(source : Eaton Sheet 35007 sept 2011)

Considérations harmoniques

Une discussion des harmoniques du réseau électrique est incomplète sans discuter les effets de facteur de puissance des condensateurs de correction. Dans une installation industrielle contenant du facteur de puissance des condensateurs de correction, courants et tensions harmoniques peuvent être agrandies considérablement en raison de l'interaction des condensateurs avec le transformateur de service. Ceci est dénommé résonance harmonique ou résonance parallèle. Pour une plante typique contenant du facteur de puissance des condensateurs de correction, la fréquence de résonance (fréquence à laquelle se produit l'amplification) tombe normalement au voisinage de la 5ème à la 13ème harmonique. Comme les charges non linéaires injectent généralement courants lors de la 5e, 7e, 11harmoniques ème et 13ème, un état de résonance ou presque résonance se traduit souvent par des condensateurs et si les disques sont installés sur le même système, produire les symptômes et les problèmes avec fusibles, des condensateurs ou des défaillances endommagées dans d'autres parties du système de distribution électrique.

Noter: Condensateurs eux-mêmes ne causent pas harmoniques, mais seulement aggraver les problèmes potentiels harmoniques. Souvent, problèmes d'harmoniques liées ne "présentent" pas jusqu'à ce que les condensateurs sont appliqués pour la correction du facteur de puissance.

C'est une idée fausse très répandue que le problème de l'application de condensateurs dans des environnements harmoniques est limitée à des problèmes causés pour le condensateur lui-même que l'impédance inférieure du condensateur à des fréquences plus élevées provoque une surcharge de courant dans le condensateur et, donc, doivent être enlevés. Cependant, le problème condensateur / harmoniques doit être considérée du point de vue du système d'alimentation. L'augmentation induite condensateur de tensions et de courants sur le système d'une plante harmoniques peut être la cause des problèmes alors que le condensateur lui-même reste dans sa note actuelle acceptable.

Batteries de condensateurs et transformateurs peuvent causer résonance

Condensateurs et les transformateurs peuvent créer des conditions de résonance dangereuses quand les batteries de condensateurs sont installés à l'entrée de service. Dans ces conditions, harmoniques produits par les appareils non linéaires peuvent être amplifiés de nombreuses fois.

Amplification des problèmes d'harmoniques devient plus probable que plus kVAR est ajouté à un système contenant une quantité importante de charge non linéaire.

Une estimation de la fréquence de résonance harmonique se trouve à l'aide de la formule suivante:

h_{r} = \sqrt{\frac{k En {Une}_{s y s}}{k En Une r_{c un p}}}

h_r = \sqrt{\frac{kVA_{système}}{kVAr_{cap}}}

Où:

kVA_système= Capacité de court-circuit du système
kVAr_cap = Amount of Capacitor
kVAr on the Line
h_r = Resonant harmonic numberHarmonic

Si h est proche des valeurs des principales harmoniques générés par un dispositif non-linéaire-à-dire, 3, 5, 7, 11-Alors le circuit de résonance permettra d'accroître considérablement la distorsion harmonique.

Par exemple, si une plante a une 1500 transformateur kVA avec un 5-1/2% impédance et la note à court-circuit de l'utilitaire est 48,000 kVA, alors kVA_système serait égal à 17,391 kVA.

Si 350 kVAR de condensateurs ont été utilisés pour améliorer le facteur de puissance, h serait:

Parce h tombe à droite sur le rang 7, ces condensateurs peuvent créer une condition de résonance nocif dispositifs non linéaires étaient présents dans l'usine. Dans ce cas, les condensateurs doivent être appliqués ensembles de filtrage d'harmoniques en tant que.

Diagnostiquer un potentiel harmonique problème connexes

Les symptômes négatifs des harmoniques sur les équipements de l'usine comprennent fusibles sur les condensateurs, vie du moteur réduit, opérations fausses ou fallacieuses de fusibles ou des disjoncteurs, diminué ou augmenté vie bruit dans les transformateurs ou mauvais fonctionnement des contrôles électroniques ou à microprocesseur. Si un ou plusieurs de ces symptômes se produit avec une régularité, alors les étapes suivantes devraient être prises.

Si la plante contient du facteur de puissance des condensateurs de correction, le courant dans les condensateurs doivent être mesurées à l'aide d'un courantomètre «vrais efficace de. Si cette valeur est plus élevée que le courant nominal du condensateur à la tension du système (par >5% environ), la présence de distorsion de la tension harmonique est probable.
Procéder à un audit de papier des charges harmoniques production de l'usine et de la configuration du système. Cette analyse commence par la collecte de données kVA ou de puissance sur tous les grands dispositifs non linéaires dans l'usine, tous les condensateurs, et note d'information sur le transformateur d'entrée de service(s). Ces données sont analysées afin de déterminer si les conditions sont réunies pour créer des niveaux défavorables des harmoniques.
Si le système de distribution électrique est complexe, par exemple,, plusieurs entrées de service, condensateurs ou distribués si l'audit de papier est incomplète ou jugée trop lourde, la manière la plus définitive pour déterminer si les harmoniques sont à l'origine d'un problème, c'est à travers un audit de l'usine sur le site. Cette vérification comprend une inspection de la disposition du système électrique et des charges liées, ainsi que des mesures prises harmoniques à des endroits stratégiques. Ces données peuvent ensuite être regroupées et analysées pour obtenir une compréhension claire et concise du système d'alimentation.

L'élimination harmonique problèmes

Lorsque la correction de facteur de puissance est nécessaire, en présence de charges non linéaires, ou la quantité de distorsion harmonique doit être réduite à résoudre les problèmes de qualité de l'énergie ou éviter les pénalités, le plus fiable, solution la moins coûteuse est souvent réalisé avec l'utilisation de filtres d'harmoniques.

Filtres d'harmoniques et passifs commutés

Un filtre harmonique de shunt (voir Figure 1) est, essentiellement, un condensateur de correction de facteur de puissance combiné avec un réacteur à noyau de fer série. Un filtre permet une correction du facteur de puissance à la fréquence fondamentale et une inductance devient (comme un moteur) à des fréquences plus élevées que son «point d'accord." La plupart des filtres harmoniques sont réglés en dessous de la 5ème harmonique. Donc, le filtre présente un trajet d'impédance inductive à ces courants à des fréquences harmoniques créés par la quasi-totalité des charges non linéaires triphasés (5e, 7e, 11e, 13e, etc). Parce que l' filtre n'est pas capacitif à ces fréquences, le système électrique de l'installation ne peut plus en résonance à ces fréquences et ne peut pas amplifier les tensions et les courants harmoniques.

Un filtre harmonique shunt accomplit donc trois choses:

Fournit la correction du facteur de puissance.
Empêche les surtensions dues à la résonance harmonique.
Réduit la tension de distorsion harmonique et transformateur harmonique chargement à des fréquences supérieures à son point d'accord.