Mirus Internacional – Filtragem Harmônica Passiva Restaura IEEE 519 Conformidade no Rambam Health Care Hospital

01Contexto Operacional: Um hospital que não pode pagar o tempo de inatividade

Campus Rambam Health Care em Haifa, Israel não é uma carga hospitalar comum. É um centro médico acadêmico com 1.000 leitos que atende mais de dois milhões de pessoas no norte de Israel., e também funciona como centro de referência de apoio para doze hospitais distritais, Comando Norte das Forças de Defesa de Israel, a Sexta Frota da Marinha dos EUA, e Forças de Manutenção da Paz da ONU na região.[1] Em um site como este, o enquadramento padrão da qualidade da energia como um exercício de custo da má qualidade subestima os riscos: como o material de origem coloca, “qualquer interrupção, mesmo extremamente curto, pode levar à perda de vidas.”

A perturbação neste caso não veio de um evento de rede externo. Veio de uma atualização interna destinada a tornar a instalação mais eficiente: dois novos 240 inversor de frequência variável kW (VFD) refrigeradores, instalado para substituir um envelhecimento 600 unidade de kW dentro do conjunto de resfriamento de 5.000 toneladas do hospital.[1]

02O problema,,en,O cliente concessionária atende uma fábrica de 200-empregado perto de uma cidade pequena - um fabricante de cabides silencioso para o mercado interno,,en,estrangeira e pós-venda mercados,,en,Para manter a produtividade,,en,o fabricante adicionado grandes soldadores automatizados,,en,Isto produziu um ciclo de 12-,,en,queda de tensão em intervalos de 30 segundos sempre que a planta foi operando,,en,O utilitário teve reclamações de clientes de todos os circuitos alimentados a partir da mesma subestação,,en,O fabricante indicou que seria necessário para adicionar outra linha de solda para manter a competitividade ou que teria de encerrar,,en,A área é servida por uma única subestação,,en,e crescimento de carga de curto prazo não justifica a construção de subestações adicionais,,en,Os alimentadores de distribuição radiais feitas outra coisa senão uma subestação dedicado muito caro,,en: Uma atualização de eficiência que se tornou uma responsabilidade de confiabilidade

Os chillers acionados por VFD consomem corrente em pulsos não lineares, em vez da onda senoidal linear. 600 unidade kW que eles substituíram teria consumido. As consequências chegaram rapidamente e agravaram-se: o transformador de energia que alimenta os chillers foi danificado o suficiente para exigir substituição; os dois chillers não puderam funcionar simultaneamente porque a proteção contra sobrecarga disparou em caso de superaquecimento; e mesmo a operação de um único chiller produziu temperaturas operacionais mais altas do que o esperado.[1] Os reatores de linha CA fornecidos como equipamento padrão com os VFDs — um indutor em série simples, a mitigação de harmônicas mais básica e menos dispendiosa disponível — apenas reduziu a distorção da corrente para aproximadamente 35%, nem perto o suficiente para resolver o problema.

03Por que as cargas hospitalares recebem um padrão mais rígido, e por que um reator de linha não era suficiente

Quanto mais apertado 3% limite para hospitais não é conservadorismo arbitrário. Tensão distorcida estressa transformadores, cabos, e geradores de reserva através dos mesmos dois mecanismos, independentemente do tipo de edifício — Eu²Perdas R que aumentam com o quadrado da corrente harmônica, e perdas por correntes parasitas que aumentam aproximadamente com o quadrado da frequência — mas os transformadores e geradores de um hospital também são os equipamentos que uma carga de segurança vital depende de permanecer disponível. Os harmônicos característicos de um retificador VFD de seis pulsos neste 50 O sistema Hz pousou exatamente onde a teoria prevê: o 5º (250 Hz), 7ª (350 Hz), 11ª (550 Hz), e 13º (650 Hz), cada um adicionando aquecimento desproporcional ao ferro e ao cobre que foram dimensionados para uma limpeza 50 Forma de onda Hz.[1]

O resultado limitado do reator de linha é igualmente previsível. Um reator em série é um reator de banda larga, contramedida superficial: adiciona impedância à frente do retificador, o que suaviza um pouco o pulso de corrente, mas não tem como atacar seletivamente o 5º ou 7º harmônico especificamente, e sua eficácia é limitada pela quantidade de impedância em série que o sistema pode tolerar antes que a regulação de tensão seja prejudicada. Obtendo de “um pouco suavizado” para “compatível com um 3% limite hospitalar” precisava de um filtro construído para o trabalho, não o reator que veio na caixa com o drive.

04Solução: Um filtro passivo por unidade

A equipe de engenharia do hospital, trabalhando com o especialista em qualidade de energia P.Q. Tecnologia, instalou dois 300 LINEADOR HP™ filtros harmônicos passivos — um por acionamento do resfriador, descrito no material de origem como fornecendo “máxima filtragem e flexibilidade” isolando a filtragem de cada unidade em vez de compartilhar uma única unidade em ambos.[1]

Essa última linha da tabela é fácil de passar, mas é uma restrição de engenharia real que vale a pena nomear: um hospital não pode arriscar um dispositivo de mitigação que só funciona bem em uma alimentação de serviço público rígida e se comporta mal no momento em que a instalação muda para geradores de reserva. Um filtro passivo com um banco de capacitores pequeno em relação ao tamanho da carga é uma escolha deliberada para manter a mitigação de harmônicos estável exatamente sob a fonte fraca., condições alimentadas por gerador, o sistema de energia de emergência de um hospital é construído em torno — a mesma categoria de preocupação que aparece em qualquer instalação onde a fonte não pode ser considerada rígida, grade de baixa impedância.

05Resultados: Conformidade restaurada, Ambos os chillers funcionando

A distorção de tensão caiu de quase 4% para baixo 1.5%, confortavelmente dentro do IEEE 519-1992 limite hospitalar de 3%.[1] A poluição harmónica caiu mais de dois terços, temperatura operacional dos drives e chillers caiu mais de 10°C, e — o resultado que importava operacionalmente — o hospital poderia finalmente operar ambos 240 kW resfriadores de uma só vez, restaurando a capacidade de resfriamento que a atualização deveria fornecer em primeiro lugar.

06A Perspectiva da Qualidade de Energia: O que este estudo de caso ilustra

Este caso é um exemplo claro de um padrão que vale a pena nomear por si só: uma modernização de eficiência energética criando um problema de qualidade de energia que o equipamento original nunca teve. O 600 O chiller Rambam de kW substituído era uma carga linear sem assinatura harmônica que valesse a pena discutir; os dois 240 As unidades VFD de kW que o substituíram eram mais eficientes por projeto e imediatamente se tornaram a maior fonte de harmônicas da instalação. Ninguém fez nada de errado ao especificar drives de frequência variável — eles são a escolha correta para a eficiência do chiller — mas a consequência harmônica deve ser projetada desde o início, não descoberto depois que um transformador falha.

Também reforça um ponto que aparece em outras partes desta série em um cenário diferente: equipamento de mitigação em uma instalação com geração de reserva deve ser projetado para o gerador, não apenas o feed do utilitário. A mesma sensibilidade de fonte fraca que molda a seleção de filtros em uma rede de ilha alimentada por gerador também se aplica aqui, apenas com riscos mais baixos associados a errar no dia a dia e riscos muito mais elevados associados a errar durante uma interrupção, que é exatamente quando a energia de emergência de um hospital e sua mitigação de harmônicas precisam funcionar corretamente ao mesmo tempo.

Referências

1. M. Madeira de bétula, A. Archambault, e A. Broche, “lineador™ Estudo de Caso: Hospital Rambam Israel,” Mirus Internacional Inc., Brampton, Ontário, Canadá. Disponível: mirusinternational.com.
2. IEEE Std 519-1992, “Práticas e requisitos recomendados pelo IEEE para controle harmônico em sistemas de energia elétrica.”