Хармонични явления в електрическите системи: причини, ефекти и рискове

Хармонициса критично, но често пренебрегвано явление в електрическите системи. Те представляват изкривявания на идеалната синусоидална форма на вълна на напрежение или ток, възникващи при честоти, които са цяло число множество от основната честота (например, 50 Hz или 60 Hz). Докато хармониците са присъщи на съвременните енергийни системи, тяхното неконтролирано присъствие може да доведе до тежки оперативни и финансови последици. Тази статия ще изследва техните причини, ефекти и рискове.

Какво причинява хармоници?

ХармонициОсновно произхождат от нелинейни натоварвания - отделения, при които токът не се привежда в съответствие със синусоидалното напрежение. Общите примери включват:

Променливи честотни устройства (VFD) в промишлени двигатели, захранване на режим на превключване (например компютри, сървъри, LED осветление), инвертори на възобновяема енергия (слънчеви/вятърни системи), непрекъснати захранвания (UPS) и станции за зареждане на електрически превозни средства. Тези натоварвания нарушават гладкия поток на ток, произвеждайки изкривени форми на вълни. Например, VFD може да начертае ток с къси импулси, а не в непрекъсната синусоидна вълна, което води до хармоници като 3 -ти (150 Hz), 5 -ти (250 Hz) или 7 -ми (350 Hz) хармоници.

Какви са ефектите на хармониците?  

Хармоници влошават качеството на мощността и налагат значителни скрити разходи за енергийната инфраструктура:  

Хармониците причиняват загуби на енергия и увеличени разходи. Например, хармоничните токове от пети ред могат да доведат до до 15% допълнителни енергийни отпадъци в разпределителните системи (Министерство на енергийните изследвания на САЩ). Тази неефективност може да доведе до по -високи сметки за електричество.  

Това може да причини повреди на оборудването и намален живот, тъй като хармоничните токове генерират вихрови токове и загуби на хистерезис, което води до прегряване. Трансформаторите, работещи в високо-хармонична среда, могат да се провалят с 30–50% по-бързо от номиналния им живот. Освен това хармониците могат да причинят резонанс, което води до претоварване на кондензатора и потенциални експлозии или пожари. Освен това, в трифазни системи, хармониците от трети ред (3-ти, 9-ти и др.) Натрупват се на неутралната линия, което потенциално я причинява да прегрява.  

Хармониците също могат да причинят оперативни прекъсвания, особено в чувствително оборудване като медицински изделия, лабораторни инструменти или сървъри за центрове за данни, които разчитат на чиста мощност. Изкривяването на напрежението, причинено от хармоници, може да доведе до повреда на оборудването, корупция на данните или непланиран престой.

Рисковете за съответствие и безопасност, свързани с хармониците, също са от решаващо значение. Превишаващи хармонични граници, посочени в стандарти като IEEE 519-2022, могат да доведат до регулаторни глоби. Освен това прегряването на оборудването може да създаде опасности от пожар и рискове за безопасност.

Като професионален производител и доставчик ние предоставяме висококачествени продукти. Ако се интересувате от нашите продукти или имате някакви въпроси, моля не се колебайтеСвържете се с нас.