Привод прокатного стана - 12-ти пульсная схема?

[hardwareprojectspro]

Добрый день,
есть старый прокатный стан на DC приводах, сейчас рассматриваем возможность замены DC->AC,
в качестве приводом планируем использовать Sinamics от Siemens,
мощность моторов 415-780kW (690V AC)....
планируем использовать трехобмоточный трансформтор, несколько выпрямителей и инвертора (схема прикреплена).

Это стандартная 12-ти пульсная схема от Siemens, все бы хорошо...
НО
на предприятии есть другой стан с Sinamics, и "итальянские" коллеги не стали "заморачиваться" 12-ти пульсными схемами и общей DC-шиной, они сделали две отдельные DC-шины, каджая питается своими выпрямителями (которые подключены к вторичным обмоткам трансформатора),
как думаете почему "итальянцы" сделали так? так проще? надежнее?

и почему "немецкие" коллеги сторонники 12-ти пульсной схемы???

В общем у кого какие мысли на этот счет?

Нагрузка на вторичные обмотки трансформатора будет не симметричная!

[Serex]

Думаю выбор схемы в первую очередь зависит от функциональности станка.
Надо рассматривать, что будет если 4 привода слева выключаться, а 4 справа продолжат работу.
Зачем трехобмоточный трансформатор?
и т.д. По мощностям очевидно, что одно плечо не вытянет все 8 двигателей сразу, т.е. резервирование здесь отпадает.

Надо смотреть конкретную ситуацию и от нее строить схему, а не от того, что предпочитают немцы или итальянцы.

[Никита]

А нормальная схема есть, принципиальная? С вентилями и обвязкой? А то мне пока даже не понятно, управляемые выпрямители или нет...
Параллельное включение мостов предполагает, насколько помню (давно не касался темы), наличие уравнивающего реактора между мостами. Потом, основная "фишка" многофазных выпрямителей - меньшие пульсации на выходе, а это уже определяется инверторами и их нагрузкой. Ну еще, зная моду на "зеленость" и энергосбережение у немцев, можно задуматься о гармониках, но тут сходу не могу прокомментировать, надо вспоминать.

[maxamin]

12 пульсные выпрямители в прокатных станах используются для уменьшения гармоник, выделяемых в сеть предприятия. Они гораздо меньше выделяют гармоник, чем 6 пульсные выпрямители.
Итальянцы этим разделением dc шины сделали две 6 пульсных схемы, которые при совместном включении работают как перекошенная 12 пульсная. Видимо надо было на второй стан больше приводов ставить и решили увеличить мощность второго выпрямителя. А также сэкономить на первом, где подключается меньше приводов. Но гармоники то будут тоже перекошенными.

[hardwareprojectspro]

12 пульсные выпрямители в прокатных станах используются для уменьшения гармоник, выделяемых в сеть предприятия. Они гораздо меньше выделяют гармоник, чем 6 пульсные выпрямители.
Итальянцы этим разделением dc шины сделали две 6 пульсных схемы, которые при совместном включении работают как перекошенная 12 пульсная. Видимо надо было на второй стан больше приводов ставить и решили увеличить мощность второго выпрямителя. А также сэкономить на первом, где подключается меньше приводов. Но гармоники то будут тоже перекошенными.

для компенсации реактивной мощности (и гармоник) у нас есть отдельное мощное PFC, плюс на каждый выпрямитель мы ставим отдельно сетевой фильтр. Как думаете в нашем случае - гармоники уже будут компенсированы...? плюс выпрямители у Siemens есть Smart Line Modules с рекуперацией, но есть и Activr Line Modules (которые могут работать как и PFC).
Вообщем как думаете ,если взвесит все за и против 12-пульсных схем (применимо к мощностям ~5000 MVA) больше плюсов или минусов у этой схемы.
Я думаю что компенсация гармоник это да плюс, но Siemens заявляет что их выпрямители работают практически "без помех", плюс сетевой фильтр, плюс у нас от этих трансформаторов будут запитаны только моторы...
Большой минус в 12п. схеме, это общая DC шина и есть шанс что при какой-нибудь аварии на DC шине мы повредим все привода на ней.
Такое уже наблюдалось на станках ЧПУ на которой используется такая же система....(выпрямитель и инверторы на моторы, правда там мощность в сотни раз меньше).

Отправлено спустя 1 минуту 54 секунды:

Видимо надо было на второй стан больше приводов ставить и решили увеличить мощность второго выпрямителя. А также сэкономить на первом, где подключается меньше приводов.

Вы правы посмотрел у них действительно стоят разные выпрямители, на одной обметке транса два по 1000kW, на второй 2*1400kW,
если бы они объединили то нужно было бы ставить две пары по 1400kW.

Отправлено спустя 2 минуты 5 секунд:

Но гармоники то будут тоже перекошенными.

извините за "наивный" вопрос но чем опасны эти гармоники, и как можно предварительно оценить их величину на сеть.
Например, у нас будет четыре выпрямителя по 1400kW Smart Line Modules 6SL3330-6TG41-7AA3

гармоники будет генерить только выпрямитель или инвертора тоже?

[Jackson]

извините за "наивный" вопрос но чем опасны эти гармоники

Ускоренное старение электрооборудования. Погрешности в измерениях. Неправильная работа реле контроля синхронизма (если есть в сети). Радиопомехи.

и как можно предварительно оценить их величину на сеть

Практически никак. Хотя расчётные методы, наверняка, существуют.

[maxamin]

гармоники будет генерить только выпрямитель или инвертора тоже?

Гармоники в питающую сеть генерирует только выпрямитель. Гармоники в сторону двигателя генерирует инвертор.
Для защиты питающей сети ставят входные пассивные фильтры (дроссели, линеаторы), активные фильтры или используют активные выпрямители вместо пассивных (6/12/18 ... пульсных).
Все что активное это PCF. Они отлично справляются со своей работой, если правильно выбраны.


В металлургии обычно самые стрёмные в смысле гармоник являются плавильные печи. Для них ставят мощные компенсаторы реактивной мощности, т.к. у них очень низкий коэффициент мощности.

Для фильтрации гармоник в сторону двигателя используются моторные дроссели или синусные фильтры.

Уровень гармоник измеряется анализаторами качества сети. Он регламентирован по ГОСТу, но на такие токи мне надо посмотреть по какому.

Я помню один заказчик жаловался, что может запускать только несколько единиц оборудования вместо нескольких десятков, т.к. сильно греются от этих гармоник питающие шинопроводы.


А DC шину всегда нужно беречь, это самое слабое место в вашем случае. Обычно в DC шине должны стоять быстродействующие предохранители на каждый инвертор для её защиты.

Двигатели тоже должны быть рассчитаны на работу с инверторами, это обычно оговаривается в технических характеристиках на двигатель. Я сейчас как раз делал расчет синусных фильтров - у заказчика периодически горят обмотки двигателей вентиляторов, управляемых преобразователями частоты.

[hardwareprojectspro]

Для защиты питающей сети ставят входные пассивные фильтры (дроссели, линеаторы), активные фильтры или используют активные выпрямители вместо пассивных (6/12/18 ... пульсных).

да мы планируем на входе каждого выпрямителя мы планируем поставить входные реакторы и сетевые фильтры - эти компоненты не уменьшат гармоники?

Отправлено спустя 1 минуту 41 секунду:

или используют активные выпрямители вместо пассивных (6/12/18 ... пульсных).

активные выпрямители мы пока не планируем ставить...хотя нужно еще раз об этом подумать...

Отправлено спустя 1 минуту 4 секунды:

В металлургии обычно самые стрёмные в смысле гармоник являются плавильные печи. Для них ставят мощные компенсаторы реактивной мощности, т.к. у них очень низкий коэффициент мощности.

да у нас на предприятии есть несколько дуговых печей и для них своят свои PFC на стороне 33kV.

Отправлено спустя 5 минут 28 секунд:

Для фильтрации гармоник в сторону двигателя используются моторные дроссели или синусные фильтры.

по поводу моторных реакторов согласно описанию Siemens

Дроссели двигателя
Дроссели двигателя снижают нагрузку по напряжению на обмотках двигателя,
уменьшая крутизну импульсов напряжения на клеммах двигателя при работе
преобразователя. Одновременно уменьшаются емкостные токи перезаряда, которые
оказывают дополнительную нагрузку на выход модуля двигателя при применении
длинных силовых кабелей двигателя.

я думал что их имеет смысл ставить на длинных расстояниях кабеля (более 100м), в нашем случае длина линии меньше 100м. ставить дроссели двигатели и синусоидальные фильтры пока не планируем...
а как думаете стоит?
"итальянцы" на прокатном стане не ставили..

Отправлено спустя 2 минуты 9 секунд:
по поводу DC шины и предохранителей для инверторов...они уже установлены в инвертора по умолчанию...

Отправлено спустя 2 минуты 51 секунду:
по поводу моторов...

мы планируем использовать моторы серии 1PQ8 или 1LE5 эти моторы рассчитаны для работы от преобразователей частоты

Отправлено спустя 2 минуты 13 секунд:
по поводу 12пульсной схемы для выпрямителей

мы решили не объединять DC шины каждой обмотки трансформатора... будет две отдельные системы....

сейчас поступил вопрос...можно ли вместо одного трехобмоточного трансформатор использовать два обычных (но с соответствующей группой обмоток и сдвигом 30 градусов)...

как думаете можно ли отказаться от трехобмоточного трансформатора?

[maxamin]

входные реакторы и сетевые фильтры - эти компоненты не уменьшат гармоники?

Это одно и то же. Конечно, они уменьшают гармоники, но при этом вызываю некоторое падение напряжения после себя. Т.е. на инвертор поступает на 2% или 4% меньшее сетевое напряжение - именно с такими процентами обычно делают эти дроссели/реакторы. Чем больше процент падения напряжения, тем более сильно давятся гармоники. У вас и так с 690тнужно делать 620. Так что ничего страшного не будет, если поставите дроссели на 4 и даже больше процентов - инвертору хватит для поддержания 620 Вольт на выходе.

Если рассматривать гораздо значительную фильтрацию гармоник, то нужно рассматривать линеаторы - это пассивные LCL фильтры, которые фильтруют на уровне активных фильтров, но стоят гораздо дешевле. Правда на такую мощность это эксклюзив.

Синусные фильтры конечно не стоит ставить на такую длину, видимо и дроссели тоже не обязательно, т.к. двигатели позволяют.

Отправлено спустя 1 час 14 минут 50 секунд:

как думаете можно ли отказаться от трехобмоточного трансформатора

Думаю можно, просто это наверное дороже. Какой смысл менять уже работающее дорогое оборудование? Для надёжности? Но сейчас и так разделены DC шины с защитой от КЗ в инверторах.
Кстати, советую раз в 5-7 лет менять конденсаторы в DC шине инверторов, если это электролиты. Чтобы не было большого пыха. У электролитов есть неприятное свойство - ухудшение ESR со временем, которое приводит к дополнительному нагреву конденсаторов, после чего он выходит из строя, в лучшем случае просто вспучиваясь.

Кстати, мало кто говорит о том, что на больших ветрогенераторах нужно периодически заменять конденсаторы и эта зелёная энергетика вылетает в копеечку.

[Jackson]

Дроссели двигателя
Дроссели двигателя снижают нагрузку по напряжению на обмотках двигателя, уменьшая крутизну импульсов напряжения на клеммах двигателя при работе

Так ведь это и есть снижение гармоник.

Я помню один заказчик жаловался, что может запускать только несколько единиц оборудования вместо нескольких десятков, т.к. сильно греются от этих гармоник питающие шинопроводы.

И не он один. Есть такое. Эффект частотного вытеснения тока. Надо сечение кабелей\шин увеличивать. А от перегрева (в том числе) изоляция быстрее стареет на кабелях и в электромашинах.

Лет 15 назад в СПб так сгорел масляный трансформатор квартальной ТП, к которому накануне подключили центральный узловой датацентр очень крупного оператора сотовой связи (а там уйма ИБП, зарядных выпрямителей, кондиционеров, вентиляторов с ПЧ, серверы, приемопередатчики, о таких мелочах как THD и фильтрации их никто не заморочился). Трансформатор и был не очень новый, но до плановой капиталки он не дотянул где-то лет пять. Сильный пожар был в канун нового года - всем городом эту ТП восстанавливали в срочном порядке, много жилых домов без электричества осталось в мороз.

Был случай когда преобладали гармоники нулевой последовательности и все они стекали в нейтраль. Между двумя синхронными генераторами по 1 МВт шина нейтрали и кабели к ней (выбранные на фазный ток) грелись докрасна на холостом ходу. Но тут источник гармоник был весьма неожиданно - сам генератор. В огромных количествах.

В металлургии обычно самые стрёмные в смысле гармоник являются плавильные печи. Для них ставят мощные компенсаторы реактивной мощности, т.к. у них очень низкий коэффициент мощности.

Погодите, а как низкий косинус относится к THD ?

Есть ещё опыт поганого влияния на буровой платформе (никаких фильтров не было применено вообще). Уровень THD был таков, что величины активной и реактивной мощности не удавалось просто измерить. Из-за этого на буровой электростанции мощность не делилась между генераторами совсем, ни активная ни реактивная (делилась хаотично и этот процесс неуправляем). Анализатор показывал до 30%. Стрелочные приборы тоже погоду показывали. Синхронизация генераторов происходила с большим количеством ошибок.
И ещё похожий опыт был, заказчик жаловался что все наши приборы (и стрелочные и цифровые) в его сети врут безбожно. Попросили замерить THD - оказалось 54%! Приборы стояли в цепях переменного тока на самопальных тиристорных регуляторах каких-то печей, тиристоры управлялись ШИМ-сигналом прямо с ПЛК. Вообще по опыту, когда THD переваливает за 15% - приборам уже можно не верить.

Уровень гармоник измеряется анализаторами качества сети. Он регламентирован по ГОСТу, но на такие токи мне надо посмотреть по какому.

Если не трудно, уточните пожалуйста.

[hardwareprojectspro]

Это одно и то же.

у Siemens Отдельно есть сетевой фильтр и отдельно сетевой реактор (фото прикреплено).



Отправлено спустя 2 минуты 18 секунд:

У вас и так с 690тнужно делать 620. Так что ничего страшного не будет, если поставите дроссели на 4 и даже больше процентов - инвертору хватит для поддержания 620 Вольт на выходе.

620V это было на старой существующей системе...
сейчас мы думаем об новой системе, и там уже хотели бы использовать стандартные моторы на 690В...

к стати о напряжении, "итальянцы" используют силовой трансформатор (трехобмоточный) на напряжение 720В (на 690В), как думаете нам лучше заказывать транс на 690В или 720В?

Отправлено спустя 2 минуты 50 секунд:

Думаю можно, просто это наверное дороже. Какой смысл менять уже работающее дорогое оборудование? Для надёжности? Но сейчас и так разделены DC шины с защитой от КЗ в инверторах.

есть старая система, работающая - это как пример,
и сейчас мы думаем о новой (другая система, другой стан) и там уже хотели бы использовать "стандартные" решения

Отправлено спустя 2 минуты 10 секунд:

Кстати, советую раз в 5-7 лет менять конденсаторы в DC шине инверторов, если это электролиты. Чтобы не было большого пыха. У электролитов есть неприятное свойство - ухудшение ESR со временем, которое приводит к дополнительному нагреву конденсаторов, после чего он выходит из строя, в лучшем случае просто вспучиваясь.

примем к сведению...первый раз слышу о рекомендация (практических опытах) менять конденсаторы через 5-7 лет...спасибо...подумаем

[Serex]

примем к сведению...первый раз слышу о рекомендация (практических опытах) менять конденсаторы через 5-7 лет...спасибо...подумаем

Срок не регламентирован. Надо производить периодический осмотр на предмет вспучивания или подтеков электролита. При повышенной температуре быстрее выходят из строя. Мы вот на позапрошлой неделе поменяли 32 конденсатора по 2000 руб. каждый :).

Отправлено спустя 2 минуты 1 секунду:
Еще говорят от большой нагрузки быстрее стареют конденсаторы. Вроде как от этого пульсации выше в DC-шине. Но практикой это не проверял.

[maxamin]

Погодите, а как низкий косинус относится к THD ?

У этих печей тиристорные регуляторы.

как думаете нам лучше заказывать транс на 690В или 720В?

Это зависит от того, как инвертор переваривает такое входное напряжение. У него надо читать в характеристиках. Если установить 4% сетевые дроссели (line reactors), то как раз понижение напряжения с 720 В будет до приемлемого уровня.

Рекомендации иногда пишут производители инверторов. Я от этого исхожу.

[maxamin]

maxamin писал(а): ↑07 сен 2019, 09:00
Уровень гармоник измеряется анализаторами качества сети. Он регламентирован по ГОСТу, но на такие токи мне надо посмотреть по какому.
Если не трудно, уточните пожалуйста.

В

ГОСТ Р 51317.3.4-2006 (МЭК 61000-3-4 1998).pdf

на стр.1 указано: "Подключение ТС к системе электроснабжения должно, как правило, основываться на соглашении между поставщиком электрической энергии и потребителем. Возможность подключения зависит от нескольких факторов, включая ожидаемый уровень помех, создаваемых ТС, и реальные условия нагрузки электрической сети в точке присоединения."

Отправлено спустя 17 минут 4 секунды:
В

IEE Std 519-2014.pdf

более подробно указываются допустимые уровни гармоник: по напряжению не более 8%, по току нужен - расчет.

Обращаю внимание, что это документы по гармоникам для больших токов (> 75 А). Для меньших токов есть другие стандарты.

Вот эти ребята говорят, что по току фильтруют до уровня 8% в соответствии со стандартами: https://www.mirusinternational.com/down ... re--Ru.pdf

[Jackson]

В ГОСТ Р 51317.3.4-2006 (МЭК 61000-3-4 1998).pdf

Но тут нет требований. В части величин, я знаю ГОСТ 13109-97 и там для сетей НН (например) предельно допустимый коэф.искажений 12% (для других напряжений - другие значения), и разложены требования по чётным и нечётным гармоникам.

Отправлено спустя 2 минуты 6 секунд:
Причём в нём говорится:

Нормы, установленные настоящим стандартом, являются обязательными во всех режимах
работы систем электроснабжения общего назначения, кроме режимов, обусловленных:
- исключительными погодными условиями и стихийными бедствиями (ураган, наводнение,
землетрясение и т.п.);
- непредвиденными ситуациями, вызванными действиями стороны, не являющейся
энергоснабжающей организацией и потребителем электроэнергии (пожар, взрыв, военные действия и
т.п.);
- условиями, регламентированными государственными органами управления, а также связанных
с ликвидацией последствий, вызванных исключительными погодными условиями и непредвиденными
обстоятельствами.
Нормы, установленные настоящим стандартом, подлежат включению в технические условия на
присоединение потребителей электрической энергии и в договоры на пользование электрической
энергией между электроснабжающими организациями и потребителями электрической энергии.

[maxamin]

Выше я указал еще стандарт IEE Std 519-2014. Не факт, что этот прокатный стан находится в России.

[Jackson]

Вот эти ребята говорят, что по току фильтруют до уровня 8% в соответствии со стандартами: https://www.mirusinternational.com/down ... re--Ru.pdf

Вот за это отдельное спасибо!