Harmoniese THD-impak: Van rooster tot toerusting

Die impak van harmoniese THD-foute op kragstelsels moet van twee aspekte ontleed word: "daadwerlike net THD wat grense oorskry (te hoë harmoniese inhoud)" en "THD-meting foute (onakkurate monitering)" — die eerste skade die stelsel toerusting en stabiliteit direk, terwyl die laaste lei tot onoordeelkundige vermindering weens "vals of gemiste alarms." Wanneer hierdie twee faktore gecombineer word, versterk dit stelselrisiko's. Die impak strek deur die hele kragketting — opwekking → oordrag → verspreiding → verbruik — en beïnvloed veiligheid, stabiliteit, en ekonomie.

Kernimpak 1: Direkte Skade van Te Hoë Daadwerlike THD (Hoë Harmoniese Inhoud)

Wanneer net THDv (spanningstotale harmoniese vervorming) nasionale standaarde oorskry (≤5% vir openbare nette) of THDi (stroome totale harmoniese vervorming) toerustingtoleransie oorskry (bv. transformators ≤10%), veroorsaak dit fisiese skade aan stelselhardware, operasionele stabiliteit, en eindgebruikerstoerusting.

• Oordragstelsels: Toename in Verliese en Oorverhitting

• Toename in Koperverliese: Harmoniese stroome veroorsaak 'n "vel effek" in oordraglyne (bv. 110kV kabels), wat hoëfrekwensiestroome op die geleideroppervlak konsentreer, weerstand en koperverliese met harmoniese orde verhoog.
  Byvoorbeeld: Wanneer THDi van 5% na 10% styg, neem lynkoperverliese toe met 20%-30% (bereken via I²R). Langdurige bedryf verhoog geleider temperatuur (bv. van 70°C na 90°C), versnel isolasieveroudering en verkort lynleeftyd (van 30 na 20 jaar).

• Verergerde Spanningsval: Harmoniese spannings superposeer op grondspanning, wat golfvorms by belastings einde versteur. Sensitiewe gebruikers (bv. halfgeleiervabrike) kan uitslaan van toerusting ervaar weens onreëlmatige spanning, met enkele insidente wat honderduisende kost.

• Verspreidingsapparatuur: Oorverhitting, Skade, en Verkorte Leefduur

• Transformatorfaal Risiko's:
  Harmoniese stroome verhoog "aanvullende ijzerverliese" (wirbelstroomverliese styg met die vierkant van harmoniese frekwensie). By THDv=8%, neem transformator ijzerverliese toe met 15%-20% in vergelyking met gerateerde omstandighede, verhoog kern temperatuur (bv. van 100°C na 120°C), versnel isolasie olie degradasie, kan gedeeltelike ontlading of brand veroorsaak (bv. 'n substation het 'n 10kV transformator verloor weens te veel 5de harmoniese, met direkte verliese oor een miljoen).
  Ongebalanseerde driefase harmoniese verhoog ook nul draad stroom (tot 1.5× fase stroom), risiko vir nul draad oorverhitting en breek, wat lei tot driefase spanningonevenwichtigheid.

• Kondensatorbank Resonansie Skade:
  Kondensatore het lae impedansie vir harmoniese, vorm maklik "harmoniese resonansie" met net induktansie (bv. 5de harmoniese resonansie kan kondensator stroom laat bereik 3–5× gerateerde waarde), wat lei tot isolasiebreek of ontploffing. Een industriële werkswinkel het drie 10kV kondensatorbanke binne 'n maand beskadig weens 7de harmoniese resonansie, met herstelkoste oor 500,000.

• Opwekkingstoerusting: Uitvoerfluktuasies en Effektiwiteitsval

• Sinxroniese Generator Uitvoer Beperking:
  Net harmoniese voer terug in generator stator windinge, skep "harmoniese koppel", verhoog trilling (spoed fluktuasie ±0.5%), verlaag uitvoer (bv. 'n 300MW eenheid val na 280MW by THDv=6%), en verhoog stator temperatuur, beïnvloed generator leeftyd.

• Hernubare Inverter Nettoegang Faal:
  PV/wind inverters is sensitief vir net THD. As punt van toegang THDv > 5%, aktiveer inverters "harmoniese beskerming" en ontkoppel (volgens GB/T 19964-2012), veroorsaak hernubare vermindering (bv. 'n windpark het oor 100,000 kWh in een dag verloor weens te veel 3de harmoniese).

• Beheerstelsels: Foute Operasie wat Stelselfoute Veroorsaak

• Relaisbeskerming Foute Operasie:
  Harmoniese stroome veroorsaak tussentydse verzadiging in stroomtransformateurs (CT's), lei tot onakkurate steekproefneming in oorstroom of differensieel beskerming. Byvoorbeeld, superposeerde 5de harmoniese stroom versteur sekondêre CT stroom, laat oorstroom beskerming vals "lyn kortsluiting" detecteer en trip, wat wydverspreide uitval veroorsaak (bv. 'n verspreidingsnet het 10 voeder trips ervaar weens THDi=12%, wat 20,000 huishoudings beïnvloed het).

• Outomatiseringstelsel Kommunikasie Interferensie:
  Harmoniese koppels elektromagneties in beheerkommunikasie lyne (bv. RS485, glasvezel), verhoog data foutekoers (van 10⁻⁶ na 10⁻³), vertraag of versteur beveelstowwe (bv. 'n "trip fout lyn" beveel faal om te lewer, verwyder die fout).

• Eindgebruikerstoerusting: Prestasie Afneming en Frekwente Foute

• Industriële Motor Oorverhitting en Brand:
  Agsynchrone motore onder harmoniese spanning genereer "negatiewe reeks koppel," veroorsaak spoed fluktuasies, verhoog trilling, en verhoog stator koper verliese. By THDv=7%, motor effektiwiteit daal met 5%-8%, temperatuur styg met 20–30°C, en leeftyd halveer (bv. 'n staalplante het twee rolbalie motore binne ses maande verbrand weens 7de harmoniese, met herstelkoste oor 2 miljoen).

• Prestasietoerusting Nauwkeurigheid Verlies:
  Sensitiewe toerusting soos halfgeleiervlitografie masjiene en mediese MRI stelsels vereis uiterst skoon spanning (THDv≤2%). Te hoë THDv verhoog meting foute — bv. 'n litografie masjien se etser presisie daal van 0.1μm na 0.3μm weens spanning harmoniese, verlaag produkopbrengs van 95% na 80%.

Kernimpak 2: Indirekte Risiko's van THD Meting Foute (Onakkurate Monitering)

THD meting foute (bv. daadwerlike THDv=6%, gemeet as 4%, fout = -2%) lei tot "vals voldoening" of "oormaatlike vermindering," versterk risiko's of veroorsaak ekonomiese verlies — essensieel, "data versteuring wat lei tot swak besluite."

• Gemiste Opmerking van Oorskryding: Vertraagde Vermindering, Eskaleerde Skade
  As gemeet THD lager is as daadwerlike (bv. daadwerlike THDv=6%, meting fout -1%, vertoon as 5%), gee dit vals "harmoniese voldoening" aan, vertraag filter installasie (bv. APF). Dit laat langtermyn harmoniese akkumulasie toe:

• Korttermyn: Versnelde veroudering en hoër mislukkingsrate van transformators, kondensatore, ens.

• Langtermyn: Risiko van stelsel resonansie, kan regionale netkolp veroorsaak (bv. 'n regionale net het resonansie ervaar na twee jaar weens gemiste 3de harmoniese opmerking, wat 5 substations offline gelaat het).

• Vals Alarm van Oorskryding: Oormaatlike Investerings, Verlore Kosse
  As gemeet THD hoër is as daadwerlike (bv. daadwerlike THDv=4%, meting fout +1%, vertoon as 5%), gee dit vals "harmoniese oorskryding" aan, lei tot onnodige filter installasie:

• Ekonomiese verlies: 'n 10kV/100A APF kos ~500,000; indien geen vermindering nodig is, sit die toerusting stil (met jaarlikse onderhoude van 20,000).

• Stelsel interferensie: Oormaatlike filters kan nuwe resonansie punte skep (bv. 'n 5de harmoniese filter installeer aktiveer 7de harmoniese resonansie), bring nuwe risiko's in.

• Data Versteuring: Beïnvloed Netbeplanning en Beveelstowwe
  THD meting foute versteur harmoniese verspreiding data, beïnvloed langtermyn beplanning:

• Byvoorbeeld: 'n Regio se monitering wys gemiddelde THDi=8% (daadwerlike 6%), lei tot oormaatlike voorziening van harmoniese vermindering kapasiteit (twee extra filter stasies gebou, investering oor 10 miljoen).

• In beveelstowwe, onakkurate THD data verhoed presiese identifikasie van harmoniese bronne (bv. verkeerd PV plaas, beperk sy uitvoer), beïnvloed hernubare energie integrasie.

Kernimpak 3: Ekonomiese Verlies — Van Direkte Kosse tot Indirekte Verliese

Harmoniese THD foute (insluitend oorskryding en onakkurate meting) veroorsaak aansienlike ekonomiese verliese deur toerusting skade, toename in energieverbruik, en produksieonderbreking, kwantifiseerbaar in drie koste kategorieë:

Opsomming: Die Kernimpak Ketting van THD Foute op Kragstelsels

Die fundamentele impak van harmoniese THD foute volg 'n kaskadering ketting: "golfvormversteuring → toerusting skade → stelsel onstabiele → ekonomiese verlies." Meting foute handhaaf of misleid hierdie ketting:

• Te hoë daadwerlike THD is die "primêre gevaar", skade kragstelsel hardware direk en kompromitteer stabiliteit;

• THD meting fout is die "besluit interferensie", lei tot onoordeelkundige vermindering—of vererger risiko's of verwerp hulpbronne;

• Uiteindelik lei albei tot veiligheidsrisiko's (toerusting brand, stelsel kolp) en ekonomiese verliese (herstelkoste, energieverlies, produksieonderbreking).

Daarom moet kragstelsels 'n dubbele benadering volg: "akkurate monitering (kontroleer THD meting fout ≤ ±0.5%) + effektiewe vermindering (hou daadwerlike THDv onder 5%)" om hierdie risiko's alomvattend te vermy.