ผลกระทบของฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้า

การทำความเข้าใจผลกระทบของฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้ามีประโยชน์มากในการทำให้สิ่งต่าง ๆ ทำงานได้อย่างราบรื่นและปลอดภัยฮาร์มอนิกส์คือการเปลี่ยนแปลงในคลื่นไฟฟ้าที่อาจทำให้เกิดปัญหาต่าง ๆ เช่นความร้อนมากเกินไปอุปกรณ์ที่ทำลายลงและมีประสิทธิภาพน้อยลงบทความนี้อธิบายถึงฮาร์มอนิกประเภทต่าง ๆ สิ่งที่ทำให้พวกเขาและปัญหาที่พวกเขาสามารถสร้างในระบบพลังงานที่ใช้ในอุตสาหกรรมและธุรกิจนอกจากนี้เรายังจะพิจารณาวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้เช่นการใช้ตัวกรองพิเศษหม้อแปลงที่ออกแบบมาเพื่อจัดการฮาร์โมนิกและการตรวจสอบคุณภาพพลังงานเป็นประจำเป้าหมายของเราคือการให้คำแนะนำที่ชัดเจนและเรียบง่ายในการจัดการฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: ฮาร์มอนิกส์

ทำความเข้าใจฮาร์มอนิกส์ในวิศวกรรมพลังงาน

ฮาร์มอนิกเป็นกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่ความถี่สูงกว่าซึ่งเป็นทวีคูณของความถี่พื้นฐานพวกเขาสามารถทำให้เกิดปัญหาเช่นรูปคลื่นที่บิดเบี้ยวความร้อนพิเศษและประสิทธิภาพที่ลดลงในอุปกรณ์ไฟฟ้าฮาร์มอนิกแปลก ๆ ซึ่งเกิดขึ้นที่ทวีคูณแปลก ๆ ของความถี่พื้นฐานเพิ่มการบิดเบือนและความร้อนแม้แต่ฮาร์มอนิกส์ซึ่งเกิดขึ้นที่ความถี่พื้นฐานที่ทวีคูณก็อาจทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าร้อนสูงเกินไปHarmonics Triplen ซึ่งเป็นฮาร์มอนิกแปลก ๆ ชนิดหนึ่งสามารถใช้สายไฟที่เป็นกลางมากเกินไปและทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าร้อนสูงเกินไป

ฮาร์มอนิกสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: บวกลบและลำดับศูนย์ฮาร์โมนิกลำดับบวกเพิ่มความร้อนเป็นพิเศษให้กับระบบฮาร์โมนิกลำดับเชิงลบลดพลังของมอเตอร์และเพิ่มความร้อนฮาร์โมนิกลำดับศูนย์ทำให้เกิดความร้อนในสายไฟที่เป็นกลางการบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD) เป็นการวัดผลกระทบของฮาร์มอนิกส์โดยมีค่าที่สูงกว่าแสดงการบิดเบือนมากขึ้น

ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมอุปกรณ์เช่นไดรฟ์ความถี่ตัวแปรสร้างการบิดเบือนจำนวนมากเพื่อลดปัญหาเหล่านี้เราสามารถใช้ตัวกรองและหม้อแปลงพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อจัดการกับฮาร์มอนิกระดับสูงการตรวจสอบคุณภาพของพลังงานอย่างสม่ำเสมอช่วยค้นหาและแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกและรับรองการปฏิบัติตามมาตรฐาน IEEE 519เครื่องมือขั้นสูงสามารถวัดได้ถึง Harmonic 511th เพื่อช่วยจัดการปัญหาเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประเภทของฮาร์มอนิก

ฮาร์โมนิกแปลก ๆ

รูปที่ 2: ฮาร์โมนิกแปลก ๆ

ฮาร์มอนิกแปลก ๆ คือฮาร์มอนิกที่มีความหลากหลายของความถี่หลักเช่นฮาร์โมนิกที่ 3, 5 และ 7ฮาร์มอนิกเหล่านี้อาจทำให้เกิดปัญหาใหญ่ในระบบพลังงานเพราะสามารถเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและทำให้ทำงานได้ไม่ดีเมื่อมีฮาร์โมนิกแปลก ๆ พวกเขาจะเพิ่มการสูญเสียการต่อต้านและการสูญเสียกระแสไฟฟ้าในหม้อแปลงการสูญเสียความต้านทานหรือที่เรียกว่าการสูญเสียI²Rเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสฮาร์มอนิกทำให้ตัวนำร้อนขึ้นความร้อนพิเศษนี้เกิดจากพลังงานที่สูญเสียไปเป็นความร้อนเนื่องจากความต้านทานในตัวนำการสูญเสียกระแสไหล่ Eddy เกิดขึ้นเมื่อกระแสเหนี่ยวนำไหลอยู่ภายในแกนกลางของหม้อแปลงและสร้างความร้อนการปรากฏตัวของฮาร์มอนิกทำให้เอฟเฟกต์เหล่านี้แย่ลงเนื่องจากแกนหม้อแปลงต้องเผชิญกับสนามแม่เหล็กความถี่ที่สูงขึ้นซึ่งสร้างกระแสวนและความร้อนมากขึ้น

ฮาร์มอนิกระดับสูงในระดับสูงสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของหม้อแปลงเพื่อลดความเสี่ยงของความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลวที่เป็นไปได้การลดลงของหม้อแปลงหมายถึงการใช้มันที่ความจุต่ำกว่าความสามารถในการจัดอันดับเพื่อลดความร้อนที่เกิดจากฮาร์มอนิกสิ่งนี้ทำให้หม้อแปลงทำงานได้อย่างปลอดภัยและทำให้นานขึ้นDerating เกี่ยวข้องกับการหาเนื้อหาฮาร์มอนิกที่มีและการคำนวณการสูญเสียพิเศษที่เกิดจากฮาร์มอนิกเหล่านี้เมื่อทราบถึงการสูญเสียเหล่านี้ความสามารถในการโหลดของหม้อแปลงจะถูกปรับเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ

กล่าวง่ายๆว่าหม้อแปลงเนื่องจากฮาร์มอนิกแปลก ๆ เกี่ยวข้องกับการดูเนื้อหาฮาร์มอนิกของโหลดอย่างระมัดระวังวิศวกรใช้มิเตอร์คุณภาพพลังงานเพื่อวัดเนื้อหาฮาร์มอนิกและดูว่ามันมีผลต่อหม้อแปลงอย่างไรจากนั้นข้อมูลจากการวัดเหล่านี้จะถูกใช้เพื่อหาปริมาณการลดภาระของหม้อแปลงเพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัย

แม้แต่ฮาร์มอนิก

รูปที่ 3: แม้แต่ฮาร์มอนิก

แม้แต่ฮาร์โมนิกก็เป็นความถี่ที่มีหลายความถี่หลักเช่น 2nd (120 Hz), 4 (240 Hz) และฮาร์โมนิกที่ 6 (360 Hz) เมื่อความถี่หลักคือ 60 Hzในระบบพลังงานแม้แต่ฮาร์มอนิกมักจะเล็กเพราะโหลดไม่เชิงเส้นส่วนใหญ่ส่วนใหญ่ผลิตฮาร์มอนิกแปลก ๆอย่างไรก็ตามการปรากฏตัวของฮาร์มอนิกสามารถแสดงปัญหาเฉพาะภายในระบบไฟฟ้า

แม้แต่ฮาร์มอนิกมักจะบ่งบอกถึงการชดเชย DC ในระบบออฟเซ็ต DC เกิดขึ้นเมื่อมีส่วนประกอบกระแสตรง (DC) ผสมกับรูปคลื่นกระแสสลับ (AC)สิ่งนี้อาจเกิดจากการแก้ไขครึ่งคลื่นซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากวงจรเรียงกระแสแตกวงจรเรียงกระแสเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยน AC เป็น DC และเมื่อมันแตกมันสามารถสร้างรูปคลื่นที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งนำไปสู่การชดเชย DCการชดเชย DC ที่แนะนำโดยแม้แต่ฮาร์มอนิกอาจทำให้เกิดปัญหาหลายอย่างในระบบไฟฟ้าผลกระทบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือความอิ่มตัวของหม้อแปลงเมื่อหม้อแปลงมีประสบการณ์การชดเชย DC แกนของมันสามารถกลายเป็นแม่เหล็กอิ่มตัวในระหว่างการเลือกครึ่งวงจรของรูปคลื่น ACความอิ่มตัวนี้นำไปสู่การดึงกระแสมากเกินไปทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าร้อนสูงเกินไปและอาจทำให้เกิดการคดเคี้ยวหลักนอกจากนี้การชดเชย DC อาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเชิงกลและเสียงรบกวนในหม้อแปลงความอิ่มตัวของแม่เหล็กของแกนกลางส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนที่แข็งแกร่งซึ่งอาจเป็นทั้งเสียงดังและสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างของหม้อแปลงแม้แต่การชดเชย DC ขนาดเล็กมากกว่า 1% ของกระแสที่ได้รับการจัดอันดับก็อาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงเหล่านี้ได้

แม้แต่ฮาร์มอนิกก็สามารถใช้เป็นเครื่องมือวินิจฉัยได้การปรากฏตัวของพวกเขาในระบบไฟฟ้าสามารถช่วยระบุปัญหาที่เกี่ยวข้องกับวงจรเรียงกระแสหรือส่วนประกอบอื่น ๆ ที่อาจแนะนำองค์ประกอบ DC เข้าสู่ระบบด้วยการตรวจสอบและวิเคราะห์แม้กระทั่งฮาร์มอนิกวิศวกรสามารถตรวจจับและแก้ไขปัญหาได้เร็วป้องกันความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นและสร้างความมั่นใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของระบบการกระจายพลังงาน

ฮาร์มอนิกส์สาม

รูปที่ 4: ฮาร์โมนิกส์สาม

Harmonics Triplen เป็นหลายประเภทพิเศษของ Harmonic ที่สามสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นที่ 3, 9, 15 และอื่น ๆพวกเขาผลิตโดยเฉพาะโดยอุปกรณ์เฟสเดี่ยวและอาจทำให้เกิดปัญหาที่สำคัญในระบบไฟฟ้า

ปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งที่เกิดจากฮาร์โมนิกสามชนิดคือการล้นของสายไฟที่เป็นกลางในระบบสามเฟสที่สมดุลกระแสน้ำในลวดที่เป็นกลางควรยกเลิกซึ่งกันและกันอย่างไรก็ตามฮาร์โมนิกสามเท่าจากอุปกรณ์เฟสเดี่ยวไม่ได้ยกเลิกในลวดที่เป็นกลางแต่พวกมันรวมเข้าด้วยกันทำให้เกิดกระแสมากเกินไปสิ่งนี้สามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับลวดที่เป็นกลาง

ฮาร์โมนิกสามัญสามารถรบกวนสายโทรศัพท์ได้ส่วนที่มีความถี่สูงของฮาร์มอนิกเหล่านี้สามารถสร้างเสียงรบกวนในสายการสื่อสารที่ขนานกับสายไฟเสียงนี้สามารถลดคุณภาพของสัญญาณโทรศัพท์และขัดขวางระบบการสื่อสาร

อีกประเด็นสำคัญของ Triplen Harmonics คือ Transformer Hepoatedหม้อแปลงถูกสร้างขึ้นเพื่อจัดการระดับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงฮาร์โมนิกส์ Triplen เพิ่มกระแส RMS (Root Mean Square) ในขดลวดหม้อแปลงทำให้เกิดความร้อนเป็นพิเศษหากหม้อแปลงไม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับความร้อนพิเศษนี้มันสามารถนำไปสู่การสลายฉนวนและความล้มเหลวในที่สุด

เพื่อลดผลกระทบของฮาร์โมนิกสามชนิดหม้อแปลงพิเศษที่เรียกว่าหม้อแปลง K-Rated สามารถใช้งานได้หม้อแปลงเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับกระแสฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นโดยไม่ต้องมีความร้อนสูงเกินไปพวกเขามีระบบระบายความร้อนที่ดีกว่าและทำด้วยวัสดุที่สามารถทนต่อความร้อนพิเศษที่เกิดจากฮาร์มอนิก

ลำดับฮาร์มอนิก

ลำดับฮาร์มอนิกอธิบายถึงความถี่ที่แตกต่างกันของคลื่นไฟฟ้าโต้ตอบกับคลื่นหลักซึ่งช่วยให้เราเข้าใจผลกระทบต่อระบบพลังงานของพวกเขาลำดับฮาร์มอนิกมีสามประเภทหลัก: บวกลบและศูนย์

ฮาร์มอนิกลำดับบวก

ฮาร์โมนิกลำดับบวกรวมถึงความถี่เช่นฮาร์โมนิกที่ 1, 4 และ 7ฮาร์มอนิกเหล่านี้เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับคลื่นหลักพวกเขาเพิ่มกระแสในระบบและสร้างความร้อนพิเศษในส่วนประกอบความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถสร้างความเสียหายให้กับฉนวนลดประสิทธิภาพของระบบและทำให้ส่วนประกอบสลายตัวเร็วกว่าที่คาดไว้ในมอเตอร์ฮาร์มอนิกเหล่านี้ขัดขวางสนามแม่เหล็กซึ่งทำให้มอเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยลงและลดอายุการใช้งานให้สั้นลงในการจัดการกับปัญหาเหล่านี้มีประโยชน์ในการใช้ตัวกรองหรืออุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อตรวจสอบและลดฮาร์โมนิกลำดับเชิงบวก

ฮาร์มอนิกลำดับเชิงลบ

ฮาร์โมนิกลำดับเชิงลบรวมถึงความถี่เช่นฮาร์โมนิกที่ 2, 5 และ 8ฮาร์มอนิกเหล่านี้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับคลื่นหลักพวกเขาลดพลังของมอเตอร์และสร้างความร้อนเป็นพิเศษซึ่งสามารถทำลายฉนวนกันความร้อนทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเชิงกลและลดอายุการใช้งานของมอเตอร์และส่วนประกอบอื่น ๆหม้อแปลงยังสามารถประสบกับความสูญเสียที่เพิ่มขึ้นและความร้อนสูงเกินไปเนื่องจากฮาร์มอนิกเหล่านี้การตรวจสอบและการติดตั้งตัวกรองที่เหมาะสมสามารถช่วยจัดการฮาร์โมนิกลำดับเชิงลบและผลข้างเคียงของพวกเขา

ฮาร์โมนิกส์ลำดับศูนย์

ฮาร์โมนิกลำดับศูนย์รวมถึงความถี่เช่นฮาร์โมนิกที่ 3, 6 และ 9ฮาร์มอนิกเหล่านี้ไม่ได้สร้างสนามแม่เหล็กหมุน แต่แทนที่จะสะสมในลวดที่เป็นกลางทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและได้รับความเสียหายนี่เป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่มีโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้นการใช้หม้อแปลงพิเศษและตัวกรองฮาร์มอนิกสามารถช่วยจัดการความร้อนพิเศษและลดเนื้อหาฮาร์มอนิกในระบบป้องกันความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายต่อสายไฟที่เป็นกลาง

สาเหตุของฮาร์มอนิกส์ไฟฟ้า

ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมอุปกรณ์ไฟฟ้าบางประเภทมักจะทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกปัญหานี้เป็นเรื่องปกติกับอุปกรณ์เช่นไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFDs) และอินเวอร์เตอร์อุปกรณ์เหล่านี้เปลี่ยนกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้า (DC) จากนั้นสร้างเอาต์พุต AC ความถี่ตัวแปรเพื่อควบคุมความเร็วมอเตอร์อย่างแม่นยำในแอปพลิเคชันต่างๆ

ในระหว่างการแปลงนี้อุปกรณ์เหล่านี้จะดึงกระแสไฟฟ้าในแบบที่ไม่เป็นเชิงเส้นและไม่สม่ำเสมอแทนที่จะเป็นแบบที่เรียบและเหมือนคลื่นของโหลดปกติการดึงกระแสที่ไม่สม่ำเสมอนี้จะเพิ่มส่วนประกอบฮาร์มอนิกให้กับระบบไฟฟ้าทำให้เกิดการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าเหตุผลหลักสำหรับการวาดกระแสไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอนี้คือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ภายในเช่นวงจรเรียงกระแสและวงจรสลับซึ่งจะดึงกระแสในบางช่วงเวลาในช่วงรอบ ACตัวอย่างเช่น VFD ที่ควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรมแรกจะเปลี่ยน AC ที่เข้ามาเป็น DC แล้วใช้อินเวอร์เตอร์เพื่อสร้างเอาต์พุต AC ความถี่ตัวแปรเพื่อปรับความเร็วมอเตอร์ขั้นตอนการแก้ไขเกี่ยวข้องกับการสลับชิ้นส่วนที่ดึงกระแสในการระเบิดมากกว่าอย่างต่อเนื่องการระเบิดของปัจจุบันบิดเบือนรูปคลื่นสร้างฮาร์มอนิก

ฮาร์มอนิกเหล่านี้อาจทำให้เกิดปัญหาหลายอย่างในระบบพลังงานอุตสาหกรรมพวกเขาสามารถเพิ่มความร้อนในหม้อแปลงและชิ้นส่วนไฟฟ้าอื่น ๆ ลดประสิทธิภาพและอายุการใช้งานการบิดเบือนฮาร์มอนิกยังสามารถทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนมีความผิดปกติเพิ่มการสูญเสียพลังงานและอาจรบกวนระบบการสื่อสาร

เพื่อลดผลกระทบเหล่านี้ผู้ผลิตอุปกรณ์ออกแบบผลิตภัณฑ์เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)มาตรฐานเหล่านี้ จำกัด ปริมาณการบิดเบือนฮาร์มอนิกอุปกรณ์ของพวกเขาสามารถแนะนำในระบบพลังงานมาตรฐาน EMC ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์แต่ละตัวไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนมากเกินไปซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อระบบพลังงานทั้งหมดอย่างไรก็ตามถึงแม้จะมีอุปกรณ์ที่สอดคล้องกับ EMC แต่ผลรวมของอุปกรณ์จำนวนมากที่ทำงานในเวลาเดียวกันก็ยังสามารถทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกอย่างมีนัยสำคัญสิ่งนี้ทำให้จำเป็นที่จะต้องตรวจสอบและจัดการฮาร์มอนิกในการตั้งค่าอุตสาหกรรมอย่างแข็งขัน

ปัญหามีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในระดับฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น

ปัญหาในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ฮาร์มอนิกสามารถทำให้เกิดปัญหาใหญ่ในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อนพิเศษที่สร้างขึ้นโดยกระแสฮาร์มอนิกสามารถสลายฉนวนและใส่ความเครียดในชิ้นส่วนของเครื่องสิ่งนี้สามารถทำให้เครื่องเหล่านี้ล้มเหลวได้เร็วขึ้นมีชีวิตที่สั้นลงและต้องการการซ่อมแซมมากขึ้นการสั่นสะเทือนของฮาร์มอนิกยังสามารถทำให้เกิดการสึกหรอบนเครื่องทำให้ปัญหาแย่ลง

ประสิทธิภาพลดลง

ฮาร์มอนิกทำให้การสูญเสียความต้านทาน (การสูญเสียI²R) ในสายไฟและหม้อแปลงแย่ลงการสูญเสียเหล่านี้สร้างความร้อนเป็นพิเศษซึ่งทำให้ระบบพลังงานมีประสิทธิภาพน้อยลงความร้อนพิเศษสามารถเพิ่มความเร็วในการชราภาพของวัสดุฉนวนซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวบ่อยครั้งและการใช้พลังงานที่สูงขึ้น

ทริปเบรกเกอร์วงจรที่ไม่ได้วางแผนและฟิวส์เป่า

ระดับฮาร์มอนิกสูงสามารถทำให้เบรกเกอร์วงจรเดินทางและฟิวส์ระเบิดได้โดยไม่มีเหตุผลที่ดีสิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะฮาร์มอนิกส์อาจทำให้เกิดความร้อนและการรบกวนแม่เหล็กมากเกินไปในอุปกรณ์ความปลอดภัยเหล่านี้ทำให้ทำงานไม่ถูกต้องการสะดุดที่ไม่พึงประสงค์นี้สามารถขัดขวางการดำเนินงานทำให้เกิดการหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนและต้องการการบำรุงรักษามากขึ้น

ปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความไวต่อการบิดเบือนฮาร์มอนิกมากฮาร์มอนิกส์อาจทำให้เกิดปัญหาในอุปกรณ์เช่นคอมพิวเตอร์อุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนอื่น ๆการรบกวนจากความถี่ฮาร์มอนิกสามารถทำให้ข้อมูลยุ่งเหยิงก่อให้เกิดข้อผิดพลาดในการสื่อสารและลดประสิทธิภาพซึ่งต้องการการกรองและการป้องกันเพิ่มเติม

เสียงสะท้อนที่ไม่คาดคิด

ความถี่ฮาร์มอนิกสามารถผสมกับความถี่ธรรมชาติของระบบพลังงานทำให้เกิดเสียงสะท้อนเสียงสะท้อนเหล่านี้สามารถสร้างกระแสฮาร์มอนิกและแรงดันไฟฟ้าที่แข็งแกร่งขึ้นนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าเกินความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์การค้นหาและแก้ไขเงื่อนไขที่สะท้อนกลับช่วยป้องกันความล้มเหลวอย่างรุนแรงในระบบพลังงาน

วิธีแก้ปัญหาฮาร์มอนิกส์

การติดตั้งตัวกรอง

ตัวกรองเป็นโซลูชั่นที่ใช้งานได้จริงและประหยัดสำหรับการลดฮาร์มอนิกในระบบการกระจายพลังงานตัวกรองฮาร์มอนิกได้รับการออกแบบมาเพื่อปิดกั้นหรือลดความถี่ฮาร์มอนิกที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะช่วยให้ความถี่พื้นฐานผ่านผ่านได้เท่านั้นกระบวนการนี้ช่วยในการทำความสะอาดรูปคลื่นไฟฟ้าและบรรเทาผลกระทบของฮาร์มอนิกส์

เพื่อใช้ตัวกรองอย่างมีประสิทธิภาพการสำรวจฮาร์มอนิกเป็นสิ่งจำเป็นการสำรวจเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องวิเคราะห์คุณภาพพลังงานเพื่อวัดระดับและประเภทของฮาร์มอนิกที่มีอยู่ในระบบด้วยการระบุความถี่ฮาร์มอนิกที่เฉพาะเจาะจงและแหล่งที่มาของพวกเขาวิศวกรสามารถออกแบบและติดตั้งตัวกรองที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของระบบมีตัวกรองประเภทต่าง ๆ เช่นตัวกรองแบบพาสซีฟแอคทีฟและไฮบริดแต่ละตัวมีแอพพลิเคชั่นและผลประโยชน์เฉพาะตัวกรองแบบพาสซีฟประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำตัวเก็บประจุและตัวต้านทานพวกเขาได้รับการปรับเพื่อกรองความถี่ฮาร์มอนิกเฉพาะตัวกรองแบบพาสซีฟนั้นประหยัดต้นทุนและใช้งานง่าย แต่อาจมีขนาดใหญ่และยืดหยุ่นน้อยลงในระบบไดนามิกตัวกรองที่ใช้งานอยู่ใช้พลังงานอิเล็กทรอนิกส์เพื่อต่อต้านการบิดเบือนฮาร์มอนิกแบบไดนามิกพวกเขามีความหลากหลายมากขึ้นและสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงโปรไฟล์ฮาร์มอนิกแบบเรียลไทม์ตัวกรองที่ใช้งานอยู่มีราคาแพงกว่า แต่ให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในสภาพโหลดตัวแปรตัวกรองไฮบริดรวมส่วนประกอบตัวกรองแบบพาสซีฟและแอคทีฟเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและค่าใช้จ่ายพวกเขาเสนอวิธีการที่สมดุลโดยให้การบรรเทาฮาร์มอนิกที่มีประสิทธิภาพด้วยการลงทุนในระดับปานกลาง

ใช้หม้อแปลง K-factor สูง

รูปที่ 5: หม้อแปลง K-factor สูงและรูปคลื่นปัจจุบัน

หม้อแปลง K-factor สูงถูกสร้างขึ้นเพื่อจัดการกับความร้อนพิเศษที่เกิดจากกระแสฮาร์มอนิก"K-factor" เป็นคะแนนที่แสดงให้เห็นว่าหม้อแปลงสามารถจัดการกับกระแสน้ำเหล่านี้ได้ดีเพียงใดโดยไม่ร้อนเกินไปหม้อแปลงเหล่านี้มีฉนวนกันความร้อนและระบบระบายความร้อนที่ดีกว่าเพื่อจัดการความร้อนพิเศษจากฮาร์มอนิกพวกเขาสามารถกำจัดความร้อนพิเศษป้องกันความเสียหายและทำให้ชีวิตของหม้อแปลงนานขึ้นด้วยการจัดการระดับฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นหม้อแปลงเหล่านี้จะลดความเสี่ยงของความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลวทำให้ระบบการกระจายพลังงานมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

การใช้หม้อแปลง K-factor สูงต้องใช้การวางแผนอย่างรอบคอบพวกเขามีค่าใช้จ่ายมากขึ้นและยากต่อการติดตั้งมากกว่าหม้อแปลงปกติกระบวนการเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบโดยละเอียดเพื่อหาคะแนน K-factor ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเฉพาะการตรวจสอบนี้เกี่ยวข้องกับการดูเนื้อหาฮาร์มอนิกของภาระและความเข้าใจว่ามันมีผลต่อหม้อแปลงอย่างไรวิศวกรใช้เครื่องมือในการวัดระดับฮาร์มอนิกและคำนวณความร้อนพิเศษที่เกิดจากฮาร์มอนิกเหล่านี้

เมื่อกำหนดคะแนน K-factor ที่ถูกต้องขั้นตอนต่อไปคือการสร้างสมดุลให้กับผลประโยชน์ระยะยาวกับต้นทุนเริ่มต้นหม้อแปลง K-factor สูงลดความต้องการการบำรุงรักษาและปรับปรุงความน่าเชื่อถือซึ่งสามารถชดเชยค่าใช้จ่ายในการซื้อและการติดตั้งที่สูงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปอย่างไรก็ตามการติดตั้งหม้อแปลงเหล่านี้มีความซับซ้อนดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อลดการหยุดชะงักซึ่งรวมถึงการกำหนดเวลาหยุดทำงานที่เป็นไปได้สำหรับการเปลี่ยนหรือติดตั้งหม้อแปลงและพิจารณาผลกระทบทั้งหมดต่อการดำเนินงาน

แบบสำรวจคุณภาพพลังงานปกติ

การตรวจสอบคุณภาพพลังงานปกติเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาระบบไฟฟ้าให้แข็งแรงและทำงานได้ดีการตรวจสอบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าอย่างเป็นระบบเพื่อค้นหาและแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนด้วยการตรวจสอบคุณภาพพลังงานอย่างต่อเนื่องเรามั่นใจว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานได้ดียาวนานขึ้นและเชื่อถือได้มากขึ้นควรทำการวัดที่จุดสำคัญในระบบเช่นที่พลังงานเข้าและที่แผงการกระจายการรวบรวมข้อมูลปกติช่วยให้รูปแบบจุดที่อาจแสดงปัญหาในการพัฒนาเช่นการเพิ่มระดับเสียงไฟฟ้าหรือการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้ามิเตอร์คุณภาพพลังงานซึ่งวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันเป็นเครื่องมือหลักที่ใช้ในการตรวจสอบเหล่านี้ข้อมูลการบันทึกมิเตอร์ขั้นสูงเมื่อเวลาผ่านไปให้ภาพที่สมบูรณ์ของแนวโน้มคุณภาพพลังงานการดูข้อมูลนี้จะช่วยค้นหาความแตกต่างจากสภาวะปกติทำให้สามารถแก้ไขได้ทันเวลาและลดความเสี่ยงของการทำลายอุปกรณ์

การปฏิบัติตามมาตรฐาน IEEE 519

มาตรฐาน IEEE 519 กำหนดกฎสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ยอมรับได้และการบิดเบือนปัจจุบันในระบบไฟฟ้ากฎเหล่านี้ช่วยป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์และสร้างความมั่นใจในความน่าเชื่อถือของระบบ

ตารางด้านล่างแสดงมาตรฐาน IEEE 519-2014 สำหรับการบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD) ในแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน:

รูปที่ 6: ตารางแสดงขีด จำกัด การบิดเบือนฮาร์มอนิกทั้งหมด (THD) สำหรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสในระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

เครื่องวิเคราะห์คุณภาพพลังงานเป็นเครื่องมือที่ช่วยวัดฮาร์มอนิกถึงฮาร์มอนิก 511เครื่องวิเคราะห์เหล่านี้ให้ข้อมูลโดยละเอียดที่ช่วยให้การตรวจสอบและการจัดการคุณภาพพลังงานที่แม่นยำพวกเขาช่วยระบุความถี่ฮาร์มอนิกที่เฉพาะเจาะจงและขนาดของพวกเขาเพื่อให้สามารถแก้ไขปัญหาได้

การตรวจสอบคุณภาพพลังงานอย่างสม่ำเสมอทำให้มั่นใจได้ว่าระดับฮาร์มอนิกจะอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้และช่วยตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนการจัดการฮาร์มอนิกส์อย่างมีประสิทธิภาพเกี่ยวข้องกับการค้นหาและแก้ไขแหล่งที่มาของการบิดเบือนเช่นการติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิกและการอัพเกรดหม้อแปลง

บทสรุป

ฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้าอาจทำให้เกิดปัญหามากมายเช่นความร้อนสูงเกินไปความล้มเหลวของอุปกรณ์และความไร้ประสิทธิภาพโดยการทำความเข้าใจกับฮาร์โมนิกประเภทต่าง ๆ - แปลก ๆ แม้กระทั่งและสาม - และวิธีที่พวกเขาส่งผลกระทบต่อชิ้นส่วนไฟฟ้าวิศวกรสามารถทำนายและแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ดีขึ้นการใช้โซลูชันเช่นตัวกรองฮาร์มอนิกหม้อแปลงพิเศษที่จัดการความร้อนเป็นพิเศษและการตรวจสอบคุณภาพพลังงานอย่างสม่ำเสมอช่วยให้ระบบเชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพตามมาตรฐาน IEEE 519 ทำให้มั่นใจได้ว่าระดับฮาร์มอนิกอยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัยปกป้องทั้งอุปกรณ์และการดำเนินงานการจัดการฮาร์มอนิกส์ไม่เพียง แต่ทำให้ระบบไฟฟ้าอยู่ได้นานขึ้น แต่ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาทำให้เป็นส่วนสำคัญของวิศวกรรมไฟฟ้าที่ทันสมัย

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. อันตรายของฮาร์มอนิกส์คืออะไร?

อันตรายของฮาร์มอนิกส์รวมถึงความร้อนสูงของอุปกรณ์ไฟฟ้าความล้มเหลวของฉนวนก่อนวัยอันควรการสูญเสียที่เพิ่มขึ้นการทำงานผิดปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความไวการรบกวนการสะดุดของเบรกเกอร์วงจรและเงื่อนไขการสั่นพ้องที่อาจเกิดขึ้นซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อส่วนประกอบ

2. ผลกระทบของฮาร์โมนิกต่อคุณภาพพลังงานและการสูญเสียในระบบการกระจายพลังงานคืออะไร?

ฮาร์มอนิกส์ลดคุณภาพพลังงานโดยการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าและรูปคลื่นในปัจจุบันซึ่งนำไปสู่การสูญเสียที่เพิ่มขึ้นในหม้อแปลงและตัวนำลดประสิทธิภาพความร้อนสูงเกินไปและการรบกวนด้วยอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในการปฏิบัติงานและเพิ่มค่าบำรุงรักษา

3. อะไรคือสาเหตุสำคัญของฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้า?

สาเหตุสำคัญของฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้าคือการมีโหลดแบบไม่เชิงเส้นเช่นไดรฟ์ความถี่ผันแปรอินเวอร์เตอร์วงจรเรียงกระแสและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ที่ดึงกระแสไฟฟ้าในลักษณะที่ไม่ใช่ sinusoidal แนะนำกระแสฮาร์มอนิกเข้าสู่ระบบ

4. ผลกระทบของฮาร์โมนิกต่อปัจจัยพลังงานของระบบการกระจายคืออะไร?

ฮาร์มอนิกส่งผลเสียต่อปัจจัยพลังงานของระบบการกระจายโดยการเพิ่มพลังงานที่ชัดเจนส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงและต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้นเนื่องจากการสูญเสียที่เพิ่มขึ้นและความสามารถที่ลดลงของส่วนประกอบของระบบ

5. ฮาร์มอนิกส์ในระบบการกระจายพลังงานไฟฟ้าคืออะไร?

ฮาร์มอนิกส์ในระบบการกระจายพลังงานไฟฟ้าเป็นกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่ความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มทวีคูณของความถี่พื้นฐาน (60 Hz ในสหรัฐอเมริกา)เป็นผลมาจากการโหลดแบบไม่เชิงเส้นและทำให้เกิดการบิดเบือนในรูปคลื่นซึ่งนำไปสู่ปัญหาการปฏิบัติงานและประสิทธิภาพต่าง ๆ ภายในระบบ