Korkeat harmoniset? Kääntäjäsi saattaa ylikuumeta ja ikääntyä nopeasti.

Tämä raportti perustuu yrityksesi jakeluverkon yhden päivän sähkölaadun valvontatietojen analyysiin. Tiedot osoittavat, että järjestelmässä on merkittävä kolmifasedinen virran harmonisvaihtelu (korkea virran kokonaisharmonisvaihtelua kuvaava THDi). Kansainvälisten standardien (IEC/IEEE) mukaan tämän tason harmoniset virrat ovat aiheuttaneet huomattavia riskejä sähköntarjoamisen turvalliseen, luotettavaan ja taloudelliseen toimintaan, pääasiassa lisättyjen lämpöpitoisuuden, käyttöajan lyhentymisen ja jopa muuntajan vaurioitumisen muodossa.

1. Testidatan yleiskatsaus

• Valvottu parametri: Kolmifasedisen virran kokonaisharmonisvaihtelu (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Valvontajakso: 8. syyskuuta 2025 kello 16.00 - 9. syyskuuta 2025 kello 8.00 (Ruandan aika)

Datapohja: FLUKE 1732 Power Logger

• Valvontajaksolla kolmifasedisen virran kokonaisharmonisvaihtelu (THDi) pysyi korkealla tasolla (esimerkiksi noin 60 %).

• Tämä harmonitaso ylittää huomattavasti kansainvälisissä standardeissa, kuten IEEE 519-2014 ja IEC 61000-2-2, suositeltuja hyviä käytänteitä (THDi < 5 %) ja yleisiä sallittuja rajoja (THDi < 8 %) jakeluverkoille.

2. Harmonisten virtojen vaikutusmekanismi muuntimiin (ongelman analyysi)

Muuntimet on suunniteltu puhtaalle 50 Hz:n sinimuotoiselle virrulle. Harmoniset virrat (erityisesti 3. 5. ja 7. harmoniset) aiheuttavat kaksi keskeistä ongelmaa:

• Kaksinkertainen kiertyväkulutus: Muuntimen keilalevyjen kiertyväkulutus on verrannollinen virran taajuuden neliöön. Korkeataajuuden harmoniset virrat johtavat kiertyväkulutuksen huimaan kasvuun, joka ylittää huomattavasti perusvirran perusteella tehdyn suunnitteluarvon.

• Lisälämpötuotanto ja lämpöstressi: Edellä mainitut lisäkulutukset muuntuvat lämpöksi, mikä johtaa poikkeuksellisiin lämpötilan nousuihin muuntimen keilalevyissä ja teräsytimessä.

3. Riskiarviointi kansainvälisten standardien mukaan

IEC 60076-1:n ja IEEE Std C57.110:n mukaan muuntimen toiminnasta epäsineillaisten virtojen ollessa mukana, nykyisen harmonisen virrantason aiheuttamat pääasialliset riskit muuntimesi kannalta sisältävät:

• Riski 1: Nopeutettu eristyksen ikääntyminen ja vakava käyttöajan lyhentyminenMuuntimen käyttöikä määräytyy suoraan sen toimintalämpötilan perusteella. Säännöstä voidaan päätellä, että jokaisen jatkuvan 6-10 °C:n nousun keilalevyjen lämpötilassa eristyksen ikääntymisnopeus kaksinkertaistuu, ja odotettu muuntimen käyttöikä puolittuu vastaavasti. Pitkäaikainen liian suuri lämpötila aiheuttaa muuntimen eristyksen jäykistymisen, mikä lopulta johtaa katkovaikutuksiin.

• Riski 2: Vähennetty todellinen latauskapasiteetti (tarvitaan derating)Ylikuumenemisen välttämiseksi muuntimesta ei voi käyttää sen nimellistä kapasiteettia nykyisellä harmonisella virrantasolla. IEEE Std C57.110:n laskentamenetelmän mukaan muuntimen täytyy alentaa (esimerkiksi kun THDi on 12 %, derating-kerroin saattaa olla 0,92 tai pienempi). Tämä tarkoittaa, että 1000 kVA:n nominatiivisen kapasiteetin muuntimen todellinen turvallinen latauskapasiteetti voi olla alle 920 kVA, mikä rajoittaa järjestelmän laajentumispotentiaalia.

• Riski 3: Kasvanut muuntimen kentän voimaHarmoniset virrat tuottavat korkeataajuista magneettivirtaa, joka aiheuttaa merkittäviä kiertyviä virtoja keilalevyjen johtimissa, mikä johtaa paikallisiin kuuma-alueisiin ja ylikuumenemiseen. Harmonisten virtojen korkeataajuus toimii "voimistimena" – vaikka harmonisen magneettivirran Φmh amplitudi olisi pieni, sen korkeataajuus ominaisuus voimistaa kierroskertojen välisen sähkömotori h kertaa. Tämä voimistettu sähkömotori sovelletaan keilalevyjen erityisesti ensimmäisten kierrosten erityksen päälle, mikä aiheuttaa paikallista ylivoltta ja lisää huomattavasti erityksen katkovaikutuksen riskiä.