Apakah kesan harmonik terhadap Transformer Kuasa Terendam Minyak?

Harmonik telah menjadi kebimbangan penting dalam pengendalian sistem kuasa elektrik, terutamanya apabila ia berkaitan dengan peralatan seperti transformer kuasa tenggelam minyak. Sebagai pembekal terkemuka bagiPengubah Kuasa Terendam Minyak, saya telah menyaksikan sendiri impak harmonik terhadap komponen kritikal ini. Dalam catatan blog ini, saya akan menyelidiki pelbagai kesan harmonik pada transformer kuasa tenggelam minyak, meneroka punca harmonik dan membincangkan strategi untuk mengurangkan kesannya.

Memahami Harmonik

Harmonik ialah voltan atau arus sinusoidal dengan frekuensi yang merupakan gandaan integer bagi frekuensi asas (biasanya 50 atau 60 Hz). Dalam sistem kuasa yang ideal, bentuk gelombang voltan dan arus adalah sinusoid tulen pada frekuensi asas. Walau bagaimanapun, peningkatan penggunaan beban bukan linear seperti pemacu kelajuan berubah-ubah, elektronik kuasa dan lampu pendarfluor telah memperkenalkan harmonik ke dalam sistem kuasa. Beban bukan linear ini menarik arus dalam cara bukan sinusoidal, yang memesongkan bentuk gelombang voltan dan arus.

Kesan Harmonik pada Transformer Kuasa Terendam Minyak

1. Peningkatan Kerugian Teras

Salah satu kesan harmonik yang paling ketara pada transformer kuasa tenggelam minyak ialah peningkatan kehilangan teras. Kerugian teras dalam transformer terdiri daripada kehilangan histerisis dan kerugian arus pusar. Kehilangan histerisis berlaku disebabkan oleh pembalikan kemagnetan dalam bahan teras, manakala kerugian arus pusar disebabkan oleh arus edaran teraruh dalam teras.

Harmonik meningkatkan kehilangan teras kerana ia menyebabkan fluks magnet dalam teras berubah dengan lebih cepat. Harmonik frekuensi yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak pembalikan magnetisasi, yang membawa kepada peningkatan kehilangan histerisis. Selain itu, kerugian arus pusar adalah berkadar dengan kuasa dua frekuensi. Oleh kerana kekerapan harmonik lebih tinggi daripada frekuensi asas, kehilangan arus pusar meningkat dengan ketara. Peningkatan kehilangan teras ini membawa kepada suhu operasi yang lebih tinggi dalam pengubah, yang boleh mengurangkan jangka hayat penebat dan komponen lain.

2. Peningkatan Kerugian Kuprum

Kehilangan kuprum dalam transformer adalah disebabkan oleh rintangan belitan. Apabila harmonik hadir dalam arus, rintangan berkesan belitan meningkat. Ini kerana kesan kulit dan kesan kedekatan menjadi lebih ketara pada frekuensi yang lebih tinggi. Kesan kulit menyebabkan arus mengalir berhampiran permukaan konduktor, meningkatkan rintangan berkesan. Kesan kedekatan, sebaliknya, adalah interaksi antara konduktor bersebelahan, yang juga meningkatkan rintangan.

Hasil daripada peningkatan rintangan, kerugian tembaga dalam belitan pengubah meningkat. Ini bukan sahaja membawa kepada penggunaan kuasa yang lebih tinggi tetapi juga menghasilkan lebih banyak haba, yang boleh merendahkan lagi penebat dan komponen lain pengubah.

3. Herotan Voltan

Harmonik boleh menyebabkan herotan voltan dalam sistem kuasa. Apabila bentuk gelombang voltan diherotkan, ia boleh menjejaskan prestasi peralatan elektrik lain yang disambungkan ke sistem yang sama. Dalam kes pengubah kuasa terendam minyak, herotan voltan boleh menyebabkan pengagihan fluks magnet dalam teras yang tidak sekata. Ini boleh menyebabkan terlalu panas setempat dalam teras dan belitan, yang boleh merosakkan penebat dan mengurangkan kecekapan pengubah.

4. Resonans

Harmonik juga boleh menyebabkan resonans dalam sistem kuasa. Resonans berlaku apabila frekuensi semula jadi litar sepadan dengan frekuensi harmonik. Dalam pengubah kuasa tenggelam minyak, resonans boleh membawa kepada arus dan voltan yang berlebihan, yang boleh merosakkan pengubah dan peralatan lain dalam sistem. Resonans juga boleh menyebabkan getaran mekanikal dalam pengubah, yang boleh menyebabkan kegagalan pramatang pengubah.

5. Kapasiti Transformer Dikurangkan

Disebabkan oleh peningkatan kerugian dan potensi untuk terlalu panas yang disebabkan oleh harmonik, kapasiti berkesan pengubah kuasa tenggelam minyak dikurangkan. Transformer yang direka bentuk untuk beroperasi pada beban tertentu dalam keadaan biasa mungkin tidak dapat mengendalikan beban yang sama apabila harmonik hadir. Ini bermakna bahawa pengubah tambahan mungkin diperlukan untuk memenuhi permintaan kuasa, yang meningkatkan kos sistem kuasa.

Punca Harmoni dalam Sistem Kuasa

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, beban bukan linear adalah punca utama harmonik dalam sistem kuasa. Beberapa beban bukan linear biasa termasuk:

• Pembolehubah - Pemacu kelajuan (VSD): VSD digunakan secara meluas dalam aplikasi industri untuk mengawal kelajuan motor. Mereka menggunakan elektronik kuasa untuk menukar kuasa AC kepada DC dan kemudian kembali kepada AC pada frekuensi berubah-ubah. Proses ini memperkenalkan harmonik ke dalam sistem kuasa.
• Elektronik Kuasa: Peranti seperti penerus, penyongsang dan bekalan kuasa mod suis semuanya adalah beban bukan linear. Mereka menarik arus dalam cara bukan sinusoidal, yang menjana harmonik.
• Pencahayaan Pendarfluor: Lampu pendarfluor menggunakan pemberat elektronik, yang merupakan beban bukan linear. Mereka juga menyumbang kepada penjanaan harmonik dalam sistem kuasa.

Strategi Mitigasi

Untuk mengurangkan kesan harmonik pada transformer kuasa tenggelam minyak, beberapa strategi boleh digunakan:

1. Penapisan

Penapis harmonik boleh digunakan untuk mengurangkan tahap harmonik dalam sistem kuasa. Terdapat dua jenis utama penapis harmonik: penapis pasif dan penapis aktif. Penapis pasif terdiri daripada kapasitor, induktor, dan perintang dan direka untuk menyediakan laluan galangan rendah untuk harmonik. Penapis aktif, sebaliknya, menggunakan elektronik kuasa untuk menyuntik arus yang sama dan bertentangan dengan arus harmonik, dengan itu membatalkannya.

2. Reka Bentuk Transformer

Transformer boleh direka bentuk agar lebih tahan terhadap harmonik. Contohnya, menggunakan saiz teras yang lebih besar boleh membantu mengurangkan kehilangan teras yang disebabkan oleh harmonik. Selain itu, menggunakan konduktor dengan luas keratan rentas yang lebih besar boleh mengurangkan kehilangan tembaga akibat kesan kulit dan kesan kedekatan.

3. Pengurusan Beban

Dengan menguruskan beban bukan linear dalam sistem kuasa, tahap harmonik dapat dikurangkan. Ini boleh dilakukan dengan menggunakan peranti pembetulan faktor kuasa, mengehadkan penggunaan beban bukan linear semasa tempoh permintaan puncak, dan memastikan bahawa beban bukan linear bersaiz dan dipasang dengan betul.

Kesimpulan

Harmonik mempunyai kesan yang ketara ke atas pengubah kuasa tenggelam minyak, termasuk peningkatan kehilangan teras dan kuprum, herotan voltan, resonans dan pengurangan kapasiti pengubah. Sebagai pembekalPengubah Kuasa Terendam Minyak, kami memahami kepentingan menangani isu harmonik untuk memastikan operasi transformer kami yang boleh dipercayai dan cekap.

Jika anda berada di pasaran untuk aPengubah Minyak Tiga Fasaatau aTransformer Perkhidmatan Stesen, kami di sini untuk menyediakan anda produk dan penyelesaian berkualiti tinggi. Pasukan pakar kami boleh membantu anda memilih pengubah yang sesuai untuk aplikasi anda dan memberikan panduan tentang cara mengurangkan kesan harmonik. Hubungi kami hari ini untuk memulakan perbincangan tentang keperluan pengubah anda dan untuk meneroka penyelesaian terbaik untuk sistem kuasa anda.

Rujukan

• J. Arrillaga, NR Watson, dan PS Bodger, Harmoni Sistem Kuasa, John Wiley & Sons, 1985.
• CL Sullivan, "Harmonik dalam sistem kuasa: sebab, kesan dan pengurangan," Kajian Kejuruteraan Kuasa IEEE, vol. 20, tidak. 10, hlm. 27 - 31, 2000.
• Piawaian IEEE 519 - 2014, Amalan dan Keperluan Disyorkan IEEE untuk Kawalan Harmonik dalam Sistem Kuasa Elektrik.