Что произойдет, когда гармонические искажения достигнут своего пика?

В идеальной энергосистеме напряжение и ток должны быть идеальными и плавными синусоидальными волнами. Однако в реальной электросети она наполнена различными нелинейными нагрузками (такими как преобразователи частоты, выпрямители, светодиодные светильники, источники питания ИБП и т. д.), которые действуют как грубые «редакторы», искажая и обрезая плавные синусоидальные волны, генерируя большое количество шума с частотами, кратными основной частоте - эти шумы называются гармониками.

Общее гармоническое искажение (THD) — это количественный показатель, используемый для измерения степени искажения формы сигнала. Когда коэффициент THD внезапно достигает своего пика, это не просто числовое изменение; это указывает на то, что вся энергосистема сталкивается с-всесторонним "штормом искажений", последствия которого являются серьезными и-многогранными.

1. Прямое воздействие на энергетическое оборудование и линии.

⑴ Трансформатор и кабель: Гармонические токи вызывают значительный скин-эффект и эффект близости, в результате чего ток течет более концентрировано на поверхности проводника, что приводит к увеличению эффективного сопротивления. В то же время высокочастотные-гармоники вызовут дополнительные потери в железе в сердечнике. Увеличение сопротивления и увеличение потерь в совокупности приводят к резкому повышению температуры трансформатора и кабеля. В легких случаях это может ускорить старение изоляции и сократить срок ее службы; в тяжелых случаях это может привести к разрушению изоляции и возгоранию. Трансформатор, нормально работающий при полной нагрузке на промышленной частоте, уже может находиться в сильно перегруженном состоянии в гармонической среде.

(2) Вращающиеся машины (генераторы/двигатели): Гармонические токи, протекающие в двигатель, создают обратное вращающееся магнитное поле, что приводит к тормозному моменту, снижению эффективности двигателя и вызывает перегрев обмоток и механическую вибрацию. В генераторах гармоническая нагрузка приведет к выделению дополнительного тепла в роторе, которое может превысить мощность их систем охлаждения, что приведет к повреждению ротора.

⑶ Конденсаторы и устройства компенсации реактивной мощности: это область, наиболее подверженная гармоническим проблемам. Конденсаторы обладают чрезвычайно низким сопротивлением высокочастотным-гармоникам и поглощают большое количество гармонических токов, что может привести к серьезной перегрузке по току. Еще опаснее то, что они могут образовывать параллельный резонанс с индуктивностью системы, усиливая гармонический ток в несколько и даже десятки раз. Это может легко привести к перегоранию предохранителя конденсатора, вздутию или даже взрыву конденсатора, в результате чего шкаф компенсации реактивной мощности не сможет функционировать должным образом.