Harmonikus THD Hatás: A Hálózattól a Berendezésig
A harmónikus THD hibák hatását a villamos rendszerekre két szempontból kell elemezni: "a valós hálózati THD határérték túllépése (túl magas harmónikus tartalom)" és "THD mérési hibák (nem pontos figyelés)" — az első közvetlenül károsítja a rendszer eszközeit és stabilitását, míg a második "hamis vagy hiányzó riasztások" miatt helytelen kezelést eredményez. Ha ezek két tényező kombinálódik, a rendszer kockázatai növekednek. A hatások összes villamos láncra terjednek — termelés → átvezetés → eloszlás → fogyasztás — befolyásolva a biztonságot, stabilitást és gazdaságosságot.
Alapvető Hatás 1: Túl Magas Valós THD (Magas Harmónikus Tartalom) Közvetlen Károsa
Amikor a hálózati THDv (feszültség teljes harmónikus torzulása) meghaladja a nemzeti szabványokat (≤5% nyilvános hálózatok esetén) vagy a THDi (áram teljes harmónikus torzulása) meghaladja az eszközök toleranciáját (pl., transzformátorok ≤10%), fizikai károkat okoz a rendszer hardverének, működési stabilitásának és végfelhasználói berendezéseknek.
Átvezető Rendszerek: Növekvő Veszteségek és Felforrászás
Növekvő Rézveszteségek: A harmónikus áramok "házmetszési hatást" okoznak az átvezető vezetékeken (pl., 110kV kábelek), koncentrálva a magasfrekvenciás áramokat a vezeték felületén, növelve a ellenállást és a rézveszteségeket a harmónikus sorrend szerint.
Példa: Amikor a THDi 5%-ról 10%-ra emelkedik, a vezeték rézveszteségei 20%-30%-kal növekednek (I²R alapján számolt). A hosszú ideig tartó működés a vezeték hőmérsékletét növeli (pl., 70°C-ról 90°C-ra), gyorsítva az izoláció öregedését és rövidítve a vezeték élettartamát (30-ról 20 évig).Felforrászott Feszültségcsökkenés: A harmónikus feszültségek a fő feszültségre kerülnek, torzítva a terhelési végponthoz jutó hullámformát. Érzékeny felhasználók (pl., fémszemcsemű ipar) esetén a nem rendszeres feszültség miatt a berendezések leállhatnak, egyetlen eset is több száz ezer költséget jelenthet.
Elosztó Eszközök: Felforrászás, Károk és Csökkenő Élettartam
Transzformátorok Hibajegyzéki Kockázatai:
A harmónikus áramok "további vasveszteségeket" okoznak (az eddy áram veszteségek négyzetesen növekednek a harmónikus frekvenciaval). THDv=8%-nál a transzformátor vasveszteségei 15%-20%-kal növekednek a szabványos feltételekhez képest, növelve a mag hőmérsékletét (pl., 100°C-ról 120°C-ra), gyorsítva az izolációs olaj romlását, potenciálisan okozva részleges kiárasást vagy égés (pl., egy telephely elvesztette 10kV transzformátorát túl magas 5. harmónikus miatt, közvetlen károk több millióban).Kondenzátorbank Reszonancia Károk:
A kondenzátorok alacsony impedanciájuk miatt könnyen "harmónikus rezonanciát" alakíthatnak ki a hálózati induktívességgel (pl., 5. harmónikus rezonancia esetén a kondenzátor áram 3–5×-szorosa a szabványos értéknél), ami izoláció károsodását vagy robbanást eredményezhet. Egy ipari műhely három 10kV kondenzátorbankot sérült meg egy hónapban 7. harmónikus rezonancia miatt, javítási költségek több mint 500,000.
Termelő Eszközök: Kiadás Fluktuációk és Hatékonyság Csökkenése
Szinkron Generátor Kiadási Korlátozás:
A hálózati harmónikus visszafedezése a generátor stator tekercseibe, létrehozva "harmónikus nyomatékot," növelve a rezgést (forgatósebesség fluktuáció ±0.5%), csökkentve a kiadást (pl., 300MW egység 280MW-re csökken THDv=6%-nál), és növelve a stator hőmérsékletét, befolyásolva a generátor élettartamát.
