מערכת זיהום הרמוני ועיוות הרמוני מוחלט

"מערכת חלוקת החשמל שלך סובלת מזיהום הרמוני חמור. שיעור העיוות ההרמוני גבוה ביותר מ-30% ודורש טיפול!" "ההרמוניות מוגזמות ומהוות איום רציני על ציוד חשמלי. תראה, שיעור העיוות ההרמוני במונה הוא 45%!" "שיעור העיוות ההרמוני הוא רק 6%. האם זה באמת כל כך חמור?"

 

בשנים האחרונות, מכיוון שנושא ההרמוניות במערכות חשמל נידון בהרחבה, כל מנהל חשמל צבר הבנה מספקת של הרמוניות. עם זאת, נראה כי הדרך לשפוט את מידת הזיהום ההרמוני במערכת היא ברורה ומעורפלת כאחד.

ברור כי התקן הלאומי לאיכות חשמל - הרמוניות ברשתות אספקה ​​ציבוריות מספק הגדרות ברורות וקריטריונים לשיפוט עבור רמות זיהום הרמוניות, ומדדי איכות חשמל יכולים למדוד פרמטרים הרמוניים ספציפיים.

 

זה מעורפל מכיוון ששיעור העיוות ההרמוני הנפוץ-אחוז שניתן למדוד בקלות ובאופן ישיר על ידי מדי איכות חשמל-לא תמיד יכול לשקף באופן סופי זיהום הרמוני.

 

עיוות הרמוני מוחלט (THD)הוא המדד הנפוץ ביותר להערכת מידת הזיהום ההרמוני במערכות חשמל. הוא מאומץ בתקנים טכניים ובמכשירים חשמליים כמדד המפתח לזיהום הרמוני בכוח. THD הוא אינטואיטיבי וקל להבנה: במילים פשוטות, זהו אחוז התוכן ההרמוני ביחס לתוכן הבסיסי, בדומה לתכולת האלכוהול במשקאות אלכוהוליים.

THD הוא מונח כללי. ביישומים מעשיים, איכות ההספק של מערכת חשמל מוערכת משתי נקודות מבט:מֶתַחונוֹכְחִי, מיוצג על ידיעיוות הרמוני מתח כולל (THDu)ועיוות נוכחי הרמוני כולל (THDi)בהתאמה. ההגדרות שלהם מעודנות לאחוז של תוכן מתח/זרם הרמוני ביחס לתוכן המתח/הזרם הבסיסי.

הבה נתבונן קודם כלTHDu.בדרך כלל, המתח של מערכת חשמל קבוע, עם רמות מתח שונות עבור יישומים שונים, כגון מתח- נמוך 400 וולט, מתח בינוני- ומתח-גבוה 10 קילו וולט, 35 קילו וולט וכו'. עבור רשת עם רמת מתח נתונה, הערך של THDu יכול לשקף את רמת הזיהום שלו בצורה מדעית וברורה. הסיבה לכך היא שהמכנה בנוסחת THDu-המתח הבסיסי U₁- הוא קבוע. לפיכך, ככל שהמתח ההרמוני U גדול יותר_H, ככל שה-THDu גבוה יותר. תקנים לאומיים משתמשים ב-THDu כמחוון אינטואיטיבי להגבלת מתח הרמוני.

מתח רשת נומינלי (kV)	עיוות הרמוני מתח כולל (%)	תוכן מתח הרמוני בודד (%)
		חרמוניות-מוזרות	אפילו-הזמינו הרמוניות
0.38	5.0	4.0	2.0
6	4.0	3.2	1.6
10
35	3.0	2.4	1.2
66
110	2.0	1.6	0.8

איכות חשמל - מגבלות הרמוניות ברשתות אספקה ​​ציבוריות עבור מתח הרמוני

 

לאחר מכן, הבה נבחןעיוות נוכחי הרמוני כולל (THDi).בהתבסס על ההגדרה והנוסחה שלו, THDi נראה דומה ל-THDu. אבל האם THDi יכול למדוד את הזיהום ההרמוני של מערכת בצורה מדעית וברורה כמו THDu?

קח דוגמה: מנוע 37 קילוואט / 380 וולט המצויד בממיר תדרים.

בעומס רגיל: זרם בסיסי=50 A, זרם הרמוני=15 A, כך THDi=30%.

בעומס קל: זרם בסיסי=10 A, זרם הרמוני=5 A, כך THDi=50%.

מהדוגמה הזו, אנחנו יכולים לראות את זהTHDi לעתים קרובות אינו יכול לשקף באופן מלא ומדויק את מצב הזרם ההרמוני בפועלהסיבה לכך היא שהמכנה בחישוב THDi-הזרם הבסיסי- אינו קבוע. לכן, העיוות ההרמוני הכולל המחושב של הזרם הוא בעל משמעות רק תחת קצב עומס מסוים, בדומה לאנלוגיה של ריכוז אלכוהול.

אינדיקטור חשוב יותר להערכת הנזק של זרם הרמוני למערכת הואגודל זרם הרמוני בפועל, המשקף עד כמה מקור הרמוני תורם לזיהום המערכת. ניתן גם להגדיר גבולות סבירים לזרם ההרמוני המוזרק לרשת בהתאם לקנה המידה של מערכת החשמל. תקנים לאומיים משתמשים בערכי זרם הרמוניים מותריםלהגביל את הזרם ההרמוני המוזרק על ידי משתמשים בנקודת הצימוד המשותף.

מתח נומינלי (kV)	קיבולת-קצרה (MVA)	סדר הרמוני וזרם הרמוני מותר (A)
		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
0.38	10	78	62	39	62	26	44	19	21	16	28	13	24	11	12	9.7	18	8.6	16
6	100	43	34	21	34	14	24	11	11	8.5	16	7.1	13	6.1	6.8	5.3	10	4.7	9.0
10	100	26	20	13	20	8.5	15	6.4	6.8	5.1	9.3	4.3	7.9	3.7	4.1	3.2	6.0	2.8	5.4
35	250	15	12	7.7	12	5.1	8.8	3.8	4.1	3.1	5.6	2.6	4.7	2.2	2.5	1.9	3.6	1.7	3.2
66	500	16	13	8.1	13	5.4	9.3	4.1	4.3	3.3	5.9	2.7	5.0	2.3	2.6	2.0	3.8	1.8	3.4
110	750	12	9.6	6.0	9.6	4.0	6.8	3.0	3.2	2.4	4.3	2.0	3.7	1.7	1.9	1.5	2.8	1.3	2.5

איכות חשמל - מגבלות הרמוניות ברשתות אספקה ​​ציבוריות עבור זרם הרמוני

 

 

לאחר קריאת התוכן לעיל, אתה אמור לקבל הבנה ברורה יותר של הרעיון והיישום שלעיוות הרמוני מוחלט (THD).THD נמצא בשימוש נרחב במדידה וניתוח הרמוניים, ניסוח סטנדרטי, הערכת אפקט מסנן ותרחישים אחרים. הבנה נכונה של המאפיינים והמגבלות שלTHDuוTHDiבניתוח הרמוני מתח וזרם עוזר לנו לשפוט באופן מדעי את רמות הזיהום הרמוניות, לבחור באופן סביר שיטות סינון וליישם הערכת אפקט מדויקת.