ہائی ہارمونکس؟ آپ کا ترانسفارمر زیادہ سے زیادہ گرم ہو سکتا ہے اور تیزی سے پرانا ہو رہا ہو۔
یہ رپورٹ آپ کے کمپنی کے توزیع نظام پر ایک دن کی بجلی کی کیفیت کے مراقبہ کے مطابق تیار کی گئی ہے۔ معلومات کے مطابق نظام میں معیاری تین فازی کرنٹ ہارمونک جھڑنا موجود ہے (کرنٹ کا کل ہارمونک جھڑنا، THDi)۔ بین الاقوامی معیار (IEC/IEEE) کے مطابق، یہ سطح کا ہارمونک کرنٹ بجلی کے سپلائی ٹرانسفورمر کے خطرات، قابل اعتماد اور مالی طور پر کارآمد عامل کے لیے نمایاں خطرات پیدا کرتا ہے، جس کا بنیادی طور پر مظہر اضافی گرمی کی تولید، خدمات کے زندگی کا کم ہونا، یا تو ٹرانسفورمر کی تباہی ہوتی ہے۔
1. مراقبہ شدہ معلومات کا خلاصہ
监察参数：三相电流总谐波失真（A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3）
监察时段：2025年9月8日下午4:00至2025年9月9日上午8:00（卢旺达时间）
DataSource: FLUKE 1732 Power Logger
监察期间，三相电流的总谐波失真(THDi)保持在高水平（例如，持续约为60%）。
此谐波水平显著超过了国际标准如IEEE 519-2014和IEC 61000-2-2中为配电系统指定的良好实践范围(THDi < 5%)和一般允许范围(THDi < 8%)。
2. 谐波电流对变压器影响的机理（问题分析）
变压器是基于纯50Hz正弦电流设计的。谐波电流（尤其是3次、5次和7次谐波）导致两个核心问题：
涡流损耗加倍：变压器绕组中的涡流损耗与电流频率的平方成正比。高频谐波电流导致涡流损耗急剧增加，远远超过基于基波电流的设计值。
额外发热和热应力：上述额外损耗转化为热量，导致变压器绕组和铁芯温度异常升高。
3. 基于国际标准的风险评估
根据IEC 60076-1和IEEE Std C57.110关于非正弦电流下变压器运行的规定，当前谐波水平对您的变压器的主要风险包括：
风险1：加速绝缘老化和严重寿命缩短变压器的使用寿命直接由其工作温度决定。经验法则表明，每连续升高6-10°C的绕组温度，绝缘老化速率翻倍，相应地预期变压器寿命减半。长期过热将导致变压器绝缘变得脆弱，最终导致故障。
风险2：实际负载能力降低（需要降额）为了避免过热，变压器不能在当前谐波水平下以其额定容量运行。根据IEEE Std C57.110中的计算方法，变压器必须降额（例如，当THDi为12%时，降额系数可能需要为0.92或更低）。这意味着额定容量为1000kVA的变压器的实际安全负载能力可能小于920kVA，限制了系统的扩容潜力。
风险3：变压器场强增加根据电动势公式Et = 4.44 ⋅f⋅Φm（其中f是频率），谐波产生高频磁通，这在绕组导体中感应出显著的涡流，导致局部热点和过热。谐波的过频作用如同一个“放大器”——即使谐波磁通Φmh的幅度很小，其高频特性也会将匝间电动势放大h倍。这种放大的电动势施加在绕组绝缘上，特别是线圈的前几匝上，导致局部过电压，大大增加了绝缘击穿的风险。
یہ رپورٹ آپ کے کمپنی کے توزیع نظام پر ایک دن کی بجلی کی کیفیت کے مراقبہ کے مطابق تیار کی گئی ہے۔ معلومات کے مطابق نظام میں معیاری تین فازی کرنٹ ہارمونک جھڑنا موجود ہے (کرنٹ کا کل ہارمونک جھڑنا، THDi)۔ بین الاقوامی معیار (IEC/IEEE) کے مطابق، یہ سطح کا ہارمونک کرنٹ بجلی کے سپلائی ٹرانسفورمر کے خطرات، قابل اعتماد اور مالی طور پر کارآمد عامل کے لیے نمایاں خطرات پیدا کرتا ہے، جس کا بنیادی طور پر مظہر اضافی گرمی کی تولید، خدمات کے زندگی کا کم ہونا، یا تو ٹرانسفورمر کی تباہی ہوتی ہے۔
1. مراقبہ شدہ معلومات کا خلاصہ
监察参数：三相电流总谐波失真（A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3）
监察时段：2025年9月8日下午4:00至2025年9月9日上午8:00（卢旺达时间）
DataSource: FLUKE 1732 Power Logger
监察期间，三相电流的总谐波失真(THDi)保持在高水平（例如，持续约为60%）。
此谐波水平显著超过了国际标准如IEEE 519-2014和IEC 61000-2-2中为配电系统指定的良好实践范围(THDi < 5%)和一般允许范围(THDi < 8%)。
2. ہارمونک کرنٹ کے ٹرانسفورمر پر اثر کا مکانیک (مسائل کا تجزیہ)
ٹرانسفورمر 50Hz کے صاف سینوسوڈل کرنٹ پر مبنی ہوتے ہیں۔ ہارمونک کرنٹ (خاص طور پر 3rd, 5th, اور 7th ہارمونک) دو بنیادی مسائل پیدا کرتے ہیں:
ایڈی کرنٹ لوسس کا دوگنا ہونا: ٹرانسفورمر کے وائنڈنگز میں ایڈی کرنٹ لوسس کرنٹ کی فریکوئنسی کے مربع کے تناسب میں ہوتا ہے۔ بلند فریکوئنسی کے ہارمونک کرنٹ ایڈی کرنٹ لوسس کو شدید طور پر بڑھاتے ہیں، جو بنیادی کرنٹ پر مبنی ڈیزائن والی قدر سے بہت زیادہ ہوتی ہے۔
اضافی گرمی کی تولید اور گرما کا استرس: اوپر ذکر شدہ اضافی لوسس گرمی میں تبدیل ہوتے ہیں، جس سے ٹرانسفورمر کے وائنڈنگز اور آئرن کور میں غیرمعمولی گرمی کا اضافہ ہوتا ہے۔
3. بین الاقوامی معیاروں پر مبنی خطرہ کا جائزہ
IEC 60076-1 اور IEEE Std C57.110 کے تحت غیر سینوسوڈل کرنٹ کے تحت ٹرانسفورمر کے آپریشن کے بارے میں حکم کے مطابق، موجودہ ہارمونک سطح آپ کے ٹرانسفورمر کے لیے درج ذیل خطرات شامل ہیں:
خطرہ 1: تیزی سے انسلیشن کا پرانا ہونا اور زندگی کا کم ہونا ٹرانسفورمر کی زندگی مستقیماً اس کے آپریشن کی گرمی سے منسلک ہوتی ہے۔ عام طور پر ہر مسلسل 6-10°C کے وائنڈنگ گرمی کے اضافے کے ساتھ انسلیشن کا پرانا ہونا دگنا ہوتا ہے، اور ٹرانسفورمر کی متوقع زندگی آدھی ہوجاتی ہے۔ لمبے عرصے تک کی اوور ہیٹنگ سے ٹرانسفورمر کا انسلیشن کمزور ہو جاتا ہے، آخر کار یہ کھٹکھٹا ہو کر خراب ہو جاتا ہے۔
خطرہ 2: حقیقی لوڈ برداری کی قدر کا کم ہونا (ڈیریٹنگ کی ضرورت) اوور ہیٹنگ سے بچنے کے لیے ٹرانسفورمر موجودہ ہارمونک سطح پر اپنی ریٹڈ کیپیسٹی پر آپریشن نہیں کر سکتا ہے۔ IEEE Std C57.110 کے حساب کتاب کے طریقے کے مطابق ٹرانسفورمر کو ڈیریٹنگ کی ضرورت ہوتی ہے (مثال کے طور پر، جب THDi 12% ہو تو ڈیریٹنگ فیکٹر 0.92 یا کم ہو سکتا ہے)۔ یہ مطلب ہے کہ 1000kVA کی ریٹڈ کیپیسٹی کے ساتھ ٹرانسفورمر کی حقیقی سیف لوڈ برداری کی قدر 920kVA سے کم ہو سکتی ہے، جس سے سسٹم کی کیپیسٹی کی وسعت کا پوٹنشل محدود ہو جاتا ہے۔
خطرہ 3: ٹرانسفورمر کے فیلڈ کے طاقت کا اضافہ الیکٹروموٹیو فارمولے Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (جہاں f فریکوئنسی ہے) کے مطابق ہارمونک بلند فریکوئنسی کا میگنیٹک فلکس پیدا کرتے ہیں، جو وائنڈنگ کنڈکٹرز میں قابل ذکر ایڈی کرنٹ کو القاء کرتے ہیں، جس سے مقامی ہارٹ سپوٹس اور اوور ہیٹنگ ہوتی ہے۔ ہارمونک کا اوور فریکوئنسی ایک "ایمپلی فائر" کی طرح کام کرتا ہے - یہاں تک کہ اگر ہارمونک میگنیٹک فلکس Φmh کی امپلی ٹیوڈ چھوٹی ہو، اس کا بلند فریکوئنسی کی خصوصیت اس کو h گنا بڑھا دے گی۔ یہ بڑھا ہوا الیکٹروموٹیو وائنڈنگ کے انسلیشن پر لاگو ہوتا ہے، خصوصی طور پر کوئل کے پہلے کچھ دور میں، جس سے مقامی اوور وولٹیج ہوتا ہے اور انسلیشن کے خراب ہونے کا خطرہ بہت بڑھ جاتا ہے۔
