عوامل افت ولتاژ و نامتعادلی ولتاژ

افت ولتاژ
در بین مشکلات کیفیت توان افت ولتاژ در زمره شایع¬ترین نارسایی¬ها ( با حدود ۸۵% رخداد ) قرار دارد¬؛ که طبق تعریف استاندارد IEEE-1159-1995

به کاهش ناگهانی مقدار موثر ولتاژ به میزان ۱۰% تا ۹۰% و در مدت زمان بین نیم سیکل تا یک دقیقه اطلاق می¬شود.

این پدیده عموماً بر اثر عواملی نظیر:
• راه اندازی موتورهای بزرگ و برق¬دار کردن بارهای بزرگی که جریان راه اندازی بالایی دارند.
• جریان هجومی ترانسفورماتورها
• بروز انواع اتصال کوتاه در سیستم توزیع رخ می دهد.
که از جمله اثرات سوء آن می¬توان به موارد زیر اشاره نمود :
• خاموش شدن لامپ¬های خلاء طی ۹۰% کمبود ولتاژ
• ایجاد خطا در کموتاسیون اینورتر درایوهای قدرت
• عملکرد نادرست وسایل تنظیم کننده
• تغییر سرعت و یا توقف موتورها
• خطا در محاسبات کامپیوتری و یا وسایل اندازه¬گیری
• افزایش ریپل در منبع تغذیه dc کنترل کننده¬های اتوماتیک
• صدور فرمان قطع اشتباه در رله های ac و کنتاکتورها
• افزایش تلفات حرارتی در موتورهای القایی

مشخصات افت ولتاژ
افت ولتاژ معمولاً با مشخصاتی بیان می¬شود که مهمترین آنها دامنه افت ولتاژ ( و یا دامنه باقیمانده )، مدت زمان افت، شیفت فاز و افت ولتاژ نامتعادل می¬باشد.
۱٫ دامنه افت ولتاژ
جهت محاسبه و نشان¬دادن تغییرات دامنه افت ولتاژ، روش¬های متعددی وجود دارد که عبارتند از:
• محاسبه مقدار موثر ولتاژ در هر سیکل یا نیم سیکل
• نشان¬دادن مقدار پیک ولتاژ در هر لحظه
• نشان¬دادن مقدار دامنه هارمونیک اصلی در هر لحظه

۲. شیفت فاز حاصل از ولتاژ
در اثر افت ولتاژ نه¬تنها دامنه بلکه فاز ولتاژ نیز دچار دگرگونی می¬شود زیرا ولتاژ هر شین یک مقدار مختلط می¬باشد که در اثر اتصال کوتاه بک نقطه شبکه و تغییر ولتاژ، سایر نقاط شبکه دچار تغییر در فاز و دامنه می¬شود¬.

۳. زمان رفع افت ولتاژ
این زمان در محدوده چند سیکل تا چند ثانیه می¬باشد

افت ولتاژ یکی از عوامل مؤثر درافزایش تلفات سیستم می باشد،به همین دلیل لازم است با توجه به مشخصه فنی شبکه نسبت به اصلاح آن اقدام نمود.یکی از روش های مناسبی که به کمک آن می توان تلفات را تنظیم نمود،به کار گیری تپ مناسب تپچنجرهای ترانسفورماتورها می باشد.
در این رابطه لازم است مدیران بهره برداری با یک برنامه ریزی مناسب از تپ چنجر ترانسفورماتورها درجهت افزایش ولتاژ اولیه خطوط انتقال یا توزیع نیرو اقدام نمود.این اقدام سبب کاهش جریان عبوری از هادی ها و در نتیجه تقلیل تلفات انرژی در طول مسیر خطوط می گردد.

نامتعادلی بار در شبکه :
در شبکه های توزیع نیرو اگر جریان عبوری از فازها یکسان نباشد مشکل نامتعادلی بار را بوجود می آورد که این حالت از بهره برداری می تواند عواقب مختلفی از جمله موارد زیر به همراه داشته باشد:

– کاهش ظرفیت مؤثر خطوط
– افزایش افت ولتاژ در بعضی از فازها
– افزایش تلفات خطوط

 

با توجه به اینکه نیاز مصرف دائما” در حال تغییر می باشد اصولا” ایجاد یک تعادل در شبکه های برق رسانی کاری است غیر عملی ،لذا تلاش باید در جهت کمتر نمودن انحراف از حالت تعادل باشد.از دیدگاه تلفات هر چه نامتعادلی بار در شبکه های توزیع افزایش یابد تلفات نیز اضافه می گردد که باید از طریق اعمال مدیریت صحیح در انشعاب گری از فازها نسبت به آن اقدام نمود، چون هر چه درجه نامتعادلی بار بیشتر باشد مقدار تلفات در شبکه های برق رسانی نیز افزایش می یابد.

 

افت لحظه ای ولتاژ: به كاهش كوتاه مدت ولتاژ برق اطلاق شده که تقريبا ۸۵% از کل اختلالات موجود در برق شهر را شامل می‌شود.
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
اين امر ناشی از سوئيچ‌كردن يك بار با توان بالا مانند دستگاه‌های تهويه هوا يا راه انداختن موتورهای الكتريكی ، تاسيسات حرارتی و برودتی و يا بروز اتصال كوتاه در مناطق اطراف می‌باشد. همچنين عدم دقت در انتخاب سايز مناسب كابل‌های برق استفاده شده در ساختمان و تغييرات شبكه در زمان اوج مصرف بخصوص در فصل گرما از ديگر عوامل ايجاد اين اختلال است.

تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
در صورتيكه ولتاژ منبع اصلی آنقدر پايين بيايدكه منبع تغذيه كامپيوتر نتواند ولتاژی دريافت كند، افت ولتاژ باعث Restartشدن كامپيوتر می‌شود. هنگ کردن کامپیوتر، قفل کردن صفحه کلید، کم یا زیاد شدن نور لامپها و کوچک شدن صفحه تصویر مانیتور از دیگر تبعات این نوع اختلال می‌باشد. همچنین بدليل ثابت بودن توان الكتريكی دستگاه مصرف كننده، افت ولتاژ سبب افزايش کوتاه مدت جريان شده و به تبع آن باعث کم شدن راندمان و کوتاه شدن عمر دستگاه مصرفی می‌گردد.

افزايش لحظه ای ولتاژ: عبارتست از افزايش لحظه ای دامنه ولتاژكه برای چند سيكل پیاپی ادامه و در حدود ۱/۱۲۰ ثانیه طول می‌کشد
عوامل موثر در ايجاد اختلال:

این اختلال معمولا به دلیل سوئیچ نمودن بار در مراکز فرعی و یا به یکباره خاموش شدن دستگاه‌های توان بالا و یا پرمصرف بوجود می‌‌آید. همچنين اتصال كوتاه و عدم توجه به سايز مناسب كابل‌های برق نيز از عوامل ايجاد آن می‌باشند.

تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
این اختلال باعث وارد آمدن فشار به دستگاه‌های حساس شده و در طول زمان سبب خرابی آنها می‌گردد. همچنین می‌تواند باعث بروز خطا در داده‌های ديجيتال و قفل شدن كامپيوتر شود.
كم و زياد شدن نور لامپها و تغييرات ناگهانی در عرض تصوير مانيتور نیز از اثرات محسوس افزايش لحظه ای ولتاژ می‌باشد.

ولتاژ ضعيف: عبارتست از ضعيف شدن ولتاژ برای مدت زمان طولانی

عوامل موثر در ايجاد اختلال:

اين اختلال زمانی ايجاد می‌شود كه منبع اصلی توليد برق، قدرت تامین توان مورد نياز شبكه (بار مصرفی ) را ندارد، به همین دليل شركت برق، ولتاژ شبكه سراسری را كاهش می‌دهد.

تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:

در يك بار مصرفی با توان ثابت،كاهش ولتاژ شبكه سبب افزايش جريان بار خواهد شد كه اين افزايش جريان به نوبه خود می‌تواند سبب كاهش طول عمر قطعات بكار رفته در دستگاه مصرفی شود.
كاهش ولتاژ بيش از يك دقيقه می‌تواند موجب عملكرد نادرست تجهيزات گردد. مثلا در يك موتور القايی، اين كاهش می‌تواند منجر به بالا رفتن تلفات حرارتی و يا تغيير سرعت (دور موتور) شود

ولتاژ قوی: عبارتست از قوی شدن يا بيشتر شدن دامنه ولتاژ برای مدت زمان طولانی که می تواند موجب بالا رفتن توان راكتيو در خروجی بانك‌های خازنی شود

عوامل موثر در ايجاد اختلال:

صاعقه و رعدوبرق از مهمترین عوامل ایجادکننده این نوع اختلال می باشد.

تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
باعث سوختن دستگاه مصرفی و یا آتش سوزی می‌شود.
نوسانات فرکانسی:به تغيير فركانس شكل موج ورودی اطلاق می‌شود

عوامل موثر در ايجاد اختلال:
این اختلال معمولا در جاهايی ديده می‌شود كه منبع توليد انرژی برای تغذيه دستگاه‌ها، ژنراتور (موتور برق) باشد.

تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:

نوسانات فرکانسی باعث برش ولتاژ وكاهش دقت دستگاه‌های حساس آزمايشگاهی، مخابراتی، تجهيزات پزشكی و. . . و به هم خوردن همزمانی(Synchronize) در برخی دستگاه‌ها كه با عبور از صفر ولتاژ كار می‌كنند، می‌شود

اعوجاج هارمونيکی: به اغتشاش‌های پريوديک و شبه سينوسی ولتاژ منبع

و يا به جريانی كه بارهای غير خطی از منبع مي‌‌كشد گویند.