harmonic distortion

Download Harmonic Distortion

Post on 24-Jul-2015

106 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

NELSON: MEMAHAMI LEBIH BAIK DARI DISTORSI HARMONISA PADA INDUSTRI PETROKIMIA 229Sebuah Pemahaman yang lebih baik dari Harmonic Distortion di Industri PetrokimiaJohn P. Nelson , Fellow, IEEEAbstract— 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 h

TRANSCRIPT

NELSON: MEMAHAMI LEBIH BAIK DARI DISTORSI HARMONISA PADA INDUSTRI PETROKIMIA 229

Sebuah Pemahaman yang lebih baik dari Harmonic Distortion di Industri PetrokimiaJohn P. Nelson , Fellow, IEEEAbstract 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: saturable magnetic devices; power electronic devices. Bagian II dari makalah ini akan membahas perangkat magnet saturable,Bagian III akan berurusan dengan perangkat kekuasaan elektronik, danBagian IV akan230 IEEE TRANSAKSI PADA INDUSTRI APLIKASI, VOL. 40, NO. 1, Januari / Februari 2004

berurusan dengan contoh kehidupan nyata. Kesimpulan adalahditarik dalam Bagian V.Distorsi 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 I COMMON POWER SYSTEM HARMONICS IN BOLD

NELSON: MEMAHAMI LEBIH BAIK DARI DISTORSI HARMONISA PADA INDUSTRI PETROKIMIA 229

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

Dalam sebuah sistem daya ac, bahkan harmonik biasanya tidak ada.Oleh 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:

Lihat Lampiran I untuk daftar 15 harmonik pertama dengan setiap masing jenis komponen simetris. Salah satu aspek penting dari komponen simetris di menganalisa efek harmonisa pada sistem tenaga adalah bahwa: positif-urutan harmonik menghasilkan torsi positif; negatif-urutan harmonik menghasilkan torsi negatif; 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 ini, peralatan 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 ditangani dengan 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

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

Contoh dari bentuk gelombang yang terdistorsi adalah printer kantor khas.Distribusi harmonik untuk seperti bentuk gelombang ditunjukkan pada Gambar. 1.

Fig. 1. Harmonic current distribution of office printer.

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

NELSON: MEMAHAMI LEBIH BAIK DARI DISTORSI HARMONISA PADA INDUSTRI PETROKIMIA 229

menghasilkan penurunan relatif baik Harmonisa melewati ke sistem tenaga listrik.

Tabel II PITCH FAKTOR DAMPAK TERHADAP TEGANGAN HARMONISA

B.

Harmonisa Transformer

Dibuat oleh Sirkuit Nonlinier

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

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

dan untuk harmonisa ganjil,

Atau

Dimana

Dengan perencanaan yang tepat selama fase desain dari kekuasaan sistem untuk pabrik petrokimia, harmonik tertentu dapat diminimalkan. Misalnya, faktor pitch generator dapat dimodifikasi untuk 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 deltaWye filter koneksi transformator nol-urutan komponen. Hal ini dilakukan oleh fakta bahwa ke3 dan kelipatan dari tegangan harmonik ke-3 adalah sama 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 5/6th akan mengurangi 5 dan Harmonik 7 dan trafo akan menyaring ke-3 dan 9 harmonik

Gambar. 2. Magnetizing Current

Gambar 3 Transformer lanjakan arus

mungkin cukup banyak arus harmonisa ke-5 juga. Lihat Gambar. 2

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

NELSON: MEMAHAMI LEBIH BAIK DARI DISTORSI HARMONISA PADA INDUSTRI PETROKIMIA 229

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 umum. Arus 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 ke pelindung 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 tersandung. Lonjakan arus biasanya bisa 12 kali selama 0,1 s (enam siklus) dan paling tinggi 25 kali untuk 0,01 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 dengan mempertahankan operasi dari transformator dalam wajar tegangan jangkauan. Sebagai contoh, perhatikan generator 4.16 kV beroperasi di bustanaman 13,8 kV. Langkah-up khas transformator akan dinilai 4,16-13,8 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 demikian, transformator 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 4,16 kV dengan sekali tekan 2,5% atau 5,0% pada 13,8 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

Recommended

View more >