ปรากฏการณ์ฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้า: สาเหตุผลกระทบและความเสี่ยง

ฮาร์มอนิกส์เป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญ แต่มักถูกมองข้ามในระบบไฟฟ้า พวกมันแสดงถึงการบิดเบือนของรูปคลื่นไซน์ในอุดมคติของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความถี่ที่เป็นทวีคูณจำนวนเต็มของความถี่พื้นฐาน (เช่น 50 Hz หรือ 60 Hz) ในขณะที่ฮาร์มอนิกส์มีอยู่ในระบบพลังงานที่ทันสมัยการปรากฏตัวที่ไม่สามารถควบคุมได้ของพวกเขาสามารถนำไปสู่ผลการดำเนินงานที่รุนแรงและทางการเงิน บทความนี้จะสำรวจสาเหตุผลกระทบและความเสี่ยง

อะไรเป็นสาเหตุของฮาร์มอนิก?

ฮาร์มอนิกส์ส่วนใหญ่มาจากการโหลดแบบไม่เชิงเส้น - เวทที่กระแสไม่สอดคล้องกับรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าไซน์ ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ :

ไดรฟ์ความถี่ผันแปร (VFDS) ในมอเตอร์อุตสาหกรรมอุปกรณ์จ่ายไฟสวิตช์โหมด (เช่นคอมพิวเตอร์, เซิร์ฟเวอร์, ไฟ LED), อินเวอร์เตอร์พลังงานหมุนเวียน (ระบบพลังงานแสงอาทิตย์/ลม), แหล่งจ่ายไฟ (UPS) และสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า โหลดเหล่านี้ขัดขวางการไหลของกระแสที่ราบรื่นทำให้เกิดรูปคลื่นที่บิดเบี้ยว ตัวอย่างเช่น VFD อาจดึงกระแสในพัลส์สั้น ๆ มากกว่าคลื่นไซน์ต่อเนื่องส่งผลให้ฮาร์มอนิกส์เช่น 3 (150 Hz), 5 (250 Hz) หรือ 7 (350 Hz)

ฮาร์มอนิกส์มีผลอย่างไร?  

ฮาร์มอนิกส์ลดคุณภาพพลังงานและกำหนดค่าใช้จ่ายที่ซ่อนอยู่อย่างมีนัยสำคัญในโครงสร้างพื้นฐานพลังงาน:  

ฮาร์มอนิกทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นกระแสฮาร์มอนิกลำดับที่ห้าอาจส่งผลให้เสียพลังงานเพิ่มขึ้นถึง 15% ในระบบการกระจาย (กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา) ความไร้ประสิทธิภาพนี้สามารถนำไปสู่ค่าไฟฟ้าที่สูงขึ้น  

มันสามารถทำให้อุปกรณ์เสียหายและลดอายุการใช้งานเนื่องจากกระแสฮาร์มอนิกสร้างกระแสวนและการสูญเสีย hysteresis ซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไป หม้อแปลงที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีฮาร์โมนิกสูงอาจล้มเหลวเร็วกว่าอายุการใช้งานที่ได้รับการจัดอันดับ 30-50% นอกจากนี้ฮาร์มอนิกส์อาจทำให้เกิดการสั่นพ้องซึ่งนำไปสู่ตัวเก็บประจุเกินพิกัดและการระเบิดหรือการยิงที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้ในระบบสามเฟสฮาร์มอนิกลำดับที่สาม (3, 9, ฯลฯ ) สะสมบนเส้นที่เป็นกลางซึ่งอาจทำให้มันร้อนเกินไป  

ฮาร์มอนิกส์อาจทำให้เกิดการหยุดชะงักในการปฏิบัติงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนเช่นอุปกรณ์การแพทย์เครื่องมือในห้องปฏิบัติการหรือเซิร์ฟเวอร์ศูนย์ข้อมูลที่ต้องอาศัยพลังงานสะอาด การบิดเบือนแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากฮาร์มอนิกส์อาจส่งผลให้อุปกรณ์ล้มเหลวการทุจริตข้อมูลหรือการหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้

ความเสี่ยงด้านการปฏิบัติตามและความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับฮาร์มอนิกก็มีความสำคัญเช่นกัน เกินขีด จำกัด ฮาร์มอนิกที่ระบุไว้ในมาตรฐานเช่น IEEE 519-2022 อาจส่งผลให้ค่าปรับกฎระเบียบ นอกจากนี้อุปกรณ์ความร้อนสูงเกินไปสามารถสร้างอันตรายจากไฟไหม้และความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

ในฐานะผู้ผลิตและซัพพลายเออร์มืออาชีพเรามีผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์ของเราหรือมีคำถามใด ๆ โปรดอย่าลังเลติดต่อเรา.