A felharmonikusok jelentős problémát jelentenek a villamosenergia-rendszerekben, és a száraz típusú transzformátorokra gyakorolt hatásuk figyelmet igényel. Beszállítóként aSzáraz típusú teljesítménytranszformátor, első kézből tapasztalhattam azokat a kihívásokat és következményeket, amelyeket a harmonikusok jelenthetnek az elektromos infrastruktúra ezen alapvető elemei számára.
Harmonikusok megértése
A harmonikusok szinuszos feszültségek vagy áramok, amelyek frekvenciája az alapfrekvencia egész számú többszöröse (általában 50 vagy 60 Hz). Egy ideális energiarendszerben a feszültség és az áram hullámformái tiszta szinuszhullámok az alapfrekvencián. A nem lineáris terhelések, például a frekvenciaváltók, a számítógépek és az elektronikus előtétek egyre növekvő használata azonban a harmonikusok energiaellátó rendszerbe való bevezetéséhez vezetett.
A nem lineáris terhelések az áramot rövid impulzusokban veszik fel, nem pedig sima szinuszos hullámformában. Ezek a nem szinuszos áramhullámformák harmonikus komponenseket tartalmaznak. Például egy harmadik felharmonikus áram frekvenciája háromszorosa az alapfrekvenciának, egy ötödik harmonikus áram frekvenciája ötszöröse az alapfrekvenciának, és így tovább.
Hatás a száraz típusú teljesítménytranszformátorokra
1. Fokozott fűtés
A felharmonikusok egyik legjelentősebb hatása a száraz típusú transzformátorokra a fokozott fűtés. A transzformátorokat úgy tervezték, hogy az alapfrekvencián szinuszos hullámformákkal működjenek. Felharmonikusok jelenléte esetén a transzformátor tekercselésein átfolyó járulékos harmonikus áramok többletveszteséget okoznak.
A transzformátor veszteségei két fő típusra oszthatók: rézveszteségre és magveszteségre. A réz veszteségei arányosak a tekercseken átfolyó áram négyzetével. Mivel a harmonikus áramok hozzáadják a teljes áramot, a rézveszteség jelentősen megnő. Például, ha a harmadik harmonikus áram van jelen a rendszerben, a tekercsben lévő teljes áram az alapáram és a harmadik harmonikus áram vektorösszege. Az áramerősség növekedése a $I^{2}R$ veszteségek növekedéséhez vezet, ahol $I$ az áramerősség, $R$ pedig a tekercs ellenállása.
A magveszteségek is nőnek a harmonikusok miatt. A hiszterézis és az örvényáram veszteségei a transzformátor magjában frekvenciafüggőek. A magasabb frekvenciájú harmonikusok gyorsabb változást okoznak a magon belüli mágneses térben, ami megnövekedett hiszterézisveszteséget eredményez. Az örvényáramú veszteségek arányosak a frekvencia négyzetével, így a nagyfrekvenciás harmonikusok jelenléte az örvényáram-veszteségek jelentős növekedését okozhatja.
Ennek a megnövekedett fűtésnek számos negatív következménye lehet. Csökkentheti a transzformátor szigetelésének élettartamát. A száraz típusú transzformátorok szigetelőanyagai, például epoxigyantaEpoxigyanta száraz transzformátor, meghatározott hőmérsékleti tartományon belüli működésre tervezték. A túlzott melegítés a szigetelés gyorsabb leromlását okozhatja, ami a szigetelés meghibásodásához és a transzformátor esetleges meghibásodásához vezethet.
2. A transzformátorok leértékelése
A felharmonikusok által okozott megnövekedett felmelegedés miatt a száraz típusú teljesítménytranszformátorokat le kell csökkenteni. A leértékelés a transzformátor névleges kapacitásának csökkentését jelenti annak érdekében, hogy biztonságosan működjön harmonikusan gazdag körülmények között.
A szükséges leértékelés mértéke a rendszerben jelenlévő harmonikusok nagyságától és gyakoriságától függ. Például, ha az áram teljes harmonikus torzulása (THD) viszonylag alacsony, mondjuk kevesebb, mint 10%, a leértékelés minimális lehet. Ha azonban a THD magas, például 30% vagy több, akkor előfordulhat, hogy a transzformátort jelentős mértékben, esetleg a névleges kapacitásának 20-30%-ával csökkenteni kell.
A transzformátor leértékelése költséges megoldás lehet. Előfordulhat, hogy nagyobb kapacitású transzformátor beépítését kell elvégezni, mint amennyire nem harmonikus környezetben lenne szükség. Ez növeli a kezdeti beruházási költséget, és több helyet foglal el az elektromos szerelésben.
3. Feszültségtorzítás
A felharmonikusok feszültségtorzulást is okozhatnak az áramellátó rendszerben. Amikor a harmonikus áramok átfolynak a transzformátor impedanciáján és a kapcsolódó elektromos hálózaton, feszültségesést okoznak a harmonikus frekvenciákon. Ezek a feszültségesések torzítják a feszültség hullámformáját a transzformátor kapcsain.
A feszültségtorzulás negatív hatással lehet az ugyanahhoz a rendszerhez csatlakoztatott más elektromos berendezések teljesítményére. Például az érzékeny elektronikus berendezések hibásan működhetnek, vagy csökkenhet a megbízhatóságuk a torz feszültség miatt. Ezenkívül a feszültség torzulása további veszteségeket okozhat más elektromos eszközökben, ami megnövekedett energiafogyasztáshoz vezethet.
4. Hallható zaj
A harmonikusok jelenléte növelheti a száraz típusú teljesítménytranszformátorok által kibocsátott hallható zajt. A transzformátor magon belüli mágneses erők arányosak a mágneses fluxussűrűség négyzetével. Mivel a harmonikusok változást okoznak a mágneses térben, megnövekedett mechanikai rezgésekhez vezethetnek a magban és a tekercsekben.
Ezek a rezgések a transzformátor burkolatára kerülnek, és hanghullámként sugároznak ki. A nagyfrekvenciás harmonikusok magas nyöszörgő vagy zümmögő zajt kelthetnek, ami zavaró lehet azokban a lakó- vagy kereskedelmi területeken, ahol a transzformátor található.
Mérséklési stratégiák
1. Harmonikus szűrők
A harmonikus szűrők az egyik legelterjedtebb módszer a felharmonikusok száraz típusú transzformátorokra gyakorolt hatásának csökkentésére. A harmonikus szűrőknek két fő típusa van: passzív szűrő és aktív szűrő.
A passzív szűrők induktorokból, kondenzátorokból és ellenállásokból állnak, amelyek meghatározott konfigurációban vannak csatlakoztatva, hogy alacsony impedanciájú utat biztosítsanak a harmonikus áramok számára. Viszonylag egyszerűek és költséghatékonyak, de meghatározott harmonikus frekvenciák szűrésére tervezték őket. Például egy passzív szűrő kialakítható az ötödik és hetedik harmonikus szűrésére.
Az aktív szűrők viszont bonyolultabbak és drágábbak. Erőteljesítmény-elektronikával olyan kompenzáló áramot állítanak elő, amely egyenlő nagyságú és ellentétes fázisú a harmonikus árammal. Az aktív szűrők képesek alkalmazkodni a harmonikus spektrum változásaihoz, és átfogóbb megoldást kínálnak a harmonikus mérséklésre.
2. A megfelelő transzformátor kiválasztása
Felharmonikusos elektromos rendszer tervezésekor fontos a megfelelő száraz típusú transzformátor kiválasztása. Egyes transzformátorokat kifejezetten harmonikusan gazdag környezet kezelésére tervezték. Például a magasabb k-tényezős transzformátorok alkalmasabbak jelentős harmonikusokkal rendelkező rendszerekben való használatra.
A k-tényező a transzformátor nem szinuszos terhelések kezelésére való képességének mértéke. A magasabb k-tényezős transzformátor hatékonyabban tudja elvezetni a harmonikusok által termelt többlethőt. A harmonikus - gazdag alkalmazáshoz szükséges transzformátor megadásakor ajánlatos olyan ak - tényezővel rendelkező transzformátort választani, amely megfelel a rendszerben várható harmonikus szinteknek.
Száraz típusú teljesítménytranszformátor szállítói szerepünk
Beszállítóként aSzáraz típusú teljesítménytranszformátor, megértjük, hogy a harmonikusok milyen kihívásokat jelentenek ügyfeleink számára. Számos megoldást kínálunk, hogy segítsünk ügyfeleinknek csökkenteni a harmonikusok hatását a transzformátoraikra.
Különféle k-tényezős transzformátorokat tudunk biztosítani a különböző harmonikus környezetekhez. A miénk10kV nagyfeszültségű száraz típusú teljesítménytranszformátorÚgy tervezték, hogy megfeleljen a nagyfeszültségű alkalmazások követelményeinek, még felharmonikusok jelenlétében is.
Ezen kívül technikai támogatást is tudunk nyújtani ügyfeleinknek. Szakértői csapatunk elemezni tudja az energiarendszereik harmonikus tartalmát, és javaslatot tesz a legmegfelelőbb hatáscsökkentési stratégiákra. Legyen szó a megfelelő transzformátor kiválasztásáról, harmonikus szűrők beszereléséről vagy egyéb intézkedések végrehajtásáról, elkötelezettek vagyunk abban, hogy segítsük ügyfeleinket elektromos rendszereik megbízható és hatékony működésében.
Ha elektromos rendszerének felharmonikusaival kapcsolatos kihívásokkal szembesül, és megbízható száraz típusú transzformátorra van szüksége, kérjük, forduljon hozzánk. Tapasztalt értékesítési csapatunk készen áll az Ön egyedi igényeinek megbeszélésére, és személyre szabott megoldást kínál Önnek. Segítünk kiválasztani a megfelelő transzformátort, és útmutatást nyújtunk a harmonikus csillapítási stratégiákhoz, amelyek biztosítják az elektromos rendszer hosszú távú teljesítményét és megbízhatóságát.
Hivatkozások
- IEEE 519 – 2014 szabvány, „Az IEEE ajánlott gyakorlatai és követelményei az elektromos energiarendszerek harmonikus szabályozásához”.
- "Transformer Engineering: tervezés, technológia és diagnosztika", JC Das.
- Gyugyi L. és ED Stacey "Power Quality in Electrical Systems".