ईवी चार्जिंग स्टेशनों के लिए एएचएफः हार्मोनिक्स और चरण असंतुलन

सारांश। ई.वी. चार्जिंग स्टेशन के लिए एक एक्टिव हार्मोनिक फिल्टर एक ऐसी समस्या का समाधान करता है जिसे पारंपरिक पावर फैक्टर सुधार हल नहीं कर सकता: लोड एक साथ विकृत, असंतुलित और रुक-रुक कर होता है। डीसी फास्ट चार्जर सिक्स-पल्स या एक्टिव फ्रंट-एंड रेक्टिफायर के माध्यम से नॉन-लीनियर करंट खींचते हैं, सिंगल-फेज फीड पर एसी चार्जर न्यूट्रल करंट और फेज असंतुलन पैदा करते हैं, और साइट लोड मिनटों के भीतर लगभग शून्य से पूरी क्षमता तक झूलता है। यह गाइड बताता है कि चार्जिंग टोपोलॉजी हार्मोनिक स्पेक्ट्रम को कैसे आकार देती है, असंतुलन और झिलमिलाहट THDi के साथ-साथ क्यों मायने रखती है, मिश्रित एसी और डीसी स्टालों वाले हब में मुआवजे का आकार कैसे निर्धारित किया जाए, और उपयोगिताएँ अब चार्जर फीडर पर क्या उम्मीद करती हैं। यह हब ऑपरेटरों और ईपीसी ठेकेदारों के लिए एक साइजिंग टेबल और एक कमीशनिंग चेकलिस्ट के साथ समाप्त होता है।

ईवी चार्जिंग हब वास्तव में क्या विकृति पैदा करता है?

चार्जिंग उपकरण दो परिवारों में आते हैं जिनके अलग-अलग हस्ताक्षर होते हैं। एसी चार्जर अनिवार्य रूप से नियंत्रित आउटलेट होते हैं: वाहन का ऑनबोर्ड चार्जर एसी से डीसी रूपांतरण करता है, इसलिए हार्मोनिक करंट चार्जर के बजाय वाहन पर निर्भर करता है, और तीन-फेज आपूर्ति पर सिंगल-फेज इकाइयाँ फेज असंतुलन और न्यूट्रल करंट पैदा करती हैं। डीसी फास्ट चार्जर कैबिनेट के अंदर परिवर्तित होते हैं, आमतौर पर एक पैसिव फिल्टर के साथ सिक्स-पल्स रेक्टिफायर या एक एक्टिव फ्रंट-एंड स्टेज के माध्यम से, और 5वें, 7वें, 11वें और 13वें ऑर्डर से हावी एक हार्मोनिक स्पेक्ट्रम प्रस्तुत करते हैं, जिसमें उच्च आवृत्तियों पर स्विचिंग रिपल होता है।

ड्यूटी साइकिल दूसरी विशेषता है। आठ स्टालों वाले हब में रात भर 5 प्रतिशत क्षमता और दोपहर में 90 प्रतिशत क्षमता की आवश्यकता हो सकती है, और वाहन कनेक्ट होने पर व्यक्तिगत स्टाल चालू और बंद हो जाते हैं। इसलिए हार्मोनिक करंट सुचारू रूप से भिन्न होने के बजाय कदम से कदम बढ़ाता है, और किसी भी मुआवजे उपकरण को प्रासंगिक होने के लिए मिलीसेकंड के भीतर प्रतिक्रिया देनी चाहिए। औसत स्थितियों के लिए डिज़ाइन किया गया एक निश्चित कैपेसिटर बैंक रेंज के दोनों सिरों पर गलत होगा।

तीसरी विशेषता आपूर्ति के साथ परस्पर क्रिया है। चार्जिंग हब अक्सर वितरण ट्रांसफार्मर पर सबसे बड़ा लोड होते हैं, और वे अक्सर ऐसे नेटवर्क पर स्थापित होते हैं जिन्हें वाणिज्यिक या आवासीय उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया था। उच्च हार्मोनिक करंट, फेज असंतुलन और तेजी से लोड चरणों का संयोजन वोल्टेज झिलमिलाहट पैदा करता है जिसे पड़ोसी ग्राहक नोटिस करते हैं, यही कारण है कि उपयोगिताएँ तेजी से साइट इनकॉर्मर पर बजाय चार्जर फीडर पर पावर क्वालिटी आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करती हैं।

अंत में, चार-तार व्यवहार मायने रखता है। सिंगल-फेज एसी चार्जर, प्रकाश व्यवस्था और भुगतान टर्मिनलों वाले हब में किसी भी फेज करंट से बड़ा न्यूट्रल करंट हो सकता है। तीन-तार हार्मोनिक फिल्टर उस पथ की भरपाई नहीं कर सकते हैं, इसलिए विनिर्देश को शुरुआत से ही वायरिंग कॉन्फ़िगरेशन बताना होगा।

फीडर विशेषताएँ समस्या को बढ़ाती या अवशोषित करती हैं।एक लंबे फीडर के अंत में एक हब उच्च स्रोत प्रतिबाधा देखता है, इसलिए समान हार्मोनिक करंट अधिक वोल्टेज विकृति और अधिक दृश्य झिलमिलाहट पैदा करता है। एक छोटे, कड़े कनेक्शन वाले हब में स्वीकार्य वोल्टेज गुणवत्ता दिखाई दे सकती है, जबकि कनेक्शन समझौते में हार्मोनिक करंट सीमा को अभी भी विफल कर रहा है। दोनों मात्राओं का आकलन किया जाना चाहिए, क्योंकि उपाय भिन्न होता है: वोल्टेज समस्याओं के लिए प्रतिक्रियाशील समर्थन या बड़े फिल्टर की आवश्यकता हो सकती है, जबकि वर्तमान समस्याओं को वर्तमान मुआवजे से हल किया जाता है।

आधुनिक चार्जिंग साइटों पर मुआवजे का वैकल्पिक न होना क्यों

1. ट्रांसफार्मर क्षमता जारी की जाती है।एक हब की सेवा करने वाला 630 kVA ट्रांसफार्मर हार्मोनिक हीटिंग के कारण उपयोगी क्षमता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो सकता है। करंट को फ़िल्टर करने से वह क्षमता बहाल हो जाती है, जो अक्सर ट्रांसफार्मर अपग्रेड को टाल देती है जो अन्यथा साइट में देरी करेगा।

2. यूटिलिटी अनुपालन अब फीडर पर लागू किया जाता है।ऑपरेटरों को कनेक्शन की शर्तें प्राप्त होती हैं जो हार्मोनिक उत्सर्जन, पावर फैक्टर और झिलमिलाहट सीमा निर्दिष्ट करती हैं। एकचार्जिंग-स्टेशन एएचएफउन्हें पूरा करने के साधन प्रदान करता है और, लॉगिंग के साथ, इसे प्रदर्शित करने का प्रमाण।

3. झिलमिलाहट की शिकायतें टाली जाती हैं।एक हब पर तेजी से लोड चरण वोल्टेज में उतार-चढ़ाव पैदा करते हैं जो आस-पास की परिसंपत्तियों को प्रभावित करते हैं। तेज मुआवजा दृश्य प्रभाव को कम करता है और ऑपरेटर के संचालन के लाइसेंस की रक्षा करता है।

4. केबल और स्विचगियर का नुकसान कम होता है।हार्मोनिक करंट चार्जर और ट्रांसफार्मर के बीच हर कंडक्टर से होकर बहता है। चार्जर्स के करीब मुआवजा देने से स्थापना में I²R का नुकसान कम होता है, जो हर महीने बिजली बिल में दिखाई देता है।

5. फेज असंतुलन को ठीक किया जाता है, केवल मापा नहीं जाता है।संतुलन क्षमता वाला एक चार-तार उपकरण चरणों के बीच करंट को पुनर्वितरित करता है, न्यूट्रल लोडिंग को कम करता है और स्टालों पर वोल्टेज संतुलन में सुधार करता है। यह चार्जर उपलब्धता में भी सुधार करता है, क्योंकि कुछ इकाइयाँ वोल्टेज असंतुलन पर डीरेट होती हैं।

6. साइट विस्तार योग्य रहती है।हब चरणों में बनाए जाते हैं। एक मॉड्यूलर फ्रेम जैसे50A 480V वॉल-माउंटेड एएचएफस्टालों के जोड़े जाने पर समानांतर किया जा सकता है, इसलिए मुआवजा राजस्व के साथ बढ़ता है न कि उससे आगे।

7. मांग शुल्क और टैरिफ संरचना स्वच्छ संचालन को पुरस्कृत करती है।कई वाणिज्यिक टैरिफ अधिकतम मांग के लिए और कुछ बाजारों में, प्रतिक्रियाशील शक्ति के लिए शुल्क लेते हैं। असंतुलित और विकृत करंट समान वितरित ऊर्जा के लिए स्पष्ट मांग को बढ़ाता है। दोनों को ठीक करने से बिल की गई मांग कम हो जाती है और, प्रतिक्रियाशील शुल्क वाले बाजारों में, एक दंड हटा दिया जाता है जो अन्यथा साइट उपयोग के साथ बढ़ता है।

चार्जिंग हब के लिए मुआवजे का आकार और कॉन्फ़िगरेशन कैसे करें

चरण 1 - कुछ भी गणना करने से पहले चार्जर्स को वर्गीकृत करें।एसी और डीसी स्टालों की संख्या, उनकी पावर रेटिंग, डीसी इकाइयाँ सिक्स-पल्स या एक्टिव फ्रंट-एंड रेक्टिफायर का उपयोग करती हैं या नहीं, और साइट नियंत्रक उन्हें कैसे अनुक्रमित करता है, रिकॉर्ड करें। छह 120 kW डीसी चार्जर वाला एक हब बारह 22 kW एसी इकाइयों से बहुत अलग व्यवहार करता है।

चरण 2 - व्यस्त अवधि में सर्वेक्षण करें, कमीशनिंग पर नहीं।कई वाहन चार्ज हो रहे हों तो स्पेक्ट्रम को मापें। एक वाहन कनेक्ट होने पर ली गई कमीशनिंग सर्वेक्षण हार्मोनिक करंट और असंतुलन दोनों को कम आंकती है, और परिणामी साइजिंग पहले व्यस्त शनिवार से ही अपर्याप्त होती है।

चरण 3 - सहवर्ती मांग पर आकार।चार्जर शायद ही कभी रेटेड पावर पर एक साथ चलते हैं, लेकिन साइट नियंत्रक लगभग सहवर्ती चोटियाँ बना सकते हैं। मापी गई अधिकतम सहवर्ती हार्मोनिक करंट पर आकार और स्टाल वृद्धि और परिवेश डीरेटिंग के लिए 25 प्रतिशत हेडरूम जोड़ें।

चरण 4 - लेआउट के अनुरूप मुआवजे को रखें।एलवी बोर्ड पर एक एकल केंद्रीय इकाई बनाए रखना सबसे सरल है; चार्जर समूहों के पास वितरित मॉड्यूल नुकसान को कम करते हैं। कई हब मुख्य बोर्ड पर एक75A कैबिनेटऔर एक माध्यमिक वितरण बिंदु पर एक30A मॉड्यूलका उपयोग करते हैं।

चरण 5 - साइट नियंत्रक और किसी भी सौर के साथ समन्वय करें।चार्जर अनुक्रमण, लोड प्रबंधन और पीवी इन्वर्टर सभी करंट वेवफॉर्म को बदलते हैं। पुष्टि करें कि फ़िल्टर का प्रतिक्रिया समय साइट नियंत्रण लूप से तेज है, और इन्वर्टर और फ़िल्टर दोनों एक ही मात्रा को विनियमित करने का प्रयास नहीं कर रहे हैं।

चरण 6 - चरम पर सत्यापित करें और दस्तावेज़ करें।एक व्यस्त अवधि के दौरान एक सत्यापन माप चलाएं, THDi, असंतुलन, PF और न्यूट्रल करंट रिकॉर्ड करें, और उपयोगिता और वारंटी उद्देश्यों के लिए रिपोर्ट रखें।

हब ऑपरेटरों के लिए एक व्यावहारिक विचार: मुआवजे को मूल विद्युत डिजाइन में शामिल किया जाना चाहिए, न कि पहली झिलमिलाहट शिकायत के बाद जोड़ा जाना चाहिए। एक पूर्ण हब में रेट्रोफिटिंग फिल्टर का निर्माण के दौरान इसे निर्दिष्ट करने की तुलना में अधिक लागत आती है और इसके लिए शटडाउन की आवश्यकता हो सकती है जो चार्जिंग राजस्व के साथ संघर्ष करता है। स्विचबोर्ड का ऑर्डर देने से पहले साइट लेआउट के मुकाबलेएएचएफ रेंजकी समीक्षा करें, और उपयोगिता के साथ मीटरिंग व्यवस्था की पुष्टि करें ताकि अनुपालन बिंदु और फिल्टर स्थान मेल खा सकें।

ईपीसी विनिर्देश में क्या लिखना है।अनुपालन बिंदु और सीमाएँ, आवश्यक प्रतिक्रिया समय वर्ग, वायरिंग कॉन्फ़िगरेशन और न्यूट्रल रेटिंग, क्षतिपूर्ति किए जाने वाले हार्मोनिक ऑर्डर, निगरानी प्रोटोकॉल, और परीक्षण पर लोड स्थिति सहित सत्यापन प्रक्रिया बताएं। वे छह आइटम लगभग सभी अस्पष्टता को दूर करते हैं जो अन्यथा हैंडओवर पर सामने आती है, जब साइट व्यस्त होती है और कोई भी दोहरा सर्वेक्षण शेड्यूल नहीं करना चाहता है।

चार्जिंग परियोजनाओं पर बार-बार होने वाली तीन गलतियाँ।सहयोग कारक के बिना चार्जर नेमप्लेट THDi से साइजिंग एक ओवरसाइज़्ड यूनिट का उत्पादन करती है जो कभी भी आधे लोड से ऊपर नहीं चलती है। एक वाहन से जुड़े कमीशनिंग सर्वेक्षण से साइजिंग विपरीत उत्पादन करती है। और सिंगल-फेज एसी स्टालों वाले हब के लिए थ्री-वायर यूनिट निर्दिष्ट करने से न्यूट्रल करंट अछूता रह जाता है, जो सबसे आम कारण है कि एक ऑपरेटर रिपोर्ट करता है कि फिल्टर ने "समस्या को ठीक नहीं किया"।

चार्जर डीरेटिंग कर्व पर विचार करें।कुछ डीसी चार्जर इनपुट वोल्टेज विकृत या असंतुलित होने पर आउटपुट कम कर देते हैं, जो सीधे प्रति स्टाल राजस्व को कम करता है। ऑपरेटर शायद ही कभी दोनों को जोड़ते हैं, लेकिन खराब पावर क्वालिटी वाले हब साफ आपूर्ति वाले समान साइट की तुलना में प्रति घंटे दस से पंद्रह प्रतिशत कम ऊर्जा वितरित कर सकते हैं। मुआवजे से पहले और बाद में एक स्टाल समूह को उपकरणित करना इंजीनियरिंग शब्दों के बजाय व्यावसायिक शब्दों में लाभ को मापने का एक सरल तरीका है।

मीटरिंग को संचालन के लिए दृश्यमान रखें।एक फ़िल्टर जो लॉग करता है लेकिन केवल वार्षिक ऑडिट में पढ़ा जाता है, वह थोड़ा योगदान देता है। ऑपरेटर के मौजूदा डैशबोर्ड पर प्रमुख मान - THDi, PF, न्यूट्रल करंट, मॉड्यूल स्थिति - को उजागर करें, और बढ़ते न्यूट्रल करंट पर एक अलार्म सेट करें, जो नए सिंगल-फेज लोड या विफल मॉड्यूल का सबसे पहला संकेतक है।

ऊर्जावान होने से पहले उपयोगिता के साथ समन्वय करें।जहां कनेक्शन समझौते में हार्मोनिक या झिलमिलाहट सीमाएं शामिल हैं, प्रस्तावित मुआवजे और इच्छित कमीशनिंग परीक्षण की उपयोगिता को सूचित करें। कुछ नेटवर्क को परीक्षण गवाह की आवश्यकता होती है, और इसे पहले से जानने से दूसरी यात्रा से बचा जा सकता है। यह ऑपरेटर को पहले व्यस्त सप्ताहांत के लिए एक नामित संपर्क भी देता है, जब झिलमिलाहट या वोल्टेज शिकायतों के बारे में प्रश्न सबसे अधिक उत्पन्न होने की संभावना होती है।

बारह महीने बाद पुनः माप के लिए बजट।चार्जिंग साइटें औद्योगिक संयंत्रों की तुलना में तेजी से बदलती हैं: स्टाल जोड़े जाते हैं, वाहन मिश्रण बदलता है, और साइट नियंत्रकों को फर्मवेयर अपडेट प्राप्त होते हैं जो संयोग व्यवहार को बदलते हैं। एक वार्षिक माप की लागत बहुत कम होती है और ऑपरेटर को यह बताती है कि मूल साइजिंग अभी भी फिट बैठती है या नहीं, या अगले ग्रीष्मकालीन शिखर से पहले एक और मॉड्यूल जोड़ा जाना चाहिए या नहीं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या एसी चार्जर को हार्मोनिक फ़िल्टरिंग की आवश्यकता होती है?

वे कर सकते हैं, खासकर संख्या में। ऑनबोर्ड चार्जर स्पेक्ट्रम निर्धारित करता है, और सिंगल-फेज इकाइयाँ न्यूट्रल करंट और असंतुलन पैदा करती हैं। कई एसी स्टालों वाले हब को अक्सर फोर-वायर मुआवजे की आवश्यकता होती है, भले ही प्रत्येक व्यक्तिगत चार्जर हानिरहित दिखे।

चार्जिंग हब को किस प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है?

तेज प्रतिक्रिया मायने रखती है क्योंकि स्टाल सेकंड में चालू होते हैं। 5 एमएस वर्ग की एक इकाई चरणों का अनुसरण करती है, जबकि धीमी डिवाइस केवल औसत को ठीक करती हैं और क्षणिक विकृति छोड़ देती हैं जो कनेक्शन बिंदु पर झिलमिलाहट के रूप में दिखाई देती है।

क्या एक एएचएफ एसी और डीसी दोनों चार्जर की सेवा कर सकता है?

हाँ, यदि यह फोर-वायर सक्षम है और संयुक्त सहवर्ती हार्मोनिक करंट पर आकार का है। जहां एसी और डीसी समूह अलग-अलग बोर्डों से खिलाए जाते हैं, वहां वितरित मॉड्यूल आमतौर पर एक एकल केंद्रीय इकाई की तुलना में बेहतर परिणाम देते हैं।

साइट मौजूद होने से पहले हार्मोनिक करंट का अनुमान कैसे लगाया जाए?

चार्जर डेटाशीट के THDi आंकड़ों का उपयोग करें, रेटेड इनपुट करंट से गुणा करें, साइट नियंत्रक विनिर्देश से सहयोग कारक के साथ स्टालों में आरएमएस में योग करें, फिर 25 प्रतिशत हेडरूम जोड़ें। कमीशनिंग पर सत्यापित करें और समायोजित करें।

क्या सौर कैनोपी आवश्यकता को बदलती है?

यह करंट की दिशा बदलता है और दिन के दौरान इन्वर्टर हार्मोनिक्स जोड़ता है। साइट के निर्यात होने पर फ़िल्टर स्थिर रहना चाहिए, और प्रतिक्रियाशील सेटिंग्स को इन्वर्टर के स्वयं के वोल्टेज नियंत्रण से लड़ने से बचना चाहिए।

क्या होगा यदि उपयोगिता ट्रांसफार्मर पर सीमाएं निर्दिष्ट करती है, बोर्ड पर नहीं?

फिर अनुपालन बिंदु चार्जर्स और किसी भी असंतुलित लोड के ऊपर बैठता है। उस सीमा पर सब कुछ मापने के लिए सीटी रखें, या स्वीकार करें कि हब में स्थानीय मुआवजा ट्रांसफार्मर सेकेंडरी पर लिए गए माप को संतुष्ट नहीं कर सकता है।

निष्कर्ष

चार्जिंग हब तीन समस्याओं को जोड़ते हैं जिन्हें मानक मुआवजे उपकरण खराब तरीके से संभालते हैं: तेज चरण, फेज असंतुलन और एक न्यूट्रल जो ट्रिपलेन करंट ले जाता है। फोर-वायर, फास्ट-रिस्पांस फिल्टर को सहवर्ती मांग पर ग्रोथ हेडरूम के साथ आकार दें, कमीशनिंग पर बजाय व्यस्त अवधि के दौरान सर्वेक्षण करें, और उपयोगिता के लिए परिणाम का दस्तावेज़ करें। मूल डिजाइन में मुआवजे को शामिल करना पहली शिकायत के बाद रेट्रोफिटिंग की तुलना में काफी सस्ता है।

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