Autor: Araceli Hernández Bayo

Fonte: Manual da Qualidade de Energia Editado por Angelo Baggin, John Wiley & Filhos, Ltd

1.0) AVALIAÇÃO DA LIGAÇÃO DE UMA MÁQUINA DE SOLDA TRIFÁSICO

Este exemplo mostra um estudo da predição de cintilação com base em métodos de avaliação simplificados orientados a avaliar a ligação de uma nova carga flutuante a uma rede existente.

Figura 1 mostra o diagrama e dados do 15 kV fornecimento de rede. Um cliente industrial com uma grande soldador (chamado W₁ na figura 1) requereu a ligação de uma máquina de soldadura adicional para aumentar a capacidade de produção. O objetivo do estudo é o de decidir sobre a ligação deste novo suporte de carga em mente que o P_ª nível do planeamento do utilitário para sistemas de MT é 0.9.

Como pode ser observado, a linha MV alimentando o cliente perturbador é também a alimentação de outras cargas (consumidor 2) que são os consumidores residenciais e de construção de escritório considerado nondisturbers (I.e.. como cargas não-flutuantes). Consumidor 1, ligado no ponto indicado como PCC₁, também tem cargas não flutuantes.

Medições de cintilação diferentes foram realizados a fim de identificar os níveis de cintilação fundo no PCC₂ ea contribuição lampejo de soldador já em funcionamento 1. Por estas medições, tem-se observado que, quando soldador 1 não funciona, o fundo gravidade flicker de curto prazo no PCC₂ é 0.30. Quando soldador 1 está em execução, o nível de gravidade flicker no PCC₂ é 0.67.

A nova máquina de solda cuja conexão está em estudo apresenta as seguintes características:

• A energia absorvida durante a fase de fusão da operação de soldadura podem chegar 1800 kVA com um fator de potência de 0.85. A potência absorvida durante dois períodos de soldagem é insignificante.
• O tempo de espera é 1.5 s e o tempo de repetição é 3 s; que é, períodos de soldagem última 1.5 s e são seguidas pela 1.5 s de sem carga. Portanto, 20 operações de soldagem são realizadas por minuto, o que significa 40 troca de tensão por minuto.

O ciclo de trabalho de ambas as máquinas é de cerca de 30 minutos por hora. Portanto, Neste estudo se concentrará na análise da gravidade flicker de curto prazo, P_ª, uma vez que irá haver uma exigência mais forte que P_com.

O estudo está organizado nas seguintes etapas:

1. Cálculo da gravidade flicker causado pelo PCC₂ pela máquina de solda 1.
2. O cálculo da variação de tensão causada pelo PCC₂ através da ligação de uma máquina de soldar em estudo (Em₂).
3. Estimativa da gravidade flicker causado pelo PCC₂ pela máquina de solda 2.
4. Soma do P_ª causada pelo PCC₂ com a utilização simultânea de ambas as máquinas.
5. Análise de soluções.

1.1) Flicker Gravidade Causada pelo PCC₂ pela máquina de solda 1

A P_ª nível causado pela operação individual de soldador 1 pode ser estimado por meio de medições realizadas pelo PCC₂ quando a máquina de solda está funcionando, P_{stPCC2–com–W1}, e quando a máquina não estiver a funcionar, P_{stPCC2–sem–W1}. Assumindo-se que a perturbação criada pelo soldador e a perturbação introduzida pelo nível de fundo são distúrbios unrelated, uma lei soma cúbica pode ser utilizado para fazer esta estimativa:

P_st1 é a contribuição gravidade lampejo de soldador 1 ao global da P_ª nível no ponto de conexão PCC₂.

1.2) Tensão mudança provocada pela New Welder

Antes de calcular a variação de tensão causada pela operação de uma máquina de soldar, é necessário para determinar a impedância da fonte no ponto de acoplamento comum deste equipamento. Isso é feito por meio dos seguintes cálculos:

• impedância Fonte. Como indicado na Figura C5.1, a potência de curto-circuito da rede, em 66 kV é 600 MVA. Portanto, a impedância da fonte expressa na 15 lado kV é

Um rácio de 30 Será assumido entre o reactivo e a parte resistiva da impedância de fonte. Portanto, a forma complexa da impedância da fonte é

• AT / MT transformador de impedância. O transformador tem uma potência nominal de 50 MVA, uma impedância indutiva 10 % e uma impedância resistiva 0.8 %. Por conseguinte, o transformador de impedância é calculado como

• impedância da linha MV. A resistência do cabo MV subterrânea é 0.125 i / km ea reatância é 0.104 i / km. O comprimento da linha é 2.5 km. Portanto, a impedância complexa dessa linha está

Portanto, a impedância total de PCC₂ é

Este valor implica que uma potência de curto-circuito de aproximadamente 200 MVA está disponível ao PCC₂. O soldador adicional analisado provoca variações de energia de 1800 kVA que representam 0.9 % desta potência de curto-circuito. Este é um valor alto o suficiente para exigir uma avaliação detalhada dos níveis de emissão de flicker introduzidas por esta carga adicional. A este ritmo de variações de tensão por minuto, Técnico IEC Relatório 61000-3-7 propõe um rácio de 0.2 % entre a variação de energia da carga e da potência de curto-circuito para aprovar a conexão da carga a um sistema de MV, sem qualquer outra análise.

Variações de potência ativa e reativa (!P e !Q) causadas pela máquina de soldar adicional pode ser calculada por meio da utilização das suas características conhecidas, ou seja, a variação de potência aparente (1800 kVA) eo fator de potência (0.85). A variação de tensão produzida pela máquina de soldadura 2 pelo PCC₂ pode ser calculada através da aplicação de equações (5.12) do seguinte modo:

1.3) Estimativa do Flicker Gravidade Causada por máquina de solda 2

A taxa de repetição das variações de tensão causada pela máquina de solda é, Previa-mente como indicado, 40 troca de tensão por minuto. Entrando este valor na curva gravidade (Figura C5.2) para as etapas retangulares produz na ordenada a mudança de voltagem d_o â ‰ 0,9 (%) o que leva a P_{Eu sou}= 1.

Levando-se em conta que a intensidade da cintilação de curto prazo é um parâmetro linear em relação à magnitude da mudança de tensão que faz com que ele, o esperado P_ST2 causado pela contribuição individual de soldador 2 para a variação de tensão calculada (C5.9) é

O esperado P_ª também pode ser calculado por meio da abordagem analítico apresentado na publicação IEC 61000-3-3 [1] que foi discutido na Seção 3.3. Este método baseia-se no cálculo do tempo de cintilação, t_f, por meio da seguinte expressão:

Neste caso, desde variações de tensão são retangulares, F é um factor de unidade. Portanto

tf = 23 071 32 = 0769 s (C5.12) falta dela

P_ª é determinada pela soma de todas as vezes cintilação, t_f, dentro de um 10 intervalo de tempo min, T_p. Considerando que 40 variações de tensão ocorrem por minuto, I.e..

o valor de P_ª2 calculada por meio deste método é muito próximo do valor obtido por meio da curva de cintilação, apesar de uma ligeira diferença aparece entre eles. Esta diferença pode ser entendida por tendo em conta que ambas as abordagens, apesar de proporcionar estimativas razoáveis, baseiam-se nas simplificações.

1.4) P_ª Causada pela operação simultânea de ambas as máquinas

A fim de obter a gravidade total de cintilação no ponto de PCC₂, a contribuição individual de cada carga perturbadora ligado a este ponto (P_st1 e P_ST2) juntamente com o nível de fundo flicker (P_{stPCC1–sem–W1}), deve ser considerada.

Portanto, supondo que a operação de ambas as máquinas é não correlacionado, a lei somatório descrito na Seção 5.3.3 pode ser aplicada com um coeficiente de m = 3. Esta suposição ignora o flicker mais graves que resultariam da coincidência de passos diferentes soldadores. Neste caso, desde ciclos de soldagem última 3 s, esta pode ser uma hipótese aceitável. Portanto, a emissão global de cintilação no PCC₂ é igual

Este valor excede o nível de planejamento utilitário (P_ª = 0.9) e, portanto, não é tolerável. A ligação da máquina de soldadura adicional é inaceitável, a menos que os métodos de mitigação são fornecidos.

1.5) Análise da Soluções

Uma possível solução é instalar um dispositivo compensador para reduzir a cintilação emissão dos soldadores. Outra possibilidade é a de reforçar a potência de curto-circuito no ponto de conexão dos ferros de construção de uma nova linha. Embora isto possa ser uma solução cara, a análise técnica apresentada mostra próximo a melhoria alcançada por meio desta solução.

Se um novo cabo subterrâneo, idêntico ao existente, está ligado em paralelo com ela entre PCC₁ e PCC₂, a potência de curto-circuito no PCC₂ é aumentada. A nova impedância do paralelo equivalente de ambas as linhas é

Portanto, a nova impedância total de PCC₂ é

A potência de curto-circuito disponível no PCC₂ é agora 230 MVA.

Ambos os soldadores têm um fator de potência de 0.85 nos períodos de soldadura. Portanto, considerando (C5.9), a relação entre as mudanças de tensão causados ​​nesta configuração de rede nova ea anterior é

Este resultado implica que nesta nova situação, o P_ª nível causado pela contribuição individual de cada soldador será reduzida em uma proporção de 0.77. Assumindo que o consumidor 2 ligado ao PCC₂ é um consumidor não-perturbador, o nível de cintilação fundo existente no PCC₂ se propaga a partir do nível de tensão a montante e, portanto, ele não é modificado pela adição da nova linha. Portanto, o novo valor de severidade de cintilação é

A P_ª nível obtido com a aplicação desta solução está abaixo do nível de planejamento, assim que esta proposta é aceitável. É importante notar que esta análise é feita usando a suposição de que os soldadores são as únicas cargas flutuantes conectados em barramentos de MT.

Uma abordagem alternativa para a determinação dos limites de emissão individuais destes soldadores poderia basear-se o cálculo do quociente entre a sua potência nominal ea potência total das cargas diretamente fornecidos à rede de MT. Em tal análise, o nível de flicker totais aceitável no PCC₂ deve ser compartilhado entre todas as cargas ligadas na proporção de sua potência nominal.²

Não obstante, na situação analisada neste estudo de caso, desde consumidor 1 e consumidor 2 são cargas não flutuantes, este tipo de abordagem daria lugar a limites muito estritos para as cargas perturbadoras impondo níveis de cintilação desnecessariamente muito abaixo dos níveis de planejamento. Portanto, nestas condições, um método mais flexível para a avaliação dos limites individuais tem sido aplicada, embora seja conveniente para ter em mente que futuros acordos ou alterações nas contribuições cintilação dos clientes conectados devem ser cuidadosamente analisados. Este critério de avaliação é conhecido como 'Fase 3', no contexto de Relatório Técnico IEC 61000-3-7.

2.0) MEDIDAS Flicker numa instalação ARC FORNO

Fornos são cargas muito flutuantes que produzem cintilação estocástico. A natureza aleatória das flutuações de tensão causada por fornos a arco complica o uso de métodos de previsão flicker simplificados. A campanha de medição é uma maneira mais precisa para avaliar os níveis de cintilação produzidos por este tipo de carga.

Este estudo de caso apresenta o P_com medidas que têm sido realizados ao longo de vários dias na instalação do forno a arco descrito na Figura 3. Esta instalação está ligado a um 110 kV da rede através de um transformador de três enrolamentos cujos dados estão indicados na figura 3. As medições de cintilação foram realizados ao longo de vários dias ao lado da MV.

Figura 4, Figura 5 e A figura 6 mostram a evolução do P_com a fase A, B e C, respectivamente, medida no barramento MV.

Mesa 1 mostra as principais estatísticas do P_com valores medidos em três fases ao longo de uma semana.

A P_com causado pelo ônibus a montante em uma grade é reduzida reciprocamente à potência de curto-circuito aumentando. De acordo com os valores percentuais reatância do transformador desta instalação, a potência de curto-circuito disponível no lado do MV, em que as medições foram realizadas, é de cerca de 20 vezes menor do que a potência de curto-circuito disponível no lado da alta tensão do transformador. Portanto, uma redução na emissão de nível de cintilação do forno de arco, com uma relação de 20 Pode-se esperar, no lado do HV com respeito aos valores indicados na Tabela C5.1. Esta situação leva a níveis aceitáveis ​​flicker no PCC.

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