Auteur: Angelo Baggini and Zbigniew Hanzelka

Source: Handbook of Power Quality Edité par Angelo Baggin, John Wiley & Sons, Ltd

1.0 SELECTION ET NOTATION DE TRANSFORMERS POUR UN POT DE SIX PULSE [10]

Lorsque le spectre harmonique est connu, ou au moins peut être mesurée avec une certaine fiabilité ou prédite, les pertes supplémentaires peuvent être facilement calculés.

Le procédé de calcul doit être effectué par les étapes suivantes:

1. Détermination de toutes les coponents de pertes supplémentaires dues à la présence d'harmoniques.
2. Détermination du spectre harmonique, soit par mesure ou par estimation, en tenant compte de tous les dispositifs de génération d'harmonique d', en particulier des convertisseurs électroniques.
3. Calcul de la contribution de chaque composante harmonique et la détermination du nombre total de pertes supplémentaires.

En pratique, il est important d'utiliser les grandeurs réelles de courant harmonique plutôt que des valeurs théoriques.

Table 1 montre les pertes supplémentaires calculées, pour les courants harmoniques jusqu'à l'ordre 25, pour deux transformateurs à température ambiante normale, en supposant que le spectre des harmoniques de courant illustré sur la figure 1.

Les résultats montrent que les caractéristiques de transformation jouent un rôle important dans la détermination des pertes de charges harmoniques.

Les transformateurs dans cet exemple ont été mesurées à des températures légèrement différentes (21.5°C pour la première et 22.8° C pour la deuxième); cela ne changera pas la fiabilité des résultats.

1.1 Calcul du facteur K

Table 2 montre le calcul du facteur K pour le spectre harmonique de la figure 1 sur une base unitaire.

La première étape est le calcul des r.m.s. valeur de I courant total, 1.0410 dans ce cas, après quoi les carrés des valeurs proportionnelles de chaque harmonique de courant peut être calculée, conduisant à la valeur de K. Pour une telle charge, un transformateur ayant un degré de K 9 serait approprié pour un convertisseur à six impulsions.

1.2 Calcul du facteur k

La première étape dans l'établissement de facteur K (Table 2) est de découvrir la valeur de e, le rapport des courants de Foucault perte de courant à la perte de charge totale à la fréquence fondamentale. Le fabricant du transformateur doit être en mesure de fournir cette, sinon, il est susceptible de se situer dans la plage de 0.05 à 0.1. L'exposant q dépend essentiellement de la construction du transformateur et devrait également être disponible auprès du fabricant. Il est susceptible de se situer dans la gamme 1.5 à 1.7. Comme avant, les calculs sont basés sur les valeurs théoriques de la figure 1. En pratique, le transformateur devra être déclassée pour 84.75 % (1/1.18) de la puissance nominale lors de la fourniture d'un convertisseur à six impulsions.

2.0 CABLES déclassement

Comme il est décrit à la section 6.2, l'amplitude du courant dans le neutre en raison de la troisième harmonique peut dépasser l'amplitude du courant de phase à la fréquence fondamentale. Dans ce cas, le courant de neutre doit être considéré en ce qui concerne le dimensionnement des câbles du circuit. Cet exemple est lié à un immeuble de bureaux où quatre spectres harmoniques différentes ont été utilisées pour évaluer la taille du câble doit être installé.

Le système est un circuit à trois phases avec un 32 A charge nominale doit être installé à l'aide d'un câble à quatre conducteurs isolés EPR posé directement sur le mur.

2.1 Scénarios

Ce sont comme suit:

1. Absence d'harmoniques. Pour ce courant, il est courant d'utiliser un câble conducteur en cuivre avec un 4 mm² la section transversale d'une capacité de 35 Une [5] .
2. Une valeur de 22 % de l'harmonique de troisième ordre (Figure 2). Pour ce spectre du courant neutre sera I_N = 32·0,22·3 = 21,1A, Je_N <Je_Fa, si la valeur est sélectionnée sur la base du courant de ligne. L'application d'un 0.86 facteur de réduction (Table 12), le courant de charge est équivalent 32/0,86 = 37,2 A. Pour cette valeur, la section du câble hasa6mm² la section transversale d'une capacité de 44 Une [5].

Pour une valeur de 42 % de l'harmonique de troisième ordre (Figure 3), Je_N = 32·0,42·3=40.3A, Je_N >Je_Fa, si la valeur est sélectionnée sur la base du courant neutre. L'application d'un 0.86 facteur de réduction, le courant de charge est équivalent 40,3 / 0,86 = 46,9 A. Pour cette valeur, la section du câble a une 10 mm² section transversale avec une capacité de 60A [5].

Figure C7.4 forme d'onde actuelle et son spectre

3. Troisième ordre, harmonique riche environnement, comme dans la figure 4. Le courant de neutre sera, je_n= 32·1.31·3 = 125.76A, Je_n>Je_fa, si la valeur est sélectionnée sur la base du courant neutre. L'application d'un facteur de réduction égal à 1, le courant de charge est équivalent 125.76/1 = 125,67 Une. Pour cette valeur, la section du câble a une 35 mm² la section transversale d'une capacité de 128 Une [5].

3.0 HARMONIQUE emplacement de la source

En cas de déformation importante de la tension du réseau d'alimentation au PCC entre le fournisseur d'électricité et le client, la source de perturbation doit se trouver. Cela devient d'une importance particulière lors de l'élaboration des contrats pour l'alimentation électrique ou la charge de l'aggravation de la qualité de la détermination supply.Inmanycasesalsoaquantitative du fournisseur et client(s) contribution à la distorsion de tension totale au PCC est nécessaire.

La méthode pratique la plus courante pour la localisation des sources d'harmoniques est basée sur la détermination de la direction du flux de puissance active des harmoniques proposés, si de nombreux auteurs indiquent ses limites et en proposer d'autres méthodes (examen de la direction du flux de puissance réactive et de la 'impédance critique', injection interharmonique, la détermination des valeurs relatives de tension et de courant, etc. [34],[35]). Dans la plupart des cas, ces méthodes, en dehors de leur complexité technique, demander des informations précises sur les valeurs des paramètres équivalents du système analysé, qui sont difficiles d'accès, ou ne peut être obtenue à la suite de mesures coûteuses.

Selon la direction de la méthode des flux de puissance active, la source dominante d'une harmonique donnée (d'ordre n) peut être placé par détermination de la direction de ce flux de puissance active des harmoniques en divers points du système (Figure 5). Une valeur non nulle de P_(n) = U_(n)Je_(n) cos(Oi_vous(n)-Oi_i(n))C'est l'effet de l'interaction de la tension et du courant avec la même fréquence. Une charge linéaire alimenté par une tension déformée tire la puissance active pour chaque harmonique: P_(n) ≥ 0. Si des éléments non linéaires existent chez le client;, la puissance active pour someharmonicscan besuppliedtothenetwork: P_(n)<0. Thesignof P_(n) canbedetermined au moyen de la mesure des angles de phase de la tension et du courant du même ordre: Oi_vous(n)et Oi(n)^.

Le principe de cette méthode est expliquée dans l'exemple d'un circuit monophasé, indiqué dans le tableau 4 (la source de tension d'alimentation U est_S, L_S), où la charge non linéaire est le contrôleur de puissance à thyristors (TYR1, TYR2, résistance R_ONL, induc­tance L_ONL), qui est la source de courants harmoniques de rang n = 2k ± 1 = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, (for k = 1,2,3,…). Il cas, distingué par localisation de la source de distorsion de la tension, sont discutés pour le contrôleur d'alimentation situé: (i) en amont du PCC, (ii) en aval du PCC, et (iii) sources harmoniques des deux côtés de la PCC

 

BIBLIOGRAPHIE

[1] J. Arrillaga, Watson N. R., Chen S., évaluation de la qualité du système d'alimentation, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, 2000.

[2] R. Arseneau, Filipski P. S., J. Zelle, L'analyseur VA-mètre d'erreur. IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 6, pas. 4, 1991.

[3] Baggini A., Zanoli F., Projet de transformateurs pour l'alimentation des lecteurs et des charges non-linéaires. VIII Séminaire interactif sur électrique entraîne des innovations technologiques et des nouveaux enjeux, Bressanone (BZ), 10-12 Mars 1997.

[4] CEI 14-4/1983, Les transformateurs de puissance.

[5] CEIUNEL35024 / 1, Les câbles électriques isolés avec matériau élastomère ou thermoplastique pour tensions assignées ne dépassant pas 1000 V en courant alternatif et 1500 V cc. Capacités de transport de courant en service continu pour la pose dans l'air, 1997.

[6] Chapman D., Harmoniques - causes et effets. Leonardo alimentation Guide d'application de la qualité - Partie 3.1, 2001.

[7] Correggiari F., Construction de machines électriques, Cisalpino Goliardica, Milan.

[8] Datta S. K., Personne A., la performance des relais de distribution dans des conditions d'harmoniques. PQA'92, Atlanta, Géorgie, USA, 1992.

[9] J. Desmet, Baggini A., Harmoniques - collage neutre dans les installations riches harmoniques. Leonardo alimentation Guide d'application de la qualité - Partie 3.5.1, 2003.

[10] Harmoniques-selectionandratingoftransformers.Leonardo Guide d'application Power Quality DesmetJ, DelaereG, -.. Partie 3.5.2, 2005.

[11] Elmore W. A., Kramer C. A., Zocholl E., Effet de distorsion de l'onde sur les relais de protection. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 29, pas. 2, 1993.

[12] EN 50160, Caractéristiques de la tension fournie par les réseaux publics de distribution.

[13] Fassbinder S., Harmoniques - filtres passifs. Leonardo alimentation Guide d'application de la qualité - Partie 3.3.1, 2003.

[14] A Girgis. A., Nims J. W., J. Jacomino, Dalton J. G., Mgr A., Effet des harmoniques de tension sur le fonctionnement du relais à semi-conducteurs pour les applications industrielles. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 28, vol. 5, 1992.

[15] Gruzs T. M., Une étude des courants neutres dans les systèmes d'alimentation informatiques triphasés. IEEE Trans-action sur les applications de l'industrie, vol. 26, pas. 4, 1990.

[16] HanzelkaZ., Biena., Harmoniques, interharmoniques. Leonardo alimentation Guide d'application de la qualité - Partie 3.3.1, 2004.

[17] IEC 60364-5-523, Installations électriques des bâtiments - Partie 5-52: Sélection et d'élection des matériels électriques - Canalisations.

[18] CEI 61000-1-4, Justification historique pour la limitation de la fréquence-puissance menée émissions de courant harmonique de l'équipement dans la gamme de fréquences allant jusqu'à 9 kHz, Rapport technique.

[19] CEI 61000-2-1, Compatibilité électromagnétique (EMC) Partie 2-1: Environnement - Description de l'environnement: Environnement électromagnétique pour les perturbations conduites basse fréquence et la signalisation dans les systèmes d'alimentation publics, 1990.

[20] CEI 61000-2-2, Compatibilité électromagnétique (EMC) - Partie 2-2: Environnement - Niveaux de compatibilité pour les perturbations conduites basse fréquence et la signalisation dans les systèmes d'alimentation basse tension publics.

[21] CEI 61000-3-2, Limites pour les émissions de courant harmonique (Entrée appareils ≤ 16 A par phase).

[22] CEI 61000-4-7, Compatibilité électromagnétique (EMC) Partie 4: Essai et de mesure tech-niques de l'article 7: Guide général relatif aux mesures d'harmoniques et interharmoniques et de l'instrumentation pour les systèmes d'alimentation électrique et de l'équipement qui lui est connecté.

[23] IEC TC 64 WG 2, Courant admissible et protection contre les surintensités liées, Révision de l'article 523″, Septembre 1996.

[24] IEEE 519-92, IEEE pratiques recommandées et les exigences pour le contrôle des harmoniques dans les réseaux électriques, 1992.

[25] IEEE 1159, Pratique recommandée pour surveiller la qualité de l'énergie électrique.

[26] Karve S., Harmoniques - compensateurs actifs d'harmoniques. Leonardo alimentation Guide d'application de la qualité - Partie 3.3.3, 2001.

[27] Norma CEI 64-8/5, Les systèmes électriques utilisant une tension nominale ne dépassant pas 1000 V en courant alternatif et 1500 V cc. Partie 5: Choix et installation des composants électriques, 1992.

[28] Harmoniques Power System, Power Technologies, Inc, 1989.

[29] Purkayastha I., Savoce P. J., Effet des harmoniques sur la mesure de puissance. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 26, pas. 5, 1990.

[30] Shepherd W., Zakikhani P., Flux d'énergie et le facteur de puissance dans les circuits non sinusoïdaux, Cambridge University Press, New York.

[31] Stade D., Shau ​​H., Influence des harmoniques de tension sur les courants de défaut à la terre monophasés. PQA'91.

[32] M. Tsukamoto, Kouda I. N., Minowa Y., S. Nishimura, Méthode avancée pour identifier les harmoniques caractéristiques entre réseau public et des sources de courant harmonique. 8e Conférence internationale sur les harmoniques et la qualité de Puissance, Athènes, Grèce, 14-16 Octobre, 1998.

[33] Ouest K., Harmoniques - vrai RMS - la seule vraie mesure. Leonardo alimentation Guide d'application de la qualité - Partie 3.2.2, 2001.

[34] Xu Wilsun, Liu Yilu, Une méthode de calcul des cotisations harmoniques clients et l'utilité au point de couplage commun. IEEE Transactions on Power Delivery, vol.15, no.2, 2000.

[35] Xu Wilsun, Liu Xian, Liu Yilu, Une enquête sur la validité du pouvoir de direction méthode de détermination de source harmonique. IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, pas. 1, 2003.

[36] Yacamini R., Chang S. C., Bruit et les vibrations des machines à induction alimentés par des sources harmoniques. Actes de IEEE ICHPS VI, Bologne, 21-23 Septembre, 1994.

[37] ˙ Je Zelenko. W., Harmoniques dans le système d'alimentation en énergie les charges industrielles, Elektroatomizdat, ˙ Ze Moscou, 1994 (en russe).