هارمونیک THD اثر: از شبکه تا تجهیزات

د هارمونیک THD غلطيونو تاثیر په برق نظامونو کې دوه جوانو لپاره تحلیل شولی شي: "واقعی شبکه THD محدودیت سره ورته (زیاتر هارمونیک محتوا)" او "THD اندازه ګیري غلطيون (غیر دقیق نظارت)" — د نخښې دا د نظام تجهیزاتو او ثباتيتوب ته مستقیم ضربه ورکوي، او دویمه د "غلط یا غفلت خبرونه" له امله مناسب ترمیم نشي. د دوو عاملونو ترکیب د نظام خطراتو تقویت کوي. د تاثیراتو د کل برق زنجیرې په مرحلې کې څرګندیږي — تولید → انتقال → تقسیم → استعمال — د امنیت، ثباتيتوب او اقتصادیت تاثیر لري.

مرکزي تاثیر ۱: زیاتر واقعی THD (زیاتر هارمونیک محتوا) د مستقیم ضربه

که شبکه THDv (ولتاژ کل هارمونیک تحریف) د ملي معايير (≤5% په عمومي شبکو کې) څخه زیات وي یا THDi (جریان کل هارمونیک تحریف) د تجهیزاتو تحمل (مثلاً د ترانسفورماترو ≤10%) څخه زیات وي، دا د نظام تجهیزاتو، عملیاتي ثباتيتوب او پایلو تجهیزاتو ته ضربه ورکوي.

• انتقال نظامونه: زیاتر لوستونه او حرارت زیاتول

• زیاتر کپړۍ لوستونه: هارمونیک جریانونه د انتقال خطوطو کې "جلدی تاثیر" رامنځته کوي (مثلاً 110kV کابل)، د کندو سطح کې زیاتر فرکونسي جریانونه متمرکز کوي، د مقاومت او کپړۍ لوستونه زیاتوي.
  مثال: که THDi څخه 5% څخه 10% ته ورځي، کپړۍ لوستونه 20%-30% (I²R په واسطه حساب شوي) زیاتوي. د وخت لپاره کارول د کندو درجه (مثلاً 70°C ته 90°C) زیاتوي، د عایقیت پیری زیاتوي او د کابل عمر (څخه 30 ته 20 کال) کم کوي.

• بدتر ولتاژ سراخی: هارمونیک ولتاژونه د بنیادي ولتاژ ته اضافه شوي، د بار پایلو کې د موجو تحریف. حساس کارن (مثلاً سمیکونډر کارخانې) د غیر منظم ولتاژ له امله تجهیزاتو بندول، د یو برخې وخت د صد هزارې د قیمت سره.

• تقسیم تجهیزات: حرارت زیاتول، ضربه او عمر کم شول

• ترانسفورماترو فیلیکسیټی:
  هارمونیک جریانونه د "اضافی آهن لوستونه" (دویمی چرخه لوستونه د هارمونیک فرکونسي د مربع سره زیاتوي). که THDv=8% وي، ترانسفورماترو آهن لوستونه د مقرر شوي شرایطو سره 15%-20% زیاتوي، د هسته درجه (مثلاً څخه 100°C ته 120°C) زیاتوي، د عایقیت روغن تباهی زیاتوي، ممکن د جزئي تخلیه یا سوزون (مثلاً د یو سویچینګ سټیشن د 10kV ترانسفورماترو د 5م خرابی له امله دrect losses over one million).

• کنډینکټر بانک د هارمونیک رزونانس ضربه:
  کنډینکټرونه د هارمونیکو لپاره کم امپدان لري، سهوله د شبکې اندوکتانس (مثلاً 5م هارمونیک رزونانس کنډینکټر جریان ته 3–5× مقرر شوي قیمت) سره "هارمونیک رزونانس" تشکیل کوي، د عایقیت شکست یا منفجر شول. یو صنعتي کارخانې د یو ماہ کې د 7م هارمونیک رزونانس له امله سه 10kV کنډینکټر بانک خراب کړ، د مرمت کې د 500,000 د قیمت.

• تولید تجهیزات: خروجی ناپایداری او کارایی کم شول

• سنکرون جنراترو خروجی محدودیت:
  شبکې هارمونیکونه د جنراترو ستاتور پیچونو ته واپس کارول، د "هارمونیک چرخه" تشکیل کوي، د چرخه ناپایداری (سرعت ناپایداری ±0.5%) زیاتوي، د خروجی (مثلاً د 300MW یونیټ THDv=6% ته 280MW) کم شول او د ستاتور درجه زیاتول، د جنراترو عمر تاثیر لري.

• نوی تجدیدپذیر اینورټرو د شبکه ترمنځی کې خرابی:
  پاناوی/بادی اینورټرونه د شبکې THD حساس دي. که پایلو نقطه THDv > 5% وي، اینورټرونه د "هارمونیک حفاظت" ترک کوي (د GB/T 19964-2012 په واسطه)، د تجدیدپذیر کارولو محدودیت (مثلاً د یو بادی کارخانې د یو روز کې د 100,000 kWh خساره له 3م هارمونیک له امله).

• کنټرول نظامونه: غلط کارول د نظام خرابی ته اړتیا

• ریلی حفاظت غلط کارول:
  هارمونیک جریانونه د جریان ترانسفورماترونو (CTs) په واسطه د موقتی مشبع شوالي ورکوي، د اوور جریان یا دیفرانسیل حفاظت په واسطه غیر دقیق نمونه برداري. مثلاً د 5م هارمونیک جریان د دویمی CT جریان تحریف، د اوور جریان حفاظت د "خط کوتاه شوالي" غلط تشخیص او د بندول، د وسیع بندول (مثلاً د یو تقسیم کاري شبکې د 10 فیدر بندول THDi=12% له امله، 20,000 خانوادو تاثیر لري).

• اتوماتیک نظامونه د کنټرول کارولو تداخل:
  هارمونیکونه د کنټرول کارولو خطوطو (مثلاً RS485، فايبر) په واسطه د الکترومغناطیسي کوپل کوي، د دېټا غلطیو شمیر (څخه 10⁻⁶ ته 10⁻³) زیاتوي، د پیښې کماندو (مثلاً د "خط خرابی بندول" کماند نه رسېدل، د خرابی توسیع).

• پایلو تجهیزات: کارایی کم شول او مکرر خرابی

• صنعتي موتورونه د حرارت زیاتول او سوزون:
  د هارمونیک ولتاژو لپاره د غیر سنکرون موتورونه د "منفي ترتیب چرخه" رامنځته کوي، د چرخه ناپایداری، د لرزش زیاتول او د ستاتور کپړۍ لوستونه زیاتوي. که THDv=7% وي، موتور کارایی 5%-8% کم شوي، درجه 20–30°C زیات شوي، او عمر نصفه کم شوي (مثلاً د یو فولاد کارخانې د یو میاشت کې د 7م هارمونیک له امله دوه رولینګ میل موتورونه سوز کړ، د مرمت کې د 2 میلیون د قیمت).

• دقیق تجهیزات د دقت کم شول:
  حساس تجهیزات مثلاً د سمیکونډر لیتوگرافی ماشینونه او د طبیعي MRI سیستمونه د خوش ولتاژ (THDv≤2%) نیاز لري. زیاتر THDv د اندازه ګیري غلطيون زیاتوي — مثلاً د یو لیتوگرافی ماشین د چاپ دقت څخه 0.1μm ته 0.3μm کم شوي، د محصول کیفیت څخه 95% ته 80% کم شوي.

مرکزي تاثیر ۲: THD اندازه ګیري غلطيونو (غیر دقیق نظارت) د غیرمستقیم خطرات

THD اندازه ګیري غلطيون (مثلاً واقعی THDv=6%，测量为4%，误差=-2%) 导致“虚假合规”或“过度处理”，加剧风险或造成经济损失——本质上是“数据失真导致错误决策”。

• 过量检测遗漏：延迟缓解，危害加剧
  如果测量的THD低于实际值（例如，实际THDv=6%，测量误差-1%，显示为5%），则会错误地指示“谐波合规”，从而延迟滤波器安装（例如APF）。这会导致长期谐波积累：

• 短期：变压器、电容器等设备加速老化和故障率增加。

• 长期：系统共振风险，可能导致区域电网崩溃（例如，由于未检测到3次谐波，一个区域电网在两年后发生共振，导致5个变电站停运）。

• 过量误报：过度投资，浪费成本
  如果测量的THD高于实际值（例如，实际THDv=4%，测量误差+1%，显示为5%），则错误地指示“谐波超标”，导致不必要的滤波器安装：

• 经济浪费：一台10kV/100A APF的成本约为50万元；如果不需要缓解，则设备闲置（每年维护费用为2万元）。

• 系统干扰：过多的滤波器可能会产生新的共振点（例如，安装5次谐波滤波器触发7次谐波共振），引入新的风险。

• 数据失真：影响电网规划和调度
  THD测量误差扭曲了谐波分布数据，影响长期规划：

• 示例：某地区的监测显示平均THDi=8%（实际为6%），导致过度配置谐波缓解容量（建设两个额外的滤波站，投资超过1000万元）。

• 在调度中，不准确的THD数据妨碍了精确的谐波源识别（例如，错误地指责光伏电站，限制其输出），影响可再生能源的整合。

核心影响3：经济损失——从直接成本到间接损失

谐波THD误差（包括过量和测量不准确）通过设备损坏、能耗增加和生产停机，造成显著的经济损失，可以通过以下三个成本类别进行量化：

总结：THD误差对电力系统的根本影响链

谐波THD误差的根本影响遵循一个连锁反应：“波形失真 → 设备损坏 → 系统不稳定 → 经济损失。” 测量误差放大或误判这一链条：

• 过量的实际THD 是“主要危害”，直接损害电力系统硬件并危及稳定性；

• THD测量误差 是“决策干扰”，导致不当缓解——要么加剧风险，要么浪费资源；

• 最终，两者都导致 安全风险（设备烧毁、系统崩溃） 和 经济损失（维修成本、能源浪费、生产停机）。

因此，电力系统必须采取双重方法：“精确监测（控制THD测量误差 ≤ ±0.5%）+ 有效缓解（保持实际THDv低于5%）”来全面避免这些风险。