Arriva il report sulla qualità dell'energia, e un numero attira immediatamente l’attenzione di tutti:
Thdi: 32%.
Le domande successive di solito arrivano rapidamente:
È 32% THDi troppo alto?
Abbiamo bisogno di un filtro armonico attivo?
Se lo facciamo, quale dimensione AHF dovremmo specificare?
Una lettura THDi elevata merita attenzione, ma da solo non risponde a nessuna di queste domande.
Indica che la forma d'onda della corrente è stata notevolmente distorta in un particolare punto di misurazione e in una particolare condizione operativa. Non dice quanta corrente armonica deve essere compensata, se l'intero impianto presenta la stessa condizione armonica, o se un filtro armonico attivo sia necessariamente la soluzione giusta.
Questa distinzione è importante perché un AHF è in definitiva dimensionato in ampere di corrente di compensazione, non in punti percentuali di THDi.
Se hai già un rapporto sulla qualità dell'energia davanti a te, non iniziare con il catalogo dei filtri. Cominciamo dal resoconto.
In questa guida
- Dove è stato misurato il THDi??
- Qual era il carico operativo?
- Quanta corrente armonica è effettivamente presente?
- Quali ordini armonici dominano?
- Sono davvero le armoniche a causare il problema segnalato??
- Cosa sta succedendo a THDv?
- Qual è l’effettivo obiettivo di mitigazione??
Cominciamo dal Rapporto, Non il rating AHF
Supponiamo che il rapporto dell'analizzatore venga visualizzato:
| Parametro | Valore misurato |
|---|---|
| Tensione del sistema | 400 V |
| Corrente efficace | 180 UN |
| Thdi | 32% |
| THDv | 3.1% |
| Fattore di potenza | 0.95 |
| Armoniche dominanti | 5e 7 |
A prima vista, 32% THDi sembra il numero più importante.
Ma qui non ci sono abbastanza informazioni per specificare un AHF.
Ancora non sappiamo dove fosse collegato l'analizzatore, quale attrezzatura era in funzione in quel momento, se 180 A rappresenta il carico leggero o la produzione normale, o quale problema elettrico il progetto sta effettivamente cercando di risolvere.
Quindi il primo compito non è calcolare la dimensione dell'AHF. Si tratta di capire cosa rappresenta effettivamente la misurazione.
1. Dove è stato misurato il THDi elevato??
La stessa percentuale THDi può significare cose molto diverse a seconda di dove è stato collegato l'analizzatore.
- un ingresso VFD individuale;
- un centro di controllo motorio;
- un quadro di distribuzione della linea di produzione;
- un secondario del trasformatore;
- un quadro principale BT;
- o il punto di accoppiamento comune.
Per esempio:
THDi = 38% all'ingresso di un VFD
sono informazioni utili su quel VFD.
Ma questo non significa:
THDi = 38% per l'intera struttura del PCC.
Quindi invece di registrare solo “THDi = 38%”, il rapporto dovrebbe anche dircelo: “THDi = 38%, misurato all'ingresso VFD." Quella frase in più può cambiare completamente il modo in cui dovrebbe essere interpretato il risultato.
Prima di andare avanti, confermo tre cose: dove è stata effettuata la misurazione, quali carichi ci sono a valle di quel punto, e se stiamo valutando una macchina, una linea di produzione, o l'intero impianto elettrico.
Se il rapporto non identifica chiaramente il punto di misurazione, ciò dovrebbe essere chiarito prima di iniziare il dimensionamento delle apparecchiature.
2. Qual era il carico quando è stato registrato il THDi?
Un'elevata percentuale di THDi non dovrebbe mai essere separata dalla condizione operativa in cui è stata misurata.
Consideriamo la stessa linea di produzione in due momenti diversi.
Funzionamento a basso carico: Caricare la corrente 90 UN, Thdi 34%.
Produzione normale: Caricare la corrente 420 UN, Thdi 18%.
Se guardiamo solo alla percentuale, la prima condizione appare peggiore. Ma ciò non significa automaticamente che l’AHF debba essere dimensionato a partire da 34% lettura.
Il THDi è espresso rispetto alla corrente fondamentale presente durante la misura. Quando la corrente fondamentale diminuisce durante il funzionamento a carico leggero, la percentuale di THDi può aumentare anche quando la corrente armonica assoluta non è aumentata proporzionalmente.
La domanda più utile non è “Quando è stato il THDi più alto”.?" È: In quale condizione operativa il sistema produce la corrente armonica che effettivamente necessita di essere compensata?
Se il carico dell'impianto cambia in modo significativo tra l'avvio, produzione normale, picco di produzione, funzionamento notturno o cambio batch, uno screenshot dell'analizzatore potrebbe non rappresentare la condizione più importante.
3. Smetti di guardare solo alle percentuali: guarda la corrente armonica in Ampere
Questo è uno dei punti di confusione più comuni in un progetto AHF.
Un cliente invia: “THDi = 30%. Si prega di citare un AHF.
Ma un filtro armonico attivo non è valutato in punti percentuali di THDi. La capacità AHF viene normalmente discussa nei valori di corrente di compensazione come 50 UN, 100 UN, 150 A o 200 UN.
Quindi alla fine il progetto dovrà passare dalla percentuale alla corrente armonica in ampere.
Sistema A: Caricare la corrente 80 UN, Thdi 30%.
Sistema B: Caricare la corrente 600 UN, Thdi 30%.
La percentuale THDi è identica. Il requisito del risarcimento chiaramente non lo è.
Ecco perché “THDi è 30%, quindi utilizzare a 100 A AHF” non è un metodo di dimensionamento tecnico completo.
La domanda migliore è: Quanta corrente armonica esiste durante la condizione operativa rilevante, e quanto deve essere risarcito?
Calcolo della capacità AHF diventa utile solo dopo che la misura è stata adeguatamente compresa.
4. Non fermarti al THDi: apri lo spettro armonico
THDi è un numero riassuntivo. Lo spettro armonico ti dice cosa c'è dentro quel numero.
Due sistemi possono entrambi mostrare THDi = 25% pur avendo profili armonici molto diversi.
- Un sistema può essere dominato dalla 5a e dalla 7a armonica.
- Un altro può contenere un terzo significativo, 5th, 7th, 11esimo e 13esimo armonico.
Osservare i singoli ordini armonici aiuta gli ingegneri a capire quali tipi di carichi non lineari potrebbero contribuire e cosa dovrà effettivamente gestire l'apparecchiatura di compensazione.
Invece di inviare solo “THDi = 27%”, direbbe un rapporto più utile: “THDi = 27%. La 5a e la 7a armonica sono dominanti. Spettro armonico allegato."
Se l'analizzatore può esportare le singole correnti armoniche o il grafico dello spettro, tali informazioni dovrebbero essere incluse nella revisione tecnica.
5. Sono le armoniche a causare effettivamente il problema?
Trovare un THDi elevato e identificare la causa principale di un problema della pianta sono compiti correlati, ma separati.
Supponiamo che il team di manutenzione faccia rapporto: "Il nostro trasformatore si sta surriscaldando." Anche l'analizzatore di Power Quality riporta un THDi elevato.
- carico eccessivo;
- scarsa ventilazione;
- temperatura ambiente elevata;
- squilibrio di fase;
- problemi di connessione;
- corrente neutra;
- perdite armoniche;
- o più fattori che agiscono insieme.
Potrebbe essere forte la tentazione di concludere: Surriscaldamento del trasformatore → THDi elevato → Installare AHF.
Ma il trasformatore potrebbe anche essere influenzato dai fattori sopra indicati.
La stessa cautela vale per i guasti ai condensatori, interventi fastidiosi e scarso fattore di potenza. Potrebbero essere coinvolte le armoniche, ma non dovrebbero essere automaticamente trattati come la causa principale.
Un’analisi utile della qualità dell’energia dovrebbe rispondere a due domande separate: Quale condizione elettrica anomala possiamo misurare? E è quella condizione che effettivamente causa il problema che il cliente vuole risolvere?
A volte la risposta porta a un filtro armonico attivo. A volte porta a un'altra soluzione. E a volte dimostra che sono necessarie ulteriori misurazioni prima di acquistare l'attrezzatura.
6. Leggi THDv insieme a THDi
La distorsione della corrente è solo una parte del quadro della qualità dell’energia. Se il rapporto contiene THDi ma non THDv, è necessario controllare anche la distorsione della tensione.
THDi descrive la distorsione della forma d'onda corrente. THDv descrive la distorsione della forma d'onda della tensione.
Consideriamo due piante: Il sito A ha THDi 25% e THDv 2.0%; Il sito B ha THDi 25% e THDv 7.0%.
La percentuale di distorsione di corrente è la stessa. La condizione del sistema più ampio è chiaramente diversa.
Ciò non significa che solo il THDv determini se è necessario un AHF. Ciò significa che l'immagine ingegneristica è più utile: Thdi + THDv + spettro armonico + condizione di carico + punto di misurazione.
7. Definire l'obiettivo prima di definire la dimensione AHF
Prima di discutere se il progetto necessita di a 100 A o 150 Un filtro, occorre prima rispondere a una domanda: Perché stiamo mitigando le armoniche??
- Conformità — Il progetto ha un IEEE 519, requisito di prestazioni armoniche dell'utilità o del cliente.
- Affidabilità dell'attrezzatura — Le apparecchiature sensibili possono essere influenzate dalle condizioni di qualità dell'alimentazione.
- Caricamento del trasformatore o del cavo — Il cliente desidera ridurre lo stress elettrico legato alle correnti armoniche.
- Espansione dell'impianto — VFD aggiuntivi, Sistemi UPS, verranno aggiunti raddrizzatori o altri carichi non lineari.
- Stabilità del processo — Lo stabilimento sta indagando sui disturbi elettrici associati alle interruzioni della produzione.
- EPC o requisito dell'utente finale — Le specifiche del progetto definiscono un livello target di qualità dell'energia.
Questi non sono progetti identici. Prima di chiedere “Di quale dimensione AHF abbiamo bisogno??” il progetto dovrebbe prima definire: Quale condizione elettrica stiamo cercando di ottenere?
Senza un obiettivo, anche un calcolo del dimensionamento tecnicamente corretto può risolvere il problema sbagliato.
Dall'alto THDi a una decisione ingegneristica
Un processo decisionale pratico dovrebbe assomigliare a questo:
Si noti che il dimensionamento AHF appare nella parte inferiore. Questo è intenzionale. Il dimensionamento dovrebbe essere il risultato della diagnosi, non il primo passo.
Un THDi elevato significa automaticamente che è necessario un filtro armonico attivo?
NO. UN Filtro armonico attivo è un'opzione per la mitigazione delle armoniche.
A seconda dell'impianto elettrico, anche gli ingegneri possono valutare:
- reattori di linea;
- Induttanze CC;
- filtri armonici passivi;
- unità front-end attive;
- ridistribuzione del carico;
- modifiche alla configurazione del sistema;
- o combinazioni di queste misure.
Un AHF diventa particolarmente interessante quando l'installazione contiene carichi non lineari variabili e richiede una compensazione armonica dinamica. Ma anche allora, la domanda non dovrebbe iniziare con “Quale modello AHF dovremmo acquistare”.?" Dovrebbe iniziare con: Cosa ci chiede effettivamente di compensare il sistema??
Cosa dovresti inviare prima di richiedere un preventivo AHF?
Se desideri un consiglio tecnico anziché solo un preventivo sul catalogo, fornire quante più informazioni possibili tra le seguenti，Puoi anche usare il nostro Servizio di dimensionamento AHF per fornire i dati chiave del sistema per la revisione ingegneristica.
| Informazioni | Perché è importante |
|---|---|
| Tensione del sistema | Definisce i requisiti di connessione elettrica |
| 3P3W / 3P4W | Definisce la configurazione del sistema |
| Schema unifilare | Mostra i carichi e le posizioni di misurazione |
| Punto di misurazione | Spiega cosa rappresentano i dati armonici |
| Corrente efficace | Mostra il livello di carico effettivo |
| Carica profilo | Mostra come il sistema cambia nel tempo |
| Thdi | Fornisce il contesto della distorsione corrente |
| Spettro armonico | Mostra i singoli ordini armonici |
| THDv | Aggiunge il contesto di distorsione della tensione |
| Fattore di potenza | Mostra le condizioni simultanee di potenza reattiva |
| Carico di punta e normale | Impedisce il ridimensionamento da un'istantanea insolita |
| Obiettivo richiesto | Definisce cosa deve ottenere la soluzione |
| Espansione futura | Consente di considerare il caricamento futuro |
Potresti non avere tutti gli articoli. Va bene. Lo scopo è non ritardare il progetto fino a quando ogni misurazione non sarà perfetta. Serve per evitare di prendere una decisione hardware da una percentuale.
Cosa succede se hai solo uno screenshot dell'analizzatore??
Questa situazione è comune. Per prima cosa controlla quali informazioni contiene già lo screenshot:
- voltaggio;
- attuale;
- Thdi;
- THDv;
- fattore di potenza;
- armoniche individuali;
- timestamp;
- luogo di misurazione.
quindi identificare ciò che manca. Per esempio, Thdi 31% e corrente 76 Potrebbe sembrare allarmante. Ma se la corrente di produzione normale è solitamente presente 350 UN, la prima domanda diventa: Era il 31% THDi misurato durante una condizione di carico leggero?
Se nessuno lo sa, ripetere la misurazione durante una produzione rappresentativa può essere più utile che richiedere immediatamente diversi preventivi AHF.
Una domanda che può migliorare la tua richiesta di offerta AHF
Invece di inviare questo:
Il nostro THDi è 30%. Si prega di citare un filtro armonico attivo.
invia qualcosa come:
Abbiamo misurato un THDi elevato sul bus LV principale durante la normale produzione. In allegato sono riportate le correnti di carico, Thdi, THDv, spettro armonico e condizioni di misura. Si prega di verificare quanta corrente armonica richiede compensazione e se un AHF è appropriato per l'obiettivo richiesto.
La differenza è importante. La prima domanda è: Quali attrezzature puoi venderci??
Chiede il secondo: Cosa richiede concretamente il nostro impianto elettrico?
Una proposta ingegneristica utile dovrebbe spiegare quali misurazioni sono state utilizzate, quale condizione operativa è stata selezionata, quanta corrente di compensazione è prevista, quale obiettivo il sistema è progettato per raggiungere, quali ipotesi sono state fatte, e perché la capacità AHF proposta è adeguata.
Se l’unica spiegazione è “THDi è alto, quindi usa un filtro più grande,” probabilmente ci sono ancora domande senza risposta.
Prima di specificare un filtro armonico attivo
Vale la pena indagare su un valore THDi elevato. Ma è l'inizio dell'analisi, non la fine.
Prima del dimensionamento AHF, assicurati di capire dove è stato misurato il THDi elevato, quanto è stata caricata la pianta, quanta corrente armonica è effettivamente presente, quali sono gli ordini armonici dominanti, cosa sta succedendo alla distorsione di tensione, se le armoniche stanno effettivamente causando il problema segnalato, e quale obiettivo prestazionale il progetto deve raggiungere.
Una volta che queste domande avranno avuto risposta, Il dimensionamento del filtro armonico attivo diventa molto più significativo.
Se disponi già di un rapporto sulla qualità dell'energia ma non sei sicuro di come tradurre tali misurazioni in un requisito AHF, inviare il report insieme alla tensione dell'impianto, corrente di carico, condizioni operative e schema unifilare per revisione ingegneristica.
La prima domanda non dovrebbe essere: “Quanto è grande l'AHF che possiamo installare??"
Dovrebbe essere: “Di cosa ha effettivamente bisogno questo sistema elettrico?"
Domande frequenti
È 30% THDi è sempre un problema serio?
Indica una sostanziale distorsione della forma d'onda della corrente nel punto e nella condizione operativa in cui è stata misurata. Tuttavia, 30% Il THDi da solo non ti dice le condizioni dell'intera struttura, la corrente di compensazione richiesta, o se è necessario un AHF.
Posso calcolare la dimensione AHF solo dal THDi?
Il THDi da solo non è sufficiente per una scelta ingegneristica affidabile. La corrente di carico è essenziale, e una migliore valutazione considera anche la condizione operativa, spettro armonico, luogo di misurazione, THDv e target di mitigazione.
Perché il THDi a volte aumenta quando il carico dell'impianto diminuisce?
Il THDi è espresso rispetto alla corrente fondamentale nella condizione operativa misurata. Quando la corrente fondamentale cade, la percentuale di THDi può aumentare anche se la corrente armonica non aumenta proporzionalmente.
Dovrei misurare le armoniche sul VFD o sul PCC?
Dipende da cosa stai cercando di determinare. Una misurazione VFD aiuta a valutare quel carico individuale. Una misurazione sul quadro di distribuzione aiuta a valutare parte dell'impianto. Per la valutazione armonica a livello di sistema, il relativo PCC o punto di misurazione del sistema principale diventa particolarmente importante.
Quali informazioni sono più utili per il dimensionamento dell'AHF?
Inizia con la tensione del sistema, configurazione del cablaggio, Corrente di carico efficace, Thdi, spettro armonico, THDv, luogo di misurazione e condizioni operative. Uno schema unifilare, l'obiettivo del progetto e le informazioni sui carichi futuri rendono la valutazione più utile.
Un AHF può compensare sia le armoniche che la potenza reattiva?
Alcune apparecchiature per la qualità della potenza attiva possono eseguire la mitigazione delle armoniche e la compensazione della potenza reattiva a seconda della loro configurazione e della capacità disponibile. I requisiti di potenza armonica e reattiva dovrebbero comunque essere quantificati prima di decidere come configurare l'apparecchiatura.
