THD Overload: Kif kif l-ħarmoni jidħaq l-apparatur tal-enerġija
Meta li għad-daqqa l-THD tal-grigġa jikseb il-limiti (pereżempju, THDv tal-voltazz > 5%, THDi tal-korrent > 10%), jiċċawża dani organiku fil-materjal ta’ l-apparatatur tal-enerġija kurrenti fl-intiru tad-daqqa — Trasferiment → Distribuzzjoni → Ġenerazzjoni → Kuntroll → Konsum. Il-mekanismi korejivi huma l-pirdi addizzjonali, l-sovrakorrenti risonanti, l-fluttwazzjonijiet tal-torx, u l-distorzjoni tas-sampjatura. Il-modi kif jdul id-danni u l-manifestazzjonijiet tagħhom varjaw bissimilament mill-tip ta’ apparatatur, kif tiegħet hawn taħt:
1. Apparatatur tal-trasferiment: Skoljata, invecchi, u tfittex drasticament it-tiftix
L-apparatatur tal-trasferiment jagħmel direttament daqqs il-korrent/voltazz tal-grigġa. L-armoniki jgħożżu l-pirdi energetika u l-degradazzjoni tal-isolament. Il-komponenti prinċipali affettati huma l-innebba tal-trasferiment (kabli/linji fuq il-maġra) u l-transformatori tal-korrent (CTs).
1.1 Innebba tal-trasferiment (Kabli / Linji Fuq il-Maġra)
Mekanismu tad-dan: L-freuqenzijiet armoniki elewati jiżdiedu l-“effett tal-għalieg” (l-korrenti ta’ freuqenza alti jiċċentraw fuq is-silġ tal-konduċtur, biex jiżdiedu l-area sekzjonali effettiva), jiżdiedu l-resistanza tal-linja. L-pirdi ta’ rame addizzjonali jiżdiedu mal-kwadrat tal-ordni tar-rmoniku (pereżempju, l-pirdi ta’ rame tal-5th harmoniku huwa 25× dak tal-fundamentali).
Danijiet speċifiċi:
Skoljata: Fdal-THDi = 10%, l-pirdi ta’ rame jiżdiedu bejn 20%-30% minn kundizzjonijiet midejn. It-temperatura tal-kablu tista’ tiżdiedu minn 70°C sa 90°C (jiżdiedu l-tolleranza tal-isolament), jiaccelera l-invecchi u l-skrap tal-strati tal-isolament (pereżempju, XLPE).
Tfittex it-tiftix: Is-skoljata prolungata tiżdiedu it-tiftix tal-kablu minn 30 sena sa 15–20 sni, potenzjalment jiċċawża l-“sbukkar tal-isolament” u l-erori ta’ skurtċirt. (Park industrijiel qiegħed isfeħħ l-istess żewġ kabli 10kV fi sena waħda għall-3rd harmoniku eċċessiv, bl-kust tal-restauru f’danku 800,000 RMB.)
1.2 Transformatori tal-Korrent (CTs)
Mekanismu tad-dan: Il-korrenti armoniki (speċjalment il-3rd u l-5th) jiċċawżaw l-“sażurazzjoni tranzitorja” tal-core tal-CT, jiżdiedu drastikament il-pirdi tal-histeresi u tal-korrenti eddici (pirdi ta’ ferro addizzjonali). Is-sażurazzjoni tiddefurma l-forma tal-output tal-parti tan-nies, bl-ebda rappreżentazzjoni korretta tal-korrent primarju.
Danijiet speċifiċi:
Skoljata tal-core: It-temperatura tal-core tal-CT tista’ tiżdiedu minn 120°C, jiċċawża l-isfolj tal-isolament tal-windings tan-nies u jiċċawża l-inkorrezzjoni tal-rapport.
Missoperazzjoni tal-protezzjoni: Il-korrent tan-nies defurmawt jiċċawża l-relajji protettivi (pereżempju, protezzjoni sovrakorrenti) biex jiċċawżaw falsamenti “skurtċirts linji”, jiċċawżaw trippi falsi. (Riċina distribuzzjoni qiegħed tgħamill 10 trips ta’ feeders għall-sażurazzjoni tal-CT, affettant 20,000 familiji.)
2. Apparatatur tal-distribuzzjoni: Fallimenti frekwenti, kollass tal-stabbiltà tas-sistema
L-apparatatur tal-distribuzzjoni hija kritika għal “tkonnessjoni tal-maġraba u tal-maġrif” fil-grigġa. Il-THD li jiżdiedu llimiti jiċċawża l-danijiet diretti akbar. L-apparatatur prinċipali affettati inkluđu l-transformatori tal-enerġija, l-banks tal-kondensaturi, u l-reaktori.
2.1 Transformatori tal-enerġija (Distribuzzjoni / Transformatori Prinċipali)
Mekanismu tad-dan: Il-voltaggi armoniki jiżdiedu l-pirdi tal-histeresi u tal-korrenti eddici fil-core tal-transformator (pirdi ta’ ferro addizzjonali); il-korrenti armoniki jiżdiedu l-pirdi tal-rame tal-windings. Minsija, dawn jiżdiedu l-pirdi totali. L-armoniki tri-faċi mhux imblanjati wkoll jiżdiedu l-korrent neutral (sa 1.5× l-korrent tal-faċi), jiżdiedu l-skoljata lokali.
Danijiet speċifiċi:
Skoljata tal-core: Fdal-THDv = 8%, l-pirdi tal-ferro tal-transformator jiżdiedu bejn 15%-20%. It-temperatura tal-core tiżdiedu minn 100°C sa 120°C, jiaccelera l-degradazzjoni tal-oli tal-isolament (pereżempju, 25# oli tal-transformator), jiżdiedu l-asidità, u jiżdiedu l-forza dielettrika.
Bridka tal-windings: Is-skoljata ta’ lunga durata tiċċawża l-karbonizzazzjoni tal-karta tal-isolament tal-windings (pereżempju, Nomex), jiċċawża skurtċirts. Il-transformator prinċipali 110kV ta’ substation qiegħed jiċċawża skurtċirt tal-winding wara 3 sni għall-5th harmoniku eċċessiv, bl-kust tal-restauru f’danku 5 miljun RMB.
Tfittex it-tiftix: Is-skoljata prolungata tal-THD tiżdiedu it-tiftix tal-transformator minn 20 sena sa 10–12 sni.
2.2 Banks tal-kondensaturi (għal kompenżazzjoni tal-potenza reattiva)
Mekanismu tad-dan: Ir-reattanța kapassitiva tiżdiedu mal-freuqenza (Xc = 1/(2πfC)), sakemm l-armoniki tal-freuqenza alta jiċċawżaw sovrakorrenti. Jekk ikun hemm “risonanza armonika” bejn il-kondensaturi u l-induttanza tal-grigġa (pereżempju, risonanza ta’ 5th ordni), il-korrent tista’ jiżdiedu sa 3–5× il-valur midejn—mhux biss diġà mhux midejn għall-kondensaturi.
Danijiet speċifiċi:
Sbukkar tal-isolament: Is-sovrakorrenti jiċċawżaw l-skoljata tal-dieliktri interni (pereżempju, film tal-polipropilen), jiċċawżaw l-puncture, l-ispandjar, jew l-explożjoni. (Workshop industrijiel qiegħed jiċċawża l-istess tliet banks tal-kondensaturi 10kV fi xahar għall-7th harmoniku risonantu; il-kust tal-riplazz tal-bank ieċċedi 150,000 RMB.)
Falliment tal-protezzjoni: Il-korrenti risonanti jiċċawżaw l-isfolj tal-links tal-fjus; jekk il-protezzjoni ma tioprax, jiżdiedu l-riskju tal-incendju.
2.3 Reaktor serjali (għal supprezzjoni tal-armoniki)
Mekanismu tad-dan: Anki jingħata per utilizzat biex jsuppress armoniki speċifiċi (pereżempju, 3rd, 5th), ir-reaktori jiċċawżaw l-pirdi tal-rame tal-windings ta’ sovrakorrenti armoniki ta’ lunga durata. Il-kamps magnetiċi pulsanti mil-armoniki wkoll jiżdiedu l-vibrazzjoni tal-core, jiċċawżaw l-usur tal-mekkanika.
Danni Speċifiċi:
Surriscaldament tal Avvolgiment: Fl-aġil mill-THDi ta' 12%, l-inċidinti tal-kupru fl-reatturi jżidu b'mod superjur għal 30%; it-temperaturi tal-avvolgiment jiġu superjuri għal 110°C, li jagħmel il-varniċ tal-isolazzjoni jikkarbonizza u jinġeb.
Ħasija tal-Nuċleju & L-Isporrig: Il-freqwenza tal-vibrazzjoni tiġi magħmula mal-armoni, li jipproduru ħasija kbira (>85 dB). Il-vibrazzjoni f'dawl tal-ħin tiftieħ is-silicon steel laminations, li timxixa l-permeabilità u tifla l-efettivitati tal-suppressjoni armonika.
3. Ekipament tal-Ġenerazzjoni: Limitazzjoni tal-Produzzjoni, Rizki Akmel tal-Aħwa
Il-materjal tal-ġenerazzjoni huwa l-"sors tal-enerġija" tal-grid. Il-THD eċċessiva taffeċka negativament l-stabbiltà operattiva. Il-dispożitivi affetwati qabel: ġeneraturi sinkroni, inverterji rinnovabbli (PV/vent).
3.1 Ġeneraturi Sinkroni (Ċentri Termoelettriki/Idroelettriki)
Meżanġjar tal-Dannu: L-armoni tal-grid jiġu riintrodoti fil-avvolgimenti statorali tal-ġeneratur, li jipproduru "torċa elettromagnetika armonika." Superimpost fuq il-torċa fondamentali, dan jipproduru "torċa pulzanti," li jiżidu l-vibrazzjoni. Il-korrenti armoni wkoll jiżidu l-inċidenti tal-kupru statorali, li jkunu surriscaldati lokali.
Danni Speċifiċi:
Riduzzjoni tal-Produzzjoni: Unità ta' 300MW fl-aġil mill-THDv ta' 6% tipprova fluktuazzjonijiet ta' spee ta' ±0.5% għall-torċa pulzanti, li tiridduċi l-ewwel minn 280MW, bl-effiċjenza tiżdied bi 5%-8%.
Surriscaldament tal-Avvolgiment: It-temperatura tal-stator tista' tiġi sulli għal 130°C (superjuri għal il-limitu tal-isolazzjoni ta' Class A ta' 105°C), li jaċċeleraxxi l-invecchiament tal-isolazzjoni u jara r-riskju ta' short circuit bejn l-turnuri.
Isporrig tal-Bearing: L-vibrazzjoni żiduta jiċċeleraxxi l-isporrig tal-bearing (pereżempju, bearing sleeve), li tiridduċi l-eta' ta' 5 sn sa 2–3 sn.
3.2 Inverterji Rinnovabbli (PV / Vent)
Meżanġjar tal-Dannu: L-inverterji huma sensittivi għal THD tal-grid (skont GB/T 19964-2012). Jekk l-THDv ta' punt ta' interkonnessjoni > 5%, l-inverter jiġi attivat "protezzjoni armonika" biex jiġbor id-dannu. Fiddilha, il-voltàġġ armoniku jipproduru sbilancju tal-potenza bejn l-DC u l-AC, li jikkawża l-IGBT module jiġu surriscaldati.
Danni Speċifiċi:
Disconnessioni tal-Grid: Fil-wind farm ma' THDv ta' 7%, 20 unitajiet ta' 1.5MW inverterji diskoŋnessjaw simultanji, abbandunaw aktar minn 100,000 kWh ta' energija tal-vent f'ġurnata waħda, li kostaraw ~50,000 RMB ta' perdita ta' ricavi.
Kummerċ tal-IGBT: L-operazzjoni f'dawl tal-ħin taħt l-armoni jiżidu l-inċidenti tal-switching fl-IGBT modules (komponenti koreġenti), li jiżidu l-temperatura superjuri għal 150°C, bil-riskju ta' "thermal breakdown." Il-kost ta' riparazzjoni għal kull inverter jisbarra l-100,000 RMB.
4. Ekipament tal-Kontroll: Distorzjoni tal-Sampling, Malfunzionamenti tas-Sistema
Il-materjal tal-kontroll huwa l-"ċervell u sistema nervuż" tal-grid. Il-THD eċċessiva taffeċka negativament id-data tas-sampling u t-transmissjoni ta' komandi anormali. Il-dispożitivi affetwati qabel: relays protettivi, sistemi ta' komunikazzjoni automatizzati.
4.1 Relays Protettivi (Overcurrent / Differential Protection)
Meżanġjar tal-Dannu: Il-korrenti armoni jkunu saturazzjoni CT transjent, li jidistortaw l-formi tal-kurrenti imsampleati (pereżempju, waves flat-topped), li jiġbor l-algoritmi tal-protezzjoni jiġbor amplitudini u fazzi, li jiġbor azzjonijiet mhux korretti. Il-voltàġġi armoni wkoll jistgħu interferi ma' power supplies tal-relay, li jiġbor malfunzionamenti tal-kirkit logiċi.
Danni Speċifiċi:
Tripping Fals: Network ta' distribuzzjoni ma' THDi ta' 12% ipprova output ta' CT distorti għall-saturazzjoni, li jiġbor overcurrent protection jiġbor "line short circuit" falsament u trip 10 feeders, tagħtil l-enerġija għal 20,000 familji għal 4 oħra, li jiġbor ħsara ekonomika indiretta superjuri għal 2 miljun RMB.
Fall tal-Trip : Jekk l-interferenza armonika tigħmel fluktuazzjonijiet ta' voltàġġ ta' ±10% fis-sors tal-enerġija tal-relay, il-kirkit logiċi jistgħu jiġbor crash, fall tal-trip waqt l-erori veri, li jara l-erori jiġbor akmelt.
4.2 Dispożitivi ta' Komunikazzjoni Automatizzati (RS485 / Fiber Modules)
Meżanġjar tal-Dannu: Il-radjar elettromagnetiku mill-armoni (pereżempju, 10V/m RF interference) jiġi magħmul ma' liniji ta' komunikazzjoni, li jiġbor "bit flips" fid-daqqa tal-transmissjoni. Il-voltàġġi armoni wkoll jistgħu jiġbor erori ta' sinkronizzazzjoni.
Danni Speċifiċi:
Żidut ta' Bit Error Rate: Għall-interferenza armonika, bit error rate ta' RS485 komunikazzjoni fi sistema ta' automazzjoni ta' distribuzzjoni irriset mill-10⁻⁶ għal 10⁻³, li jiġbor ritard jew xitwa ta' ordiri (pereżempju, "adjust capacitor switching").
Kummerċ tal-Module: L-armoni ta' frequenza għoli jistgħu jiġbor kummerċ tal-kirkit tal-isolazzjoni tas-segnali (pereżempju, optocouplers) fid-dispożitivi ta' komunikazzjoni, li jiġbor fail. Stazzjoni waħda kummerċ 8 fiber modules f'xahar wieħed għall-interferenza tal-5th harmonic.
5. Ekipament tal-Użu Finali: Degradazzjoni tal-Prestazzjoni, Aċċidenti tal-Prodott
Il-materjal tal-użu finali huwa l-"terminal load" tal-grid. Il-materjal industriju u preċiż huwa l-aktar affetwat mill-THD eċċessiva. Il-dispożitivi affetwati qabel: motors industriji, ekipament preċiż (lithography machines / medical MRI).
5.1 Motors Industrijali (Moturi Induttivi / Sinchroni)
Mekkanismu tal-Dan: Il-voltazzjoni armonika jġenera "kurrenti armoniki" fil-windings tal-stator tal-motor, formar "magnetic fields rotanti ta' sequenza negattiva." Meta jiġu sovrapposti fuq il-kamp fondamentali, jipprodusaw "torqu ta' frenatura," li tikkawża fluktuazzjonijiet fis-veloċità u żid l-ivibrizzjoni. Il-kurrenti armoniki jżidu wkoll il-perditi tal-kuġina tal-stator/rotor, li t-talbija għal over-heating ġenerali.
Danijiet Speċifiċi:
Żid fid-Effikjenza: Motor induktiv ta' 100kW b'THDv = 7% ikkonferma żid fid-effikjenza minn 92% sa tis-sott ta' 85%, jgħadil aktar minn 50,000 kWh ekstra sewwa (fis-silġ ta' 0.6 yuan/kWh, kost ekstra tal-elettricità: 30,000 yuan/sena).
Tħassir: Motor tal-mill rolling mill steel plant tħassar żewġ doppjie fi sitt misiġa għal espożizzjoni protraħa tal-armoniku ta' 7; it-tempertura tal-stator raggieta 140°C. Il-kost ta' rilinkwi per motor supera 2 million RMB.
Ivibrizzjoni & Żwieġ: L-aċċelerazzjoni tal-ivibrizzjoni tal-motor żidet minn 0.1g sa 0.5g, il-żwieġ supera 90dB, affettand l-ambjent tax-xogħol u żid l-attrition tal-fundament.
5.2 Ekwippament Precizu (Makini Lithography Semikondukturi / MRI Medicu)
Mekkanismu tal-Dan: Dawn l-apparatati rikjujnu voltazzjoni ħafna qleana (THDv ≤ 2%). L-armoniki żidu ripples f'suppliers tal-energy interni u żidu l-akkuratessa tas-sampling ADC, infine impajjaru l-funktionalità.
Danijiet Speċifiċi:
Perda tal-Precizzjoni: Makin lithography semikondukturi b'THDv = 4% ħallat l-akkuratessa tal-posizjonament laser minn 0.1μm sa 0.3μm, żid l-yield tal-wafer minn 95% sa 80%, jagħmel perda aktar minn 500,000 yuan fil-valur ta' prodotti kull ġurn.
Ħassar tal-Ekwippament: L-armoniki ċaused fluktuazzjonijiet tal-kurrent fi gradient coils tal-MRI, prevenzjoni tal-imaging chiara, forzing il-ħassar. (Spital ħassar operazzjonijiet tal-MRI għal 2 ġranet għal ekses tal-armoniku ta' 3, jagħmel perda aktar minn 100,000 yuan fil-ricevit tal-diagnostika.)
Kumment: Regoli Kordinali tal-Dan tal-Ekwippament Mhuxxen mill-THD
Ekwippament Induttiv (Transformers, Motors, Reactors): Vunjerabili għal "Additional Losses" — l-armoniki żidu iron/copper losses, fejn l-overheating u l-aging huma l-danijiet primarji.
Ekwippament Kapasitiv (Capacitors): Vunjerabili għal "Resonant Overcurrent" — l-armoniki jistgħu ħassru risonanza, fejn l-overcurrent-induced insulation breakdown huwa l-danju prinċipali.
Ekwippament tal-Kontroll (Relays, Communication Systems): Vunjerabili għal "Sampling Distortion" — l-armoniki distorċu data, li t-talbija għal missoperazzjonijiet jew falliment ta' operazzjonijiet.
Ekwippament Precizu (Lithography Machines, MRI): Vunjerabili għal "Waveform Distortion" — l-armoniki żidu ripple tal-voltazzjoni, li t-talbija għal perda tal-akkuratessa.
Għalhekk, l-grids tal-energy għandhom adottaw strategija doppja:
"Monitoring tal-Armoniki (kontroll error THD ≤ ±0.5%) + Filtering Attiv (APF) / Passive Filtering"
biex jiġu mmantenu THDv in limit nazzjonali ta' 5%, biex jiġi prevenut danijiet tal-ekwippament mill-miftuħ.
