능동형 고조파 필터로 라디에이터 생산 시 깜박임 감소 - 벨기에

01 상황 — 산업용 용접의 깜박임

급격한 전압 변동으로 인해 감지할 수 있는 광 출력 변화인 플리커(Flicker)는 산업 환경에서 주변 환경에 가장 민감한 전력 품질 문제 중 하나입니다.. 고조파와는 다르게, 장비에 직접적인 영향을 미치는, 깜박임은 주로 인간의 인식 문제입니다.: 산업 공정으로 인한 전압 변동으로 인해 동일한 배전망에 연결된 다른 고객의 가정과 사무실에 가시광선 변조가 발생할 수 있습니다., 그 고객이 있을 때에도’ 자체 장비는 전혀 방해가 되지 않습니다..

용접 공정은 업계에서 가장 많은 플리커 소스 중 하나입니다.. 저항 점용접기 및 심 용접기는 큰 규모를 끌어냅니다., 반복적인 무효 전류 펄스 - 각 용접 펄스는 1초도 안 되는 시간 동안 수천 암페어를 소비합니다., 용접 반복률에 의해 결정되는 속도로 공급 전압을 변조하는 공통 커플링 지점에서 전압 강하 생성. 반복률이 1~15Hz(IEC 플리커미터에 의해 특징지어지는 인간의 시각적 감도가 가장 높은 주파수 범위) 범위에 속하면 결과적인 조도 변조는 동일한 배전 변압기를 사용하는 모든 고객이 인지할 수 있습니다..

02 문제 - P_세인트 1.6 한도 반대 0.7

벨기에의 라디에이터 공장 — 55,000 m² 시설에서 약 생산 5,000 6개 생산 라인에 걸쳐 하루에 라디에이터 수 - 전력 품질 관점에서 본질적으로 까다로운 부하 혼합이 있었습니다.. 프레스, 솔기 용접 기계, 6개 라인 전체에서 동시에 작동되는 스폿 용접기, 각각은 급전 변전소에서 상당한 전압 강하를 생성하는 큰 간헐적 무효 전류 펄스를 끌어옵니다..

현장 측정 2009 P를 보여주었다_세인트 (단기 깜박임 심각도) values with peaks reaching 1.6. EN 50160 planning limit for flicker at the medium-voltage point of common coupling is typically P_세인트 ≤ 0.7 assessed as a 95th-percentile value over a one-week observation period. The factory was exceeding this limit by a factor of more than 2 at peak conditions — causing visible light flicker in neighbouring commercial and residential premises whenever multiple welding lines were operating simultaneously.

03 솔루션 — 능동형 고조파 필터링 2.1 MVAR

SVC 또는 수동 필터가 아닌 능동형 고조파 필터를 사용해야 하는 이유

선택한 솔루션은 6개의 능동형 고조파 필터였습니다. (AHF) 총을 제공하는 단위 2.1 MVAr 연속 반응 보상. 대안인 패시브 LC 필터 대신 AHF 접근 방식이 선택되었습니다., 사이리스터 제어 SVC, 또는 표준 역률 보정 커패시터 - 특정한 이유로: 응답 시간.

• 패시브 LC 필터 — 고정 반응 보상, 특정 고조파 주파수에 맞춰 조정됨. 확률론적으로 대응할 수 없음, 6개 동시 용접 라인의 다중 패턴 부하 변동
• 사이리스터 제어 SVC — 각 반주기마다 발사 각도를 업데이트합니다. (8.3 ms 시간 60 Hz에서, 10 ms 시간 50 Hz에서). 펄스 지속 시간이 몇 사이클에 불과한 용접 부하용, SVC 응답 지연은 깜박임 완화에 대한 IPQDF PQ 개요 기사에 설명된 대로 교란이 이미 발생한 후에 보상이 도착함을 의미합니다.
• 활성 고조파 필터 (AHF) — 고주파수에서 IGBT 스위칭을 사용하여 사이클별로 정밀하게 제어된 무효 전류를 주입합니다.. 응답 시간은 밀리초 미만입니다. 변전소 버스에서 측정 가능한 전압 강하가 발생하기 전에 실제 용접 전류 파형을 추적하고 반응성 구성 요소를 취소할 수 있을 만큼 충분히 빠릅니다.

시스템 구성

설치는 6개의 AHF 장치(생산 라인당 하나씩)로 구성되었으며 각 장치는 해당 라인의 특정 반응 수요에 맞게 크기가 조정되었습니다.. 총 설치된 보상 용량은 2.1 MVAr continuous reflects the aggregate reactive demand of six simultaneous welding lines at full production. The system operates with fully automatic controls and passive cooling, requiring no regular maintenance and no operator intervention. It can operate completely stand-alone or integrated with the plant’s existing SCADA and monitoring systems.

04 Results — P_세인트 아래에 0.63 in All Operating Configurations

After installing the AHF system, the plant consistently achieved P_세인트 values below 0.63 — regardless of how many welding lines were running simultaneously and regardless of the production mix on each line. This is the critical test: the utility’s demand was that the P_세인트 95th-percentile value not exceed 0.7, and the AHF must achieve this across the full range of operating scenarios, 단일 최악의 경우 또는 최상의 경우의 로딩 조건뿐만 아니라.

생산 안정성 부작용

컴플라이언스 성과를 넘어, 공장이 예상치 못한 운영상의 이익을 얻었습니다.: 6개 라인 모두에서 동시에 생산 전압 안정화. When welding machines draw large reactive current pulses, the resulting voltage drops not only cause flicker on the external network — they also cause internal voltage variations that can affect the consistency of the welding process itself. By eliminating the reactive current pulses at source, the AHF simultaneously eliminated the internal voltage variations, improving the consistency of the weld quality and reducing the variation in energy delivered per weld cycle. This operational benefit — improved process quality — was a direct consequence of the PQ mitigation, not an intended design objective.

05 전력 품질 관점

이 사례 연구는 산업 전력 품질의 커뮤니티 차원(PQ가 장비 보호 문제로만 구성될 때 간과되기 쉬운 차원)을 보여줍니다.. 라디에이터 공장 용접기 오작동 없어. 공장 자체의 깜박임으로 인해 내부 생산 문제가 발생하지 않았습니다.. 문제는 전적으로 외부에 있었다: 공유 배전망의 전압 변동은 공장의 생산 공정과 관련이 없는 이웃 고객에게 영향을 미치고 있었습니다..

유틸리티 유통 엔지니어링 관점에서, 이는 가장 일반적이고 가장 어려운 깜박임 관리 시나리오 중 하나입니다.: 연결 시 부하가 허용 가능한 기존 산업 고객, 그러나 커뮤니티가 성장하고 새로운 고객이 동일한 유통 인프라를 공유함에 따라 깜박임 방출이 계획 한도를 초과합니다.. 이 시나리오에서 유틸리티의 옵션은 제한되어 있으며 신규 고객에 대한 공급을 거부할 수 없습니다., 기존 고객 간의 결합을 제거하기 위해 네트워크를 쉽게 강화할 수 없습니다., 산업 고객에게 생산량을 줄이도록 강요할 수는 없습니다.. 유일하게 실행 가능한 경로는 산업 고객이 자체 배출을 완화하도록 요구하는 것입니다. 이것이 여기서 일어났습니다..

참조

1. 활성 고조파 필터. AHF는 라디에이터 생산 시 깜박임을 줄입니다 - 벨기에 사례 연구. 능동형 고조파 필터 제조업체 간행물. IPQDF 사례 연구 라이브러리에서 사용 가능.
2. IEC 61000-4-15:2010+AMD1:2012. 전자기 호환성 - 부품 4-15: 테스트 및 측정 기술 — 플리커미터 — 기능 및 설계 사양. IEC, 제네바.
3. IEC 61000-3-7:2008. 전자기 호환성 - 부품 3-7: 한계 - 변동하는 설비를 MV에 연결하기 위한 방출 한계 평가, HV 및 EHV 전력 시스템. IEC, 제네바.
4. IN 50160:2010+A3:2019. 공공 전력망에서 공급되는 전기의 전압 특성. CENELEC, 브뤼셀.