تسلا کالا
کیفیت توان ، همان چیزی که مدت‌ها در صنعت برق کمتر مورد توجه بود، اما امروزه استانداردهای متعددی، برای رسیدن به کیفیت مورد قبول انرژی الکتریکی ارائه می‌شوند که جا دارد در اولین قدم به بررسی این استانداردها پرداخت و با آنها آشنا شد.
ما به استانداردها در زمینه کیفیت توان و هارمونیک‌ها نیازمندیم تا تمامی کاربران و استفاده‌کنندگان (صنعتی، تجاری و مسکونی) و تولیدکنندگان برق در سطح توزیع یا انتقال، هنگام بحث بر روی کیفیت توان با زبان و اصطلاحات یکسانی صحبت کنند. همچنین استانداردها، محدودیت‌هایی را برای وقایعی که کیفیت توان را در سیستم کاهش می‌دهند، مشخص و معین کرده‌اند.
استانداردهای 519 و 1159 از IEEE
استانداردهای IEEE تکنیک‌ها و تجربیات طراحی قابل‌قبول را برای ما فراهم می‌کنند. استانداردهای IEEE ، مرتبط با کیفیت توان ، شامل دسته‌ای که کیفیت توان مطلوب را بررسی می‌کند (استاندارد IEEE 519) و آن‌هایی که مربوط به اندازه‌گیری پدیده‌های کیفیت توان (استاندارد IEEE1159)است ، می‌باشد. هر دوی این استانداردها بر روی سیستم‌های AC و هارمونیک‌های آنها تمرکز دارند.
استاندارد IEEE 519[2.1] (منظور استاندارد IEEE 519-1992 می‌باشد) به عنوان تکنیک‌ها و نیازمندی‌های کنترل هارمونیک در سیستم‌های قدرت الکتریکی” نام‌گذاری شده است. چکیده این استاندارد نشان می‌دهد که امروزه مبدل‌های توان، در تأسیسات صنعتی و تجاری زیادی استفاده می‌شوند ولی چالش‌هایی در مورد هارمونیک زایی و کنترل توان راکتیو در چنین سیستم‌هایی پیش روی ما قرار دارد.
استانداردها محدودیت‌هایی برای اختلالات گوناگون سیستم‌های توزیع قدرت معین می‌کنند. استاندارد 1992 نسخه اصلاح شده استاندارد قبلی است که در سال 1981 چاپ شد و کنترل هارمونیک‌ها را مورد بررسی و پوشش قرار می‌دهد.
موضوعات اصلی و پایه‌ای استاندارد IEEE 519 مشتمل بر دو قسمت می‌باشند. قسمت اول اینکه شرکت توزیع موظف است، شکل موج ولتاژ سینوسی با کیفیت خوبی تولید کند و دوم این که، مصرف‌کننده‌ها موظف‌اند که جریان‌های هارمونیکی که بارهای آنها از شبکه می‌کشند را محدود کنند.
محدودیت‌های اعوجاج ولتاژی
(نکته: سیستم‌های قدرت فشارقوی می‌توانند تا میزان حداکثر 2% ، THD داشته باشند)
|
مجموع اعوجاجات هارمونیکی(%) THD |
میزان اعوجاج برای هر مؤلفه هارمونیکی(%) | ولتاژ در نقطه اتصال مشترک |
| 5 | 3 | 69 کیلوولت و پایین‌تر |
| 2.5 | 1.5 | 69 تا 161 کیلوولت |
| 1.5 | 1 |
161 کیلوولت به بالا |
مصرف‌کننده شماره 2 در ورودی خود، ولتاژ نقطه اتصال مشترک خود با مصرف‌کننده شماره 1 را می‌بیند که این نقطه اتصال مشترک را معمولاً با PCC نشان می‌دهند. هارمونیک‌های کشیده شده از خط توسط مشتری شماره 1، باعث بروز اعوجاج ولتاژی در نقطه PCC می‌شوند یا به عبارت دیگر این اعوجاجات در اثر افت ولتاژ ناشی از عبور جریان‌های هارمونیکی در مقاومت و راکتانس خط بروز می‌کنند.
محدودیت‌های اعوجاجات هارمونیکی مربوط به نقطه اتصال مشترک مندرج در استاندارد IEEE519 نشان داده شده است. این محدودیت‌ها بر کیفیت توانی که باید توزیع‌کننده به مصرف‌کننده تحویل دهد، اعمال می‌شوند. به عنوان مثال،در استاندارد IEEE519 برای سیستم‌های با ولتاژ کمتر از 69 کیلو ولت، حداکثر میزان اعوجاج 3% برای هر مؤلفه هارمونیک و 5% برای مجموع اعوجاجات هارمونیکی بیان شده است.
حدود اعوجاجات هارمونیکی جریان برای سیستم‌های توزیع (از 69 ولت تا 69 کیلوولت)
| حداکثر اعوجاج هارمونیکی جریان بر حسب درصدی از IL | ||||||
| مرتبه هر مؤلفه هارمونیکی(مؤلفه‌های فرد) | ||||||
| Isc/IL | 11> | 17——–11 | 23——–17 | 35——23 | h>35 | TDD |
| <20* | 4.0 | 2.0 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | 5.0 |
| 20<50 | 7.0 | 3.5 | 2.5 | 1.0 | 0.5 | 8.0 |
| 50<100 | 10.0 | 4.5 | 4.0 | 1.5 | 0.7 | 12.0 |
| 100<1000 | 12.0 | 5.5 | 5.0 | 2.0 | 1.0 | 15.0 |
| >1000 | 15.0 | 7.0 | 6.0 | 2.5 | 1.4 | 20.0 |
| حدود هارمونیک‌های زوج، 25% حدود هارمونیک‌های فرد ذکر شده در بالا می‌باشد | ||||||
| اعوجاجات جریان که منجر به بروز انحراف DC می‌شوند، مثلاً مبدل‌های نیم موج مجاز نیستند | ||||||
| همه تجهیزات توزیع توان صرف‌نظر از مقدار Isc/ILبه مقادیر ذکر شده اعوجاجات جریان محدود شده‌اند | ||||||
| پارامترهای Isc و IL به صورت زیر تعریف می‌شوند:
Isc= حداکثر جریان اتصال کوتاه در نقطه PCC IL= حداکثر دیماند جریان بار(مؤلفه فرکانس اصلی) در PCC |
||||||
انجمن IEEE مجموعه گستردهای از استانداردهای مرتبط با کیفت توان را در مجموعه خود منتشر کرده است.
فهرست استانداردها مرتبط به کیفیت توان IEEE
| ردیف | شماره استاندارد | توضیح استاندارد |
| 1 | IEEE SCC-22 | کمیته‌ی هماهنگی استانداردهای کیفیت توان |
| 2 | IEEE 1159 | مانیتورینگ کیفیت توان الکتریکی |
| IEEE 1159.1 | راهنما و الزامات ضبط و ذخیره‌سازی دادهها | |
| IEEE 1159.2 | توصیف پدیده‌ی کیفیت توان | |
| IEEE 1159.3 | قالب فایل دادهها برای تبادل داده‌های کیفیت توان | |
| 3 | IEEE P1564 | شاخص‌های فرورفتگی ولتاژ |
| 4 | IEEE 1346 | سازگاری سیستم قدرت با تجهیزات پردازش |
| 5 | IEEE P1100 | برقدار و زمین کردن تجهیزات الکترونیکی |
| 6 | IEEE 1433 | تعاریف کیفیت توان |
| 7 | IEEE P1453 | فلیکر ولتاژ |
| 8 | IEEE 519 | کنترل هارمونیک‌ها در سیستم‌های قدرت الکتریکی |
| 9 | IEEE P446 | منبع تغذیه اضطراری و آماده به کار |
| 10 | IEEE P1409 | توزیع توان با شرایط خاص |
| 11 | IEEE P1547 | توزیع گسترده و اتصالات درون شبکه‌ای سیستم‌های قدرت |
استانداردهای IEC
سازمانی که عمدتاً به عنوان متصدی استانداردهای کیفیت توان شناخته می‌شود، IEC می‌باشد که مقر آن در ژنو است. سازمانIEC در ارتباط با مباحث کیفیت توان، یک مجموعه از استانداردها را تعریف کرده است که استانداردهای سازگاری الکترومغناطیس نامیده می‌شوند.
مجموعه استانداردهای IEC 61000 شامل هارمونیک‌ها و اینترهارمونیک‌ها به عنوان یکی از پدیده‌های انتشار یافته الکترومغناطیسی فرکانس پایین، می‌باشد. یک جایگزین متداول برای استاندارد IEC، بخش 3 از استاندارد IEEE519-1992 می‌باشد ، که راهکارها و دستورالعمل‌هایی را در مورد هارمونیک‌ها ارائه می‌دهد. استانداردهایی هم در رابطه با تأثیر اعوجاجات هارمونیکی بر تجهیزات خاص وجود دارد.
هرچند استانداردهای بین‌المللی به عنوان یک پایه و اساس برای هماهنگی جهانی می‌باشند، کشورهای مختلف نیز اصلاحات خود را جهت تطابق با اولویت‌های گوناگون ملی به اجرا در آورده‌اند. این اصلاحات به طور معمول به خاطر مشخصات و ویژگی‌های خاص در ساختار شبکه برق و مدیریت بار در آن کشورها می‌باشد
به عنوان مثال شبکه برق انگلستان و نیوزلند را در نظر بگیرید. در انگلستان شاهد یک شبکه برق به شدت به هم پیوسته هستیم، که تعداد زیادی بار به صورت تولید پراکنده تغذیه می‌شوند و نتیجتاً این بارها همیشه به نقاط تولید برق، نسبتاً نزدیک هستند. این موضوع در تقابل است با وضعیت نیوزلند، که در آنجا برق به صورت تولید متمرکز، برای نقاط دوردست، و بارهای اصلی یا تعداد زیادی بار کوچک پراکنده فرستاده می‌شود. در نتیجه خطوط انتقال بلند و پایین بودن سطوح اتصال کوتاه شبکه، آسیب‌پذیری سیستم به نفوذ هارمونیک‌ها افزایش می‌یابد. عوامل مذکور و علاوه بر آن، استفاده گسترده از کنترل ریپل، باعث بروز مشکلات گوناگون زیادی نسبت به مشکلات موجود در انگلستان برای کمیته‌های استاندارد می‌شود.
اتحادیه اروپا، تلاش کرده است تا به وسیله دستورالعمل و بخشنامه سازگاری الکترومغناطیس، از حذف شدن موانع فنی در تجهیزات و عملکرد رضایت‌بخش تجهیزات در شرایط الکترومغناطیسی خاص اطمینان حاصل کند و با محدود کردن اختلالات، شبکه توزیع عمومی برق را در برابر آنها محافظت کند.
پیشنهاد مهندسی شماره ER G5/4 در مارس 2001 در انگلستان به اجرا در آمد تا از تناسب اهداف بخشنامه با اختلالات هارمونیکی شبکه اطمینان حاصل شود. در نسخه اصلاح شده پیشنهاد، میزان مؤلفه‌های هارمونیکی و اعوجاج هارمونیکی کل برای همه سطوح ولتاژی از 400 ولت تا 400 کیلوولت ارائه شده است. همچنین باید بدانیم که هیچ استانداردی، مرتبط با هارمونیک سیستم‌ها نمی‌تواند دائم و همیشگی باشد بلکه به عنوان تفسیر کنونی و موقت سیستم، تکنیکهای مانیتورینگ و مدل‌سازی را ارائه می‌کند. نتیجتاً به موازات افزایش درک و فهم ما نسبت به تکنیکهای تحلیلی از یک طرف و اندازه‌گیری‌های پیشرفته از طرف دیگر، استانداردها نیز باید تغییر کنند.
در استاندارد IEC 61000 1-4 قوانینی برای محدود کردن انتشار هارمونیک‌ها و اینترهارمونیک‌های جریان تا 9 کیلوهرتز، که از طریق تجهیزات و بارها به شبکه اعمال می‌شوند ارائه شده است.
استاندارد IEC 61000 2-1 هم، عوامل اصلی هارمونیک زا را در سه گروه شامل: تجهیزات شبکه، بارهای صنعتی و بارهای مسکونی به اجمال نشان می‌دهد.
استفاده روزافزون از مبدل HVDC و ادوات FACTS ، علت و منبع اصلی اعوجاج هارمونیکی در سیستم انتقال می‌باشد. مبدل‌های استاتیکی توان و کوره‌های قوس الکتریکی هم عوامل اصلی هارمونیک‌ها در صنعت می‌باشند، و تجهیزات و دستگاه‌هایی که دارای یکسوسازهای مجهز به فیلتر خازنی می‌باشند(عمدتاً رایانه‌ها و تلویزیون‌ها) عوامل اصلی هارمونیک‌ها در شبکه توزیع خانگی هستند.
استاندارد IEC 61000 2-2 شامل بخشی در مورد میزان اعوجاج هارمونیکی و اینترهارمونیکی مجاز ولتاژ در شبکه L.V صنعتی می‌باشد.
استاندارد IEC 61000 2-4 هم میزان مجاز هارمونیک و اینترهارمونیک‌ها را برای کارخانه‌های صنعتی مشخص می‌کند. این استاندارد همچنین آثار اصلی اینترهارمونیک‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهد.
فهرست استانداردها مرتبط به کیفیت توان IEC
| ردیف | شماره استاندارد | توضیح استاندارد |
| 1 | IEC 61000-4-11 | ایمنی فرورفتگی ولتاژ-16 آمپر و یا کمتر |
| 2 | IEC 61000-4-34 | ایمنی فرورفتگی ولتاژ- بیشتر از16 آمپر |
| 3 | IEC 61000-4-30 | روش‌های اندازه‌گیری کیفیت توان |
| 4 | 61000-1-X | تعاریف و روش‌ها |
| 5 | 61000-2-X
|
محیط‌زیست( به عنوان مثال استاندارد شماره 4-2- 61000 سطح مجاز جهت کارخانجات صنعتی است) |
| 6 | 61000-3-X
|
محدودیت‌ها( به عنوان مثال استاندارد شماره 4-3-61000، مطابق با محدودیت‌های پخش هارمونیک‌ها) |
| 7 | 61000-4-X | اندازه‌گیری‌ها و تستها (به عنوان مثال استاندارد شماره 30-4-61000 مربوط به اندازه‌گیری کیفیت توان می‌باشد) |
| 61000-5-X | روش نصب و کاهش خطرات احتمالی | |
| 8 | 61000-6-X | استاندارد ایمنی عمومی و استانداردهای تشعشع الکترومغناطیس |
| 9 | IEC SC77A | پدیده‌های سازگاری الکترومغناطیس فرکانس پایین، اساساً معادل “کیفیت توان” در اصطلاحات فنی آمریکایی ا ست |
| 10 | TC 77/WG 1 | اصطلاحات |
| 11 | SC 77A/WG 1 | هارمونیک‌ها و دیگر اختلالات فرکانس پایین |
| 12 | SC 77A/WG 6 | آزمایش ایمنی فرکانس پایین |
| 13 | SC 77A/WG 2 | نوسانات ولتاژ و دیگر اختلالات فرکانس پایین |
| 14 | SC 77A/WG 8 | اختلالات الکترومغناطیسی مرتبط به فرکانس شبکه |
| 15 | SC 77A/WG 9 | روش‌های اندازه‌گیری کیفیت توان |
| 16 | SC 77A/PT 61000-3-1
|
سازگاری الکترومغناطیسی، |
سیاوش یاری
امتیاز بینندگان:5 ستاره