Yüksek harmonikler? Dönüşüm cihazınız aşırı ısınıp hızlı bir şekilde yaşlanabilir.
Bu rapor, şirketinizin dağıtım sisteminin bir günlük güç kalitesi izleme verilerinin analizine dayanmaktadır. Veriler, sistemde önemli derecede üç faz akım harmonik bozulmasının (akımın toplam harmonik bozulması THDi yüksek) olduğunu göstermektedir. Uluslararası standartlara (IEC/IEEE) göre, bu düzeydeki harmonik akımlar, güç sağlayıcı transformatörün güvenli, güvenilir ve ekonomik işlemesi için ciddi riskler oluşturmuştur, bunlar çoğunlukla ek ısı üretimi, hizmet ömrünün azalması ve hatta transformatör hasarına yansımaktadır.
1. Test Verileri Genel Bakış
İzlenen Parametre: Üç Faz Akımının Toplam Harmonik Bozulması (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)
İzleme Süresi: 8 Eylül 2025 tarihinde saat 16:00'dan 9 Eylül 2025 tarihine kadar saat 08:00'ye (Rwanda Saati)
Veri Kaynağı: FLUKE 1732 Güç Kaydedici
İzleme süresince, üç faz akımının toplam harmonik bozulması (THDi) yüksek seviyede kalmıştır (örneğin, sürekli olarak yaklaşık %60 civarında).
Bu harmonik düzey, IEEE 519-2014 ve IEC 61000-2-2 gibi uluslararası standartlarda belirtilen dağıtım sistemleri için önerilen iyi uygulama aralığı (THDi < 5%) ve genel izin verilen aralık (THDi < 8%) aşımındadır.
2. Harmonik Akımın Transformatörlere Etkisi Mekanizması (Sorun Analizi)
Transformatörler, saf 50Hz sinusoidal akıma dayalı olarak tasarlanmıştır. Harmonik akımlar (özellikle 3., 5. ve 7. harmonikler), iki temel sorunu yaratır:
İkili Karıncalanma Kaybı: Transformatör sarımlarındaki karıncalanma kaybı, akım frekansının karesine orantılıdır. Yüksek frekansta harmonik akımlar, karıncalanma kaybını keskin bir şekilde artırır, temel akıma dayalı tasarım değerini çok aşar.
Ek Isı Üretimi ve Termal Gerilim: Yukarıda belirtilen ek kayıplar, ısıya dönüştürülerek transformatör sarımları ve demir çekirdeklerinde anormal sıcaklık artışlarına neden olur.
3. Uluslararası Standartlara Dayalı Risk Değerlendirmesi
IEC 60076-1 ve IEEE Std C57.110'nun sinusoidal olmayan akımda transformatör işleme ile ilgili hükümlerine göre, mevcut harmonik akım seviyesi transformatörünüze yönelik ana riskler şunlardır:
Risk 1: Hızlandırılmış yalıtım yaşlanması ve ciddi hizmet ömrü azalmasıBir transformatörün hizmet ömrü, işletme sıcaklığını doğrudan belirler. Kural olarak, her sürekli 6-10°C sarım sıcaklığı artışıyla beraber, yalıtım yaşlanma hızı ikiye katlanır ve beklendiği gibi transformatörün hizmet ömrü yarıya düşer. Uzun süreli aşırı ısınma, transformatör yalıtımını gevşetir ve sonunda çökme hatası oluşmasına neden olur.
Risk 2: Gerçek yük taşıma kapasitesinde azalma (Derating gerekli)Aşırı ısınmayı önlemek için, mevcut harmonik akım seviyesinde transformatör, nominal kapasitesinde çalışamaz. IEEE Std C57.110'daki hesaplama yöntemine göre, transformatör derating edilmelidir (örneğin, THDi 12% olduğunda, derating faktörü 0.92 veya daha düşük olabilir). Bu, 1000kVA nominal kapasiteli bir transformatörün gerçek güvenli yük taşıma kapasitesinin 920kVA'nın altında olması anlamına gelir, bu da sistemin kapasite genişletme potansiyelini sınırlar.
Risk 3: Transformatör manyetik alan gücünde artışEtken kuvvet formülü Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (burada f frekans) göre, harmonikler yüksek frekanslı manyetik akı oluşturur, bu da sarım iletkenlerinde önemli karıncalanma akımlarına neden olur ve yerel sıcak noktalar ve aşırı ısınmaya yol açar. Harmoniklerin aşırı frekansı bir "amplifikatör" görevi görür - harmonik manyetik akı Φmh'nin amplitudu küçük olsa bile, yüksek frekanslı özelliği, sarım iletkenlerindeki turdan tura elektromanyetik kuvveti h katına çıkar. Bu amplifikasyon, sarım yalıtımına, özellikle bobinin ilk birkaç turuna uygulanarak, yerel aşırı gerilim ve yalıtım çökmesi riskini büyük ölçüde artırır.
