Power quality measurements and operating characteristics of electric arc furnaces

Power quality is of increasing concern to utilities and their customer alike. Many loads connected to electric power systems can cause power quality problems at all voltage levels and for very different power ratings due to their unbalanced and non-linear behaviour characteristics. This paper describes the aspects of power quality at the point of common coupling (PCC) where an arc furnace for steel melting with alternating current is connected. By measurements of flicker, harmonics content in voltage and current, active and reactive power and power factor, the preservation of the reference levels for the supply voltage and emission limits for the furnace as a customer are evaluated. The evaluation of the power quality of contemporary International and Argentinian standards is given. The different phases in the operation of the arc furnace are described in detail and illustrated with measurements, and a complete single phase equivalent circuit for the arc furnace is obtained from field tests.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Compatibility between disturbance emission and argentinian power quality regulations in iron and steel industries

Measurements and studies developed to mitigate harmonic and flicker emission to public networks are presented in this paper. Two different real cases are analyzed. The first one is a new electric furnace with low power factor, which is added to the load consisting of other existing furnaces. The installation had a reactive compensation hank which, according to measurem ents and studies, would cause harm onie resonance with weak publie networks. As technical solution, a dum ped C—type filter was designed, taking advantage of the existing bank, to comply with limits established by ENRE 99/97 and IEEE 519/1992. The other case deals with a 2.5 MW electric arc furnace fed from the public MV network. The carried out m easurem ents harm onics, voltage and current unbalances, active and reactive power, power factor and flicker determ ined th at the high flicker level was the most critical disturbance. In addition, the compensation factors required to comply with reference levels and also to determ ine the dimension of the suitable static com pensator were calculated.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Criteria for the assignment of responsibilities for disturbances between utility and load in distribution networks

Since 1997 Utilities in Argentina have been required by the Regulatory Authority (Ente Nacional Regulador de la Electricidad - ENRE) to carry out severe monitoring programs. These monitoring programs involve measuring both voltage level and disturbances - harmonics and flicker - in different points of their networks. There are regulations related to these monitoring programs which set the rules to be followed by the Utilities. Such regulations include the limits that must be fulfilled. As regards disturbances measurements, if the values measured in voltage are above the limits established Utilities are fined. One the other hand, Utilities are able to explore their networks in order to search for disturbing customers. In addition, Utilities are also able to fine customers as long as it is correctly proved that such disturbances are caused by them. Most procedures currently employed to decide whether the disturbances measured at a generic Point of Coupling (PC) are produced by the customer or by the Utility are difficult to carry out in practical cases. The aim of this paper is to analyse and criticise these procedures and propose new, more simplistic methods to assess responsibilities for disturbances. These are related to other methods also applied to different procedures regarding Liberalized Electricity Markets.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Procedimiento optimizado para el cálculo de armónicas en la inclusión de bancos de compensación de reactivo en sistemas de potencia de AT

Se describe un procedimiento considerado óptimo para el cálculo de armónicas en un sistema de EAT de interconexión de agentes de un mercado único, en el que se incluye una nueva instalación. Se ilustran los pasos a seguir para calcular en el nodo modificado la solicitación armónica de los elementos y prever el cumplimiento de la normativa de calidad de onda vigente en la Republica Argentina. Se innova aplicando un método de cálculo incremental para estimar el efecto marginal armónico en el resto de los nodos de la red.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Aspectos de calidad de servicio en hornos de arco eléctrico como cargas en los sistemas de distribución

El cumplimiento de los reglamentos sobre Calidad de Servicio es un aspecto insoslayable en la conexión de nuevas cargas, tanto para las empresas distribuidoras de energía como para los usuarios, actualmente en la Argentina. Todas las cargas de gran porte presuntamente perturbadoras, debido a su comportamiento alineal y desbalanceado, requieren un seguimiento especial por su eventual alto impacto en la Calidad de Servicio de la red. En este artículo se describen los aspectos de Calidad de Servicio estudiados en el Punto de Suministro en MT de conexión de un horno de arco eléctrico, instalación de ampliación previsible. Se realizan mediciones del contenido armónico de la tensión y la corriente, de Flicker, de potencia activa, reactiva y factor de potencia. Se evalúa el cumplimiento de los niveles de referencia para la tensión de alimentación y los niveles de emisión del horno de arco como carga eléctrica, respecto de las Normas de Calidad de Servicio Argentinas e Internacionales. Se presentan diversas soluciones técnicas para el problema de emisión de Flicker, se calcula el factor de compensación necesario para cumplir con los niveles de referencia y se determina el porte de un compensador estático adecuado.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Perturbation measurements on overhead networks using electric field sensors

This paper deals with the results of testing an electric field measurement system - completely designed by the authors - for monitoring voltage Flicker and harmonics in aerial power systems. To prove the viability of this technique, an electric field sensor (EFS) was installed in our University High Voltage Laboratory, and in the HV network near a steel mill. Using the output of the electric field sensor, the voltage perturbations in any of the mentioned scenarios were determined. The deduced voltage perturbations agreed with direct measurements using conventional capacitive and resistive voltage dividers and voltage transformers. This technique can be used where cost or physical location drawbacks make the use of conventional methods difficult.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Aspectos de calidad de servicio en hornos de arco eléctrico como cargas en los sistemas de distribución

El cumplimiento de los reglamentos sobre Calidad de Servicio es un aspecto insoslayable en la conexión de nuevas cargas, tanto para las empresas distribuidoras de energía como para los usuarios, actualmente en la Argentina. Todas las cargas de gran porte presuntamente perturbadoras, debido a su comportamiento alineal y desbalanceado, requieren un seguimiento especial por su eventual alto impacto en la Calidad de Servicio de la red. En este artículo se describen los aspectos de Calidad de Servicio estudiados en el Punto de Suministro en MT de conexión de un horno de arco eléctrico, instalación de ampliación previsible. Se realizan mediciones del contenido armónico de la tensión y la corriente, de Flicker, de potencia activa, reactiva y factor de potencia. Se evalúa el cumplimiento de los niveles de referencia para la tensión de alimentación y los niveles de emisión del horno de arco como carga eléctrica, respecto de las Normas de Calidad de Servicio Argentinas e Internacionales. Se presentan diversas soluciones técnicas para el problema de emisión de Flicker, se calcula el factor de compensación necesario para cumplir con los niveles de referencia y se determina el porte de un compensador estático adecuado.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Desarrollo de una herramienta computacional para la detección de modos de oscilación en sistemas de potencia basada en el análisis de Prony

Se describen las técnicas adoptadas y las consideraciones efectuadas en el desarrollo e implementación de un programa de computadora basado en el método de Prony, para analizar modos de oscilaciones subsincrónicas en sistemas de potencia. La herramienta informática desarrollada fue contrastada exhaustivamente con simulaciones, con registros obtenidos en laboratorio con generador de forma de onda de tensiones y corrientes, y con presencia de ruido, como así también con registros reales de fallas obtenidos en campo. En este trabajo se presentan los resultados de las pruebas efectuadas para validar la herramienta y las conclusiones de estos estudios.Comité de estudio C4: Desempeño técnico del sistema.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Compatibilización de perturbaciones de variaciones de velocidad de motores con redes de AT

El artículo trata el comportamiento de plantas de Grandes Usuarios que poseen cargas perturbadoras y requieren la habilitación por parte de la Empresa Prestataria del Servicio Eléctrico para ser alimentados desde la red pública. Se analiza un caso particular de plantas alimentadas en AT con variadores de velocidad de motores. Se comentan los inconvenientes causados por estas cargas en las instalaciones propias del Usuario y el impacto que generan dichas plantas sobre las redes de las que son alimentados. Se tratan desde los problemas suscitados en la puesta en marcha de las plantas con las correspondientes soluciones en cada caso hasta las mediciones finales realizadas con fines de habilitación.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE

Mitigación de armónicas en instalaciones con <i>drivers</i> de motores

La planta industrial estudiada dispone de dos máquinas impresoras de última tecnología, contando cada una de ellas con 50 motores accionados con drivers de rectificador de 6 pulsos e inversor PWM. Se produjeron fallas en los descargadores de sobretensión (varistores) internos de los equipos, ocasionando en todos los casos la salida de servicio de la planta completa. Se encontró que la tensión en la barra de BT tenía un alto contenido armónico. El estudio explica el mecanismo de resonancia que ocasiona los eventos y define la solución para su mitigación.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos (IITREE