ミラス・インターナショナル – パッシブ高調波フィルタリングで IEEE を回復 519 ランバン ヘルスケア病院のコンプライアンス
IPQDF は Mirus International Inc に感謝の意を表します. (ブランプトン, オンタリオ, カナダ), とエンジニアのメナヘム・ベルコルツ, アル・アーシャンボール, そしてアミール・ブロシ, このフィールドデータをエンジニアリングコミュニティが利用できるようにするために. 以下に説明する測定値とフィルター設計は、Rambam Health Care Hospital の設置に関して Mirus が公開したケーススタディから引用されています。; 分析, 標準のコンテキスト, と最後の視点は著者自身のものです.[1]
01動作コンテキスト: ダウンタイムを許さない病院
ハイファのランバン ヘルスケア キャンパス, イスラエルは普通の病院ではありません. イスラエル北部の 200 万人以上の人々にサービスを提供する 1,000 床の学術医療センターです, また、12 の地区病院のバックアップ紹介センターとしても機能します。, イスラエル国防軍北部司令部, アメリカ海軍第6艦隊, 地域における国連平和維持軍と.[1] このようなサイトで, 低品質のコストを考慮した電力品質の標準的な枠組みでは、リスクが過小評価されている: ソース資料にあるように, “あらゆる中断, たとえ極端に短くても, 生命の損失につながる可能性があります。”
この場合の障害は、外部ネットワーク イベントから発生したものではありませんでした。. これは、施設をより効率的にすることを目的とした内部アップグレードから生まれました。: 新しい2つの 240 kW可変周波数ドライブ (VFD) チラー, 老朽化したものを交換するために取り付けられました 600 病院の 5,000 トンの冷却アレイ内の kW ユニット.[1]
02問題: 信頼性の責任となった効率のアップグレード
VFD 駆動のチラーは、線形正弦波ではなく非線形パルスで電流を引き出します。 600 彼らが交換したkW単位は描画されるだろう. 結果はすぐに現れ、さらに複雑になりました: チラーに電力を供給する電源トランスが、交換が必要なほどひどく損傷していた; 過熱時に過負荷保護が作動したため、2 台のチラーを同時に稼働させることはできませんでした。; また、単一のチラーを稼働させた場合でも、予想よりも高い動作温度が発生しました。.[1] VFD に標準装備として供給される AC ラインリアクトル — 単純な直列インダクタ, 最も基本的で最も安価な高調波緩和策 — 電流歪みをおおよそまで下げただけです 35%, 問題を解決するには程遠い.
引用された規格: IEEE 519-1992 病院や空港に対してより厳しい電圧歪み制限を設定します — 以下 3% THDで — よりも 5% 他の場所では通常許可されています.[2] ランバンの電圧歪みが近づいてきた 4%, 停電が人命の安全上の問題となる施設向けに特別に定められた基準に施設が準拠していないことを意味する.
03病院の負荷に対する基準が厳格化される理由, ラインリアクトルでは不十分な理由
きつくなるほど 3% 病院の制限は恣意的な保守主義ではない. 歪んだ電圧が変圧器にストレスを与える, ケーブル, 建物のタイプに関係なく、同じ 2 つのメカニズムによる予備発電機と予備発電機 — 私は²高調波電流の二乗に比例する R 損失, 渦電流損失は周波数の二乗にほぼ比例します。 — しかし、病院の変圧器と発電機は、生命の安全を確保するために必要な設備でもあります。. この製品の 6 パルス VFD 整流器の特性高調波 50 Hz システムは理論が予測したとおりに正確に着地しました: 5番目の (250 ヘルツ), 7番目の (350 ヘルツ), 11番目の (550 ヘルツ), そして13日 (650 ヘルツ), それぞれがクリーンなサイズの鉄と銅に不均衡な加熱を加えます。 50 Hz波形.[1]
直列リアクトルの限られた結果も同様に予測可能です. 直列リアクトルは広帯域です, 浅い対策: 整流器の前にインピーダンスを追加します, 現在のパルスをいくらか和らげます, しかし、特に 5 次または 7 次高調波を選択的に攻撃する方法はありません。, そして、その有効性は、電圧レギュレーションが影響を受ける前にシステムがどの程度の直列インピーダンスを許容できるかによって制限されます。. からのアクセス “多少柔らかくなった” へ “に準拠 3% 入院制限” ジョブ用に構築されたフィルターが必要でした, たまたまドライブと一緒に箱に同梱されていたリアクターではありません.
04ソリューション: ドライブごとに 1 つのパッシブ フィルター
病院のエンジニアリングチーム, 電力品質専門家 P.Q と協力. 技術, 2つ設置しました 300 HPリネーター™ パッシブ高調波フィルター — 冷却装置ドライブごとに 1 つ, ソース資料では提供するものとして説明されています “最大限の濾過と柔軟性” 単一のユニットを両方で共有するのではなく、各ドライブのフィルタリングを分離することによって.[1]
| 場所 | ランバン ヘルスケア キャンパス, ハイファ, イスラエル |
|---|---|
| 準拠規格 | IEEE 519-1992, 病院/空港の制限 (<3% THDで) |
| ロード | 二 240 kW VFDチラー (単一のものを置き換える 600 kWリニアユニット) |
| 根本的な原因 | 6 パルス VFD 非線形電流引き込み; 標準仕様の AC ライン リアクトルが不十分 |
| 緩和 | 2× 300 HPリネーター™ パッシブ高調波フィルター (ドライブごとに 1 つ) |
| 注目すべき設計上の制約 | フィルタコンデンサバンクは以下に保持されます 15% 負荷kVAの — 特にバックアップディーゼル発電機の動作との互換性を維持するため |
表の最後の行は読み飛ばすのが簡単です, しかし、これは名前を付ける価値のある実際のエンジニアリング上の制約です: 病院は、厳しい電力供給でのみ適切に機能し、施設がバックアップ発電機に切り替えた瞬間に誤動作する軽減装置を危険にさらすことはできません。. 負荷サイズに比べて小さなコンデンサバンクを備えたパッシブフィルタは、まさに弱い電源の下で高調波緩和を安定に保つための意図的な選択です。, 病院の非常用電源システムは発電機から給電される状況を中心に構築されています — ソースが硬いと想定できない設置場所に現れるのと同じカテゴリの懸念事項, 低インピーダンスグリッド.
05結果: コンプライアンスの回復, 両方のチラーが稼働中
電圧歪みはほぼゼロから低下 4% 以下へ 1.5%, IEEE内で快適に 519-1992 入院限度額 3%.[1] 高調波汚染は 3 分の 2 以上減少しました, ドライブと冷却装置の動作温度が 10 以上低下°℃, と — 運用上重要な結果 — 病院はついに両方を運営できるようになった 240 kWチラーを一度に, アップグレードによって当初提供されるはずだった冷却能力を回復する.
イチジク. 1. フィルタ装着前後の電圧全高調波ひずみ率, IEEE に対して 519-1992 病院/空港の制限 3%.[1]
イチジク. 2. フィルタリング前の 6 パルス VFD の特徴的なパルス電流波形の再構成例, フィルタリング後の正弦波に近い波形との比較. これは、報告された波形形状の様式化された図です。 (出典 図 4a/4b) — オリジナルのレコーダーのトレースではありません.
最終結果: IEEE 519-1992 基準を間違えた場合の結果が一般的な商業ビルよりも深刻であるため、基準の厳しい病院制限が存在する施設でコンプライアンスが回復されました。.
06電力品質の観点: このケーススタディが示すもの
このケースは、それ自体で名前を付ける価値のあるパターンの明確な例です。: エネルギー効率の向上により、元の機器では発生しなかった電力品質の問題が発生します. ザ 600 Rambam が交換した kW チラーは、議論する価値のある高調波兆候のない線形負荷でした; 二人 240 これに代わる kW VFD ユニットは設計上より効率的であり、すぐに施設の最大の高調波発生源となりました。. 可変周波数ドライブを指定して何も悪いことをした人はいません — チラーの効率を考えると正しい選択です — しかし、調和の結果を最初から設計する必要があります, 変圧器が故障しても発見されない.
また、このシリーズの他の場所で別の設定で登場する点を補強します。: 予備発電を備えた施設の緩和装置は、発電機に合わせて設計する必要がある, ユーティリティフィードだけではありません. 発電機から供給されるアイランドグリッドでフィルター選択を形成するのと同じ弱いソース感度がここにも適用されます, ただ、日常的に間違えるとリスクは低くなりますが、停止中に間違えるとリスクははるかに高くなります。, これはまさに、病院の非常用電源と高調波緩和装置の両方が同時に正しく機能する必要があるときです。.
参照
- M. 樺の木, A. アルシャンボー, そしてA. ブローチ, “リネーター™ ケーススタディ: ランバン病院 イスラエル,” 株式会社ミラスインターナショナル, ブランプトン, オンタリオ, カナダ. 利用可能: mirusinternational.com.
- IEEE規格 519-1992, “電力システムにおける高調波制御に関する IEEE 推奨の実践と要件。”