विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक घटनाएं: कारण, प्रभाव और जोखिम

हार्मोनिक्सविद्युत प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण अभी तक अक्सर अनदेखी घटना है। वे वोल्टेज या वर्तमान के आदर्श साइनसोइडल तरंग की विकृतियों का प्रतिनिधित्व करते हैं, आवृत्तियों पर होते हैं जो मौलिक आवृत्ति (जैसे, 50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज) के पूर्णांक गुणक हैं। जबकि हार्मोनिक्स आधुनिक बिजली प्रणालियों में निहित हैं, उनकी अनियंत्रित उपस्थिति से गंभीर परिचालन और वित्तीय परिणाम हो सकते हैं। यह लेख उनके कारणों, प्रभावों और जोखिमों का पता लगाएगा।

हार्मोनिक्स का क्या कारण है?

हार्मोनिक्समुख्य रूप से नॉनलाइनियर लोड से उत्पन्न होता है - ऐसे अवकाश जहां वर्तमान साइनसोइडल वोल्टेज तरंग के साथ संरेखित नहीं होता है। सामान्य उदाहरणों में शामिल हैं:

औद्योगिक मोटर्स में परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव (VFDs), स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति (जैसे, कंप्यूटर, सर्वर, एलईडी प्रकाश), नवीकरणीय ऊर्जा इनवर्टर (सौर/पवन प्रणाली), निर्बाध बिजली आपूर्ति (यूपीएस), और इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशनों। ये भार वर्तमान के चिकनी प्रवाह को बाधित करते हैं, विकृत तरंगों का उत्पादन करते हैं। उदाहरण के लिए, एक वीएफडी एक निरंतर साइन लहर के बजाय छोटी दालों में वर्तमान खींच सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 3rd (150 हर्ट्ज), 5 वें (250 हर्ट्ज), या 7 वें (350 हर्ट्ज) हार्मोनिक्स जैसे हार्मोनिक्स होते हैं।

हार्मोनिक्स के प्रभाव क्या हैं?  

हार्मोनिक्स बिजली की गुणवत्ता को नीचा दिखाते हैं और बिजली के बुनियादी ढांचे पर महत्वपूर्ण छिपी हुई लागत लगाते हैं:  

हार्मोनिक्स ऊर्जा के नुकसान और बढ़ी हुई लागत का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, पांचवें क्रम के हार्मोनिक धाराओं के परिणामस्वरूप वितरण प्रणालियों (अमेरिकी ऊर्जा अनुसंधान विभाग) में 15% अतिरिक्त ऊर्जा अपशिष्ट हो सकता है। इस अक्षमता से अधिक बिजली के बिल हो सकते हैं।  

यह उपकरण क्षति और कम जीवनकाल का कारण बन सकता है, क्योंकि हार्मोनिक धाराएं एड़ी धाराओं और हिस्टैरिसीस नुकसान उत्पन्न करती हैं, जिससे ओवरहीटिंग हो जाती है। उच्च-हार्मोनिक वातावरण में काम करने वाले ट्रांसफार्मर अपने रेटेड जीवनकाल की तुलना में 30-50% तेजी से विफल हो सकते हैं। इसके अतिरिक्त, हार्मोनिक्स प्रतिध्वनि का कारण बन सकता है, जिससे संधारित्र अधिभार और संभावित विस्फोट या आग का कारण बन सकता है। इसके अलावा, तीन-चरण प्रणालियों में, तीसरे क्रम के हार्मोनिक्स (3, 9 वें, आदि) तटस्थ रेखा पर जमा होते हैं, संभवतः इसे ओवरहीट करने का कारण बनता है।  

हार्मोनिक्स भी परिचालन व्यवधानों का कारण बन सकता है, विशेष रूप से संवेदनशील उपकरणों जैसे कि चिकित्सा उपकरणों, प्रयोगशाला उपकरण, या डेटा सेंटर सर्वर जो स्वच्छ शक्ति पर भरोसा करते हैं। हार्मोनिक्स के कारण होने वाले वोल्टेज विरूपण के परिणामस्वरूप उपकरण विफलता, डेटा भ्रष्टाचार, या अनियोजित डाउनटाइम हो सकता है।

हार्मोनिक्स से जुड़े अनुपालन और सुरक्षा जोखिम भी महत्वपूर्ण हैं। IEEE 519-2022 जैसे मानकों में निर्दिष्ट हार्मोनिक सीमाओं से अधिक नियामक जुर्माना हो सकता है। इसके अतिरिक्त, ओवरहीटिंग उपकरण आग के खतरों और सुरक्षा जोखिम पैदा कर सकते हैं।

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