Para abordar el desafío a la infraestructura de distribución existente debido a las crecientes demandas de electrificación de la flota en los EE. UU., Eradeh se propuso identificar estrategias de gestión de carga de vehículos eléctricos y abordar problemas de calidad de la energía. Utilizando un ETAP Digital Twin para el modelado del sistema, se realizó un análisis de causa raíz. El informe exhaustivo resultante ayudó con las evaluaciones de cumplimiento y el desarrollo de un plan de acción para implementar soluciones de mitigación y una evaluación adicional de los resultados de campo.
Eradeh Power Consulting ofrece servicios de diseño, ingeniería y planificación y soluciones integrales para sistemas de energía en una amplia gama de industrias. La empresa ofrece excelencia en ingeniería energética combinando experiencia probada en el tiempo con enfoques innovadores, asegurando que sus clientes logren confiabilidad absoluta, eficiencia operativa y crecimiento sustentable. A través de un diseño riguroso, conocimientos basados en datos y estándares de calidad inquebrantables, transforman los desafíos de la infraestructura energética en oportunidades de avance.
Location: Houston, Texas, Estados Unidos
Year: 2024
Objetivo y métodos
- Identificar cómo investigar eficazmente la causa raíz de las ineficiencias operativas relacionadas con la calidad de la energía.
- Desarrollar un plan para mejorar la confiabilidad de la carga de vehículos eléctricos para ahorrar costos de energía.
- Implementar procesos de análisis para ayudar con las revisiones de cumplimiento
Este estudio de caso presenta información y observaciones obtenidas de mediciones registradas en campo de distorsiones armónicas desbalanceadas (por fase) en un sitio con más de 300 estaciones de carga para furgonetas eléctricas. El análisis armónico desbalanceados (UBHA) realizado para el sitio reveló que se excedían los límites de distorsión para las corrientes y voltajes de fase individuales, así como sobrecargas en la clasificación de equipos de distribución de energía (como la clasificación K del transformador y los límites térmicos del cable). Además, el estudio analizó cómo las distorsiones armónicas desbalanceadas calculadas dentro del sitio y en el punto de acoplamiento común (PCC) pueden mitigarse utilizando técnicas como el uso de filtros armónicos activos/pasivos, entre otros.
Qué ofrecemos
El servicio unificado Digital Twin de ETAP y los servicios de ingeniería de ETAP realizan análisis armónicos desbalanceados (UBHA) para evaluar la respuesta general del sistema debido a la distorsión armónica introducida por los sistemas de carga eléctrica (EV).
El enfoque simplificado de modelado de sistemas eléctricos de ETAP emplea versiones digitales de los equipos existentes (transformadores, filtros, etc.) y posibles configuraciones de soluciones. Los datos armónicos medidos en campo se pueden integrar en el modelo Digital Twin para validar y ajustar el análisis. La solución también ayuda a determinar el cumplimiento de todos los estándares eléctricos necesarios para el diseño y los cálculos de estaciones de vehículos eléctricos.
Resultados
Mayor eficiencia operativa y ahorro en costes de energía
- Aumento del ahorro energético en un 10% al reducir las pérdidas inducidas por armónicos y mejorar la calidad general de la energía.
- Incremento del tiempo de actividad de la flota en un 20% al mitigar problemas como el mal funcionamiento del equipo y los disparos molestos.
- Reducción de daños en los equipos eléctricos al reducir la influencia armónica gracias a la identificación de mejores soluciones de equipos para evitar el sobrecalentamiento cuando están sujetos a armónicos.
- Identificación y mitigación de configuraciones y condiciones que causan distorsión armónica de tensión o corriente que exceden los límites establecidos por estándares de la industria como IEEE 5/19/2022.
- Capacidad continua para predecir y detectar fallos del sistema utilizando un modelo Digital Twin preciso.
Aquí nos centramos en por qué es importante la calidad de la energía y qué causa los armónicos en los vehículos eléctricos. La calidad de la energía es una amenaza silenciosa para su operación y le está costando dinero. Afecta la confiabilidad del equipo, su vida útil, su eficiencia operativa y también los costos de energía.
Nina Sadighi, PE, SMIEEE, Fundadora de Eradeh Power Consulting
Se crearon varios escenarios utilizando ETAP para realizar simulaciones y determinar las respuestas del sistema en diversas condiciones operativas, incluidos los efectos de la carga desbalanceada y diferentes configuraciones del sistema.
Deepika Tummala, ingeniera eléctrica de ETAP
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How Unbalanced Harmonics from EV Charging Stations Impact Supply & Distribution Equipment
The escalating demand for fleet electrification across the U.S. presents a significant challenge to existing distribution infrastructure, necessitating EV charging management strategies to meet electrical energy demands and address power quality issues. Level 2 and Level 3 EV chargers, equipped with power electronic converters and PWM technology, generate non-sinusoidal currents, exacerbating power quality concerns at individual sites. The effect of rapid voltage changes (RVC) introduced by this equipment is also discussed. This case study features insights and observations from field-recorded measurements of unbalanced (per-phase) harmonic distortions at a site with over 300 electric van charging stations. The unbalanced harmonic analysis (UBHA) conducted by Eradeh Power Consulting using ETAP Software for the site, revealed distortion limits being exceeded for individual phase currents and voltages as well as power distribution equipment rating overloads (such as transformer K-rating and cable thermal limits). The presentation also discusses how unbalanced harmonic distortions calculated within the site and at the point of common coupling (PCC) can be mitigated using techniques such as the use of active / passive harmonic filters amongst others.
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