ฮาร์มอนิกถือเป็นข้อกังวลที่สำคัญในระบบกำลังไฟฟ้า และผลกระทบต่อหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งเป็นหัวข้อที่ต้องการความสนใจ ในฐานะซัพพลายเออร์ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งฉันได้เห็นความท้าทายและผลกระทบโดยตรงที่ฮาร์โมนิคสามารถส่งผลต่อส่วนประกอบที่สำคัญเหล่านี้ของโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้า
ทำความเข้าใจเกี่ยวกับฮาร์โมนิค
ฮาร์โมนิกส์คือแรงดันหรือกระแสไซน์ซอยด์ที่มีความถี่เป็นจำนวนเต็มทวีคูณของความถี่พื้นฐาน (ปกติคือ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์) ในระบบไฟฟ้าในอุดมคติ รูปคลื่นของแรงดันและกระแสคือคลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่ความถี่พื้นฐาน อย่างไรก็ตาม การใช้โหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้นเพิ่มมากขึ้น เช่น ไดรฟ์ความถี่แปรผัน คอมพิวเตอร์ และบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ ได้นำไปสู่การนำฮาร์โมนิกเข้าสู่ระบบไฟฟ้า
โหลดแบบไม่เชิงเส้นดึงกระแสเป็นพัลส์สั้นแทนที่จะเป็นรูปคลื่นไซน์ซอยด์แบบเรียบ รูปคลื่นของกระแสที่ไม่ใช่ไซน์ซอยด์เหล่านี้มีส่วนประกอบฮาร์มอนิก ตัวอย่างเช่น กระแสฮาร์มอนิกตัวที่สามมีความถี่สามเท่าของความถี่พื้นฐาน กระแสฮาร์มอนิกตัวที่ห้ามีความถี่ห้าเท่าของความถี่พื้นฐาน และอื่นๆ
ผลกระทบต่อหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้ง
1. เพิ่มความร้อน
หนึ่งในผลกระทบที่สำคัญที่สุดของฮาร์โมนิคต่อหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งคือการเพิ่มความร้อน หม้อแปลงได้รับการออกแบบให้ทำงานด้วยรูปคลื่นไซน์ซอยด์ที่ความถี่พื้นฐาน เมื่อมีฮาร์มอนิก กระแสฮาร์มอนิกเพิ่มเติมที่ไหลผ่านขดลวดหม้อแปลงจะทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มเติม
การสูญเสียในหม้อแปลงสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: การสูญเสียทองแดงและการสูญเสียแกน การสูญเสียทองแดงเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสที่ไหลผ่านขดลวด เนื่องจากกระแสฮาร์มอนิกจะเพิ่มกระแสรวม การสูญเสียทองแดงจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากมีกระแสฮาร์มอนิกที่สามอยู่ในระบบ กระแสรวมในขดลวดคือผลรวมเวกเตอร์ของกระแสพื้นฐานและกระแสฮาร์มอนิกที่สาม การเพิ่มขึ้นของกระแสทำให้การสูญเสีย $I^{2}R$ เพิ่มขึ้น โดยที่ $I$ คือกระแส และ $R$ คือความต้านทานของการพัน
การสูญเสียแกนหลักก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากฮาร์โมนิกส์ ฮิสเทรีซิสและการสูญเสียกระแสไหลวนในแกนหม้อแปลงจะขึ้นอยู่กับความถี่ ฮาร์โมนิคความถี่สูงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในสนามแม่เหล็กภายในแกนกลาง ส่งผลให้สูญเสียฮิสเทรีซีสเพิ่มขึ้น การสูญเสียกระแสเอ็ดดี้เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความถี่ ดังนั้นการมีฮาร์โมนิกความถี่สูงอยู่สามารถทำให้เกิดการสูญเสียกระแสไหลวนเพิ่มขึ้นอย่างมาก
ความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้อาจส่งผลเสียหลายประการ สามารถลดอายุการใช้งานของฉนวนหม้อแปลงได้ วัสดุฉนวนในหม้อแปลงชนิดแห้ง เช่น อีพอกซีเรซิน เป็นต้นหม้อแปลงแห้งอีพอกซีเรซินได้รับการออกแบบให้ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด ความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้ฉนวนเสื่อมเร็วขึ้น ส่งผลให้ฉนวนพังและอาจเกิดความล้มเหลวของหม้อแปลง
2. การลดพิกัดของ Transformers
เนื่องจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นที่เกิดจากฮาร์โมนิค หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งอาจจำเป็นต้องถูกลดค่าลง การลดพิกัดหมายถึงการลดความจุพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยภายใต้สภาวะฮาร์มอนิกที่สมบูรณ์
จำนวนการลดพิกัดที่ต้องการขึ้นอยู่กับขนาดและความถี่ของฮาร์โมนิคที่มีอยู่ในระบบ ตัวอย่างเช่น หากค่าความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (THD) ของกระแสไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ เช่น น้อยกว่า 10% การลดพิกัดอาจน้อยมาก อย่างไรก็ตาม หาก THD สูง เช่น 30% ขึ้นไป หม้อแปลงอาจต้องถูกลดพิกัดลงเป็นจำนวนมาก หรืออาจจะ 20 - 30% ของความจุพิกัด
การลดพิกัดของหม้อแปลงอาจเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีค่าใช้จ่ายสูง อาจจำเป็นต้องติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีความจุขนาดใหญ่กว่าที่จำเป็นในสภาพแวดล้อมที่ไม่ฮาร์มอนิก สิ่งนี้จะเพิ่มต้นทุนการลงทุนเริ่มแรกและยังใช้พื้นที่ในการติดตั้งระบบไฟฟ้ามากขึ้นอีกด้วย
3. การบิดเบือนแรงดันไฟฟ้า
ฮาร์มอนิกยังสามารถทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าได้ เมื่อกระแสฮาร์มอนิกไหลผ่านอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงและเครือข่ายไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง กระแสฮาร์มอนิกจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตกที่ความถี่ฮาร์มอนิก แรงดันไฟฟ้าตกเหล่านี้บิดเบือนรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วหม้อแปลง
ความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับระบบเดียวกัน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนอาจทำงานผิดปกติหรือลดความน่าเชื่อถือเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่บิดเบี้ยว นอกจากนี้ ความบิดเบี้ยวของแรงดันไฟฟ้าอาจทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ สูญเสียเพิ่มเติม ส่งผลให้มีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น
4. เสียงรบกวน
การมีอยู่ของฮาร์โมนิคสามารถเพิ่มเสียงรบกวนที่ปล่อยออกมาจากหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งได้ แรงแม่เหล็กภายในแกนหม้อแปลงเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก เนื่องจากฮาร์โมนิคทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็ก จึงสามารถนำไปสู่การสั่นสะเทือนทางกลที่เพิ่มขึ้นในแกนกลางและขดลวดได้
การสั่นสะเทือนเหล่านี้จะถูกส่งไปยังโครงหม้อแปลงและแผ่ออกเป็นคลื่นเสียง ฮาร์โมนิคความถี่สูงสามารถสร้างเสียงหอนหรือเสียงหึ่งๆ ซึ่งอาจสร้างความรำคาญในพื้นที่ที่อยู่อาศัยหรือเชิงพาณิชย์ซึ่งมีหม้อแปลงอยู่
กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ
1. ตัวกรองฮาร์มอนิก
ตัวกรองฮาร์มอนิกเป็นหนึ่งในวิธีการทั่วไปในการบรรเทาผลกระทบของฮาร์มอนิกในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้ง ตัวกรองฮาร์มอนิกมีสองประเภทหลัก: ตัวกรองแบบพาสซีฟและตัวกรองแบบแอคทีฟ
ตัวกรองแบบพาสซีฟประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกันในรูปแบบเฉพาะเพื่อให้มีเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับกระแสฮาร์มอนิก ค่อนข้างเรียบง่ายและคุ้มค่า แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อกรองความถี่ฮาร์มอนิกเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ตัวกรองแบบพาสซีฟอาจได้รับการออกแบบเพื่อกรองฮาร์โมนิกที่ห้าและเจ็ด
ในทางกลับกัน ตัวกรองที่ใช้งานอยู่นั้นซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า พวกเขาใช้อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อสร้างกระแสชดเชยที่มีขนาดเท่ากันและมีเฟสตรงกันข้ามกับกระแสฮาร์มอนิก ตัวกรองแบบแอคทีฟสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมฮาร์มอนิก และมอบโซลูชันที่ครอบคลุมมากขึ้นสำหรับการลดฮาร์มอนิก
2. การเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสม
เมื่อออกแบบระบบไฟฟ้าที่มีฮาร์โมนิคส์ สิ่งสำคัญคือต้องเลือกหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้งที่เหมาะสม หม้อแปลงบางตัวได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อรองรับสภาพแวดล้อมที่มีฮาร์มอนิกมาก ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงที่มีระดับ k - factor สูงกว่าจะเหมาะสมกว่าสำหรับใช้ในระบบที่มีฮาร์โมนิกที่มีนัยสำคัญ
ปัจจัยเคคือการวัดความสามารถของหม้อแปลงไฟฟ้าในการจัดการโหลดที่ไม่ใช่ไซน์ซอยด์ หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีค่า k - factor สูงกว่าสามารถกระจายความร้อนเพิ่มเติมที่เกิดจากฮาร์โมนิคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อระบุหม้อแปลงสำหรับการใช้งานที่มีฮาร์มอนิกเข้มข้น ขอแนะนำให้เลือกหม้อแปลงที่มี ak - factor ที่เหมาะสมกับระดับฮาร์มอนิกที่คาดหวังในระบบ
บทบาทของเราในฐานะผู้จำหน่ายหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้ง
ในฐานะซัพพลายเออร์ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งเราเข้าใจถึงความท้าทายที่เกิดจากฮาร์โมนิคต่อลูกค้าของเรา เรานำเสนอโซลูชั่นที่หลากหลายเพื่อช่วยให้ลูกค้าของเราลดผลกระทบของฮาร์โมนิคที่มีต่อหม้อแปลงของพวกเขา
เราสามารถจัดหาหม้อแปลงที่มีพิกัด k - factor ที่แตกต่างกันเพื่อให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมฮาร์มอนิกต่างๆ ของเราหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแรงสูงชนิดแห้งขนาด 10kvได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง แม้ในที่ที่มีฮาร์โมนิคอยู่ก็ตาม
นอกจากนี้เรายังสามารถให้การสนับสนุนทางเทคนิคแก่ลูกค้าของเราได้ ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถวิเคราะห์เนื้อหาฮาร์โมนิคของระบบไฟฟ้าและแนะนำกลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบที่เหมาะสมที่สุด ไม่ว่าจะเป็นการเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสม การติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิก หรือการดำเนินมาตรการอื่นๆ เรามุ่งมั่นที่จะช่วยเหลือลูกค้าของเราให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าของพวกเขา
หากคุณกำลังเผชิญกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับฮาร์โมนิคในระบบไฟฟ้าของคุณและต้องการหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้งที่เชื่อถือได้ เราขอแนะนำให้คุณติดต่อเรา ทีมขายที่มีประสบการณ์ของเราพร้อมที่จะหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณและมอบโซลูชันที่ปรับแต่งตามความต้องการให้กับคุณ เราสามารถช่วยคุณเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสมและให้คำแนะนำเกี่ยวกับกลยุทธ์การลดฮาร์มอนิกเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพในระยะยาวและความน่าเชื่อถือของการติดตั้งระบบไฟฟ้าของคุณ
อ้างอิง
- มาตรฐาน IEEE 519 - 2014, "แนวทางปฏิบัติและข้อกำหนดที่แนะนำของ IEEE สำหรับการควบคุมฮาร์มอนิกในระบบกำลังไฟฟ้า"
- "วิศวกรรมหม้อแปลงไฟฟ้า: การออกแบบ เทคโนโลยี และการวินิจฉัย" โดย JC Das
- "คุณภาพไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า" โดย L. Gyugyi และ ED Stacey