Οι αρμονικές επιφέρουν ένα ευρύ φάσμα δυσμενών επιπτώσεων στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, με τους κύριους κινδύνους που περιγράφονται παρακάτω:
1. Βλάβες σε γραμμές τροφοδοσίας & διανομής
(1) Διακυβευμένη λειτουργική σταθερότητα του δικτύου
Τα κυκλώματα διανομής ισχύος και οι μετασχηματιστές βασίζονται σε ηλεκτρομαγνητικά, επαγωγικά ή τρανζίστορ ρελέ για παρακολούθηση και προστασία. Αυτές οι προστατευτικές συσκευές είναι πολύ ευαίσθητες σε αρμονικές παρεμβολές, οι οποίες μπορεί να προκαλέσουν λανθασμένη ενεργοποίηση ή αδυναμία απόκρισης σε πραγματικά σφάλματα. Αυτό θέτει μεγάλες απειλές για τη συνολική ασφάλεια και σταθερή λειτουργία του δικτύου τροφοδοσίας.
(2) Υποβαθμισμένη ποιότητα ηλεκτρικού δικτύου
Οι αρμονικές παραμορφώνουν τις ημιτονοειδείς κυματομορφές της τάσης και του ρεύματος του δικτύου. Αυτή η παραμόρφωση οδηγεί σε μειωμένη ενεργή τάση δικτύου και σπατάλη διαθέσιμης ισχύος.
2. Βλάβες σε ηλεκτρικό εξοπλισμό
(1) Βλάβη στους πυκνωτές ισχύος
Όταν υπάρχουν αρμονικές στο δίκτυο, η σύνδεση των πυκνωτών στο κύκλωμα αυξάνει την τάση ακροδεκτών και το ρεύμα που ρέει μέσω των πυκνωτών αυξάνεται πολύ πιο δραστικά. Αυτό ενισχύει την απώλεια ισχύος μέσα στους πυκνωτές και προκαλεί ανώμαλη υπερθέρμανση. Σε συνδυασμό με τη συνεχή τάση ηλεκτρικού πεδίου, οι υψηλές θερμοκρασίες επιταχύνουν τη γήρανση των μονωτικών υλικών. Σε σοβαρές αρμονικές συνθήκες, οι πυκνωτές μπορεί να διογκωθούν, να υποστούν διηλεκτρική βλάβη ή ακόμα και να εκραγούν.
(2) Βλάβη στους μετασχηματιστές ισχύος
Οι αρμονικές αυξάνουν τόσο την απώλεια χαλκού όσο και την απώλεια σιδήρου μέσα στους μετασχηματιστές. Η επιπλέον απώλεια ισχύος μειώνει τη χρησιμοποιήσιμη ονομαστική χωρητικότητα του μετασχηματιστή. Επιπλέον, οι αρμονικές ενισχύουν τον θόρυβο λειτουργίας του μετασχηματιστή, δημιουργώντας μερικές φορές σκληρούς μεταλλικούς ήχους βουητού.
(3) Βλάβη στα καλώδια τροφοδοσίας
Οι αρμονικές υψηλότερης{0}}τάξης αυξάνουν τη συχνότητα λειτουργίας. Για αγωγούς καλωδίων μεγάλης διατομής-το εφέ δέρματος γίνεται πολύ πιο έντονο, αυξάνοντας την αντίσταση AC των αγωγών. Ως αποτέλεσμα, η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς των καλωδίων μειώνεται σημαντικά.
3. Αρνητικές επιπτώσεις στα τελικά-ηλεκτρικά φορτία χρήστη
(1) Βλάβη στους ηλεκτρικούς κινητήρες
Για τους ασύγχρονους κινητήρες, οι αρμονικές εισάγουν επιπλέον απώλειες ισχύος και χαμηλότερη λειτουργική απόδοση, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή υπερθέρμανση. Οι αρνητικές-αρμονικές ακολουθίας δημιουργούν ένα αντίστροφο περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο μέσα στους κινητήρες, δημιουργώντας αντίθετη-ροπή που λειτουργεί ως δύναμη πέδησης και μειώνει την ισχύ εξόδου του κινητήρα.
(2) Δυσλειτουργία διακοπτών χαμηλής-τάσης
Οι ηλεκτρομαγνητικοί διακόπτες κυκλώματος, οι θερμικοί-μαγνητικοί διακόπτες κυκλώματος και οι ηλεκτρονικοί διακόπτες κυκλώματος είναι όλοι επιρρεπείς σε ανεπιθύμητη ενεργοποίηση που προκαλείται από αρμονική παραμόρφωση.
(3) Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές σε συστήματα σήματος και ελέγχου χαμηλής-τάσης
Η αρμονική ακτινοβολία διακόπτει τις ευαίσθητες αδύναμες-ηλεκτρονικές συσκευές.
4. Ανακριβής μέτρηση ισχύος
Οι μετρητές ενέργειας επαγωγικού-τύπου, το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο μοντέλο, παρέχουν αναξιόπιστες και συγκεχυμένες ενδείξεις υπό έντονη αρμονική παραμόρφωση, οδηγώντας σε ανακριβή μέτρηση κατανάλωσης ενέργειας.
5. Φυσιολογικές Επιπτώσεις στα Ανθρώπινα Σώματα
Από φυσιολογική άποψη, τα ανθρώπινα κύτταρα παράγουν γρήγορες ηλεκτρικές διακυμάνσεις όταν ενεργοποιούνται. Εάν η συχνότητα της αρμονικής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας πλέγματος επικαλύπτεται με τη συχνότητα αυτών των βιολογικών ηλεκτρικών σημάτων, θα παρέμβει στα μαγνητικά πεδία του ανθρώπινου εγκεφάλου και της καρδιάς.
Πηγές Αρμονικών Πλέγματος
Οι αρμονικές του δικτύου προέρχονται από τρεις κύριες πηγές: χαμηλής ποιότητας-εξοπλισμός παραγωγής ενέργειας, υποδομή μεταφοράς και διανομής και ηλεκτρικά φορτία τελικού-χρήστη. Μεταξύ των τριών κατηγοριών, τα πλευρικά φορτία καταναλωτή-παράγουν τον μεγαλύτερο όγκο αρμονικών.
Δεδομένων των εκτεταμένων κινδύνων που ενέχουν οι αρμονικές, οι στοχευμένες λύσεις μετριασμού αρμονικών είναι απαραίτητες για τη βελτίωση της ποιότητας ισχύος, τη μείωση των κινδύνων λειτουργίας και την πρόληψη αστοχιών του συστήματος ισχύος.