Babandingan Kinerja Filter Harmonik dina Sistem Daya Industri pikeun Pangurangan Distorsi Harmonik

Diterbitkeun ku 1. Estifanos Dagnew Mitiku¹, 2. Gebrie Teshome Aduye², 3. S. Abdul Rahman³, 4. Mahilet Mentesinot Abuhay⁴, Departemen Téknik Elektro & Komputer, Institut Téknologi, Universitas Gondar, Étiopia (1, 2, 3), Departemen Téknik Industri, Institut Téknologi, Universitas Gondar, Étiopia (4) ORCID. 1. 0000-0002-6613-3979, 2. 0000-0003-1184-9184, 3. 0000-0003-0134-8028, 4. 0000-0001-7554-8562

Kecap konci: Saringan Harmoniks, Distorsi Harmonik, Distorsi Harmonik Total, MATLAB/SIMULINK.
Kecap konci:saringan, harmonik, THD

Bubuka

Kualitas Daya (PQ) mangrupikeun masalah pikeun konsumen utilitas sareng listrik di sadaya tingkat panggunaan. Salah sahiji masalah PQ nyaéta harmonik anu mangrupikeun komponén sinusoidal tina gelombang atanapi kuantitas périodik anu gaduh frékuénsi anu mangrupikeun kelipatan integral tina frékuénsi dasar, nyaéta, 50Hz atanapi 60Hz [1]. Tegangan harmonik lumangsung salaku hasil tina harmonik arus, anu didamel sareng ditarik ku beban éléktronik nonlinier, anu diinjeksikeun kana sistem suplai [2].

Pangukuran distorsi harmonik di industri

Pikeun nangtoskeun tingkat distorsi harmonik dina sistem kakuatan industri, pangawasan kedah dilaksanakeun di titik-titik lawang layanan industri di Titik-titik Kopling Umum (PCC), titik tapping dina feeder 15kV. Nanging, kumargi jarak sareng impedansi jalur, ti PCC ka primér transformator tiasa diabaikan, primérna dianggap PCC sapertos anu dipidangkeun dina gambar 1 [2].

Distorsi harmonik dina industri diukur nalika sadaya mesin dianggo dina waktos anu sami, pikeun niténan karakteristik kumulatif beban industri sareng pangumpulan data dilaksanakeun ngalangkungan pangukuran langsung. Saatos ngadamel analisis anu cocog, data anu dikumpulkeun diitung sareng dibandingkeun sareng nilai anu tiasa ditampi anu ditetepkeun ku standar prakték anu disarankeun IEEE pikeun kontrol harmonik [28].

Tabel 1: Wates distorsi arus pikeun sistem distribusi umum (120V dugi ka 69 000V) [2]. Gambar 1: Lokasi monitoring sareng titik kopling umum. Distorsi harmonik dina industri diukur nalika sadaya mesin damel dina waktos anu sami, pikeun niténan karakteristik kumulatif beban industri sareng pangumpulan data dilaksanakeun ngalangkungan pangukuran langsung. Saatos ngadamel analisis anu cocog, data anu dikumpulkeun diitung sareng dibandingkeun sareng nilai anu tiasa ditampi anu ditetepkeun ku standar prakték anu disarankeun IEEE pikeun kontrol harmonik [28].

Arus hubung singkat sareng arus anu dipeunteun tina feeder 15kV di PCC dirata-ratakeun janten 10kA sareng 1000A masing-masing, anu masihan I_SC/Abdi_Lbabandingan dina kisaran

Eusi harmonik tegangan sareng arus maksimum industri nalika dianggo dina beban pinuh dipidangkeun dina tabel 3.

Tina data anu kacatet, katingali yén arus harmonik anu dominan nyaéta 5^ka-jeung 7^ka-harmonik sareng total nilai THD arus pikeun tilu fase nyaéta 18,10%, 18,33% sareng 18,44%, masing-masing di PCC anu ngaleuwihan standar IEEE, nyaéta 5%. Kusabab nilai THD ayeuna ngaleuwihan nilai standar, filter harmonik single tuned, double tuned, high pass sareng tipe-c kalayan parameter anu dirancang diterapkeun pikeun ngirangan distorsi harmonik sareng kinerjana dibandingkeun dumasar kana nilai persentase THD ayeuna nalika unggal filter harmonik diterapkeun.

Prinsip operasi

Sirkuit anu dianggo pikeun ngirangan distorsi harmonik dipidangkeun dina gambar 2. Ieu diwangun ku saklar, filter harmonik anu disetel tunggal, disetel ganda, lulus luhur sareng tipe-c sareng beban. Kusabab beban non-linier tina sistem kakuatan industri, nalika arus harmonik diinjeksikeun kana sistem, bentuk gelombang tegangan sareng arus distorsi. Filter harmonik kalayan nilai anu dirancang sareng saklar masing-masing diterapkeun sacara mandiri pikeun ngabandingkeun kinerja filter harmonik sareng aranjeunna dihurungkeun sareng dipareuman pikeun ngirangan distorsi harmonik. Mimitina, saklar filter anu disetel tunggal dihurungkeun sedengkeun saklar anu sanés dipareuman. Teras, saklar filter lulus luhur dihurungkeun sedengkeun saklar anu sanés dipareuman. Salajengna, saklar filter anu disetel ganda dihurungkeun sedengkeun saklar anu sanés dipareuman. Pamungkas, saklar filter tipe-C dihurungkeun sedengkeun saklar anu sanés dipareuman. Pikeun kesederhanaan, ngan hiji fase anu dianggap kaluar tina tilu fase sabab daya dicandak tina fase anu sami pikeun ngirangan distorsi harmonik pikeun nunjukkeun sirkuit kontrol.

Hasil Simulasi

Distorsi harmonik parantos disimulasikeun nganggo perangkat lunak MATLAB/SIMULINK. Filter harmonik sapertos single tuned, double tuned, high pass sareng filter tipe-c disimulasikeun nganggo nilai anu dirancang pikeun ngabandingkeun kinerjana dina ngirangan distorsi harmonik anu lumangsung dina sistem kakuatan industri kusabab beban non-linier. Bentuk gelombang tegangan sareng arus boh ti sisi sumber sareng sisi beban sateuacan sareng saatos nerapkeun filter harmonik dipidangkeun di handap ieu pikeun babandingan. Industri ieu ngagaduhan beban non-linier anu disayogikeun ku utilitas ti gardu induk caket dieu sareng beban non-linier ngagambar arus harmonik tina bentuk gelombang anu distorsi. Simulasi dilaksanakeun nganggo nilai anu dirancang tina filter harmonik kalayan tegangan garis ka garis nominal 400V, frékuénsi operasi 50Hz, daya réaktif nominal 50KVAR, faktor kualitas 7 sareng frékuénsi tuning disetel pikeun 5.^ka-jeung 7^ka-harmonik.

Bentuk gelombang tegangan sareng arus sateuacan nerapkeun filter harmonik dipidangkeun dina gambar 3.

Industri ieu ngagaduhan beban non-linier anu disayogikeun ku utilitas sareng beban ieu ngagambar tegangan harmonik anu distorsi sareng bentuk gelombang arus sapertos anu dipidangkeun dina gambar 3 sareng tina analisis Fast Fourier Transform (FFT) sapertos anu dipidangkeun dina gambar 4 nilai THD nyaéta 18,33%, anu langkung luhur tibatan wates anu tiasa ditampi standar IEEE, nyaéta 5% pikeun panilitian ieu. Ku alatan éta, pikeun ngirangan distorsi harmonik, filter harmonik single tuned, double tuned, high pass sareng tipe-c dirancang sareng disimpen di lokasi anu pas dina sistem kakuatan industri; akibatna, distorsi harmonik dikirangan sareng kinerjana dibandingkeun.

Filter Harmonik Tunggal anu Disetel

Saringan Harmonik Lulus Tinggi

Filter Harmonik anu Disaluyukeun Ganda

Saringan Harmonik Tipe-C

Kacindekan

Dina tulisan ieu, babandingan kinerja filter harmonik dina sistem kakuatan industri pikeun ngirangan distorsi harmonik dikaji. Distorsi harmonik anu ditarik ku beban non-linier industri nyayogikeun nilai THD 18,33%. Sareng nalika filter harmonik anu disetel tunggal diterapkeun, THD dikirangan janten 5,08%. Samentawis, aplikasi filter harmonik lulus tinggi masihan THD 5,09%. Filter harmonik anu disetel ganda nyayogikeun nilai THD 4,00%. Pamungkas, nganggo filter harmonik tipe-c nilai THD 4,68% didapet. Hasilna, tina hasil simulasi sareng analisis FFT, katingali yén filter harmonik anu disetel ganda masihan kinerja anu langkung saé tibatan filter harmonik anu disetel tunggal, lulus tinggi sareng tipe-c dina ngirangan distorsi harmonik kana magnitudo anu tiasa ditampi anu ditetepkeun ku standar IEEE, nyaéta kirang ti 5% pikeun panilitian ieu sareng disarankeun pikeun industri pikeun nganggo filter harmonik anu disetel ganda dina sekundér transformator pikeun ngaleungitkeun pemanasan tambahan, tripping palsu sareng gangguan fungsi alat kusabab harmonik anu nyababkeun karugian produksi pikeun industri.

Hubungi kami kanggo panduan ahli:

Kanggo inpormasi lengkep ngeunaan kumaha Filter Harmonik AktifjeungGenerator Var Statis tiasa ningkatkeun kualitas daya: sales@intonepower.com

REFERENSI

[1] IEEE,IEEE 1159 1995 Praktik anu disarankeun pikeun ngawaskeun kualitas daya listrik.1995.
[2] W. Are et al., 'Kualitas Sistem Tenaga Listrik, Édisi Kadua'.
[3] MS Almutairi sareng S. Hadjiloucas, 'Mitigasi Harmonik Dumasar kana Minimisasi Arus Non-Linearitas dina Sistem Daya', 2019.
[4] A. Bagheri sareng M. Alizadeh, 'Ngarancang Filter Pasif pikeun Ngurangan Distorsi Harmonik dina Mikro-grid Hibrida Kalebet Turbin Angin, Sél Surya sareng Beban Nonlinier', no.12, pp. 10–13, 2019.
[5] Y. Cho, H. Cha, Y. Cho, sareng H. Cha, 'Desain Filter Harmonik Pasif Tuning Tunggal anu Mertimbangkeun Variansi Tuning sareng Faktor Kualitas Desain Filter Harmonik Pasif Tuning Tunggal anu Mertimbangkeun Variansi Tuning sareng Faktor Kualitas', vol. 8972, 2014.
[6] R. Dua sareng A. Agrawal, 'Dampak Filter Tunggal anu Disetel dina Sistem PV anu Terhubung ka Grid', vol. 08, no. 06, pp. 213–217, 2019.
[7] M. Awadalla, M. Orner, sareng A. Mohamed, 'Desain filter anu disetel tunggal pikeun mitigasi sareng optimasi harmonik nganggo bank kapasitor Desain Filter anu disetel tunggal pikeun Mitigasi sareng Optimasi Harmonik nganggo Bank Kapasitor', no. Séptémber 2015, 2019.
[8] Seri IOPC sareng M. Science, 'Réduksi harmonik ku ngagunakeun saringan pasif anu disetel tunggal dina industri pamrosésan plastik Réduksi harmonik ku ngagunakeun saringan pasif anu disetel tunggal dina industri pamrosésan plastik', 2018.
[9] YK Haur, TJ Son, LK Yun, W. Jee, sareng K. Raymond, 'Desain Filter Harmonik Pasif Tunggal anu Disaluyukeun pikeun Nyumponan Standar Ieee-519 Ku Cara Manipulasi Faktor Kualitas', vol. 29, no. 1, pp. 1364–1379, 2020.
[10] KR Cheepati, S. Ali, sareng A. Rangampet, 'Tinjauan Filter Harmonik anu Disaluyukeun Ganda dina Ningkatkeun Kualitas Daya dina Kaayaan Beban Non Linier', vol. 10, no. 7, pp. 11–26, 2017.
[11] HE Yi-hong sareng SU Heng, 'Métode Anyar pikeun Ngarancang Filter anu Disaluyukeun Ganda', no. Iccsee, pp. 206–209, 2013.
[12] KR Cheepati, S. Ali, sareng SK M, 'Analisis Kinerja Filter Pasif anu Disaluyukeun Ganda pikeun Kualitas Daya', vol. 9, no. 7, pp. 3295–3305, 2016.
[13] P. Control sareng G. Mishra, 'Desain Filter Pass Tinggi Pasif pikeun Aplikasi Filter Daya Aktif Hibrida Departemen Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional Desain Filter Pass Tinggi Pasif pikeun Aplikasi Filter Daya Aktif Hibrida'.
[14] B. Park, J. Lee, H. Yoo, sareng G. Jang, 'Mitigasi Harmonik Nganggo Filter Harmonik Pasif: Studi Kasus dina Sistem Tenaga Pabrik Baja', 2021.
[15] ZA Memon, MA Uqaili, sareng MA Unar, 'Mitigasi Harmonik Sistem Tenaga Industri Nganggo Filter Pasif', no. Juli, 2016.
[16] IA Shah sareng RK Ali, 'Desain Filter Pasif Tipe-C pikeun Ngurangan Distorsi Harmonik sareng Kompensasi Daya Réaktif', vol. 4, no. 12, pp. 38–47, 2016.
[17] R. Klempka, 'Métode Anyar pikeun Desain Filter Pasif Tipe-C', no. 7, pp. 277–281, 2012.
[18] A. Tungku, 'Pamilihan Filter Tipe-C pikeun Kompensasi Daya Réaktif sareng Filtrasi Harmonik Anu Langkung Luhur', 2020.
[19] A. Muchtar sareng WM Muttaqin, 'Babandingan antara kinerja filter anu disetel tunggal sareng filter tipe-c dina jaringan distribusi tenaga listrik Babandingan antara kinerja filter anu disetel tunggal sareng filter tipe-c dina jaringan distribusi tenaga listrik', 2019.
[20] SA Rahman, 'DVR Dumasar Konverter Langsung pikeun Ngurangan Gangguan Fase Tunggal', no. Séptémber 2019, 2021.
[21] A. Rahman, 'Mitigasi Turunna Tegangan, Pembengkakan, sareng Gangguan Tanpa Konverter', no. Oktober 2019, 2021.
[22] SA Rahman, SB Mule, ED Mitiku, GT Aduye, sareng C. Gopinath, 'Kompensasi Sag sareng Swell Tegangan Pangluhurna nganggo Konverter Matriks Fase Tunggal sareng Opat Saklar anu Dikontrol', no. 4, pp. 134–138, 2021.
[23] C. Reads, 'Realisasi Konverter Matriks Fase Tunggal Nganggo 4 Saklar anu Dikontrol', no. Oktober 2019, 2021.
[24] SA Rahman sareng G. Teshome, 'Kompensasi sag tegangan maksimum nganggo konverter langsung ku cara modulasi sinyal pamawa', vol. 10, no. 4, pp. 3936–3941, 2020.
[25] SA Rahman sareng E. Dagnew, 'Kompensasi tegangan turun nganggo DVR berbasis konverter langsung ku cara modulasi sinyal kasalahan', vol. 19, no. 2, pp. 608–616, 2020.
[26] SA Rahman, ED Mitiku, SB Mule, GT Aduye, MA Huluka, jeung S. Mesfin, 'Tegangan Sag Mitigasi Ngagunakeun Konverter Langsung Dumasar DVR tanpa Sinyal Kasalahan', No. 12, kaca 34–37, 2021.
[27] SA Rahman, S. Birhan, ED Mitiku, GT Aduye, sareng P. Somasundaram, 'Topologi DVR Anyar pikeun Ngimbangan Pembengkakan Tegangan, Sag, sareng Gangguan Fase Tunggal', vol. 17, no. 4, pp. 1–10, 2021.
[28] CRCP Llc,Kualitas daya © 2002.taun 2002.

Pangarang:Dosen, Bapak Estifanos Dagnew Mitiku, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Gondar, Etiopia, Surelek: est7eced@gmail.com; Dosen, Bapak Gebrie Teshome Aduye, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Gondar, Etiopia, Surelek: gebrie.415@gmail.com; Profesor Madya, Dr. Abdul Rahman, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Gondar, Etiopia, Surelek: msajce.abdulrahman@gmail.com; Dosen, Ibu Mahilet Mentesinot Abuhay, Departemen Teknik Industri, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Etiopia, Surelek: mahiletme@gmail.com.

Identipikasi Item Sumber & Penerbit: TINJAUAN TÉKNIK LISTRIK, ISSN 0033-2097, TAUN 98 NO. 3/2022. doi:10.15199/48.2022.03.12