Pagsasalaran ng Harmonic THD: Mula Grid hanggang sa Equipment

Ang epekto ng mga pagkakamali sa harmonic THD sa mga sistema ng kuryente ay dapat analisin mula sa dalawang aspeto: "aktwal na grid THD na lumampas sa limitasyon (nakakalason na harmonic content)" at "mga pagkakamali sa pagsukat ng THD (hindi tama ang monitoring)" — ang unang aspeto ay direktang nasisira ang mga kagamitan ng sistema at ang estabilidad, samantalang ang ikalawa ay nagdudulot ng hindi tama na pag-aalis dahil sa "maling o nawawalang alarm." Kapag pinagsama, ang dalawang faktor na ito ay lalo pang lumalaking ang mga panganib sa sistema. Ang mga epekto ay sumasaklaw sa buong chain ng kuryente — paggawa → pagpapadala → pagbabahagi → paggamit — na nakakaapekto sa kaligtasan, estabilidad, at ekonomiya.

Core Impact 1: Direktang Panganib ng Sobrang Aktwal na THD (High Harmonic Content)

Kapag ang grid THDv (total harmonic distortion ng voltage) ay lumampas sa pambansang pamantayan (≤5% para sa pampublikong grid) o ang THDi (total harmonic distortion ng current) ay lumampas sa toleransiya ng kagamitan (halimbawa, transformers ≤10%), ito ay nagsisira sa pisikal na kagamitan ng sistema, operasyonal na estabilidad, at kagamitan ng end-user.

• Transmission Systems: Tumaas na Pagkawala at Overheating

• Tumaas na Copper Losses: Ang mga harmonic currents ay nagdudulot ng "skin effect" sa transmission lines (halimbawa, 110kV cables), na nagkokonsentrado ng mataas na frequency na currents sa ibabaw ng conductor, na tumataas ang resistance at copper losses depende sa order ng harmonic.
  Halimbawa: Kapag ang THDi ay tumaas mula 5% hanggang 10%, ang line copper losses ay tumaas ng 20%-30% (kinalkula gamit ang I²R). Ang mahabang pag-operate ay tumaas ang temperatura ng conductor (halimbawa, mula 70°C hanggang 90°C), na nagiging sanhi ng mas mabilis na pagtanda ng insulation at pagkasayang ng buhay ng line (mula 30 hanggang 20 taon).

• Mas Masamang Voltage Sag: Ang mga harmonic voltages ay inilalapat sa fundamental voltage, na nagdudulot ng distorsyon sa waveform sa dulo ng load. Ang mga sensitibong user (halimbawa, semiconductor plants) ay maaaring magkaroon ng shutdown ng kagamitan dahil sa irregular na voltage, na may bawat insidente na nagkakahalaga ng daan-daang libo.

• Distribution Equipment: Overheating, Damage, at Bawas na Buhay ng Kagamitan

• Transformer Failure Risks:
  Ang mga harmonic currents ay tumataas sa "additional iron losses" (eddy current losses tumaas depende sa square ng harmonic frequency). Sa THDv=8%, ang transformer iron losses ay tumaas ng 15%-20% kumpara sa rated conditions, na tumaas ang core temperature (halimbawa, mula 100°C hanggang 120°C), na nagiging sanhi ng mas mabilis na pagtanda ng insulation oil, na maaaring magresulta sa partial discharge o burnout (halimbawa, isang substation ay nawalan ng 10kV transformer dahil sa sobrang 5th harmonic, na may direkta na pagkawala ng higit sa isang milyon).
  Ang hindi balanse na three-phase harmonics ay dinadagdagan ang neutral wire current (hanggang 1.5× phase current), na nagiging sanhi ng overheating at pagkasira ng neutral, na nagiging sanhi ng imbalance ng three-phase voltage.

• Capacitor Bank Resonance Damage:
  Ang mga capacitors ay may mababang impedance sa harmonics, na madaling bumuo ng "harmonic resonance" sa grid inductance (halimbawa, 5th harmonic resonance maaaring magresulta sa capacitor current na umabot sa 3–5× rated value), na nagiging sanhi ng breakdown o explosion ng insulation. Isang industriyal na workshop ay nasira ang tatlong 10kV capacitor banks sa loob ng isang buwan dahil sa 7th harmonic resonance, na may repair costs na higit sa 500,000.

• Generation Equipment: Output Fluctuations at Bawas na Efisiensiya

• Synchronous Generator Output Limitation:
  Ang grid harmonics ay bumabalik sa generator stator windings, na bumubuo ng "harmonic torque," na nagdudulot ng tumaas na vibration (speed fluctuation ±0.5%), bawas na output (halimbawa, isang 300MW unit bumaba sa 280MW sa THDv=6%), at tumaas na stator temperature, na nagiging sanhi ng maikling buhay ng generator.

• Renewable Inverter Grid-Connection Failure:
  Ang PV/wind inverters ay sensitibo sa grid THD. Kung ang point-of-connection THDv > 5%, ang mga inverter ay trigger ng "harmonic protection" at disconnect (ayon sa GB/T 19964-2012), na nagiging sanhi ng renewable curtailment (halimbawa, isang wind farm nawalan ng higit sa 100,000 kWh sa isang araw dahil sa sobrang 3rd harmonic).

• Control Systems: Maloperation na Nagiging Sanhi ng Mga System Fault

• Relay Protection Misoperation:
  Ang mga harmonic currents ay nagdudulot ng transient saturation sa current transformers (CTs), na nagiging sanhi ng hindi tama na sampling sa overcurrent o differential protection. Halimbawa, ang superimposed 5th harmonic current ay nagdistort sa secondary CT current, na nagiging sanhi ng overcurrent protection na maling detect ng "line short circuit" at trip, na nagiging sanhi ng malawakang brownout (halimbawa, isang distribution network ay may 10 feeder trips dahil sa THDi=12%, na nakakaapekto sa 20,000 households).

• Automation System Communication Interference:
  Ang mga harmonics ay electromagnetically coupled sa control communication lines (halimbawa, RS485, fiber), na nagdudulot ng tumaas na data error rates (mula 10⁻⁶ hanggang 10⁻³), na nagdudulot ng delay o corruption ng dispatch commands (halimbawa, ang "trip fault line" command ay hindi naipadala, na nagiging sanhi ng paglaki ng fault).

• End-User Equipment: Bawas na Performance at Mabilis na Pagkasira

• Industrial Motor Overheating at Burnout:
  Ang asynchronous motors sa ilalim ng harmonic voltage ay bumubuo ng "negative sequence torque," na nagdudulot ng speed fluctuations, tumaas na vibration, at mataas na stator copper losses. Sa THDv=7%, ang motor efficiency ay bumaba ng 5%-8%, ang temperatura ay tumaas ng 20–30°C, at ang buhay ay naiwasto (halimbawa, isang steel plant ay nasunog ang dalawang rolling mill motors sa loob ng anim na buwan dahil sa 7th harmonic, na may repair costs na higit sa 2 milyon).

• Precision Equipment Accuracy Loss:
  Ang mga sensitibong kagamitan tulad ng semiconductor lithography machines at medical MRI systems ay nangangailangan ng napakalinis na voltage (THDv≤2%). Ang sobrang THDv ay nagdudulot ng tumaas na measurement errors — halimbawa, ang etching precision ng lithography machine ay bumaba mula 0.1μm hanggang 0.3μm dahil sa voltage harmonics, na nagbawas ng product yield mula 95% hanggang 80%.

Core Impact 2: Indirektang Mga Panganib ng Mga Pagkakamali sa Pagsukat ng THD (Hindi Tama ang Monitoring)

Ang mga pagkakamali sa pagsukat ng THD (halimbawa, aktwal na THDv=6%, sukat bilang 4%, error = -2%) ay nagdudulot ng "maling compliance" o "over-treatment," na nagpapalaki ng mga panganib o nagiging sanhi ng economic waste — sa esensya, "data distortion na nagiging sanhi ng maling desisyon."

• Missed Detection of Excess: Delayed Mitigation, Escalated Harm
  Kapag ang sukat na THD ay mas mababa kaysa sa aktwal (halimbawa, aktwal na THDv=6%, measurement error -1%, ipinakita bilang 5%), ito ay maling nagpapakita ng "harmonic compliance," na nagdudulot ng delayed installation ng filter (halimbawa, APF). Ito ay nagpapahintulot ng matagal na accumulation ng harmonics:

• Short-term: Tumaas na pagtanda at mas mataas na rate ng pagkasira ng transformers, capacitors, etc.

• Long-term: Risk of system resonance, na maaaring magresulta sa regional grid collapse (halimbawa, isang regional grid ay nagkaroon ng resonance matapos ang dalawang taon dahil sa missed 3rd harmonic detection, na nagresulta sa 5 substations offline).

• False Alarm of Excess: Over-Investment, Wasted Costs
  Kapag ang sukat na THD ay mas mataas kaysa sa aktwal (halimbawa, aktwal na THDv=4%, measurement error +1%, ipinakita bilang 5%), ito ay maling nagpapakita ng "harmonic excess," na nagdudulot ng hindi kinakailangang installation ng filter:

• Economic waste: Isang 10kV/100A APF ay may cost na ~500,000; kung walang mitigation ang kailangan, ang kagamitan ay idle (na may annual maintenance na 20,000).

• System disturbance: Ang mga excess filters ay maaaring bumuo ng bagong resonance points (halimbawa, ang installation ng 5th harmonic filter ay nagtrigger ng 7th harmonic resonance), na nagiging sanhi ng bagong risks.

• Data Distortion: Affects Grid Planning and Dispatch
  Ang mga pagkakamali sa pagsukat ng THD ay nagdistort ng harmonic distribution data, na nakakaapekto sa long-term planning:

• Halimbawa: Ang monitoring sa isang rehiyon ay nagpapakita ng average THDi=8% (aktwal na 6%), na nagdudulot ng over-provisioning ng harmonic mitigation capacity (pagtatayo ng 2 extra filter stations, investment na higit sa 10 milyon).

• Sa dispatch, ang hindi tama na THD data ay nagprevented ng precise harmonic source identification (halimbawa, maling blame sa isang PV plant, limiting its output), na nakakaapekto sa integration ng renewable energy.

Core Impact 3: Economic Loss — Mula sa Direct Costs hanggang sa Indirect Losses

Ang mga pagkakamali sa harmonic THD (kasama ang sobrang at hindi tama ang pagsukat) ay nagdudulot ng malaking economic losses sa pamamagitan ng pagkasira ng kagamitan, tumaas na pagkonsumo ng enerhiya, at production downtime, na quantifiable sa tatlong category ng cost:

Summary: The Core Impact Chain of THD Errors on Power Systems

Ang pundamental na epekto ng mga pagkakamali sa harmonic THD ay sumusunod sa cascading chain: "waveform distortion → pagkasira ng kagamitan → instability ng sistema → economic loss." Ang mga pagkakamali sa pagsukat ay gumagamit ng amplify o maling judge ng chain na ito:

• Sobrang aktwal na THD ay ang "primary hazard", na direktang nasisira ang hardware ng power system at kompromiso ang estabilidad;

• Mga pagkakamali sa pagsukat ng THD ay ang "decision interference", na nagdudulot ng hindi tama na mitigation—na nagpapalaki ng mga panganib o nagwawasak ng resources;

• Sa huli, parehong ito ay nagdudulot ng safety risks (burnout ng kagamitan, system collapse) at economic losses (repair costs, energy waste, production downtime).

Kaya, ang mga sistema ng kuryente ay dapat mag-adopt ng dual approach: "precise monitoring (controlling THD measurement error ≤ ±0.5%) + effective mitigation (keeping actual THDv below 5%)" upang komprehensibong iwasan ang mga panganib na ito.