1. Introduction

Le malaise croissant au cours des distorsions harmoniques provient de l'installation et l'utilisation de dispositifs électroniques de puissance non linéaires hautement, comme VSD (variateurs de vitesse) pour commander l'appareil d'alimentation dans l'industrie [1].

Lorsque alimenté par une tension d' 50 Hz, une charge non-linéaire attire courants harmoniques qui pénètrent réseaux causant des distorsions de forme d'onde [2]. Les charges inductives absorber la puissance réactive. Installation de condensateurs en parallèle permettra d'améliorer le facteur de puissance, car ils fournissent la puissance réactive [3]. tensions de bus diminuer en raison de l'augmentation de la demande de charge. Il est courant de placer stratégiquement des batteries de condensateurs pour aider à rehausser le profil de retour tension à des valeurs nominales [4]. Les condensateurs utilisés pour augmenter la tension de bus et d'améliorer le facteur de puissance peuvent avoir des effets néfastes sur le réseau lorsque les harmoniques sont présents dans le système, car ils peuvent provoquer la résonance harmonique se produise.

Résonance parallèle se produit lorsque les amplitudes des la réactance capacitive et inductive sont égales. Si le pic de résonance parallèle est alignée avec la fréquence d'un harmonique caractéristique injectée par la charge non linéaire, haute tension et les courants peuvent circuler qui peut causer des dommages à l'équipement dans le réseau. L'IEEE Std. 519-1992 a été créé pour aider l'utilisateur à garder ces distorsions de la tension et du courant avec un niveau acceptable au PCC (point de couplage commun).

Les niveaux croissants de distorsion dans les systèmes de distribution peuvent être mieux maîtrisés par l'installation de filtres d'harmoniques à des endroits stratégiques [5]. Les filtres d'harmoniques les plus couramment utilisés sont le filtre passe-haut et le filtre adapté unique. Refs. [6-8] discuter de la façon distorsions de la tension et de courant sont ramenés à des niveaux acceptables selon la norme IEEE Std. 519-1992 en utilisant des filtres passifs.

Bien que tous ces cas, enquêter sur une situation où il ya un point de résonance parallèle causée par un condensateur, aucun d'entre eux concerne un cas où il ya deux condensateurs shunt située dans le réseau provoquant deux points de résonance parallèles de se produire. Pour cette raison,, il a été jugé nécessaire de créer un réseau en utilisant un logiciel de simulation qui peuvent mener des études harmoniques et pourrait évaluer quand résonance parallèle se produit si on installe des condensateurs pour la correction du facteur de puissance et la régulation de la tension de bus et viennent ensuite avec la meilleure solution pour réduire les distorsions causées par le . Les solutions doivent s'assurer que le système est à l'intérieur de la tension IEEE Std.519-1992 et limitations actuelles.

2. Déclaration de la recherche

Le but de cette recherche est d'étudier un scénario où les deux points de résonance se produisent dans un système par des condensateurs de puissance. La tension du bus est volontairement abaissé au-dessous des ORA 048-2:2004 limite de tension de 6% de sorte que le condensateur shunt ajouté pour améliorer la limite de tension à la valeur nominale ainsi que le condensateur de facteur de puissance connecté au bus de consommateur provoque une résonance dans le système [9]. Un autre objectif est de concevoir des filtres harmoniques simple accord et passe-haut pour réduire les distorsions harmoniques provoquées par la résonance parallèle en raison de plusieurs points de résonance. Les distorsions de la tension et du courant ne doit pas dépasser la norme IEEE Std. 519-1992 limitations à la PPC.

3. Méthodologie

Le réseau a été simulé dans DIgSILENT 14 logiciel de l'usine d'alimentation. Des études ont d'abord été réalisées harmoniques sans condensateurs et des condensateurs présents dans le réseau. Filtres passe-haut et filtres à simple accord ont été installés à deux endroits différents dans le réseau. Au cours de chacun des différents scénarios, le système est contrôlé pour déterminer au cours de laquelle la résonance harmonique caractéristique s'est produit. Les distorsions de la tension et du courant au PCC ont également été observés pour voir si elle relevait de la norme IEEE Std. 519-1992.

4. Contexte théorique

4.1 Régulation de tension jeu de barres

Les tensions de bus ont diminué au-dessous de NRS 048-2:2004 limite de tension comme indiqué dans le tableau 1 [9].

Table 1 NRS 048-2 limites de tension.

4.2 Conception de filtres d'harmoniques

(1) Taille du condensateur

La taille de la capacité des filtres doit être déterminé par la puissance réactive nécessaire pour augmenter le facteur de puissance barres. L'équation suivante est utilisée pour décrire la relation entre la puissance active et réactive lorsqu'il s'agit de décider de la valeur de la capacité:

Qc est la puissance réactive capacitive totale. PF1 est le facteur de puissance avant que le condensateur est ajoutée et PF2 est le facteur de puissance après que le condensateur est ajoutée. P est le pouvoir réel power.Real est calculé en:

*

où: En = Tension de phase, Je = Courant de phase; P = Puissance réelle et Q = Puissance réactive.

(2) Filtre à simple accord

Ce type de filtre est constitué d'un condensateur en série avec un réacteur. Le filtre à simple accord est bon pour piéger une harmonique spécifique. Il donne une partie ou la totalité de la puissance réactive requise pour la correction du facteur de puissance [6].

(3) Filtre passe-haut

Le filtre se compose d'un condensateur en série avec une combinaison d'une résistance et d'un réacteur. Un filtre passe-haut est celle à travers laquelle passent les fréquences plus élevées [10].

(4) Équations de conception de filtres Les formules ci-dessous peuvent être utilisés pour concevoir un filtre passe-haut et un filtre simple accord. Réactance capacitive (X_C):

Réactance inductive (XL): X

Réactance caractéristique (Xn):

La puissance réactive du filtre (QFa):

Résistance à simple accord (RS):

Résistance passe-haut (RH):

où: hn = Ordre de Tuning; Q = Facteur de qualité.

(5) Qualité facteur

La Q-facteur (facteur de qualité) est déterminée par la valeur de la résistance de filtrage et qui détermine la netteté de la fréquence à laquelle elle est accordée [11]. La Q-facteur d'un filtre simple accord est normalement comprise entre 30 et 100 [10]. Filtres harmoniques avec une faible Q-facteur comme le filtre passe-haut ont un facteur Q entre 0.5 et 5 [10].

(6) Sélection de l'ordre de réglage de filtre

Les filtres sont réglés 3%-15% au-dessous de l'ordre d'harmonique est filtrée [12].

4.3 Les calculs pour les limites de distorsion harmonique

Distorsion harmonique de tension individuelle (HD_En):

Taux de distorsion harmonique de tension (THD_En):

Individuel distorsion harmonique de courant (HDJe):

La distorsion totale de la demande (ATSJe):

où:

Jeh = Amplitude du courant harmonique;

JeL = Courant de charge composante de la demande maximale fondamentale;

Je1 = Courant à la fréquence fondamentale (fa1 = 50 HZ).

RCS (Rapport de court-circuit):

où: JeSC = Courant de court-circuit au PCC.

4.4 IEEE Std. 519-1992 Limitations

La norme recommande des restrictions pour les distorsions harmoniques mesurées au point de couplage commun [13]. La plus grande quantité de distorsion harmonique en un consommateur peut injecter dans le réseau d'utilité est déterminée par la limite dans le tableau 2 [14, 15]. Seules les données nécessaires à l'examen des limites de distorsion au PCC sont présentés dans les tableaux 2 et 3.

Table 2 IEEE STD 519-1992 limites de distorsion de courant.

La fourniture d'une tension non faussée propre pour les consommateurs est de la responsabilité de l'utilitaire [14]. Les clients peuvent seulement être coupable de fausser la tension s'ils ne respectent pas les limites de courant harmonique [14]. Les limites de tension harmoniques sont présentés dans le tableau 3 [15].

Table 3 IEEE STD 519-1992 limites de distorsion de la tension.

5. Schéma d'une ligne

Le réseau enquête a été modélisé en DIgSILENT 14 logiciel de l'usine d'alimentation. Le réseau se compose de trois charges; l'une est non-linéaire (VSD) avec un spectre harmonique indiqué dans le tableau 4.

Table 4 Spectre harmonique de la charge 3.

BUS 3 est le PCC et les paramètres réseau sont donnés dans la figure. 1.

6. Cas de simulation

Etude de cas 1

Le réseau de la figure. 1 a été modélisée, simulée et le PCC a été observée. Le facteur de puissance de la clientèle et la tension à chaque bus a également été enregistrés.

Etude de cas 2

Un condensateur à la valeur de 8.6 MVAr a été connecté au BUS 2 d'augmenter les tensions de bus de BUS 2 et BUS 5 et augmenter le facteur de puissance du système à partir de 0.92 à 0.99. Un autre condensateur (0.9 MVAr) a été connecté en parallèle avec la charge 3 pour augmenter le facteur de puissance à partir de 0.88 à 0.97.

Etude de cas 3

Un filtre simple accord a été conçue utilisant le condensateur à BUS 2. Le filtre a été accordé 5% en dessous de la 5ème ordre i.e harmonique. 4.75e. L'idée principale était d'éviter les harmoniques plutôt que de diminuer une spécifique. Le condensateur à BUS 5 était toujours connecté.

Etude de cas 4

Le filtre à simple accord a été enlevé dans l'étude de cas 3 et remplacé par un filtre passe-haut harmonique 4.75th. Ce filtre a également été conçu pour éviter les harmoniques.

Etude de cas 5

Le filtre à BUS 2 dans l'étude de cas 4 a été remplacé par le 8.6 MVAr condensateur et un filtre simple accord harmonique 4.75th a été conçu dès le condensateur de correction au BUS 5.

Etude de cas 6

Le filtre à simple accord de l'étude de cas 5 a été remplacé par un filtre passe-haut harmonique 4.75th.

Le taux de court-circuit a été jugé dans l' < 20 catégorie dans tous les cas. Les résultats ont été enregistrés au PCC.

7. Résultats

Condensateurs causé deux résonances près 5e et 11e.

Figure 2. Scan Impédance de l'étude de cas 2 réalisée au PCC

D'autres harmoniques i.e. 7e, 13e, 17e et 19 relevaient de la norme IEEE Std. 519 limites. Dans la figure. 2, les distorsions de pourcentage (HDEn) causés par les 5e et 11e courants harmoniques peut être vu. Figue. 3 indique le total des distorsions de la demande (ATSJe) au PCC.

Figure 3. Comparaison des 5e et 11e (HDV) résultats des études de cas 1-6

Distorsion de tension (THDEn) calculé à partir des tensions sur le PCC est représenté en figure. 4.

Figure 4 indique le total des distorsions de la demande (DDI) au PCC.

Figure 4. Comparaison des résultats Tddi d'études de cas 1-6

Distorsion de tension (THDV) calculé à partir des tensions sur le PCC est représenté en figure 5:

Figure 5. Comparaison des résultats THDv d'études de cas 1-6

analyses d'impédance ont été prises à partir d'études de cas 2, 5 et 6. La différence d'impédance peut être vu dans la figure. 6.

Figure 6. Comparaison des scans impédance de l'étude de cas 2, 3 et 4, réalisée au PCC

analyses d'impédance ont été prises de l'étude de cas 2, 5 et 6. La différence d'impédance peut être vu dans la figure 7:

Figure 7. Comparaison des scans impédance de l'étude de cas 2, 5 et 6, réalisée au PCC

8. Analyse des résultats

Des études de cas 1 et 2

Il peut être vu à partir de l'étude de cas 1 que le réseau était à côté de pas de distorsion harmonique dans le réseau, avant que les condensateurs de facteur de puissance et le condensateur pour augmenter la tension de bus ont été ajoutés. Les condensateurs ajoutés dans l'étude de cas 2 résonance parallèle amenée à se produire près de la 5ème et 11ème harmonique, vu dans la figure. 7. Les courants 5e et 11e injectés par charge 3 causé une interaction entre les points de résonance et les courants et a provoqué une résonance harmonique se produise. Cela a augmenté les 5e et 11e distorsions de la tension et le 11e distorsions actuelles, comprenant la distorsion totale de la demande ci-dessus de la norme IEEE. 519-1992 limitations.

Etude de cas 3 et 4

Les filtres à simple accord et passe-haut effectuées presque exactement la même en raison des niveaux de distorsion ils ont diminué comme le montre les figures. 1 et 2. Les points de résonance ont également passé avec succès visible sur la figure. 5, et il y avait succès à accroître les tensions de bus du système et améliorer le facteur de puissance.

Des études de cas 5 et 6

Filtres harmoniques effectuées le même que les filtres dans les études de cas 3 et 4, également en raison des distorsions diminué représentées dans les figures. 2-4 et 7 qui étaient presque exactement la même. Les pics de résonance ont également été déplacés avec succès comme le montre la figure. 6. Les filtres en outre prévues le facteur de puissance nécessaire pour le client reliés au BUS 5.