Tehnički dokument: Smer toka harmonika i harmonici višeg reda Harmonici Harmonici se generišu od poluprovodnički kontrolisanih uređaja u izvorima napajanja opreme kao rezultat izobličenih talasnih oblika napona i struje. Kad je velika harmonijska komponenta, ona može uzrokovati ozbiljne nezgode i probleme poput pregrevanja ili neobičnih zvukova emitovanih kod motora ili transformatora, neispravan rad zaštitnih releja ili opreme ili pregorevanje kalemova u kondenzatorima za faznu kompenzaciju itd. Iz ovih razloga IEC61000-4-7 definiše metod merenja harmonika i IEC61000-3-2 i drugi standardi definišu granice količine harmonika koji se mogu generisati elektronskom opremom. Pored toga, vodič za maksimum dozvoljene količine harmonijskog toka na napojnoj mreži je određen u svakoj zemlji. Zato je neophodno kontrolisati izlazni tok harmonika od napojnog priključka u vašim postrojenjima na nivou koji ne prelazi granice. Sa druge strane, problemi zbog harmonika su često uzrokovani ne samo zbog izlaznog toka od određene opreme ili lokacije, već i od količine veoma niskih harmonika akumulirane od velikog broja neodređenih lokacija ili korisnika. Dodatno, harmonici uzrokovani ovom drugom situacijom mogu biti pojačani LC rezonantnim efektom u distribucionoj mreži. Usmeren tok harmonika Prvo, bitno je razumeti da postoji usmeren tok harmonika. Slika 1. Pregled priliva i odliva harmonika Page 1 of 5
Priliv Odliv Uslov Harmonici teku od distribucije ka opterećenju Harmonici teku od opterećenja ka distribuciji Uzrok Razlog se najverovatnije može pripisati distribucionoj strani (Harmonici generisani od distribucije su veći od harmonika generisanih od opterećenja.) Razlog se najverovatnije može pripisati strani opterećenja (Harmonici generisani od opterećenja su veći od harmonika generisanih od distribucije.) Pošto je harmonik vektor koji sadrži amplitudnu i faznu komponentu, ako postoji više harmonika nećete moći utvrditi izvor samo na osnovu smera toka. U suštini, gotovo svi izvori napajanja sadrže harmonike tako da je teško utvrditi poreklo harmonika jednostavno gledanjem priliva i odliva. U suštini je neophodno gledati u razne izvore poput vremenskog perioda radi detekcije sumnjivog rada opreme (pokretanje/zaustavljanje), harmonijskog nivoa i harmonijskog priliva/odliva radi istrage uticaja te opreme. Generalno, možete utvrditi priliv ili odliv na osnovu harmonijske napon-struja fazne razlike, npr., razlika između faznog ugla napona harmonika i faznog ugla strujnog harmonika. Za 3---fazna kola upotreba sumirane vrednosti harmonijske napon-struja fazne razlike je preporučena. Ako je suma ---90 do +90, harmonik se procenjuje kao priliv. Ako je suma ---180 do --90 ili +90 do +180, harmonik se procenjuje kao odliv. Slika 2. Harmonijska napon---struja fazni ugao razlika Priliv ---90 do 0 do +90 Odliv ---180 do ---90, +90 do +180 Page 2 of 5
Slede primeri procenjivanja priliva/odliva upotrebom trend podataka razlike faznih uglova harmonika naponstruja. Fundamental talas (braon) je potrošnja (priliv) kao što je prikazano na slici 3. je takođe priliv. Većina 5. harmonika (zeleni) Slika 3. Vremenski dijagram fazne razlike harmonika napon-struja (fundamental i 5. harmonik) 3.harmonik (crveni) je odliv kao što je prikazano na Slici 4. 7. harmonik (plavi) je odliv. Podaci pokazuju sa vertikalnim linijama da fazna razlika prevazilazi 180 i vraća se do ---180 (ili obrnuto). Slika 4. Vremenski dijagram fazne razlike harmonika napon-struja (3. i 7. harmonici) Page 3 of 5
U realnoj analizi podataka, preporučeno je meriti harmonike za duži period i pratiti nivo amplitude harmonijske struje da se vidi da li je visok i da li prevazilazi granicu. Stoga, pri razmatranju radnog stanja izvršite predpostavku izvora harmonika. Pogledajte grafik starta/stopiranja sumnjive opreme i uporedite harmonijski nivo kao i uzajamni odnos između priliva i odliva od fazni ugao razlike harmonika napon-struja da izvršite jasno određivanje. Harmonici višeg reda Poslednjih godina, problemi uzrokovani od frkvencijskog šuma višeg od 50.og reda harmonika su viđeni. mada šum u ovom frekvencijskom opsegu može biti pripisan izvoru veoma niskog nivoa, pojačanje pomoću fenomena rezonancije će ipak dovesti do ovih problema. Obično šum koji sadrži naponsku fluktuaciju generisan od opreme ili tipično izvora napajanja opreme se IEC61000-3-3 (fliker), IEC61000-3-2 (harmonici), i IEC61000-3-12 (THD), itd., ali standardi su specifizirani samo za do 40.og reda (2kHz pri 50Hz fundamentalu). Takođe, frekvencija regulisana sa EMC standardima, poput emisionog napona terminala izvora napajanja sa CISPR 22/EN55022, itd., cilja frekvencije 150kHz ili više, tako da nema standarda za šum u opsegu desetina khz. HIOKI PW3198 može meriti frekvencijske komponente između 2kHz i 80kHz kao harmonike višeg reda. Studija slučaja: Harmonici višeg reda od LED rasvete Jedna studija slučaja koja obuhvata takav šum je detekcija neobičnih zvukova emitovanih od LED rasvete u novim zgradama. Nema pronađenih kritičnih harmonika do 50.og reda, ali umesto toga su detektovane prilično velike amplitude harmonika višeg reda. Nakon povezivanja na izvor napajanja sa druge mreže, neobični zvukovi su prestali, što dovodi do predpostavke da su harmonici višeg reda pojačani rezonancom bili uzrok. Slika 5. Primer snimka PW3198 (trend dijagram strujnih harmonika višeg reda,talasnih oblika napona i struje) Page 4 of 5
RELEVANTNI HIOKI PROIZVODI PW3198 Analizator kvaliteta električne energije! Sertifikovan IEC61000-4-30 Klasa A! Simultano trend snimanje i detekcija događaja pomoću graničnih vrednosti za razne veličine uključujući harmonike do 50.og, THD i harmonike višeg reda! Veliko skladište podataka sa 2GB SD karticom! 2MHz specijalno uzorkovanje za tranzijentni prenapon koji je veoma brz fenomen u cilju beleženja vršne vrednosti i trajanja sa talasnim oblikom PW3360---21 Elektroenergetski loger sa kleštima! Kompaktni loger sa snimanjem harmonika do 40.og reda! Veliko skladište podataka sa 2GB SD karticom Melco Buda d.o.o. - kancelarija u Beogradu: Hadži Nikole Živkovića br.2 Poslovna zgrada Iskra komerc, kancelarija 15/ II sprat tel: 011/ 2181 609, SBB tel/faks:: 011/40-55-420 e mail: office-beograd@melcobuda.co.rs, budimir.melcobuda@gmail.com www.melcobuda.co.rs, www.kyoritsu-instrumenti.com, www.termovizija.com, www.hioki-instrumenti.com - kancelarija u Despotovcu: Saveza Boraca br.7, 35213 Despotovac, Srbija tel:035/612 916, faks:035/613 319, mob. 063/8003370 e mail: office@kyoritsu-instrumenti.com, office@melcobuda.co.rs - Germany address: Quer strasse 18 Offenbach Page 5 of 5