TAM 5

איכות ואמינות החשמל

Thursday | 8.11 | 9:00

זוהר וינבוים

זוהר וינבוים הנדסת חשמל

Zohar Winboim.jpg

זוהר וינבוים מהנדס חשמל בודק ויועץ, בעל תואר B.Sc. בהנדסת חשמל מהטכניון וניהול מערכות הנדסיות מאונ' ת"א. זוהר בודק דרגה 3 עבד בחברת פויכטוונגר ובצה"ל. זוהר חבר בהתאגדות מהנדסי חשמל ואלקטרוניקה ומרצה בקורסי הדרכה של ההתאגדות.

לקורות החיים>>

במושב זה נדון בשילוב תוכנות ייעודיות לשיפור אמינות מערכת ההולכה בעזרת ניתוח חיזוי תקלות ברשת החשמל דוגמת  BIG DATA  ו GIS ,בבדיקת ההשלכות של שימוש במגבילי זרם בגנראטורים וכן שיפורים במערכות אל פסק מודולריות המאפשרות אופטימיזציה של המערכת .

כמו כן נדון בנגזרות איכות החשמל המשפיעות על כשל במערכות גדולות דוגמת ספינת הפאר QEEN MARRY 2 וכיצד משפיעה המגמה ברצון לחסוך אנרגיה על איכות החשמל במדידה רציפה בזמן אמת .

תכנית המושב

TAM 5.1

תובנות שעולות מתוך ניתוח כשל בקבלי סינון
בספינת פאר "Queen Mary 2"

ארתור שוחט, הקריה למחקר גרעיני

רקע כללי

ספינת הנוסעים הטרנס-אטלנטית הגדולה ביותר בעולם -(Royal Mail Ship (RMS) Queen Mary 2 (QM2 – משלבת בתוכה מערכת הנעה מסוג IFEP) Integrated Full Electric Propulsion). מערכת הנעה זאת משתמשת הן במנועי דיזל (עבור עומס בסיס) והן בטורבינות גז (עבור שיא ביקוש) בכדי לייצר חשמל להזנת מנועי השראה, המחוברים ישירות אל המדחפים.

ב -23 בספטמבר ,2010, בשעה 04:26, כאשר QM2 התקרבה לברצלונה, אחד מ- 12 הקבלים במסנן ההרמוני כשל (איור 1), מלווה בפיצוץ עז. ההתפוצצות גרמה לנזק רב סביב לוחות החשמל ולהפסקת חשמל מלאה בספינה.

מנועי השראה להנעה חשמלית של המדחפים מוזנים דרך ממירי תדר, המבוססים על טיריסטורים, ממירים אלו גורמים לעיוותי מתח הרשת.

להקטנת זרמים הרמוניים מתוכננים מסננים פסיביים, הבנויים מסלילים וקבלים. המסנן ההרמוני היה מחובר ישירות לרשת kV11 ומוקם בחדר חשמל בִּיַרכְּתֵי הַסְפִינָה.

הפיצוץ עיקם את דלת הפלדה הראשית וגרם נזק ללוחות מתח גבוה הסמוכים. למרבה המזל לא היו בסביבה אנשים. נמצאו ראיות לעשן ואש. מערכת כיבוי אש, מבוססת מים, הופעלה וככל הנראה כיבתה את הלהבות.

ניתוח ממצאים העלה:

האירוע הוגדר כחמור מאוד, כיוון שספינה ענקית, המכילה 3823 אנשים, איבדה שליטה מלאה.

לאחרונה יותר ויותר ספינות מקבלות הנעה חשמלית במתח גבוה והצוות הטכני אינו עובר הכשרה מתאימה.

במערכת בקרה לא היה רשם אירועים בעל יכולת ניתור הרמוניות בזרם ובמתח.

בבסיס התכן של חדר חשמל לא נלקח תרחיש של פריצת לחץ.

התקן הניטור של חוסר איזון בזרם בין שני כוכבים לא נתן אינדיקציה על התפתחות התקלה עקב כשל במשנה זרם. הוא לא כלל מנגנון Fail safe.

צוות הפעלה לא התייחס להתראה מממיר תדר, שהתקבלה כחצי שעה לפני התקלה.

לא היו הגדרות ברורות לגבי התקנת מערכת כיבוי במים בחדר חשמל למתח גבוה.

בידוד הקבל התדרדר בהדרגה.

שמן הבידוד התאדה עקב הקצר וגרם ללחץ מוגבר במיכל הקבל.

אדי השמן סיפקו נתיב התפתחות הקשת על גבי פסי מתח גבוה.

בבדיקה היסטורית, הוחלפו בעבר מספר קבלי סינון – עובדה זאת לא העלתה ספקות אצל צוות אחזקה.

יחד עם הצגת האירוע החריג ומסקנות צוות התחקיר, יועלו מסקנות לגבי תכנון מערכות לשיפור מקדם ההספק ומסננים הרמוניים במתקנים יבשתיים.

תפקיד נוכחי: מנהל מחלקת הנדסת חשמל בקריה למחקר גרעיני.

התמחויות מקצועיות:
מערכות מתח גבוה, מערכות מתח עליון, תחנות גנראציה, מערכות מתח נמוך ונמוך מאד,  הגנות, אלקטרוניקת הספק, מערכות אלקטרומגנטיות, המרת אנרגיה, הינע מבוקר.

השכלה

  • 1999 – תואר ראשון בהנדסת חשמל B.Tech ממכללה אקדמית להנדסה בנגב.

  • 2005 - תואר שני בהנדסת חשמל M.Sc מאוניברסיטת בן גוריון בנגב.

  • בעל רישיון חשמלאי מהנדס משנת 2004.

ארתור שוחט-.jpg

ארתור שוחט

הקריה למחקר גרעיני

 

TAM 5.2

שיטת בחינת התייעלות אנרגטית ושמירה על איכות החשמל במדידה רציפה בזמן אמת

אבישי רש, יועץ

עם התפתחות מערכות ייעול  צריכת החשמל ודרישות לחיסכון התרבו מערכות הייעול אשר מותקנות באתרים גדולים תעשייתיים , מסחריים ומשרדיים.

עם פיתוח המערכות הללו פיתחו מספר ארגונים הנדסיים גדולים מתודולוגיות לבחינת הייעול / חיסכון המושג מאותן מערכות .

אחת מאותן שיטות מדידה מומלצות הינה שיטת ה- CVR.

שיטת ה-CVR (Conservation Voltage Reduction) הפכה להיות פופולרית היות ובשיטה הזו מחויבת שיטת המדידה להיות מותאמת למדידה רציפה של מספר ימים בחלונות זמן מוגדרים מראש בהם ימדדו נתוני החשמל המקומיים ויאגרו למודל ניתוח הנתונים כפי שמפורט באותן הגדרות.

בנוסף היות והשיטה הזו מחייבת מדידה רציפה וברזולוציה גבוהה של הנתונים החשמליים הוסף לשיטה גם מודל למדידה כולל בחינת איכות חשמל . מרגע שניבנו חלונות הזמן והיות ונתוני המדידה צריכים להיות נתוני RMS כך שינוטרלו התנעות או הפעלות של מערכות גדולות , ומשתני המדידה אשר יימדדו וישמשו את החישובים  הוגדרו , הסקר הופך להיות בלתי תלוי במערכת המבצעת את הייעול / חיסכון ולכן סקר המתבצע בשיטת  מדידה זו הינו סקר בלתי תלוי והשיטה נחשבת "אובייקטיבית" ומאפשרת בחינה וחישוב נתונים באופן אמין.

יש לזכור שלאור הדרישה המקובלת לקבלת תוצאות לבדיקה באופן מידי לא ניתן לבצע את הסקר והחישובים על בסיס מדידת האנרגיה היות וביצוע הסקר על בסיס מדידות אנרגיה מחייב ביצוע מדידה ארוכה מאוד של מספר חודשים. יש לזכור שמדידה לפי אנרגיה מחיבת מדידה לפי הגדרות סקרי אנרגיה ובהגדרות אלו מחויבים למדידות ממוצעים של כ-15 דקות מדידה, וכתוצאה מזה הסקר צריך להמשך זמן ארוך בו יאגרו הנתונים ולאחר מכן יבוצעו החישובים.

יתרונה המרכזי של שיטת ה-CV R לבחינת התייעלות / חיסכון  הינו בחוסר התלות בין המדידה למערכת הייעול / חיסכון.

במהלך ההרצאה יוצגו מספר דוגמאות של ניתור ובאיזה אופן חושב החיסכון.

אבישי רש, PE & BScEE

בוגר אוניברסיטת Fairleigh Dickinson שבניו ג'רזי ארה"ב ( 1990 ) .

בוגר מנהל עסקים למהנדסים , טכניון  ( 1994 )

ההתמחויות:

  1. חשמל - גורמי הפרעה לאיכות החשמל ברשת החשמל, איתור ופתרונות .

  2. בטיחות חשמל ובדיקת מתקני חשמל.

  3. מדידת שדות אלקטרומגנטיים.

  4. בדיקת כשלים במערכות חשמל.

  5. בדיקות קבלה ובדיקות החזקה .

ניסיון מעשי:

1) ניתוחי גורמי הפרעה לאיכות חשמל ברשתות חשמל ובמיוחד הרמוניות:

    - מדידות הרמוניות וניתוחי הפרעות ברשת החשמל למטרת פתרון בעיות מוגדרות.

    - יכולת מדידה וניתוח גם במתח בינוני וגבוה.

    -מספר מאות של מדידות הרמוניות.

2) בדיקת מתקני חשמל לאישור לרשת ובדיקות תקופתיות
 - בדיקת מהנדס בודק לאישור מתקן לחיבורו ע"י חברת החשמל.
 -  בדיקות בטיחות חשמלית במתקנים חשמליים.
 -  הדרכת צוותי אחזקה וצוותי חשמלאים לבטיחות חשמלית.

3) בדיקת שדות אלקטרומגנטים בתדרים נמוכים מאד ופתרונות
 - בדיקת שדות אלמ"ג בתדרים נמוכים מאד ובניית פתרונות טכניים לפתרון הבעיות.
4) תכנון פתרונות לבעיות הרמוניות וכופל ההספק במתח נמוך / בינוני / גבוה: 

  - תכנון מערכות לטיפול בבעיות הרמוניות / COSj בכ- 50  מפעלים.

  - תכנון מערכות קבלים במתח גבוה לריסון הרמוניות.       

  - תכנון מערכות השאלת עומסים לשליטה על צריכת החשמל.

5) חברות בוועדות מומחים במכון התקנים
 - חברות במספר ועדות מקצועיות במכון התקנים הישראלי בתחומים שונים של חשמל.

אבישי רש-.jpg

אבישי רש

יועץ

 

TAM 5.3

ניתוח וחיזוי תקלות ברשת החשמל בעזרת מערכות  Big Data ו- GIS

ד"ר אסנת מנגל, חברת החשמל לישראל

ניתוח וחיזוי תקלות ברשת החשמל בעזרת מערכות Big Data ו GIS

Analyze and predict electricity grid failures using Big Data and GIS

תעשיית החשמל מעולם לא נחשבה להייטק. בוודאי לא השנאים ולא קווי החשמל ואביזרי רשת החשמל. גם התקלות ברשת החשמל הן לא הייטק, לא נתיך שרוף ולא כבל חרוך ולא כשל במופת חיבור.

השינוי הגדול העכשווי והעתידי הוא שימוש ב"הייטק" לטובת ה"לואוטק". תחילת התהליך באיסוף הנתונים הסטטיים מרשת החשמל כגון נתוני התיילים, נתוני יצרן, וכן התקלות לסוגיהן הנאספות משרשרת החשמל מהמונה בבית הלקוח, הנתיך, קופסת החיבורים (פילר), העמוד, השנאי והתחמ"ש. ובהמשך כמות רבה מאד של נתונים תפעוליים הנאספים מרכיבי הרשת.

הנתונים נאספים על ידי מערכות המחשוב השונות GIS ,DMS (מערכת מידע גיאוגרפית),PI-PC ,RESPONDER , מערכת ה-SAP, המונה החכם (רשת החכמה העתידית), מערכת הגבייה והתשלומים וחיישנים מהשטח. על בסיס מידע גיאוגרפי זה, נוסיף מידע על האקלים ונתונים סביבתיים מתחנות ניטור.

כל הנתונים העצומים האלו יחדיו, יכולים לתת לנו תמונה רחבה יותר ובסיס נתונים גדול שאולי כבר אפשר לכנותו Big Data שיוביל את חברות החשמל לעידן ההייטק.

השלב הבא לאחר איסוף הנתונים, הוא אינטגרציה של המידע וניתוח המידע, על מנת לחזות תקלות וכשלים ברשת החשמל וכן קביעת מקומות מועדפים לאחזקה מונעת או לחילופין לחידוש רשתות ממוקד מקום. כל זאת גם בהסתמך ניתוח תקלות שאירעו ברשתות חברת חשמל וכן בהסתמך על סוגי התקלות והכשלים הידועים בספרות האקדמית והמקצועית.

האם זהו עידן ההייטק של חברות החשמל? האם אמינות האספקה תשתפר בעקבות תהליך זה?

ההרצאה תתמקד בשלבים השונים: איסוף המידע, ניתוח המידע, ניסיון לחיזוי תקלות/כשלים בעתיד וניסיון למצוא את הפרמטרים המשפיעים על מחזור החיים של פריטי הרשת, בהדגמה על תקלות מתועדות ברשת החשמל.

דר` אסנת מנגל, חברת חשמל, מחוז ירושלים

מהנדסת תואר ראשון – טכניון,  תואר שני ושלישי בנושא מערכות מידע גיאוגרפיות מאוניברסיטת בר-אילן.

מומחית ועובדת שנים רבות בתחום מערכות המידע הגיאוגרפיות בחברת החשמל  ומרצה לתואר שני באוניברסיטת בר-אילן בתחום זה.

יוזמת ומקדמת ומנהלת פרויקטים במערכות מבוססות מקום וחדשנות טכנולוגית, יוזמת שיתופי פעולה עם ארגונים לשיתוף מידע גיאוגרפי וחברת צוות טכנולוגיה ארצי במרכז למיפוי ישראל.

דר אסנת מנגל-.png

דר' אסנת מנגל

חברת החשמל לישראל

 

TAM 5.4

מערכות אל פסק מודולריות חדישות בנצילות גבוהה עם מצברי ליתיום

אביהו פינס, אביאם

המאמר מציג את התכונות היחודיות של מערכות מודולריות חדישות מתוצרת ABB:

מודולים נשלפים בהספק של 50 ו-100 קוו"ט למודול

הספקים של 250 ו-500 קוו"ט לארון ועד 4 מגאוואט בס"ה

נצילות מודול של 97.5% ע"י שימוש בהמרה THREE LEVEL INTERLEAVED

זמן ממוצע לתיקון ((MTTR – 10 דקות.

יכולת שליפה והחזרה "חמה" ללא כיבוי האל פסק ("HOT SWAPP")

עוקף שרות מובנה, מפסקי זינה ותפוקה מובנים.

החלפה מהירה ופשוטה של רכיבים מתכלים (מאווררים וקבלים(

אפשרות חיבור מצברים משותפים או לכל מודול בנפרד

כניסת כבלים מלמעלה או מלמטה לפי דרישת האתר

התאמה למצברי ליתיום ומצברי עופרת

המאמר מציג את הטכנולוגיות המשמשות במערכות אלו, וכן סקירה של טכנולוגיות ליתיום שונות והשוואתן למצברי עופרת.

המאמר מציג גם את היתרונות הייחודיים של אל פסק מודולרי:

גמישות בהספק אשר מאפשרת לרכוש מודולים לפי ההספק הנצרך (PAY AS YOU GROW)

אפשרות לגריעת מודולים במקרה שבו העומס נמוך יותר מהתחזית.

יתירות (REDUNDANCY) מובנית

MTTR נמוך והשפעתו על הזמינות (AVAILABILITY) של המערכת.

יכולת שרות עצמי וחיסכון בהוצאות חוזה שרות ע"י החלפת מודולים (בארגונים בהם קיים צוות טכני באתר)

לימודים אקדמיים ותואר – תואר ראשון בהנדסת חשמל – הטכניון 1972 (בהצטיינות)
תואר שני בהנדסת חשמל – הטכניון 1978
תואר שני במינהל עסקים – אוניברסיטת ת"א רקאנטי 2003 (בהצטיינות)
מקומות עבודה עיקריים -

צה"ל – 1972-1979 – קצין אלקטרוניקה (עתודה אקדמאית)

סוין אלקטרוניקה בע"מ -1979 – 1997 – מנהל פיתוח ומנהל שיווק ומכירות

אביאם מערכות בע"מ – 1997 עד היום - מנכ"ל ומנהל טכני ראשי (CTO)

ניסיון והתמחות -

רישיון חשמלאי מהנדס  (מספר 076157)

תכנון ופיתוח מספר רב של מערכות הספק וספקי כוח מסוגים שונים.
במיוחד יש לציין פיתוח מערכות אל פסק מבוקרות מיקרופרוססור עד להספק של 120 קוו"א (שווקו בישראל ובעולם מ-1989 עד 1997) שהיו חידוש עולמי בזמנו.

המצאת פטנט ייחודי להזנת מרכזי מיחשוב (Data Centers) - פטנט ישראלי מס' 170118, פטנט אמריקאי 2B8330297.

מוכר כמומחה למערכות הספק ובמסגרת זו מעביר השתלמויות והסמכות של אגודת מהנדסי החשמל בנושא מערכות הספק, מערכות אל פסק, תכנון חדרי מחשב, אגירת אנרגיה, הגנות EMP וכו'.

אבי פינס-.jpg

אבי פינס

אביאם

 

TAM 5.5

בדיקת השלכות השימוש במגביל זרם בגנרטורים

ד"ר דוד אלמקיאס, קובי פרץ ושחף וינזון, יאני הנדסה

בשנים האחרונות כתוצאה מעלייה מתמדת בזרם הקצר נוצר צורך באמצעים להגבלת זרמי קצר.

מגביל הזרם (IS LIMITER) מהווה אחד מהאמצעים להגבלת זרמי קצר במיוחד ברשתות ובמתקני מ.ג. לאחרונה נבחנות אפשרויות שונות ליישום טכנולוגיה זו גם בגנרטורים.

מגביל הזרם פועל על עקרון של ניתוק מהיר של זרם הקצר לפני שזרם הקצר מגיע לערכו המרבי

ומורכב מנתיך HRC במקביל לפס. פס זה כולל אלמנט המתפוצץ, ע"י פקודה ממערכת לזיהוי הקצר, וגורם לזרם הקצר לזרום דרך הנתיך אשר מפסיק מידית את זרם הקצר.

פעולה זו שהינה למעשה פעולת מיתוג גורמת למתחי יתר ( ( SWITCHING SURGEאשר יכולים להגיע לערכים גבוהים ולסכן את בידוד הגנרטור והמסדר.

במקרה זה רמת המתח תלויה במספר רב של גורמים, ביניהם נתוני הגנרטור, קיבול הטבעי של הגנרטור והמתקנים, תהליך פעולת מגביל הזרם ואופיין הנתיך.

לצורך חישוב מתחי היתר, ע"י סימולציה, פותח מודל אשר מדמה את התהליך הנ"ל.

המודל כולל:

  • מודל דינמי של הגנרטור- הכולל את ראקטנסי המעבר וקבועי הזמנים השונים של הגנרטור. וקיבול ליפופי הגנרטור.

  • מודל מגביל הזרם- מוצג ע"י מתג המחובר במקביל לנתיך אשר מיוצג ע"י התנגדות המשתנה 
    בזמן, מהתנגדות מינימלית לנתק- כלומר מודל הנתיך הינו מודל לא לינארי.

תוצאות הסימולציה רגישות לפרמטרי הנתיך הלא לינארי . מטבע הדברים פרמטרים אלו מאופייניים ע"י פיזור סטטיסטי ולכן ישנה חשיבות לקביעת גבולות מתחי היתר בהתאם לפיזור זה.

הגבלת מתחי היתר המתקבלים נעשית באמצעות התקנת מגני ברק וקבלים.
(SURGE CAPACIOR).

במאמר זה נציג את המודל ותוצאות הסימולציה של מתחי היתר, כמו כן, את אמצעי ההגנה מיקומם והפרמטרים העיקריים של אמצעי ההגנה.

כמו – כן יוצגו שיקולים בבחירת אמצעי ההגנה המתאים ותוצאות הסימולציות לאחר הוספת אמצעי ההגנה.

הסימולציה מארה בנוסף, שיצרני הציוד המסופק נדרשים לתת נתונים נוספים מעבר למקובל.

סיים תואר שלישי באוניברסיטת תל אביב בשנת 1987

סיים תואר שני בטכניון בשנת 1982

סיים תואר ראשון בטכניון בשנת 1975

עבד בחברת החשמל משנת 1975 עד לשנת 2016 וסיים בתפקיד כסמנכ"ל פיתוח תכנון וטכנולוגיה.

כתב מספר ספרים מקצועיים ופרסם מעל 30 מאמרים בעיתונות המקצועית.

מפברואר 2018 בחברת יאני הנדסה

דוד אלמקיאס-.jpg

ד"ר דוד אלמקיאס

יאני הנדסה

 

התאגדות מהנדסי חשמל ואלקטרוניקה בישראל

The Society of Electrical and Electronics Engineers in Israel 

Tel: (+972) 3 6134116 |  Fax: (+972) 3 6134117

All rights reserved to SEEEI Corp.