Autor: Araceli Hernández Bayo

Fuente: Manual de Calidad de Energía Editado por Angelo Baggin, John Wiley & Sons, Ltd

1.0) EVALUACIÓN DE LA CONEXIÓN DE UNA MÁQUINA DE SOLDAR TRIFÁSICA

Este ejemplo muestra un estudio de la predicción parpadeo basa en métodos de evaluación simplificados orientados en la evaluación de la conexión de una carga fluctuante nuevo a una red existente.

Figura 1 muestra el diagrama y datos de la 15 kV suministro de red. Un cliente que utiliza un soldador industrial grande (llama W₁ en la figura 1) ha solicitado la conexión de una máquina de soldadura adicional para aumentar la capacidad de producción. El objetivo del estudio es decidir sobre la conexión de este nuevo soporte de carga en cuenta que la P_st el nivel de planificación de la utilidad de los sistemas de MT es 0.9.

Como se puede observar, la línea de alimentación de la MV cliente perturbador también alimentar otras cargas (consumidor 2) que son residenciales y edificios de oficinas consumidores considerados como nondisturbers (es decir. como no fluctuantes cargas). Consumidor 1, conectado en el punto indicado como PCC₁, También tiene no fluctuantes cargas.

Diferentes medidas de parpadeo se han realizado con el fin de identificar los niveles de fondo de parpadeo en la PCC₂ y la contribución de parpadeo de la soldadora que ya operan 1. Por estas mediciones, se ha observado que, cuando soldador 1 si no funciona, el fondo de corto plazo parpadeo gravedad en el PCC₂ es 0.30. Cuando soldador 1 se está ejecutando, el nivel de severidad del parpadeo en el PCC₂ es 0.67.

La nueva máquina de soldadura cuya conexión está en estudio tiene las siguientes características:

• La potencia absorbida durante la fase de fusión de la operación de soldadura puede llegar 1800 kVA con un factor de potencia de 0.85. La potencia absorbida durante dos períodos de soldadura es insignificante.
• El tiempo de permanencia es 1.5 s y el tiempo de repetición es 3 s; es decir, períodos de soldadura últimos 1.5 s y son seguidos por los 1.5 s de no carga. Por lo tanto, 20 las operaciones de soldadura se llevan a cabo por minuto, lo que significa 40 cambio de tensión por minuto.

El ciclo de trabajo de ambos equipos es de alrededor 30 minutos por hora. Por lo tanto, este estudio se centrará en el análisis a corto plazo de la severidad del parpadeo, P_st, ya que será un requisito más fuerte que P_lt.

El estudio está organizado en los siguientes pasos:

1. Cálculo de la severidad del parpadeo causado en la PCC₂ por la máquina de soldadura 1.
2. El cálculo de la variación de la tensión causada en la PCC₂ por la conexión de la máquina de soldar bajo estudio (En₂).
3. La estimación de la severidad del parpadeo causado en el PCC₂ por la máquina de soldadura 2.
4. La suma de los P_st causado en el PCC₂ por la operación simultánea de ambas máquinas.
5. Análisis de las soluciones.

1.1) La severidad del parpadeo causado en el PCC₂ por la máquina de soldadura 1

El P_st nivel causado por la operación individual de soldador 1 se puede estimar por medio de las mediciones realizadas en la PCC₂ cuando la máquina de soldadura está trabajando, P_{stPCC2–con–W1}, y cuando el soldador no está funcionando, P_{stPCC2–sin–W1}. Suponiendo que la perturbación creada por el soldador y la perturbación introducida por el nivel de fondo son perturbaciones no relacionadas, una ley cúbica de suma puede ser utilizado para hacer esta estimación:

P_st1 es la contribución de la severidad del parpadeo de soldador 1 al P Global_st nivel en el punto de conexión PCC₂.

1.2) Cambio de tensión causadas por la nueva soldadora

Antes de calcular la variación de la tensión causada por el funcionamiento de la máquina de soldar, es necesario para determinar la impedancia de la fuente en el punto de acoplamiento común de este equipo. Esto se hace por medio de los siguientes cálculos:

• Fuente de impedancia. Como se indica en la Figura C5.1, la potencia de cortocircuito de la red en 66 kV es 600 MVA. Por lo tanto, la impedancia de la fuente se expresa en la 15 lado kV

Una proporción de 30 se supondrá entre el reactivo y la parte resistiva de la impedancia de la fuente. Por lo tanto, la forma compleja de la impedancia de la fuente es

• HV / MV transformador de impedancia. El transformador tiene una potencia nominal de 50 MVA, una impedancia inductiva de 10 % y una impedancia resistiva de 0.8 %. Por lo tanto la impedancia del transformador se calcula como

• MV impedancia de línea. La resistencia del cable subterráneo es MV 0.125 i / km y la reactancia es 0.104 i / km. La longitud de la línea es 2.5 kilometros. Por lo tanto, la impedancia compleja de esta línea es

Por lo tanto, la impedancia total en el PCC₂ es

Este valor implica que una potencia de cortocircuito de aproximadamente 200 MVA está disponible en el PCC₂. El soldador analizaron adicional provoca variaciones de la potencia de 1800 kVA que representan 0.9 % de esta potencia de cortocircuito. Este es un valor lo suficientemente alto como para requerir una evaluación detallada de los niveles de emisión de parpadeo introducido por esta carga adicional. A este ritmo de las variaciones de tensión por minuto, Informe Técnico IEC 61000-3-7 propone una relación de 0.2 % entre la variación de la potencia de la carga y la potencia de cortocircuito de la aprobación de la conexión de la carga a un sistema de MV sin ningún otro análisis.

Activa y reactiva variaciones de potencia (!P y !Q) causados ​​por la máquina de soldadura adicional se puede calcular haciendo uso de sus características conocidas, a saber, la variación de la potencia aparente (1800 kVA) y el factor de potencia (0.85). El cambio de tensión producido por la máquina de soldadura 2 en el PCC₂ se puede calcular mediante la aplicación de la Ecuación (5.12) como sigue:

1.3) La estimación de la severidad del parpadeo causado por la máquina de soldadura 2

La tasa de repetición de los cambios de tensión causadas por la máquina de soldar es, como previamente indicado, 40 cambio de tensión por minuto. Introducir este valor en la curva de gravedad (Figura C5.2) para los pasos rectangulares produce en el eje de ordenadas la tensión de cambio d_la ≈0.9 (%) lo que conduce a P_Soy= 1.

Teniendo en cuenta que a corto plazo la severidad del parpadeo es un parámetro lineal con respecto a la magnitud del cambio de voltaje que provoca, P espera que la_st2 provocado por la contribución individual de soldador 2 para el cambio de tensión calculada en (C5.9) es

El P espera_st También puede calcularse por medio del enfoque analítico presentado en la publicación CIE 61000-3-3 [1] que se discutió en la Sección 3.3. Este método se basa en el cálculo del tiempo de parpadeo, t_F, por medio de la siguiente expresión:

En este caso, ya que los cambios de tensión son rectangulares, factor F es una unidad. Por lo tanto

tf = 23 07132 = 0769 s (C5.12) la falta de ella

P_st se determina mediante la suma de todos los tiempos de parpadeo, t_F, dentro de un 10 min intervalo de tiempo, T_p. Teniendo en cuenta que 40 cambios de tensión se producen por minuto, es decir.

el valor de P_st2 calculado por medio de este método es muy cercano al valor obtenido por medio de la curva de parpadeo, aunque una ligera diferencia aparece entre ellos. Esta diferencia puede ser entendido por teniendo en cuenta que ambos enfoques, aunque proporcionan estimaciones razonables, se basan en simplificaciones.

1.4) P_st Causada por el funcionamiento simultáneo de ambas máquinas

Con el fin de obtener el total de la severidad del parpadeo en el punto PCC₂, la contribución individual de cada carga perturbadora conectada a este punto (P_st1 y P_st2) junto con el nivel de fondo de parpadeo (P_{stPCC1–sin–W1}), debe considerarse.

Por lo tanto, suponiendo que la operación de ambos equipos no está correlacionado, la ley suma descrita en la Sección 5.3.3 se puede aplicar con un coeficiente m = 3. Esta suposición ignora el más grave el parpadeo que sería el resultado de la coincidencia de los pasos de soldadoras de diferentes. En este caso, Dado que los ciclos de soldadura últimos 3 s, esto puede ser una hipótesis aceptable. Por lo tanto, la emisión global de parpadeo en el PCC₂ es igual a

Este valor supera el nivel de planificación utilidad (P_st = 0.9) y, por lo tanto, no es tolerable. La conexión de la máquina soldadora adicional es inaceptable, a menos que se proporcionan los métodos de mitigación.

1.5) Análisis de las Soluciones

Una posible solución es la instalación de un dispositivo compensador para reducir la emisión de parpadeo de los soldadores. Otra posibilidad es la de reforzar la potencia de cortocircuito en el punto de conexión de los soldadores por la construcción de una nueva línea. Aunque esto puede ser una solución cara, el análisis técnico presentado a continuación muestra la mejora obtenida por medio de esta solución.

Si un cable subterráneo nuevo, idéntica a la existente, está conectado en paralelo con ella entre PCC₁ y el PCC₂, la potencia de cortocircuito en el PCC₂ se incrementa. La impedancia de nuevo el equivalente paralelo de ambas líneas es

Por lo tanto, la impedancia total al nuevo PCC₂ es

La disposición potencia de cortocircuito en el PCC₂ es ahora 230 MVA.

Ambos soldadores tienen un factor de potencia de 0.85 en los períodos de soldadura. Por lo tanto, considerando (C5.9), la relación entre los cambios de tensión causadas en esta nueva configuración de red y la anterior se

Este resultado implica que en esta nueva situación, el P_st nivel provocado por la contribución individual de cada soldador se reducirá en una proporción de 0.77. Suponiendo que los consumidores 2 conectado a PCC₂ no molestar consumidor, los antecedentes existentes a nivel parpadeo PCC₂ se propaga desde el nivel de tensión aguas arriba y aguas, por lo tanto, no se modifica por la adición de la nueva línea. Por lo tanto, el nuevo valor de la severidad del parpadeo es

El P_st nivel obtenido mediante la aplicación de esta solución está por debajo del nivel de planificación, por lo que esta propuesta es aceptable. Es importante observar que este análisis se realiza mediante el supuesto de que los soldadores son las únicas cargas fluctuantes conectados a las barras de distribución MV.

Un enfoque alternativo para la determinación de los límites de emisión individuales de estos soldadores podría basarse en el cálculo del cociente entre la potencia nominal y la potencia total de las cargas directamente suministrada a la red de MT. En tal análisis, el nivel total de parpadeo aceptable en el PCC₂ debe ser compartida entre todas las cargas conectadas en proporción a su potencia nominal.²

Sin embargo, en la situación analizada en este estudio de caso, ya que los consumidores 1 y el consumidor 2 no son fluctuantes cargas, este tipo de enfoque daría lugar a límites muy estrictos para las cargas que imponen niveles preocupantes parpadeo innecesariamente muy por debajo de los niveles de planificación. Por lo tanto, en estas circunstancias, un método más flexible para la evaluación de los límites individuales se ha aplicado, aunque es conveniente tener en cuenta que los acuerdos futuros o cambios en las contribuciones de parpadeo de los clientes conectados deben ser cuidadosamente analizados. Este criterio de evaluación se conoce como "fase 3" en el contexto del Informe Técnico IEC 61000-3-7.

2.0) PARPADEOS MEDICIONES EN UNA INSTALACIÓN horno de arco

Los hornos de arco son cargas muy fluctuantes que producen parpadeo estocástico. La naturaleza aleatoria de las fluctuaciones de tensión causadas por los hornos de arco complica el uso de métodos simplificados de predicción de parpadeo. Una campaña de medición es una forma más precisa para evaluar los niveles de flicker producidos por este tipo de carga.

Este estudio de caso presenta el P_lt las mediciones que se han realizado durante varios días en la instalación de horno de arco representado en la figura 3. Esta instalación está conectada a una 110 red kV a través de un transformador de tres devanados cuyos datos se indica en la figura 3. Las mediciones de flicker se realizaron durante varios días en la parte de MT.

Figura 4, Figura 5 y la figura 6 muestran la evolución de P_lt en la fase A, B y C, respectivamente, medido en la barra de distribución MV.

Mesa 1 muestra los principales datos estadísticos de la P_lt los valores medidos en tres fases durante una semana.

El P_lt causado en buses de subida en una cuadrícula se reduce recíprocamente a la creciente potencia de cortocircuito. De acuerdo con los valores de porcentaje de reactancia del transformador de esta instalación, disponible la potencia de cortocircuito en el lado MT, donde las mediciones se han llevado a cabo, es de alrededor 20 veces menor que la potencia de cortocircuito disponible en el lado de alto voltaje del transformador. Por lo tanto, una reducción en la emisión de parpadeo nivel del horno de arco con una relación de 20 se puede esperar en el lado de alto voltaje con respecto a los valores indicados en la Tabla C5.1. Esta situación conduce a niveles aceptables parpadeo en el PCC.

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