Гармонические явления в электрических системах: причины, следствия и риски

Гармоникиявляются критическими, но часто пропускаемыми явлением в электрических системах. Они представляют искажения идеальной синусоидальной формы волны напряжения или тока, возникающих на частотах, которые являются целочисленными кратными фундаментальной частоты (например, 50 Гц или 60 Гц). В то время как гармоники присущи современным энергетическим системам, их неконтролируемое присутствие может привести к серьезным оперативным и финансовым последствиям. В этой статье будут изучаться их причины, эффекты и риски.

Что вызывает гармоники?

ГармоникиВ первую очередь происходят из нелинейных нагрузок - высказывания, где ток не соответствует форме волны синусоидального напряжения. Общие примеры включают:

Переменные частоты приводов (VFD) в промышленных двигателях, питания переключателей (например, компьютеры, серверы, светодиодное освещение), инверторы возобновляемых энергии (солнечные/ветровые системы), непрестрагиваемые источники питания (UPS) и зарядные станции электромобилей. Эти нагрузки нарушают плавный поток тока, создавая искаженные формы волны. Например, VFD может рисовать ток в коротких импульсах, а не непрерывной синусоидальной волне, что приводит к гармоникам, таким как 3 -й (150 Гц), 5 -е (250 Гц) или 7 -е (350 Гц) гармоники.

Каковы последствия гармоник?  

Гармоники разрушают качество энергии и накладывают значительные скрытые затраты на энергетическую инфраструктуру:  

Гармоники вызывают потери энергии и увеличение затрат. Например, гармонические токи пятого порядка могут привести к тому, что в системах распределения США могут привести к 15% дополнительным энергетическим отходам (Министерство энергетических исследований США). Эта неэффективность может привести к более высоким счетам за электроэнергию.  

Это может привести к повреждению оборудования и снижению продолжительности жизни, поскольку гармонические токи генерируют вихревые течения и потери гистерезиса, что приводит к перегреву. Трансформеры, работающие в высокопоставленных средах, могут терпеть неудачу на 30–50% быстрее, чем их рейтинг срока службы. Кроме того, гармоники могут вызывать резонанс, что приводит к перегрузке конденсаторов и потенциальным взрывам или пожарам. Кроме того, в трехфазных системах гармоники третьего порядка (3-й, 9-е и т. Д.) Накапливаются на нейтральной линии, что может привести к перегреву.  

Гармоники могут также вызывать операционные сбои, особенно в конфиденциальном оборудовании, таком как медицинские устройства, лабораторные инструменты или серверы центров обработки данных, которые полагаются на чистую мощность. Искажение напряжения, вызванное гармониками, может привести к отказу оборудования, повреждению данных или незапланированному времени простоя.

Соблюдение и безопасность, связанные с гармониками, также имеют решающее значение. Превышение гармонических ограничений, указанных в таких стандартах, как IEEE 519-2022, могут привести к регулирующим штрафам. Кроме того, перегрев оборудования может создать пожарные опасности и риски безопасности.

Как профессиональный производитель и поставщик, мы предоставляем высококачественные продукты. Если вы заинтересованы в наших продуктах или у вас есть какие -либо вопросы, пожалуйста, не стесняйтесьсвязаться с нами.