विद्युत प्रणालियों पर हार्मोनिक्स का प्रभाव

इलेक्ट्रिकल सिस्टम पर हार्मोनिक्स के प्रभावों को समझना चीजों को सुचारू रूप से और सुरक्षित रूप से चलाने के लिए बहुत सहायक है।हार्मोनिक्स विद्युत तरंग में परिवर्तन होते हैं जो विभिन्न समस्याओं का कारण बन सकते हैं जैसे बहुत अधिक गर्मी, उपकरण टूटने वाले उपकरण, और कम दक्षता।यह लेख विभिन्न प्रकार के हार्मोनिक्स की व्याख्या करता है, जो उन्हें कारण बनता है, और वे समस्याएं जो उद्योगों और व्यवसायों में उपयोग किए जाने वाले बिजली प्रणालियों में बना सकते हैं।हम इन समस्याओं को ठीक करने के तरीकों को भी देखेंगे, जैसे कि विशेष फ़िल्टर का उपयोग करना, हार्मोनिक्स को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए ट्रांसफार्मर, और बिजली की गुणवत्ता की नियमित जांच।हमारा लक्ष्य विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक्स को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने के लिए एक स्पष्ट और सरल मार्गदर्शिका प्रदान करना है।

सूची

चित्र 1: हार्मोनिक्स

पावर इंजीनियरिंग में हारमोनिक्स को समझना

हार्मोनिक्स उच्च आवृत्तियों पर धारा या वोल्टेज हैं जो मूल आवृत्ति के गुणक हैं।वे विकृत तरंगों, अतिरिक्त हीटिंग और विद्युत उपकरणों में कम दक्षता जैसी समस्याओं का कारण बन सकते हैं।विषम हार्मोनिक्स, जो बुनियादी आवृत्ति के विषम गुणकों पर होते हैं, विरूपण और हीटिंग को बढ़ाते हैं।यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स, जो मूल आवृत्ति के गुणकों पर भी होता है, ट्रांसफॉर्मर को ओवरहीट करने का कारण बन सकता है।ट्रिपलन हार्मोनिक्स, जो एक विशिष्ट प्रकार के विषम हार्मोनिक्स हैं, तटस्थ तारों को अधिभार कर सकते हैं और ट्रांसफॉर्मर को ओवरहीट करने का कारण भी बन सकते हैं।

हार्मोनिक्स को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: सकारात्मक, नकारात्मक और शून्य अनुक्रम।सकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स सिस्टम में अतिरिक्त गर्मी जोड़ते हैं।नकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स मोटर्स की शक्ति को कम करते हैं और गर्मी बढ़ाते हैं।शून्य अनुक्रम हार्मोनिक्स तटस्थ तारों में हीटिंग का कारण बनता है।कुल हार्मोनिक विरूपण (THD) हार्मोनिक्स के प्रभावों का एक उपाय है, जिसमें उच्च मूल्य अधिक विकृति दिखाते हैं।

औद्योगिक सेटिंग्स में, चर आवृत्ति ड्राइव जैसे उपकरण बहुत अधिक विरूपण पैदा करते हैं।इन समस्याओं को कम करने के लिए, हम उच्च स्तर के हार्मोनिक्स को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए फ़िल्टर और विशेष ट्रांसफार्मर का उपयोग कर सकते हैं।नियमित रूप से बिजली की गुणवत्ता की जांच करने से हार्मोनिक समस्याओं को खोजने और ठीक करने में मदद मिलती है और IEEE 519 मानकों के अनुपालन को सुनिश्चित करता है।इन मुद्दों को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने में मदद करने के लिए उन्नत उपकरण 511 वें हार्मोनिक तक माप सकते हैं।

हार्मोनिक्स के प्रकार

विषम हार्मोनिक्स

चित्र 2: विषम हार्मोनिक्स

विषम हार्मोनिक्स हार्मोनिक्स हैं जो 3, 5 वें और 7 वें हार्मोनिक्स की तरह मुख्य आवृत्ति के विषम गुणक हैं।ये हार्मोनिक्स बिजली प्रणालियों में बड़ी समस्याओं का कारण बन सकते हैं क्योंकि वे विद्युत उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकते हैं और उन्हें खराब तरीके से काम कर सकते हैं।जब विषम हार्मोनिक्स मौजूद होते हैं, तो वे ट्रांसफार्मर में प्रतिरोध घाटे और एडी वर्तमान नुकसान को बढ़ाते हैं।प्रतिरोध घाटे, जिसे I²R नुकसान भी कहा जाता है, होता है क्योंकि हार्मोनिक धाराएं कंडक्टरों को अधिक गर्म करती हैं।यह अतिरिक्त हीटिंग कंडक्टरों में प्रतिरोध के कारण गर्मी के रूप में खोई गई शक्ति के कारण है।जब ट्रांसफॉर्मर के कोर के भीतर प्रेरित धाराएं प्रवाहित होती हैं, तो एडी वर्तमान नुकसान भी होते हैं, जिससे गर्मी भी पैदा होती है।हार्मोनिक्स की उपस्थिति इन प्रभावों को बदतर बना देती है क्योंकि ट्रांसफार्मर कोर उच्च आवृत्ति चुंबकीय क्षेत्रों का सामना करता है, जो अधिक एडी धाराओं और अधिक गर्मी का निर्माण करते हैं।

विषम हार्मोनिक्स के उच्च स्तर बहुत प्रभावित कर सकते हैं कि ट्रांसफार्मर कितना अच्छा काम करता है।ओवरहीटिंग और संभावित विफलता के जोखिम को कम करने के लिए, ट्रांसफॉर्मर को अक्सर प्राप्त होने की आवश्यकता होती है जब उच्च स्तर के हार्मोनिक्स होते हैं।एक ट्रांसफार्मर को प्राप्त करने का मतलब है कि हार्मोनिक्स के कारण हीटिंग को कम करने के लिए अपनी रेटेड क्षमता की तुलना में कम क्षमता पर इसका उपयोग करना।यह ट्रांसफार्मर को सुरक्षित रूप से काम करता रहता है और इसे लंबे समय तक बनाता है।डेरिंग में यह पता लगाना शामिल है कि इन हार्मोनिक्स के कारण होने वाली अतिरिक्त हानि की गणना कितनी हार्मोनिक है।एक बार जब ये नुकसान ज्ञात हो जाते हैं, तो ट्रांसफार्मर की लोड क्षमता को ओवरहीटिंग से रखने के लिए समायोजित किया जाता है और यह सुनिश्चित किया जाता है कि यह मज़बूती से काम करता है।

सरल शब्दों में, विषम हार्मोनिक्स के कारण एक ट्रांसफार्मर को प्राप्त करना लोड की हार्मोनिक सामग्री पर एक सावधान नज़र शामिल है।इंजीनियर हार्मोनिक सामग्री को मापने के लिए बिजली की गुणवत्ता मीटर का उपयोग करते हैं और देखते हैं कि यह ट्रांसफार्मर को कैसे प्रभावित करता है।इन मापों के डेटा का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया जाता है कि ट्रांसफार्मर के लोड को कम करने के लिए इसे सुरक्षित रूप से संचालित करने के लिए कितना कम किया जाए।

यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स

चित्र 3: यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स

यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स आवृत्तियों हैं जो मुख्य आवृत्ति के गुणक भी हैं, जैसे कि 2 (120 हर्ट्ज), 4 वें (240 हर्ट्ज), और 6 वें (360 हर्ट्ज) हार्मोनिक्स जब मुख्य आवृत्ति 60 हर्ट्ज है।पावर सिस्टम में, यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स आमतौर पर छोटे होते हैं क्योंकि अधिकांश नॉनलाइनर लोड ज्यादातर विषम हार्मोनिक्स का उत्पादन करते हैं।हालांकि, यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स की उपस्थिति विद्युत प्रणाली के भीतर विशिष्ट समस्याओं को दिखा सकती है।

यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स अक्सर सिस्टम में एक डीसी ऑफसेट का संकेत देते हैं।एक डीसी ऑफसेट तब होता है जब वैकल्पिक वर्तमान (एसी) तरंग के साथ एक प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) घटक मिश्रित होता है।यह हाफ-वेव रेक्टिफिकेशन के कारण हो सकता है, जो एक टूटी हुई रेक्टिफायर के कारण होता है।एक रेक्टिफायर एक उपकरण है जो एसी को डीसी में बदलता है, और जब यह टूट जाता है, तो यह एक अपूर्ण तरंग का उत्पादन कर सकता है, जिससे डीसी ऑफसेट हो जाता है।यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स द्वारा पेश किए गए डीसी ऑफसेट से इलेक्ट्रिकल सिस्टम में कई समस्याएं पैदा हो सकती हैं।एक प्रमुख प्रभाव ट्रांसफार्मर संतृप्ति है।जब एक ट्रांसफार्मर डीसी ऑफसेट का अनुभव करता है, तो इसका कोर एसी वेवफॉर्म के वैकल्पिक आधे-चक्र के दौरान चुंबकीय रूप से संतृप्त हो सकता है।यह संतृप्ति करंट का अत्यधिक ड्रॉ की ओर जाता है, जिससे ट्रांसफार्मर ओवरहीट हो जाता है और संभवतः प्राथमिक घुमावदार को जला देता है।इसके अलावा, एक डीसी ऑफसेट ट्रांसफार्मर में यांत्रिक कंपन और शोर का कारण बन सकता है।कोर की चुंबकीय संतृप्ति मजबूत कंपन में होती है, जो ट्रांसफार्मर संरचना के लिए जोर से और शारीरिक रूप से हानिकारक दोनों हो सकती है।यहां तक ​​कि एक छोटा डीसी ऑफसेट, रेटेड करंट का 1% से अधिक, इन गंभीर समस्याओं का कारण बन सकता है।

यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स का उपयोग नैदानिक ​​उपकरण के रूप में भी किया जा सकता है।एक विद्युत प्रणाली में उनकी उपस्थिति रेक्टिफायर या अन्य घटकों से संबंधित मुद्दों की पहचान करने में मदद कर सकती है जो सिस्टम में डीसी घटक को पेश कर सकते हैं।यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स की निगरानी और विश्लेषण करके, इंजीनियर समस्याओं का पता लगा सकते हैं और संबोधित कर सकते हैं, संभावित विफलताओं को रोक सकते हैं और बिजली वितरण प्रणाली के विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित कर सकते हैं।

ट्रिपलन हार्मोनिक्स

चित्र 4: ट्रिपलन हार्मोनिक्स

ट्रिपलन हार्मोनिक्स तीसरे हार्मोनिक के एक विशेष प्रकार का विषम गुणक हैं।ये 3, 9 वें, 15 वें और इतने पर होते हैं।वे एकल-चरण उपकरणों द्वारा विशिष्ट रूप से निर्मित होते हैं और विद्युत प्रणालियों में महत्वपूर्ण समस्याएं पैदा कर सकते हैं।

ट्रिपलन हार्मोनिक्स के कारण होने वाली एक बड़ी समस्या तटस्थ तारों का ओवरलोडिंग है।एक संतुलित तीन-चरण प्रणाली में, तटस्थ तार में धाराओं को एक दूसरे को रद्द करना चाहिए।हालांकि, एकल-चरण उपकरणों से ट्रिपलन हार्मोनिक्स तटस्थ तार में रद्द नहीं करते हैं।इसके बजाय, वे एक साथ जोड़ते हैं, जिससे अत्यधिक धाराएं होती हैं।इससे तटस्थ तार को ओवरहीटिंग और संभावित नुकसान हो सकता है।

ट्रिपलन हार्मोनिक्स भी टेलीफोन लाइनों के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं।इन हार्मोनिक्स के उच्च-आवृत्ति वाले भाग संचार लाइनों में शोर पैदा कर सकते हैं जो बिजली के केबल के समानांतर चलते हैं।यह शोर टेलीफोन संकेतों की गुणवत्ता को कम कर सकता है और संचार प्रणालियों को बाधित कर सकता है।

ट्रिपलन हार्मोनिक्स के साथ एक और प्रमुख मुद्दा ट्रांसफॉर्मर ओवरहीटिंग है।ट्रांसफार्मर विशिष्ट वर्तमान और वोल्टेज स्तरों को संभालने के लिए बनाए गए हैं।ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में ट्रिपलन हार्मोनिक्स आरएमएस (रूट मीन स्क्वायर) करंट को बढ़ाते हैं, जिससे अतिरिक्त हीटिंग होती है।यदि ट्रांसफार्मर को इस अतिरिक्त गर्मी को संभालने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है, तो यह इन्सुलेशन टूटने और अंतिम विफलता का कारण बन सकता है।

ट्रिपलन हार्मोनिक्स के प्रभावों को कम करने के लिए, के-रेटेड ट्रांसफार्मर नामक विशेष ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जा सकता है।ये ट्रांसफार्मर ओवरहीटिंग के बिना उच्च हार्मोनिक धाराओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।उनके पास बेहतर कूलिंग सिस्टम हैं और उन सामग्रियों के साथ बनाया जाता है जो हार्मोनिक्स के कारण होने वाली अतिरिक्त गर्मी का सामना कर सकते हैं।

हार्मोनिक अनुक्रम

एक हार्मोनिक अनुक्रम बताता है कि बिजली तरंगों की विभिन्न आवृत्तियों मुख्य तरंग के साथ कैसे बातचीत करते हैं, जो हमें बिजली प्रणालियों पर उनके प्रभाव को समझने में मदद करता है।तीन मुख्य प्रकार के हार्मोनिक अनुक्रम हैं: सकारात्मक, नकारात्मक और शून्य।

सकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स

सकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स में 1, 4 वें और 7 वें हार्मोनिक्स जैसी आवृत्तियां शामिल हैं।ये हार्मोनिक्स मुख्य तरंग के समान दिशा में चलते हैं।वे सिस्टम में वर्तमान बढ़ाते हैं और घटकों में अतिरिक्त गर्मी उत्पन्न करते हैं।यह जोड़ा गर्मी इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचा सकती है, सिस्टम की दक्षता को कम कर सकती है, और घटकों को अपेक्षा से जल्द टूटने का कारण बन सकती है।मोटर्स में, ये हार्मोनिक्स चुंबकीय क्षेत्र को बाधित करते हैं, जो मोटर को कम कुशलता से चलाता है और अपने जीवनकाल को छोटा कर देता है।इन समस्याओं को संभालने के लिए, सकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स की निगरानी और कम करने के लिए फ़िल्टर या अन्य उपकरणों का उपयोग करना मददगार है।

नकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स

नकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स में 2, 5 वें और 8 वें हार्मोनिक्स जैसी आवृत्तियां शामिल हैं।ये हार्मोनिक्स विपरीत दिशा में मुख्य लहर की ओर बढ़ते हैं।वे मोटर्स की शक्ति को कम करते हैं और अतिरिक्त गर्मी पैदा करते हैं, जो इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचा सकता है, यांत्रिक कंपन का कारण बन सकता है, और मोटर्स और अन्य घटकों के जीवनकाल को छोटा कर सकता है।ट्रांसफार्मर इन हार्मोनिक्स के कारण बढ़े हुए नुकसान और ओवरहीटिंग का अनुभव कर सकते हैं।सही फिल्टर की निगरानी और स्थापित करने से नकारात्मक अनुक्रम हार्मोनिक्स और उनके प्रतिकूल प्रभावों को प्रबंधित करने में मदद मिल सकती है।

शून्य अनुक्रम हार्मोनिक्स

शून्य अनुक्रम हार्मोनिक्स में 3, 6 वें और 9 वें हार्मोनिक्स जैसी आवृत्तियां शामिल हैं।ये हार्मोनिक्स एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र नहीं बनाते हैं, बल्कि तटस्थ तार में जमा होते हैं, जिससे यह गर्म हो जाता है और क्षतिग्रस्त हो जाता है।यह विशेष रूप से गैर-रैखिक भार के साथ प्रणालियों में समस्याग्रस्त है।विशेष ट्रांसफॉर्मर और हार्मोनिक फ़िल्टर का उपयोग करने से अतिरिक्त गर्मी का प्रबंधन करने और सिस्टम में हार्मोनिक सामग्री को कम करने में मदद मिल सकती है, जिससे तटस्थ तार को ओवरहीटिंग और नुकसान को रोका जा सकता है।

विद्युत हार्मोनिक्स के कारण

औद्योगिक सेटिंग्स में, कुछ प्रकार के विद्युत उपकरण अक्सर हार्मोनिक विरूपण का कारण बनते हैं।यह समस्या चर आवृत्ति ड्राइव (VFDs) और इनवर्टर जैसे उपकरणों के साथ आम है।ये डिवाइस वर्तमान (डीसी) को प्रत्यक्ष करने के लिए वर्तमान (एसी) को बदलते हैं और फिर विभिन्न अनुप्रयोगों में मोटर गति को नियंत्रित करने के लिए एक चर आवृत्ति एसी आउटपुट बनाते हैं।

इस रूपांतरण के दौरान, ये डिवाइस नियमित भार के चिकनी, लहर-जैसे तरीके के बजाय एक गैर-रेखीय, असमान तरीके से वर्तमान को आकर्षित करते हैं।यह असमान वर्तमान ड्रा विद्युत प्रणाली में हार्मोनिक घटकों को जोड़ता है, जिससे वोल्टेज विरूपण होता है।इस असमान वर्तमान ड्रॉ का मुख्य कारण आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक भागों की तरह है, जैसे कि रेक्टिफायर और स्विचिंग सर्किट, जो केवल एसी चक्र के दौरान निश्चित समय पर वर्तमान को आकर्षित करते हैं।उदाहरण के लिए, एक वीएफडी जो एक औद्योगिक मोटर को नियंत्रित करता है, पहले आने वाले एसी को डीसी में बदल देता है और फिर मोटर की गति को समायोजित करने के लिए एक चर आवृत्ति एसी आउटपुट बनाने के लिए एक इन्वर्टर का उपयोग करता है।सुधार चरण में स्विचिंग भागों को शामिल किया गया है जो लगातार फटने के बजाय फटने में वर्तमान को आकर्षित करते हैं।वर्तमान का यह फट तरंग को विकृत करता है, जिससे हारमोनिक्स बनता है।

ये हार्मोनिक्स एक औद्योगिक बिजली प्रणाली में कई समस्याएं पैदा कर सकते हैं।वे ट्रांसफार्मर और अन्य विद्युत भागों में हीटिंग बढ़ा सकते हैं, जिससे उनकी दक्षता और जीवनकाल कम हो सकता है।हार्मोनिक विरूपण भी संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की खराबी, ऊर्जा हानि बढ़ाने और संभावित रूप से संचार प्रणालियों के साथ हस्तक्षेप कर सकता है।

इन प्रभावों को कम करने के लिए, उपकरण निर्माता अपने उत्पादों को विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) मानकों को पूरा करने के लिए डिजाइन करते हैं।ये मानक हार्मोनिक विरूपण की मात्रा को सीमित करते हैं जो उनके उपकरण पावर सिस्टम में पेश कर सकते हैं।EMC मानक यह सुनिश्चित करते हैं कि व्यक्तिगत उपकरण अत्यधिक विकृति का कारण नहीं बनते हैं जो संपूर्ण बिजली प्रणाली को प्रभावित कर सकते हैं।हालांकि, यहां तक ​​कि EMC- अनुपालन उपकरणों के साथ, एक ही समय में चलने वाले कई उपकरणों का संयुक्त प्रभाव अभी भी महत्वपूर्ण हार्मोनिक विरूपण का कारण बन सकता है।यह औद्योगिक सेटिंग्स में हार्मोनिक्स की सक्रिय रूप से निगरानी और प्रबंधन करना अनिवार्य बनाता है।

उच्च हार्मोनिक स्तरों पर होने वाली समस्याएं

मोटर्स और जनरेटर में समस्याएं

हार्मोनिक्स मोटर्स और जनरेटर में बड़ी समस्याएं पैदा कर सकते हैं।हार्मोनिक धाराओं द्वारा बनाई गई अतिरिक्त गर्मी इन्सुलेशन को तोड़ सकती है और मशीन भागों पर तनाव डाल सकती है।यह इन मशीनों को जल्द ही विफल कर सकता है, एक छोटा जीवन है, और अधिक मरम्मत की आवश्यकता है।हार्मोनिक कंपन मशीनों पर पहनने और आंसू भी पैदा कर सकते हैं, जिससे समस्या खराब हो जाती है।

कम दक्षता

हार्मोनिक्स तारों और ट्रांसफॉर्मर में प्रतिरोधक नुकसान (I ofr नुकसान) को बदतर बनाते हैं।ये नुकसान अतिरिक्त गर्मी पैदा करते हैं, जो बिजली प्रणाली को कम कुशल बनाता है।अतिरिक्त गर्मी इन्सुलेशन सामग्री की उम्र बढ़ने को गति दे सकती है, जिससे अधिक लगातार विफलताएं और उच्च ऊर्जा उपयोग हो सकते हैं।

अनियोजित सर्किट ब्रेकर यात्राएं और उड़ाए गए फ़्यूज़

उच्च हार्मोनिक स्तर सर्किट ब्रेकरों को यात्रा करने और फ़्यूज़ के लिए बिना किसी अच्छे कारण के उड़ाने का कारण बन सकते हैं।ऐसा इसलिए होता है क्योंकि हार्मोनिक्स इन सुरक्षा उपकरणों में बहुत अधिक गर्मी और चुंबकीय हस्तक्षेप का कारण बन सकता है, जिससे वे गलत तरीके से काम करते हैं।यह अवांछित ट्रिपिंग संचालन को बाधित कर सकती है, अनियोजित डाउनटाइम का कारण बन सकती है, और अधिक रखरखाव की आवश्यकता है।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ समस्याएं

इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस हार्मोनिक विरूपण के लिए बहुत संवेदनशील हैं।हार्मोनिक्स कंप्यूटर, संचार उपकरण और अन्य संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उपकरणों में समस्याओं का कारण बन सकता है।हार्मोनिक आवृत्तियों से हस्तक्षेप डेटा को गड़बड़ कर सकता है, संचार त्रुटियों का कारण बन सकता है, और प्रदर्शन को कम कर सकता है, अतिरिक्त फ़िल्टरिंग और सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

अप्रत्याशित प्रतिध्वनि

हार्मोनिक फ़्रीक्वेंसी पावर सिस्टम की प्राकृतिक आवृत्तियों के साथ मिल सकती है, जिससे प्रतिध्वनि होती है।ये अनुनाद हार्मोनिक धाराओं और वोल्टेज को मजबूत बना सकते हैं, जिससे ओवरवॉल्टेज, ओवरहीटिंग और उपकरणों को संभावित नुकसान हो सकता है।गुंजयमान स्थितियों को खोजने और ठीक करने से बिजली प्रणालियों में गंभीर विफलताओं को रोकने में मदद मिलती है।

हार्मोनिक्स को कम करने के लिए समाधान

फिल्टर स्थापित करना

पावर डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम में हार्मोनिक्स को कम करने के लिए फ़िल्टर एक व्यावहारिक और किफायती समाधान हैं।हार्मोनिक फिल्टर विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों को ब्लॉक या कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे केवल आधार आवृत्ति से गुजरने की अनुमति मिलती है।यह प्रक्रिया विद्युत तरंग को साफ करने और हार्मोनिक्स के प्रतिकूल प्रभावों को कम करने में मदद करती है।

फ़िल्टर को प्रभावी ढंग से लागू करने के लिए, हार्मोनिक सर्वेक्षण का संचालन करना अनिवार्य है।इन सर्वेक्षणों में सिस्टम में मौजूद हार्मोनिक्स के स्तरों और प्रकारों को मापने के लिए पावर क्वालिटी एनालाइज़र का उपयोग करना शामिल है।विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों और उनके स्रोतों की पहचान करके, इंजीनियर सिस्टम की विशेष आवश्यकताओं को संबोधित करने के लिए सिलवाए गए फिल्टर को डिजाइन और स्थापित कर सकते हैं।विभिन्न प्रकार के फ़िल्टर उपलब्ध हैं, जैसे कि निष्क्रिय, सक्रिय और हाइब्रिड फिल्टर, प्रत्येक इसके विशिष्ट अनुप्रयोगों और लाभों के साथ।निष्क्रिय फिल्टर में इंडक्टर्स, कैपेसिटर और रेसिस्टर्स शामिल हैं।वे विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों को फ़िल्टर करने के लिए ट्यून किए जाते हैं।निष्क्रिय फ़िल्टर लागू करने के लिए लागत प्रभावी और सरल हैं, लेकिन गतिशील प्रणालियों में भारी और कम लचीले हो सकते हैं।सक्रिय फिल्टर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग गतिशील रूप से हार्मोनिक विरूपण का मुकाबला करने के लिए करते हैं।वे अधिक बहुमुखी हैं और वास्तविक समय में हार्मोनिक प्रोफाइल को बदलने के लिए अनुकूल हो सकते हैं।सक्रिय फ़िल्टर अधिक महंगे हैं लेकिन चर लोड स्थितियों में बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं।हाइब्रिड फ़िल्टर प्रदर्शन और लागत को अनुकूलित करने के लिए निष्क्रिय और सक्रिय फ़िल्टर घटकों को जोड़ते हैं।वे एक संतुलित दृष्टिकोण प्रदान करते हैं, जो मध्यम निवेश के साथ प्रभावी हार्मोनिक शमन प्रदान करते हैं।

उच्च के-कारक ट्रांसफार्मर का उपयोग करना

चित्रा 5: उच्च के-कारक ट्रांसफार्मर और इसकी वर्तमान तरंग

हार्मोनिक धाराओं के कारण अतिरिक्त गर्मी को संभालने के लिए उच्च के-कारक ट्रांसफार्मर बनाए जाते हैं।"के-फैक्टर" एक रेटिंग है जो दिखाती है कि ट्रांसफार्मर बहुत गर्म होने के बिना इन धाराओं से कितनी अच्छी तरह से निपट सकता है।इन ट्रांसफॉर्मर में हार्मोनिक्स से अतिरिक्त गर्मी का प्रबंधन करने के लिए बेहतर इन्सुलेशन और कूलिंग सिस्टम हैं।वे अतिरिक्त गर्मी से छुटकारा पा सकते हैं, क्षति को रोक सकते हैं और ट्रांसफार्मर के जीवन को लंबा कर सकते हैं।उच्च हार्मोनिक स्तरों को संभालने से, ये ट्रांसफार्मर ओवरहीटिंग और विफलता के जोखिम को कम करते हैं, जिससे बिजली वितरण प्रणाली अधिक विश्वसनीय हो जाती है।

उच्च के-कारक ट्रांसफार्मर का उपयोग करने के लिए सावधानीपूर्वक योजना की आवश्यकता होती है।वे अधिक लागत और नियमित ट्रांसफॉर्मर की तुलना में स्थापित करना अधिक कठिन हैं।विशिष्ट उपयोग के लिए आवश्यक K-FACTOR रेटिंग का पता लगाने के लिए प्रक्रिया एक विस्तृत जांच के साथ शुरू होती है।इस जांच में लोड की हार्मोनिक सामग्री को देखना और यह समझना शामिल है कि यह ट्रांसफार्मर को कैसे प्रभावित करता है।इंजीनियर हार्मोनिक स्तरों को मापने और इन हार्मोनिक्स के कारण अतिरिक्त गर्मी की गणना करने के लिए उपकरण का उपयोग करते हैं।

एक बार जब सही के-फैक्टर रेटिंग निर्धारित की जाती है, तो अगला कदम प्रारंभिक लागतों के खिलाफ दीर्घकालिक लाभों को संतुलित करना है।उच्च के-कारक ट्रांसफार्मर रखरखाव की जरूरतों को कम करते हैं और विश्वसनीयता में सुधार करते हैं, जो समय के साथ उनकी उच्च खरीद और स्थापना लागत के लिए बना सकते हैं।हालांकि, इन ट्रांसफार्मर को स्थापित करना जटिल है, इसलिए व्यवधान को कम करने के लिए सावधानीपूर्वक योजना की आवश्यकता होती है।इसमें ट्रांसफार्मर को बदलने या स्थापित करने और संचालन पर सभी प्रभावों पर विचार करने के लिए शेड्यूलिंग संभव डाउनटाइम शामिल है।

नियमित बिजली की गुणवत्ता सर्वेक्षण

इलेक्ट्रिकल सिस्टम को स्वस्थ रखने और अच्छी तरह से चलाने के लिए नियमित बिजली की गुणवत्ता की जांच की आवश्यकता होती है।इन चेकों में संभावित समस्याओं को खोजने और ठीक करने के लिए विद्युत गुणों को व्यवस्थित रूप से मापना शामिल है।बिजली की गुणवत्ता की लगातार निगरानी करके, हम यह सुनिश्चित करते हैं कि विद्युत उपकरण अच्छी तरह से काम करते हैं, लंबे समय तक रहता है, और अधिक विश्वसनीय है।माप को सिस्टम में प्रमुख बिंदुओं पर लिया जाना चाहिए, जैसे कि बिजली में प्रवेश किया जाता है और वितरण पैनल में।नियमित डेटा संग्रह स्पॉट पैटर्न में मदद करता है जो विकासशील समस्याओं को दिखा सकता है, जैसे विद्युत शोर या वोल्टेज में परिवर्तन के स्तर में वृद्धि।पावर क्वालिटी मीटर, जो वोल्टेज, करंट, इलेक्ट्रिकल शोर और अचानक परिवर्तन को मापते हैं, इन चेकों में उपयोग किए जाने वाले मुख्य उपकरण हैं।उन्नत मीटर समय के साथ डेटा रिकॉर्ड करते हैं, जिससे बिजली की गुणवत्ता के रुझानों की पूरी तस्वीर होती है।इस डेटा को देखने से सामान्य परिस्थितियों से अंतर खोजने में मदद मिलती है, जिससे समय पर सुधार और उपकरण टूटने के जोखिम को कम करने की अनुमति मिलती है।

IEEE 519 मानकों का अनुपालन

IEEE 519 मानकों ने इलेक्ट्रिकल सिस्टम में वोल्टेज और वर्तमान विरूपण के स्वीकार्य स्तर के लिए नियम निर्धारित किए हैं।ये नियम उपकरणों को नुकसान को रोकने और सिस्टम विश्वसनीयता सुनिश्चित करने में मदद करते हैं।

नीचे दी गई तालिका में वोल्टेज में कुल हार्मोनिक विरूपण (THD) के लिए IEEE 519-2014 मानक और विभिन्न वोल्टेज स्तरों के लिए वर्तमान दिखाया गया है:

चित्रा 6: विभिन्न वोल्टेज स्तरों पर वोल्टेज और वर्तमान के लिए कुल हार्मोनिक विरूपण (THD) सीमा दिखाते हुए तालिका

पावर क्वालिटी एनालाइज़र ऐसे उपकरण हैं जो 511 वें हार्मोनिक तक हार्मोनिक्स को मापने में मदद करते हैं।ये एनालाइजर विस्तृत डेटा प्रदान करते हैं जो सटीक निगरानी और बिजली की गुणवत्ता के प्रबंधन के लिए अनुमति देता है।वे लक्षित समाधानों के लिए अनुमति देते हुए, विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों और उनके आकारों की पहचान करने में मदद करते हैं।

बिजली की गुणवत्ता की नियमित निगरानी यह सुनिश्चित करती है कि हार्मोनिक स्तर स्वीकार्य सीमाओं के भीतर रहें और संभावित समस्याओं का पता लगाने में मदद करें।हार्मोनिक्स का प्रबंधन प्रभावी रूप से विरूपण के स्रोतों को खोजना और ठीक करना शामिल है, जैसे कि हार्मोनिक फिल्टर स्थापित करना और ट्रांसफार्मर को अपग्रेड करना।

निष्कर्ष

इलेक्ट्रिकल सिस्टम में हार्मोनिक्स कई समस्याओं का कारण बन सकता है, जैसे कि ओवरहीटिंग, उपकरण विफलताएं और अक्षमताएं।विभिन्न प्रकार के हार्मोनिक्स -ऑड, यहां तक ​​कि, और ट्रिपलन को समझकर - और वे विद्युत भागों को कैसे प्रभावित करते हैं, इंजीनियर इन मुद्दों की बेहतर भविष्यवाणी और ठीक कर सकते हैं।हार्मोनिक फिल्टर, विशेष ट्रांसफार्मर जैसे समाधानों का उपयोग करना जो अतिरिक्त गर्मी को संभालता है, और बिजली की गुणवत्ता के नियमित जांच से सिस्टम को विश्वसनीय और कुशल रखने में मदद मिलती है।IEEE 519 मानकों के बाद यह सुनिश्चित करता है कि हार्मोनिक स्तर सुरक्षित सीमा के भीतर रहें, दोनों उपकरणों और संचालन की रक्षा करें।हार्मोनिक्स का प्रबंधन अच्छी तरह से न केवल इलेक्ट्रिकल सिस्टम को लंबे समय तक रहता है, बल्कि प्रदर्शन में सुधार करता है और रखरखाव की लागत को कम करता है, जिससे यह आधुनिक इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन जाता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]

1. हार्मोनिक्स के खतरे क्या हैं?

हार्मोनिक्स के खतरों में विद्युत उपकरणों की ओवरहीटिंग, समय से पहले इन्सुलेशन विफलता, नुकसान में वृद्धि, संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स की खराबी, सर्किट ब्रेकर्स की उपद्रव ट्रिपिंग और संभावित अनुनाद स्थिति शामिल हैं जो घटकों को गंभीर नुकसान पहुंचा सकते हैं।

2. बिजली वितरण प्रणालियों में बिजली की गुणवत्ता और नुकसान पर हार्मोनिक्स के प्रभाव क्या हैं?

हार्मोनिक्स वोल्टेज और वर्तमान तरंगों को विकृत करके बिजली की गुणवत्ता को कम कर देता है, जिससे ट्रांसफॉर्मर और कंडक्टरों में नुकसान में वृद्धि हुई है, दक्षता में कमी, ओवरहीटिंग और संवेदनशील उपकरणों के साथ हस्तक्षेप होता है, जिसके परिणामस्वरूप परिचालन विफलताएं हो सकती हैं और रखरखाव की लागत में वृद्धि हो सकती है।

3. एक विद्युत प्रणाली में हार्मोनिक्स का एक प्रमुख कारण क्या है?

एक विद्युत प्रणाली में हार्मोनिक्स का एक प्रमुख कारण वैरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव, इनवर्टर, रेक्टिफायर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे नॉनलाइनियर लोड की उपस्थिति है जो गैर-साइनसोइडल तरीके से वर्तमान को आकर्षित करते हैं, सिस्टम में हार्मोनिक धाराओं का परिचय देते हैं।

4. वितरण प्रणाली के बिजली कारक पर हार्मोनिक्स का क्या प्रभाव है?

हार्मोनिक्स स्पष्ट रूप से एक वितरण प्रणाली के बिजली कारक को स्पष्ट शक्ति बढ़ाकर प्रभावित करते हैं, जिससे वास्तविक शक्ति की समान मात्रा के लिए अधिक वर्तमान तैयार किया जाता है।यह कम दक्षता और उच्च परिचालन लागत में वृद्धि के कारण नुकसान और सिस्टम घटकों की कम क्षमता के कारण होता है।

5. विद्युत बिजली वितरण प्रणाली में हार्मोनिक्स क्या हैं?

एक विद्युत बिजली वितरण प्रणाली में हार्मोनिक्स आवृत्तियों पर धारा या वोल्टेज हैं जो आधार आवृत्ति (अमेरिका में 60 हर्ट्ज) के पूर्णांक गुणक हैं।वे नॉनलाइनर लोड से उत्पन्न होते हैं और वेवफॉर्म में विरूपण का कारण बनते हैं, जिससे सिस्टम के भीतर विभिन्न परिचालन और दक्षता के मुद्दे होते हैं।