Kõrge harmonikaga? Teie transfoor võib ülekuuma ja kiiresti vananeda.

See raport põhineb teie ettevõtte jaotussüsteemi ühepäevasel võrgukvaliteedi jälgimise andmetel. Andmed näitavad, et süsteemis on oluline kolmefaasiliste voolude harmoonilised vääringud (kogu vooluharmoonia vääring THDi on kõrge). Rahvusvaheliste standardite (IEC/IEEE) kohaselt on sellisel tasemel olevad harmoonilised voolud toonud kaasa olulisi ohu asjakohasele, usaldusväärsele ja majanduslikule elektrijaama toimimisele, mis väljendub eelkõige lisakuumal, tööaegade lühenedes ja isegi transformaatori kahjustumises.

1. Testide andmete ülevaade

• Jälgitav parameeter: Kolme faasi voolu koguharmooniline vääring (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Jälgimise kestus: 8. september 2025 kell 16:00 – 9. september 2025 kell 8:00 (Ruanda aeg)

Andmeallikas: FLUKE 1732 Power Logger

• Jälgimisperioodil jäi kolme faasi voolu koguharmooniline vääring (THDi) kõrgele tasemele (nt tavaliselt umbes 60%).

• See harmooniline tase ületab oluliselt soovitatava hea tavapraktika piiri (THDi < 5%) ja rahvusvaheliste standardite, nagu IEEE 519-2014 ja IEC 61000-2-2, määratud üldist lubatavat piiri (THDi < 8%) jaotussüsteemides.

2. Harmooniliste voolude mõju transformaatorile (probleemi analüüs)

Transformaatorid on disainitud täpselt 50 Hz sinusoidsetele vooludele. Harmoonilised voolud (eriti 3., 5. ja 7. harmoonia) tekitavad kaks peamist probleemi:

• Kahekordne tornivoolukaotus: Tornivoolukaotus transformaatori siltides on proportsionaalne voolu sageduse ruuduga. Kõrge sagedusega harmoonilised voolud viivad tornivoolukaotuse suurendamiseni, mis jääb palju kõrgemale algsesse voolu põhjal disainitud väärtusest.

• Lisakuuma tekkenemine ja soojuspinge: Eelnimetatud lisakaotused muutuvad kuuma, mis viib transformaatori siltide ja raudse osa ebatavaliste temperatuuritõuseni.

3. Riskide hindamine rahvusvaheliste standardite kohaselt

Vastavalt IEC 60076-1 ja IEEE Std C57.110 ettenähtustele transformaatori toimimise kohta mitte-sinusoidsete voolude korral, esindab praegune vooluharmoonia taseme peamised riskid teie transformaatorile:

• Risk 1: Kiirendatud eralduse vananemine ja tõsine tööaasta lühenedes. Transformaatori tööaasta määratakse otse selle töötemperatuuri poolt. Teoreetiliselt tähendab igasugune jätkuv 6-10°C temperatuuritõus siltides eralduse vananemise kaks korda kiirendamist ning transformaatori oodatava eluea poolitamist. Pikaajaline ülekuummine tekitab transformaatori eralduses praktilisuse, mis viib lõpuks katkemängudele.

• Risk 2: Vähenenud tegelik laadikestekeskus (nõutav deklasseerimine)Ülekuumumise vältimiseks ei saa transformaator praegusel harmoonilisel tasemel oma niminaalse kapatsitoodi kasutada. IEEE Std C57.110 arvutusmeetodi kohaselt tuleb transformaatorit deklasseerida (nt kui THDi on 12%, võib deklasseerimisfaktor olla 0,92 või madalam). See tähendab, et 1000kVA niminaalsel kapatsitoodil olev transformaator võib tegelikult turvaliselt toetada vaid alla 920kVA, piirates süsteemi laiendamisvõimet.

• Risk 3: Suurenenud transformaatori väljamagnetvektor. Elektromagneetse jõu valemi Et = 4,44 ⋅f⋅Φm kohaselt (kus f on sagedus) genereerivad harmooniad kõrge sagedusega magnetfluent, mis induktseerib olulisi tornivoolusid vedelikujoondes, mis viib paigalikele kuuma punktide ja ülekuumumiseni. Üle sagedus toimib "tugevdamisena" - isegi kui harmoonilise magnetfluent Φmh amplituud on väike, siis selle kõrge sageduse omadus tugevdab h korda siltide vahelist elektromotorkoonda. See tugevdatud elektromotorkond rakendatakse siltide eraldusele, eriti esimesele mõnele keevale, tekitades paigaliku ülepinge ja suurendades oluliselt eralduse katke riski.