Analisis de Armonicos en Siderurgicas

7/25/2019 Analisis de Armonicos en Siderurgicas

1/43

2

De la evaluacin de armnicos en unsistema elctrico que es un gran

generador de ellas.

De los aspectos a considerar en elplanteamiento del problema y sus

soluciones posibles

La aplicacin del software DIgSILENT

PowerFactory en la obtencin de resultados


2/43

3

Hornos de fundicin de arco elctrico

Magnitudes de corriente muy grandes


3/43

4

Procesos de laminacin con motores deCD

Procesos con variadores de velocidad


4/43

5


5/43

6


6/43

7


7/43

8


8/43

9


9/43

10


10/43

11


11/43

12

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

192.76

153.18

113.60

74.025

34.447

-5.1297

385.800 Hz183.692 Ohm

406.700 Hz25.671 Ohm

166.000 Hz36.419 Ohm

173.100 Hz29.925 Ohm

250.000 Hz33.672 Ohm

247.000 Hz67.644 Ohm

DIgSILENT

Respuesta del bus

de acometida


12/43

13

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

195.31

154.43

113.56

72.687

31.813

-9.0613

388.500 Hz185.988 Ohm

178.700 Hz1.885 Ohm

167.600 Hz10.460 Ohm

DIgSILENT

Respuesta del bus

principal de la planta


13/43

14

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

211.55

167.29

123.02

78.764

34.503

-9.7581

169.000 Hz12.257 Ohm

388.200 Hz201.313 Ohm

DIgSIL

ENT

Respuesta del bus

del tablero del horno

de fundicin (EBT)


14/43

15

Formas de Onda

Waveform Snapshot at 20/07/2006 22:05:59

CHA Volts CHA Amps

22:06:00.009 22:06:00.015 22:06:00.020 22:06:00.025 22:06:00.030 22:06:00.035

Volts

-400000

-300000

-200000

-100000

0

100000

200000

300000

400000

Amps

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400


15/43

16

0.050.040.030.020.01-0.00 [s]

1500.00

1000.00

500.00

0.00

-500.00

-1000.00

-1500.00

Carga: Positive Sequence Current in A

Forma de onda conteniendo armonicas pares Carga Date: 9/20/2005

Annex: /2

DIgSILENT


16/43

17


17/43

18

Formas de Onda

Total RMS: 1500.80 Amps

DC Level : 34.80 AmpsFundamental(H1) RMS: 1495.37 Amps

Total Harmonic Distortion (H02-H50): 4.94 % of FND

Even contribution (H02-H50): 0.98 % of FND

Odd contribution (H03-H49): 4.84 % of FND

CHA Amps

Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 H35

% of FND

0

1

2

3

4

5


18/43

19


19/43

20

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

211.55

167.26

122.97

78.685

34.398

-9.8890

173.600 Hz

0.227 Ohm

181.300 Hz1.856 Ohm119.500 Hz

0.556 Ohm

113.600 Hz9.604 Ohm

158.100 Hz20.035 Ohm

167.800 Hz13.587 Ohm

388.400 Hz201.480 Ohm

DIgSILENT

Comparacin de larespuesta del bus de

acometida con y sin

filtros


20/43

21

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

193.46

153.73

114.01

74.285

34.561

-5.1631

i i i

386.200 Hz183.702 Ohm

115.700 Hz16.924 Ohm

160.600 Hz19.183 Ohm

244.400 Hz30.681 Ohm

250.200 Hz33.773 Ohm

172.800 Hz29.926 Ohm

166.000 Hz36.419 Ohm

157.200 Hz42.932 Ohm

112.700 Hz27.567 Ohm

240.900 Hz61.273 Ohm

247.100 Hz67.668 Ohm

406.700 Hz25.671 Ohm

DIgSILENT

Comparacin de la

respuesta del busprincipal de la planta

con y sin filtros


21/43

22


22/43

23

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Componentes armnicos

Porcentaje de lafundamental


23/43

24

Grficas de Tiempo

CHA Vrmsavg CHA Irmsavg

Vrmsa

vg

Irmsavg

21:16 21:18 21:20 21:22 21:24 21:26 21:28 21:30 21:32

19000

20000

21000

22000

23000

24000

25000

26000

0

500

1000

1500

2000

2500

Voltaje y corriente

registradas en un ciclo de

operacin del horno


24/43

25

Formas de Onda

Total RMS: 1280.30 AmpsDC Level : 42.65 Amps

Fundamental(H1) RMS: 1141.34 Amps

Total Harmonic Distortion (H02-H50): 5.67 % of FNDEven contribution (H02-H50): 3.33 % of FND

Odd contribution (H03-H49): 4.59 % of FND

CHA Amps

Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 H35

% of FND

0

1

2

3

4

5

6

En fusin inicial


25/43

26

Formas de Onda

CHA Volts CHA Amps21:23:00.009 21:23:00.015 21:23:00.020 21:23:00.025 21:23:00.030 21:23:00.035

Volts

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

Amps

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000


26/43

27

Formas de Onda

Total RMS: 897.20 AmpsDC Level : 16.20 Amps

Fundamental(H1) RMS: 873.87 AmpsTotal Harmonic Distortion (H02-H50): 8.81 % of FND

Even contribution (H02-H50): 4.82 % of FNDOdd contribution (H03-H49): 7.38 % of FND

CHA Amps

Thd H05 H10 H15 H20 H25 H30 H35

% of FND

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

En fusin final


27/43

28

2da componente (frecuencia 111 Hz)

3ra componente (frecuencia 172 Hz)


28/43

29


29/43

30

1000.0802.00604.00406.00208.0010.000 ..

15.270

12.118

8.9668

5.8152

2.6636

-0.4881

160.900 Hz14.524 Ohm

104.500 Hz8.268 Ohm

171.300 Hz0.313 Ohm

111.700 Hz0.388 Ohm

DIgSILENT

Respuesta deltablero del horno

EBT con los filtros

propuestos


30/43

31


31/43

32

2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.02.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.02.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 ..

5.0000

4.0000

3.0000

2.0000

1.0000

0.000

D

IgSILENT

Componentes

individuales de

corriente en

diferentes tableros


32/43

33

THD THD factor deTablero calculado recomendado potencia% %

Acometida 0.29 1.5 0.974Tablero Hornos 2.13 5 0.99Tablero horno EBT 2.5 5 0.82

Asimismo, conforme al IEEE se determin la

distorsin total de la demanda que en el

punto de acometida fue de 1.08 % mientrasque el lmite recomendado es de 3.75 %

Distorsin total de voltaje calculada*


33/43

34

Formas de Onda

Waveforms (1.0 sec.) at 22/07/2006 10:07:09

CHA Volts CHB Volts

10:07:09.10 10:07:09.11 10:07:09.12 10:07:09.13 10:07:09.14 10:07:09.15 10:07:09.16 10:07:09.17

Volts

-50000

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

50000


34/43

35


35/43

36

0.2500.1800.1100.040-0.0300-0.1000 ..

2.1696

1.1828

0.196

-0.7907

-1.7775

-2.7643

0.109 s-2.539 p.u.

0.109 s-1.872 p.u.

0.104 s1.945 p.u. D

Ig

SILENT


36/43

37

Con las evaluaciones de sobretensiones se

determinaron los apartarrayos para los

filtros.

Asimismo, en estado estable las tensionesno exceden mas del 1.02 p.u. en

condiciones de baja carga


37/43

38


38/43

39


39/43

40

Mes Cargo kWh Cargo Demanda FP Bonificacin

Enero 1,249,145.71$ 76,993.10$ 90.10 346.60$

Febrero 1,184,197.26$ 75,146.11$ 90.90 2,931.18$Marzo 1,240,799.89$ 74,598.18$ 90.50 1,713.81$

Abril 1,217,671.72$ 71,978.28$ 90.80 2,682.10$Mayo 906,228.55$ 73,734.56$ 91.00 2,489.64$Junio 1,169,006.03$ 76,557.66$ 90.20 648.01$Julio 1,224,162.79$ 76,993.10$ 90.10 339.67$

Agosto 1,017,035.24$ 75,146.11$ 90.90 2,517.41$Septiembre 1,156,788.13$ 74,598.18$ 90.50 1,597.77$Octubre 1,132,434.70$ 71,978.28$ 90.80 2,494.35$Noviembre 1,121,110.35$ 73,734.56$ 91.00 3,079.97$Diciembre 1,120,257.98$ 76,557.66$ 90.20 620.99$

TOTAL 21,461.50$

Bonificacin con equipos actuales

Con montos expresados en dlaresamericanos


40/43

41

Mes Cargo kWh Cargo Demanda FP Bonificacin

Enero 1,249,145.71$ 76,993.10$ 97.40 23,726.07$Febrero 1,184,197.26$ 75,146.11$ 97.40 22,492.45$Marzo 1,240,799.89$ 74,598.18$ 97.00 22,385.57$Abril 1,217,671.72$ 71,978.28$ 97.00 21,968.30$Mayo 906,228.55$ 73,734.56$ 97.00 16,349.48$

Junio 1,169,006.03$ 76,557.66$ 97.00 21,090.31$Julio 1,224,162.79$ 76,993.10$ 97.00 22,085.41$Agosto 1,017,035.24$ 75,146.11$ 97.00 18,348.57$Septiembre 1,156,788.13$ 74,598.18$ 97.00 20,869.89$Octubre 1,132,434.70$ 71,978.28$ 97.00 20,430.52$Noviembre 1,121,110.35$ 73,734.56$ 97.00 20,226.22$Diciembre 1,120,257.98$ 76,557.66$ 97.00 20,210.84$

TOTAL 250,183.65$

Diferencia 228,722.15$


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42

Beneficio econmico con

equipos propuestos y sin

considerar:

ahorros en

mantenimiento

eficiencia en el horno

reduccin de prdidaselctricas, etc. . .


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Se ha presentado una evaluacin de

armnicos detallada de un sistema elctrico

tipo siderrgica

Se mostraron algunos de los aspectos

importantes en la identificacin de losproblemas encontrados

Formas de Onda

Waveforms (1.0 sec.) at 22/07/2006 10:07:09

CHA Amps CHB Amps

10:07:09.0 10:07:09.1 10:07:09.2 10:07:09.3 10:07:09.4

Amps

-1000

-500

0

500

1000

1500


43/43

44

Se mostr la metodologa seguida para la

solucin de los problemas, la solucinmatemtica fue realizada empleando elsoftware DIgSILENT PowerFactory.

Se verific el cumplimiento de lasrecomendaciones del IEEE

Se present una evaluacin acerca de los

beneficios econmicos que tiene un filtrobien diseado

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