نقش سرکوب هارمونیک‌ها در حفاظت از تجهیزات قطع و وصل برق متوسط ولتاژ و پایین ولتاژ

هارمونیک‌ها دشمنی پنهان هستند که سیستم‌های امروزی توزیع برق با آن مواجه‌اند. این هارمونیک‌ها توسط بارهای غیرخطی مانند درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، یکسوکننده‌ها، روشنایی LED و سیستم‌های تغذیه بدون وقفه (UPS) تولید می‌شوند و جریان‌ها و ولتاژهای هارمونیک، ماهیت سینوسی تأمین انرژی را مخدوش می‌کنند. اگرچه تأثیر این پدیده بر ترانسفورماتورها خوب شناخته‌شده است (گرمایش و تلفات اضافی)، اما تأثیر آن بر تجهیزات قطع و وصل برق متوسط ولتاژ (MV) و پایین ولتاژ (LV) نیز به همان میزان فاجعه‌بار است. سرکوب هارمونیک‌ها تنها به بهبود کیفیت توان محدود نمی‌شود، بلکه روشی حیاتی برای مقابله با هسته اصلی سیستم برقی شما — یعنی تجهیزات قطع و وصل برق که کنترل و جداسازی توان را انجام می‌دهند — محسوب می‌شود.

تنش پنهان بر اجزای تجهیزات قطع و وصل برق

دستگاه‌های قطع و وصل نیز به‌طور معمول برای کار در فرکانس و ولتاژ مشخصی (معمولاً ۵۰ یا ۶۰ هرتز) تنظیم می‌شوند. هارمونیک‌ها جریان‌های پرفرکانس ایجاد می‌کنند که به سلامت مکانیکی و حرارتی اجزای دستگاه‌های قطع و وصل آسیب می‌زنند. جریان‌های هارمونیک ممکن است بر عملکرد دستگاه‌های ترمو-مغناطیسی در قطع‌کننده‌های مدار تأثیر بگذارند. جریان‌های گردابی باعث گرمایش اضافی قطعات رسانا، باسبارها و اتصالات می‌شوند که در فرکانس‌های هارمونیک القا می‌شوند. این امر نرخ پیرشدگی عایق‌ها و مقاومت اتصالات مکانیکی را افزایش می‌دهد. اثر پوستی ممکن است در فرکانس‌های بالاتر، جریان را در سطح رساناها متمرکز کند و به‌طور مؤثر ظرفیت جریان‌بری رساناها را کاهش داده و منجر به ایجاد نقاط داغ شود. طراحی سیستم ترانسفورماتور Ryan از میزان کل اعوجاج هارمونیکی (THD) اطمینان حاصل می‌کند تا دستگاه‌های قطع و وصل و ترانسفورماتورها بتوانند به‌صورت یک واحد عمل کنند و در معرض خرابی‌های غیرمنتظره‌ای قرار نگیرند که باعث توقف‌های هزینه‌بر می‌شوند.

چگونه ترانسفورماتورها به خط اول دفاع تبدیل می‌شوند

ترانسفورماتورها همیشه مقداری امپدانس در برابر هارمونیک‌ها ایجاد می‌کند و برای کاهش مؤثر آن‌ها طراحی‌های خاصی لازم است. در این حالت، تفاوت بین ترانسفورماتور توزیع معمولی و ترانسفورماتور کاهندهٔ هارمونیک (یا ترانسفورماتور با رتبهٔ K) پدید می‌آید. ترانسفورماتورهای معمولی نسبت به تلفات جریان گردابی ناشی از بارهای غیرخطی اهمیتی قائل نمی‌شوند؛ بنابراین دچار گرم‌شدن بیش از حد شده و عمر کاری خود را زودتر از موعد از دست می‌دهند.

ما در رایان الکتریک می‌توانیم ترانسفورماتورهای خود و به‌ویژه خط VPI (و حتی مدل‌های رزینی خشک‌نوع ما) را به‌گونه‌ای سفارشی طراحی کنیم که دارای ویژگی‌های سرکوب‌کننده هارمونیک باشند. با استفاده از سیستم‌های محافظت الکترومغناطیسی و طراحی هسته، انتقال هارمونیک‌های دنباله صفر (از جمله هارمونیک سوم) بین سمت ولتاژ پایین (LV) و سمت ولتاژ متوسط (MV) را کاهش می‌دهیم. این امر از جریان‌های هارمونیکی جلوگیری می‌کند که به سمت بالادستی جریان یافته و باعث ایجاد تنش در تجهیزات قطع و وصل ولتاژ متوسط (MV switchgear) می‌شوند. علاوه بر این، ترانسفورماتورهای ما از طریق طراحی ذاتی خود، در صورت اتصال در یک ایستگاه زیرمجموعه (unit substation)، عملکردی شبیه به «بُفر» دارند که باعث متمرکز شدن اعوجاج هارمونیکی در سمت بار می‌شود و تجهیزات قطع و وصل اولیه را در معرض بار الکتریکی غیرضروری قرار نمی‌دهد.

جابه‌جایی فاز: کلید اصلی در کاربردهای یکسوکننده

در سیستم‌های بزرگ یکسوکننده (مانند واحدهای الکترولیز، تصفیه فلزات یا مراکز داده بزرگ)، موثرترین روش سرکوب هارمونیک‌ها آن است که این هارمونیک‌ها پیش از رسیدن به تجهیزات قطع و وصل، سرکوب شوند. ترانسفورماتورهای جابه‌جایی فاز به این شکل عمل می‌کنند.

رایان الکتریک تخصص خود را در حوزه یکسوکننده‌های چندپالسی (۱۲-پالسی، ۲۴-پالسی و ۴۸-پالسی) قرار داده است. ترانسفورماتورها . این ترانسفورماتورها واقعاً پیش‌ساز یکسوکننده‌ها هستند که باعث ایجاد جابجایی فاز بین سیم‌پیچ‌های ثانویه می‌شوند، به‌گونه‌ای که هارمونیک‌های تولیدشده توسط یکسوکننده‌ها (مانند هارمونیک‌های پنجم و هفتم و غیره) در خود ترانسفورماتور لغو شوند. مقدار جریان عبوری از سمت اولیه و از طریق تجهیزات قطع و وصل ولتاژ متوسط (MV) بسیار تمیزتر است. این روش منفعلانه کاهش هارمونیک‌ها، سطح جریان مؤثر (RMS) عبوری از باسبارها و قطع‌کننده‌های تجهیزات قطع و وصل را کاهش می‌دهد، دمای عملیاتی را پایین می‌آورد و عمر این اجزای ضروری را افزایش می‌دهد، بدون نیاز به فیلترهای فعال پرهزینه.

ادغام سیستم و انطباق با استانداردهای جهانی

کاهش هارمونیک‌ها نیازمند دیدگاه سیستمی از سیستم برقی است. هیچ ترانسفورماتوری در خلأ وجود ندارد؛ بلکه باید با تجهیزات قطع و وصل (سوئیچ‌گیر)، رله‌های اندازه‌گیری و حفاظت، برای تشکیل یک شبکه مقاوم، به هم متصل شود. راه‌حل‌های ارائه‌شده توسط شرکت رایان الکتریک این ادغام را در نظر می‌گیرند. ترانسفورماتورهای زیراستان‌های کوچک و زیراستان‌های واحد ما، اتصال میانی بین تأمین ولتاژ متوسط (MV) و توزیع آن به ولتاژ پایین (LV) را فراهم می‌کنند.

ما اطمینان حاصل می‌کنیم که تجهیزات ما از استانداردهای بین‌المللی بالایی برخوردارند، از جمله استاندارد IEEE 519 که حداکثر سطح اعوجاج هارمونیکی را که ممکن است در نقطه اتصال مشترک (PCC) وجود داشته باشد، تعیین می‌کند. تولید و آزمون ترانسفورماتورها و تجهیزات قطع و وصل متناظر توسط ما، امکان محافظت از کل سیستم — نه صرفاً ترانسفورماتور — را فراهم می‌آورد. به‌منظور اطمینان از اینکه تجهیزات ما پس از نصب در محل، به‌طور مؤثر تجهیزات قطع و وصل متوسط‌ولتاژ (MV) و پایین‌ولتاژ (LV) را در برابر اثرات مخرب اعوجاج هارمونیکی محافظت می‌کنند، عملکرد آن‌ها را تحت بارهای شبیه‌سازی‌شده هارمونیکی در آزمایشگاه‌های معتبر ما که توسط CNAS تأیید شده‌اند، آزمون می‌کنیم و قابلیت اطمینان این تجهیزات را برای مشتریانمان در مراکز داده مایکروسافت و شرکت‌های برق‌رسانی ملی تضمین می‌نماییم.

راه‌حل‌های تخصصی ترانسفورماتور

با ما تماس بگیرید [اینجا] برای قیمت‌گذاری عمده و پشتیبانی فنی.