εκτίµησης (ρυθµό σφάλµατος, πιθανότητα εµφάνισης κάθε τύπου σφάλµατος κλπ) απανηρή µέθοδος Απαιτεί µεγάλη περίοδο καταγραφών για τη λήψη αποτελεσµάτων µεκαλή ακρίβεια λόγω: αλλαγής της διάταξης του ΣΗΕ, µεταβλητότητας των καιρικών συνθηκών κλπ 33 Στοχαστική εκτίµηση του αναµενόµενου αριθµού των βυθίσεων τάσης λόγω σφαλµάτων Τάση κατά το σφάλµα + Στοχαστικά δεδοµένα (µ.ο.) = Εκτίµηση του αναµενόµενου αριθµού βυθίσεων Ηαπαιτούµενη ακρίβεια λαµβάνεται αµέσως Στοχαστική εκτίµηση και ενός ΣΗΕ κατά το σχεδιασµό ώστενα µελετηθούν διαφορετικές διαµορφώσεις αυτού, Καλύτερη εκτίµηση άλλων παραγόντων (αλλαγής της διάταξης του ΣΗΕ, µεταβλητότητας των καιρικών συνθηκών κλπ) υνατότητα αξιολόγησης και των µεθόδων αντιµετώπισης των βυθίσεων Στηρίζεται στην ακρίβεια των στοχαστικών δεδοµένων Περιλαµβάνει απλοποιήσεις κατά τη µοντελοποίηση των µεθόδων υπολογισµού και εκτίµησης των βυθίσεων 34 7