THYSSENKRUPP | Caso de sucesso 1 CASO DE SUCESSO THYSSENKRUPP Aplicação de filtros de 5ta. e 7ma. harmônica em 800 VAC Antecedentes: Embora quando a aplicação de filtros de absorção de correntes harmônicas é bem conhecida e experimentada por Arteche em sistemas de baixa tensão (240V e 480V), nesta ocasião se teve o reto de adequar os desenhos de filtros standard para instalá-los em uma tensão de 800 Vca. A aplicação teve lugar na empresa Thyssenkrupp Metalúrgica de México S.A. de C.V., dedicada à fabricação de bielas para motores e localizado na aldeia de San Miguel Xoxtla muito perto da cidade de Puebla. Um dos processos mais importantes que se realizam nesta planta são a fundição e o tratamento do aço para o qual se operam fornos de indução que utilizam energia eléctrica a através de distintas subestações da planta a 800 Vca. Ditos fornos são operados por retificadores de seis pulsos e se encontram acoplados eletricamente a transformadores de duplo secundário, alimentados por um bus geral de 6200 V, proveniente da subestação principal da planta e alimentada a 115 kV, 3 Fases, 60 Hz, por uma linha de C.F.E. A planta operava anteriormente com uma demanda mensal de energia eléctrica de 6MW e um FP de 0.83, por o que era necessário corrigir o FP de maneira segura, evitar as penalizações que recebiam por parte de C.F.E. e diminuir as cargas emissoras de correntes harmônicas existentes na planta. Desenvolvimento: Arteche realizou um estudo eléctrico do sistema eléctrico da planta para determinar as características do equipamento necessário para levar a cabo dita tarefa de forma segura e confiável. Apresentaram-se propostas técnicas e económicas para as quais a empresa decidiu inverter em filtros de harmônicas em duas etapas: a primeira para evitar a multa por baixo FP e a segunda, uma vez conhecidos os resultados, para obter os benefícios de bonificação por concepto de FP por parte de C.F.E. e considerando também a poupança de energia logrado. Em fevereiro de 2005 se levou a cabo a primeira etapa do projeto em a qual se instalaram dois filtros de absorção de correntes harmônicas de 800 kVAR, 800 V, cada um nos secundários do transformador que alimenta o FORNO 3000 de a planta. A seguinte figura mostra o esquema eléctrico da localização dos filtros de harmônicas.
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THYSSENKRUPP | Caso de sucesso
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CASO DE SUCESSO
THYSSENKRUPP Aplicação de filtros de 5ta. e 7ma. harmônica em 800 VAC
Antecedentes:
Embora quando a aplicação de filtros de absorção de correntes harmônicas é bem conhecida e experimentada por Arteche em sistemas de baixa tensão (240V e 480V), nesta ocasião se teve o reto de adequar os desenhos de filtros standard para instalá-los em uma tensão de 800 Vca. A aplicação teve lugar na empresa
Thyssenkrupp Metalúrgica de México S.A. de C.V., dedicada à fabricação de bielas para motores e localizado na aldeia de San Miguel Xoxtla muito perto da cidade de Puebla. Um dos processos mais importantes que se realizam nesta planta são a fundição e o tratamento do aço para o qual se operam fornos de indução que utilizam energia eléctrica a através de distintas subestações da planta a 800 Vca. Ditos fornos são operados por retificadores de seis pulsos e se encontram acoplados eletricamente a transformadores de duplo secundário, alimentados por um bus geral de 6200 V, proveniente da subestação principal da planta e alimentada a 115 kV, 3 Fases, 60 Hz, por uma linha de C.F.E. A planta operava anteriormente com uma demanda mensal de energia eléctrica de 6MW e um FP de 0.83, por o que era necessário corrigir o FP de maneira segura, evitar as penalizações que recebiam por parte de C.F.E. e diminuir as cargas emissoras de correntes harmônicas existentes na planta. Desenvolvimento:
Arteche realizou um estudo eléctrico do sistema eléctrico da planta para determinar as características do equipamento necessário para levar a cabo dita tarefa de forma segura e confiável. Apresentaram-se propostas técnicas e económicas para as quais a empresa decidiu inverter em filtros de harmônicas em duas etapas: a primeira para evitar a multa por baixo FP e a segunda, uma vez conhecidos os resultados, para obter os benefícios de bonificação por concepto de FP por parte de C.F.E. e considerando também a poupança de energia logrado.
Em fevereiro de 2005 se levou a cabo a primeira etapa do projeto em a qual se instalaram dois filtros de absorção de correntes harmônicas de 800 kVAR, 800 V, cada um nos secundários do transformador que alimenta o FORNO 3000 de a planta. A seguinte figura mostra o esquema eléctrico da localização dos filtros de harmônicas.
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Desenho:
Para o desenho dos filtros se considerarão, ademais dos níveis de distorção harmônica e as figuras de mérito tradicionais para o cálculo de filtros de harmônicas, os níveis de tensão para todos e cada um dos componentes dos filtros.
Secção de 5ta. harmônica
Secção de 7ma. harmônica
Resultados: *A medição se realizou no secundário com conexão estrela do transformador. Devido ao nível de tensão entre fases, não foi possível levar a cabo a medição no secundário com conexão delta. No entanto, se espera que o comportamento seja equivalente em ambos secundários.
Observou-se que quando o filtro foi energizado, o valor de corrente rms total no secundário do transformador diminuiu em 38%, a distorção harmônica na onda de tensão num 39%, a distorção harmônica na onda de corrente se reduziu num 48% e o fator de potência subiu a valor unitário. Isto representou liberar de carga reativa e harmônica a dito transformador e reduzir as perdidas eléctricas no mesmo.
O Fator de Potência global de a planta, uma vez que os equipamentos foram instalados foi de 0.926i, segundo o recibo de energia eléctrica do mês de Abril de 2005. Dado o valor de FP global alcançado, a planta deixou de pagar a penalização imposta por este concepto, ademais de receber já bonificação por operar a FP mais elevado de 0.90.
A seguinte tabela mostra um resume dos parâmetros eléctricos antes e despois de a instalação dos filtros:
200600
kVARkVAR
HORNO 3000
2000 kVA
6.3 / 0.765 kV
Z = 5.4%
6.3 kV, 3 Fases, 60 Hz
1500/5ATC FASE A
1500/5A
TC FASE A
RECTIFICADOR
DE 6 PULSOS
HORNO 3000
RFP RFP1250 A 1250 A
5 A 7 A 5 A 7 A
200600kVARkVAR
FILTRO DE ARMÓNICAS
800 kVAR, 800V, 3F
5ta. y 7ma. armónicas
Inelap S.A. de C.V.
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Subestação
(área)
kVAR
instalados
Tensão
(Volts)
Demanda
kW
FORNO 3000*
800 (2) 780 377
Corrientes Total (Amps) THD (V) %
Com filtro Sem filtro Com filtro Sem filtro
310 500 4.98 8.27
THD (I) % Factor de potência
Com filtro Sem filtro Com filtro Sem filtro
19.78 38.4 1.00 0.68
Com o anterior, a planta deixou de pagar penalizações por concepto de FP e com as poupanças logrados se estima que a inversão de os equipamentos tenha uma amortização de 9.5 meses.
Os seguintes gráficos mostram as formas de onda e os espectros harmônicos do resultado da aplicação dos filtros no sistema eléctrico da planta.