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

我们制定了行动计划，实施了缓解解决方案，并进一步评估了我们的现场结果。我们注意到，我们的节能效果提高了 10%，车队的正常运行时间提高了 20%。
Nina Sadighi，Eradeh Power Consulting 创始人

为了应对美国各地车队电气化需求不断增长给现有配电基础设施带来的挑战，Eradeh 着手确定电动汽车充电管理策略并解决电能质量问题。使用 ETAP Digital Twin 进行系统建模，执行根本原因分析。最终的综合报告有助于合规性评估和制定行动计划以实施缓解解决方案并进一步评估现场结果。

Eradeh Power Consulting 为各行各业的电力系统提供设计、工程和规划服务以及全面的解决方案。该公司将久经考验的专业知识与创新方法相结合，在电力工程领域提供卓越的服务，确保其客户实现毫不妥协的可靠性、运营效率和可持续增长。通过严谨的设计、数据驱动的洞察力和坚定不移的质量标准，他们将电力基础设施挑战转化为进步的机遇。

Location: 美国德克萨斯州休斯顿

Year: 2024

目的与方法

  • 确定如何有效研究与电能质量相关的运营效率低下的根本原因
  • 制定计划提高电动汽车充电的可靠性，以节省能源成本
  • 实施分析流程以协助合规性审查

本案例研究介绍了对拥有 300 多个电动货车充电站的场地的不平衡（每相）谐波失真进行现场记录测量的见解和观察。对该站点进行的不平衡谐波分析 (UBHA) 显示，各个相电流和电压的失真度超出极限，并且配电设备额定过载（例如变压器 K 额定值和电缆热极限）。此外，该研究还探讨了如何使用有源/无源谐波滤波器等技术来减轻场地内和公共耦合点 (PCC) 计算出的不平衡谐波失真。

我们交付了什么

ETAP 的统一 Digital Twin 和 ETAP 工程服务执行 不平衡谐波分析 (UBHA) 以评估由于电动充电 (EV) 系统引入的谐波失真而导致的整体系统响应。 

ETAP 的简化电气系统建模方法采用现有设备（变压器、滤波器等）和潜在解决方案配置的数字版本。现场测量的谐波数据可以集成到 Digital Twin 模型中，以验证和微调分析。该解决方案 还有助于确定是否符合电动汽车站设计和计算所需的所有电气标准。 

结果

提高运营效率并节省能源成本

  • 通过减少谐波引起的损耗和提高整体电能质量，节省能源 10%。
  • 通过缓解设备误操作和误跳闸等问题，将车队的正常运行时间提高了 20%。
  • 通过找到更好的设备解决方案来防止设备在受到谐波时过热，从而减少谐波影响，从而减少电气设备损坏。
  • 识别并缓解导致电压或电流谐波失真超过 IEEE 5/19/2022 等行业标准规定的限值的配置和条件。
  • 使用精确的 Digital Twin 模型持续预测和检测系统故障的能力。

在这里，我们重点关注电能质量为何重要以及导致电动汽车谐波的原因。电能质量是对您的运营的无声威胁，它会给您带来经济损失。它影响设备的可靠性、影响设备的寿命、影响运行效率和能源成本。

Nina Sadighi，PE，SMIEEE，Eradeh Power Consulting 创始人


使用 ETAP 创建了几种场景来执行模拟并确定各种操作条件下的系统响应，包括不平衡负载和不同系统配置的影响。

Deepika Tummala，ETAP 电气工程师



视频

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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