Wat zal er gebeuren als de harmonische vervorming zijn hoogtepunt bereikt?

In een ideaal energiesysteem moeten de spanning en stroom perfecte en vloeiende sinusgolven zijn. In het echte elektriciteitsnet is het echter gevuld met verschillende niet-lineaire belastingen (zoals frequentieomvormers, gelijkrichters, LED-lampen, UPS-voedingen, enz.), die fungeren als ruwe "editors", die de vloeiende sinusgolven vervormen en afsnijden, waardoor een grote hoeveelheid ruis wordt gegenereerd met frequenties die gehele veelvouden zijn van de fundamentele frequentie - deze geluiden worden harmonischen genoemd.

Total Harmonic Distortion (THD) is een kwantitatieve indicator die wordt gebruikt om de mate van golfvormvervorming te meten. Wanneer de THD-snelheid plotseling naar zijn hoogtepunt stijgt, is dit niet slechts een simpele numerieke verandering; het geeft aan dat het hele energiesysteem wordt geconfronteerd met een alomtegenwoordige 'vervormingsstorm', met gevolgen die ernstig en veelzijdig zijn.

1. De directe impact op elektrische apparatuur en leidingen

⑴ Transformator en kabel: Harmonische stromen veroorzaken een aanzienlijk huideffect en nabijheidseffect, waardoor de stroom geconcentreerder op het oppervlak van de geleider vloeit, wat resulteert in een toename van de effectieve weerstand. Tegelijkertijd zullen hoogfrequente harmonischen extra ijzerverlies in de kern veroorzaken. De toename van de weerstand en de toename van het verlies leiden gezamenlijk tot een sterke stijging van de temperatuur van de transformator en de kabel. In milde gevallen kan dit de veroudering van de isolatie versnellen en de levensduur verkorten; in ernstige gevallen kan dit leiden tot kapotte isolatie en brand. Een transformator die normaal onder volledige belasting op de netfrequentie werkt, kan zich in een harmonische omgeving al in een ernstig overbelaste toestand bevinden.

(2) Roterende machines (generatoren/motoren): De harmonische stromen die in de motor stromen, genereren een omgekeerd roterend magnetisch veld, wat resulteert in een remkoppel, waardoor de efficiëntie van de motor afneemt en oververhitting van de wikkelingen en mechanische trillingen ontstaan. Bij generatoren zal de harmonische belasting ervoor zorgen dat er extra warmte in de rotor wordt gegenereerd, die de capaciteit van hun koelsystemen kan overschrijden, wat tot rotorschade kan leiden.

⑶ Condensatoren en apparaten voor blindvermogencompensatie: dit is het gebied dat het meest vatbaar is voor harmonische problemen. Condensatoren hebben een extreem lage impedantie voor hoogfrequente harmonischen-, waardoor ze een grote hoeveelheid harmonische stroom absorberen, wat tot ernstige overstroom kan leiden. Wat nog gevaarlijker is, is dat ze een parallelle resonantie kunnen vormen met de systeeminductie, waardoor de harmonische stroom verschillende keren of zelfs tientallen keren wordt versterkt. Dit kan er gemakkelijk voor zorgen dat de zekering van de condensator doorbrandt, dat de condensator uitpuilt of zelfs explodeert, waardoor de compensatiekast voor blindvermogen niet goed kan functioneren.