Harmonik tinggi? Penjana anda mungkin terlalu panas dan menua dengan cepat.
Laporan ini berdasarkan analisis data pemantauan kualitas tenaga selama satu hari sistem distribusi perusahaan anda. Data tersebut menunjukkan adanya distorsi harmonik arus tiga fasa yang signifikan dalam sistem (dengan total distorsi harmonik arus, THDi yang tinggi). Berdasarkan standar antarabangsa (IEC/IEEE), arus harmonik pada tahap ini telah membawa risiko besar terhadap operasi penyedia tenaga yang selamat, dapat dipercayai, dan ekonomi, terutamanya ditunjukkan melalui peningkatan haba tambahan, pengurangan jangka hayat, dan bahkan kerusakan transformator.
1. Gambaran Umum Data Ujian
Parameter Dipantau: Total Distorsi Harmonik Arus Tiga Fasa (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)
Tempoh Pemantauan: 4:00 p.m. pada 8 September 2025 hingga 8:00 a.m. pada 9 September 2025 (Waktu Rwanda)
Sumber Data: FLUKE 1732 Power Logger
Semasa tempoh pemantauan, total distorsi harmonik arus tiga fasa (THDi) kekal pada tahap yang tinggi (contohnya, konsisten sekitar 60%).
Tahap harmonik ini secara signifikan melebihi julat amalan baik yang disyorkan (THDi < 5%) dan julat umum yang dibenarkan (THDi < 8%) untuk sistem distribusi yang dinyatakan dalam standar antarabangsa seperti IEEE 519-2014 dan IEC 61000-2-2.
2. Mekanisme Impak Arus Harmonik Terhadap Transformator (Analisis Masalah)
Transformator direka berdasarkan arus sinusoidal murni 50Hz. Arus harmonik (terutamanya harmonik ke-3, ke-5, dan ke-7) menyebabkan dua isu utama:
Kehilangan Eddy Current Berganda: Kehilangan eddy current dalam lilitan transformator adalah berkadar dengan kuasa dua frekuensi arus. Arus harmonik frekuensi tinggi menyebabkan peningkatan tajam dalam kehilangan eddy current, jauh melebihi nilai reka bentuk berdasarkan arus asas.
Penghasilan Haba Tambahan dan Tekanan Panas: Kehilangan tambahan tersebut diubah menjadi haba, mengakibatkan peningkatan suhu abnormal dalam lilitan dan inti besi transformator.
3. Penilaian Risiko Berdasarkan Standar Antarabangsa
Berdasarkan ketentuan IEC 60076-1 dan IEEE Std C57.110 mengenai operasi transformator di bawah arus non-sinusoidal, risiko utama yang ditimbulkan oleh tahap harmonik arus semasa kepada transformator anda termasuk:
Risiko 1: Penuaan Insulator yang Dipercepat dan Pengurangan Jangka Hidup yang SeriusJangka hidup transformator ditentukan secara langsung oleh suhu operasinya. Panduan umum menunjukkan bahawa untuk setiap peningkatan suhu lilitan yang berterusan sebanyak 6-10°C, kadar penuaan insulator berganda, dan jangka hidup yang diharapkan transformator itu dipotong separuh. Pemanasan jangka panjang akan menyebabkan insulator transformator menjadi getah, akhirnya mengakibatkan kerosakan.
Risiko 2: Pengurangan Kapasiti Muatan Sebenar (Penurunan Rating Diperlukan)Untuk mengelakkan pemanasan berlebihan, transformator tidak boleh beroperasi pada kapasiti yang diberi rating di bawah tahap harmonik arus semasa. Berdasarkan kaedah pengiraan dalam IEEE Std C57.110, transformator mesti diturunkan rating (contohnya, apabila THDi ialah 12%, faktor penurunan rating mungkin perlu 0.92 atau lebih rendah). Ini bermaksud bahawa transformator dengan kapasiti rating 1000kVA mungkin mempunyai kapasiti muatan sebenar yang selamat kurang daripada 920kVA, membatasi potensi pengembangan kapasiti sistem.
Risiko 3: Peningkatan Kuat Medan TransformatorBerdasarkan formula daya gerak elektromagnetik Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (di mana f ialah frekuensi), harmonik menghasilkan fluks magnet frekuensi tinggi, yang menginduksi arus eddy yang signifikan dalam konduktor lilitan, menyebabkan titik panas setempat dan pemanasan berlebihan. Frekuensi berlebihan harmonik bertindak sebagai "pengganda" — walaupun amplitud fluks magnet harmonik Φmh kecil, ciri frekuensi tingginya akan menggandakan daya gerak elektromagnetik putaran ke putaran sebanyak h kali. Daya gerak elektromagnetik yang digandakan ini dikenakan kepada insulator lilitan, terutamanya beberapa putaran pertama coil, menyebabkan overvoltage setempat dan meningkatkan risiko kerosakan insulator dengan drastik.
