Inom Bolidens industriella nät förekommer övertonsströmmar med sådan amplitud att de förorsakar en övertonshalt i spänningen av 12%. Inom nätet finns ett stort antal olinjära laster som kan vara orsak till förekomsten av dessa övertonsströmmar, dessutom finns faskompenseringsutrustning ansluten vilket sannolikt orsakar förstärkning av övertoner genom resonans. För att kartlägga utbredningen av övertoner inom Bolidens industriella nät så utförs mätningar vid fyra olika driftfall. Inledningsvis görs omfattande mätningar vid normal drift vilket ger en tydlig överblick av problemet i dagsläget. därefter utförs mätningar på strategiska platser i nätet i samband med att kondensatorbatterierna kopplas bort. Avsikten är då att undersöka om faskompenseringsutrustningen ingår i en resonanskrets som påverkar övertonsströmmarna i nätet. Slutligen genomförs en mätning under tiden som kvarnarna i anrikningsverket tas ur drift för reparation och underhåll samt ett antal mätningar under tiden som dessa står stilla. När resultatet från dessa mätningar sedan vägs samman så kan man se att det sannolikt är så att de fyra kvarnarna vid anrikningsverket, vilka regleras med hjälp av frekvensomriktare, genererar stora övertonsströmmar. En övervägande stor andel av problemens ursprung kan alltså avgränsas till ett litet antal maskiner. Mätningar indikerar dessutom att övertonsströmmarna förstärks genom resonans till följd av de kondensatorbatterier som finns anslutna till nätet. Slutligen visar också resultatet att övertonshalten inom nätet är så stor att störningar fortplantar sig till överliggande nät och vidare till intilliggande nät. Eftersom övertonsströmmar kan förorsaka haverier i roterande maskiner, transformatorer och kondensatorbatterier så undersöks om sådan risk föreligger. Enligt beräkningar så kan transformatorn som utsätts för de största övertonsströmmarna endast belastas till 95,5% av märkeffekt under rådande omständigheter. Denna drivs dock i dagsläget vid en mycket lägre belastning varpå inga risker bedöms föreligga. Kondensatorbatterierna utsätts för stora övertonsströmmar. Mätningarna visar också att dessa ingår i en resonanskrets varpå det finns en risk för överbelastning och haveri. I anrikningsverket finns en 630kW motor ansluten till nätspänning. Denna utsätts för stora övertonsströmmar vilket förorsakar ökade förluster i lindningar och järn men eftersom inte heller denna drivs vid märkeffekt så anses ingen risk för överbelastning föreligga. När det gäller roterande maskiner kan dock slitage till följd av övertonsströmmar förekomma utan att maskinen överbelastas och här kan ytterligare undersökningar vara motiverade. I dagsläget finns planer på att installera nya kondensatorbatterier med övertonsfilter i nätet vilket med stor sannolikhet minskar övertonshalten i enlighet med vad mätningarna visar. Mätningarna visar dock också att mer högfrekventa övertoner i spänningen ökar kraftigt när kondensatorbatterierna kopplas bort vilket kan behöva beaktas vid val av filter. Ett antal alternativa eller kompletterande lösningar till övertonsproblematiken finns i rapporten. / Inside the industrial grid located in Boliden the presence of harmonic current is so high that It causes a total harmonic distortion of 12% in the voltage. There is a large number of non-linear loads that can cause this distortion connected to the grid, furthermore there is phase compensating equipment connected that may enhance harmonic currents due to resonance. To investigate the cause and the consequences of harmonics in the grid measurements are conducted during four different modes of operation. Initially a large number of measurements are performed during normal operation to show the harmonic distribution. Then measurements at strategic places in the grid are performed while the phase compensating equipment is disconnected with the objective to show if this equipment is part of a resonance circuit. Finally, measurements are performed while the mills in the dressing plant are taken out of production and additional measurements while they are at standstill. The results of all these tests show that there is a high probability that the four mills at the dressing plant, regulated by inverters, causes large harmonic currents. A predominantly large portion of the harmonic current sources has been isolated in a small number of loads. The result also show that these harmonic currents are enhanced by resonance between the phase compensation equipment and inductive elements of the grid. The resulting distortion is of such gravity that it propagates to adjacent grids via the main grid. Since harmonics can cause breakdowns in rotating machinery, transformers and phase compensating equipment, the risk of this is investigated. Calculations show that at current levels the transformers connecting the industrial grid to the main grid can only be operated at 95,5%. The transformer is currently operating at a far lower rate and no risk of damage is at hand. The phase compensation equipment is exposed to large harmonic current. They are also part of a resonance circuit and the assessment is that they are at risk of breakdown. In the dressing plant, there is a 630kW induction motor connected directly to the grid. This motor Is subjected to large harmonic currents causing losses in copper wiring and the iron core but since this machine runs below rated power the assessment is that this does not put it at risk of breakdown. However, there are other ways that a machine of this kind can be damaged due to harmonics and further investigation into this may be warranted. There are plans of installing new, filtered, phase compensating equipment to the grid which most likely will reduce the harmonic content in accordance with the measurements in this report. However, the measurements also show that higher frequency harmonics in the voltage are enhanced when the phase compensation is disconnected, this may have to be taken in to account when the filters are designed. A number of alternative or additional solutions to the harmonic problem is presented in the report.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-138395 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Norberg, Patrik |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | EL ; 1721 |
Page generated in 0.0084 seconds