सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर रेडिएटर उत्पादन से झिलमिलाहट को कम करता है - बेल्जियम
| सुविधा | रेडिएटर फ़ैक्टरी - 55,000 वर्ग मीटर, बेल्जियम. छह उत्पादन लाइनें, ~5,000 रेडिएटर/दिन |
| परेशान करने वाला भार | प्रेस, सीवन वेल्डिंग मशीनें, स्पॉट वेल्डिंग मशीनें - आंतरायिक उच्च-शक्ति भार |
| पहले झिलमिलाहट | पीसेंट शिखर पर पहुँचना 1.6 - मापा गया 2009 |
| उपयोगिता सीमा की मांग की गई | पीसेंट 95वें प्रतिशतक ≤ 0.7 - में 50160 / आईईसी 61000-3-7 रूपरेखा |
| समाधान | छह सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर (एएचएफ) इकाइयाँ - 2.1 एमवीएआर कुल निरंतर प्रतिक्रियाशील मुआवजा |
| बाद में झिलमिलाहट | पीसेंट लगातार नीचे 0.63 - स्वतंत्र रूप से सत्यापित |
| कमी हासिल हुई | पीसेंट से भी अधिक कम किया गया 60% - से 1.6 नीचे को 0.63 |
| खराब असर | स्थिर उत्पादन वातावरण - सभी छह लाइनों में एक साथ वोल्टेज में उतार-चढ़ाव कम हो गया |
01 प्रसंग - औद्योगिक वेल्डिंग से झिलमिलाहट
झिलमिलाहट - तीव्र वोल्टेज उतार-चढ़ाव के कारण प्रकाश उत्पादन में बोधगम्य भिन्नता - औद्योगिक वातावरण में सबसे पड़ोसी-संवेदनशील बिजली गुणवत्ता समस्याओं में से एक है. हार्मोनिक्स के विपरीत, जिसका सीधा असर उपकरणों पर पड़ता है, झिलमिलाहट मुख्य रूप से एक मानवीय धारणा समस्या है: किसी औद्योगिक प्रक्रिया के कारण होने वाले वोल्टेज के उतार-चढ़ाव से समान वितरण नेटवर्क से जुड़े अन्य ग्राहकों के घरों और कार्यालयों में दृश्यमान प्रकाश मॉड्यूलेशन हो सकता है, तब भी जब वे ग्राहक’ स्वयं के उपकरण पूरी तरह से गैर-परेशान करने वाले हैं.
वेल्डिंग प्रक्रियाएं उद्योग में सबसे प्रचुर झिलमिलाहट स्रोतों में से एक हैं. प्रतिरोध स्पॉट वेल्डर और सीम वेल्डर बड़े पैमाने पर खींचते हैं, दोहरावदार प्रतिक्रियाशील वर्तमान पल्स - प्रत्येक वेल्ड पल्स एक सेकंड के एक अंश के लिए हजारों एम्पीयर खींचता है, सामान्य युग्मन के बिंदु पर एक वोल्टेज डिप बनाना जो वेल्डिंग पुनरावृत्ति दर द्वारा निर्धारित दर पर आपूर्ति वोल्टेज को नियंत्रित करता है. जब पुनरावृत्ति दर 1-15 हर्ट्ज की सीमा में गिरती है - आईईसी फ़्लिकरमीटर की विशेषता के अनुसार चरम मानव दृश्य संवेदनशीलता की आवृत्ति रेंज - परिणामी प्रकाश मॉड्यूलेशन एक ही वितरण ट्रांसफार्मर पर सभी ग्राहकों के लिए बोधगम्य हो सकता है.
एक रेडिएटर फैक्ट्री जो एक साथ छह वेल्डिंग उत्पादन लाइनें चलाती है, वह अपने निकटतम पड़ोसियों के लिए सिर्फ एक शोर या उत्सर्जन की समस्या नहीं है - यह एक ग्रिड-कनेक्टेड गड़बड़ी स्रोत है जो एक ही एमवी / एलवी ट्रांसफार्मर से जुड़े प्रत्येक ग्राहक को प्रभावित करता है।. जब स्थानीय समुदाय बढ़ता है और नए ग्राहक उसी ट्रांसफार्मर से जुड़ते हैं, झिलमिलाहट मार्जिन सिकुड़ जाता है - जो पहले स्वीकार्य था वह गैर-अनुपालक हो जाता है जब अन्य स्रोतों से पृष्ठभूमि झिलमिलाहट बढ़ जाती है. यहाँ बिल्कुल यही हुआ है: सामुदायिक विस्तार ने उपयोगिता को झिलमिलाहट उत्सर्जन सीमा को कड़ा करने के लिए मजबूर किया, पहले से सहन किए गए उत्सर्जन को अस्वीकार्य बनाना.
02 समस्या - पीसेंट 1.6 की एक सीमा के विरुद्ध 0.7
बेल्जियम में रेडिएटर फैक्ट्री - ए 55,000 m² सुविधा लगभग उत्पादन कर रही है 5,000 छह उत्पादन लाइनों में प्रति दिन रेडिएटर - एक लोड मिश्रण था जो स्वाभाविक रूप से बिजली की गुणवत्ता के दृष्टिकोण से मांग कर रहा था. प्रेस, सीवन वेल्डिंग मशीनें, और स्पॉट वेल्डिंग मशीनें सभी छह लाइनों पर एक साथ संचालित होती हैं, प्रत्येक बड़े आंतरायिक प्रतिक्रियाशील वर्तमान दालों को खींचता है जो फीडिंग सबस्टेशन पर महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप उत्पन्न करता है.
फ़ील्ड माप में 2009 पी दिखायासेंट (अल्पकालिक झिलमिलाहट गंभीरता) शिखर तक पहुंचने वाले मूल्य 1.6. एन 50160 सामान्य युग्मन के मध्यम-वोल्टेज बिंदु पर झिलमिलाहट के लिए योजना सीमा आमतौर पर पी होती हैसेंट ≤ 0.7 एक सप्ताह की अवलोकन अवधि में 95वें-प्रतिशतक मान के रूप में मूल्यांकन किया गया. फ़ैक्टरी इस सीमा को कई गुणा अधिक कर रही थी 2 चरम स्थितियों में - जब भी कई वेल्डिंग लाइनें एक साथ काम कर रही थीं, तो पड़ोसी वाणिज्यिक और आवासीय परिसर में दृश्यमान प्रकाश झिलमिलाहट पैदा हो रही थी.
इस मामले में उद्धृत चुनौती - “तेजी से उतार-चढ़ाव वाला लोड और कई अलग-अलग लोड पैटर्न” - वेल्डिंग झिलमिलाहट शमन के साथ मूलभूत कठिनाई है. एक एकल वेल्डिंग मशीन एक पूर्वानुमानित उत्पादन करती है, दोहरावदार झिलमिलाहट हस्ताक्षर. एक साथ काम करने वाली छह वेल्डिंग लाइनें एक कॉम्प्लेक्स का उत्पादन करती हैं, विभिन्न पुनरावृत्ति दरों और चरणों पर ओवरलैपिंग वर्तमान दालों का स्टोकेस्टिक संयोजन - सबस्टेशन पर परिणामी वोल्टेज में उतार-चढ़ाव न तो आवधिक है और न ही अकेले व्यक्तिगत लोड विशेषताओं से अनुमानित है. एक क्षतिपूर्ति प्रणाली जो एक ऑपरेटिंग परिदृश्य के लिए काम करती है वह दूसरे के लिए अपर्याप्त हो सकती है. यही कारण है कि एएचएफ प्रतिक्रिया समय को विशेष रूप से एक महत्वपूर्ण आवश्यकता के रूप में उद्धृत किया गया था: सिस्टम को वास्तविक समय में वास्तविक वोल्टेज उतार-चढ़ाव को ट्रैक करना होगा, कोई पूर्वानुमानित या औसत लोड प्रोफ़ाइल नहीं.
03 समाधान - सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टरिंग 2.1 MVAr
एक सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर क्यों - एक एसवीसी या निष्क्रिय फ़िल्टर नहीं
चुना गया समाधान छह सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर था (एएचएफ) कुल प्रदान करने वाली इकाइयाँ 2.1 एमवीएआर निरंतर प्रतिक्रियाशील मुआवजा. एएचएफ दृष्टिकोण को विकल्पों - निष्क्रिय एलसी फिल्टर पर चुना गया था, थाइरिस्टर-नियंत्रित एसवीसी, या मानक पावर फैक्टर सुधार कैपेसिटर - एक विशिष्ट कारण के लिए: प्रतिक्रिया समय.
- निष्क्रिय एलसी फिल्टर - निश्चित प्रतिक्रियाशील मुआवजा, विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों पर ट्यून किया गया. स्टोकेस्टिक का जवाब नहीं दे सकता, एक साथ छह वेल्डिंग लाइनों के बहु-पैटर्न लोड उतार-चढ़ाव
- थाइरिस्टर-नियंत्रित एसवीसी - प्रत्येक आधे-चक्र पर इसके फायरिंग कोण को अद्यतन करता है (8.3 एमएस पर 60 हर्ट्ज, 10 एमएस पर 50 हर्ट्ज). कुछ चक्रों जितनी छोटी पल्स अवधि वाले वेल्डिंग भार के लिए, एसवीसी प्रतिक्रिया में देरी का मतलब है कि गड़बड़ी होने के बाद मुआवजा मिलता है - जैसा कि झिलमिलाहट शमन पर आईपीक्यूडीएफ पीक्यू अवलोकन लेख में वर्णित है
- सक्रिय सुरीले फ़िल्टर (एएचएफ) - चक्र-दर-चक्र आधार पर सटीक रूप से नियंत्रित प्रतिक्रियाशील धारा को इंजेक्ट करने के लिए उच्च आवृत्ति पर स्विच करने वाले आईजीबीटी का उपयोग करता है. प्रतिक्रिया समय उप-मिलीसेकंड है - वास्तविक वेल्डिंग वर्तमान तरंग को ट्रैक करने और सबस्टेशन बस में मापने योग्य वोल्टेज ड्रॉप उत्पन्न करने से पहले इसके प्रतिक्रियाशील घटक को रद्द करने के लिए पर्याप्त तेज़ है
एक सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर गैर-रेखीय भार द्वारा खींची गई धारा को लगातार मापता है. एक डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर गणना करता है, वास्तविक समय में, प्रतिक्रियाशील और हार्मोनिक वर्तमान घटक जो भार खींच रहे हैं. एएचएफ तब नेटवर्क में समान और विपरीत प्रतिक्रियाशील और हार्मोनिक धाराओं को इंजेक्ट करता है - जिससे वेल्डिंग मशीनें आपूर्ति नेटवर्क पर प्रतिरोधक भार के रूप में प्रभावी रूप से दिखाई देती हैं।. कनेक्शन बिंदु पर वोल्टेज स्थिर हो जाता है क्योंकि बड़े प्रतिक्रियाशील वर्तमान पल्स अब नेटवर्क प्रतिबाधा से खींचे जाने के बजाय एएचएफ के भीतर घूम रहे हैं. नतीजा: वोल्टेज की बूंदें जो झिलमिलाहट का कारण बन रही थीं, स्रोत पर ही समाप्त हो जाती हैं, इसकी परवाह किए बिना कि वेल्डिंग लाइनों का कौन सा संयोजन एक साथ काम कर रहा है.
प्रणाली विन्यास
स्थापना में छह एएचएफ इकाइयां शामिल थीं - प्रति उत्पादन लाइन एक - प्रत्येक का आकार उस लाइन की विशिष्ट प्रतिक्रियाशील मांग के लिए था. की कुल स्थापित क्षतिपूर्ति क्षमता 2.1 एमवीएआर निरंतर पूर्ण उत्पादन पर छह एक साथ वेल्डिंग लाइनों की कुल प्रतिक्रियाशील मांग को दर्शाता है. सिस्टम पूरी तरह से स्वचालित नियंत्रण और निष्क्रिय शीतलन के साथ संचालित होता है, किसी नियमित रखरखाव और किसी ऑपरेटर के हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं है. यह पूरी तरह से अकेले संचालित हो सकता है या संयंत्र के मौजूदा SCADA और निगरानी प्रणालियों के साथ एकीकृत हो सकता है.
04 परिणाम - पीसेंट नीचे 0.63 सभी ऑपरेटिंग कॉन्फ़िगरेशन में
एएचएफ सिस्टम स्थापित करने के बाद, संयंत्र ने लगातार पी हासिल कियासेंट नीचे दिए गए मान 0.63 - चाहे कितनी भी वेल्डिंग लाइनें एक साथ चल रही हों और प्रत्येक लाइन पर उत्पादन मिश्रण कुछ भी हो. यह महत्वपूर्ण परीक्षा है: उपयोगिता की मांग यह थी कि पीसेंट 95वें-प्रतिशतक मान से अधिक नहीं 0.7, और एएचएफ को ऑपरेटिंग परिदृश्यों की पूरी श्रृंखला में इसे हासिल करना होगा, केवल एक सबसे खराब स्थिति या सबसे अच्छी स्थिति वाली लोडिंग स्थिति के तहत नहीं.
स्थापना के बाद के माप बाहरी सलाहकारों द्वारा किए गए और स्थानीय उपयोगिता द्वारा अनुमोदित किए गए - अकेले एएचएफ निर्माता द्वारा मापा और रिपोर्ट नहीं किया गया. यह एक महत्वपूर्ण विश्वसनीयता अंतर है: स्वतंत्र रूप से सत्यापित झिलमिलाहट माप आश्वासन प्रदान करते हैं कि पीसेंट कमी वास्तविक है, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, और माप स्थितियों या चेरी-चुने गए ऑपरेटिंग परिदृश्यों का एक नमूना नहीं. उपयोगिता ने इन मापों को उस उत्सर्जन सीमा के अनुपालन के प्रमाण के रूप में स्वीकार किया जिसकी उसने मांग की थी.
उत्पादन स्थिरता दुष्प्रभाव
अनुपालन उपलब्धि से परे, संयंत्र को अप्रत्याशित परिचालन लाभ प्राप्त हुआ: सभी छह लाइनों पर एक साथ स्थिर उत्पादन वोल्टेज. जब वेल्डिंग मशीनें बड़ी प्रतिक्रियाशील धारा पल्स खींचती हैं, परिणामी वोल्टेज ड्रॉप्स न केवल बाहरी नेटवर्क पर झिलमिलाहट का कारण बनते हैं - वे आंतरिक वोल्टेज भिन्नताओं का भी कारण बनते हैं जो वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता को प्रभावित कर सकते हैं. स्रोत पर प्रतिक्रियाशील वर्तमान दालों को समाप्त करके, एएचएफ ने एक साथ आंतरिक वोल्टेज भिन्नता को समाप्त कर दिया, वेल्ड गुणवत्ता की स्थिरता में सुधार और प्रति वेल्ड चक्र वितरित ऊर्जा में भिन्नता को कम करना. यह परिचालन लाभ - बेहतर प्रक्रिया गुणवत्ता - पीक्यू शमन का प्रत्यक्ष परिणाम था, कोई इच्छित डिज़ाइन उद्देश्य नहीं.
05 विद्युत गुणवत्ता परिप्रेक्ष्य
यह केस अध्ययन औद्योगिक बिजली की गुणवत्ता के सामुदायिक आयाम को दर्शाता है - एक ऐसा आयाम जिसे अनदेखा करना आसान है जब पीक्यू को केवल उपकरण सुरक्षा समस्या के रूप में तैयार किया जाता है।. रेडिएटर फैक्ट्री की वेल्डिंग मशीनें खराब नहीं थीं. फ़ैक्टरी को अपने फ़्लिकर से आंतरिक उत्पादन समस्याओं का सामना नहीं करना पड़ रहा था. समस्या पूरी तरह से बाहरी थी: साझा वितरण नेटवर्क पर वोल्टेज में उतार-चढ़ाव पड़ोसी ग्राहकों को प्रभावित कर रहा था जिनका कारखाने की उत्पादन प्रक्रिया से कोई संबंध नहीं था.
उपयोगिता वितरण इंजीनियरिंग परिप्रेक्ष्य से, यह सबसे आम और सबसे कठिन फ़्लिकर प्रबंधन परिदृश्यों में से एक है: एक मौजूदा औद्योगिक ग्राहक जिसका लोड कनेक्ट होने पर स्वीकार्य था, लेकिन जैसे-जैसे समुदाय बढ़ता है और नए ग्राहक समान वितरण बुनियादी ढांचे को साझा करते हैं, उनका झिलमिलाहट उत्सर्जन योजना सीमा से अधिक हो जाता है. इस परिदृश्य में उपयोगिता के विकल्प सीमित हैं - वे नए ग्राहकों को आपूर्ति से इनकार नहीं कर सकते, वे मौजूदा ग्राहकों के बीच जुड़ाव को खत्म करने के लिए नेटवर्क को आसानी से मजबूत नहीं कर सकते, और वे औद्योगिक ग्राहक को उत्पादन कम करने के लिए बाध्य नहीं कर सकते. एकमात्र व्यवहार्य रास्ता यह है कि औद्योगिक ग्राहक अपने स्वयं के उत्सर्जन को कम करें - जो कि यहां हुआ है.
मुख्य चयन मानदंड के रूप में एएचएफ प्रतिक्रिया समय का विशिष्ट उल्लेख झिलमिलाहट शमन प्रौद्योगिकी पर उपयोगिता-पक्ष परिप्रेक्ष्य के साथ बिल्कुल मेल खाता है।. एक थाइरिस्टर-नियंत्रित एसवीसी - आर्क फर्नेस और बड़े वेल्डर के लिए पारंपरिक उपयोगिता-ग्रेड झिलमिलाहट शमन तकनीक - हर आधे चक्र में अपने प्रतिक्रियाशील आउटपुट को अपडेट करती है. स्पॉट वेल्डर के लिए जिसकी पल्स अवधि 3-5 चक्र है, एसवीसी पिछले पल्स की भरपाई कर रहा है जबकि अगला पहले ही शुरू हो चुका है. एएचएफ, उप-मिलीसेकंड प्रतिक्रिया के साथ, वास्तविक समय में वास्तविक धारा की क्षतिपूर्ति करता है. समझौता लागत और जटिलता है: एक 2.1 एमवीएआर एएचएफ इंस्टॉलेशन तुलनीय एसवीसी की तुलना में काफी अधिक महंगा है, और आईजीबीटी-आधारित पावर इलेक्ट्रॉनिक्स को एसवीसी के थाइरिस्टर वाल्व की तुलना में अधिक नियंत्रित वातावरण की आवश्यकता होती है. स्टोकेस्टिक का उत्पादन करने वाली कई छोटी वेल्डिंग मशीनों वाले कारखाने के लिए, ओवरलैपिंग लोड पैटर्न, एएचएफ की वास्तविक समय ट्रैकिंग क्षमता प्रीमियम को उचित ठहराती है. अधिक पूर्वानुमानित भार चक्र वाली एकल बड़ी आर्क भट्टी के लिए, एसवीसी या स्टेटकॉम अधिक किफायती विकल्प हो सकता है.
सन्दर्भ
- सक्रिय सुरीले फ़िल्टर. एएचएफ रेडिएटर उत्पादन से झिलमिलाहट को कम करता है - बेल्जियम केस स्टडी. सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर निर्माता प्रकाशन. आईपीक्यूडीएफ केस स्टडी लाइब्रेरी में उपलब्ध है.
- आईईसी 61000-4-15:2010+एएमडी1:2012. विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता - भाग 4-15: परीक्षण और माप तकनीक - फ़्लिकरमीटर - कार्यात्मक और डिज़ाइन विशिष्टताएँ. आईईसी, जिनेवा.
- आईईसी 61000-3-7:2008. विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता - भाग 3-7: सीमाएँ - एमवी में उतार-चढ़ाव वाले प्रतिष्ठानों के कनेक्शन के लिए उत्सर्जन सीमा का आकलन, एचवी और EHV पावर सिस्टम्स. आईईसी, जिनेवा.
- इन 50160:2010+ए3:2019. सार्वजनिक बिजली नेटवर्क द्वारा आपूर्ति की जाने वाली बिजली की वोल्टेज विशेषताएँ. CENELEC, ब्रसेल्स.
यह केस स्टडी निर्माता द्वारा प्रकाशित केस स्टडी पर आधारित है सक्रिय सुरीले फ़िल्टर: एएचएफ रेडिएटर उत्पादन से झिलमिलाहट कम कर देता है. पीसेंट माप का हवाला दिया गया (1.6 पहले, नीचे 0.63 बाद) बाहरी सलाहकारों द्वारा स्वतंत्र रूप से सत्यापित किया गया और स्थानीय उपयोगिता द्वारा अनुमोदित किया गया.
यह केस अध्ययन शैक्षिक उद्देश्यों के लिए सारांश और टिप्पणी रूप में प्रस्तुत किया गया है. पीक्यू परिप्रेक्ष्य अनुभाग (अनुभाग 5) और एसवीजी आरेख डेनिस रुएस्ट द्वारा मूल आईपीक्यूडीएफ संपादकीय सामग्री हैं, एम.एससी. (लागू), पी.इंजी. (सेवानिवृत्त). आईपीक्यूडीएफ मूल मामले की सामग्री के लेखकत्व का दावा नहीं करता है.