۱-۱- مقدمه
امروزه توجه شركت هاي برق منطقه ايي و مشتركين آنها به شكل روزافزوني به مسئله كيفيت توان يا كيفيت برق معطوف شده است. واژه كيفيت برق در كشورهاي صنعتي و در صنعت برق كاربرد فراواني پيدا كرده است مبحث فوق تعداد بسيار زيادي از اعوجاجهاي شبكه را پوشش مي دهد. موضوعاتي كه تحت مبحث كيفيت برق قرار مي گيرند لزوماً مفاهيم تازه اي نيستند، ليكن آنچه جديد است تلاش مهندسين براي جمع آوري اين مطالب و قرار دادن آنها در الگوهاي مشخص مي باشد. به عبارت ديگر نگاهي تازه به اعوجاجهاي موجود در سيستم هاي قدرت به منزله مطلب جديدي خود را نشان داده است كه كنكاش در آن يكي از مهمترين موارد در مطالعة اين سيستم ها به شمار مي آيد.
بطور كلي مي توان دلايل زير را براي توجه روزافزون به مبحث كيفيت برق ذكر نمود:
– تأكيد روزافزون بر بهبود راندمان كلي شبكه هاي قدرت، باعث استفاده از وسايلي از قبيل محركه هاي موتور با قابليت تنظيم سرعت و نيز خازنهاي موازي براي بهبود ضريب قدرت شده است. بكمك خازنهاي موازي ميزان تلفات شبكه كاهش مي يابد اما اين خازنها مشخصه امپدانس – فركانس شبكه را نيز تغيير مي دهند و باعث ايجاد پديده تشديد و در نتيجه تقويت اعوجاج بصورت گذرا و نيز افزايش سطح اعوجاج هارمونيكي در شبكه مي شوند. از سوي ديگر وسايل كنترل كننده سرعت موتورها، مقدار هارمونيك ها را در شبكه قدرت بالا برده و روي توانايي هاي سيستم تأثير مي گذارند. به عبارت ديگر كاربرد وسايل و تجهيزات جديد كه از نيازهاي مبرم يك سيستم قدرت مدرن است خود عامل بوجود آوردن مشكلات جديدي شده است كه نياز به بررسي تأثيرات متقابل اينگونه تجهيزات بر شبكه و شبكه بر اينگونه تجهيزات را لازم مي سازد.
– به دليل وجود شبكه مجتمع و به هم پيوسته، خرابي هر المان شبكه روي ديگر تجهيزات آن شبكه اثر نامطلوبي گذاشته و تبعات بعدي افزون تري را به همراه خواهد داشت. چون شبكه هاي قدرت، شبكه هاي وسيعي هستند كه به دلايل گوناگون از جمله كيفيت نامناسب برق، احتمال بروز اعوجاج در آنها وجود دارد، در نتيجه انتشار مشكلاتي ناشي از كيفيت نامناسب برق در يك شبكه بهم پيوسته در هر لحظه امكان خواهد داشت.
– حساسيت تجهيزات الكتريكي جديد نسبت به تغييرات كيفيت برق بيشتر شده است. بسياري از وسايل الكتريكي جديد از كنترل كننده هاي ميكرو پروسسوري و المانهاي الكترونيك قدرت استفاده مي كنند و اين تجهيزات به بسياري از انواع اعوجاجهاي موجود در شبكه قدرت حساس مي باشند. حساسيت اين تجهيزات الكتريكي به نوبه خودش به عملكرد نامناسب تجهيزات منجر خواهد شد.
– عدم وجود دستگاه هاي حفاظتي و هشدار دهنده مربوط به پايين بودن كيفيت برق نزد مشتركين و شركت هاي برق باعث مي شود كه هم مشتركين و هم شركت هاي برق به دليل معلوم نبودن حد و حدود دچار سوء تفاهم گردند.
– آگاهي نسبت به مسائل كيفيت برق نزد مشتركين بالا رفته است. موضوعاتي از قبيل قطع برق، پايين بودن ولتاژ و پديده هاي گذراي مربوط به كليدزني روز به روز مورد توجه مشتركين بيشتري قرار گرفته و شركت هاي برق را وادار مي سازد كه كيفيت برق تحويلي به مشتركين را بهتر سازند.
– دليل اصلي و نهايي توجه به كيفيت برق مسائل اقتصادي است. مسائل اقتصادي بر روي شركت هاي برق، مشتركين و توليد كننده هاي وسايل الكتريكي تأثير فراواني مي گذارند.
شركت هاي برق به دو دليل عمده به مشكلات فوق توجه نشان مي دهند. از سويي با رفع مشكلات ناشي از كيفيت نامطلوب برق، ميزان مشتركين آنها افزايش يافته و از سوي ديگر استفاده از وسايل الكترونيكي با راندمان بالا موجب كاهش قابل توجه سرمايه گذاري در مراكز توليد و پُست ها خواهد شد نكته جالب اينكه، تجهيزاتي كه براي افزايش بهره وري بكار مي روند، اغلب در اثر قطع برق بيش از دستگاه هاي ديگر صدمه ديده و گاهي اوقات خود منشاء مشكلات معروف به مسائل كيفيت برق مي گردند.
۱-۲- تعريف كيفيت برق
در مراجع مختلف تعاريف كاملاً متفاوتي براي واژه كيفيت برق وجود دارد. براي مثال شركت هاي برق ممكن است واژه كيفيت برق را مترادف با كلمه عدم قطعي برق فرض نموده و با استفاده از آمارهاي موجود دهند كه ميزان قطعي بسيار كم بوده است. در عوض سازندگان وسايل الكترونيكي و الكتريكي ممكن است تعريف ديگري مانند اين تعريف «مشخصاتي از شبكه قدرت كه توانايي كاركرد مناسب را براي تجهيزات فراهم سازند» براي واژه كيفيت برق ارائه دهند. به هر حال نقطه نظر مشتركين در مسئله كيفيت برق بسيار اهميت داشته و از اولويت اول برخوردار است. بطور كلي تعريف زير را مي توان براي واژه كيفيت برق بكار گرفت.
«هرگونه تغيير در كميتهاي ولتاژ، جريان و فركانس كه سبب خرابي و يا عملكرد نادرست تجهيزات مصرف كننده گردد»
در مورد علل ايجاد كيفيت برق نظرات متفاوتي وجود دارد. مشتركين بيش از پرسنل شركت هاي برق تصور مي كنند كه علت عدم كيفيت عملكرد اشتباه شركت برق است. به هر حال بايد توجه داشت كه نتيجه بسياري از حوادث موجود در شبكه هاي قدرت تنها براي مشتركين ايجاد مشكل مي كند و هرگز در آمارهاي شركت هاي برق ثبت نمي گردد.
نمونه اي از اين مشكلات، مسئله كليدزني خازنها است كه براي شركت هاي برق امري عادي مي باشد ولي مي تواند موجب اضافه ولتاژ شده و بعضي تجهيزات مدرن را از مدار خارج كند.
نمونه ديگر وقوع اتصال كوتاه لحظه اي در شبكه مي باشد كه باعث كاهش ولتاژ مشتركين شده و ممكن است موجب قطع بعضي تجهيزات گردد اما شركت برق هيچ گونه نشانه اي مبني بر مشكل روي فيدر مربوطه نخواهد داشت.
در شبكه هاي قدرت ممكن است حوادثي پيش آيد كه در نرم افزارهاي كنترلي پيش بيني نشده باشد با توجه به مطالب گفته شده و توجه روزافزون مشتركين به مسئله كيفيت توان در مقابل شركت هاي برق مجبور به ارائه برنامه هاي بخصوصي خواهند شد.
از سوي ديگر در تجزيه و تحليل مسئله كيفيت توان بايد مسائل اقتصادي را نيز در نظر گرفت. ممكن است راه حل بهينه يك مسئله بدين صورت باشد كه حساسيت آن وسيله نسبت به مسئله كيفيت توان كاهش داده شود. سطح لازم كيفيت برق، سطحي است كه عملكرد مناسب تجهيزات را در تسهيلات بخصوص نتيجه دهد.
كيفيت برق مانند كيفيت ديگر اجناس بيان نمي شود بلكه استانداردهايي براي اندازه گيري ولتاژ و ديگر معيارهاي فني وجود دارد اما بايد توجه كرد كه مقدار نهايي كيفيت برق با توجه به نحوه عملكرد تجهيزات مشتركين مشخص خواهد شد.
۱-۳- كيفيت ولتاژ
بطور كلي در يك سيستم قدرت تنها كيفيت ولتاژ را مي توان كنترل نمود و كنترل مناسبي بر روي جريانهاي بارهاي مختلف وجود ندارد لذا استانداردهاي موجود كشورهاي صنعتي در حوزه كيفيت برق عمدتاً حدود مجاز ولتاژ منبع را مشخص مي كنند. شبكه هاي برق جريان متناوب طوري طراحي مي شوند كه در يك ولتاژ سيونسي با فركانس و دامنه مشخص كار كنند. هرگونه انحراف قابل توجه در دامنه، فركانس و يا خلوص شكل موج يك مسئله كيفيت توان خواهد بود.
۱-۴- رده بندي عمومي مسائل كيفيت توان
استاندارد IEC ، پديده هاي مختلف الكترومغناطيسي را به صورت نشان داده شده در جدول ۱-۱ به شش گروه تقسيم بندي نموده است.
تلاش گروه هاي مختلف در صنعت برق در زمينه مونيتورينك كيفيت توان تعدادي گروه را به استاندارد IEC افزوده است.
در نهايت جدول ۱-۲ رده بندي كلي مسائل كيفيت توان را نشان مي دهد. اين جدول اطلاعات مربوط به محتوي طيفي – طول دوره زماني و دامنه كاربرد را كه براي توصيف هر گروه لازم است ارائه مي دهد. اين گروه ها و مشخصات مربوط به آنها لازم هستند تا به كمك آنها بتوان نتايج اندازه گيري هاي مختلف را رده بندي نمود و پديده هاي الكترومغناطيسي كه باعث مسائل مرتبط با كيفيت برق مي شوند را توضيح داد.
پديده هاي هدايتي
با فركانس پايين هارمونيكها – هارمونيكهاي مياني
سيگنالهاي PLC
نوسان ولتاژ – فرورفتگي ولتاژ و قطعي ها
عدم تعادل ولتاژ – تغييرات فركانس قدرت
ولتاژهاي القايي با فركانس پايين – وجود مؤلفه DC در شبكه

پديده هاي تشعشعي
فركانس پايين ميدان هاي مغناطيسي
ميدان هاي الكتريكي
پديده هاي هدايتي
– با فركانس بالا ولتاژ يا جريانهاي القايي با شكل موج پيوسته
گذراهاي تك جهته
گذراهاي نوساني
پديده تخليه الكترو استاتيكي
پاس الكترومغناطيسي
– ناشي از انفجارات هسته اي
پديده هاي تشعشعي با
– فركانس بالا ميدان هاي مغناطيسي
ميدان هاي الكتريكي
ميدان هاي الكترومغناطيسي
امواج پيوسته
گذراها

جدول ۱-۱ گروه بندي پديده هاي اصلي كه موجب بروز اعوجاج الكترومغناطيسي در شبكه مي شوند مطابق استاندارد IEC
گروه محتواي طيفي طول دوره زماني دامنه ولتاژ
۱- گذرا
۱-۱ ضربه اي
۱-۱-۱ نانوثانيه
۱-۱-۲ ميكروثانيه
۱-۱-۳ ميلي ثانيه
۲-۱ نوساني
۲-۱-۱ فركانس پايين
۲-۱-۲ فركانس متوسط
۲-۱-۳ فركانس بالا

جهش ۵ نانو ثانيه اي
جهش ۱ ميكروثانيه اي
جهش ۱/۰ ميلي ثانيه اي

كوچكتر از ۵ كيلوهرتز
۵۰۰-۵ كيلوهرتز
۵-۵/۰ مگاهرتز

كمتر از۵۰ نانوثانيه
۵۰ نانو تا ۱ ميلي ثانيه
بيشتر از ۱ ميلي ثانيه

۳/۰ تا ۵۰ ميلي ثانيه
۲۰ ميكروثانيه
۵ ميكروثانيه

تا ۴ پريونيت
تا ۸ پريونيت
تا ۴ پريونيت
۲- تغييرات بلندمدت
۲-۱ قطعي بادوام
۲-۲ كاهش ولتاژ
۲-۳ اضافه ولتاژ
بيشتر از يك دقيقه
بيشتر از يك دقيقه
بيشتر از يك دقيقه
صفر پريونيت
۹/۰ پريونيت
۰۵/۱ پريونيت
۳- تغييرات كوتاه مدت
۳-۱ آني
۳-۱-۱ قطعي
۳-۱-۲ فلش
۳-۱-۳ برآمدگي
۳-۲ لحظه اي
۳-۲-۱ قطعي
۳-۲-۲ فلش
۳-۲-۳ برآمدگي
۳-۳ موقت
۳-۳-۱ قطعي
۳-۳-۲ فلش
۳-۳-۳ برآمدگي

۵/۰ تا ۳۰ سيكل
۵/۰ تا ۳۰ سيكل
۵/۰ تا ۳۰ سيكل

۳۰ سيكل تا ۳ ثانيه
۳۰ سيكل تا ۳ ثانيه
۳۰ سيكل تا ۳ ثانيه

۳ثانيه تا ۱ دقيقه
۳ثانيه تا ۱ دقيقه
۳ثانيه تا ۱ دقيقه

كوچكتر از ۱/۰ پريونيت
۱/۰ تا ۹/۰ پريونيت
۱/۱ تا ۸/۱ پريونيت

كوچكتر از ۱/۰ پريونيت
۱/۰ تا ۹/۰ پريونيت
۱/۱ تا ۲/۱ پريونيت

كوچكتر از ۱/۰ پريونيت
۱/۰ تا ۹/۰ پريونيت
۱/۱ تا ۲/۱ پريونيت
۴- عدم تعادل ولتاژ حالت ماندگار ۵/۰ تا ۲ درصد
۵- اعوجاج شكل موج حالت ماندگار ۰ تا ۱/۰ درصد
۶- نوسان ولتاژ كوچكتر از ۲۵ هرتز متناوب ۱/۰ تا ۷ درصد
۷- تغييرات فركانس قدرت كوچكتر از ۱۰ ثانيه
جدول ۱-۲ گروه بندي و مشخصات پديده هاي الكترومغناطيسي در شبكه قدرت

۱-۵- گذرا
واژه گذرا مدتهاست كه در تحليل تغييرات شبكه قدرت بكار رفته تا يك حادثه غيرمطلوب اما لحظه اي را مشخص كند.
تعريفي كه عموماً براي واژه گذرا بكار مي رود به شكل زير است.
بخشي از تغييرات يك متغير كه در طي انتقال از يك شرايط ماندگار به حالت ماندگار ديگر از بين مي رود. مدت زمان يك گذرا بسيار كوتاه است. واژه ديگري كه اغلب بعنوان مترادف گذرا استفاده مي شود واژه موج ضربه اي است.
بطور كلي واژه گذرا را مي توان به دو گروه موج ضربه اي گذرا و موج نوساني گذرا تقسيم نمود.
۱-۵-۱ موج ضربه اي گذرا
موج ضربه اي گذرا تغيير ناگهاني در شرايط ماندگار ولتاژ،‌ جريان و يا هر دو است كه فركانسي به غير از فركانس قدرت دارد و پلاريته آن تك جهته است.
به دليل وجود فركانسهاي بالا در يك موج ضربه اي، شكل موج آن به سرعت توسط پارامترهاي سيستم تغيير كرده و هنگاميكه از ديد قسمتهاي مختلف شبكه قدرت مشاهده مي شود ممكن است به طور عمده مشخصه هاي متفاوتي را از خود ارائه دهد.
موج ضربه اي گذرا مي تواند فركانسهاي طبيعي مدارهاي شبكه را تحريك نموده و موج نوساني گذرا پديد آورد.

۱-۵-۲ موج نوساني گذرا
موج نوساني گذرا تغيير ناگهاني در شرايط ماندگار ولتاژ، جريان و يا هر دو است كه فركانسي غير از فركانس قدرت دارد و پلاريته آن هر دو مقدار مثبت و منفي را دارا مي باشد.
موج نوساني گذرا، موج ولتاژ و يا جرياني است كه پلاريته مقدار لحظه اي آن سريعاً تغيير مي كند.
۱-۶- تغييرات بلندمدت ولتاژ
تغييرات بلندمدت ولتاژ هرگونه انحراف در مقدار مؤثر ولتاژ در فركانس نامي را براي زمان بيشتر از يك دقيقه شامل مي شود. بعبارت ديگر تغيير ولتاژي بلندمدت محسوب مي شود كه مقدار ولتاژ براي مدت بيشتر از يك دقيقه از حدود مجاز تجاوز كند.
تغييرات بلندمدت ولتاژ مي تواند بصورت اضافه ولتاژ و كاهش ولتاژ باشد و عموماً در اثر تغييرات بار شبكه مانند به مدار آوردن بارها و يا خارج ساختن منابع توليد ايجاد مي گردد.
۱-۶-۱- اضافه ولتاژ بلندمدت
اضافه ولتاژ بلندمدت به افزايش در مقدار مؤثر ولتاژ و به ميزان بيش از پنج درصد، در فركانس نامي و براي مدت بيش از يك دقيقه گفته مي شود. از عوامل ايجاد اضافه ولتاژ بلندمدت مي توان به موارد زير اشاره نمود:
– از مدار خارج شدن يك بار بزرگ
– برق دار كردن يك بانك خازني
– عدم تنظيم ولتاژ مطلوب
– قرار گرفتن يك ترانس در موقعيتي غير صحيح
۱-۶-۲- كاهش بلندمدت ولتاژ
كاهش بلندمدت ولتاژ به كاهش در مقدار مؤثر ولتاژ به ميزان بيش از ده درصد در فركانس نامي و براي مدت بيش از يك دقيقه گفته مي شود. علل ايجاد كاهش ولتاژ در واقع عكس وقايعي هستند كه سبب ايجاد اضافه ولتاژ مي گردند. مثلاً اضافه بار مدار يا قطع شدن خازن ها مي تواند موج كاهش ولتاژ بلندمدت شوند.
۱-۶-۳- قطعي بادوام
هنگاميكه ولتاژ براي زماني بيش از يك دقيقه صفر شود اين تغيير بلندمدت ولتاژ بعنوان يك قطعي بادوام در نظر گرفته مي شود. قطعي هاي ولتاژ به مدت بيش از يك دقيقه اغلب دائمي مي باشند و براي اصلاح سيستم و بازگرداندن آن به حالت اوليه احتياج به دخالت انسان است.
۱-۷- تغييرات كوتاه مدت ولتاژ
اين تغييرات با توجه به طول دورة وقوع آنها به سه دسته آني، لحظه اي و موقت تقسيم مي شوند علل بوجود آمدن تغييرات كوتاه مدت ولتاژ وقوع اتصال كوتاه و وصل بارهاي بزرگ كه احتياج به جريان راه اندازي زياد دارند مي باشد.
بسته به محل وقوع اتصال كوتاه و شرايط شبكه، هر خطا مي تواند موجب پايين آمدن موقت ولتاژ (فلش)، بالا رفتن ولتاژ (برآمدگي) و يا از دست رفتن كامل آن قطعي گردد.
۱-۷-۱- قطعي كوتاه مدت
يك قطعي كوتاه مدت هنگامي اتفاق مي افتد كه ولتاژ منبع يا جريان بار در زماني كمتر از يك دقيقه به كمتر از ۱/۰ پريونيت برسد. قطعي كوتاه مدت مي تواند نتيجه اتصال كوتاه در شبكه قدرت، خرابي تجهيزات و يا كاركرد نادرست كنترل كننده ها باشد.
تعدادي از قطعي ممكن است در ادامه وقوع يك فلش ولتاژ رخ دهند. فلش ولتاژ از لحظه شروع خطا تا زمان عملكرد وسايل حفاظتي ايجاد مي شود.
۱-۷-۲- فلش
فلش كاهش در ولتاژ و جريان مؤثر به اندازه ۱/۰ تا ۹/۰ پريونيت در فركانس نامي بوده كه براي مدت زماني از ۵/۰ سيكل تا يك دقيقه تداوم مي يابد. استاندارد IEC واژه فرورفتگي را بعنوان مترادف فلش بكار مي برد بطور كلي هنگامي كه ۲۰% فلش ولتاژ وجود دارد بدين معني است كه ولتاژ به ۸% پريونيت كاهش يافته است. در اين حالت ولتاژ پايه يا نامي سيستم نيز بايد مشخص گردد. فلش ولتاژ را مي توان با دو مقدار يكي دامنه آن يعني و ديگري مدت زمان آن يعني مشخص نمود.
۱-۷-۳- برآمدگي ولتاژ
برآمدگي ولتاژ، افزايشي در ولتاژ مؤثر به اندازه ۱/۱ تا ۸/۱ پريونيت در فركانس نامي بوده كه براي مدت زماني از ۵/۰ سيكل تا يك دقيقه تداوم مي يابد. مانند فلش ولتاژ، عامل اصلي ايجاد اين پديده اتصال كوتاه روي شبكه مي باشد. برآمدگي ولتاژ مي تواند در اثر خطاي تك فاز با زمين روي فازهاي سالم بوجود آيد. برق دار كردن يك بانك خازني و قطع يك بار بزرگ نيز مي تواند عامل ايجاد برآمدگي ولتاژ شود.
اندازه يك برآمدگي ولتاژ در طي وقوع يك خطا تابعي از محل وقوع خطا، امپدانس سيستم و نحوه زمين كردن سيستم است.
۱-۸- عدم تعادل ولتاژ
عدم تعادل ولتاژ به شرايطي اطلاق مي شود كه مقادير ولتاژ سه فاز با يكديگر متفاوت بوده و يا اختلاف زاويه ۱۲۰ درجه بين فازها وجود نداشته باشد هر دو حالت فوق نيز مي تواند بطور همزمان اتفاق بيافتد به بيان ساده تر عدم تعادل ولتاژ عبارتست از حداكثر انحراف از مقدار متوسط ولتاژ سه فاز تقسيم بر مقدار متوسط ولتاژ سه فاز برحسب درصد. عدم تعادل ولتاژ همچنين مي تواند با استفاده از مؤلفه هاي متقارن نيز تعريف شود نسبت مؤلفه صفر يا منفي به مؤلفه توالي مثبت مي تواند درصد عدم تقارن را مشخص كند.
منشاء اصلي ايجاد عدم تعادل ولتاژهاي كمتر از ۲ درصد وجود بارهاي تكفاز در يك شبكه سه فاز مي باشد. اين پديده همچنين مي تواند نتيجه قطعي يكي از فازهاي يك بانك خازني سه فاز باشد.
عدم تعادل ولتاژ مسائلي را بوجود مي آورد كه در ذيل بطور خلاصه به آنها اشاره مي كنيم.
امپدانس توالي منفي ماشينهاي سه فاز برابر با امپدانس ماشين در حالت راه اندازي مي باشد. در نتيجه ماشيني كه از يك منبع نامتعادل تغذيه مي شود جريان نامتعادلي را از شبكه مي كشد كه درصد آن چندين برابر درصد عدم تعادل ولتاژ شبكه مي باشد در نتيجه جريانهاي سه فاز بطور قابل ملاحظه اي با يكديگر تفاوت دارند. در چنين حالتي بالا بودن جريان در يك فاز يا فازها موجب افزايش دماي ماشين مي گردد. اين افزايش دما با كم شدن حرارت توليد شده ناشي از كاهش جريان در فازهاي ديگر كمي خنثي مي شود ولي بطور كلي دماي ماشين در چنين حالتي افزايش خواهد يافت اين شرايط مي تواند موجب صدمه زدن با ماشين شود. در مبدلهاي چند فاز كه دامنه ولتاژهاي ورودي در مقدار ولتاژ خروجي dc مؤثر است. ولتاژ نامتعادل روي عملكرد مبدل تأثير گذاشته و باعث ايجاد مؤلفه نامطلوبي در طرف dc شده و از سوي ديگر نيز باعث ايجاد هارمونيك هاي غير مشخصه در طرف ac مي شود.
۱-۹- اعوجاج در شكل موج
اعوجاج در شكل موج عبارتست از انحرافي در شكل موج سينوسي ايده آل با فركانس قدرت كه توسط محتواي طيفي آن مشخص مي گردد.
پنج نوع كلي اعوجاج در شكل موج را مي توان به شرح زير نام برد.
– وجود مؤلفه dc در شبكه متناوب
– هارمونيك ها
– هارمونيك هاي مياني
– برش
– نويز
۱-۱۰- نوسان ولتاژ
نوسان ولتاژ عبارتست از تغييرات منظم پوش سيگنال ولتاژ يا يك سري از تغييرات تصادفي ولتاژ انواع مختلف نوسان ولتاژ را مي توان به صورت زير گروه بندي نمود.
الف) تغيير ولتاژ مستطيلي و پريود يك كه ناشي از قطع و وصل بارهاي مقاومتي تك فاز مي باشد.
ب) يك سري تغييرات پله اي ولتاژ كه از نظر زماني بصورت غير منظم رخ مي دهند و مقادير تغييرات پله اي مي تواند مساوي يا نامساوي بوده و در جهت مثبت و منفي امكان پذير است علت بوجود آمدن اين حالت قطع و وصل همزمان چندين بار مي باشد.
ج) اين نوع نوسان شامل يك سري تغييرات ولتاژ مي باشد كه همگي آنها بصورت پله اي نمي باشد اين حالت ناشي از كليدزني بارهاي غير مقاومتي است.
د) يك سري نوسانات ولتاژ پيوسته يا تصادفي كه ناشي از تغييرات تصادفي يا پريود يك بارها مي باشد. در شبكه هاي ولتاژ پايين وسايل خانگي عامل اصلي ايجاد نوسان ولتاژ مي باشند.
بطور كلي عامل اصلي توليد نوسان ولتاژ بارهاي صنعتي شامل:
– ماشينهاي جوشكاري مقاومتي
– كارخانه هاي نورد آهن
– كوره هاي قوس الكتريكي
– تأسيسات جوشكاري قوي
مي باشند.
مهمترين شكلي كه نوسان ولتاژ ايجاد مي كند فليكر است.
تغييرات سريع دامنه جريان بار مي تواند عامل ايجاد نوسانات ولتاژي باشد كه در اصطلاح عام به آن فليكر ولتاژ مي گويند.
نوسان يك پديده الكترومغناطيسي است ولي فليكر نتيجه نامطلوب نوسان ولتاژ است.
۱-۱۱- تغييرات فركانس قدرت
تغييرات فركانس قدرت عبارتست از انحراف فركانس شبكه نسبت به فركانس نامي.
فركانس شبكه قدرت با سرعت گردش ژنراتورهايي كه شبكه را تغذيه مي كنند رابطه مستقيم و با قطبهاي آن رابطه معكوس دارد. هنگاميكه تعادل ديناميكي بين بار مصرفي و مقدار توليد تغيير كند فركانس شبكه تغيير مي يابد اندازه اين تغيير فركانس و مدت زمان آن بستگي به مشخصه بار و پاسخ سيستم كنترل در نيروگاه ها دارد.
علت بوجود آمدن تغييرات خارج از حدود مجاز فركانس مي تواند در اثر قطع يك بار بزرگ و خارج شدن يك منبع توليدي بزرگ از شبكه باشد.
پديده برش گاهي ممكن است با انحراف فركانس اشتباه گرفته شود. برش ها ممكن است موج ولتاژ را به نقطه صفر نزديك كرده و سبب خطاي عملكرد تجهيزات و سيستم هاي كنترلي شوند كه براساس عبور موج از نقطه صفر كار مي كنند.
در محدودة انحراف قابل قبول فركانس، اثر اصلي تغيير در فركانس قدرت را مي توان تغيير سرعت ماشينهاي گردان دانست. بنابراين موتورها توان الكتريكي كمتر يا بيشتري را تحويل مي دهند.
همچنين تغييرات فركانس اثرات نامطلوبي بر تنظيم فيلترهاي هارمونيكي و عملكرد دستگاه هايي كه از فركانس بعنوان پالس سنكرون كننده استفاده مي كنند خواهد داشت.

فصل دوم
پديدده هاي گذرا
۲-۱ مقدمه
واژه گذرا مدتها است كه در تحليل برخي از پديده هاي موجود در شبكه هاي قدرت بكار مي رود و مشخص كننده يك حادثه غيرمطلوب اما لحظه اي است. تعريفي كه عموماً براي اين واژه استفاده مي شود به شكل زير است:
بخشي از تغييرات يك متغير كه در طي انتقال از يك شرايط كاري ماندگار به حالت ماندگار ديگر از بين مي رود.
واژه ديگري كه اغلب به عنوان مترادف كلمه گذرا استفاده مي شود، واژه موج ضربه اي است. موج ضربه در شبكه هاي متناوب را مي توان بصورت پديده اي كه با يك تابع زماني مشخص مي شود معرفي نمود. واژه هاي مورداستفاده در تعريف اين پديده بايد بنحوي باشند كه در بقيه كاربردها و كليه اندازه گيريها نيز قابل استفاده باشند. هنگام طراحي تجهيزات و بمنظور ايمن سازي آنها در مقابل موج ضربه، طراح بايد بداند كه عوامل بوجود آورنده حالت گذرا چيست و موج ضربه چگونه و تحت چه شرايطي به تجهيزات مي رسد.
۲-۲ (اضافه ولتاژهاي گذرا)
در شبكه هاي الكتريكي، حالات گذرا به دو دليل عمده ايجاد مي گردند: كليدزني و صاعقه، اين عوامل علاوه بر موارد ديگر، منبع ايجاد اضافه ولتاژ گذرا در تجهيزات مشتركين مي باشند. همچنين برخي از تجهيزات الكترونيك قدرت نيز ممكن است در هنگام كليدزني، حالت گذراي مهمي را در سيستم ايجاد كنند.
۲-۲-۱- حالت گذراي ناشي از كليدزني
حالت گذراي كليدزني را مي توان به دو دسته اصلي يعني حالت گذراي ناشي از شرايط عادي و غيرعادي تقسيم بندي نمود. در موارد و شرايط مختلفي را كه مي توان به عنوان حالت گذراي ناشي از كليدزني در نظر گرفت به شرح زير مي باشند:
– كليدزني هاي نزديك به شينه مشتركين، مانند برقدار كردن يا بي برق كردن وسايل خانگي يا ديگر بارها
– حالت هاي گذرايي كه در هر سيكل در هنگام كموتاسيون در مبدلهاي الكترونيك قدرت بوجود مي آيد.
– حرقه زدن هاي پياپي در هنگام كليدزني از ديگر عوامل اضافه ولتاژ مي باشد. كنتاكتورها يا كليدهاي جيوه اي مي توانند ولتاژهاي ضربه اي با شكل موج پيچيده اي كه مقدار آن چندين برابر بيشتر از ولتاژ سيستم است بوجود آورند.
– كليد زني بانكهاي خازني . حالتهاي گذراي ناشي از كليد زني خازنهاي تصحيح ضريب قدرت مي تواند باعث ايجاد اضافه ولتاژي در حدود دو برابر ولتاژ نامي سيستم گردد. اين حلتهاي گذرا بصورت روزانه و تكراري اتفاق مي افتند و مدت زماني كه اين اضافه ولتاژ در سيستم باقي مي ماند طولاني خواهد بود ( در حدود چند صد ميكروثانيه ) اين مدت زمان در برابرمرت زمان اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه بسيار طولاني تر است . اگر چندين قطع و وصل در هنگام باز شدن خازن بوجود آيد آنگاه اضافه ولتاژ مي تواند به سه برابر ولتاژ نامي شبكه نيز برسد.
– انواع خطاهاي مختلف در سيستم ، مانند اتصال كوتاه در شبكه و يا بوجود آمدن قوس در سيستم . بعضي از حالتهاي گذاراي ناشي از كليد زني ، به علت عملكرد وسايل حفاظتي اضافه جريان سريع مانند فيوزهاي محدود كننده جريان و كليدهايي كه زمان قوس آن زير ۲ ميكرو ثانيه است مي باشد . اين تجهيزات انرژي را در مدار حبس نموده و بعلت از بين رفتن ميدان ناشي از قطع جريان ، ولتاژهاي بالايي بوجود مي آيد .
(كليدزني بانكهاي خازني)
– حالتهاي گذراي ناشي از كليدزني خازنهاي تصحيح ضريب قدرت مي تواند باعث ايجاد اضافه ولتاژي در حدود دو برابر ولتاژ امي سيستم گردد. اين حالتهاي گذرا به صورت روزانه و تكراري اتفاق مي افتند و مدت زماني كه اين اضافه ولتاژ در سيستم باقي مي ماند طولاني خواهد بود (در حدود چندصد ميكروثانيه) اين مدت زمان در برابر مدت زمان اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه بسيار طولاني تر است. اگر چندين قطع و وصل در هنگام بازشدن خازن بوجود ايد آنگاه اضافه ولتاژ مي تواند به سه برابر ولتاژ نامي شبكه نيز برسد.
– انواع خطاهاي مختلف در سيستم، مانند اتصال كوتاه در شبكه و يا بوجود آمدن قوس در سيستم. بعضي از حالتهاي گذراي ناشي از كليدزني،به علت عملكرد وسايل حفاظتي اضافه جريان سريع مانند فيوزهاي محدودكننده جريان و كليدهايي كه زمان قوس آن زير ۲ ميكروثانيه است مي باشد. اين تجهيزات انرژي را در مدار حبس نموده و بعلت از بين رفتن ميدان ناشي از قطع جريان، ولتاژهاي بالايي بوجود مي آيد.
۲-۲-۲-(حالت گذراي ناشي از صاعقه)
بررسي حالت گذراي ناشي از صاعقه برروي سيستم هاي الكتريكي يك پديده پيچيده مي باشد. محققين به منظور ساده كردن روند مطالعه و بررسي حالت گذراي ناشي از صاعقه و با استفاده از اندازه گيريها به مدلهاي مناسبي براي صاعقه دست يافته اند، بنحوي كه بتوان تخمين دقيقي از سطح موج ضربه بدست آورد. شايان ذكر است در اين صورت ديگر نيازي به دانستن مكانيزم واقعي توليد هر موج ضربه نمي باشد.
در يك بررسي ساده عوامل اصلي توليد موج ضربه ولتاژ ناشي از صاعقه به شرح زير دسته بندي مي شوند:
– برخورد صاعقه به زمين در نزديكيهاي تجهيزات موردمطالعه و يا ايجاد صاعقه بين لايه هاي ابر، توليد ميداني الكترومغناطيسي مي كند كه اين ميدان مي تواند باعث القاء ولتاژ در هاديهاي مدارهاي الكتريكي گردد.
– در اثر تخليه ابر به زمين جرياني در زمين ايجاد مي شود و حركت آن در مسيرهاي مختلف سيستم زمين مي تواند باعث ايجاد اختلاف ولتاژ در نقاط آن گردد.
– افت سريع ولتاژ: هنگامي كه برقگير از نوع فاصله هوايي (كه در سمت اوليه ترانسفورماتور واقع است) عمل مي نمايد اين پديده بوجود مي آيد. در حقيقت ولتاژ از طريق خازن سيم پيچهاي ترانسفورماتور به سمت ثانويه منتقل مي شود و در نتيجه ولتاژ ضربه اي علاوه بر قسمتي كه از طريق عمل عادي ترانسفورماتوري به مدار ثانويه القاء مي گردد، مستقيماً وارد ثانويه مي شود.
– برخورد مستقيم صاعقه به مدارهاي ولتاژ بالا، جريانهاي بالايي را به مدارهاي اوليه تزريق مي كند. بدليل عبور اين جريانها از مقاومت زمين اضافه ولتاژهايي پديد مي آيد كه باعث تغيير پتانسيل سيستم زمين مي گردد.
– در بعضي مواقع صاعقه مستقيماً به مدارات ثانويه سيستم برخورد مي كند و در اثر آن جريانهاي بسيار بالا و در نتيجه اضافه ولتاژهاي بزرگي ايجاد مي شود كه مي تواند از قابليت تحمل تجهيزات بالاتر باشد. در چنين حالتي وسايل حفاظتي معمولي مورداستفاده در مدارات ثانويه نمي توانند از آنها جلوگيري كنند.
۲-۳- (انواع موج ضربه اي با انرژي زياد)
با توجه به اينكه اطلاعات بدست آمده در مورد مقدار انرژي موج ضربه محدود مي باشد. بنابراين لازم است كه در اين مورد مطالعات جامع تري صورت گيرد. از جمله موجهاي ضربه اي كه داراي انرژي زيادي بوده و مي توانند باعث خرابي تجهيزات شوند مي توان به موجهاي زير اشاره نمود:
– موج ضربه ناشي از برخورد صاعقه به سيستمهاي توزيع هوايي كه مي توان آن را با موج ضربه ولتاژ ۵۰/۲/۱ ميكروثانيه و يا موج ضربه جريان ۲۰/۸ ميكروثانيه نمايش داد.
– موج ضربه ناشي از بي برق كردن بارها با استفاده از كليدهاي معمولي يا كنتاكتورها. به علت كوتاه بودن طول دوره آنها، اين گونه موجها به موج ضربه بسيار سريع معروف هستند.
– موج ضربه ايجاد شده توسط عملكرد فيوز كه باعث حبس انرژي در اندوكتانس سيستم مي گردد. اين موج در ورودي كابلهاي طويل بصورت تك جهته و به مدت چندصدميكروثانيه طول مي كشد. مقدار آن بستگي به اندوكتانس كابل و ترانسفورماتور تغذيه كننده محل خطا دارد
– موج ضربه ايجادشده توسط كليدزني خازنهاي تصحيح ضريب قدرت. اين موجها بصورت نوساني ميراشونده (از چندصدهرتز تا چندكيلوهرتز) مي باشند و چندين ميلي ثانيه طول مي كشد. از نقطه نظر انرژي يك چنين موج نوساني طولاني را مي توان با پوشش قسمت نوساني مدل سازي نمود.
براي آزمايش تجهيزات لازم است كه شكل موج ضربه و پارامترهاي آن مشخص شود تا به كمك آن بتوان تجهيزات را تحت يك سري آزمايش يكسان قرار داد و از عملكرد آن مطمئن گرديد. به همين منظور در ادامه به تعاريف مربوط به انواع امواج ضربه و پارامترهاي آن پرداخته مي شود. از اين اشكال و روابط نيز مي توان براي شبيه سازي كامپيوتري نيز استفاده نمود.
۲-۴- (اصول حفاظتي در مقابل حالات گذرا)
اصول اساسي حفاظت در مقابل اضافه ولتاژ ناشي از وقوع حالات گذرا به قررا زير است:
– محدود كردن ولتاژ روي عايقهاي حساس
– منحرف نمودن موج ضربه جريان جهت جلوگيري از رسيدن اين موج به محل بار و تجهيزات.
– جلوگيري از ورود جريان موج ضربه به بار
– يكي كردن زمين هاي مرجع با يكديگر در تجهيزات
– كاهش يا جلوگيري از عبور ضربه جريان بين زمينها
– استفاده از يك فيلتر پايين گذرنده
برخي ترجيح مي دهند كه برقگير را منحرف كننده موج ضربه بنامند. بهرحال برقگير اگر بتواند مسيري با امپدانس پائين ايجاد نمايد مي تواند بعنوان منحرف كننده جريان عمل كند. اين مورد هميشه امكانپذير نبوده و جريان ضربه گاهي اوقات به سمت بار كليدي و مهم ديگري به حركت در مي آيد.
بسياري از تجهيزات ممكن است داراي چندين كابل قدرت و فرمان باشند. همچنين ممكن است دو تجهيز در مجاورت همديگر نصب شده و پرسنل و تجهيزات حساس مداوماً در تماس با آن دو باشند. در اين صورت اين احتمال وجود دارد كه برخورد صاعقه باعث افزايش پتانسيل يك زمين نسبت به زمينهاي ديگر شود كه نتيجه آن ايجاد جرقه روي عايقي است كه بين اين دو زمين مرجع قرار مي گيرد. بنابراين، تمام هاديهاي زمين مرجع (زمين هاي ايمني، غلاف كابلها و تابلوها) بايد در محل بار يا تجهيز به يكديگر متصل شوند. اين امر از بالارفتن پتانسل زمين مرجع محلي جلوگيري نمي كند بلكه سبب مي شود كه پتانسيل تمام زمينهاي مرجع مربوط به كابلهاي فرمان و قدرت با يكديگر افزايش مي يابند.
سد كردن جريان ضربه، مؤثرترين راه براي جلوگيري از نفوذ موج جريان با فركانس بالا مانند موج ضربه ناشي از كليدزني خازني و يا موج ناشي از صاعقه مي باشد. چون جريانهاي با فركانس قدرت بايد از موج گير عبور نمايند در نتيجه عملاً ساخت فيلترهايي كه قادر به تشخيص بين جريانهاي موج ضربه با فركانس پايين و جريانهاي فركانس قدرت باشد بسيار مشكل و پرهزينه خواهد بود.
درصد زيادي از مسائل مربوط به حفاظت موج ضربه بدليل حركت موج جريان بين دو يا چند اتصال مجزا به زمين اتفاق مي افتد. پديده فوق در مسائل مربوط به صاعقه حائز اهميت است زيرا مسير جريان صاعقه به سمت زمين مي باشد. و در واقع مقدار آن با نسبت امپدانس مسيرهاي زمين تقسيم مي گردد. در اين حالت افت ولتاژ قابل ملاحظه اي روي هاديهاي زمين ايجاد شده كه غالباً روي عايقها اثر مي گذارد. زمينها ممكن است كه كاملاً درون شبكه داخلي مشترك قرار گرفته و يا تعدادي از آنها در شبكه توزيع وجود داشته باشند.
۲-۵-(تجهيزات مناسب پيشنهادي براي حفاظت عليه اضافه ولتاژهاي گذرا)
۲-۵-۱- برقگير:
همانطوري كه در بخش قبل اشاره گرديد برقگيرها وسايلي هستند كه تجهيزات را با محدودكردن ولتاژ در مقابل اضافه ولتاژهاي گذرا محافظت مي كنند.

۲-۵-۲- ترانسفورماتور ايزوله:
ترانسفورماتورهاي ايزوله براي تضعيف نويزهاي با فركانس بالا و موجهاي گذرا بكار مي روند. مهمترين پارامتر ترانسفورماتورهاي ايزوله براي حذف موجهاي گذرا، اندوكتانس نشتي آنها مي باشد.
۲-۵-۳- فيلترهاي پائين گذر:
اين فيلترها از اندوكتانسهاي سري و خازنهاي موازي تشكيل مي شوند كه تركيب آنها مسير كم امپدانسي را به زمين براي فركانسهاي تشديد ايجاد مي كند. در مسائل حفاظتي برقگيرها نيز به صورت موازي با آن بكار مي رود.
۲-۵-۴- وسايل برق اضطراري با امپدانس كم:
وسايل برق اضطراري با امپدانس كم همراه با منابع تغذيه سوئيچينگ به كار مي روند. اينگونه وسايل داراي امپدانس بسيار كوچكتري از ترانسفورماتورهاي ايزوله بوده و به صورت داخلي داراي يك فيلتر نيز مي باشند. فيلتر در خروجي قرار گرفته و عمل حفاظت را در مقابل موجهاي با فركانس بالاي با مد نرمال و مد مشترك انجام مي دهد. توجه كنيد كه اتصال نوترال به زمين جديدي در سمت بار در اين حالت بوجود مي آيد.
۲-۶- (توصيه ها و راهكارهاي اجرايي در مقابله با حالات گذرا)
توصيه هاي ارائه شده در اين بخش، پايه اي براي انتخاب مشخصات فني مناسب جهت نيازهاي طراحان و استفاده كنندگان تجهيزات خواهد بود. مشخصات مربوط به قابليت تحمل تجهيز و سطوح آزموني كه اين قابليت را به اثبات برساند، از مسئوليتهاي سازندگان تجهيزات است.
۲-۶-۱- (توصيه هاي اجرايي مرتبط با شركتهاي برق)
۲-۶-۱-۱- راهكارهاي مقابله با حالت گذراي ناشي از كليدزني خازنها
در اين بخش به چگونگي برخورد و نحوه مقابله با مسائل مرتبط با حالت گذراي كليدزني خازني پرداخته مي شود و پيشنهاداتي كه به عنوان دستورالعمل قابل استفاده مي باشند ارائه مي گردد.
(زمان وصل خازن)
حالات گذراي ناشي از كليدزني خازني بسيار مرسوم بوده و معمولاً آسيب رسان نمي باشند. بهرحال، زمان وقوع عمل كليدزني مي تواند براي بعضي از بارهاي حساس نامطلوب باشد. براي مثال، همانطور كه مي دانيم مقدار بار راكتيو سلفي در بعضي از ساعت روز بالا مي رود و در نتيجه شركتهاي برق تصميم مي گيرند كه خازنهايي را وارد مدار سازند. اگر زمان اين كليدزني ها مصادف با شروع يك شيفت كاري شود، ممكن است بارهاي حساس مانند محركه هاي با قابليت تنظيم سرعت را از كار بياندازد. راه حل ساده و ارزان در اين مورد اين است كه زمان قابل قبول كليدزني خازني از ديدگاه مشتركين تعيين گردد.
(قراردهي مقاومت در مرحله كليدزني)
قراردادن مقاومت مي تواند حالت گذراي ناشي از كليدزني را بطور قابل ملاحظه اي كاهش دهد. اولين پيك موج گذرا، آسيب رسان ترين آن نيز مي باشد. قراردادن مقاومت در مدار كليدزني سبب مي شود كه اولين پيك موج گذرا بصورت قابل ملاحظه اي ميرا گردد.

(اتصال سنكرون)
روش ديگر براي كاهش حالت گذراي ناشي از كليدزني خازني، استفاده از وصل كننده هاي سنكرون مي باشد. روش كار اينگونه وسايل بدين صورت است كه زمان وصل كنتاكتها به نحوي انتخاب مي شود كه ولتاژ خازن برابر با ولتاژ سيستم باشد.
(محل نصب خازن)
در فيدرهاي توزيع، خازن ها ممكن است نزديك به يك مشترك حساس و يا در محلي كه اضافه ولتاژ گذرا امكان تقويت شدن را داشته باشد نصب شوند. اغلب اين امكان وجود دارد كه براي حل مشكل، خازنها را به محل ديگري از خط و يا به شاخه ديگري از شبكه انتقال داد. اضافه نمودن ميرايي سيستم با افزودن مقاومت در مدار و يا قراردادن امپدانس بيشتري بين خازن و مشتركين حساس، اساس اين كار مي باشد.
۲-۶-۲-۱- (راهكارهاي مقابله با حالت گذراي ناشي از موج صاعقه)
بسياري از مسائل كيفيت برق ناشي از صاعقه مي باشند. موج ضربه با ولتاژ بالا نه تنها باعث آسيب رساندن به تجهيزات مي گردد، بلكه خطاي موقتي كه بعد از برخورد صاعقه به خط پيش مي آيد مي تواند باعث قطعي يا فلش ولتاژ شود. در ادامه، روشهايي كه شركتهاي برق براي كاهش اثر برخورد صاعقه مي توانند مورد استفاده قرار دهند توضيح داده خواهد شد.

(استفاده از سيم گارد در خطوط)
يكي از روشهايي كه شركت برق مي توانند براي جلوگيري از برخورد مستقيم صاعقه به هاديهاي فاز انجام دهند استفاده از سيم گارد براي خطوط و تأسيسات مي باشد. اين راهكار بسيار مفيد بوده ولي به دليل احتمال وقوع قوس برگشتي نمي توان از بروز قوس بطور كامل جلوگيري كرد.
امروزه توصيه مي شود در بخشهايي از خطوط توزيع كه احتمال برخورد صاعقه در آنها زياد است از سيم گارد استفاده شود تا تعداد خطاها كاهش يابد. با اين كار كيفيت برق نيز بهبود خواهد يافت.
(استفاده از برقگيرها)
راهكار ديگري كه در مناطق صاعقه خيز مي توان از آن بهره گرفت استفاده از برقگيرها است. معمولاً قوس برگشتي ابتدا در مقره هاي برج رخ مي دهد. بنابراين، جلوگيري از بروز قوس برگشتي در مقره ها به نحو مؤثري قطعيها را كاهش خواهد داد. با توجه به هزينه كمتر، استفاده از برقگيرها، اقتصادي تر از بكاربردن سيم گارد خواهد بود.
۲-۶-۲- (توصيه هايي اجرايي مرتبط با مشتركين صنعتي و شركتهاي برق در طرف فشار ضعيف)
۲-۶-۲-۱- پيشنهاداتي در خصوص حفاظت ترانسفورماتور
عموماً از دو روش براي حفاظت ترانسفورماتور استفاده مي شود:
– تغيير طراحي ترانسفورماتور
– بكارگيري برقگير در ترمينالهاي ثانويه ترانسفورماتور
كاملاً واضح است كه روش اول در هنگام طراحي ترانسفورماتور بايد مورد توجه قرار گيرد و زماني كه ترانسفورماتور ساخته شد ديگر نمي توان تغييري در آن ايجاد كرد. با توجه به نكات فوق مناسبترين روش، استفاده از برقگيرها در طرف فشار ضعيف است.
۲-۶-۲-۲- پيشنهاداتي در خصوص حفاظت كابل
يكي از مهمترين علل قطع برق، خرابي كابلهاي زيرزميني است. هرچه از عمر كابل مي گذرد، عايق آن ضعيفتر شده و حتي يك اضافه ولتاژ گذراي كوچك نيز مي تواند موجب خرابي كابل شود.
به هر حال استفاده از برقگير مي تواند طول عمر كابل را زياد كند. براي حفاظت بالاتر مي توان يكي از روشهاي زير را بكاربرد:
– اضافه كردن برقگيردر نقطه مدار باز
– اضافه كردن برق گير در يكي مانده به آخرين ترانسفورماتور
– اضافه كردن برق گير در هر ترانسفورماتور
– اضافه كردن برق گيرهاي ويژه با ولتاژ تخليه كم
– تزريق مايع عايقي به كابل
– استفاده از شماي برق گير اسكات در اوليه
با توجه به اينكه طول عمر كابل تابعي نمائي از تعداد ضربه هايي است كه با دامنه مشخص به كابل وارد مي شود، بنابراين هر وسيله اي كه بتواند دامنه موجهاي ضربه را كاهش دهد قادر به افزايش طول عمر كابل خواهد بود.

۲-۶-۳- (توصيه هايي در خصوص محل قرارگيري تجهيزات مشتركين و حفاظت آنها)
در صورتي كه در طبقه بالاي ساختمانها از سيستم حفاظتي استفاده شده باشد با توجه به وجود هاديهاي متعددي كه بالاي ساختمان قرار مي گيرند بايد از نصب تجهيزات الكترونيكي حساس در اين طبقات خودداري شود.
– شبيه به آنچه در بالا پيشنهاد گرديد از قراردادن تجهيزات حساس الكترونيكي نزديك به ديوار خارجي ساختمان بخصوص در گوشه هاي ساختمان خودداري شود (بدليل عبور سيستم برقگير)
– از قراردادن تجهيزات حساس در نزديكي سازه هاي فلزي بلند خودداري شود.اين بخش از ساختمان مسير مناسبي براي عبور جريان صاعقه به زمين مي باشد.
– صاعقه مي تواند همچنين باعث ايجاد حالت گذرا در سيستم توزيع (سيم كشي) ساختمان شود. در برابر اين شرايط بايد سيستمها حفاظت شوند. اين حفاظتها شامل حفاظت منبع تغذيه ورودي به ساختمان مي باشد. در صورتي كه ساختمانها داراي چندين منبع تغذيه ورودي و يا تابلوي ورودي باشند تمامي اين منابع بايد حفاظت شوند بنحوي كه كيفيت نامناسب ولتاژ به تجهيزات وارد نشود.
– كابلهاي برقي كه از ساختمان خارج مي شوند نيز بايد حفاظت گردند زيرا در اين حالت شرايط گذرا مي تواند به ساختمان برگردد. تجهيزات حساس خارجي را بايد بصورت محلي حفاظت نمود.

۲-۶-۴- (نكاتي در خصوص ايمني تجهيزات با ولتاژ فشار ضعيف)
در اين بخش پيشنهاداتي ارائه خواهد شد كه بتوان به كمك آنها ايمني تجهيزات متصل به ولتاژ رده پايين را در مقابل موج ضربه افزايش داد.
ايمن سازي تجهيزات در مقابل امواج گذرا علاوه بر اينكه يك مسئله فني بشمار مي آيد يك مسئله اقتصادي نيز مي باشد. زيرا روشي كه امكان تحمل كافي در مقابل موج ضربه را براي يك دستگاه بوجود آورد مي تواند غيراقتصادي بوده از سويي ديگر نيز شايد از نظر تكنيكي و فني قابل دستيابي نباشد.
يك طراحي مي تواند بسته به نيازهاي كاري تجهيزات از يك سو و نوع محيطي كه اين وسيله در آن مورد استفاده قرار مي گيرد به يك طراحي سيستم حفاظتي مناسب دست يابد. در اين حالت دو مرحله بايد مد نظر قرار گيرد. اولين مرحله تشخيص نوع محيطي است كه وسيله بايد در آنجا نصب گردد و دومين مرحله انتخاب مشخصه مناسبي براساس نيازهاي دستگاه مي باشد.
ايمن سازي تجهيزات در مقابل موج ضربه در محل برق ورودي به تجهيز را مي توان با طراحي مناسب تجهيز براساس شرايط واقعي محيطي و نيز ميزان واقعي اضافه ولتاژ انجام داد. مسئله اي را كه بايد در اين طراحي مورد نظر قرار دارد هماهنگي بين قابليت تحمل در مقابل موج ضربه قسمتهاي مختلف مدارات داخلي تجهيزات مي باشد.براي سيستمهاي ساده كافي است كه عملكرد تجهيزات حفاظتي را در مقايسه با قابليت تحمل تجهيزات مورد بررسي قرار داد. براي سيستم هاي پيچيده تر و يا سيستم هاي غيرخطي تخمين عملكرد مدارات حفاظتي در مقابل موج ضربه بسيار مشكل مي باشد و بنابراين نياز به آزمايشهاي دقيق خواهد بود.
تعيين قابليت تحمل دستگاه با در نظر گرفتن شرايط اقتصادي بايد انجام شود. طراحي محافظه كارانه تجهيزات به منظور ايمني آن در برابر بزرگترين موج ضربه اي كه امكان بروز آن وجود دارد منجر به هزينه هاي اضافي خواهد شد.
مشخص كردن مقدار حداكثر تنشي كه امكان بوجود آمدن آن وجود دارد نمي تواند حفاظت كاملي را ايجاد كند. دلايل اين امر را مي توان چنين برشمرد:
– خرابي دستگاه ممكن است در مقدار پايين ترين از حداكثر تنش ايجادشده اتفاق بيافتد. بنابراين اطلاعات غيردقيقي نسبت به سطحي كه باعث خرابي دستگاه شده است بدست مي آيد.
– اين امكان وجود دارد كه دستگاه در مقابل دامنه حداكثر موج ضربه امكان پذير ايستادگي نمايد ولي در برابر امواج ضربه اي ضعيف تر خراب شود.
بطور عمومي مي توان گفت كه سطح ايمني هر تجهيز خاص يك پارامتر تك مقداره نمي باشد بلكه بوسيه يك سري توزيع آماري بيان مي شود. علاوه بر آن، مقدار موج ضربه برروي ورودي تجهيز نيز داراي توزيع آماري است. بنابراين ضربه پذيري تجهيزات در برابر يك سطح موج ضربه از تداخل احتمالي اين دو توزيع بدست مي آيد.
محيط الكترومغناطيسي كه يك تجهيز خاص قرار است در آن كار بكند متغير مي باشد. علاوه بر آن، محيطهايي كه در ديد اول ثابت فرض مي شوند نيز در اثر مرور زمان تغيير مي كنند زيرا عوامل مختلفي شامل عوامل جغرافيايي، محيطي، فصلي و تغييرات سالانه در بوجود آمدن حالت گذرا دخالت دارند.

فصل سوم
(فلش و قطعي ولتاژ)
۳-۱- مقدمه:
فلش ولتاژ، كاهشي در دامنه ولتاژ موثر با طول دوره كوتاه مدت (۵/۰ سيكل تا يك دقيقه) است كه معمولاً علت آن ايجاد اتصال كوتاه در شبكه و يا راه اندازي موتورهاي بزرگ بوده و شركتهاي برق با مسائل مختلفي در خصوص آن مواجه مي باشند.
دلايل متعددي براي بررسي فلش ولتاژ وجود دارد كه از مهمترين دلايل مي توان به وجود بارهاي حساس در برخي از مشتركين اعم از مسكوني، تجاري و صنعتي اشاره نمود. وسايل مورد استفاده توسط مشتركين مانند كنترل كننده ها، محركه هاي با قابليت تنظيم سرعت، كامپيوترها و غيره به فلش ولتاژ بسيار حساس هستند. حتي رله ها و كنتاكتروهايي كه براي راه اندازي موتورها استفاده مي شوند نسبت به اين پديده حساسيت نشان مي دهند.