Harmonické jevy v elektrických systémech: Příčiny, účinky a rizika

Harmonickéjsou kritickým, ale často přehlíženým jevem v elektrických systémech. Představují zkreslení ideálního sinusového průběhu napětí nebo proudu, vyskytující se při frekvencích, které jsou celočíselnými násobky základní frekvence (např. 50 Hz nebo 60 Hz). Zatímco harmonické jsou vlastní moderním energetickým systémům, jejich nekontrolovaná přítomnost může vést k závažným provozním a finančním důsledkům. Tento článek prozkoumá jejich příčiny, účinky a rizika.

Co způsobuje harmonické?

HarmonickéPrimárně pocházejí z nelineárních zatížení - zařízení, kde se proud nesrovnává s tvarem vlny sinusoidního napětí. Mezi běžné příklady patří:

Variabilní frekvenční jednotky (VFD) v průmyslových motorech, napájecích zdrojích přepínače (např. Počítače, servery, LED osvětlení), měniče obnovitelné energie (solární/větrné systémy), nepřerušitelné napájecí zdroje (UPS) a nabíjecí stanice elektrického vozidla. Tato zatížení narušuje hladký tok proudu a vytváří zkreslené průběhy. Například VFD může nakreslit proud v krátkých impulsech spíše než v kontinuální sinusové vlně, což má za následek harmonické, jako je 3. (150 Hz), 5. (250 Hz) nebo 7. (350 Hz) harmonických.

Jaké jsou účinky harmonických?  

Harmonické degradují kvalitu energie a ukládají významné skryté náklady na energetickou infrastrukturu:  

Harmonické způsobují energetické ztráty a zvýšené náklady. Například harmonické proudy pátého řádu mohou mít za následek až 15% dodatečného odpadu na energii v distribučních systémech (Ministerstvo energetického výzkumu USA). Tato neefektivnost může vést k vyšším účtům za elektřinu.  

Může způsobit poškození vybavení a zmenšenou životnost, protože harmonické proudy vytvářejí vířivé proudy a ztráty hystereze, což vede k přehřátí. Transformátory pracující ve vysoce harmonických prostředích mohou selhat o 30–50% rychlejší než jejich jmenovitá životnost. Kromě toho mohou harmonické způsobit rezonanci, což vede k přetížení kondenzátoru a potenciálním explozi nebo požárům. Kromě toho se ve třífázových systémech harmonické třetího řádu (3., 9. atd.) Hromadí na neutrální linii, což potenciálně způsobuje přehřátí.  

Harmonické mohou také způsobit provozní narušení, zejména v citlivých zařízeních, jako jsou zdravotnické prostředky, laboratorní nástroje nebo servery datového centra, které se spoléhají na čistou energii. Zkreslení napětí způsobené harmonickými může mít za následek selhání zařízení, korupci dat nebo neplánované prostoje.

Rovněž jsou také kritická dodržování a bezpečnostní rizika spojená s harmonickými. Překročení harmonických limitů uvedených ve standardech, jako je IEEE 519-2022, může vést k regulačním pokutám. Přehřátí zařízení navíc může vytvářet rizika požáru a bezpečnostní rizika.

Jako profesionální výrobce a dodavatel poskytujeme vysoce kvalitní produkty. Pokud máte zájem o naše výrobky nebo máte jakékoli dotazy, neváhejteKontaktujte nás.