Impluwensya ng mas mataas na harmonika ng boltahe at kasalukuyang sa pagpapatakbo ng mga de-koryenteng kagamitan

Ang mas mataas na boltahe at kasalukuyang harmonika ay nakakaapekto sa mga elemento ng mga sistema ng kuryente at mga linya ng komunikasyon.

Ang mga pangunahing anyo ng impluwensya ng mas mataas na harmonika sa mga sistema ng kuryente ay:

• pagtaas sa mga alon at boltahe ng mas mataas na harmonics dahil sa parallel at series resonances;

• pagbabawas ng kahusayan ng produksyon, paghahatid, paggamit ng mga proseso ng kuryente;

• pagtanda ng pagkakabukod ng mga de-koryenteng kagamitan at nagreresulta sa pagbawas sa buhay ng serbisyo nito;

• maling operasyon ng kagamitan.

Impluwensya ng mga resonance sa mga system

Ang mga resonance sa mga sistema ng kuryente ay karaniwang isinasaalang-alang sa mga tuntunin ng mga capacitor, lalo na ang mga power capacitor. Kapag ang harmonika ng kasalukuyang lumampas sa pinakamataas na pinahihintulutang antas para sa mga capacitor, ang huli ay hindi lumala sa kanilang pagganap, ngunit nabigo pagkatapos ng ilang sandali.

Ang isa pang lugar kung saan ang mga resonance ay maaaring magdulot ng pinsala sa kagamitan ay nasa overtone load control system. Upang maiwasan ang signal na masipsip ng mga power capacitor, ang kanilang mga circuit ay pinaghihiwalay ng isang tuned series filter (filter-«notch»). Sa kaso ng lokal na resonance, ang mga harmonika ng kasalukuyang sa power capacitor circuit ay tumataas nang husto, na humahantong sa pinsala sa nakatutok na kapasitor ng filter ng serye.

Sa isa sa mga pag-install, ang mga filter na nakatutok sa dalas ng 530 Hz na may pass current na 100 A ay hinarangan ang bawat circuit ng isang power capacitor na mayroong 15 na seksyon ng 65 kvar. Mga kapasitor nabigo ang mga filter na ito pagkatapos ng dalawang araw. Ang dahilan ay ang pagkakaroon ng isang harmonic na may dalas na 350 Hz, sa agarang paligid kung saan ang mga kondisyon ng resonance ay itinatag sa pagitan ng nakatutok na filter at ng mga power capacitor.

Epekto ng mga harmonika sa mga umiikot na makina

Ang boltahe at kasalukuyang mga harmonika ay humantong sa mga karagdagang pagkalugi sa stator windings, sa rotor circuits, at sa stator at rotor steel. Ang mga pagkalugi sa stator at rotor conductors dahil sa eddy currents at surface effect ay mas malaki kaysa sa tinutukoy ng ohmic resistance.

Ang mga daloy ng pagtagas na dulot ng mga harmonika sa mga end zone ng stator at rotor ay humantong sa mga karagdagang pagkalugi.

Sa isang tapered rotor induction motor na may pulsating magnetic flux sa stator at rotor, ang mas mataas na harmonics ay nagdudulot ng karagdagang pagkalugi sa bakal. Ang laki ng mga pagkalugi na ito ay nakasalalay sa anggulo ng pagkahilig ng mga puwang at ang mga katangian ng magnetic circuit.

Ang average na pamamahagi ng mga pagkalugi mula sa mas mataas na harmonics ay nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na data; stator winding 14%; rotor chain 41%; mga end zone 19%; asymmetrical wave 26%.

Maliban sa asymmetric wave losses, ang kanilang distribusyon sa mga kasabay na makina ay halos pareho.

Dapat pansinin na ang mga katabing kakaibang harmonika sa stator ng isang kasabay na makina ay nagdudulot ng mga harmonika ng parehong dalas sa rotor. Halimbawa, ang 5th at 7th harmonics sa stator ay nagdudulot ng 6th order current harmonics sa rotor, umiikot sa iba't ibang direksyon. Para sa mga linear system, ang average na density ng pagkawala sa ibabaw ng rotor ay proporsyonal sa halaga, ngunit dahil sa iba't ibang direksyon ng pag-ikot, ang density ng pagkawala sa ilang mga punto ay proporsyonal sa halaga (I5 + I7) 2.

Ang mga karagdagang pagkalugi ay isa sa mga pinaka-negatibong phenomena na dulot ng mga harmonika sa mga umiikot na makina. Ang mga ito ay humantong sa isang pagtaas sa pangkalahatang temperatura ng makina at sa lokal na overheating, malamang sa rotor. Ang mga motor ng squirrel cage ay nagbibigay-daan sa mas mataas na pagkalugi at temperatura kaysa sa mga motor na rotor ng sugat. Nililimitahan ng ilang alituntunin ang pinapayagang antas ng kasalukuyang negatibong sequence sa generator sa 10% at ang antas ng boltahe ng negatibong sequence sa mga input ng induction motor sa 2%. Ang pagpapaubaya ng mga harmonika sa kasong ito ay tinutukoy ng kung anong mga antas ng negatibong pagkakasunod-sunod na mga boltahe at mga alon ang kanilang nilikha.

Ang mga torque na nabuo ng mga harmonika. Ang mga harmonika ng kasalukuyang sa stator ay nagbibigay ng kaukulang mga torque: ang mga harmonika na bumubuo ng isang positibong pagkakasunud-sunod sa direksyon ng pag-ikot ng rotor, at bumubuo ng isang reverse sequence sa kabaligtaran na direksyon.

Ang mga maharmonya na alon sa stator ng makina ay nagdudulot ng puwersa sa pagmamaneho, na humahantong sa paglitaw ng mga torque sa baras sa direksyon ng pag-ikot ng maharmonya na magnetic field. Karaniwang napakaliit ng mga ito at bahagyang na-offset din dahil sa kabaligtaran ng direksyon. Gayunpaman, maaari silang maging sanhi ng pag-vibrate ng motor shaft.

Impluwensya ng mga harmonika sa static na kagamitan, mga linya ng kuryente. Ang mga kasalukuyang harmonika sa mga linya ay humantong sa karagdagang pagkawala ng kuryente at boltahe.

Sa mga linya ng cable, ang mga harmonic ng boltahe ay nagdaragdag ng epekto sa dielectric sa proporsyon sa pagtaas sa maximum na halaga ng amplitude. Ito naman ay nagpapataas ng bilang ng mga pagkabigo ng cable at mga gastos sa pagkumpuni.

Sa mga linya ng EHV, ang mga harmonic ng boltahe ay maaaring magdulot ng pagtaas sa pagkalugi ng corona para sa parehong dahilan.

Impluwensiya ng mas mataas na harmonika sa mga transformer

Ang mga harmonic ng boltahe ay nagdudulot ng pagtaas sa mga pagkawala ng hysteresis at pagkalugi ng eddy current sa bakal sa mga transformer, pati na rin ang mga pagkalugi ng paikot-ikot. Ang buhay ng serbisyo ng pagkakabukod ay nabawasan din.

Ang pagtaas sa mga pagkalugi ng paikot-ikot ay pinakamahalaga sa isang step-down na transpormer dahil ang pagkakaroon ng isang filter, kadalasang konektado sa AC side, ay hindi nakakabawas ng mga kasalukuyang harmonika sa transpormer. Samakatuwid, kinakailangan na mag-install ng isang malaking transpormer ng kapangyarihan. Ang lokal na overheating ng tangke ng transpormer ay sinusunod din.

Ang isang negatibong aspeto ng epekto ng mga harmonika sa mga high power na mga transformer ay ang sirkulasyon ng triple zero sequence na kasalukuyang sa delta connected windings. Ito ay maaaring matabunan sila.

Impluwensiya ng mas mataas na harmonika sa mga capacitor bank

Ang mga karagdagang pagkalugi sa mga de-koryenteng capacitor ay humantong sa sobrang pag-init sa kanila. Sa pangkalahatan, ang mga capacitor ay idinisenyo upang mapaglabanan ang isang tiyak na kasalukuyang labis na karga. Ang mga capacitor na ginawa sa Great Britain ay nagbibigay-daan sa labis na karga ng 15%, sa Europa at Australia - 30%, sa USA - 80%, sa CIS - 30%. Kapag ang mga halagang ito ay lumampas, na sinusunod sa mga kondisyon ng pagtaas ng boltahe ng mas mataas na mga harmonika sa mga input ng mga capacitor, ang huli ay nag-overheat at nabigo.

Impluwensya ng mas mataas na harmonika sa mga aparatong proteksyon ng power system

Ang mga harmonika ay maaaring makagambala sa pagpapatakbo ng mga proteksiyon na aparato o makapinsala sa kanilang operasyon. Ang likas na katangian ng paglabag ay nakasalalay sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng aparato. Ang mga digital relay at algorithm batay sa discretized data analysis o zero-crossing analysis ay partikular na sensitibo sa harmonics.

Kadalasan, ang mga pagbabago sa mga katangian ay maliit. Karamihan sa mga uri ng mga relay ay gagana nang normal hanggang sa antas ng pagbaluktot na 20%. Gayunpaman, ang pagtaas ng bahagi ng mga power converter sa mga network ay maaaring magbago sa sitwasyon sa hinaharap.

Ang mga problemang nagmumula sa mga harmonika ay iba para sa normal at emergency mode at hiwalay na tinatalakay sa ibaba.

Epekto ng mga harmonika sa mga emergency mode

Ang mga device na pang-proteksyon ay karaniwang tumutugon sa pangunahing frequency ng boltahe o kasalukuyang at anumang lumilipas na harmonic ay sinasala o hindi nakakaapekto sa aparato. Ang huli ay katangian ng mga electromechanical relay, lalo na ginagamit sa overcurrent na proteksyon. Ang mga relay na ito ay may mataas na pagkawalang-kilos, na ginagawang halos hindi sila sensitibo sa mas mataas na mga harmonika.

Ang mas makabuluhan ay ang impluwensya ng mga harmonika sa pagganap ng proteksyon batay sa pagsukat ng paglaban. Ang proteksyon sa distansya, kung saan ang paglaban ay sinusukat sa pangunahing dalas, ay maaaring magbigay ng mga makabuluhang error sa pagkakaroon ng mas mataas na mga harmonika sa kasalukuyang short-circuit (lalo na sa ika-3 order). Ang mataas na harmonic content ay kadalasang sinusunod kapag ang short-circuit current ay dumadaloy sa lupa (ground resistance ang nangingibabaw sa kabuuang loop resistance). Kung ang mga harmonika ay hindi na-filter, ang posibilidad ng maling operasyon ay napakataas.

Sa kaso ng isang metal na maikling circuit, ang kasalukuyang ay pinangungunahan ng pangunahing dalas. Gayunpaman, dahil sa saturation ng transpormer, nangyayari ang pangalawang curve distortion, lalo na sa kaso ng isang malaking bahagi ng DC sa pangunahing kasalukuyang. Sa kasong ito, mayroon ding mga problema sa pagtiyak ng normal na operasyon ng proteksyon.

Sa steady-state na mga kondisyon sa pagpapatakbo, ang nonlinearity na nauugnay sa overexcitation ng transformer ay nagdudulot lamang ng mga kakaibang pagkakasunud-sunod na harmonic. Ang lahat ng uri ng harmonics ay maaaring mangyari sa mga transient mode, na ang pinakamalaking amplitude ay karaniwang ang ika-2 at ika-3.

Gayunpaman, sa wastong disenyo, ang karamihan sa mga nakalistang problema ay madaling malutas. Ang pagpili ng tamang kagamitan ay nag-aalis ng marami sa mga paghihirap na nauugnay sa pagsukat ng mga transformer.

Ang Harmonic na pagsala, lalo na sa mga digital na proteksyon, ay pinakamahalaga para sa proteksyon sa distansya. Ang gawaing isinagawa sa larangan ng mga digital na pamamaraan ng pag-filter ay nagpakita na kahit na ang mga algorithm para sa naturang pag-filter ay kadalasang medyo kumplikado, ang pagkuha ng nais na resulta ay hindi nagpapakita ng mga partikular na paghihirap.

Ang impluwensya ng mga harmonika sa mga sistema ng proteksyon sa panahon ng normal na mga mode ng pagpapatakbo ng mga de-koryenteng network. Ang mababang sensitivity ng mga proteksiyon na aparato sa mga parameter ng mode sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay humahantong sa praktikal na kawalan ng mga problema na nauugnay sa mga harmonika sa mga mode na ito. Ang isang pagbubukod ay ang problema na nauugnay sa pagsasama ng mga makapangyarihang mga transformer sa network, na sinamahan ng isang pag-akyat sa magnetizing kasalukuyang.

Ang amplitude ng peak ay nakasalalay sa inductance ng transpormer, ang paglaban ng paikot-ikot at ang sandali kung saan naka-on ang turn-on. Ang natitirang flux sa instant bago lumipat sa bahagyang pagtaas o pagbaba ng amplitude, depende sa polarity ng flux na nauugnay sa paunang halaga ng instantaneous na boltahe. Dahil walang kasalukuyang sa pangalawang bahagi sa panahon ng magnetization, ang isang malaking pangunahing kasalukuyang ay maaaring maging sanhi ng pagkakaiba sa proteksyon sa maling trip.

Ang pinakamadaling paraan upang maiwasan ang mga maling alarma ay ang paggamit ng pagkaantala sa oras, ngunit maaari itong magdulot ng malubhang pinsala sa transpormer kung may aksidenteng nangyari habang ito ay naka-on. Sa pagsasagawa, ang pangalawang harmonic na naroroon sa inrush na kasalukuyang, hindi karaniwan ng mga network, ay ginagamit upang harangan ang proteksyon, kahit na ang proteksyon ay nananatiling medyo sensitibo sa mga panloob na pagkakamali ng transpormer sa panahon ng paglipat.

Epekto ng mga harmonika sa kagamitan ng mamimili

Ang impluwensya ng mas mataas na harmonika sa mga telebisyon

Ang mga harmonika na nagpapataas ng peak voltage ay maaaring magdulot ng pagbaluktot ng imahe at pagbabago sa liwanag.

Fluorescent at mercury lamp. Ang mga ballast ng mga lamp na ito kung minsan ay naglalaman ng mga capacitor at sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay maaaring mangyari ang resonance, na nagreresulta sa pagkabigo ng lampara.

Epekto ng mas mataas na harmonika sa mga computer

May mga limitasyon sa pinahihintulutang antas ng pagbaluktot sa mga network na nagpapagana sa mga computer at mga sistema ng pagpoproseso ng data. Sa ilang mga kaso, ang mga ito ay ipinahayag bilang isang porsyento ng nominal na boltahe (para sa isang computer IVM - 5%) o sa anyo ng ratio ng peak boltahe sa average na halaga (itinatakda ng CDC ang mga pinapayagang limitasyon nito sa 1.41 ± 0.1).

Ang impluwensya ng mas mataas na harmonika sa pag-convert ng mga kagamitan

Ang mga bingaw sa sinusoidal na boltahe na nagaganap sa panahon ng paglipat ng balbula ay maaaring makaapekto sa timing ng iba pang katulad na kagamitan o device na kinokontrol sa panahon ng zero voltage curve.

Ang impluwensya ng mas mataas na harmonics sa thyristor-controlled speed equipment

Sa teorya, ang mga harmonika ay maaaring makaapekto sa naturang kagamitan sa maraming paraan:

• ang mga notches ng sine wave ay nagdudulot ng malfunction dahil sa misfiring ng thyristors;

• boltahe harmonics ay maaaring maging sanhi ng misfires;

• ang nagreresultang resonance sa pagkakaroon ng iba't ibang uri ng kagamitan ay maaaring humantong sa mga surge at vibrations ng mga makina.

Ang mga epektong inilarawan sa itaas ay maaaring maramdaman ng ibang mga user na konektado sa parehong network. Kung ang gumagamit ay walang problema sa mga kagamitan na kinokontrol ng thyristor sa kanilang mga network, malamang na hindi ito makakaapekto sa iba pang mga gumagamit. Ang mga consumer na pinapagana ng iba't ibang mga bus ay maaaring makaimpluwensya sa isa't isa, ngunit ang distansya sa kuryente ay binabawasan ang posibilidad ng naturang pakikipag-ugnayan.

Epekto ng mga harmonika sa mga sukat ng kapangyarihan at enerhiya

Ang mga aparato sa pagsukat ay karaniwang naka-calibrate sa mga purong sinusoidal na boltahe at nagpapataas ng kawalan ng katiyakan sa pagkakaroon ng mas mataas na mga harmonika. Ang magnitude at direksyon ng harmonics ay mahalagang mga kadahilanan dahil ang tanda ng error ay tinutukoy ng direksyon ng harmonics.

Ang mga error sa pagsukat na dulot ng mga harmonika ay lubos na nakadepende sa uri ng mga instrumento sa pagsukat. Karaniwang na-overestimate ng mga conventional induction meter ang mga pagbabasa ng ilang porsyento (6% bawat isa) kung ang gumagamit ay may pinagmulan ng distortion. Awtomatikong pinaparusahan ang mga naturang user para sa pagpapasok ng mga pagbaluktot sa network, kaya nasa kanilang sariling interes na magtatag ng naaangkop na paraan ng pagsugpo sa mga pagbaluktot na ito.

Walang quantitative data sa impluwensya ng harmonics sa katumpakan ng peak load measurement. Ipinapalagay na ang impluwensya ng mga harmonika sa katumpakan ng pagsukat ng peak load ay kapareho ng sa katumpakan ng pagsukat ng enerhiya.

Ang tumpak na pagsukat ng enerhiya, anuman ang hugis ng kasalukuyang at boltahe na mga kurba, ay ibinibigay ng mga elektronikong metro, na may mas mataas na halaga.

Ang mga harmonika ay nakakaapekto sa parehong katumpakan ng reaktibong pagsukat ng kapangyarihan, na malinaw na tinukoy lamang sa kaso ng mga sinusoidal na alon at boltahe, at ang katumpakan ng pagsukat ng power factor.

Ang impluwensya ng mga harmonika sa katumpakan ng inspeksyon at pagkakalibrate ng mga instrumento sa mga laboratoryo ay bihirang banggitin, bagaman ang aspetong ito ng bagay ay mahalaga din.

Ang impluwensya ng mga harmonika sa mga circuit ng komunikasyon

Ang mga harmonika sa mga circuit ng kuryente ay nagdudulot ng ingay sa mga circuit ng komunikasyon.Ang isang mababang antas ng ingay ay humahantong sa ilang kakulangan sa ginhawa, habang ito ay tumataas, ang bahagi ng ipinadala na impormasyon ay nawala, sa matinding mga kaso, ang komunikasyon ay nagiging ganap na imposible. Kaugnay nito, sa anumang mga pagbabago sa teknolohiya sa supply ng kuryente at mga sistema ng komunikasyon, kinakailangang isaalang-alang ang impluwensya ng mga linya ng kuryente sa mga linya ng telepono.

Ang epekto ng mga harmonika sa ingay ng linya ng telepono ay nakasalalay sa pagkakasunud-sunod ng mga harmonika. Sa karaniwan, ang telepono - ang tainga ng tao ay may sensitivity function na may pinakamataas na halaga sa dalas ng pagkakasunud-sunod ng 1 kHz. Upang masuri ang impluwensya ng iba't ibang harmonika sa ingay c. ang telepono ay gumagamit ng mga coefficient, na siyang kabuuan ng mga harmonika na kinuha sa ilang partikular na timbang. Dalawang coefficient ang pinakakaraniwan: psophometric weighting at C-transmission. Ang unang kadahilanan ay binuo ng International Consultative Committee on Telephone and Telegraph Systems (CCITT) at ginagamit sa Europa, ang pangalawa — ng Bella Telephone Company at Edison Electrotechnical Institute — ay ginagamit sa Estados Unidos at Canada.

Ang mga harmonikong alon sa tatlong yugto ay hindi ganap na nababayaran ang isa't isa dahil sa hindi pagkakapantay-pantay ng mga amplitude at mga anggulo ng phase at nakakaapekto sa telekomunikasyon na may nagresultang zero-sequence na kasalukuyang (katulad ng earth fault currents at earth currents mula sa traction system).

Ang impluwensya ay maaari ding sanhi ng mga harmonic na alon sa mga phase mismo dahil sa pagkakaiba sa mga distansya mula sa mga phase conductor hanggang sa kalapit na mga linya ng telekomunikasyon.

Ang mga uri ng impluwensyang ito ay maaaring pagaanin sa pamamagitan ng tamang pagpili ng mga bakas ng linya, ngunit sa kaso ng mga hindi maiiwasang pagtawid sa linya, nangyayari ang mga ganitong impluwensya.Ito ay lalo na malakas na ipinahayag sa kaso ng isang patayong pag-aayos ng mga wire ng linya ng kuryente at kapag ang mga wire ng linya ng komunikasyon ay inilipat sa paligid ng linya ng kuryente.

Sa malalaking distansya (higit sa 100 m) sa pagitan ng mga linya, ang pangunahing salik na nakakaimpluwensya ay lumalabas na ang kasalukuyang zero-sequence. Kapag ang nominal na boltahe ng linya ng kuryente ay bumababa, ang impluwensya ay bumababa, ngunit ito ay nagiging kapansin-pansin dahil sa paggamit ng mga karaniwang suporta o trenches para sa pagtula ng mababang boltahe na mga linya ng kuryente at mga linya ng komunikasyon.