کیفیت توان الکتریکی (Power Quality)

مقدمه

با توجه به روند افزایش استفاده از سیستم‌های پیشرفته و حساس الکترونیکی در تاسیسات برقی مشترکین، علاوه بر رساندن و تحویل انرژی الکتریکی به مشترک، نیاز هست که این انرژی با کیفیت توان الکتریکی مناسب به مشترک (مشتریان شرکت‌های توزیع برق ) تحویل گردد.

مبحث کیفیت توان (Power Quality ) که امروزه مورد توجه بسیاری از کارشناسان صنعت برق قرار گرفته است پارامترهای کیفی انرژی الکتریکی تحویلی به مشترکین صنعتی، تجاری، خانگی، کشاورزی و سایر مشترکین را مورد بحث و بررسی قرار می دهد.

همچنین این مبحث به همراه معرفی پارمترها و همچنین روش‌های انداز‌ه‌گیری این پارامترها و مشخص نمودن شاخص‌های اندازه‌گیری این پارامترها به متخصصین این صنعت، راهنمایی لازمه را ارائه می‌نماید.

با توجه به این موارد هر از یک مشترکین هم با توجه به حساسیت دستگاه‌هایی که مورد استفاده قرار می دهند خواسته‌های متفاوتی از این انرژی که از سوی تامین کننده در اختیار آنها قرارگرفته است دارند و می‌خواهند انرژی الکتریکی تحویل گرفته شده دارای پارامترهای کیفی مناسب و در بازه‌ی مورد قبول استاندارد کاری دستگاه آنها باشد.

دلایل اهمیت کیفیت توان

بررسی پارامترهای انرژی الکتریکی شامل طیف وسیعی از بررسی پدیده‌های الکتریکی و الکترومغناطیسی است که ولتاژ، فرکانس و جریان را دستخوش تغییرات می‌کند.

اما چند موضوع مهم اهمیت بررسی کیفیت توان در سیستم‌های برقی بیش از پیش نمایان میکند :

• پیوستگی شبکه های توزیع و تاثیر مشترکین بر یکدیگر
• افزایش حساسیت بارهای موجود در شبکه مانند کنترل کننده های دور موتور، تجهیزات اندازه گیری حساس، تجهیزات ارتباطی جدید و سایر اداوات حساس الکترونیکی
• خرابی ادوات و کاهش راندمان کاری دستگاه ها بر اثر پدیده‌های کاهش کیفیت توان انرژی الکتریکی تحویلی به مشترک باعث ایجاد افزایش هزینه‌های نگهداری میشود .

و به طور کل می توان گفت علاوه بر اینکه مباحث فنی در خصوص پارامترهای کیفیت توان مورد توجه است، اما مهم‌ترین موضوع در بررسی پارامترهای کیفیت توان دلایل اقتصادی می باشد .

اثرات کیفیت نامناسب توان

اثرات نامطلوبی که  کیفیت نامناسب توان تحویلی به مشترک وارد میکند به شرح زیر است :

• حرارت اضافی در تجهیزات و افزایش دما به‌خصوص در ماشین‌های دوار و ترانس ها و کابل‌ها
• صدمات عایقی
• کاهش طول عمر تجهیزات
• عملکرد نامناسب سیستم‌های حفاظتی
• عملکرد نامناسب سیستم‌های دیجیتال-کامپیوتری
• عملکرد نامناسب سیستم‌های تصحیح ضریب توان
• کاهش ظرفیت موتور و ترانس و کاهش راندمان از مقدار ظرفیت نامی دستگاه

اساساً کیفیت توان از کیفیت ولتاژ ارائه شده به مشترک نتیجه می‌شود، اما جریان نیز می‌تواند یکی از عوامل تاثیرگذار بر کیفیت توان باشد. اضافه ولتاژ و یا کاهش ولتاژ در شبکه شایع‌ترین عامل کاهش کیفیت توان است.

همچنین ولتاژهایی که از طریق رعدو برق بر سیستم آسیب می‌رساند یکی دیگر از این موارد است. جریان‌های هارمونیکی بارهای غیرخطی نیز باعث ایجاد مشکل‌های کیفیت توان می‌شود. تغییرات فرکانس نیز از علل کاهش کیفیت توان است.

حل مشکلات کیفیت توان

برای حل مشکلات کیفیت توان ابتدا باید به طور دقیق به بررسی مشکل به وجود آمده پرداخت و با نمونه‌برداری مناسب روش حل معضل را پیدا کرد، اما شایع‌ترین روش‌های حل مشکل کیفیت توان به شرح زیر می باشند :

• حذف دستگاه آلوده کننده از شبکه
• استفاده از فیلترهای مختلف ( اکتیو – پسیو )
• تغییرات در طراحی به منظور کاهش حساسیت بارها نسبت به خطاهای شبکه و یا جابه جایی بارها
• رعایت استاندارد لازم در طراحی اولیه

استانداردهای کیفیت توان

استاندارد بین المللی مرجع مورد استفاده در مباحث کیفیت توان به شرح زیر است :

• استانداردهای سری IEC 61000

        که موارد زیر را دربر می‌گیرد :

          ۶۱۰۰۰-۱  : کلیات

          ۶۱۰۰۰-۲  : رده بندی پدیده ها

          ۶۱۰۰۰-۳  : حدود مجاز

          ۶۱۰۰۰-۴  : آزمون

          ۶۱۰۰۰-۵  : روشهای حذف

• استاندارد IEEE 1159 مانیتورینگ کیفیت توان

• استاندارد IEEE519 هارمونیک‌ها

• استاندارد EN50160 مشخصات ولتاژ شبکه‌های تغذیه