Fenomena Harmonik dalam Sistem Elektrik: Punca, Kesan, dan Risiko

Harmonikadalah fenomena kritikal namun sering diabaikan dalam sistem elektrik. Mereka mewakili gangguan bentuk gelombang sinusoidal yang ideal atau arus, yang berlaku pada frekuensi yang merupakan gandaan integer frekuensi asas (mis., 50 Hz atau 60 Hz). Walaupun harmonik wujud dalam sistem kuasa moden, kehadiran mereka yang tidak terkawal boleh membawa kepada akibat operasi dan kewangan yang teruk. Artikel ini akan meneroka sebab, kesan, dan risiko mereka.

Apa yang menyebabkan harmonik?

HarmonikTerutamanya berasal dari beban tidak linear -devices di mana arus tidak sejajar dengan bentuk gelombang voltan sinusoidal. Contoh biasa termasuk:

Pemacu Kekerapan Variabel (VFD) dalam motor industri, bekalan kuasa suis mod (mis., Komputer, pelayan, pencahayaan LED), penyongsang tenaga boleh diperbaharui (sistem solar/angin), bekalan kuasa yang tidak terganggu (UPS), dan stesen pengisian kenderaan elektrik. Beban ini mengganggu aliran lancar arus, menghasilkan bentuk gelombang yang terdistorsi. Sebagai contoh, VFD boleh menarik arus dalam denyutan pendek dan bukannya gelombang sinus yang berterusan, mengakibatkan harmonik seperti harmonik ke -3 (150 Hz), 5 (250 Hz), atau ke -7 (350 Hz).

Apakah kesan harmonik?  

Harmonik merendahkan kualiti kuasa dan mengenakan kos tersembunyi yang signifikan ke atas infrastruktur kuasa:  

Harmonik menyebabkan kerugian tenaga dan peningkatan kos. Sebagai contoh, arus harmonik kelima boleh mengakibatkan sehingga 15% sisa tenaga tambahan dalam sistem pengedaran (Jabatan Penyelidikan Tenaga A.S.). Ketidaksamaan ini boleh membawa kepada bil elektrik yang lebih tinggi.  

Ia boleh menyebabkan kerosakan peralatan dan mengurangkan jangka hayat, kerana arus harmonik menghasilkan arus eddy dan kehilangan histerisis, yang menyebabkan terlalu panas. Transformer yang beroperasi dalam persekitaran harmonik tinggi mungkin gagal 30-50% lebih cepat daripada jangka hayat mereka. Di samping itu, harmonik boleh menyebabkan resonans, yang membawa kepada kelebihan kapasitor dan letupan atau kebakaran yang berpotensi. Tambahan pula, dalam sistem tiga fasa, harmonik pesanan ketiga (ke-3, ke-9, dan lain-lain) berkumpul di garisan neutral, yang berpotensi menyebabkannya terlalu panas.  

Harmonik juga boleh menyebabkan gangguan operasi, terutamanya dalam peralatan sensitif seperti peranti perubatan, instrumen makmal, atau pelayan pusat data yang bergantung kepada kuasa bersih. Penyimpangan voltan yang disebabkan oleh harmonik boleh mengakibatkan kegagalan peralatan, rasuah data, atau downtime yang tidak dirancang.

Risiko pematuhan dan keselamatan yang berkaitan dengan harmonik juga kritikal. Melebihi had harmonik yang dinyatakan dalam piawaian seperti IEEE 519-2022 boleh mengakibatkan denda pengawalseliaan. Di samping itu, peralatan terlalu panas boleh membuat bahaya kebakaran dan risiko keselamatan.

Sebagai pengeluar dan pembekal profesional, kami menyediakan produk berkualiti tinggi. Sekiranya anda berminat dengan produk kami atau mempunyai sebarang pertanyaan, jangan raguHubungi kami.