How Eradeh uses ETAP to study unbalanced harmonics in EV charging stations to mitigate disruptions

私たちは行動計画を策定し、緩和策を実装し、現場での結果をさらに評価しました。エネルギー節約が10% 増加し、艦隊の稼働時間が20% 増加したことに気付きました。
ニーナ・サディギ、エラデ・パワー・コンサルティング創設者

米国全土における車両電動化の需要の高まりにより既存の配電インフラに生じる課題に対処するため、EradehはEV充電管理戦略を特定し、電力品質の問題に対処することに着手しました。システム モデリングにETAP Digital Twinを使用して、根本原因分析を実行しました。結果として得られた包括的なレポートは、コンプライアンス評価、緩和ソリューションを実装するための行動計画の策定、および現場での結果のさらなる評価に役立ちました。

Eradeh Power Consultingは、幅広い業界にわたる電力システムの設計、エンジニアリング、計画サービスと包括的なソリューションを提供しています。同社は、長年実証された専門知識と革新的なアプローチを組み合わせることで電力エンジニアリングの卓越性を実現し、顧客が妥協のない信頼性、運用効率、持続可能な成長を実現できるようにしています。厳格な設計、データに基づく洞察、揺るぎない品質基準を通じて、電力インフラの課題を前進の機会に変えています。

Location: テキサス州ヒューストン、米国

Year: 2024

目的と方法

  • 電力品質に関連する運用上の非効率性の根本原因を効果的に調査する方法を特定する
  • エネルギーコスト削減のためEV充電の信頼性を向上させる計画を策定する
  • コンプライアンスレビューを支援する分析プロセスを実装する

このケーススタディでは、300台を超える電気バンの充電ステーションがある場所で、不平衡 (位相ごと) の高調波歪みを現場で記録した測定から得られた洞察と観察を紹介します。現場で実施された不平衡高調波解析 (UBHA) により、個々の相電流と電圧の歪み限度を超えているだけでなく、配電装置の定格過負荷 (変圧器のK定格やケーブルの熱制限など) も超過していることが明らかになりました。また、この研究では、アクティブ/パッシブ高調波フィルタなどの技術を使用して、敷地内および共通結合点 (PCC) で計算された不平衡高調波歪みをどのように軽減できるかについても検討しました。

私たちが提供したもの

ETAPの統合Digital Twin とETAPエンジニアリング サービスが 不平衡高調波解析 (UBHA) を実行し、電気充電 (EV) システムによって発生する高調波歪みによる全体的なシステム応答を評価します。 

ETAPの簡素化された電気システム モデリング アプローチでは、既存の機器 (変圧器、フィルターなど) のデジタル バージョンと潜在的なソリューション構成を採用します。現場で測定された高調波データをDigital Twinモデルに統合して、分析を検証および微調整できます。このソリューションは、 電気自動車ステーションの設計と計算に必要なすべての電気規格への準拠を判断するのにも役立ちます。 

成果

運用効率の向上とエネルギーコストの削減

  • 高調波による損失を削減し、全体的な電力品質を改善することで、エネルギー節約が10% 増加しました。
  • 機器の誤操作や不必要なトリップなどの問題を軽減することで、車両の稼働時間を20% 増加しました。
  • 高調波の影響による過熱を防ぐためのより優れた機器ソリューションを特定することで、高調波の影響を軽減し、電気機器の損傷を軽減します。
  • IEEE 5/19/2022などの業界標準で定められた制限を超える電圧または電流の高調波歪みを引き起こす構成と条件を識別して軽減します。
  • 正確なDigital Twinモデルを使用して、システムの障害を継続的に予測および検出する機能。

ここでは、電力品質がなぜ重要なのか、EVで高調波が発生する原因は何かに焦点を当てます。電力品質は事業運営に対する静かな脅威であり、コストの増大につながります。これは機器の信頼性に影響し、機器の寿命に影響し、運用効率やエネルギーコストにも影響します。

ニーナ・サディギ、PE、SMIEEE、エラデ・パワー・コンサルティング創設者


ETAPを使用していくつかのシナリオを作成し、シミュレーションを実行して、不均衡な負荷やさまざまなシステム構成の影響など、さまざまな動作条件下でのシステム応答を決定しました。

Deepika Tummala氏、ETAP電気エンジニア



ビデオ

ETAP-Spark-2024-Case-studies-Eradeh-Power-Consulting

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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