问题

生产中断威胁到德克萨斯州北部(美国)北部的一家报纸出版商的生产截止日期,可能会造成重大财务损失,这是一个几乎每天的雷声和雷电风暴而闻名。

解决方案

该报纸安装了两个500 KVA UST SAGFIGHTER™单元,到本案例研究的出版日期,该单元在整个8个月的运行中成功地反驳了所有潜在的电气事件。

背景

美国德克萨斯州北部的主要日报出版商生产预先打印的时间敏感广告材料,以包含在其报纸中。为了处理大量材料,报纸决定使用新的整理设备建造新的设施。但是,怀疑新地点有电源问题。

报纸聘请了第三方收集数据数月的新位置的功率质量。记录的数据表明,RMS电压水平在小于±6%以内波动,但也存在中等深度的随机电压下垂。

由于新操作的时间敏感性,中断或延迟将增加生产成本,危险限制和广告收入损失。

分析

在2007年,每周生产近300万张报纸,出版商的运营对延迟生产或减少可用维护时间的问题敏感。报纸的结论是,通过美国国家气象局对当地气候学的描述,频繁的电压可能导致昂贵的运营问题:

“年度降水量的很大一部分是由于雷暴活动而导致的,在短时间内偶尔会大雨。雷暴全年发生,但在春季最常见。雷暴活动期间发生的暴风雨有时会破坏性。”

电压下垂

美国的“ SAG”和英国的“ DIP”都名称均可降低到一半循环到一分钟的标称电压的10%至90%。电力研究所(EPRI)已将电压下垂是所有分销和传输功率质量问题的92%的原因(EPRI的分销功率质量研究)。美国的典型电力客户每年经历40至60个下垂事件,这些事件导致电压下降到60%至90%,并持续多个周期至一秒钟以上(见图1)。

虽然电压下垂以相当高的频率出现,但功率中断(电压<10%的名义)相对较少。EPRI DPQ的研究表明,典型的客户每年经历大约两次中断,而大约50台电压下垂。

分配系统上的电压下垂主要是由传输和或分配系统自动故障清除操作引起的,以响应线路,线路线或设备故障。这些断层中的很大比例是由闪电和风(如闪电和风)的随机天气事件引发的。

电压SAG保护产品

虽然电力实用程序无法防止电压下垂,但可以使用几种类型的产品来帮助电动客户正确的电压下垂。这样的产品分为两种类型:使用储能的产品和不使用储能的产品。储能类型主要是使用电池,电容器或飞轮作为储能介质的不间断电源(UPS)。

没有储能的设备将额外的电流转换为适当的升压电压,以在下垂事件期间提高电压降低。
储能设备的优点是能够在电源中断和电压下垂期间提供存储的能量。这种中断保护可以针对从几秒钟到30分钟或更长时间的周期设计。缺点是储能设备需要很多
空间,购买和运营非常昂贵,需要频繁且昂贵的维护。

不存储能量的下垂防护产品可以在校正电压下垂作为能量存储的对应物方面平等或更有效。尽管此类产品没有中断保护,但折衷的尺寸较小,购买和运营成本较低以及维护非常低。有些产品甚至具有高达99%的电效率。

分析保护选项

很明显,报纸需要电压SAG保护,因此真正的问题是确定储能设备提供的增量保护是否证明了较高的成本合理。

在这种情况下,要保护的设备是整理(报纸组装)系统。整理系统的停止可能会导致大量的加班成本,并在广告收入中可能损失数万美元。

根据记录的电力质量数据,报纸可能会看到和平均或平均值,或每年在新设施中的电压下垂数量更高。没有数据或理由相信中断的数量将超过平均水平。对电力质量事件的预期保护是:

储能设备 没有储能的设备
避免了电压下垂 50 50
避免了中断 2 0
避免了总问题 52 50

下一步是确定每种设备的成本。图2显示了各种保护免受电力质量问题的典型成本。

按目前的美元,可以预测10年的拥有2 x 500 kVA容量设备的拥有成本(安装成本加O&M),并且可以预测中断保护的增量成本:

$美国(2006) 储能设备 没有储能的设备
安装成本($) 1,000,000 250,000
10年O&M费用($) 1,500,000 100,000
拥有10年成本($) 2,500,000 350,000
拥有10年的成本差($)(a) 2,150,000 -
避免了十年的电力质量问题 520 500
10年(b)避免了PQ问题的差异 20 -
避免每次增量问题的成本($)(a÷b) 107,500 -

这表明,超过10年的报纸将额外支付

每年$ 215,000 $ 215,000,以避免平均每年2次中断(每次中断107,500美元)。

本分析中可能包括的其他一些因素:

  • 金钱的时间价值
  • 人工,材料,电池,电池处置,电力的未来成本
  • 调整得克萨斯州北部的平均电压下垂数量和中断
  • 可用性和可靠性
  • 建筑物和地板空间的成本

问题是这些因素中的任何一个是否会大大改变简单的成本分析。

包括因子1)和2)有望增加存储设备的成本,也许大大增加了。包括因子3)很可能会显示出电压下垂的数量增加,但不会显示中断的数量,因此不会改变分析。因子4)由于维护要求较高,因此将针对储能设备作用。包括因子5)肯定会增加更大的储能设备的成本。

显然,这些其他因素的总体效果将仅增加储能设备的成本。

分析保护选项

最后,报纸通过整理设备OEM购买了2 x 500 kVA SAG Fighter™单元。这些设备纠正了没有储能的无需储能的深度下垂。包括安装,SAG Fighter™单元的价格约为250美元/kVA。

在SAG Fighter™单元运行的头几个月中,北德克萨斯州几乎每天都遭受了非常恶劣的天气事件。2007年5月和6月,该地区在30天内接近20英寸的降雨(比正常11英寸)和雷电暴风雨。即使在此期间,报纸的设施受到了异常数量的下垂事件,但生产从未被电压下垂打断。

运行8个月后,由于电压下垂,生产损失没有损失。

解决方案

分析的关键归结为一个简单的问题:“从一些其他电力质量事件中获得保护的价值值得额外的成本?”

基于此简单分析,由于以下原因,报纸的最佳选择是SAG Fighter™:

  1. 假定这两种设备对于校正电压下垂同样有效
  2. SAG Fighter™的第一笔费用大大降低(250,000美元与1,000,000美元)
  3. SAG Fighter™的年度O&M成本大大降低(10,000美元与150,000美元)

避免因一次中断引起的关闭的费用不值得$ 107,500。