اثر هارمونیک ها بر تجهیزات و تأسیسات الکتریکی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: بررسی مسائل هارمونیک‎‎‌ها منجر به تحقیقاتی گردید که نتایج آن نقطه ‎‎نظرات متعددی درمورد کیفیت برق بود. به ‎‎نظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیکی هنوز مهمترین مسئلـه کیفیت برق می‎‎باشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم‎های قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایر است؛ بنابراین مهندس برق با پدیده‎‎های ناآشنایی روبرو می‎‎شود که نیاز به ابزار پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تجزیه و تحلیل آن‌ها دارد. گرچه تحلیل مسائل هارمونیکی می‎‎تواند دشوار باشد، ولی خوشبختانه همة سیستم قدرت دارای مشکل هارمونیکی نیست. در ادامه اثر هارمونیک ها بر دستگاه ها و تاسیسات الکتریکی را  مشاهده می نمایید.
 

الف) بانک‌های خازنی:

اثرات هارمونیک‌ها روی خازن ها، تلفات اضافی و حرارت را موجب می‌گردد همچنین نسبت فازی نامطلوب بین هارمونیک‌ها و ولتاژ اعمال شده به خازن ممکن است منجر به افزایش بیشتر از ده درصد ولتاژ منابع خازن گردد. این مهم و قابل توجه است، زیرا کرونا در این سطح ولتاژ شروع و باعث تقلیل عمر خازن و یا معیوب شدن خازن می‌گردد. ولتاژ فوق تابعی است از ولتاژ پیک به پیک و نه ولتاژ rms از اینرو اغلب بگونه ایست که اصولاً جمع حسابی ولتاژ‌های کرست پایه و هارمونیک از ۱۱۰ درصد نامی ولتاژ کرست خازن تجاوز ننماید (ولتاژ نامی خازن * ۴ / ۱ * ۱ / ۱)، سرانجام باستی اطمینان لازم را بوجود آورد که هارمونیک تولید جریان و Var متجاوز از مقادیر نامی در جریان می‌باشد.

ب) ماشین‌های گردنده:

در موتورهای القائی بازده و حرارت دو سیمای قابل بررسی هستند. هارمونیک‌ها در گشتاور موتور اثر داشته، اما عموماً انتظار نمی‌رود مهم وقابل توجه باشند، همچنین نوسانات مکانیکی تولید شده در اثر گشتاورهای نوسانی بواسطه یک اثر متقابل بین جریانهای هارمونیک و فیلد مغناطیسی مبناء می‌باشد. برای ماشین‌های سنکرون اثرات مشابه است، اصل مهم حرارت ایجاد شده خصوصاً بواسطه جریان القاء شده در روتور می‌باشد.

ج) ترانسفورماتورها:

هارمونیک‌های ولتاژ موجب افزایش تلفات آهنی و هارمونیک‌های جریان سبب افزایش تلفات مس و تلفات شار می‌گردند. نتیجه افزایش حرارت این است که ممکن است ناچیز باشد، لحظاتی است که اولین علائم موجودسطوح هارمونیک غیر قابل تحمل، بشدت حرارت ترانسفورماتور‌ها را زیاد می‌کند.

د) سوئیچگر:

یک اثر بدیهی جریان‌های هارمونیک، زیاد شدن حرارت و تلفات است. امکان اثر گذاشتن روی قطع کننده‌های مدار وجود دارد. بهرحال در این رابطه هیچگونه راهنمائی وجود ندارد.

گ) اضافه ولتاژ یا اضافه جریان سیستم:

نوسانات وسیع بار در سیستم توزیع همراه با تغییر سطوح Var خازنی منجر به نوسانات قابل ملاحظه در مدار و فرکانس رزونانس می‌گردد. خصوصاً مداراتی که متحمل جریان و ولتاژ منابع هارمونیک فوق الذکر شده اند می‌توانند به سطوح بالای ولتاژ و جریان غیر قابل انتظار در سیستم هدایت گردند. این مسئله منتهی به معیوب شدن نابهنگام عایقی دستگاه می‌شود، همچنین در بعضی موارد نادر منجر به معیوب شدن برقگیر شده است. اضافه جریانهای هارمونیک ممکن باعث سوختن و همچنین مشکلاتی برای آسیاب‌های مدار شکن تداخل القائی، ازدیاد هدایت و تلفات بیش از اندازه و حرارت گردد.

ل) فیوزها:

جریانهای هارمونیکی با دامنه وسیع می‌تواند باعث سوختن فیوز شوند، همچنین روی مشخصات جریان – زمان فیوز تأثیر بگذارد، زیرا حرارت بیشتر از حرارت پیش بینی شده در المان‌های ذوب شوند. فیوز ایجاد می‌گردد زمانهای ذوب مینیموم کوتاهتر شده، بویژه برای فالت‌ها با مقدار پائین تر.