Subscription request:

podpiska@panor.ru

For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 621.31

Analysis of the influence of higher harmonic components on the elements of electric power systems

Rudy D. Y. Senior Lecturer at the Department of Electrical Engineering and Electrical Equipment, Omsk Institute of Water Transport

Understanding how harmonics affect electrical systems is very useful for ensuring smooth and safe operation. Harmonics are changes in an electric wave that can cause various problems, such as excessive heating, equipment failure, and decreased efficiency. This article discusses various types of harmonics, their causes and the problems they can create in power supply systems used in industry and enterprises.

Гармоники — это токи или напряжения более высоких частот, кратных основной частоте. Они могут вызывать такие проблемы, как искажение формы волны, дополнительный нагрев и снижение эффективности электрооборудования. Нечетные гармоники, возникающие при нечетных кратностях основной частоты, усиливают искажения и нагрев. Четные гармоники, возникающие при четных кратностях основной частоты, могут привести к перегреву трансформаторов. Тройные гармоники, которые являются особым типом нечетных гармоник, могут перегружать нейтральные провода, а также приводить к перегреву трансформаторов [1–6].

В промышленных условиях такие устройства, как частотно-регулируемые приводы, создают множество искажений. Чтобы уменьшить эти проблемы, используются фильтрокомпенсирующие устройства и специальные трансформаторы, предназначенные для работы с высоким уровнем гармоник [7,8]. Регулярная проверка качества электроэнергии помогает находить и устранять проблемы с гармониками и обеспечивает соответствие стандартам ГОСТ 32144–2013 [9].

Нечетные гармоники — это гармоники, которые являются нечетными кратными основной частоты, например, 3-я, 5-я и 7-я гармоники. Эти гармоники могут вызывать серьезные проблемы в энергосистемах, поскольку они могут повредить электрическое оборудование и ухудшить его работу [10]. Присутствие нечетных гармоник увеличивает потери на сопротивление и вихревые токи в трансформаторах. Потери на сопротивление, также называемые потерями I²R, возникают из-за того, что гармонические токи нагревают проводники сильнее. Этот дополнительный нагрев происходит из-за потерь энергии в виде тепла из-за сопротивления проводников. Потери на вихревые токи возникают, когда в сердечнике трансформатора протекают индуцированные токи, которые также выделяют тепло. Наличие гармоник усугубляет эти эффекты, поскольку сердечник трансформатора подвергается воздействию магнитных полей более высокой частоты, которые создают больше вихревых токов и выделяют больше тепла.

Высокий уровень нечетных гармоник может существенно повлиять на эффективность работы трансформатора. Чтобы снизить риск перегрева и возможного выхода из строя, трансформаторы часто приходится использовать с пониженной мощностью при высоком уровне гармоник. Использование трансформатора с пониженной мощностью означает, что он работает с меньшей нагрузкой, чем номинальная, чтобы уменьшить нагрев, вызванный гармониками [11]. Это обеспечивает безопасную работу трансформатора и продлевает срок его службы. Понижение мощности предполагает определение уровня гармоник и расчет дополнительных потерь, вызванных этими гармониками. Как только эти потери будут известны, мощность трансформатора будет скорректирована, чтобы предотвратить его перегрев и обеспечить надежную работу.

For citation:
Rudy D. Y., Analysis of the influence of higher harmonic components on the elements of electric power systems. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт №7 2025. 2025;7.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: