Гармоніки створюють широкий спектр несприятливих впливів на електромережі, основні ризики яких описано нижче:
1. Пошкодження ліній електропостачання та розподілу
(1) Порушена стабільність роботи мережі
Схеми розподілу електроенергії та трансформатори покладаються на електромагнітні, індукційні або транзисторні реле для контролю та захисту. Ці захисні пристрої дуже сприйнятливі до гармонійних перешкод, які можуть викликати помилкове спрацьовування або нездатність реагувати на фактичні несправності. Це створює серйозні загрози для загальної безпеки та стабільної роботи мережі електропостачання.
(2) Погіршення якості електромережі
Гармоніки спотворюють синусоїдальні форми напруги та струму мережі. Це спотворення призводить до зниження ефективної напруги мережі та втрати доступної потужності.
2. Пошкодження енергетичного обладнання
(1) Пошкодження силових конденсаторів
Коли в мережі існують гармоніки, підключення конденсаторів до ланцюга підвищує напругу на клемах, і струм, що протікає через конденсатори, значно різкіше зростає. Це збільшує втрати потужності всередині конденсаторів і викликає аномальний перегрів. У поєднанні з постійною напругою електричного поля високі температури прискорюють старіння ізоляційних матеріалів. У суворих гармонійних умовах конденсатори можуть здутися, зазнати діелектричного пробою або навіть вибухнути.
(2) Шкода силовим трансформаторам
Гармоніки збільшують втрати міді та заліза в трансформаторах. Додаткова втрата потужності зменшує корисну номінальну потужність трансформатора. Крім того, гармоніки підсилюють робочий шум трансформатора, іноді створюючи різке металеве дзижчання.
(3) Пошкодження силових кабелів
Гармоніки вищого-порядку підвищують робочу частоту. Для провідників кабелю великого{2}}поперечного перерізу скін-ефект стає набагато виразнішим, підвищуючи опір змінного струму провідників. В результаті гранично допустима напруга кабелів значно падає.
3. Негативний вплив на електричне навантаження кінцевого -користувача
(1) Шкода електродвигунів
Для асинхронних двигунів гармоніки вносять додаткові втрати потужності та знижують ефективність роботи, що може призвести до сильного перегріву. Гармоніки негативної -послідовності створюють зворотне обертове магнітне поле всередині двигунів, генеруючи проти-крутний момент, який діє як гальмівна сила та зменшує вихідну потужність двигуна.
(2) Несправність розподільного пристрою низької-напруги
Електромагнітні вимикачі, термо-магнітні вимикачі й електронні вимикачі схильні до небажаного спрацьовування, спричиненого гармонічними спотвореннями.
(3) Електромагнітні перешкоди з низько{1}}сигналом і системами керування
Гармонійне випромінювання порушує чутливі електронні-електронні пристрої зі слабким струмом.
4. Неточне вимірювання потужності
Індукційні лічильники-типу енергії, найпоширеніша модель, видають ненадійні та заплутані показання за сильних гармонійних спотворень, що призводить до неточного вимірювання споживання електроенергії.
5. Фізіологічний вплив на організм людини
З фізіологічної точки зору клітини людини виробляють швидкі електричні коливання, коли вони активовані. Якщо частота гармонійного електромагнітного випромінювання сітки перекривається з частотою цих біологічних електричних сигналів, це буде перешкоджати магнітним полям людського мозку та серця.
Джерела гармонік мережі
Гармоніки мережі походять із трьох основних джерел: низько{0}}якісного обладнання для виробництва електроенергії, інфраструктури передачі та розподілу та електричних навантажень кінцевого-користувача. Серед трьох категорій споживчі-навантаження генерують найбільшу кількість гармонік.
Враховуючи значні ризики, пов’язані з гармоніками, цілеспрямовані рішення щодо пом’якшення гармонік є важливими для покращення якості електроенергії, зниження експлуатаційних небезпек і запобігання збоям енергосистеми.