Download - Harmonic Distortion

NELSON MEMAHAMI LEBIH BAIK DARI DISTORSI HARMONISA PADA INDUSTRI PETROKIMIA 229

Sebuah Pemahaman yang lebih baik dari Harmonic Distortion

di Industri Petrokimia

Abstractmdash Makalah ini memberikan diskusi yang mendalam tentang distorsi harmonik pada sistem tenaga di industri petrokimia Makalah ini dimulai dengan diskusi tentang harmonik yang disebabkan oleh perangkat magnet saturable seperti generator transformer dan motor Produksi dan kontrol tegangan dan arus harmonik diproduksi dalam perangkat ini akan dibahas Kemudian diskusi tentang produksi dan kontrol tegangan harmonik dan arus pro- diproduksi oleh daya perangkat elektronik akan dibahas contoh harmonisa daya sistem dan teknik penekanan harmonik akan disajikan

Indeks Syarat- Konverter distorsi faktor yang menarik saat ini generator harmonisa faktor daya sirkuit magnetik nonlinier beban faktor lapangan kualitas daya komponen simetris total harmonik distorsi (THD) trafo

I PENDAHULUAN

Sistem tenaga ELECTRIC seluruh industri petrokimia dirancang untuk beroperasi secara normal pada 50 atau 60 Hz Sepanjang sejarah upaya telah dilakukan untuk menganalisis distorsi pada sistem kekuasaan yang diciptakan oleh elektromagnetik nonlinier sirkuit seperti generator transformator dan motor Singkatnya perangkat nonlinier dapat dan sering kali tidak membuat distorsi pada tegangan sinusoidal dari sistem daya ac Perangkat nonlinier juga disebut sebagai sumber harmonikyang menghasilkan aliran arus harmonik Sumber-sumber bisadikategorikan menjadi

bull saturable magnetic devicesbull power electronic devices

Bagian II dari makalah ini akan membahas perangkat magnet saturableBagian III akan berurusan dengan

perangkat kekuasaan elektronik danBagian IV akan berurusan dengan contoh kehidupan nyata Kesimpulan adalahditarik dalam Bagian VDistorsi tegangan pada sistem tenaga dan arusdapat dianalisis melalui studi frekuensi yang lebih tinggi umumnyadisebut sebagai harmonisa daya sistem Dengan dasarfrekuensi 50 atau 60 Hz menjadi harmonik pertama dankelipatan integer dari frekuensi dasar yang dirujuksebagai harmonik orde tinggi beberapa harmonisa urutan lebih rendahditunjukkan pada Tabel I

TABLE ICOMMON POWER SYSTEM HARMONICS IN BOLD

230 IEEE TRANSAKSI PADA INDUSTRI APLIKASI VOL 40 NO 1 Januari Februari 2004

John P Nelson Fellow IEEE


Dalam sebuah sistem daya ac bahkan harmonik biasanya tidak adaOleh karena itu harmonik umum dalam sistem daya termasukaneh harmonisa

Sebuah istilah yang disebut distorsi faktor atau faktor harmonik seringkali digunakan untuk menyatakan jumlah distorsi harmonik Hal ini dapatdigunakan untuk menunjukkan jumlah distorsi tegangan atau arusdistorsi dalam suatu sistem Faktor distorsi ditentukan sebagaiberikut

Dari (1) seseorang dapat menghitung tegangan total distorsi harmonikfaktor THD dan faktor distorsi jumlah arus harmonisaTHD dengan menggantikan harmonisa tegangan dan harmonisa arusmasing-masing sebagai berikut

Contoh dari bentuk gelombang yang terdistorsi adalah printer kantor khasDistribusi harmonik untuk seperti bentuk gelombang ditunjukkan padaGambar 1

Fig 1 Harmonic current distribution of office printer

Harmonisa frekuensi juga dapat diidentifikasi dengan simetriskomponen dimana komponen urutan ditentukan oleh persamaan berikut

Lihat Lampiran I untuk daftar 15 harmonik pertama dengan setiap masing jenis komponen simetrisSalah satu aspek penting dari komponen simetris dimenganalisa efek harmonisa pada sistem tenaga adalah bahwabull positif-urutan harmonik menghasilkan torsi positifbull negatif-urutan harmonik menghasilkan torsi negatifbull nol-urutan harmonik menghasilkan torsi tidak

II SATURABLE RANGKAIAN MAGNETIK

Perangkat magnet saturable meliputi pembangkit listrik transformer motor dan perangkat besi lainnya inti Harmonisa adalah karena terutama dari kejenuhan besi Dalam desain perangkat iniperalatan yang paling dirancang pada atau di atas lutut saturasi kurva Akibatnya arus magnetizing dapat sangat terdistorsi dan kaya harmonik harmonik ke-3 Ke-3 harmonik yang disebabkan oleh kejenuhan besi telah ada sejak munculnya sirkuit magnetik dan daya insinyur telah ditanganidengan dan meringankan masalah harmonisa ke-3 melalui transformator koneksi dan desain generator sebagaimana akan dibahas kemudian

A Harnonisa di buat pada generator

Rangkaian magnetik dari generator ac menghasilkan harmonic yang dapat diminimalisir melalui susunan stator gulungan Sebuah harmonik tertentu dapat dikeluarkan dari tegangan yang dihasilkan dengan memilih faktor lapangan yang menghilangkan tertentu harmonis Besarnya faktor lapangan untuk setiap tertentu harmonik sama dengan



Tabel IIPITCH FAKTOR DAMPAK TERHADAP TEGANGAN

HARMONISA

Dengan menetapkan Kp = 0 untuk harmonik tertentu generator berliku pengaturan pada dasarnya dapat menghilangkan yang harmonic

dan untuk harmonisa ganjil

Atau

Dimana

Dengan perencanaan yang tepat selama fase desain dari kekuasaan sistem untuk pabrik petrokimia harmonik tertentu dapat diminimalkanMisalnya faktor pitch generator dapat dimodifikasiuntuk meminimalkan dan menghilangkan harmonisa tertentu (The pitch dua konduktor dalam generator biasanya dianggap sebagai berada di 180 derajat listrik Dengan menyesuaikan lapangan pada sudut selain 180 derajat listrik besarnya fundamental dan semua gelombang harmonik akan terpengaruh) Lihat Tabel II [3]

Jika ada sebuah transformator delta-Wye antara generator dansistem tenaga maka thirrd dan kelipatan harmonik ke-3dieliminasi sejak delta-Wye filter koneksi transformator nol-urutan komponen Hal ini dilakukan oleh fakta bahwa ke-3 dan kelipatan dari tegangan harmonik ke-3 adalahsama dalam semua tiga kaki dari delta dan tidak ada yang dihasilkan perubahan fluks nol berurutan Oleh karena itu generator dapat dirancang dengan komponen tegangan besar 3rd harmonic sehingga meminimalkan harmonisa yang dihasilkan lainnya Sebagai contoh dari Tabel I penggunaan lapangan 56th akan mengurangi 5 dan Harmonik 7 dan trafo akan menyaring ke-3 dan 9 harmonik

menghasilkan penurunan relatif baik Harmonisa melewati ke sistem tenaga listrik

B Harmonisa Dibuat oleh Sirkuit Transformer Nonlinier

Harmonisa dapat dan biasanya diciptakan karena non-linear dari rangkaian besi inti Dalam sirkuit transformator tegangan diterapkan pada satu set gulungan Sebagai hasil dari tegangan arus mengalir menciptakan fluks magnetizing Arus ini disebut juga arus magnetizing atau menarik

Ketika tegangan sinusoidal diterapkan pada transformator berliku arus magnetizing terdistorsi diproduksi Sementara saat ini masih agak sinusoidal arus harmonisa ke-3 ini jumlahnya tergantung pada kejenuhan jumlah yang hadir Demikian juga jika ada kejenuhan yang parah maka ada

Gambar 2 Magnetizing Current

Gambar 3 Transformer lanjakan arus

mungkin cukup banyak arus harmonisa ke-5 jugaLihat Gambar 2



Produsen transformator biasanya merancang transformator untuk beroperasi sedikit di atas lutut kurva saturasi Itu lebih tinggi operasi adalah pada kurva saturasi semakin besar besamya distorsi akan hadir dalam arus magnetizing Dengan meningkatnya eksitasi lebih jumlah harmonik ke-5 konten meningkat Arus harmonisa ke-5 dirasakan dalam transformator dapat digunakan untuk perlindungan overexcitation

Selanjutnya energi transformator menyebabkan magnetizing transien arus mengalir yang kaya akan harmonik kedua (lihat Gambar 3) Sebuah 12-25 kali normal dengan saat ini jumlah dc offset umumArus dalam transformator selama arus masuk biasanya terlihat dalam satu set gulungan dan transformer saat ini masing-masing(CTS) Dengan demikian saat ini arus masuk mungkin muncul sebagai kesalahan kepelindung relay

Fakta bahwa lonjakan arus pada energization transformator adalah kaya harmonics sementara arus gangguan transformator terdiri terutama dari frekuensi dasar arus harmonik 2 dapat disaring dan digunakan untuk menahan relay dari tersandungLonjakan arus biasanya bisa 12 kali selama 01 s (enam siklus) dan paling tinggi 25 kali untuk 001 s Informasi ini penting untuk pengaturan yang tepat dari relay pelindung

Cara lain untuk mengurangi harmonisa pada petrokimia sistem tenaga adalah untuk meminimalkan kejenuhan transformator denganmempertahankan operasi dari transformator dalam wajar tegangan jangkauan Sebagai contoh perhatikan generator 416 kV beroperasi di bus-tanaman 138 kV Langkah-up khas transformatorakan dinilai 416-138 kV Namun untuk mentransfer kekuasaan dan vars melalui generator generator mungkin perlu untuk beroperasi girang mungkin setinggi 4400 V ke rekening untuk drop tegangan melalui transformator Dengan demikiantransformator mungkin beroperasi secara substansial girang Sekarang mempertimbangkan operasi transformator dengan keran sisi tinggi ditempatkan pada lebih tinggi dari keran nominal Kemudian generator sekarang mungkin dioperasikan pada 416 kV dengan sekali tekan 25 atau 50 pada 138 kV sisi transformator

Pertanyaan yang harus muncul dari contoh ini adalah jadi apa jika generator beroperasi pada 4400 V Pertama-tama generator di contoh akan beroperasi di atas Peringkat nominalnya dan sehingga akan beroperasi jauh di atas kurva saturasi dari diperlukan Dengan demikian ada harmonik tambahan paling mungkin yang dihasilkan Selanjutnya transformator akan beroperasi lebih jauh sampai pada kurva jenuh sehingga masih lebih harmonik

Oleh karena itu sistem menderita harmonik tambahan karena pilihan yang tidak tepat tetapi tampaknya benar transformator Kesalahan umum

dalam penerapan langkah Generator up transformer adalah dengan menggunakan tegangan pengenal yang lebih rendah pada atas langkah-langkah transformator untuk mengkompensasi penurunan tegangan pada transformator

Dengan demikian transformator 395-138-kV dapat dipilih untuk memproduksi 138 kV output dari transformator Sementara transformator yangkoneksi akan bekerja dan generator tidak akangirang trafo akan Solusi terbaik yang akan meminimalkan harmonisa pada sistem tenaga adalah dengan memilih sebuah transformator dengan ratingdari 416 kV 144 kV- Dalam kondisi normal dan sebelum operasi generator sistem operasi sebesar 138 kV akan menghasilkan tegangan di pemutus generator sekitar 95 Sebagai tegangan generator meningkat untuk mengkompensasi jatuh tegangan transformator dan untuk kapal vars ke sistem tegangan akan meningkat mendekati nilai 416 kVtanpa overexciting baik generator atau transformatorJika Peringkat 105 per unit pada sisi yang tinggi dari generator transformator step-up terlalu tinggi untuk aplikasi tertentu sebuah 1025 satuan Peringkat per keran atau lebih rendah dapat digunakan

C 3 Harmonic dan Masalah Zero Sequence

Generator-generator listrik utilitas biasanya terisolasi dari sistem kekuasaan melalui delta-Wye transformator step-up yang menyaring tegangan urutan nol yang melekat Itu delta-Wye transformator menghasilkan urutan nol dan dengan demikian3 harmonik filter yang menghilangkan tegangan harmonik ke-3 dari yang ditransfer ke dalam sistem kekuasaan Namun dalam industri petrokimia generator banyak kali terhubung langsung ke bus listrik pabrik dan tidak mendapatkan manfaat darisetelah tegangan harmonik ke-3 yang disaring Oleh karena itu generasi tegangan harmonik ke-3 bisa menjadi masalah dan kebutuhan untuk dipertimbangkan selama desain sistem Sebuah diskusi rinci dari masalah ini dan berbagai solusi dijelaskan dalam [6] Pertimbangan khusus perlu diberikan untuk pemilihan generator ketika lebih dari satu akan dioperasikan secara parallel sehingga faktor lapangan generator cocok Selain itu tindakan pencegahan perlu diambil pada landasan yang tepat dari beberapa generator [8] Jika tidak sirkulasi arus antara generator mungkin terjadi Demikian juga jika ada transformator Wye-terhubung pada bus yang sama sebagai penghindaran generator didasarkan dari arus beredar juga harus diperhatikan [8]

Solusi untuk masalah saat ini beredar adalah sebagai berikutbull pemilihan generator 23 lapangan



bull impedansi pengetanahan generator masing-masingbull landasan impedansi paralel masing-masing terhubung transformatorbull pencocokan karakteristik generator dan kondisi operasibull satu-titik grounding dan isolasi peralatannetral

III DAYA ELECTRONICS

A Tenaga Listrik dan Generasi HarmonikB

Insinyur listrik telah menghabiskan bertahun-tahun menyempurnakan generasi dari bentuk gelombang tegangan sinusoidal untuk daya memberikan dari stasiun pembangkit ke pengguna akhir Dengan cepat dari daya perangkat elektronik perangkat beban lebih dan lebih nonsinusoidalsedang ditempatkan pada sistem kekuasaan Petrokimia industri tidak terkecuali

Daya perangkat elektronik membuat harmonic dengan menggambar kekuasaan hanya selama bagian dari siklus tegangan Beberapa sebelumnya perangkat elektronik adalah rectifier listrik sederhana mengkonversi daya dari ac ke dc Beban ini dibuat menggunakan setengah gelombang atau rectifier gelombang penuh yang mirip dengan yang ditunjukkan pada Gambar 4 Itu daya perangkat elektronik telah menjadi lebih kompleks denganpenggunaan daya perangkat elektronik canggih beralih termasuk silikon dikontrol penyearah (SCR) dan terisolasi gerbang transistor bipolar (IGBT) Yang terakhir ini memungkinkan banyakberalih siklus yang normal dalam 50 - atau 60-Hz siklus kekuasaan

Beberapa kini sistem tenaga elektronik diindustri petrokimia meliputibull pasokan listrik elektronikbull variabel-drive kecepatanbull rectifier besarbull var generator statisRespon dari sistem daya untuk perangkat elektronik kekuasaan tergantung pada sejumlah faktor termasuk karakteristik distorsi yang dihasilkan oleh beban Dengan kekuatan elektronikperangkat biasanya untuk mempertimbangkan perangkat sebagai sumber arus harmonisa Menggunakan metode pemodelan beban menyajikan gambaran yang jelas tentang dampak beban pada sistem tenaga listrik

Sistem faktor yang harus dipertimbangkan meliputibull Sistem arus pendek kapasitas

Gambar 4 Tiga fase penyearah

bull Sistem kapasitansi- Kapasitor bank- Kabel kapasitansibullKarakteristik beban sistem - Beban resistif memberikan peredam- Motor peningkatan arus pendek kapasitas- Transformator dapat membuat pergeseran fasa

Sistem arus pendek kapasitas merupakan faktor penting dalam menentukan dampak dari beban daya elektronik di sebuah petrokimia industri Dimana sistem kekuasaan adalah lemah dengan relative rendah arus pendek kapasitas distorsi tegangan yang disebabkan oleh arus harmonik dapat menjadi signifikan Sebaliknya di manasistem tenaga yang kuat dengan relatif tinggi arus pendek kapasitas distorsi tegangan yang disebabkan oleh harmonik yang sama sumber arus mungkin diabaikan Jadi salah satu solusi untuk meminimalkan distorsi tegangan yang disebabkan oleh peralatan listrik elektronik memasang peralatan pada sumber listrik yang kuat Namun yang faktor biasanya tidak dikontrol variabel di petrokimia industri

Kapasitansi Sistem dapat menjadi sumber masalah saat menggunakan daya perangkat elektronik dalam industri petrokimia1) Switching dari koreksi faktor daya atau dukungan tegangan kapasitor dapat mengakibatkan masalah kontrol dengan peralatan karena transien switching2) Sambungan dari kapasitor dapat menyebabkan perubahan dalam respon frekuensi sistem untuk



arus harmonic dihasilkan oleh peralatan listrik elektronikSeperti kondisi resonansi dapat terjadi dan yang dapat memperbesar harmonik tingkat

Oleh karena itu perawatan harus dilakukan dalam penerapan kapasitor pada sistem tenaga listrik dengan peralatan elektronik

Karakteristik beban sistem dapat bermanfaat terhadap mitigasi masalah harmonik Sebagai contoh beban resistif akan memiliki kecenderungan untuk meredam sirkuit terutama jika system memiliki tingkat harmonik arus dekat frekuensi resonansi paralel

Beban motor yang dinamis memiliki kecenderungan untuk meningkatkan arus pendek kapasitas sistem Dengan demikian mereka akan berubah efek dari arus harmonik pada distorsi tegangan dengan mengubah impedansi sistem Juga dengan mengubah system impedansi beban motor akan memiliki kecenderungan untuk menggeser resonansi frekuensi dari sistemTransformers dapat memiliki beberapa dampak pada penerapan elektronika daya Pertama sebuah transformator dapat membantu mengisolasi kekuatan elektronik beban dari sistem daya dengan impedansi Selanjutnya jika transformator memiliki koneksi berliku selain Wye-Wye atau delta-delta akan ada pergeseran fasa melekat yangdapat bermanfaat [4] Bahkan pergeseran fasa adalah kunci dalam meminimalkan harmonik arus yang dihasilkan dalam 12 18 24 dan lebih tinggipulsa listrik peralatan elektronik Kunci ini adalah melalui apa yang disebut perkalian fase di mana jumlah fase meningkat melalui penggunaan transformator berliku ganda Karena jumlah pulsa adalah dua kali jumlah tahap jumlah fase dan pulsa adalah sebagai berikut

di mana setiap bilangan bulat positif dan

Untuk membuat beberapa fase lebih dari fase tiga standar sumber untuk elektronika daya perlu menggunakanbull transformator dengan rasio transformator identikbull transformator dengan impedansi identikbull transformator koneksi dengan pergeseran fasa sebesar 60 derajatbull pangsa arus dc samaHarmonik di sistem kemudian akan pesananDari

Dimana k=123hellipPenyearah yang paling sederhana dan paling murah adalah enam pulsa mengemudi Perjalanan enam pulsa menciptakan harmonik dari berikut nilai

dimana n = 1 2 3 dan sebagainya sehingga K6 = 5 7 11 13 17

19 dan sebagainyaDemikian juga drive 12-pulsa akan menciptakan harmonik sebagai berikut

sehingga K12 = 11 13 23 25 35 27 dan sebagainya sehingga besar pengurangan jumlah harmonik telah berkurangDemikian pula drive 18-pulsa akan membatasi harmonik untuk

sehingga K18 = 17 19 35 37 53 55 dan sebagainya dan 24-pulsa drive akan membatasi harmonik untuk

sehingga K24 = 23 25 47 49 71 73 dan sebagainyaPada drive enam-pulsa arus dilihat oleh sistem pada dasarnya bentuk gelombang yang erat mendekati gelombang persegiLihat bentuk gelombang pada Gambar 5 dan 6 yang diambil dari dua

Gambar 5 Saat ini dari hard Y

Gambar 6 Arus dari drive X

bagian dari drive 12-pulsa tetapi masing-masing menunjukkan jenis-pulsa enam darisaat iniSelanjutnya drive 12-pulsa dianggap Pada drive 12-pulsa setara dengan sistem enam fase dikembangkan dengan menggunakan setara dengan dua transformator tiga fase satu dengan fase tidak



bergeser seperti Wye-Wye atau delta-delta trafo dan kedua dengan pergeseran fasa 30 seperti delta-Wye atau Wye-delta

Pada drive 12-pulsa sekunder pada transformator masing-masing memiliki enam-pulsa penyearah tapi pulsa sekarang sekitar 30 dilebar Di sisi primer transformator salah satu arustercermin langsung melalui trafo sedangkan aruspada transformator lainnya akan fase bergeser oleh 30 Ketika arus utama ditambahkan hasilnya adalah arus yang muncul lebih sinusoidal Lihat Gambar 7 yang tampil lebih sinusoidaldari Gambar 5 dan 6Drive 18-pulsa menggunakan setara dengan tiga fase tiga transformer membuat sistem sembilan fase dan setara dari 15 shift fase Sebuah drive 24-pulsa menggunakan setara dengan empat tiga fase transformator membuat sistem 12-fase dan setara dengan 75 pergeseran fasa

B Masalah Harmonic

Pabrik petrokimia telah melaporkan masalah operasional ketika distorsi harmonik tegangan tinggi Berikut khas masalah telah berpengalaman dalam pada tanaman sebelum perbaikan masalah harmonikbull pemanas di motor dan generatorbull derating transformator tenagabull Daya masalah kabelbull masalah daya kapasitor

Gambar 7 Hasil saat ini Y drive X +

bull tidak dapat diandalkan pengoperasian relayMotor dan Generator-Salah satu masalah

harmonisa yang mungkin atau mungkin tidak jelas dalam industri petrokimia adalah peningkatan pemanasan sebagai akibat dari besi dan tembaga kerugian karena dengan frekuensi harmonik Yang merugikan mempengaruhi harmonisa pada Motor dan generator termasuk kemungkinan penurunan efisiensi dan penurunan torsi Sebagai contoh 5 dan 11 harmonik negatif-urutan komponen yang menyediakan perlambatan atau ke belakang torsi

Transformers Transformers-yang dipengaruhi oleh harmonic arus dan tegangan Arus harmonik peningkatan tembaga kerugian dan kerugian fluks liar Hasil tegangan harmonik di frekuensi yang

lebih tinggi yang diinduksi dalam inti besi yang pada gilirannya mengakibatkan pemanasan meningkat dalam bentuk kerugian besi Akibatnyadari peningkatan kerugian dan pemanasan yang dihasilkan transformator dapat dikenakan derating

Sebuah aspek penting dari harmonik ke-3 adalah bahwa urutan nol sama besarnya dan sama dalam fase Oleh karena itu transformator koneksi yang penting dalam aliran magnetizing saat ini di sebuah transformator tiga fasa Untuk koneksi Wye yang Wye harus didasarkan untuk memungkinkan aliran harmonik ke-3 saat ini Untuk koneksi delta arus harmonik ke-3 dapataliran di sekitar gulungan delta Kabel-Kekuatan efek harmonisa pada kabel listrik memiliki masalah pemanasan yang sama seperti ditemukan di transformer motor dan generator Frekuensi yang lebih tinggi meningkatkan tembaga kerugian beberapa di antaranya dapat dijelaskan dengan efek kulit pada kabel oleh arus frekuensi yang lebih tinggi Sebuah kurang jelas masalah adalah potensi resonansi disebabkan oleh harmonic arus dan kapasitansi shunt kabel

Daya Kapasitor-Power kapasitor memiliki frekuensi yang tergantung impedansi yang menurun dengan meningkatnya frekuensiOleh karena itu resonansi ini dimungkinkan dengan penerapan kekuasaan kapasitor pada sistem Juga kapasitor adalah tenggelam untuk lebih tinggi frekuensi arus dan dapat mengakibatkan operasi palsu kekuasaan sekering jika tidak berukuran

Protective Relay-relay pelindung dapat tergantung pada tegangan arus atau kombinasi dari keduanya Semakin tinggi frekuensi hadir untuk harmonisa mungkin berdampak buruk padapengoperasian relay Karena misalnya tegangan gelombang kaya tegangan harmonik ke-5 (urutan negatif) dapat menyebabkan yang tidak benar pengoperasian keseimbangan relayDengan tegangan baru

Gambar 8 Satu-line diagram



croprocessor berbasis relay harmonisa dapat mempengaruhi elektronik dalam estafet

C Menerapkan Kapasitor pada Sistem Daya Dengan Harmonik-Apa yang Terjadi

Reaktansi induktif adalah sebanding dengan frekuensi dan kapasitif reaktansi berbanding terbalik dengan frekuensi

Resonansi terjadi ketika XL = XC frekuensi untuk diberikan dan pada

Resonansi baik paralel dan seri dapat menyebabkan banyak masalah termasuk arus lebih tegangan lebih berbahaya dan berbahaya kondisi Akibatnya kapasitor dapat dikenakan dini kegagalan sekering kapasitor mungkin pukulan dan arrester petir mungkin gagal di bawah kondisi resonansi atau dekat-resonan

IV PLATFORM HARMONISA MASALAH DAN DESAIN PERTIMBANGAN

Sebuah contoh akan digunakan sebagai sarana memperkenalkan potensi solusi untuk harmonisa yang dihasilkan oleh elektronika daya Pada tahun 1999 sebuah platform lepas pantai yang terletak di Cook Inlet di Alaska adalah merenungkan instalasi pompa submersible listrik (ESPs) untuk menggantikan gas-lift produksi Sebelum proyekplatform yang tidak memiliki beban daya yang signifikan elektronik dan relative tegangan sinusoidal murni dengan kurang dari 15 THDv ESP nomor 1 dipasang pertama diikuti dengan nomor ESP 2 Kedua unit ditambahkan ke ruang banjir air yang ada dan kedua unit adalah sebuah desain 12-pulsa Kemudian nomor ESP 3 4 dan 5dipasang di ruang ESP baru di mana tiga diangkut dengan bus bersama-sama

Sistem perkiraan satu baris diagram untuk platform ditunjukkan pada Gambar 8Sistem platform listrik terdiri dari tiga generatorrate 50MVAand 08 PFHowever turbin terbatasmenjadi sekitar 3300 kW masing-masing Dua generator biasanya dioperasikan dengan satu generator sebagai cadangan nonrunning Utamabeban pada platform adalah pompa listrik untuk banjir air minyak transportasi gas kompresi dan peralatan berputar lainnya

Gambar 9 Ditutup trafo poligon

Gambar 10 Harmonisa arus profil dengan dua drive

Beban platform yang normal berada di kisaran dari 2500 kW dengan tambahan 2500 kW selama pengeboran pada saat generator ketiga sudah dijalankan Sementara mode ini produksi minyak adalah melalui angkat gas insinyur produksi memutuskan bahwa instalasi listrik pompa submersible akan menarik secara ekonomisProduksi cairan memiliki perpecahan perkiraan air 93 dan 7 minyak bumi

Para listrik pompa submersible itu harus ditempatkan pada kedalaman sekitar 3000 m Selama tahap desain keputusan dibuat untuk memanfaatkan variabel frekuensi drive (VFD)Untuk meminimalkan distorsi sistem tenaga pada platform karena yang VFD keputusan lebih lanjut dibuat untuk meminimalkan harmonisa sistem

Dengan demikian sejumlah tindakan yang diambil dalam desain dan pemasangan VFD untuk meminimalkan generasi harmonisa Untuk membuktikan bahwa proyek ini akan berhasil keputusan dibuat menginstal satu 1000-kVA PKS pada platform sebagai prototype untuk memasok 600-hp ESP Sebuah drive yang sama kedua dipasang sekitar enam bulan kemudian Dalam



rangka meminimalkan distorsi pada platform keputusan dibuat untuk menginstal 12-pulsa drivedi tempat standar lebih murah enam pulsa drive Sebuah transformator tiga berliku khusus digunakan terdiri dari primer delta poligon tertutup sekunder poligon tertutup tersier Transformator ini memungkinkan sambungan dari baik enam pulsa atau 12-pulsa drive Lihat Gambar 9 Untuk drive enam pulsa gulungan sekunder dan tersier dioperasikan secara paralel tanpa pergeseran fasa dan untuk drive 12-pulsa sekunder dan tersiergulungan memberikan pergeseran fasa 30 diperlukan

Gambar 11 Harmonisa arus profil tanpa drive

Gambar 12 Tegangan harmonik profil dengan drive

Gambar 13 Tegangan harmonik profil outlet office

pengukuran tegangan dan arus diambil pada platform Pengukuran dilakukan pada titik generator untuk melihat apa efek dari dampak distorsi harmonik berada di kurva yang dihasilkan pada generator dan tegangan pada Generator bus

Instalasi dari dua 12-pulsa drive adalah sukses Para THDi diukur pada generator ditemukandalam kisaran 13 Lihat Gambar 10Distorsi harmonisa arus dari generator tanpadrive ditunjukkan pada Gambar 11 dan adalah mengherankan lebih tinggi sekitar 17

Distorsi harmonik tegangan THDv dari platform dengan dua drive online ditunjukkan pada Gambar 12 dan ditemukan menjadi 12Untuk menunjukkan perbandingan profil tegangan dari platform lihat Gbr 13 yang merupakan profil tegangan harmonik dari kantor 120-V stopkontak yang terletak pada sistem yang digerakkan dengan

Gambar 14 Sekarang bentuk gelombang dari VSD1 di 1048576 75

Gambar 15 VSD1 gelombang harmonik arus pada 1048576 225

investor milik utilitas listrik Para THDv dari profil yang 37

Bentuk gelombang Tambahan dan profil harmonis diambil sekali drive 3 4 dan 5 dipasang Mereka diperlihatkan pada Lampiran II Gambar 14 menunjukkan gelombang saat ini untuk satu setengah dari VSD1 yang mengetuk 75 Penampilan adalah bahwa dari khas enam pulsa drive Spektrum harmonik ditunjukkan pada Gambar 18 Itu distorsi harmonik adalah 36Gambar 15 menunjukkan gelombang saat ini untuk bagian lain dari VSD1 yang mengetuk 225 Tampilan ini juga bahwa dari sebuah hard enam pulsa khas Spektrum harmonik ditunjukkan pada



Gambar 19 Distorsi harmonik adalah 362Gambar 16 menunjukkan gelombang saat ini komposit untuk 12-pulsa drive VSD1 Perhatikan peningkatan arus gelombang itu dari drive enam pulsa standar Harmonik spektrum ditunjukkan pada Gambar 20 Distorsi harmonic adalah 83 dan menunjukkan peningkatan dari dua enam-pulsadriveGambar 17 menunjukkan bentuk gelombang komposit untuk bagian atas jumlah ESP ruangan yang menyediakan beberapa pembatalan mirip dengan

Gambar 16 VSD3 bentuk gelombang

Gambar 17 gelombang ruang ESP atas 24-pulsa drive Bentuk gelombang arus perbaikan ditunjukkan pada Gambar 4 dengan spektrum harmonik ditunjukkan pada Gambar 21 Itudistorsi harmonik adalah 25 dan menunjukkan peningkatan dari drive 12-pulsa tunggal sebesar 83Berikut ini adalah ringkasan dari distorsi harmonis untuk berbagai bacaan

V KESIMPULAN

Sementara banyak masalah yang dibahas dalam makalah ini berkaitan dengan industri petrokimia hasil dan kesimpulan yang bisa digunakan di

industri lain Secara khusus kesimpulan umum berikut dapat dibuatbull Sistem Daya dirancang untuk frekuensi tertentu 50 atau 60 Hz Pengenalan arus harmonik dan tegangan ke dalam sistem ini akan menciptakan distorsi daya sistem

Harmonisa daya bull sistem membuat sistem tenaga tambahan kerugian dan penurunan efisiensi sistem yang dapat mengakibatkan hilangnya nyawa dan kegagalan prematur pada peralatan sistem

Gambar 18 Harmonic spektrum Gambar 14


bull Industri petrokimia harus memahami sumberharmonisa daya sistem dan mengambil tindakan yang tepat untuk meminimalkan distorsi harmonik IEEE 519 adalah sangat baik standar dan referensi Mengikuti standar ini akan membantu mengurangi masalah yang terkait dengan generasi harmonik arusbull Harmonisa karena sirkuit magnetik saturable dapat diminimalkan dengan membatasi tegangan operasi nominal ke nilai pada atau di bawah lutut kurva saturasibull Harmonisa pada drive kecepatan variabel dapat dibatasi oleh menggunakan drive dengan lebih dari enam pulsa Semakin tinggi jumlah pulsa 12 18 24 dll semakin besar pengurangan dalam jumlah dan ukuran arus harmonik



LAMPIRAN I

Tabel III berisi daftar 15 harmonik pertama yang menunjukkan masing-masing klasifikasi sebagai positif negatif- atau nol-urutan komponenSeperti disebutkan dalam teks utama urutan positif memberikan torsi positif urutan negatif menyediakan torsi negatif dan urutan nol menyediakan torsi tidak untuk mesin listrik Ituharmonik dalam huruf tebal adalah orang-orang biasanya ditemukan dalam tiga fase



daya sistem Seperti yang dinyatakan sebelumnya bahkan harmonik biasanya tidak ditemukan dalam sistem daya tiga fase

LAMPIRAN II

Gambar 14 menunjukkan bentuk gelombang saat ini satu-setengah dari VSD1 yang mengetuk 75 Spektrum harmonik ditampilkan pada Gambar 18 dengan THDi dari 36 Gambar 15 menunjukkan paruh kedua VSD 1 yang mengetuk posisi 225 Spektrum harmonik ditunjukkan pada Gambar 19dengan THDi dari 362 Gambar 16 menunjukkan arus masukan total untuk VSD3 yang merupakan 12-pulsa drive Spektrum harmonik ditunjukkan pada Gambar 20 dengansebuah THDi sebesar 83Gambar 17 adalah pengukuran arus pergi ke atasESP kamar Pengukuran tersebut untuk saat ini total VD1 VSD2 dan VSD3 VSD1 dan VSD3

terhubung sama dan sambungan VSD2 adalah sedemikian rupa sehingga menyediakan 24-pulsa

TABEL IIIHARMONISA DAN KOMPONEN SIMETRIS

jenis pembatalan harmonis Ruang ESP atas sudah diatur sebagai sistem kuasi-24-pulsa Spektrum harmonik ditunjukkan pada Gambar 21 dengan 25 THDiGambar 18 adalah spektrum harmonik untuk gelombang saat ini di Gambar 14Gambar 19 adalah spektrum harmonik untuk gelombang saat ini di Gambar 15Gambar 20 adalah spektrum harmonik untuk gelombang saat ini di Gambar 16Gambar 21 adalah spektrum harmonik untuk gelombang saat ini di Gambar 17

REFERENSI

[1] WM Grady dan S Santoso harmonisa daya Memahami sistemIEEE Daya Eng Rev vol 1 hal 8-11 November 2001[2] IEEE Recommended Practices dan Persyaratan Kontrol Harmonic dalam Sistem Tenaga Listrik ANSI IEEE Std 519-1992[3] RR Lawrence dan DIA Richards Prinsip Alternating Current Mesin New York McGraw-Hill 1953 hlm 184-201[4] JK Phipps dan JP Nelson Sebuah teknik distorsi harmonik control diterapkan pada 6-pulsa jembatan konverter dalam Conf Rec PCIC September 1991 hal 101-108[5] KE Puskarich KAMI Reid dan PS Hamer Harmonic pengalaman dengan drive beban-Komutasi inverter besar IEEE Trans IndApplicat vol 37 hal 129-136 Jan Februari 2001[6] JL Blackburn Komponen Simetris untuk Teknik Power SystemsNew York Marcel Dekker 1993[7] Prinsip dan Aplikasi relaying pelindung Jakarta Marcel Dekker 1987[8] L Powell Pengaruh ketiga arus harmonik beredar dalam memilih netral grounding perangkat IEEE Trans Ind applicat vol IA-9 hal 672-679 Nov Desember 1973



[9] VE Wagner dan E Strangas PWM hard pengaruh induktor penyaring pada kekebalan sementara IEEE Ind applicat Mag vol 4 hal 39-45 Jan Februari 1998

John P Nelson (S73-M76-SM82-F97) menerima yang BSEE gelar dari University of Illinois Urbana pada tahun 1970 dan MSEE gelar dari University of Colorado Boulder pada tahun 1975 Dia jugadilakukan pasca sarjana dalam administrasi bisnis

di University of ColoradoDari tahun 1969 sampai 1979 dia bersama Pelayanan Publik Perusahaan Colorado (sekarang Xcel Energy) dan dari 1979-1984 dia bersama Model Power Line Dia adalah Presiden dan Insinyur Kepala Sekolah dengan NEI ListrikPower Engineering Inc Arvada CO yangdidirikan pada tahun 1984 Dia memiliki spesialisasi dalam desain daya sistem grounding sistem dan daya perlindungan sistem Dia telah mengajarkan sarjana maupun pascasarjanakursus di bidang teknik tenaga listrik sebagai Profesor Ajun di University Colorado Dia telah menulis atau coauthored kertas banyak termasuk tiga hadiah pemenang nobelPak Nelson telah aktif dengan Minyak dan Chemical Industry Komite (PCIC) dari Masyarakat Industri IEEE Aplikasi selama lebih dari 20 tahunDia telah mengajar beberapa tutorial untuk PCIC tersebut Dia adalah seorang Insinyur Profesional Terdaftar di Amerika Colorado Arizona California Louisiana New Mexico Utah Wisconsin dan Wyoming



Dalam sebuah sistem daya ac bahkan harmonik biasanya tidak adaOleh karena itu harmonik umum dalam sistem daya termasukaneh harmonisa

Sebuah istilah yang disebut distorsi faktor atau faktor harmonik seringkali digunakan untuk menyatakan jumlah distorsi harmonik Hal ini dapatdigunakan untuk menunjukkan jumlah distorsi tegangan atau arusdistorsi dalam suatu sistem Faktor distorsi ditentukan sebagaiberikut

Dari (1) seseorang dapat menghitung tegangan total distorsi harmonikfaktor THD dan faktor distorsi jumlah arus harmonisaTHD dengan menggantikan harmonisa tegangan dan harmonisa arusmasing-masing sebagai berikut

Contoh dari bentuk gelombang yang terdistorsi adalah printer kantor khasDistribusi harmonik untuk seperti bentuk gelombang ditunjukkan padaGambar 1

Fig 1 Harmonic current distribution of office printer

Harmonisa frekuensi juga dapat diidentifikasi dengan simetriskomponen dimana komponen urutan ditentukan oleh persamaan berikut

Lihat Lampiran I untuk daftar 15 harmonik pertama dengan setiap masing jenis komponen simetrisSalah satu aspek penting dari komponen simetris dimenganalisa efek harmonisa pada sistem tenaga adalah bahwabull positif-urutan harmonik menghasilkan torsi positifbull negatif-urutan harmonik menghasilkan torsi negatifbull nol-urutan harmonik menghasilkan torsi tidak

II SATURABLE RANGKAIAN MAGNETIK

Perangkat magnet saturable meliputi pembangkit listrik transformer motor dan perangkat besi lainnya inti Harmonisa adalah karena terutama dari kejenuhan besi Dalam desain perangkat iniperalatan yang paling dirancang pada atau di atas lutut saturasi kurva Akibatnya arus magnetizing dapat sangat terdistorsi dan kaya harmonik harmonik ke-3 Ke-3 harmonik yang disebabkan oleh kejenuhan besi telah ada sejak munculnya sirkuit magnetik dan daya insinyur telah ditanganidengan dan meringankan masalah harmonisa ke-3 melalui transformator koneksi dan desain generator sebagaimana akan dibahas kemudian

A Harnonisa di buat pada generator

Rangkaian magnetik dari generator ac menghasilkan harmonic yang dapat diminimalisir melalui susunan stator gulungan Sebuah harmonik tertentu dapat dikeluarkan dari tegangan yang dihasilkan dengan memilih faktor lapangan yang menghilangkan tertentu harmonis Besarnya faktor lapangan untuk setiap tertentu harmonik sama dengan




HARMONISA



Atau

Dimana

























































B Masalah Harmonic












































V KESIMPULAN









LAMPIRAN I





LAMPIRAN II





REFERENSI










HARMONISA



Atau

Dimana

























































B Masalah Harmonic












































V KESIMPULAN









LAMPIRAN I





LAMPIRAN II





REFERENSI






















































B Masalah Harmonic












































V KESIMPULAN









LAMPIRAN I





LAMPIRAN II





REFERENSI








































V KESIMPULAN









LAMPIRAN I





LAMPIRAN II





REFERENSI









LAMPIRAN I





LAMPIRAN II





REFERENSI








Download - Harmonic Distortion

Top Related