THD Aşırı Yükleme: Harmonikler Nasıl Güç Ekipmanlarını Yok Ediyor
Əsl şəbəkə THD həddin üstündə olanda (məsələn, nəzarət THDv > 5%, cərəyan THDi > 10%), bu, enerji zəncirinin tamamında təchizatın organik zədələnməsinə səbəb olur — Nəql → Daşınma → Üretim → İdarəetmə → İstifadə. Asil mekanizmlər əlavə ziyana, rezonanslı artıq cərəyan, moment dalgalanmaları və nümunə fərqliyyatıdır. Zədə mekanizmləri və ifadələri təchizat növünə görə müxtəlifdir, aşağıdakı kimi təfərruatlandırılır:
1. Nəql Təchizatı: Artıq istilik, köhnələnmə və drastik ömürlərin qısaldılması
Nəql təchizatı doğrudan şəbəkə cərəyanını/gerilimini daşıyır. Harmoniklər enerji ziyanalara və izolyasiya köhnələnməsinə səbəb olur. Asil təsirlənən komponentlər nəql liniyaları (kablolar/üst-üstə liniyalar) və cərəyan transformatorları (CT-lar)dır.
1.1 Nəql Liniyaları (Kablolar / Üst-Üstə Liniyalar)
Zədə Mekanizmi: Yüksək harmonik dəqiqlər "cild effektini" intensivləşdirir (yüksək dəqiqli cərəyanlar idman yeri səthində konsentrasiya edilir, effektiv kəsi məhdudlaşır), liniya direncini artırır. Əlavə misi ziyana harmonik sırasının kvadratı ilə artır (məsələn, 5-ci harmonik misi ziyani asil olanın 25×-ə bərabərdir).
Xüsusi Zədələr:
Artıq istilik: THDi = 10% olduqda, misi ziyana nominal şərtlərə nisbətən 20%-30% artır. Kabel temperaturu 70°C-dən 90°C-ə qalxır (izolyasiya tələblərinin üstündə), izolyasiya qatlarının (məsələn, XLPE) köhnələnməsini və çatışmasını tezələyir.
Qısalan Ömrü: Uzun müddətlik artıq istilik kabel ömrünü 30 ildən 15–20 illə qısaltır, potensial olaraq "izolyasiya çöküşü" və qısa bağ xətasına səbəb olur. (Sənaye parkı bir ildə üçüncü harmonikin artığına görə iki 10kV kabel yandı, təmir maliyyəsi 800,000 RMB-dən çox idi.)
1.2 Cərəyan Transformatorları (CT-lar)
Zədə Mekanizmi: Harmonik cərəyanları (xüsusilə 3-cü və 5-ci) CT demir çekirdeklərinin "transient doyumunu" səbəb olur, histeresi və dolguluq ziyana (əlavə demir ziyana) çox artırır. Doyum ikinci tərəfdəki çıxış formasını fərqliyir, asil cərəyanın düzgün təsvirini imkanı olmayır.
Xüsusi Zədələr:
Çekirdek Artıq Istiliyi: CT çekirdek temperaturu 120°C-ə çox ola bilər, ikinci vitrinin izolyasyasını yandırır və nisbətin dəqiqliyini pozdurur.
Mühit Xətası: Fərqli ikinci tərəf cərəyanı koruyucu relaylara (məsələn, artıq cərəyan koruması) "xətt qısa bağı" yanlış tapmağa səbəb olur, yanlış tripləməni aktivləşdirir. (Daşınma şəbəkəsi CT doyumuna görə 10 qaynaq tripləndi, 20,000 ev etkilendi.)
2. Daşınma Təchizatı: Sık Xətalar, Sistem Qarışıqlığının Çöküşü
Daşınma təchizatı şəbəkənin "yuxarı və aşağı bağlantısı" üçün vacibdir. THD limitləri üstündə olanda ən direkt zədələr baş verir. Asil təsirlənən cihazlar elektrik transformatorları, kondensator bankları və reaktorlardır.
2.1 Elektrik Transformatorları (Daşınma / Baş Transformatorlar)
Zədə Mekanizmi: Harmonik gerilimlər transformator çekirdeklərində maqnit histeresi və dolguluq ziyana (əlavə demir ziyana) artırır; harmonik cərəyanlar vitrinin misi ziyana artırır. Birləşmiş, bu, ümumi ziyana çox yüksəltir. Mövsümələşmiş üç fazalı harmoniklər də nötr cərəyanı artırır (fazalı cərəyanın 1.5×-ə qədər), lokal artıq istilikləri daha da çoxlaşdırır.
Xüsusi Zədələr:
Çekirdek Artıq Istiliyi: THDv = 8% olduqda, transformator demir ziyana 15%-20% artır. Çekirdek temperaturu 100°C-dən 120°C-ə qalxır, izolyasiya neftinin (məsələn, 25# transformator nefti) köhnələnməsini tezələyir, asidələşməsini artırır və dielektrik qüvvəsini azaldır.
Vitrin Yanması: Uzun müddətlik artıq istilik vitrinin izolyasiya kağızını (məsələn, Nomex) karbonlaşdırır, qısa bağlanmasına səbəb olur. Bir dərsanın 110kV baş transformatoru beşinci harmonikin artığına görə üç ildə vitrin qısa bağlandı, təmir maliyyəsi 5 milyon RMB-dən çox idi.
Qısalan Ömrü: THD-nin uzun müddətli artığı transformator ömrünü 20 ildən 10–12 illə qısaltır.
2.2 Paralel Kondensator Bankları (Reaktiv Güc Təminatı üçün)
Zədə Mekanizmi: Kapasitiv reaktiv direnç dəqiqliklə artar (Xc = 1/(2πfC)), beləliklə, yüksək dəqiqli harmoniklər artıq cərəyan yaratır. Əgər kondensatorlar şəbəkə indüktivliyinə (məsələn, 5-ci sıralı rezonans) "harmonik rezonans" yaradarsa, cərəyan nominal dəyərdən 3–5×-ə qədər arta bilər—bu, kondensatorların limitindən çoxdur.
Xüsusi Zədələr:
İzolyasiya Çöküşü: Artıq cərəyan içki dielektrikləri (məsələn, polipropilen film) istiləyir, delik, şişmə və hətta patlama yaradır. (Bir endustriya workshopu yeddiçili harmonik rezonansa görə bir ayda üç 10kV kondensator bankını zədələndirdi; hər bankın əvəz maliyyəsi 150,000 RMB-dən çox idi.)
Koruma Xətası: Rezonanslı cərəyanlar qısa bağ qatarlarını yandırır; əgər koruma fəaliyyət göstərmirsə, yangın riski artır.
2.3 Seriya Reaktorları (Harmonik Sürətəlməsi üçün)
Zədə Mekanizmi: Müəyyən harmoniklərin (məsələn, 3-cü, 5-ci) sürətəlməsi üçün istifadə edilən reaktorlar, uzun müddətlik harmonik cərəyan altında vitrinin misi ziyana artır. Harmoniklərdən gələn pulsulyan maqnit sahələr də çekirdeğin titrəməsini artırır, mexaniki aşınmayı tezələyir.
Xüsusi Zədələr:
Vitrin Artıq Istiliyi: THDi = 12% olduqda, reaktor misi ziyana 30%-dan çox artır; vitrin temperaturu 110°C-ı keçir, izolyasiya boya karbonlaşdırır və soyulur.
Çekirdek Səs və Aşınma: Titrəmə dəqiqliyi harmoniklərə uyğunlaşır, yüksək səs (>85 dB) yaradır. Uzun müddətlik titrəmə silis demiri laminatlarını gevşədir, permeabilitəsini azaldır və harmonik sürətəlməsi nəticəsində etkin olmaz.
3. Üretim Təchizatı: Çıxış Məhdudiyyəti, Artan Təhlükə Riskləri
Üretim təchizatı şəbəkənin "enerji mənbəsidir". THD-nin çoxluğu operativ stabilliyə olumsuz təsir edir. Asil təsirlənən cihazlar: sinxron jeneratollar, yenilənən inversiyalar (Güneş/Pəhriz).
3.1 Sinxron Jeneratollar (Termal/Gidro Enerji İstehsalçıları)
Zədə Mekanizmi: Şəbəkə harmonikləri jeneratordan stator vitrinlərinə geri aksetir, "harmonik elektromaqnit momenti" yaradır. Asil momentə eklenərkən, bu "pulsulyan moment" yaradır, titrəməni artırır. Harmonik cərəyanlar də stator misi ziyana artırır, lokal artıq istilik yaradır.
Xüsusi Zədələr:
Azalan Çıxış: 300MW birlik THDv = 6% olduqda, pulsulyan momentə görə sürət dalgalanması ±0.5% olur, çıxış 280MW-dan aşağı inir, effektivlik 5%-8% azalır.
Tövsiye
