Visoke harmonike? Vaš transformator se morda preveč segreva in hitro starne.

Ta poročila temelji na analizi podatkov o kakovosti napajanja za en dan vašega distribucijskega sistema. Podatki kažejo, da je v sistemu značilen tri-fazni harmonski odmik struje (s visokim skupnim harmonskim odmikom struje, THDi). V skladu s mednarodnimi standardi (IEC/IEEE) so harmonske struje na tem nivoju predstavljale značilne tveganja za varno, zanesljivo in ekonomično delovanje preobrazovalnika napajanja, predvsem izražene v dodatnem topljenju, zmanjšanju življenjske dobe in celo poškodbi preobrazovalnika.

1. Pregled testnih podatkov

• Nadzorovani parameter: Skupni harmonski odmik tri-fazne struje (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• Trajanje nadzora: 16.00 uri 8. septembra 2025 do 8.00 uri 9. septembra 2025 (čas v Ruandi)

Vir podatkov: FLUKE 1732 Power Logger

• Med obdobjem nadzora je skupni harmonski odmik tri-fazne struje (THDi) ostal na visoki ravni (na primer, konstantno okoli 60%).

• Ta harmonski nivo znatno presega priporočeni dobro prakso obseg (THDi < 5%) in splošen dopusten obseg (THDi < 8%) za distribucijske sisteme, določen v mednarodnih standardih, kot sta IEEE 519-2014 in IEC 61000-2-2.

2. Mekanizem vpliva harmonske struje na preobrazovalnike (analiza problema)

Preobrazovalniki so zasnovani na osnovi čistega sinusnega toka pri 50 Hz. Harmonski tok (posebno 3., 5. in 7. harmonski) povzroča dva ključna problema:

• Podvojena izguba vrtilnih tokov: Izguba vrtilnih tokov v ovitjah preobrazovalnika je sorazmerna kvadratu frekvence toka. Viškokotni harmonski toki povzročajo hrapavi poveček izgub vrtilnih tokov, ki znatno presega projektno vrednost, temelječo na osnovnem toku.

• Dodatno topljenje in termosklop: Omenjene dodatne izgube se pretvorijo v toploto, kar povzroča neobičajno povišanje temperature v ovitkah in železnih jedrih preobrazovalnika.

3. Ocena tveganja glede na mednarodne standarde

V skladu z določili IEC 60076-1 in IEEE Std C57.110 o delovanju preobrazovalnika pod nesinusnim tokom so glavna tveganja, ki jih trenutni harmonski nivo predstavlja za vaš preobrazovalnik, naslednja:

• Tveganje 1: Pospešeno staranje izolacije in zelo zmanjšana življenjska dobaŽivljenjska doba preobrazovalnika je neposredno odvisna od njegove delovne temperature. Pravilo velja, da za vsako stalno povišanje temperature ovitka za 6-10°C, se stopnja staranja izolacije podvoji, in pričakovana življenjska doba preobrazovalnika se tako učinkovito polovi. Dolgoročno pretopljenje bo povzročilo, da postane izolacija preobrazovalnika krhka, kar bo končno vodilo do propada.

• Tveganje 2: Zmanjšana dejanska nosilnost nalož (zahteva derating)Za izogibanje pretopljenju preobrazovalnik ne more delovati pri svoji imenovani nosilnosti pod trenutnimi harmonskimi nivoji. V skladu s postopkom računanja v IEEE Std C57.110, mora biti preobrazovalnik derated (na primer, ko je THDi 12%, faktor deratinga lahko potrebuje 0,92 ali nižje). To pomeni, da preobrazovalnik z imenovano nosilnostjo 1000 kVA lahko ima dejansko varno nosilnost manj kot 920 kVA, kar omejuje potencial za razširitev zmogljivosti sistema.

• Tveganje 3: Povečana močna jakost preobrazovalnikaV skladu s formulo za elektromotorno silo Et = 4,44 ⋅f⋅Φm (kjer je f frekvenca), generirajo harmonski visokofrekventni magnetni tok, ki inducira značilne vrtilne tokove v vodnikih ovitka, kar vodi do lokalnih toplinskih točk in pretopljenja. Previsoka frekvenca harmonskih tokov deluje kot "posiljevalec" – čeprav je amplituda harmonskega magnetnega toka Φmh majhna, njegov visokofrekventni značaj posili inducirano mehurno elektromotorno silo h-krat. Ta posiljena elektromotorna sila se uporablja na izolaciji ovitka, posebej na prvih nekaj navijanj cevi, kar povzroča lokalni prenapetost in zelo poveča tveganje za propad izolacije.