Augstās harmoniskās? Jūsu transformatorus var pārkarstīties un ātri novecojies.

Šis pārskats balstīts uz vienas dienas elektroenerģijas kvalitātes monitorings datu analīzi jūsu uzņēmuma piegādes sistēmā. Dati parāda, ka sistēmā ir būtiska trīs fāžu strāvas harmoniskā deformācija (ar augstu kopējo harmonisko deformāciju strāvā, THDi). Saskaņā ar starptautiskajiem standartiem (IEC/IEEE) šāda līmeņa harmoniskās strāvas radījušas nozīmīgu risku elektroenerģijas pārvadātāja drošai, uzticībai un ekonomiskai darbībai, galvenokārt izpaudzies papildu siltuma veidošanā, ekspluatācijas laika samazināšanā un pat pārvadātāja bojājumā.

1. Pārbaudīto datu vispārīga apskate

• Monitorētais parametrs: Kopējā trīs fāžu strāvas harmoniskā deformācija (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Monitorēšanas laiks: 8. septembris 2025. gada pulksten 16:00 līdz 9. septembris 2025. gada pulksten 8:00 (Ruandas laiks)

Datu avots: FLUKE 1732 Power Logger

• Monitorēšanas laikā kopējā trīs fāžu strāvas harmoniskā deformācija (THDi) palika augstā līmenī (piemēram, pastāvīgi aptuveni 60%).

• Šis harmoniskais līmenis būtiski pārsniedz ieteiktos labāko prakses rādītājus (THDi < 5%) un vispārpieņemtos atļautos rādītājus (THDi < 8%) distribūcijas sistēmām, kas noteikti starptautiskajos standartos, piemēram, IEEE 519-2014 un IEC 61000-2-2.

2. Harmoniskās strāvas ietekmes mehānisms uz pārvadātājiem (problēmas analīze)

Pārvadātāji ir izstrādāti, pamatojoties uz tīru 50 Hz sinusoīdu. Harmoniskās strāvas (jo īpaši 3., 5. un 7. harmoniskās) rada divas galvenās problēmas:

• Divreiz lielāks vārsta straumes zaudējums: Vārsta straumes zaudējumi pārvadātāju vārstos ir proporcionāli strāvas frekvences kvadrātam. Augstfrekvences harmoniskās strāvas rada šo zaudējumu strauju pieaugumu, pārsniedzot projektēto vērtību, kas balstīta uz fundamentālo strāvu.

• Papildu siltuma veidošana un termiskā stresa: Minētie papildu zaudējumi tiek pārveidoti siltumā, kas rada nevienmērīgu temperatūras pieaugumu pārvadātāju vārstos un dzelzs kodolos.

3. Riska novērtējums, balstoties uz starptautiskajiem standartiem

Saskaņā ar IEC 60076-1 un IEEE Std C57.110 nosacījumiem par pārvadātāju darbību nesinusoidālās strāvas apstākļos, pašreizējais harmoniskais strāvas līmenis rada jūsu pārvadātājam galvenokārt šādus riskus:

• Riska 1: Paātrināta izolācijas novecošana un smaga ekspluatācijas laika samazināšana. Pārvadātāja ekspluatācijas laiks tiek tieši noteikts tā darbības temperatūrai. Parasti katram nepārtrauktam 6-10°C palielinājumam vārsta temperatūrā, izolācijas novecošanas ātrums dubultojas, un pārvadātāja prognozētais ekspluatācijas laiks tiek samazināts attiecīgi. Ilgtermiņā pārsiltums padarīs pārvadātāja izolāciju sprukstošu, galu galā vedot pie defektu izraisīšanas.

• Riska 2: Samazināta faktiskā slodzes spēja (nepieciešama derēšana). Lai izvairītos no pārsiltnes, pārvadātājs nevar darboties savā nominālajā spējā pašreizējā harmoniskā strāvas līmenī. Saskaņā ar IEEE Std C57.110 aprēķina metodi, pārvadātājam jāderē (piemēram, ja THDi ir 12%, derēšanas koeficients var būt 0.92 vai mazāks). Tas nozīmē, ka pārvadātājs ar nominālo spēju 1000 kVA varētu faktiski nodrošināt drošu slodzi mazāku par 920 kVA, ierobežojot sistēmas kapacitātes paplašināšanas potenciālu.

• Riska 3: Palielinātais pārvadātāja lauka stiprums. Saskaņā ar elektromotoriskās spēka formulu Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (kur f ir frekvence), harmoniskie signāli veido augstfrekvences magnetisko plūsmu, kas izraisa nozīmīgus vārsta straumes plūsmas vārstos, izraisojot vietējas karstas vietas un pārsiltnes. Harmoniskie signāli, kuru frekvence ir paaugstināta, darbojas kā "palielinātājs" — pat ja harmoniskā magnetiskā plūsma Φmh ir maza, tās augstfrekvence palielinās inducēto vārsta straumes elektromotorisko spēku h reizes. Šis palielinātais elektromotoriskais spēks tiek piemērots vārsta izolācijai, īpaši pirmajām dažām vārsta spindelēm, izraisojot vietēju pārspriegumu un būtiski palielinot izolācijas bojājuma risku.