Studiu de caz

Laborator Compatibilitate electromagnetic

LUCRAREA 3

Studiul fluctuaiilor rapide de tensiune. Efectul de flicker

A. Consideraii teoretice

Analiza flickerului cu ajutorul parametrilor i

Evaluarea final a severitii flickerului (conflorm CEI 868) se poate face cu ajutorul a doi parametri: (pentru scurt durat), respectiv, (pentru lung durat). Cei doi parametri utilizai, sunt mrimi adimensionale. Parametrul este determinat utiliznd un algoritm multipunct (se utilizeaz 5 puncte , , , i , valori care sunt citite pe curba Funciei Probabilitii cumulate FPC). Parametrul este, apoi, calculat plecnd de la valorile lui .

Dac, este calculat pe o perioad de 10 minute, plecnd de la cele 12 valori rezultate se poate determina pentru o durat de 2 ore. Aceast metod de cuantificare a flickerului (spre deosebire de cea care utilizeaz doza de flicker) are avantajul de a fi universal (independent de tipul fluctuaiei i, deci, independent de tipul perturbatorului). Aceti parametri sunt calculai i stocai pe durata procesului de msurare. De exemplu, pentru calculul lui - pe o perioad de 10 minute i a lui - pentru o durat de 2 ore sunt necesare 144 valori; deci, stocarea datelor este mai mult dect necesar.

este definit prin ecuaia: , n care:

- este nivelul de pe curba FPC care are probabilitatea de % de a fi depit;

- este coeficientul de ponderare dat de standarde care permit trasarea curbei limit reglementat de CEI (fig. 3.1), curb ce a fost determinat experimental.

Fig. 3.1. Curba limit a flickerului ce permite determinarea amplitudinii fluctuaiilor de tensiune n funcie de frecvena de repetiie pentru o severitate a flickerului (conform CEI 868).

Severitatea flickerului de scurt durat - definit de normele CEI 868-0 poate fi, de asemenea exprimat cu ajutorul ecuaiei:

, unde:

- nivelul depit numai pe 0,1 % din perioada de observare;

- nivelul depit numai pe 1 % din perioada de observare etc.

este definit pe baza lui , cu relaia:

, unde

EMBED Equation.3 sunt valorile consecutive ale severitii flickerului de scurt durat. trebuie gsit din valorile lui pentru o durat apropiat de ciclul de funcionare al sarcinii, sau pentru un interval de timp pentru care onservatorul este sensibil la flicker (n mod normal 2 ore). Ordinul de mrime a limitei admisibile este: . Parametrul - dat de diversele surse de poluare racordate la reea este evaluat, ntr-un punct, cu regula urmtoare:

, unde, n mod normal, .

Flickermetre

Fluctuaiile de tensiune sunt analizate cu ajutorul unui aparat de msur numit flickermetru. Un astfel de aparat reclam urmtoarele blocuri funcionale (fig. 3.2):

Fig. 3.2. Schema funcional a flickermetrului (CEI 868)

Schema conine urmtoarele aparate:

un transformator de intrare;

un adaptor al tensiunii de intrare (blocul 1);

un simulator al rspunsului lamp-ochi-creier (cu posibilitatea determinrii flickerului instantaneu - ieirea blocului 4);

calculul dozei de flicker (ieirea blocului 4);

evaluarea statistic a nivelului de flicker; calculul FPC i a parametrilor i (blocul 5).

Primul flickermetru a fost realizat n anul 1971 de ctre P. Duveau de la Societatea de

Electricitate din Frana (EDF). Flickermetrele actuale ofer, desigur, mult mai multe posibiliti de analiz: valoarea efectiv a semnalului, senzaia flickerului instantaneu, doza de flickere, curba FPC, analiza statistic, valorile parametrilor i etc..Observaii

n afara mrimilor precizate exist, n lume, i ali parametri pentru evaluarea severitii fenomenului de flicker. Astfel, n Extremul Orient, n special n Japonia, se utilizeaz parametrul bazat pe utilizarea lmpilor cu incandescen la tensiuni de 110 V. Acest reprezint amplitudinea fluctuaiei echivalente de 10 Hz care produce aceiai senzaie de jen fiziologic ca fluctuaia real din reea. Trebuie menionat c flickerul produs de lmpile alimentate la 110 V este sensibil inferior celui produs de lmpile alimentate la 220 V (raportul ).Nivelurile de compatibilitate pentru parametrii i

Valorile limit ale acestor factori exprim nivelurile ce nu trebuie depite pentru a evita un flicker jenant (tabelul 3.1).

Tabelul 3.1Valorile limit ale parametrilor i nivelurile de compatibilitate teoreticNivel tensiune

ParametriLimitele acceptabile de flicker Nivelurile de compatibilitate planificate

JTT (A)T (B)

1,001,000,79

0,740,740,58

Observaii

Dac la joas tensiune (JT) limita acceptabil are semnificaie fizic coresponznd senzaiei reale de jen fiziologic, la nalt tensiune (pentru cele dou variante specificate mai sus) aceast semnificaie fizic se pierde. Normele europene EN 50160 indic, de exemplu limitele pentru . Condiiile sunt mai puin severe dect cele prezentate n tabelul 3.3: funcionarea unei reele conform EN 50160 este normal (pentru reele cu ) dac pe 95 % din durata unei sptmni.

n afara nivelurilor globale indicate mai sus deosebit de importante sunt i nivelurile individuale (pentru fiecare din cei doi parametri) la nivelul emitoarelor de flicker. Acestea sunt mult inferioare celor artate n tabelul 3.3 att pentru joas tensiune ct i pentru nalt tensiune (tabelul 3.2).

Tabelul 3.2Valorile limit individuale ale emisiilor de flicker acceptate

Nivelul individual acceptat

0,35

0,25

Desigur, aceste limite sunt impuse de norme dar este necesar controlul sistematic al valorilor existente n reea.

CIGRE i CIRED au propus urmtoarea metod de vizualizare sistematic a valorilor celor doi parametri definitorii:

durata procesului de msurare: 1 sptmn;

valoarea lui : calculat la fiecare 10 minute;

valoarea lui determinat la fiecare 2 ore;

valoarea-criteriu a lui : cea mai mare valoare din cele 7 valori zilnice ale (unde - trei cele mai mari valori ale lui );

valoarea-criteriu a lui : cea mai mare valoare din cele 7 valori zilnice ale lui

(unde - este cea mai mare valoare msurat pentru ).

Determinarea flickerului ntr-o instalaie electric

Pentru determinarea flickerului se pot utiliza att metode calitative ct i metode calitative.

Determinarea pe cale analitic a flickerului ntr-o instalaie este metoda cea mai des utilizat n practic. Pentru fiecare tip de instalaie perturbatoare (generatoare de flicker), metoda capt nuane specifice.

n cele ce urmeaz se va exemplifica utilizarea metodei analitice - pentru determinarea parametrilor ce caracterizeaz flickerul pentru cazul unei instalaii de sudur (fig. 3.3).

Fig. 3.3. Schema de principiu pentru alimentarea unei instalaii de sudur Algoritm de lucru:

a) determinarea impedanelor ce pot afecta nivelul tensiunii;

b) determinarea cderilor de tensiune i a numrului de suduri pe minut (proces ce genereaz flickerul). Pentru aceasta trebuie cunoscute: modul de alimentare al instalaiei de sudur (monofazat, bifazat sau trifazat), modul n care se pot realiza de exemplu un anumit numr de suduri pe minut (n exemplul considerat, dorina este de a realiza un numr de 3 suduri/minut) etc..

Trei configuraii ale instalaiei au fost, de asemenea, analizate:

1) cea original;

2) aceeai configuraie dar cu o putere a instalaiei de sudur redus la 100 kVA;

3) pentru configuraia iniial dar cu un transformator de 1000 kVA, cu o tensiune relativ de scurtcircuit () de 6 % i pierderi n nfurri () de 1,3 % din puterea nominal.

a) Calculul impedanelorMrimile de interes se determin cu relaiile urmtoare:

rezistena echivalent la scurcircuit a reelei de alimentare: , unde

este reactana de scurcircuit a reelei n amonte de punctul comun de cuplare;

rezistena echivalent i reactana echivalent de scurtcircuit pentru

transformatorul de alimentare: ; ;

rezistena specific i reactana specific a cablului de alimentare:

; ;

Rezultatele obinute pentru cele trei variante analizate sunt reunite n tabelul 3.3.

Tabelul 3.3Ipotezele de lucru i calculul impedanelor

Configuraia utilizatMrimile fizice i parametrii de interes123

Ipoteze

Reeaua public

20 kV20 kV20 kV

75 MVA75 MVA75 MVA

Transformator

630 kVA630 kVA1000 kVA

4 %4 %6 %

1 %1 %1,3 %

Cablul de alimentare

40 m40 m40 m

240 mm2, Cu240 mm2, Cu240 mm2, Cu

Instalaia de sudur

150 kVA100 kVA150 kVA

0,60,60,6

Impedane

Reeaua public

0,2 m

0,2 m

0,2 m

2,1 m 2,1 m

2,1 m

Transformator

2,5 m

2,5 m

2,1 m

10,2 m

10,2 m

9,6 m

Cablul de alimentare

3 m

3 m

3 m

4 m

4 m

4 m

n punctul A

2,7 m

2,7 m

2,3 m

12,29 m

12,29 m

11,7 m

n punctul B

5,71 m

5,71 m

5,3 m

16,29 m

16,29 m

15,7 m

Puterea instalaiei de sudur

906090

Q12080120

b) Calculul cderilor de tensiune

Aceste cderi de tensiune au fost determinate pentru cele dou moduri de alimentare:

trifazate i, propriu-zis, bifazate:

pentru cazul alimentrii trifazate:

;

pentru cazul alimentrii bifazate:

;

;

.

Rezultatele obinute sunt prezentate n tabelul 3.4.

Concluziin urma analizei efectuate se pot formula urmtoarele concluzii:

n bifazat1. Instalaia de sudur cu puterea de 150 kVA poate fi utilizat pentru un ritm de o sudur pe minut; n acest mod nu se polueaz utilizatorii racordai n punctul A;

2. Fluctuaiile de tensiune ce apar n punctul B nu recomand alimentarea din acest punct a instalaiilor de iluminat;

3. Ritmul poate fi crescut pn la 3,5 suduri/minut. Din acest punct de vedre configuraia 2 este mai avantajoas dar cu preul reducerii puterii instalaiei de sudur;

4. Din contr, configuraia 3 arat c montarea unui transformator cu o putere mai ridicat nu reduce variaiile de tensiune n aval.

Tabelul 3.4Cderile de tensiune i ritmul de realizare al sudurilor n puncte

Maina bifazatMaina trifazat

Faza 1Faza 2Faza 3

Configuraia 1

Punctul A

1,32 %2,25 %0 %1,19 %

61-8

Punctul B

2,10 %3,03 %0 %1,71 %

11-2

Configuraia 2

Punctul A

0,88 %1,50 %0 %0,79 %

203,5-30

Punctul B

1,40 %2,02 %0 %1,14 %

41,5-10

Configuraia 3

Punctu A

1,20 %2,14 %0 %1,12 %

71-10

Punctul B

1,98 %2,92 %0 %1,63 %

1,51-3

n trifazatInstalaia de sudur poate lucra cu o caden sporit (de 1,5 3 ori mai mare) fr a se crete nivelul perturbaiilor din reea.

Aadar, pentru a efectua pn la 3 suduri/minut:

n bifazat, numai configuraia 2 este acceptabil;

n trifazat, configuraia 1 (cea existent) este satisfctoare numai dac punctul comun de racordare este n B.

Cu ajutorul metodei analitice pe baza unor calcule, relativ simple - se poate lua decizia de punere n funciune, pentru orice instalaie generatoare de flicker, ntlnit n practic.

PAGE 9

_1299926975.unknown

_1299929976.unknown

_1299930265.unknown

_1299930586.unknown

_1299931362.unknown

_1299931528.unknown

_1299932016.unknown

_1299932034.unknown

_1299932258.unknown

_1299931961.unknown

_1299931979.unknown

_1299931480.unknown

_1299930610.unknown

_1299931245.unknown

_1299930596.unknown

_1299930281.unknown

_1299930288.unknown

_1299930343.unknown

_1299930274.unknown

_1299930145.unknown

_1299930187.unknown

_1299930197.unknown

_1299930156.unknown

_1299930101.unknown

_1299930112.unknown

_1299929981.unknown

_1299929486.unknown

_1299929848.unknown

_1299929918.unknown

_1299929937.unknown

_1299929859.unknown

_1299929775.unknown

_1299929835.unknown

_1299929762.unknown

_1299929305.unknown

_1299929347.unknown

_1299929443.unknown

_1299929324.unknown

_1299927038.unknown

_1299928954.unknown

_1299929165.unknown

_1299928913.unknown

_1299927001.unknown

_1299920495.unknown

_1299921104.unknown

_1299925900.unknown

_1299926814.unknown

_1299926881.unknown

_1299925916.unknown

_1299923804.unknown

_1299924110.unknown

_1299923307.unknown

_1299923322.unknown

_1299921395.unknown

_1299921315.unknown

_1299920808.unknown

_1299920917.unknown

_1299921056.unknown

_1299920889.unknown

_1299920661.unknown

_1299920779.unknown

_1299920603.unknown

_1299919566.unknown

_1299920186.unknown

_1299920265.unknown

_1299920412.unknown

_1299920102.unknown

_1299919592.unknown

_1299918113.unknown

_1299919387.unknown

_1299919518.unknown

_1299918136.unknown

_1299414111.unknown

_1299414131.unknown

_1299414080.unknown

_1299414094.unknown

_1299414064.unknown