Compensación Reactiva y Filtrado Armónicos

X JORNADAS TÉCNICAS - ABB EN CHILE, 11-12 ABRIL, 2017
Compensación Reactiva y Filtrado Armónicos
Aplicaciones en Parques de generación eólica y solar
Joao Pimenta | Product Group Territory Marketing Manager, LATAM
Compensacion reactiva y calidad de energia
Consultoria
voltada para
equipamentos
Regime
permanente
Qualidade de
energia
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• Empresas de consultoria
• Engenharia de aplicação e produto
• Produtos e turn-key
• Bancos de capacitores
• Reatores shunt
• Filtros passivos
• Filtros ativos (baixa e média tensão)
• Compensadores Dinâmicos
Aplicações com filtros passivos
Mitigação harmônica em média tensão
Elementos passivos
• Capacitâncias, indutâncias e resistências
Modificação da impedância harmônica
• Redução da distorção de tensão
Particularidades
•
•
•
•
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Rede interna;
Baixas potências efetivas;
Elevadas indutâncias;
Alto footprint.
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Aplicações com filtros passivos em média tensão
Caso de sucesso 1
Complexo eólico localizado na região sul do Brasil;
Potência instalada: 317,9MW com aerogeradores full-converter;
Violações para baixas ordens harmônicas;
Aplicação:
• 3 filtros de 4ª harmônica sintonizados, 34,5kV;
• 3 filtros de 7ª harmônica amortecidos, 34,5kV;
Injeção de um total de 4,11MVAr efetivos em 34,5kV.
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Aplicações com filtros passivos
Caso de sucesso 1
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Aplicações com filtros passivos
Caso de sucesso 2
Complexo eólico localizado na região sul do Brasil;
Potência instalada: 120MW com aerogeradores D-FIG;
Regime turn-key;
Violações para baixas ordens harmônicas;
Aplicação:
• 1 filtro de 2ª harmônica sintonizado, 12kV;
• 1 filtro de 3ª harmônica sintonizado, 12kV;
• 1 filtro de 5ª harmônica sintonizado, 12kV;
• 1 filtro de 7ª harmônica sintonizado, 12kV;
Injeção total de 17MVAr efetivos em 12kV.
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Aplicações com filtros ativos
Mitigação harmônica em baixa tensão
Princípio de funcionamento:
– Filtragem através da injeção de correntes harmônicas de mesma amplitude, porém de fase
oposta às do conversor.
FUNDAMENTAL APENAS
Sistema
elétrico
Apenas
harmônicos
PQF
4 0
40
4 0
2 0
2 0
20
0
0
0
-2 0
1
5
7
1 1
13
1 7
1 9
-2 0
- 20
1
1
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5
7
1 1
13
1 7
1 9
5
7
1 1
1 3
1 7
1 9
Aplicações com filtros ativos
Mitigação harmônica em baixa tensão
Redução das correntes harmônicas
Tensões de até 690V
Contribuição da rede interna
• Sem influência no background;
Sem influência no fluxo de potência
reativa
20 ordens harmônicas
simultâneas
Sem riscos de ressonâncias
Proteções internas
Design compacto
• Controle de tensão
• Fator de potência no PAC
Tecnologia de IGBTs e chaveamento
PWM
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Malha fechada
Aplicações com filtros ativos
Caso de sucesso
Complexo eólico localizado na região sul do Brasil;
Potência instalada de 90MW com aerogeradores full-converter;
Primeira aplicação de filtros ativos em aerogeradores no
Brasil;
Acordo de confidencialidade;
Testes em campo junto ao fabricante do aerogerador;
Fornecimento de filtros ativos para 85% dos aerogeradores
instalados no parque, com corrente nominal de 100A RMS
cada;
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Aplicações com filtros ativos
Caso de sucesso
Violações de 2ª a 8ª ordens harmônicas de tensão;
Trabalho em conjunto com o fabricante dos aerogeradores;
Requisito:
–Redução das correntes de cada ordem crítica a no máximo 0,1% da corrente
nominal do aerogerador;
Mobilização da ABB:
–Time de desenvolvimento da fábrica na Bélgica;
–Time de Engenharia de aplicação no Brasil;
–Desenvolvimento de um novo software de controle;
–Atendimento aos requisitos do cliente;
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Aplicações com filtros ativos
Caso de sucesso
Harmonic currents [A]
16
14
12
10
8
6
Without PQFM
4
With PQFM
2
0
Without PQFM
With PQFM
2
14.9
1.1
3
6.5
3
4
1
0.5
5
3.7
1.3
Harmonic order
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6
1.9
0.3
7
5.1
0.8
8
0.6
0.7
Aplicações com filtros ativos
Mitigação harmônica em média tensão
Realizada através da injeção da corrente de compensação harmônica na baixa tensão de um
transformador;
Correntes harmônicas medidas na média tensão;
PAC
230kV
Transformador de corrente em MV
34,5kV
Alimentadores de média tensão dos
aerogeradores
Alimentadores de média tensão dos
aerogeradores
400V
Filtro ativo
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Aplicações com filtros ativos
Mitigação harmônica em média tensão – Requisitos
Potência nominal do transformador
Defasamento angular
Impedância percentual
IMPEDÂNCIA DO
TRANSFORMADOR
FILTRO ATIVO
FILTRO PASSIVO DE SAÍDA
THDv%
REATOR PWM
Nível de curto-circuito
Transformador de corrente
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INVERSOR
PWM
+
-
Aplicações com filtros ativos
Caso de sucesso – Média tensão
Parque eólico localizado na Austrália;
Quantidade de aerogeradores: 30;
PAC em 66kV;
Violações de limites de distorção de corrente
entre 11ª e 19ª ordens harmônicas para certas
contingências do sistema elétrico;
Solução ABB:
– 3 filtros ativos de 450A cada;
– Transformador elevador 22,0/0,415kV;
– Medição da corrente equivalente;
– Harmônicos compensados: de 3ª a 23ª ordens.
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Aplicações com filtros ativos
Caso de sucesso – Média tensão
Harmônicos selecionados: de 3ª a 23ª ordem.
April 16, 2015
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© ABB Group
Aplicações com filtros ativos
Caso de sucesso 1 – Média tensão
April 16, 2015
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Solucion en Celda
Modulo de entrada
Control y proteccion
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Modulos de Potencia
Desintonizado
O
Inrush
Otras Aplicaciones
. Parque solar en Italia ; Filtros Activos y Compensacion Dinamica
. Sistemas Cargadores de Baterias (Energy Storage Inverter)
20 hasta 85 kW ; ESI S
50 hasta 100 kW ; ESI M
200 hasta 315 kW ; ESI I
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Considerações finais
Eficácia das soluções;
Requisitos e particularidades de cada uma delas, de acordo com a aplicação;
Filtros passivos:
–Considerar os resultados do estudo de regime permanente;
Filtros ativos em baixa tensão:
–Sem influência no suporte de reativos;
–Possibilidade da limitação das correntes harmônicas já na saída dos
aerogeradores;
Filtros ativos em média tensão:
–Compensação harmônica global do parque eólico ou de ramais;
–Requisitos especiais para os equipamentos.
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8. Informaciones de Contacto
X Jornadas Técnicas – ABB en Chile | April 11 & 12, 2017
Guillermo Vásquez Torres
Technical Sales Specialist Engineer
HV & Power Quality
PL Capacitors & Filters
Calle Alcantara 200 – Piso 7
Santiago – Chile
Phone: +56 22 4714771
Mobile:+56 9 9 42926063
email: [email protected]
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João Pimenta
PGTMM – Product Group Territory
Marketing Manager
Latin America
PL Capacitors & Filters
Calle Alcantara, 200 – Piso 7
Santiago - Chile
Phone: +56 22 471 4148
Mobile: +56 94245 7324
email: [email protected]