Auteur: Araceli Hernández Bayo
Source: Handbook of Power Quality Edité par Angelo Baggin, John Wiley & Sons, Ltd
1.0) EVALUATION DE LA RELATION DE TROIS PHASES DE SOUDURE MACHINE
Cet exemple montre une étude de la prédiction de scintillement sur la base de méthodes d'évaluation simplifiées orientées à l'évaluation de la connexion d'une nouvelle charge fluctuante à un réseau existant.
Figure 1 montre le schéma et les données de l' 15 réseau kV alimentation. Un client industriel en utilisant un grand soudeur (appelé W1 la figure 1) a requis le raccordement d'un poste de soudage supplémentaire pour augmenter la capacité de production. L'objectif de l'étude est de décider de la connexion de ce nouveau support de charge à l'esprit que le Per niveau de l'utilitaire pour les systèmes MT de planification est 0.9.
Comme on peut l'observer, la ligne MT alimentant le client perturbateur alimente aussi d'autres charges (consommateur 2) qui sont les consommateurs résidentiels et de renforcement des bureaux considérés comme nondisturbers (i.e. que les charges non fluctuantes). Consommateur 1, connecté au point indiqué que le PCC1, a également des charges non fluctuantes.
Mesures de scintillement différents ont été effectués afin de déterminer les niveaux de scintillement de fond au PCC2 et la contribution de scintillement de la soudeuse fonctionnant déjà 1. Par ces mesures,, il a été observé que, quand soudeur 1 ne fonctionne pas, l'arrière-plan à court terme flicker au PCC2 est 0.30. Lorsque soudeur 1 est en cours d'exécution, le niveau de gravité de scintillement au PCC2 est 0.67.
Figure 1 Schéma du réseau d'alimentation à l'étude
La nouvelle machine de soudage dont la connexion est en cours d'étude présente les caractéristiques suivantes:
- La puissance absorbée au cours de la phase de fusion de l'opération de soudage peut atteindre 1800 kVA avec un facteur de puissance de 0.85. La puissance absorbée au cours de deux périodes de soudure est négligeable.
- Le temps de séjour est 1.5 s et le temps de répétition est 3 s; à savoir, périodes de soudure dernier 1.5 s et sont suivis par 1.5 s sans charge. Donc, 20 opérations de soudage sont réalisées par minute, ce qui signifie 40 voltage changes per minute.
Le cycle de travail de deux soudeurs est d'environ 30 minutes par heure. Donc, cette étude se concentrera sur l'analyse de court terme flicker, Per, comme ce sera une exigence plus forte que Pcom.
L'étude est organisé selon les étapes suivantes:
- Calcul du flicker causé au PCC2 Machine de soudage par 1.
- Calcul de la variation de tension provoquée à PCC2 par la connexion de la machine de soudage à l'étude (DE2).
- Estimation de la gravité de scintillement causé au PCC2 Machine de soudage par 2.
- Sommation de la Per causé au PCC2 par le fonctionnement simultané des deux machines.
- L'analyse des solutions.
1.1) Flicker causé au PCC2 par machine de soudage 1
Le Per niveau causés par l'exploitation individuelle de soudeur 1 peut être estimée au moyen de mesures effectuées à PCC2 quand la machine de soudage travaille, PstPCC2–avec–W1, et quand la source ne fonctionne pas, PstPCC2–sans–W1. En supposant que la perturbation créée par le soudeur et la perturbation introduite par le bruit de fond sont des perturbations non liées, une loi de sommation cubique peut être utilisée pour faire cette estimation:
Pst1 est la contribution scintillement de la gravité de soudeur 1 au global Per niveau du point de connexion PCC2.
1.2) Changer de tension provoquée par la nouvelle soudeuse
Avant de calculer la variation de tension provoquée par le fonctionnement de la machine de soudage, il est nécessaire de déterminer l'impédance de source au niveau du point de couplage commun de cet équipement. Cela se fait à l'aide des calculs suivants:
• Impédance de source. Comme indiqué dans la figure C5.1, la puissance de court-circuit du réseau en 66 kV est 600 MVA. Donc, l'impédance de la source, exprimée sur la 15 côté kV est
Un rapport de l' 30 sera supposée entre le réactif et la partie résistive de l'impédance de la source. Donc, la forme complexe de l'impédance de la source est
• HV / MV impédance du transformateur. Le transformateur a une puissance nominale de 50 MVA, une impédance inductive de 10 % et une impédance résistive de 0.8 %. Par conséquent, l'impédance du transformateur est calculé comme
• impédance de la ligne de MV. La résistance du câble MT souterrain est 0.125 i / km et la réactance est 0.104 i / km. La longueur de la ligne est 2.5 km. Donc, l'impédance complexe de cette ligne est
Donc, l'impédance totale au PCC2 est
Ceci implique que la valeur d'une puissance de court-circuit d'environ 200 MVA est disponible au PCC2. Le soudeur supplémentaire analysé provoque variations de puissance 1800 kVA qui représentent 0.9 % de cette puissance de court-circuit. Il s'agit d'une valeur suffisamment élevée pour nécessiter une évaluation détaillée des niveaux scintillement d'émission introduites par cette charge supplémentaire. A ce rythme de variations de tension par minute, Rapport technique CEI 61000-3-7 propose un rapport de 0.2 % entre la variation de puissance de la charge et de la puissance de court-circuit de l'approbation de la connexion de la charge à un système MV sans autre analyse.
Variations de puissance active et réactive (!P et !Q) causée par la machine de soudage supplémentaire peut être calculée en faisant usage de ses caractéristiques connues, à savoir la variation de la puissance apparente (1800 kVA) et le facteur de puissance (0.85). La variation de tension produite par la machine de soudage 2 au PCC2 peut être calculée en appliquant l'équation (5.12) comme suit:
1.3) Estimation du flicker causés par machine de soudage 2
La fréquence de répétition des variations de tension provoquées par la machine de soudage est, comme précédemment indiqué, 40 voltage changes per minute. Entrer cette valeur dans la courbe de gravité (Figure C5.2) à gradins rectangulaires produit en ordonnée la variation de la tension dla ≈ 0,9 (%) ce qui conduit à PJe suis= 1.
Figure 2 Variation de tension rectangulaire pour Pst = 1
Compte tenu du fait que de courte durée flicker est un paramètre linéaire par rapport à l'amplitude de la variation de tension que provoque, le P attendueST2 causée par la contribution individuelle de soudeur 2 pour la variation de tension calculée à (C5.9) est
Le P attendueer peut également être calculée au moyen de l'approche analytique présenté dans la publication CEI 61000-3-3 [1] qui a été discuté dans la section 3.3. Cette méthode est basée sur le calcul du temps de clignotement, tfa, au moyen de l'expression suivante:
Dans ce cas,, puisque les changements de tension sont rectangulaires, facteur F est une unité. Donc
tf = 23 071 32 = 0769 s (C5.12) manque celui-ci
Per est déterminée en faisant la somme de toutes les durées de scintillement, tfa, l'intérieur d'un 10 min intervalle de temps, Tp. Considérant que 40 variations de tension se produisent par minute, i.e.
la valeur de Per2 calculé au moyen de cette méthode est très proche de la valeur obtenue au moyen de la courbe de papillotement, même si une légère différence apparaît entre eux. Cette différence peut être comprise par gardant à l'esprit que les deux approches, bien que fournir des estimations raisonnables, sont basés sur des simplifications.
1.4) Per Causée par le fonctionnement simultané des deux machines
Afin d'obtenir la gravité de scintillement totale au point PCC2, la contribution individuelle de chaque charge perturbatrice connecté à ce point (Pst1 et PST2) ainsi que le niveau de fond de scintillement (PstPCC1–sans–W1), doivent être considérées.
Donc, en supposant que le fonctionnement des deux soudeuses décorrélée, la loi de sommation décrit dans la section 5.3.3 peut être appliqué avec un coefficient m = 3. Cette hypothèse ne tient pas le scintillement plus grave qui résulterait de la coïncidence des étapes de différents soudeurs. Dans ce cas,, car cycles de soudage dernier 3 s, cela peut être une hypothèse acceptable. Donc, l'émission de scintillement mondiale au PCC2 est égal à
Cette valeur dépasse le niveau de la planification d'utilité (Per = 0.9) et, donc, il n'est pas tolérable. Le raccordement de la machine de soudage supplémentaire est inacceptable, sauf si des méthodes d'atténuation sont prévues.
1.5) Analyse des Solutions
Une solution possible est d'installer un dispositif de compensation pour réduire le scintillement émission des soudeurs. Une autre possibilité est de renforcer la puissance de court-circuit au point de raccordement des soudeurs par la construction d'une nouvelle ligne. Bien que ceci puisse être une solution coûteuse, l'analyse technique présentée montre ensuite l'amélioration obtenue au moyen de cette solution.
Si un nouveau câble souterrain, identique à celui existant, est connecté en parallèle avec elle entre CCP1 et le PCC2, la puissance de court-circuit au PCC2 est augmentée. L'impédance de la nouvelle parallèle équivalent de deux lignes est
Donc, la nouvelle impédance totale au PCC2 est
La puissance de court-circuit disponible au PCC2 est maintenant 230 MVA.
Les soudeurs ont un facteur de puissance de l' 0.85 dans les périodes de soudage. Donc, compte tenu de (C5.9), le rapport entre les variations de tension provoquées dans cette nouvelle configuration du réseau et le précédent est
Ce résultat implique que, dans cette nouvelle situation, le Per niveau causées par la contribution individuelle de chaque soudeur sera diminuée par un rapport de 0.77. En supposant que le consommateur 2 connecté au PCC2 est un consommateur non perturbateur, le niveau de scintillement de fond existant au PCC2 on se propageant depuis le niveau de tension en amont et, donc, elle n'est pas modifiée par l'ajout de la nouvelle ligne. Donc, la nouvelle valeur de flicker est
Le Per niveau obtenu en appliquant cette solution est en dessous du niveau de la planification, si cette proposition est acceptable. Il est important de noter que cette analyse est faite en utilisant l'hypothèse que les soudeurs sont les seules charges fluctuantes connectés au jeu de barres MT.
Une autre approche pour déterminer les limites d'émissions individuelles de ces soudeurs pourrait être basé sur le calcul du quotient entre leur puissance nominale et la puissance totale des charges directement fournis au réseau MT. Dans une telle analyse,, le niveau de scintillement totale acceptable au PCC2 doivent être partagés entre toutes les charges connectées en fonction de leur puissance nominale.2
Cependant, dans la situation analysée dans cette étude de cas, depuis consommateur 1 et le consommateur 2 sont des charges non fluctuantes, ce type d'approche donnerait lieu à des limites très strictes pour les charges polluantes imposent des niveaux de scintillement inutilement bien en dessous des niveaux de planification. Donc, dans ces circonstances, une méthode plus souple pour l'évaluation des limites individuelles a été appliquée, même si il est commode de garder à l'esprit que des dispositions ou des changements futurs dans les contributions de scintillement des clients connectés devraient être soigneusement analysés. Ce critère d'évaluation est appelée «phase 3» dans le contexte du rapport technique CEI 61000-3-7.
2.0) MESURES scintillement dans une installation arc du four
fours à arc sont des charges très fluctuantes qui produisent scintillement stochastique. Le caractère aléatoire des fluctuations de tension causée par les fours à arc complique l'utilisation de méthodes de prédiction de scintillement simplifiées. Une campagne de mesure est un moyen plus précis pour évaluer les niveaux de scintillement produites par ce type de charge.
Cette étude de cas présente la Pcom mesures qui ont été effectuées sur plusieurs jours dans l'installation de four à arc représentés sur la Figure 3. Cette installation est raccordée à un 110 réseau kV par l'intermédiaire d'un transformateur à trois enroulements dont les données sont indiquées sur la figure 3. Les mesures de scintillement ont été effectuées sur plusieurs jours à côté MT.
Figure 4, Figure 5 et la figure 6 montrer l'évolution de Pcom à la phase A, B et C, respectivement, mesurée à la barre MV.
Table 1 montre les principales statistiques de la Pcom valeurs mesurées à trois phases sur une semaine.
Le Pcom causés au bus en amont dans une grille est réduite réciproquement à l'augmentation de la puissance de court-circuit. Selon les valeurs de réactance pour cent du transformateur de cette installation, la puissance de court-circuit sur le côté MT, où les mesures ont été effectuées, est de l'ordre 20 fois plus faible que la puissance de court-circuit sur le côté haute tension du transformateur. Donc, une réduction de l'émission au niveau du scintillement du four à arc avec un rapport de 20 peut être prévu sur le côté haute tension par rapport aux valeurs indiquées dans le tableau C5.1. Cette situation conduit à des niveaux acceptables de scintillement dans le PCC.
Figure 3 Schéma de principe de l'installation de four à arc
Figure 4 l'évolution de Plt (phase A) au bus MV de l'installation de four à arc (Avec l'aimable autorisation du Professeur. Zbigniew Hanzelka)
- Figure 5 l'évolution de Plt (la phase B) au bus MV de l'installation de four à arc (Avec l'aimable autorisation du Professeur. Zbigniew Hanzelka)
- Figure 6 l'évolution de Plt (la phase C) au bus MV de l'installation de four à arc (Avec l'aimable autorisation du Professeur. Zbigniew Hanzelka)
Table 1 Statistiques de valeurs mesurées Plt