Engineer Power
عضو جدید
مقدمه
مبحث كيفيت انرژي الكتريكي يا كيفيت توان يكي از موضوعاتي است كه در ساليان اخير بطور جدي مورد توجه بهره برداران و مصرف كنندگان شبكه هاي الكتريكي قرار گرفته است. تخمين زده مي شود كه خسارات ناشي از اغتشاشات كيفيت توان فقط در كشور امريكا همه ساله حدود 100 ميليارد دلار باشد. معهذا سرمايه گذاري براي مقابله با اين اغتشاشات بسيار كمتر از خسارات وارده مي باشد.
بدون شك كيفيت توليد انرژي الكتريكي در حال حاضر از گذشته بهتر مي باشد. گذشته از اين شبكه هاي انتقال و توزيع نيز گسترده تر شده و از تكنولوژيهاي جديدتر و قابل اعتمادتر بهره مي برند. پس چرا مبحث كيفيت توان با اهميت تر شده و امروزه بطور جدي تري دنبال شده و در مورد آن تحقيقات پردامنه صورت مي پذيرد؟ در واقع جواب اين مسئله را بايد از دو جنبه مورد بررسي قرار داد. اولا پيشرفت تكنولوژي موجب شده است انواع بارهاي غيرخطي با ماهيت شكل موجهاي غيرسينوسي در شبكه پراكنده شوند. وجود اين بارها موجب انحراف شكل موج از حالت ايده آل سينوسي گرديده و اغتشاشات كيفيت توان را پديد مي آورد. از طرف ديگر امروزه بسياري از بارها توسط سيستمهاي حساس الكترونيكي و ميكروپروسسوري كنترل مي گردند. اين سيستمها به اغتشاشات مختلف موجود در شبكه حساس بوده و عملكرد آنها براحتي مي تواند مختل گردد. همين اختلالات مي توانند باعث خسارات هنگفتي گردند كه در بالا به آن اشاره گرديد. بنابراين سرمايه گذاري و مطالعه براي بهبود كيفيت توان و جلوگيري از خسارات فوق الذكر امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته است.
در اين راستا شركت برق منطقه اي اصفهان اقدام به ارزيابي و كنترل كيفيت توان در شبكه و مشتركين نموده است و تا كنون پارامترهاي كيفيت توان شبكه و مشتركين در بيش ازپانصد نقطه بررسي شده است.
از طرف ديگر آئين نامه تعرفه هاي تكميلي برق، مشتركين را ملزم به رعايت جهت كاهش آلودگيهاي كيفيت توان ايجاد شده توسط آنها مي نمايد.
در اين مبحث آموزشي ابتدا اغتشاشات مختلف كيفيت توان مورد توجه قرار گرفته و علل ايجاد و اثرات مخرب آنها بررسي مي گردد. سپس راهكارهاي مبارزه با اين اغتشاشات توضيح داده مي شود. در ادامه تعدادي از استانداردهاي ملي مرتبط با كيفيت توان ذكر مي گردد. نهايتاً تعدادي از تجهيزاتي كه توسط آنها مصرف كنندگان مي توانند از آسيب هاي ناشي از اغتشاشات كيفيت توان محفوظ بمانند بر شمرده مي شود.
1-كيفيت توان چيست؟
شبكه هاي الكتريكي و مصرف كننده ها بر اساس ولتاژ سينوسي با دامنه و فركانس ثابت طراحي مي گردند. هر گونه انحراف از اين حالت ايده آل بعنوان يك اغتشاش شناخته شده و مي تواند باعث اختلال در كار شبكه و مصرف كننده ها گردد. مجموعه روش هاي دسته بندي، اندازه گيري و بهبود اغتشاشات فوق الذكر در مبحثي تحت عنوان " كيفيت توان " مورد مطالعه قرار مي گيرند.
2- اغتشاشات كيفيت توان، علل و اثرات آنها
اصولا اغتشاشات كيفيت توان دلايل متعدد و متنوعي مي تواند داشته باشد. از طرف ديگر مكانيزم اثر گذاري و ايجاد اختلال در شبكه و مصرف كنندگان نيز بسته به ماهيت اغتشاش مي تواند متفاوت باشد. بهمين دليل در مطالعات كيفيت توان و تدوين استانداردهاي مربوطه سعي مي گردد اغتشاشات فوق الذكر بر اساس ماهيت آنها دسته بندي گردد. در اين بخش اين دسته بندي بر اساس استانداردهاي معتبر موجود ارائه مي گردد.
2-1- هارمونيك ها و ميان هارمونيكها (Harmonics and Interharmonics)
همانگونه كه ذكر شد اغتشاشات شبكه تغيير شكل موج ولتاژ و يا جريان نسبت به فرم ايده آل سينوسي آن مي باشد. هارمونيكها آن دسته از اغتشاشاتي هستند كه بصورت پريوديك و با مضرب صحيحي از فركانس شبكه تكرار مي گردد بنابراين بايد توجه داشت كه تغيير شكلهاي غيرپريوديك در چهارچوب هارمونيكها نمي گنجد. در صورتيكه پريود تكرار اين اغتشاشات مضرب صحيحي از فركانس شبكه نباشد به آنها ميان هارمونيك گفته مي شود.
علل ايجاد
1- بارهاي غيرخطي نظير كوره هاي قوس الكتريكي، لامپهاي تخليه گازي و كليه ادوات الكترونيك قدرت نظير درايوهاي الكتريكي و يكسوكننده ها
2- اشباع ترانسفورمرهاي قدرت
اثرات
1- عملكرد نادرست دستگاههاي حساس
2- عملكرد ناصحيح دستگاههاي اندازه گيري
3- تركيدن خازنها يا سوختن فيوز آن
4- عملكرد اشتباه سيستم هاي حفاظتي
5- تداخل با خطوط مخابراتي
6- تلفات و استهلاك تجهيزات
نکته
بايد توجه داشت كه خازنهاي تصحيح ضريب توان مي تواند باعث تشديد هارمونيكها و نه توليد آنها شوند.
2-2- نوسانات ولتاژ (Voltage Flucuations)
تغييرات پريوديك پوش ولتاژ سينوسي شبكه با عنوان نوسانات ولتاژ دسته بندي مي گردند. شايع ترين اين نوسانات آنهائي هستند كه منجر به پديده چشمك زدن يا فليكر (Flicker) در نور لامپها مي گردند.
علل ايجاد
1- كوره هاي قوس الكتريكي
2- دستگاهاي جوشكاري
3- راه اندازي پي در پي موتورها
4- درايوهاي الكتريكي با ماهيت بار متناوب
اثرات
1- چشمك زدن آزاردهنده نور لامپ
2- عملكرد نادرست رله هاي حفاظتي در شرايطي كه دامنه نوسانات زياد باشد.
2-3- عدم تعادل ولتاژ(Voltage Imbalance or Unbalance)
عدم تعادل ولتاژ به شرايطي اطلاق مي شود كه مقادير دامنه ولتاژ سه فاز با يكديگر متفاوت بوده و يا زاويه بين فازها مساوي نباشد. هر دو حالت فوق بطور همزمان نيز مي تواند اتفاق بيفتد.
علل ايجاد
1- بارهاي نامتعادل تكفاز
2- خطاها در شبكه
اثرات
تلفات بيشتر بخصوص دركاركردموتورهاي سه فاز
2-4- شكاف (Notch)
شكافها در ولتاژ شبكه از عملكرد يكسوكننده هاي قدرت بوجود مي آيند. اگر چه شكافها شبيه هارمونيكها ماهيت تناوبي دارند، معهذا در مطالعات كيفيت توان اين اغتشاشات بصورت جداگانه دسته بندي مي گردند.
علل ايجاد
يكسوكننده هاي قدرت
اثرات
عملكرد نادرست سيستمهاي حساس
2-5- نويز (Noise)
سيگنالهاي ناخواسته اي كه داراي طيف فركانسي كمتر از RHz 200 بوده و روي ولتاژ و جريان شبكه سوار مي گردند نويز نام دارد.
علل ايجاد
1- منابع تغذيه سوئيچينگ
2- بارهاي قوسي
3- زمين نامناسب در سيستم
اثرات
عملكرد نادرست بعضي از لوازم الكترونيكي و مخابراتي حساس
2-6- تغييرات فركانس (Frequency Variation)
هر گونه تغيير در فركانس قدرت شبكه نسبت به مقدار نامي آن (50 يا 60 هرتز) تغيير فركانس نام دارد. بايد توجه داشت كه در شبكه هاي مدرن بهم پيوسته امروزي اين واقعه بندرت اتفاق مي افتد. معهذا در شبكه هاي ايزوله امكان وقوع اين پديده بيشتر است.
علل ايجاد
1- وصل مجموعه اي از بارهاي بزرگ
2- خروج مجموعه اي بزر گ از نيروگاهها
اثرات
1- كاهش توان موتورهاي بزرگ واختلال دركار آنها
2- عملكرد ناصحيح سيستمهاي حساس به فركانس
2-7- پديده هاي گذرا ( Transients)
اين اغتشاشات پديده هاي ناخواسته اي هستند كه بصورت لحظه اي (و نه پريوديك) در شكل موجهاي ولتاژ يا جريان شبكه ظاهر مي گردند. بطور كلي پديده هاي گذرا به دو دسته قابل تقسيم هستند:
2-7-1 گذراي ضربه اي (Impulsive Transients)
يك پديده گذراي ضربه اي عبارتست از تغيير ناگهاني در شرايط ماندگار ولتاژ، جريان و يا هر دو كه در فركانسي غير از فركانس قدرت رخ داده و داراي يك پلاريته باشد.
علل ايجاد
صاعقه
اثرات
خرابي تجهيزات و دستگاههاي برقي در اثر شكست عايقي
2-7-2 گذراي نوساني (Oscillatory Transients)
تغيير ناگهاني در شرايط ماندگار ولتاژ، جريان و يا هر دو در فركانس غيرقدرت و با پلاريته مثبت و منفي (بصورت تناوبي) گذراي نوساني نام دارد.
علل ايجاد
1- كليدزني خازن ها و ترانسفورمرهاي قدرت
2- پديده فرورزونانس
اثرات
خرابي و عملكرد نادرست تجهيزات
2-8- تغييرات ولتاژ (Voltage Variations)
هر گونه تغيير در مقدار موثر ولتاژ در فركانس اصلي نسبت به مقدار نامي با نام تغييرات ولتاژ شناسائي مي گردند. در استانداردها بر اساسي طبيعت متفاوت اين تغييرات دسته بنديهاي متفاوتي انجام مي گيرد. مطابق استاندارد ملي ايران تغييرات ولتاژ بصورت زير طبقه بندي مي گردند:
2-8-1- تغييرات بلند مدت ولتاژ
طبق استاندارد وزارت نيرو تغييرات در دامنه ولتاژ نسبت به مقدار نامي به مقدار بيش از 5% و براي مدت زمان بيش از 1 دقيقه با نام تغييرات بلند مدت ولتاژ شناخته مي گردد. در استانداردهاي مختلف مقدار 5% ممكن است براي سطوح مختلف ولتاژ متفاوت باشد. در مواردي كه براي مدت زماني بيش از 1 دقيقه با قطع كامل ولتاژ روبرو باشيم به پديده قطعي بلند مدت گفته مي شود.
2-8-2- تغييرات كوتاه مدت ولتاژ
اين تغييرات خود به سه دسته زير تقسيم مي گردد:
كمبود ولتاژ (Sag)
كمبود ولتاژ عبارت است از كاهش بين 1/0 تا 9/0 پريونيت در مقدار موثر ولتاژ در فركانس قدرت و زمان تداوم 5/0 سيكل تا يك دقيقه. كمبود به سه دسته آني، لحظه اي و موقتي تقسيم مي شود. در صورتي كه اين افت ولتاژ بيشتر از يك دقيقه طول بكشد اين پديده را افت ولتاژ گويند.
علت ايجاد
1- خطاهاي روي شبكه
2- راه اندازي موتورها
3- قطع بانكهاي خازني
4- وصل بارهاي بزرگ
بيشبود ولتاژ (Swell)
بيشبود ولتاژ در مقابل كمبود معرفي شده است. بيشبود عبارتست از افزايش موقتي در مقدار موثر ولتاژ به اندازه 1/1 تا 8/1 پريونيت در مقدار موثر ولتاژ و براي مدت 5/0 سيكل تا 1 دقيقه، در صورتيكه زمان تداوم بيش از يك دقيقه طول بكشد اين پديده را افزايش ولتاژ مي نامند.
علت ايجاد
1- خطاهاي تكفاز به زمين
2- قطع بارهاي بزرگ
3- وصل بانكهاي خازني
اثرات
افزايش ولتاژ لحظه اي روي دستگاهها
خرابي برقگيرهاي متال اكسيد اگر به مرحله عمل برسند.
قطعي ولتاژ (Interruption)
كاهش شديد (كمتر از 10% مقدار نامي) يا قطع كامل ولتاژ تغذيه از يك فاز و يا بيشتر را دز زمان بين 10ms تا يك دقيقه قطعي ولتاژ گويند.
3- نظارت بر كيفيت توان
براي مطالعه و بازرسي كيفيت توان، علاوه بر بازديد محلي و بررسي انواع بارهاي مشترك، اندازه گيري شاخصهاي كيفيت توان در دوره هاي زماني مشخص (مثلا يك هفته) انجام مي شود. در اين دوره زماني تجهيزات اندازه گيري در محل نصب شده و پارامترهاي مورد نظر اندازه گيري و ذخيره مي شوند.
يكي از پارامترهاي مهم در فرايند نظارت، انتخاب محل نصب دستگاههاي اندازه گيري است. معمولا نقطه اتصال مشترك به شبكه (PCC) و يا در كنار تجهيزات حساس به كيفيت توان نقطه مناسبي براي نصب دستگاههاي اندازه گيري است. موضوع مهم ديگر پارامترهائي است كه اندازه گيري مي شوند. در حالت كلي اين پارامترها شامل ولتاژ، جريان، مولفه هاي هارمونيكي آنها، فركانس، توان و فليكر مي شود. در هر حال براي اندازه گيري بايد از دستگاههاي استاندارد آناليز كيفيت توان استفاده نمود.
4- راهكارهاي بهبود كيفيت توان
اصولا بايد توجه داشت كه اغتشاشات كيفيت توان مربوط به كل شبكه الكتريكي شامل شبكه هاي توزيع و مصرف كننده ها مي باشند. بهمين خاطر براي بهبود كيفيت توان لازم است هر دو طرف ، يعني مصرف كننده ها و متوليان شبكه، با تفاهم و با علم به نحوه تاثير گذاري هر طرف با يكديگر همكاري نمايند. با توجه به مطلب فوق، راهكارهاي بهبود كيفيت توان را به دو دسته كلي مي توان تقسيم نمود.
4-1- راهكارهاي مربوط به شركتهاي برق و توزيع
تعدادي از اين راه حلها عبارتند از:
1- كاهش احتمال وقوع اتصال كوتاه شامل، هرس كردن شاخه درختان و شستشوي مقره ها
2- كاهش، كنترل و استاندارد كردن مقاومت زمين
3- تنظيم بار ترانس هاي توزيع
4- كاهش اثرات مخرب صاعقه، پيوستگي سيستم زمين و استفاده از برقگير مناسب
5- گسترش و نوسازي شبكه
6- نصب راكتور ضد تشديد به همراه خازنهاي تصحيح ضريب توان (Detuning Reactor)
7- استفاده از تكنولوژيهاي نوين
8- نصب فيلترهاي مناسب جهت محدود كردن مولفه هاي هارمونيكي و عدم انتقال آلودگي از يك نقطه به نقطه ديگر.
4-2- راه حلهاي مربوط به مصرف كنندگان
اصولا لازم است مصرف كنندگان بگونه اي برنامه ريزي نمايند كه خود كمترين تاثير را در ايجاد اغتشاشات كيفيت توان و انتشار آن در شبكه داشته باشند. در غير اينصورت حتي مدرن ترين شبكه ها نيز نمي تونند انرژي عاري از اغتشاش را بصورت اقتصادي تامين نمايند. بعضي از راهكارهاي مرتبط با اين زمينه عبارتند از:
1- استفاده از بارهائي كه آلودگي كمتر ايجاد مي كنند شبيه يكسوكننده هاي 12 پالسه و يكسوكننده هاي با ضريب قدرت واحد (PFC)
2- توزيع مناسب بارهاي تكفاز
3- استفاده از فيلترهاي هارمونيكي (پسيو، اكتيو و هيبريد) در محل بارهاي آلوده كننده
4- استفاده از جبران كننده هاي استاتيكي توان راكتيو موازي (DSTATCOM, SVC)
5- استفاده از راكتور محدود كننده جريان
5- استانداردهاي كيفيت توان
براي نظارت بر کيفيت توان الکتريکي، استانداردهايي براي پارامترهاي مختلف تعريف شده است. در جدول هاي زير برخي از استانداردهاي صنعت برق ايران ارائه مي گردد.
مبحث كيفيت انرژي الكتريكي يا كيفيت توان يكي از موضوعاتي است كه در ساليان اخير بطور جدي مورد توجه بهره برداران و مصرف كنندگان شبكه هاي الكتريكي قرار گرفته است. تخمين زده مي شود كه خسارات ناشي از اغتشاشات كيفيت توان فقط در كشور امريكا همه ساله حدود 100 ميليارد دلار باشد. معهذا سرمايه گذاري براي مقابله با اين اغتشاشات بسيار كمتر از خسارات وارده مي باشد.
بدون شك كيفيت توليد انرژي الكتريكي در حال حاضر از گذشته بهتر مي باشد. گذشته از اين شبكه هاي انتقال و توزيع نيز گسترده تر شده و از تكنولوژيهاي جديدتر و قابل اعتمادتر بهره مي برند. پس چرا مبحث كيفيت توان با اهميت تر شده و امروزه بطور جدي تري دنبال شده و در مورد آن تحقيقات پردامنه صورت مي پذيرد؟ در واقع جواب اين مسئله را بايد از دو جنبه مورد بررسي قرار داد. اولا پيشرفت تكنولوژي موجب شده است انواع بارهاي غيرخطي با ماهيت شكل موجهاي غيرسينوسي در شبكه پراكنده شوند. وجود اين بارها موجب انحراف شكل موج از حالت ايده آل سينوسي گرديده و اغتشاشات كيفيت توان را پديد مي آورد. از طرف ديگر امروزه بسياري از بارها توسط سيستمهاي حساس الكترونيكي و ميكروپروسسوري كنترل مي گردند. اين سيستمها به اغتشاشات مختلف موجود در شبكه حساس بوده و عملكرد آنها براحتي مي تواند مختل گردد. همين اختلالات مي توانند باعث خسارات هنگفتي گردند كه در بالا به آن اشاره گرديد. بنابراين سرمايه گذاري و مطالعه براي بهبود كيفيت توان و جلوگيري از خسارات فوق الذكر امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته است.
در اين راستا شركت برق منطقه اي اصفهان اقدام به ارزيابي و كنترل كيفيت توان در شبكه و مشتركين نموده است و تا كنون پارامترهاي كيفيت توان شبكه و مشتركين در بيش ازپانصد نقطه بررسي شده است.
از طرف ديگر آئين نامه تعرفه هاي تكميلي برق، مشتركين را ملزم به رعايت جهت كاهش آلودگيهاي كيفيت توان ايجاد شده توسط آنها مي نمايد.
در اين مبحث آموزشي ابتدا اغتشاشات مختلف كيفيت توان مورد توجه قرار گرفته و علل ايجاد و اثرات مخرب آنها بررسي مي گردد. سپس راهكارهاي مبارزه با اين اغتشاشات توضيح داده مي شود. در ادامه تعدادي از استانداردهاي ملي مرتبط با كيفيت توان ذكر مي گردد. نهايتاً تعدادي از تجهيزاتي كه توسط آنها مصرف كنندگان مي توانند از آسيب هاي ناشي از اغتشاشات كيفيت توان محفوظ بمانند بر شمرده مي شود.
1-كيفيت توان چيست؟
شبكه هاي الكتريكي و مصرف كننده ها بر اساس ولتاژ سينوسي با دامنه و فركانس ثابت طراحي مي گردند. هر گونه انحراف از اين حالت ايده آل بعنوان يك اغتشاش شناخته شده و مي تواند باعث اختلال در كار شبكه و مصرف كننده ها گردد. مجموعه روش هاي دسته بندي، اندازه گيري و بهبود اغتشاشات فوق الذكر در مبحثي تحت عنوان " كيفيت توان " مورد مطالعه قرار مي گيرند.
2- اغتشاشات كيفيت توان، علل و اثرات آنها
اصولا اغتشاشات كيفيت توان دلايل متعدد و متنوعي مي تواند داشته باشد. از طرف ديگر مكانيزم اثر گذاري و ايجاد اختلال در شبكه و مصرف كنندگان نيز بسته به ماهيت اغتشاش مي تواند متفاوت باشد. بهمين دليل در مطالعات كيفيت توان و تدوين استانداردهاي مربوطه سعي مي گردد اغتشاشات فوق الذكر بر اساس ماهيت آنها دسته بندي گردد. در اين بخش اين دسته بندي بر اساس استانداردهاي معتبر موجود ارائه مي گردد.
2-1- هارمونيك ها و ميان هارمونيكها (Harmonics and Interharmonics)
همانگونه كه ذكر شد اغتشاشات شبكه تغيير شكل موج ولتاژ و يا جريان نسبت به فرم ايده آل سينوسي آن مي باشد. هارمونيكها آن دسته از اغتشاشاتي هستند كه بصورت پريوديك و با مضرب صحيحي از فركانس شبكه تكرار مي گردد بنابراين بايد توجه داشت كه تغيير شكلهاي غيرپريوديك در چهارچوب هارمونيكها نمي گنجد. در صورتيكه پريود تكرار اين اغتشاشات مضرب صحيحي از فركانس شبكه نباشد به آنها ميان هارمونيك گفته مي شود.
علل ايجاد
1- بارهاي غيرخطي نظير كوره هاي قوس الكتريكي، لامپهاي تخليه گازي و كليه ادوات الكترونيك قدرت نظير درايوهاي الكتريكي و يكسوكننده ها
2- اشباع ترانسفورمرهاي قدرت
اثرات
1- عملكرد نادرست دستگاههاي حساس
2- عملكرد ناصحيح دستگاههاي اندازه گيري
3- تركيدن خازنها يا سوختن فيوز آن
4- عملكرد اشتباه سيستم هاي حفاظتي
5- تداخل با خطوط مخابراتي
6- تلفات و استهلاك تجهيزات
نکته
بايد توجه داشت كه خازنهاي تصحيح ضريب توان مي تواند باعث تشديد هارمونيكها و نه توليد آنها شوند.
2-2- نوسانات ولتاژ (Voltage Flucuations)
تغييرات پريوديك پوش ولتاژ سينوسي شبكه با عنوان نوسانات ولتاژ دسته بندي مي گردند. شايع ترين اين نوسانات آنهائي هستند كه منجر به پديده چشمك زدن يا فليكر (Flicker) در نور لامپها مي گردند.
1- كوره هاي قوس الكتريكي
2- دستگاهاي جوشكاري
3- راه اندازي پي در پي موتورها
4- درايوهاي الكتريكي با ماهيت بار متناوب
اثرات
1- چشمك زدن آزاردهنده نور لامپ
2- عملكرد نادرست رله هاي حفاظتي در شرايطي كه دامنه نوسانات زياد باشد.
2-3- عدم تعادل ولتاژ(Voltage Imbalance or Unbalance)
عدم تعادل ولتاژ به شرايطي اطلاق مي شود كه مقادير دامنه ولتاژ سه فاز با يكديگر متفاوت بوده و يا زاويه بين فازها مساوي نباشد. هر دو حالت فوق بطور همزمان نيز مي تواند اتفاق بيفتد.
علل ايجاد
1- بارهاي نامتعادل تكفاز
2- خطاها در شبكه
اثرات
تلفات بيشتر بخصوص دركاركردموتورهاي سه فاز
2-4- شكاف (Notch)
شكافها در ولتاژ شبكه از عملكرد يكسوكننده هاي قدرت بوجود مي آيند. اگر چه شكافها شبيه هارمونيكها ماهيت تناوبي دارند، معهذا در مطالعات كيفيت توان اين اغتشاشات بصورت جداگانه دسته بندي مي گردند.
علل ايجاد
يكسوكننده هاي قدرت
اثرات
عملكرد نادرست سيستمهاي حساس
2-5- نويز (Noise)
سيگنالهاي ناخواسته اي كه داراي طيف فركانسي كمتر از RHz 200 بوده و روي ولتاژ و جريان شبكه سوار مي گردند نويز نام دارد.
علل ايجاد
1- منابع تغذيه سوئيچينگ
2- بارهاي قوسي
3- زمين نامناسب در سيستم
اثرات
عملكرد نادرست بعضي از لوازم الكترونيكي و مخابراتي حساس
2-6- تغييرات فركانس (Frequency Variation)
هر گونه تغيير در فركانس قدرت شبكه نسبت به مقدار نامي آن (50 يا 60 هرتز) تغيير فركانس نام دارد. بايد توجه داشت كه در شبكه هاي مدرن بهم پيوسته امروزي اين واقعه بندرت اتفاق مي افتد. معهذا در شبكه هاي ايزوله امكان وقوع اين پديده بيشتر است.
علل ايجاد
1- وصل مجموعه اي از بارهاي بزرگ
2- خروج مجموعه اي بزر گ از نيروگاهها
اثرات
1- كاهش توان موتورهاي بزرگ واختلال دركار آنها
2- عملكرد ناصحيح سيستمهاي حساس به فركانس
2-7- پديده هاي گذرا ( Transients)
اين اغتشاشات پديده هاي ناخواسته اي هستند كه بصورت لحظه اي (و نه پريوديك) در شكل موجهاي ولتاژ يا جريان شبكه ظاهر مي گردند. بطور كلي پديده هاي گذرا به دو دسته قابل تقسيم هستند:
2-7-1 گذراي ضربه اي (Impulsive Transients)
يك پديده گذراي ضربه اي عبارتست از تغيير ناگهاني در شرايط ماندگار ولتاژ، جريان و يا هر دو كه در فركانسي غير از فركانس قدرت رخ داده و داراي يك پلاريته باشد.
صاعقه
اثرات
خرابي تجهيزات و دستگاههاي برقي در اثر شكست عايقي
2-7-2 گذراي نوساني (Oscillatory Transients)
تغيير ناگهاني در شرايط ماندگار ولتاژ، جريان و يا هر دو در فركانس غيرقدرت و با پلاريته مثبت و منفي (بصورت تناوبي) گذراي نوساني نام دارد.
1- كليدزني خازن ها و ترانسفورمرهاي قدرت
2- پديده فرورزونانس
اثرات
خرابي و عملكرد نادرست تجهيزات
2-8- تغييرات ولتاژ (Voltage Variations)
هر گونه تغيير در مقدار موثر ولتاژ در فركانس اصلي نسبت به مقدار نامي با نام تغييرات ولتاژ شناسائي مي گردند. در استانداردها بر اساسي طبيعت متفاوت اين تغييرات دسته بنديهاي متفاوتي انجام مي گيرد. مطابق استاندارد ملي ايران تغييرات ولتاژ بصورت زير طبقه بندي مي گردند:
2-8-1- تغييرات بلند مدت ولتاژ
طبق استاندارد وزارت نيرو تغييرات در دامنه ولتاژ نسبت به مقدار نامي به مقدار بيش از 5% و براي مدت زمان بيش از 1 دقيقه با نام تغييرات بلند مدت ولتاژ شناخته مي گردد. در استانداردهاي مختلف مقدار 5% ممكن است براي سطوح مختلف ولتاژ متفاوت باشد. در مواردي كه براي مدت زماني بيش از 1 دقيقه با قطع كامل ولتاژ روبرو باشيم به پديده قطعي بلند مدت گفته مي شود.
2-8-2- تغييرات كوتاه مدت ولتاژ
اين تغييرات خود به سه دسته زير تقسيم مي گردد:
كمبود ولتاژ (Sag)
كمبود ولتاژ عبارت است از كاهش بين 1/0 تا 9/0 پريونيت در مقدار موثر ولتاژ در فركانس قدرت و زمان تداوم 5/0 سيكل تا يك دقيقه. كمبود به سه دسته آني، لحظه اي و موقتي تقسيم مي شود. در صورتي كه اين افت ولتاژ بيشتر از يك دقيقه طول بكشد اين پديده را افت ولتاژ گويند.
علت ايجاد
1- خطاهاي روي شبكه
2- راه اندازي موتورها
3- قطع بانكهاي خازني
4- وصل بارهاي بزرگ
بيشبود ولتاژ (Swell)
بيشبود ولتاژ در مقابل كمبود معرفي شده است. بيشبود عبارتست از افزايش موقتي در مقدار موثر ولتاژ به اندازه 1/1 تا 8/1 پريونيت در مقدار موثر ولتاژ و براي مدت 5/0 سيكل تا 1 دقيقه، در صورتيكه زمان تداوم بيش از يك دقيقه طول بكشد اين پديده را افزايش ولتاژ مي نامند.
علت ايجاد
1- خطاهاي تكفاز به زمين
2- قطع بارهاي بزرگ
3- وصل بانكهاي خازني
اثرات
افزايش ولتاژ لحظه اي روي دستگاهها
خرابي برقگيرهاي متال اكسيد اگر به مرحله عمل برسند.
قطعي ولتاژ (Interruption)
كاهش شديد (كمتر از 10% مقدار نامي) يا قطع كامل ولتاژ تغذيه از يك فاز و يا بيشتر را دز زمان بين 10ms تا يك دقيقه قطعي ولتاژ گويند.
3- نظارت بر كيفيت توان
براي مطالعه و بازرسي كيفيت توان، علاوه بر بازديد محلي و بررسي انواع بارهاي مشترك، اندازه گيري شاخصهاي كيفيت توان در دوره هاي زماني مشخص (مثلا يك هفته) انجام مي شود. در اين دوره زماني تجهيزات اندازه گيري در محل نصب شده و پارامترهاي مورد نظر اندازه گيري و ذخيره مي شوند.
يكي از پارامترهاي مهم در فرايند نظارت، انتخاب محل نصب دستگاههاي اندازه گيري است. معمولا نقطه اتصال مشترك به شبكه (PCC) و يا در كنار تجهيزات حساس به كيفيت توان نقطه مناسبي براي نصب دستگاههاي اندازه گيري است. موضوع مهم ديگر پارامترهائي است كه اندازه گيري مي شوند. در حالت كلي اين پارامترها شامل ولتاژ، جريان، مولفه هاي هارمونيكي آنها، فركانس، توان و فليكر مي شود. در هر حال براي اندازه گيري بايد از دستگاههاي استاندارد آناليز كيفيت توان استفاده نمود.
4- راهكارهاي بهبود كيفيت توان
اصولا بايد توجه داشت كه اغتشاشات كيفيت توان مربوط به كل شبكه الكتريكي شامل شبكه هاي توزيع و مصرف كننده ها مي باشند. بهمين خاطر براي بهبود كيفيت توان لازم است هر دو طرف ، يعني مصرف كننده ها و متوليان شبكه، با تفاهم و با علم به نحوه تاثير گذاري هر طرف با يكديگر همكاري نمايند. با توجه به مطلب فوق، راهكارهاي بهبود كيفيت توان را به دو دسته كلي مي توان تقسيم نمود.
4-1- راهكارهاي مربوط به شركتهاي برق و توزيع
تعدادي از اين راه حلها عبارتند از:
1- كاهش احتمال وقوع اتصال كوتاه شامل، هرس كردن شاخه درختان و شستشوي مقره ها
2- كاهش، كنترل و استاندارد كردن مقاومت زمين
3- تنظيم بار ترانس هاي توزيع
4- كاهش اثرات مخرب صاعقه، پيوستگي سيستم زمين و استفاده از برقگير مناسب
5- گسترش و نوسازي شبكه
6- نصب راكتور ضد تشديد به همراه خازنهاي تصحيح ضريب توان (Detuning Reactor)
7- استفاده از تكنولوژيهاي نوين
8- نصب فيلترهاي مناسب جهت محدود كردن مولفه هاي هارمونيكي و عدم انتقال آلودگي از يك نقطه به نقطه ديگر.
4-2- راه حلهاي مربوط به مصرف كنندگان
اصولا لازم است مصرف كنندگان بگونه اي برنامه ريزي نمايند كه خود كمترين تاثير را در ايجاد اغتشاشات كيفيت توان و انتشار آن در شبكه داشته باشند. در غير اينصورت حتي مدرن ترين شبكه ها نيز نمي تونند انرژي عاري از اغتشاش را بصورت اقتصادي تامين نمايند. بعضي از راهكارهاي مرتبط با اين زمينه عبارتند از:
1- استفاده از بارهائي كه آلودگي كمتر ايجاد مي كنند شبيه يكسوكننده هاي 12 پالسه و يكسوكننده هاي با ضريب قدرت واحد (PFC)
2- توزيع مناسب بارهاي تكفاز
3- استفاده از فيلترهاي هارمونيكي (پسيو، اكتيو و هيبريد) در محل بارهاي آلوده كننده
4- استفاده از جبران كننده هاي استاتيكي توان راكتيو موازي (DSTATCOM, SVC)
5- استفاده از راكتور محدود كننده جريان
5- استانداردهاي كيفيت توان
براي نظارت بر کيفيت توان الکتريکي، استانداردهايي براي پارامترهاي مختلف تعريف شده است. در جدول هاي زير برخي از استانداردهاي صنعت برق ايران ارائه مي گردد.
جدول 1- حدود مجاز اعوجاج ولتاژ
| ماکزيمم اعوجاج ولتاژ مجاز در شينه هاي با ولتاژ هاي مختلف به درصد نسبت به ولتاژ نامي با فرکانس 50 هرتز | |||
| ولتاژ شينه | اعوجاج تکي ولتاژ هارمونيک | اعوجاج کلي ولتاژ THD)) | |
| 380ولت و20کيلوولت | 0/3 | 5/1 | 0/5 |
| 63و132کيلوولت | 5/1 | 7/0 | 5/2 |
| 230و400کيلوولت | 0/1 | 5/0 | 5/1 |
جدول 2- حدودمجاز اعوجاج ولتاژ هارمونيکي مشترکين
| بزرگي مشترک يا درصد ماکزيمم جريان مصرفي بدون هارمونيک نسبت به جريان اتصال کوتاه محل تغذيه. | ماکزيمم اعوجاج تکي ولتاژ هر هارمونيک به درصد نسبت به ولتاژ فرکانس اصلي. | تعداد مشترک تغذيه شده از پست. |
| 10 | 5/2 الي 3 | پست برق اختصاصي است وتنها براي استفاده يک مشترک مي باشد. |
| 5 | 2 الي 5/2 | يک يا دو مشترک بزرگ از پست تغذيه مي گردند. |
| 2 | 1 الي 5/1 | چند مشترک تقريباً بزرگ از پست تغذيه مي گردند. |
| 1 | 5/0 الي 1 | حدود 5 الي 20 مشترک متوسط از پست تغذيه مي گردند. |
| 1/0 | 05/0 الي 1/0 | تعداد زيادي مشترک کوچک از پست تغذيه مي گردند. |
جدول 3- حدود هارمونیکی
| بزرگي مشترك يا درصد ماكزيمم جريان مصرفي بدون هارمونيك نسبت به جريان اتصال كوتاه محل تغذيه | اعوجاج تكي جريان هر هارمونيك مشترك | ||||||||||
| n<11 | 11<n<17 | 17<n<23 | 23<n<35 | n>35 | اعوجاج كلي جريان | ||||||
| فرد | زوج | فرد | زوج | فرد | زوج | فرد | زوج | فرد | زوج | ||
| R>5 | 4 | 1 | 3 | 0.5 | 1.5 | 0.4 | 0.6 | 0.1 | 0.3 | 0.1 | 5 |
| 5>R>2 | 7 | 1.7 | 3.5 | 0.9 | 2.5 | 0.6 | 1 | 0.2 | 0.5 | 0.1 | 8 |
| 2>R>1 | 10 | 2.5 | 4.5 | 1.1 | 4 | 1 | 1.5 | 0.4 | 0.7 | 0.2 | 12 |
| 1>R>0.1 | 12 | 3 | 5.5 | 1.4 | 5 | 1.2 | 2 | 0.5 | 1 | 0.2 | 15 |
| R<0.1 | 15 | 3.8 | 7 | 1.7 | 6 | 1.5 | 2.5 | 0.6 | 1.4 | 0.3 | 20 |
جدول 4- حدود مجاز فيليكر در شبكه
| ولتاژ شبكه نوع شاخص فليكر | 400 ولت (فشار ضعيف) | 20 و 30 كيلوولت (فشارمتوسط) | 63-132-230-400 كيلوولت (فشارقوي) |
| كوتاه مدت | 1 | 0.9 | 0.8 |
| بلندمدت(PN) | 0.8 | 0.7 | 0.6 |
جدول 5- حدود مجاز درصد عدم تعادل ولتاژ
| ولتاژ شبكه | 400ولت- 20 و 30 كيلوولت | 63-132-230-400 كيلوولت |
| درصد عدم تعادل ولتاژ | 2 | 1 |
