IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Chapter 9 Case Studies.

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1 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Chapter 9 Case Studies Presenter: Paulo F Ribeiro Contributors: J. Wikston, E. Gunther, and M. Grady Tutorial on Harmonics Modeling and Simulation

2 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Case 1 Simulation of the potential harmonic impacts caused by DC motor drives of ski lifts in a ski area

3 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Single Line Diagram

4 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Scenarios Scenario SKIA.No Corrections. Scenario SKIB.30° phase shifting transformers added at Apollo and BigBoss ASDs. Scenario SKIC.Case SKIB, plus 1800 kVAr of filters.

5 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 SKIA, Voltage Waveform and Spectrum at Bus #1, Substation 12.5 kV (THD V = 12.2%)

6 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 SKIB, Voltage Waveform and Spectrum at Bus #6, Base (THD V = 8.7%)

7 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 SKIC, Voltage Waveform and Spectrum at Bus #6, Base (THD V = 2.7%)

8 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Case 2 Harmonics and interharmonics, the filter design, and design verification measurements associated with an industrial load

9 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Introduction The load and compensation Measurements Filter design Performance measurements

10 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Load and Compensation 6 pulse load Characteristic harmonic orders are n*p +/- 1 Initial design 5 th and 7 th on MV bus

11 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Measurements - Voltage Distortion

12 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Measurements – 200 ms window

13 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Measurements - Interharmonics

14 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Filter Design Type of filter Location of filter

15 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Filter Types

16 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Filter Location Utility bus Secondary of customers step-down Fault level reduced to ½ Utility bus impedance 100% variation Secondary of customer step-down 50%

17 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Performance Measurements

18 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Case 3 Analysis of harmonic impacts of variable frequency drives to the system

19 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 SuperHarm model one-line diagram

20 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Predicted voltage waveform distortion without filters

21 IEEE PES General Meeting, Tampa FL June 24-28, 2007 Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Santos, São Paulo, Agosto 5-8, 2007 Predicted voltage waveform distortion at Bus I with power factor correction capacitors