वोल्टेज और मौजूदा Harmonics (जॉन विले & संस)

लेखक: एंजेलो बैगिनी और ज़बिग्न्यू हेंज़ेल्का

स्रोत: एंजेलो Baggin द्वारा संपादित विद्युत गुणवत्ता की पुस्तिका, जॉन विले & संस, लिमिटेड

1.0 छह-पल्स कनवर्टर के लिए ट्रांसफार्मर का चयन और रेटिंग [10]

जब हार्मोनिक स्पेक्ट्रम ज्ञात हो जाता है, या कम से कम एक निश्चित विश्वसनीयता के साथ मापा जा सकता है या भविष्यवाणी की जा सकती है, अतिरिक्त नुकसान की गणना आसानी से की जा सकती है.

गणना की प्रक्रिया निम्नलिखित चरणों के माध्यम से की जानी चाहिए:

1. हार्मोनिक्स की उपस्थिति के कारण अतिरिक्त हानि के सभी घटकों का निर्धारण.
2. हार्मोनिक स्पेक्ट्रम का निर्धारण, या तो माप से या अनुमान से, सभी हार्मोनिक उत्पन्न करने वाले उपकरणों को ध्यान में रखते हुए, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स में.
3. प्रत्येक हार्मोनिक घटक के योगदान की गणना और कुल अतिरिक्त नुकसान का निर्धारण.

व्यवहार में, सैद्धांतिक मूल्यों के बजाय वास्तविक हार्मोनिक वर्तमान परिमाण का उपयोग करना महत्वपूर्ण है.

तालिका 1 गणना की गई अतिरिक्त हानियाँ दर्शाता है, for harmonic currents up to order 25, for two transformers at normal environmental temperature, assuming the current harmonic spectrum illustrated in Figure 1.

The results demonstrate that the transformer characteristics play an important role in determining the losses with harmonic loads.

The transformers in this example were measured at slightly different temperatures (21.5°C for the first and 22.8°C for the second); this will not change the reliability of results.

1.1 Calculation of the K Factor

तालिका 2 shows the calculation of the K factor for the harmonic spectrum of Figure 1 on a per unit basis.

The first step is the calculation of the r.m.s. value of total current I, 1.0410 इस मामले में, जिसके बाद प्रत्येक हार्मोनिक धारा के आनुपातिक मूल्यों के वर्गों की गणना की जा सकती है, K के मान की ओर अग्रसर. इतने भार के लिए, K रेटिंग वाला एक ट्रांसफार्मर 9 छह-पल्स कनवर्टर के लिए उपयुक्त होगा.

1.2 कारक K की गणना

कारक K स्थापित करने में पहला कदम (तालिका 2) ई का मूल्य खोजना है, मौलिक आवृत्ति पर एड़ी धारा हानि और कुल भार हानि का अनुपात. ट्रांसफार्मर निर्माता को यह उपलब्ध कराने में सक्षम होना चाहिए, अन्यथा इसकी सीमा में होने की संभावना है 0.05 से 0.1. प्रतिपादक q ट्रांसफार्मर के निर्माण पर गंभीर रूप से निर्भर करता है और निर्माता से भी उपलब्ध होना चाहिए. के दायरे में रहने की संभावना है 1.5 से 1.7. पहले जैसा, गणना चित्र के सैद्धांतिक मूल्यों पर आधारित है 1. व्यवहार में, ट्रांसफार्मर को व्युत्पन्न करने की आवश्यकता होगी 84.75 % (1/1.18) छह-पल्स कनवर्टर की आपूर्ति करते समय नाममात्र बिजली रेटिंग.

2.0 व्युत्पन्न केबल

जैसा कि अनुभाग में वर्णित है 6.2, तीसरे हार्मोनिक के कारण तटस्थ में वर्तमान आयाम मौलिक आवृत्ति पर चरण धारा के आयाम से अधिक हो सकता है. इस मामले में सर्किट केबलों के आकार के संबंध में तटस्थ धारा पर विचार किया जाना चाहिए. यह उदाहरण एक कार्यालय भवन से संबंधित है जहां स्थापित किए जाने वाले केबल के आकार का मूल्यांकन करने के लिए चार अलग-अलग हार्मोनिक्स स्पेक्ट्रा का उपयोग किया गया है.

सिस्टम एक तीन चरण वाला सर्किट है 32 दीवार पर सीधे बिछाई गई चार-कोर ईपीआर इंसुलेटेड केबल का उपयोग करके एक रेटेड लोड स्थापित किया जाना है.

2.1 परिदृश्यों

ये इस प्रकार हैं:

1. हार्मोनिक्स का अभाव. For this current it is common practice to use a copper conductor cable with a 4 मिमी² cross-section with a capacity of 35 एक [5] .
2. A value of 22 % of the third-order harmonic (चित्रा 2). For this spectrum the neutral current will be I_N = 32·0,22·3 = 21,1A, मैं_N <मैं_एफ, so the value is selected on the basis of the line current. Applying a 0.86 reduction factor (तालिका 12), the equivalent load current is 32/0,86 =37,2 A. For this value the cable section hasa6mm² cross-section with a capacity of 44 एक [5].

For a value of 42 % of the third-order harmonic (चित्रा 3), मैं_N = 32·0,42·3=40.3A, मैं_N >मैं_एफ, so the value is selected on the basis of the neutral current. Applying a 0.86 reduction factor, the equivalent load current is 40,3/0,86=46,9 A. For this value the cable section has a 10 मिमी² cross-section with a capacity of 60A [5].

Figure C7.4 Current waveform and its spectrum

3. Third-order, harmonic-rich environment, as in Figure 4. The neutral current will be I_एन= 32·1.31·3 = 125.76ए, मैं_एन>मैं_च, so the value is selected on the basis of the neutral current. के बराबर कमी कारक लागू करना 1, the equivalent load current is 125.76/1 = 125,67 एक. For this value the cable section has a 35 मिमी² cross-section with a capacity of 128 एक [5].

3.0 हार्मोनिक स्रोत स्थान

बिजली आपूर्तिकर्ता और ग्राहक के बीच पीसीसी पर आपूर्ति नेटवर्क वोल्टेज के महत्वपूर्ण विरूपण की स्थिति में, अशांति के स्रोत का पता लगाया जाना चाहिए. बिजली आपूर्ति के लिए अनुबंध तैयार करते समय या आपूर्ति की गुणवत्ता खराब करने के लिए चार्जिंग करते समय यह विशेष महत्व का हो जाता है। कई मामलों में आपूर्तिकर्ता और ग्राहक का मात्रात्मक निर्धारण भी होता है(एस) पीसीसी पर कुल वोल्टेज विरूपण में योगदान की आवश्यकता है.

हार्मोनिक स्रोतों का पता लगाने की सबसे आम व्यावहारिक विधि दिए गए हार्मोनिक्स के लिए सक्रिय शक्ति प्रवाह की दिशा निर्धारित करने पर आधारित है, though many authors indicate its limitations and propose others methods (investigation of the direction of reac­tive power flow and the ‘critical impedance’, interharmonic injection, determining voltage and current relative values, आदि. [34],[35]). In most cases these methods, apart from their technical complexity, require precise information on values of equivalent parameters of the analyzed system, which are difficult to access, or can only be obtained as a result of costly measurements.

According to the direction of active power flow method, the dominant source of a given harmonic (of order n) can be located by determining the direction of this harmonic active power flow at various points of the system (चित्रा 5). A non-zero value of P_(एन) =U_(एन)मैं_(एन) cos(Φi_u(एन)−Φi_{मैं(एन)})is the effect of the interaction of voltage and current with the same frequency. A linear load supplied with distorted voltage draws active power for each harmonic: पी_(एन) ≥ 0. If non-linear elements exist at the customer side, the active power for someharmonicscan besuppliedtothenetwork: पी_(एन)<0. Thesignof P_(एन) canbedetermined by means of measuring the phase angles of the voltage and current of the same order: Φi_u(एन)and Φi(एन)^.

The principle of this method is explained in the example of a single-phase circuit, shown in Table 4 (the supply voltage source is U_एस, L_एस), where the non­linear load is the thyristor power controller (TYR1, TYR2, resistance R_ONL, induc­tance L_ONL), which is the source of harmonic currents of order n = 2k ± 1 = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, (for k = 1,2,3,…). There cases, distinguished by location of the voltage distortion source, are discussed for the power controller located: (मैं) upstream of the PCC, (द्वितीय) downstream of the PCC, और (III) harmonic sources at both sides of the PCC

 

ग्रंथ सूची

[1] Arrillaga J., Watson N. आर, Chen S., Power system quality assessment, जॉन विले & संस, लिमिटेड, Chichester, 2000.

[2] Arsenau R., Filipski P. S., Zelle J., A VA-meter-error analyzer. बिजली वितरण पर आईईईई लेनदेन, उड़ान. 6, नहीं. 4, 1991.

[3] Baggini A., Zanoli F., Progetto di trasformatori per l’alimentazione di azionamenti e carichi non lineari. VIII Seminario Interattivo su Azionamenti elettrici innovazioni tecnologiche e problem­atiche emergenti, Bressanone (BZ), 10–12 marzo 1997.

[4] CEI 14-4/1983, Trasformatori di potenza.

[5] CEIUNEL35024/1, Cavi elettrici isolati con materiale elastomerico o termoplastico per tensioni nominali non superiori a 1000 V in corrente alternata e 1500 V in corrente continua. Portate di corrente in regime permanente per posa in aria, 1997.

[6] Chapman D., Harmonics – causes and effects. Leonardo Power Quality Application Guide – Part 3.1, 2001.

[7] Correggiari F., Costruzione di macchine elettriche, Cisalpino Goliardica, Milan.

[8] Datta S. लालकृष्ण, Nafsi A., Distribution relay performance under harmonics conditions. PQA’92, एटलांटा, Georgia, अमेरिका, 1992.

[9] Desmet J., Baggini A., Harmonics – neutral sizing in harmonic rich installations. Leonardo Power Quality Application Guide – Part 3.5.1, 2003.

[10] DesmetJ.,DelaereG.,Harmonics –selectionandratingoftransformers.Leonardo Power Quality Application Guide – Part 3.5.2, 2005.

[11] Elmore W. ए, Kramer C. ए, Zocholl E., Effect of waveform distortion on protective relays. उद्योग अनुप्रयोगों पर IEEE लेनदेन, उड़ान. 29, नहीं. 2, 1993.

[12] इन 50160, Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems.

[13] Fassbinder S., Harmonics – passive filters. Leonardo Power Quality Application Guide – Part 3.3.1, 2003.

[14] Girgis A. ए, Nims J. W., Jacomino J., Dalton J. जी, Bishop A., Effect of voltage harmonics on the operation of solid-state relays in industrial applications. उद्योग अनुप्रयोगों पर IEEE लेनदेन, उड़ान. 28, उड़ान. 5, 1992.

[15] Gruzs T. एम., A survey of neutral currents in three-phase computer power systems. IEEE Trans­action on Industry Applications, उड़ान. 26, नहीं. 4, 1990.

[16] HanzelkaZ.,BienA.,Harmonics –interharmonics. Leonardo Power Quality Application Guide – Part 3.3.1, 2004.

[17] IEC 60364–5-523, Electrical installations of buildings – Part 5-52: Selection and election of electrical equipment – Wiring systems.

[18] आईईसी 61000-1-4, बिजली आवृत्ति की सीमा के लिए ऐतिहासिक तर्क आवृत्ति रेंज में उपकरणों से हार्मोनिक वर्तमान उत्सर्जन का आयोजन किया 9 kHz, तकनीकी रिपोर्ट.

[19] आईईसी 61000-2-1, विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) भाग 2-1: पर्यावरण - पर्यावरण का विवरण: कम आवृत्ति आयोजित जनता बिजली की आपूर्ति सिस्टम में गड़बड़ी के संकेत के लिए विद्युतचुंबकीय पर्यावरण, 1990.

[20] आईईसी 61000-2-2, विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) - भाग 2-2: पर्यावरण - कम आवृत्ति का आयोजन और सार्वजनिक कम वोल्टेज बिजली की आपूर्ति सिस्टम में गड़बड़ी के संकेत के लिए संगतता स्तर.

[21] आईईसी 61000-3-2, हार्मोनिक वर्तमान उत्सर्जन के लिए सीमा (equipment input current ≤ 16 चरण प्रति एक).

[22] आईईसी 61000-4-7, विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) भाग 4: Testing and measurement tech­niques Section 7: General guide on harmonics and interharmonics measurements and instru­mentation for power supply systems and equipment connected thereto.

[23] IEC TC 64 WG 2, Current-carrying capacity and related overcurrent protection, Revision of section 523″, सितंबर 1996.

[24] आईईईई 519-92, IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Elec­trical Power Systems, 1992.

[25] आईईईई 1159, Recommended practice for monitoring electric power quality.

[26] Karve S., Harmonics – active harmonic conditioners. Leonardo Power Quality Application Guide – Part 3.3.3, 2001.

[27] Norma CEI 64-8/5, Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua. Parte 5: Scelta ed installazione dei componenti elettrici, 1992.

[28] पावर सिस्टम हार्मोनिक्स, Power Technologies, इंक, 1989.

[29] Purkayastha I., Savoce P. J., Effect of harmonics on power measurement. उद्योग अनुप्रयोगों पर IEEE लेनदेन, उड़ान. 26, नहीं. 5, 1990.

[30] Shepherd W., Zakikhani P., Energy flow and power factor in non-sinusoidal circuits, Cambridge University Press, न्यू यार्क.

[31] Stade D., Shau H., Influence of voltage harmonics on single-phase earth fault currents. PQA’91.

[32] Tsukamoto M., Kouda I. N., Minowa Y., Nishimura S., Advanced method to identify harmonics characteristic between utility grid and harmonic current sources. 8बिजली की Harmonics और गुणवत्ता पर वें अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन, Athens, Greece, 14–16 October, 1998.

[33] West K., Harmonics – true RMS – the only true measurement. Leonardo Power Quality Appli­cation Guide – Part 3.2.2, 2001.

[34] Xu Wilsun, Liu Yilu, A method for determining customer and utility harmonic contributions at the point of common coupling. बिजली वितरण पर आईईईई लेनदेन, vol.15, no.2, 2000.

[35] Xu Wilsun, Liu Xian, Liu Yilu, An investigation on the validity of power-direction method for harmonic source determination. बिजली वितरण पर आईईईई लेनदेन, उड़ान. 18, नहीं. 1, 2003.

[36] Yacamini R., Chang S. सी., Noise and vibration from induction machines fed from harmonic sources. Proceedings of IEEE ICHPS VI, Bologna, 21–23 September, 1994.

[37] ˙zelenko I. W., Harmonics in power system supplying industrial loads, Elektroatomizdat, Ze˙Moscow, 1994 (in Russian).