I. हार्मोनिक्स की उत्पत्ति
नॉनलाइनर भार का प्रभाव
आधुनिक औद्योगिक उपकरण जैसे कि आर्क भट्टियां, आवृत्ति कन्वर्टर्स, डेटा सेंटर सर्वर पावर आपूर्ति, और यहां तक कि घरेलू एलईडी लाइट्स ऑपरेशन के दौरान शुद्ध साइन वेव करंट को विकृत करते हैं। यहां तक कि जब एक आदर्श साइन वेव वोल्टेज से जुड़ा होता है, तो ये डिवाइस विकृत वर्तमान तरंगों का उत्पादन करते हैं, जो पावर ग्रिड में उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक धाराओं को इंजेक्ट करते हैं। उदाहरण के लिए, मध्यम-आवृत्ति पिघलने वाली भट्टियां, जो उलटा होने के बाद सुधार के माध्यम से संचालित होती हैं, पर्याप्त उच्च-क्रम हार्मोनिक्स (11 वीं, 13 वीं, 23 वें, आदि) उत्पन्न करती हैं, जिससे कुल वोल्टेज विरूपण दर 17.7%-FAR तक बढ़कर 3%की राष्ट्रीय मानक सीमा से अधिक हो जाती है।
ट्रांसफार्मर में कोर संतृप्ति प्रभाव
ट्रांसफार्मर कोर का मैग्नेटाइजेशन वक्र स्वाभाविक रूप से nonlinear है। जब ऑपरेटिंग वोल्टेज बढ़ता है या डिज़ाइन किया गया चुंबकीय प्रवाह घनत्व संतृप्ति क्षेत्र के पास पहुंचता है, तो उत्तेजना वर्तमान गंभीर रूप से विकृत हो जाता है, मुख्य रूप से विषम हार्मोनिक्स (3rd, 5 वें, 7 वें) पैदा करता है। माप से पता चलता है कि 110% रेटेड वोल्टेज के साथ नो-लोड में संचालित 66kV सूखा-प्रकार ट्रांसफार्मर 7.4% की 5 वीं हार्मोनिक वोल्टेज सामग्री प्रदर्शित करता है। इसके अतिरिक्त, वोल्टेज में प्रत्येक 3% की वृद्धि के लिए, हार्मोनिक स्तर 20% से अधिक बढ़ जाता है। इस तरह के हार्मोनिक प्रकोपों के लिए हल्के से भरी हुई, उच्च-वोल्टेज की स्थिति (जैसे, रात) विशिष्ट परिदृश्य हैं।
Ii। हार्मोनिक विनाश: मीटर से लेकर मोटर्स तक
हार्मोनिक आवृत्तियों को उम्मीदों से परे भौतिक प्रभावों के साथ, 2500Hz जैसे मौलिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) से दसियों बार तक पहुंच सकता है:
अत्यधिक नुकसान: उच्च-आवृत्ति धाराएं "त्वचा के प्रभाव" को प्रेरित करती हैं, ट्रांसफार्मर तांबे के नुकसान को काफी बढ़ाती हैं, जबकि तेजी से प्रवाह कोर में लोहे के नुकसान को बढ़ाता है। एक फाउंड्री में, 10 मध्यम-आवृत्ति वाली भट्टियों ने 7000kva ट्रांसफार्मर में असामान्य तापमान में वृद्धि और कठोर शोर का कारण बना; एकल फ़िल्टरिंग डिवाइस को स्थापित करने से तापमान में वृद्धि 10 डिग्री कम हो गई।
सुरक्षात्मक गलतफहमी: 5 वें हार्मोनिक्स आसानी से नकारात्मक-अनुक्रम वोल्टेज फिल्टर में प्रवेश करते हैं। जब 66kV बस पर 5 वीं हार्मोनिक सामग्री 11%तक पहुंच जाती है, तो यह 9V सेटिंग के साथ एक रिले को ट्रिगर कर सकता है, जिससे अनियोजित पावर आउटेज हो सकते हैं।
गलत पैमाइश: मैकेनिकल वाट-घंटे के मीटर उच्च-आवृत्ति वाले एडी वर्तमान प्रतिरोध के कारण धीमा हो जाता है, जबकि इलेक्ट्रॉनिक मीटर उत्पन्न शक्ति के रूप में हार्मोनिक ऊर्जा को गलत तरीके से गलत कर सकते हैं, जिससे "रहस्यमय शक्ति हानि" हो सकती है।
Iii। हार्मोनिक्स का मुकाबला: निष्क्रिय रक्षा से सक्रिय अलगाव तक
पारंपरिक शमन प्रौद्योगिकियां
निष्क्रिय फिल्टर (एलसी सर्किट): ये विशिष्ट हार्मोनिक्स (जैसे, 5 वें, 7 वें) को कैपेसिटर और रिएक्टरों की श्रृंखला अनुनाद के माध्यम से अवशोषित करते हैं। कम लागत के दौरान, वे अनुनाद जोखिम उठाते हैं और प्रत्येक हार्मोनिक के लिए अलग-अलग शाखाओं की आवश्यकता होती है।
सक्रिय शक्ति फ़िल्टर: ये वास्तविक समय प्रदूषण को रद्द करने के लिए उलटा हार्मोनिक धाराएं उत्पन्न करते हैं, जो उत्कृष्ट प्रदर्शन की पेशकश करते हैं, लेकिन उच्च लागत, बिजली उपकरण क्षमता द्वारा सीमित।
क्रांतिकारी सफलता: हार्मोनिक-आइसोलिंग ट्रांसफार्मर
चार-घुमावदार आगमनात्मक फ़िल्टरिंग तकनीक: पारंपरिक 220kV/110kV/35kV संरचना में एक शून्य-प्रतिबाधा फ़िल्टरिंग वाइंडिंग जोड़ना एक "एम्पीयर-टर्न बैलेंस्ड हार्मोनिक सुपरकंडक्टिंग लूप" बनाता है। हार्मोनिक फ्लक्स कोर के बाहर सीमित है, स्रोत पर प्रसार को अवरुद्ध करता है। परियोजनाओं से पता चलता है कि यह 220kV साइड हार्मोनिक विरूपण को 6.9%से घटाकर 2.0%कर देता है, जिसमें फ़िल्टरिंग दर 80%से अधिक होती है।
चरण-शिफ्टिंग ट्रांसफार्मर बैंक: Δ-Zigzag और Δ-Y ट्रांसफॉर्मर का संयोजन, एक 30 डिग्री चरण शिफ्ट दो समूहों के बीच हार्मोनिक धाराओं को रद्द कर देता है। एकल-चरण nonlinear लोड के लिए, दो ट्रांसफॉर्मर से द्वितीयक हार्मोनिक्स, चरण से बाहर, कुल हार्मोनिक विरूपण (THD) को काफी कम कर देता है।
Iv। उद्योग केस स्टडीज: खानों से हाई-स्पीड रेल तक शमन
खान बिजली की आपूर्ति: डाउनहोल चर-आवृत्ति ड्राइव उच्च-क्रम हार्मोनिक्स उत्पन्न करते हैं। Δ/YN- कनेक्टेड ट्रांसफार्मर का उपयोग करना 3 हार्मोनिक्स को ग्रिड में प्रवेश करने से रोकता है, ट्रांसफार्मर लोड दरों को 70% -80% पर हार्मोनिक्स के लिए थर्मल मार्जिन आरक्षित करने के लिए।
विद्युतीकृत रेलवे: 31 वें, 35 वें, और 41 वें हार्मोनिक्स ट्रैक्शन सबस्टेशनों के 380V पक्ष पर सीमा (17% सामग्री) से अधिक हो गई। समानांतर उच्च-पास फिल्टर बिजली आवृत्ति (लगभग खुले सर्किट) और उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स के लिए कम प्रतिबाधा में उच्च प्रतिबाधा प्रस्तुत करके 19% से 3.98% तक विकृति को कम कर दिया।
वी। भविष्य के निर्देश: बुद्धिमान फ़िल्टरिंग और मानक उन्नयन
हार्मोनिक शमन एक ऐसे युग में प्रवेश कर रहा है जहां "संसाधन ड्राइव प्रौद्योगिकी, और प्रौद्योगिकी मानकों को परिभाषित करता है।" चीन के धातुकर्म और रासायनिक उद्योगों में 50 से अधिक आगमनात्मक फ़िल्टरिंग ट्रांसफार्मर तैनात किए जाते हैं, जिसमें वार्षिक उत्पादन क्षमता 2.2 बिलियन युआन तक पहुंच जाती है।
आईईसी और राष्ट्रीय मानकों को हार्मोनिक सहिष्णुता को कसने के रूप में, भविष्य के ट्रांसफार्मर डिजाइनों को स्रोत पर हार्मोनिक्स पर अंकुश लगाने के लिए एक नए "संतृप्ति एकाधिक" परीक्षण की आवश्यकता होगी।
एक जर्मन विद्युत विशेषज्ञ के रूप में उल्लेख किया गया है:
"चीन अपने दुर्लभ पृथ्वी संसाधन लाभों को तकनीकी मानक लाभों में परिवर्तित कर रहा है, वैश्विक उद्योग नियमों को फिर से आकार दे रहा है।"हार्मोनिक शमन में, यह शांत तकनीकी क्रांति समान रूप से गहरा है।
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