پایان نامه فلیکر های ولتاژ در شبکه های توزیع

برق – قدرت

هدف اصلی

عبارت کیفیت گاهی اوقات به عنوان مترادف کلمه قابلیت اطمینان برای نشان دادن وجود منبع قدرت مناسب و مطمئن بکار می رود . تعریف جامع تر به صورت « کیفیت سرویس » مطرح شده است که شامل سه نقطه نظر قابلیت اطمینان منابع تغذیه ، کیفیت توان تحویل داده شده و نیز تهیه و دسترسی به اطلاعات شبکه است . با استفاده از عناوین مقالات و پروژه های مختلف در سالهای اخیر می توان کیفیت توان را کیفیت ولتاژ نیز تعریف کرد . با افزایش اعمال کنترل با استفاده از سیستمهای الکترونیک قدرت در شبکه های انتقال و شرکنهای توزیع ، تعریف دوم کیفیت توان مقبولیت بیشتری پیدا نموده است .

اکثر کارهای پیشین در زمینه کیفیت توان با مسئله هارمونیکها مرتبط بوده است در حالیکه اعوجاج هارمونیکها یکی از مشکلات فزاینده کیفیت است ، مفهوم وسیع تر کیفیت توان شامل تغییرات گذرا و غیر پریودیک شکل موج ایده آل نیز میگردد. چنین انحرافاتی برای ارزیابی سازکاری الکترو مغناطیسی( E M C )  به کار می رود، موضوعی که شامل عملکرد مناست تجهیزات و سیستم ها بدون تداخل با یکدیگر و یا تداخل ناشی از دیگر تجهیزات سیستم بر روی خود تجهیز است . چون سیستم قدرت وسیله ای برای انتقال تداخلات بین مصرف کنندگان مختلف است لذا مشخصه مهم کیفیت سیستم قدرت شامل قابلیت سیستم قدرت در انتقال و تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان در محدوده های مشخص شده توسط استانداردهای E  M C  میباشد .

در این قسمت هدف اصلی یعنی کیفیت توان سیستم های قدرت ، همراه با تشریح اجمالی انحرافات ایجاد شده در شکل موج ها و اثر این انحرافات بر روی عملکرد سیستم قدرت مورد بحث و بررسی قرار میگیرد . این موارد سپس با مقدمه ای اجمالی به مبحث مونیتورینگ و روشهای تخمین حالت که در بررسی و ارزیابی کیفیت توان مورد استفاده قرار میگیرند ، دنبال می شود .

اغتشاشات

در مبحث کیفیت توان ، اغتشاش همان انحراف موقتی از حالت دائمی شکل موج است که به علت خطاهای کوتاه مدت و یا تغییرات ناگهانی در سیستمهای قدرت ایجاد می شود . اغتشاشات براساس نظریه   I E C  شامل فرورفتگی و لتاژ ، قطعی های کوتاه مدت ، افزایش ولتاژ و گذرا های ضربه ای و نوسانی است .

فرورفتگی ولتاژ ( کاهش کوتاه مدت ولتاژ )

فرورفتگی ولتاژ ، به کاهش ناگهانی (بین 10% تا 90% ) ولتاژ در یک نقطه از سیستم الکتریکی گفته میشود که از نیم سیکل تا چند ثانیه طول می کشد ( شکل 1 1 ) . فرورفتگی هایی که دوام آنها کمتر از نیم سیکل است به صورت گذرا در نظر گرفته می شوند .

فرورفتگی ولتاژ ممکن است به علت عملیات کلید زنی ناشی از قطع شدن منبع تغذیه ، عبور جریان های بالا ناشی از راه اندازی بارهای موتوری بزرگ یا عبور جریان های خطا بوجود آید . این وقایع ممکن است ناشی از مشترکین یا خطا در شبکه برق باشد . دلیل اصلی فرورفتگی های لحظه ای ولتاژ ، احتمالاً بر خورد صاعقه می باشد .

فرورفتگیها بر حسب زمان در سه گروه دسته بندی می شوند : 4 سیکلی ( زمان تقریبی بر طرف شدن خطا ) ، 30 سیکلی ( زمان باز بست لحظه ای کلیدهای قدرت ) و 120 سیکلی ( زمان بازبست تأخیری کلید های قدرت ) . در اکثر مواردی که امروزه مشاهده می شوند اثر فرورفتگی ولتاژ بر تجهیزات بستگی به مقدار فرورفتگی ولتاژ و مدت زمان تداوم فرورفتگی دارد . مطالعات نشان میدهد که حدود %40 مواقع این کاهش ، به اندازه ای است که از میزان تحمل قابل قبول داده شده در استاندارد تجهیزات کامپیوتری بیشتر است . از دیگر تأثیرات ممکن میتوان به : خاموشی لامپ های تخلیه ، عملکرد نادرست ادوات کنترلی ، نوسان سرعت یا توقف موتورها ، فرمان قطع کنتاکتورها ، عدم کارکرد مناسب سیستم کامپیوتری یا خطا در کموتاسیون اینورتورها اشاره نمود . راه حل ممکن برای رفع فرورفتگی های ولتاژ استفاده از منابع قدر ت غیر قابل قطع یا بهبود دهنده توان می باشد . 

ارزیابی فیلکر ناشی از کارخانه فولاد آلیاژی ایران واقع در استان یزد

قسمت اول: مفاهیم اولیه و استانداردها

مقدمه

نوسان ولتاژ یکی از عمده‌ترین مسائل مطرح در زمینه «کیفیت توان» می‌باشد که تأثیر آن بر لامپ‌های روشنایی باعث ایجاد پدیده‌ای موسوم به فیلکر می‌گردد. این پدیده یک احساس فردی از کم و زیاد شدن میزان روشنایی است. از اثرات مضر این پدیده می‌توان به آزردگی چشم و ایجاد اغتشاش در کارکرد تجهیزات الکتریکی اشاره کرد. قسمت اول این پروژه به تشریح پدیده فیلکر و مفاهیم کلیدی مربوط به اندازه‌گیری و ارزیابی شدت آن می‌پردازد. در انتها، معیارها و استانداردهای جدید مرتبط با موضوع فیلکر مرور خواهد شد.

معیار «کیفیت توان» متأثر از انواع گوناگونی از اغتشاش می‌باشد که از آن میان می‌توان به دو مورد عمده‌تر هارمونیک‌ها و نوسانات ولتاژ اشاره کرد. پدید آمدن هر یک از دو مورد یاد شده مطابق شکل (1) به نوعی باعث ایجاد اعوجاج در شکل موج مؤلفه اصلی ولتاژ یا جریان خواهد شد. هارمونیک‌ها متناظر با اعوجاج‌های با فرکانس بزرگتر ازمؤلفه اصلی و نوسانات ولتاژ متناظر با اعوجاج‌های با فرکانس کوچکتر از مؤلفه اصلی می‌باشند.

شکل (1) دو نمونه از عمده‌ترین اغتشاشات الکترومغناطیسی با مؤلفه‌هایی با فرکانس الف: بزرگتر از مؤلفه اصلی، ب: کوچکتر از مؤلفه اصلی.

کارکرد بعضی از بارهای غیرخطی مثل مبدل‌ها، کوره‌های القایی و منابع تغذیه با تولید هارمونیک‌ها باعث می‌گردند که علاوه بر شکل موج مؤلفه اصلی (مؤلفه 50 یا 60 هرتز)، مؤلفه‌های دیگری اما با فرکانس‌هایی بیش از فرکانس مؤلفه اصلی ظاهر شوند. راه‌اندازی موتورهای بزرگ یا کارکرد انواع دیگری از بارها نظیر دستگاه‌های جوش و کوره‌های قوس الکتریکی با تغییراتی که در مقدار مؤثر ولتاژ ایجاد می‌کنند و به آن اصطلاحاً «فیلکر ولتاژ» اطلاق می‌گردد، به گونه دیگری نیز می‌توانند باعث ایجاد اعوجاج شوند. برای توضیح این مطلب می‌توان قطع و وصل متناوب یک موتور را در نظر گرفت که باعث می‌گردد شکل موج ولتاژ تغذیه، شبیه آنچه در شکل (2) نمایش داده شده، گردد

شکل (2) شکل موج سینوسی فیلکر

همان‌گونه در شکل (2) مشاهده می‌شود، تأثیر راه‌اندازی موتور به گونه‌ای است که گویی شکل موج اصلی توسط یک شکل موج جدید مدوله شده است. این شکل موج مدوله‌کننده، اصطلاحاً شکل موج فیلکر خوانده می‌شود که دارای فرکانسی کوچکتر از فرکانس مؤلفه اصلی می‌باشد. بدیهی است راه‌اندازی منظم یک موتور الکتریکی باعث می‌شود که شکل موج فیلکر شبیه آنچه در شکل (2) نشان داده شده سینوسی محض باشد و راه‌اندازی نامنظم یک موتور الکتریکی، شروع به کار یک دستگاه جوش و یا فعالیت بارهای نامنظم و کاملاً غیرقابل پیش‌بینی مثل کوره‌های قوس الکتریکی، باعث می‌گردد که شکل موج فیلکر مطابق شکل‌های (3) و (4) غیرسینوسی و یا حتی نامتناوب شود. در هر صورت مؤلفه‌های فرکانسی موجود در شکل موج فیلکر کوچکتر از فرکانس مؤلفه اصلی خواهد بود (معمولاً‌ کمتر از 30 هرتز).