کیفیت توان چیست؟
کیفیت توان یکی از اصطلاحات رایج در صنعت برق به شمار می رود. می توان آن را مفهومی اساسی برای انواع اختلال هایی که در سیستم قدرت ایجاد می شوند به کار برد. این اختلال ها لزوماً جدید نیستند. مسئله تازه در این باره این است که متخصصان سعی می کنند به جای این که مثل گذشته به شکل جداگانه مشکلات برق را مدیریت کنند، با آن به شکل سیستماتیک برخورد می کنند. این اختلال ها دامنه گسترده ای دارند که شامل ولتاژ، جریان و فرکانس می شود. می توان برای حل مشکلات پیچیده در سیستم قدرت از این طریق اقدام کرد. ضمن این که می توان کارکرد سیستم برقی و بارها را نیز با کمک آن افزایش داد.
به صورت ساده اگر مجموعه شما عاری از هرگونه اختلالات شبکه برق باشد، می توانید در نظر بگیرید که توان دریافتی شما از شبکه برق با کیفیت است. خطا ها و اختلالات شبکه برق طیف گسترده ای از مشکلات هستند و بر طرف کردن آن ها منجر به مفهومی اساسی در صنعت برق تحت عنوان کیفیت توان خواهد شد.
تعریفی از کیفیت توان
کیفیت توان به طور کل به عنوان یک معیار به کار می رود. با استفاده از آن می توان متوجه شد که یک سیستم چه مقدار از کارکرد مورد اعتماد بارهای خود حمایت به عمل می آورد. این سیستم به طور حتم در حین کار با اختلال هایی مواجه خواهد شد که می توانند در برق مصرف کننده یا بار آن و همچنین شبکه برق به وجود بیایند. اشاره شد که این اختلال ها شامل ولتاژ، جریان و فرکانس می شوند و بیشتر این ولتاژ است که در آن اختلال ایجاد می شود.
دلیل اصلی این است که منبع تغذیه تنها از پس کنترل ولتاژ بر می آید و نمی تواند کنترلی بر بارهای خاص داشته باشد. استانداردهایی که برای توان در نظر گرفته شده اند بر حفظ ولتاژ منبع تغذیه در محدوده مشخص متمرکز هستند. میان ولتاژ و جریان رابطه نزدیکی دیده می شود. شاید ژنراتورها ولتاژ موج سینوسی کاملی را عرضه نکنند، جریان گذری از امپدانس سیستم می تواند موجب برزو اختلال های گوناگونی در ولتاژ شود.
کیفیت توان برق به وضعیت و صحت تامین توان برق در شبکه برق اشاره دارد. این شامل ویژگیهایی مانند ولتاژ و جریان پایدار، فرکانس ثابت، عدم وجود نوسانات و هارمونیکهای غیرمجاز، عدم تعادل ولتاژ، عدم افت و خروج توان، کاهش تلفات انرژی و عدم وجود اختلالات الکترومغناطیسی است. بهبود کیفیت توان برق میتواند به عملکرد بهتر سیستم برق، کاهش خرابی تجهیزات، کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری و افزایش رضایت مشترکین منجر شود.
جریانی که از اتصال کوتاه به وجود می آید می تواند منجر به پایین آمدن کامل ولتاژ شود. جریان های صاعقه ای در هنگام عبور از سیستم قدرت موجب به وجود آمدن ولتاژ ضربه ای می شوند که می توانند به پدیده های اتصال کوتاه منجر شوند. ولتاژ پدیده پر اهمیتی است که نباید به آن بی توجه بود، ضمن این که باید به مسائل جریان هم توجه کرد.
عوامل مؤثر بر کیفیت توان
- نوسانات و هارمونیکها: نوسانات و هارمونیکها میتوانند کیفیت توان برق را تحت تأثیر قرار داده و باعث ایجاد مشکلاتی مانند افت و خروج توان، افزایش تلفات انرژی و خرابی تجهیزات شوند.
- عدم تعادل ولتاژ: عدم تعادل ولتاژ در سیستم برق میتواند باعث افزایش جریانهای نامتعادل در شبکه شود و کیفیت توان برق را تحت تأثیر قرار دهد.
- نوسانات فرکانس: نوسانات فرکانس میتوانند باعث اختلال در عملکرد تجهیزات الکترونیکی شوند و کیفیت توان برق را کاهش دهند.
- افت و خروج توان: افت و خروج توان در سیستم برق میتواند باعث کاهش ولتاژ و جریان در شبکه شود و کیفیت توان برق را تحت تأثیر قرار دهد.
- تلفات انرژی: تلفات انرژی در سیستم برق میتوانند باعث کاهش کارایی و عملکرد شبکه شوند و کیفیت توان برق را کاهش دهند.
- اختلالات الکترومغناطیسی: اختلالات الکترومغناطیسی مانند نویزهای الکتریکی و مغناطیسی میتوانند باعث اختلال در عملکرد تجهیزات الکترونیکی شوند و کیفیت توان برق را تحت تأثیر قرار دهند.
استانداردهای کیفیت توان
ارزیابی کیفیت توان
اهمیت مطالعه کیفیت توان
روش های بهبود کیفیت توان
شرکت توزیع شامل ایستگاههای تولید است تا به مصرفکنندگان خدمات دهد. پستهای برق توان را از طریق خطوط انتقال ارسال میکنند. ولتاژ تامین شده از طریق این خطوط انتقال توسط ترانسفورماتورهای پست به سطوح پایین تر کاهش می یابد که هارمونیک ها یا بین هارمونیک های خاصی را به سیستم تزریق می کنند. جریان های هارمونیک در سیستم های توزیع می تواند باعث اعوجاج هارمونیک، ضریب توان کم و تلفات اضافی و همچنین گرمای بیش از حد در تجهیزات الکتریکی شود که منجر به کاهش طول عمر تجهیزات و افزایش هزینه های خنک کننده می شود.
بارهای تک فاز غیرخطی ارائه شده توسط این ترانسفورماتورهای پست، شکل موج جریان را تغییر می دهند. عدم تعادل بارهای غیرخطی منجر به تلفات اضافی در ترانسفورماتورهای قدرت، بار اضافی خنثی ها، عملکرد غیرمنتظره قطع کننده های مدار کم توان و اندازه گیری نادرست برق مصرفی می شود. شکل 3 اثر این بارهای خطی را نشان می دهد.
شکل امواج، فرکانس و ولتاژ
خانه ها، اداره ها و کارخانه ها
کیفیت توان را می توان با استفاده از شیوه هایی بهبود بخشید. برخی از این شیوه ها به شرکت های توزیع برق و برخی دیگر به مصرف کننده ها مربوط می شوند:
- شرکت های توزیع برق می توانند برای این کار از فناوری های نوین استفاده کنند. باید احتمال وقوع اتصال کوتاه را کم کنند. ضمن این که پایین آوردن، کنترل و استاندارد کردن مقاومت زمین نیز به بهبود کیفیت منجر می شود. بار ترانس های توزیع باید تنظیم شوند و شبکه در صورت لزوم گسترش و نوسازی داشته باشد. تأثیرات آسیب رسان رعد و برق را باید کاهش دهند. خوب است که راکتورهای ضد تشدید را با خازن های تصحیح ضریب توان نصب کنند.
- مصرف کننده ها می توانند از توزیع مناسب برای بارهای تک فاز استفاده کنند. ضمن این که استفاده از بارهایی که آلودگی کمتری تولید می کنند نیز توصیه می شود. به کار بردن فیلترهای هارمونیکی در محل بارهای آلوده کننده مفید واقع می شود. استفاده از جبران کننده های استاتیکی توان راکتیو موازی و راکتور محدودکننده جریان هم در بهبود کیفیت کارآمد است.