Harmoonilised nähtused elektrisüsteemides: põhjused, tagajärjed ja riskid

Harmooniaon elektrisüsteemides kriitiline, kuid sageli tähelepanuta jäetud nähtus. Need esindavad pinge või voolu ideaalse sinusoidaalse lainekuju moonutusi, esinedes sagedustel, mis on põhisageduse täisarvu korrutised (nt 50 Hz või 60 Hz). Kuigi harmoonilised on omane tänapäevastele jõusüsteemidele, võib nende kontrollimatu kohalolek põhjustada tõsiseid operatiivseid ja rahalisi tagajärgi. Selles artiklis uuritakse nende põhjuseid, tagajärgi ja riske.

Mis põhjustab harmoonilisi?

HarmooniaPeamiselt pärinevad mittelineaarsetest koormustest - riskidest, kus vool ei vasta sinusoidaalse pinge lainekujule. Levinumad näited hõlmavad järgmist:

Muutuva sagedusega draivid (VFD) tööstusmootorites, lülitusrežiimi toiteallikad (nt arvutid, serverid, LED-valgustus), taastuvenergia muundurid (päikeseenergia/tuulesüsteemid), katkematu toiteallikad (UPS) ja elektrisõidukite laadimisjaamad. Need koormused häirivad voolu sujuvat voolu, tekitades moonutatud lainekujusid. Näiteks võib VFD tõmmata voolu lühikestes impulssides, mitte pideva siinuslainena, mille tulemuseks on harmoonia nagu 3. (150 Hz), 5. (250 Hz) või 7. (350 Hz) harmoonia.

Millised on harmooniliste mõjud?  

Harmoonilised halvendavad energiakvaliteeti ja kehtestavad elektrienergia infrastruktuurile märkimisväärsed varjatud kulud:  

Harmoonilised põhjustavad energiakaotust ja suurenenud kulusid. Näiteks võib viienda astme harmoonilised voolud põhjustada jaotussüsteemides kuni 15% täiendavaid energiajäätmeid (USA energiauuringute osakond). See ebaefektiivsus võib põhjustada kõrgemaid elektriarveid.  

See võib põhjustada seadmete kahjustusi ja vähenenud eluea, kuna harmoonilised voolud tekitavad pöörisvoolusid ja hüstereesi kadusid, põhjustades ülekuumenemise. Kõrgharmoonilises keskkonnas töötavad trafod võivad ebaõnnestuda 30–50% kiiremini kui nende hinnatud eluiga. Lisaks võib harmoonilised põhjustada vastukaja, põhjustades kondensaatori ülekoormust ja võimalikke plahvatusi või tulekahjusid. Lisaks koguneb kolmefaasilistes süsteemides neutraalsele joonele kolmanda astme harmoonilised (3., 9. jne), põhjustades selle potentsiaalselt ülekuumenemise.  

Harmoonika võib põhjustada ka operatiivseid häireid, eriti tundlikes seadmetes, nagu meditsiiniseadmed, laboriinstrumendid või andmekeskuste serverid, mis tuginevad puhtale võimsusele. Harmoonilistest põhjustatud pingemoonutused võivad põhjustada seadmete rikke, andmete rikkumist või planeerimata seisakuid.

Harmoonilistega seotud vastavus- ja ohutusriskid on samuti kriitilised. Sellistes standardites nagu IEEE 519-2022 määratud harmooniliste piirangute ületamine võib põhjustada regulatiivseid trahve. Lisaks võib seadmete ülekuumenemine tekitada tuleohte ja ohutusriske.

Professionaalse tootja ja tarnijana pakume kvaliteetseid tooteid. Kui olete meie toodetest huvitatud või teil on küsimusi, palun palunVõtke meiega ühendust.