ترجمه نوشته ها

خدمات کیفیت توان الکتریکی

 

شاخص های مختلف کیفیت توان الکتریکی یکی از بخش های مهم در عملکرد مطلوب تجهیزات الکتریکی می باشد.

 شرکت کیمیاگران انرژی با سال ها سابقه درحوزه کیفیت توان الکتریکی آماده ارائه خدمات برای واحد های دارای مشکلات کیفیت توان می باشد. شاخص های کیفیت توان مورد بررسی توسط این شرکت شامل افزایش و کاهش ولتاژمی باشد.  همچنین نوسانات فرکانس، هارمونیک ولتاژ و جریان، نوسانات ولتاژ، حالت های گذرا، نویز، فلیکر و ناپایداری  نیزمی باشد. این شرکت بعد از بررسی اولیه از وضعیت موجود، با اندازه گیری شاخص های کیفیت توان و ارائه گزارش فنی علاوه بر گزارش وضعیت موجود، راهکار های عملی جهت بهبود وضعیت موجود را ارائه و اجرا می نماید.

 

خدمات کیفیت توان الکتریکی

اندازه گیری شاخص های کیفیت توان	پایش و مانیتورینگ کیفیت توان	بازدید و شناسایی مشکلات کیفیت توان
استاندارد سازی کیفیت توان الکتریکی	شناسایی و حذف بارهای هارمونیکی	طراحی و وراه اندازی فیلتر های اکتیو
طراحی و راه اندازی فیلتر های پسیو	طراحی و راه اندازی بانک خازنی	طراحی، راه اندازی و بهبود چاه ارت

 

هرشكل موج اعوجاجي را مي توان بصورت تركيبي از موجهاي سينوسي با فركانسهاي و دامنه هاي مختلف نشان داد.

اين موجهاي سينوسي كه فركانس آنها ضريب صحيحي از فركانس اصلي (50 هرتز) باشد، هارمونيكهاي مولفه اصلي مي نامند.

درصورتيكه فركانس آنها ضريبي صحيح از فركانس اصلي (50 هرتز) نباشد،  هارمونيكهاي مياني ناميده مي شوند.

 

اهمیت کیفیت توان الکتریکی

کیفیت توان یکی از شاخص های مهم ارزیابی شبکه های قدرت می باشد. در مطالعات مختلف صورت گرفته در بخش های مصرف کننده انرژی الکتریکی، نبود استاندارد های شاخص های کیفیت توان موجب بروز مشکلات جدی برای تجهیزات  شده است. از بین رفتن ایمنی نفرات و تجهیزات، کاهش طول عمر، سوختن تجهیزات، افزایش تلفات و غیره از جمله این مشکلات می باشد. برای رفع چنین مشکلاتی اولین گام استفاده از تجیهزات آنالیز کیفیت توان می باشد.

 

شاخص های کیفیت توان

برای کیفیت توان شاخص های مختلفی تعریف می شود.

ازجمله شاخص های مهم کیفیت توان می توان به نوسانات ولتاژ و فرکانس، افزایش و کاهش ولتاژ، قطع ولتاژ، ناپایداری، حالت های گذرا، هارمونیک ولتاژ و جریان، نویز، فیلیکر اشاره کرد. غیر استاندارد بودن هر یک ازاین شاخص ها موجب عملکرد ضعیف و غلط تجهیزات مختلف می گردد.

 

تعاریف و واحدهای کیفیت توان

نشانه‌های افت و کاهش کیفیت توان

 

کاهش سرعت تولید

افزایش مصرف انرژی

هزینه های مصرف انرژی راکتیو

توقف تولید

تجهیزات آسیب دیده یا خراب شده

متوقف شدن خط تولید

طول عمر تجهیزات کاهش یافته است

از دست دادن داده ها

علاوه بر تأثیرات مستقیم بالا، کیفیت برق ضعیف اغلب تاثیر منفی نیز بر هزینه های تجاری می گذارد. مانند:

دوباره کاری و تکرار کارهای قبلی

افزایش هزینه های راه اندازی

به تعویق افتادن درامد

کاهش جریان نقدی

شهرت ضعیف در میان مشتریان

از دست دادن سهم بازار

جزئیات مربوط به شاخص های کیفیت توان

شاخص های مختلف کیفیت توان دارای ویژگی هایی می باشند که در بخش زیر در مورد هر کدام از شاخص ها توضیحاتی داده شده است. این توضیحات نشان دهنده اهمیت موضوع کیفیت توان در واحد های صنعتی، اداری، تجاری و کشاورزی می باشد.

 

علت ایجاد هارمونیک

پیشرفت تکنولوژی در ساخت قطعات نیمه هادی (مثل دیود، تریستور یا SCR, IGBT, GTO و …) باعث گردیده در انجام پروسه های اتوماتیک به جای استفاده از کنتاکتورها و رله ها از کنترل کننده های نیمه هادی استفاده شود. این قطعات در منابع تغذیه دایمی مورد استفاده در بیمارستان ها، بانک ها، مراکز حفاظتی و غیره نیز به وفور دیده می شوند.ویژگی اصلی این قطعات تغییر شکل و فرم جریان و تبدیل آن به موج هایی است که شکل سینوسی نداشته اما دارای تناوب می باشند. در جریان متناوب و عادی شبکه‌های قدرت، ولتاژ سینوسی در یک فرکانس خاص، معمولا ۵۰ یا ۶۰ هرتز است زمانی که یک بارالکتریکی خطی به سیستم متصل می‌شود، در این حالت جریان سینوسی با همان فرکانس ولتاژ شکل می‌گیرد.وقتی که یک بار غیر خطی مانند یکسوکننده‌ها به سیستم قدرت متصل می‌شود باعث به وجود آمدن جریانی می‌شوند که دقیقا سینوسی نیست.

 

منابع تولید هارمونیک

 

كوره‎هاي قوس الكتريكي و القايي (ذوب آهن)

يكسوكننده‎‎ها و مبدل‎‎هاي الكترونيك قدرت (آبکاري)

كنترل‎‎كننده‎هاي سرعت ماشين‎هاي الكتريكي (مترو و درايو ها)

منایع تغذیه سوئیچینگ

دستگاه‎‎هاي جوشكاري

ماشینهای سنکرون به علت وجود شیارها

جریان مغناطیسی ترانس ها

سیستم های HVDC

لامپ هاي فلوروسنت(تجهيزات فرو مغناطيس) و لامپ هاي کم مصرف

فیلتر های هارمونیکی

فیلترهارمونیک با استفاده ازآرایشی ازخازن،سلف ومقاومت جریان های هارمونیکی را به سمت زمین هدایت می کنند. هرفیلتر هارمونیک می تواند ازبسیاری ازعناصر تشکیل شود،که هر یک ازآنها جهت انتقال یکی از مضارب هارمونیکی به زمین استفاده می شود.

 

نحوه انتخاب راکتور هارمونیک مناسب

نصب راکتور در شبکه هایی ضروری است که THD جریان آن ها بیش از 10% و یا THD ولتاژ بیشتر از 3% (در حالت بدون خازن) باشد. در اینگونه موارد رعایت نکات زیر ضروری می باشد: 1-اگر دامنه هارمونیک سوم جریان بیشتر از 20% هارمونیک پنجم جریان باشد، از راکتورهای هارمونیک سوم (P=14%) استفاده می شود. در غیر این صورت از راکتورهای هارمونیک پنجم (P=7% یا P=5.67%) استفاده خواهد شد.2-در حالت استفاده از راکتورهای هارمونیک پنجم اگر THD ولتاژ کمتر از 7% باشد از راکتور 7% و اگر بیشتر باشد از راکتور 5.67% استفاده می شود. 3-در حالت نصب خازن بصورت سری با راکتور، ولتاژ اعمالی به خازن برابر خواهد بود با :(Uc=U / (1 – P لذا باید توجه داشت که ولتاژ نامی خازن مورد استفاده در مدارات راکتور دار همیشه بیشتر از ولتاژ نامی شبکه خواهد بود. برای رسیدن به فرکانس تشدید طراحی شده، حتما باید از خازنی استفاده شود که ظرفیت آن روی راکتور ثبت شده یا در کاتالوگ آن ذکر شده باشد.

 

خسارت ناشی از کیفیت توان

 

سيستم‌هاي توزيع و انتقال نیرو دائماً در معرض  انواع پديده‌هاي كيفيت توان است. هريك از اين پديده‌ها به صورت بالقوه به طريقي ممكن است به اين سيستم بزرگ و پيچيده خسارت وارد كنند. سوختن و صدمه ديدن تجهيزات، كاهش عمر آن‎ها و هزينه‌هاي جاري ناشی از پديده‌هاي دائمي، هر ساله هزينه‌هاي زيادي را به متوليان شبكه تحميل مي‎كند. خساراتي كه بر اثر پديده‌هاي كيفيت توان به سيستم قدرت تحميل مي‌شود، عبارتند از:

خسارات ايجاد شده ناشي از صدمه ديدن ناگهاني تجهيزات به علت اتفاقات ناگهانی در شبکه به علت تغييرات ناگهانی ولتاژ، گذراها و سوئینگ توان

خسارات ايجاد شده ناشي ازفرسودگي و كاهش عمر تجهيزات (با احتساب ضرر سرمايه گذاري زودتر از موعد)

هزينه‌هاي جاري ناشي از پديده‌هاي دائمي مثل هزينه‌هاي ساليانة تلفات اضافي در خطوط و ترانسفورمرها به دليل جاري بودن هارمونيك‌ها

افزايش تلفات تجهيزات الكتريكي و شبكه برق‎‎رساني

كاهش ظرفيت تجهيزات شبكه مانند موتورهاي الكتريكي و ترانسفورماتورها

كاهش طول عمر تجهيزات به‎دليل تلفات و افزايش درجه حرارت

افزايش احتمال رزونانس موازي و سري در شبكه

كاهش راندمان موتورهاي الكتريكي

ایجاد خطا در دستگاه های اندازه گیری و خطاي قرائت دستگاه‎‎هاي اندازه‎گيري و كنتورها و در نتيجه افزايش خطاي مبالغ دريافتي از مشتركين

ازیاد تلفات و لرزش و كاركرد با سر و صدا موتورها به دليل گشتاور هاي مخالف

تلفات اضافی اهمی

 

 

 

نحوه انجام پروژه های مطالعات کیفیت توان

 

اطلاع كامل از وضعيت شبكه، اشراف بر نقاط ضعف و قوت آن و شناسايي عوامل دور شدن سيستم از حالت ايده آل، براي بهره برداري و كنترل مناسب شبكه برق ضروري است. لازمه اين كار، بهره گيري از سيستم مناسبي براي مانيتورينگ شبكه برق است. پايش سراسري شبكه و مقايسه شاخص ها با استاندارد در نقاط خاص نظير نقاط تبادل انرژي و نقاط اتصال مشتركين، از اهداف مانيتورينگ مي باشد. با توجه به محدوديت هاي اقتصادي و عملي كه هميشه در سيستم هاي مهندسي وجود دارد لازم است تا به صورت بهينه نقاط مورد نياز براي اندازه گيري انتخاب شوند. این شرکت با بررسی شبکه موجود و ارزیابی مشترکان، به ویژه مشترکان صنعتی و بزرگ و انتخاب نقاط مناسب برای نصب دستگاه های مونیتورینگ شبکه و اعمال قیود کارفرما به صورت موقت اقدام به جمع آوری اطلاعات و تحلیل داده ها و ارزیابی مشکلات موجود نموده و با تعیین منشا این اختلالات برای رفع مشکلات پیشنهاداتی را ارائه می نماید. بدیهی است که مونیتورینگ و جمع آوری داده ها به تنهایی مطلوب نیست و این داده ها بایستی تحلیل شده و میزان شاخص های کیفیت توان در نقاط مختلف مقایسه و بررسی شود تا به ریشه یابی مشکلات و تعیین منشا اختلالات در شبکه رسید و نقش مشاوران مجرب در این زمینه غیر قابل انکار است.

خازن گذاری

ویژگی های خازن گذاری

 

جبران توان راکتیو یکی از روش های بهبود شاخص های کیفیت توان می باشد. استفاده از بانک های خازنی اصلاح شده علاوه بر بهبود وضعیت ولتاژ به کاهش هارمونیک های شبکه نیز کمک می کند.

استاندارد های کیفیت توان الکتریکی

 

برای شاخص های مختلف کیفیت توان از طرف مراجع معتبری مانند IEC و IEEE مقادیر مختلفی برای هارمونیک ولتاژ و جریان، تغییرات سطح ولتاژ و شاخص های دیگر تعریف شده است که در بخش زیر برخی از این شاخص ها آورده شده است.

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