سرویس علمی "برق نيوز": در سالهای اخیر حوادث تازهای باعث بروز اشکال در سیستمهای قدرت شده که حتی از دید دستگاههای اندازه گیری پنهان مانده و یا سیستمهای حفاظت را غافلگیر کرده است. به عنوان نمونه در ژانویه ۱۹۹۲ یک سیستم رایانهای جدید در یک شرکت بیمه در پاریس نصب شد، اما مدت کمی بعد از وصل سیستم به برق، کلید اصلی عمل کرد و برق کل سیستم را قطع کرد. پس از صرف زمان و پول زیادی معلوم شد که این اتفاق به خاطر اضافه بار بیش از حد سیم نول سیستم بوده است.
با اینکه بار سیستم یک بار سه فاز متقارن بوده، اما جریان عبوری از سیم نول به مقدار شگفت آور ۶۵ درصد جریان سیم فاز میرسید. درحالی که مقدار جریان مجاز رله محافظ سیم نول، ۵۰ درصد مقدار جریان مجاز رله محافظ سیم فاز بود (در سیستم سه فاز متقارن، جریان سیم نول باید صفر باشد و بنابراین مقدار ۶۵ درصد جریان فاز برای سیم نول یک اتفاق غیرمنتظره بود که سیستم را غافلگیر کرد). در یک مورد دیگر یک ترانسفورماتور KVA ۳۰۰ خراب شد، درحالی که دستگاههای اندازه گیری نوع متوسط سنج هیچ گونه اضافه باری را نشان ندادند، اما موقعی که ترانسفورماتور جایگزین شده نیز خیلی زود بعد از نصب خراب شد، با کمک دستگاههای اندازه گیری موثرسنج واقعی معلوم شد که به خاطر جریانهای هارمونیکی، ترانسفورماتور دچار اضافه بار قابل ملاحظهای بوده است.
تمام این مشکلات ریشه در یک عامل دارد و آن اعوجاج (خرابی) بیش از معمول جریان یا ولتاژ تحویلی به مصرف کننده است. این اعوجاج چندین اثر مخرب دارد، از جمله افزایش گرمای اجزای سیستم توزیع، نوسانات مکانیکی ژنراتورها و موتورها، خرابی عایقها یا خازنها به خاطر پدیده تشدید الکتریکی و گذشته از افزایش نویز صوتی، باعث خراب شدن عملکرد سیستمهای مخابراتی PLC و رفتار غیرقابل پیش بینی سیستمهای حفاظت نصب شده، میشود.
علت اصلی این مشکلات که نوعی آلودگی الکترومغناطیسی است، رشد وسایل الکترونیکی در سیستم قدرت است رایانهها و تلویزیونهای رنگی و سیستمهای مجهز به لامپهای خلاء حتی لامپهای فلورسنت استاندارد، موتورهای کنترل شده باالمانهای الکترونیک قدرت و شارژ کنندههای باطری از جمله این وسایل هستند.
پیش بینیهای نگران کنندهای از سر نوشت سیستمهای قدرت در صورت اجازه استفاده از این تجهیزات انجام گرفت. در حالی که بعضی از این پیش بینیها بیش از حد قلمداد میشد، ولی بررسی مفهوم کیفیت برق مدیون آنها، بدلیل پیگیری درباره این مسئله نو ظهور میباشد. بروز هارمونیکها در سیستمهای قدرت ناشی از استفاده عناصر غیر خطی در شبکه میباشد. اصولا هارمونیکها آلوده سازی شکل موج را در اشکال سینوسی آنها نشان میدهند. ولی فقط در مضارب فرکانس اصلی. تخریب شکل موج را میتوان در فرکانسهای مختلف (مضارب فرکانس اصلی) به عنوان یک نوسان دورهای به وسیله آنالیز فوریه تجزیه و تحلیل کرد. در حال حاضر هارمونیکهای فرد و زوج و مرتبه ۳ در اندازههای مختلف ضرایب فرکانسهای مختلف در سامانههای الکتریکی موجودند که مستقیما تجهیزات سامانه الکتریکی را متاثر میسازند. در معنایی وسیعتر هارمونیکهای زوج و مرتبه ۳ هریک تلاش میکنند که دیگری را خنثی نمایند. ولی در مدت زمانی که بار نا متعادل است این هارمونیکهای زوج و مرتبه ۳ منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژی شدید میشوند. با تمام احوال هارمونیکهای فرد اول مانند هارمونیک ۵، ۷، ۱۱، ۱۳ و. عملکرد این تجهیزات الکتریکی را تحت تاثیر قرار میدهند.
هارمونیکهای ولتاژ و جریان تاثیرات متفاوتی بر تجهیزات الکتریکی دارند. ولی عموما بیشتر تجهیزات الکتریکی به هارمونیکهای ولتاژ بسیار حساس اند. تجهیزات اصلی نیرو مانند موتورها، خازنها و ... به وسیله هارمونیکهای ولتاژ متاثر میشوند. به طور عمده هارمونیکهای جریان موجب تداخل مغناطیسی میشود.
عناصر غیر خطی در سیستمهای برق، مانند:
راه اندازها، درایورهای تنظیم سرعت، مبدلهای الکترونیک قدرت و ... مقدار هارمونیک شکل موج جریان و ولتاژ به طور چشمگیری افزایش یافته که در نتیجه منجر به تحقیقاتی شد که نتایج آن به نقطه نظرات متعددی در مورد کیفیت برق بود.
به نظر برخی از محققان، اعواج هارمونیکی هنوز مهمترین مسئله کیفیت برق میباشد مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستمهای قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایر است. بنابراین مهندسین برق با پدیدههای نا آشنایی روبرو میشوند؛ که لازمه دانستن ریاضی خاص و نیاز به ابزار پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تجزیه تحلیل آنها دارد. اگر چه تحلیل مسائل هارمودنیکی میتواند دشوار باشد، اما درصد کمی از فیدرهای مربوط به سیستمهای توزیع تحت تاثیر عوامل ناشی از هارمونیکها قرار میگیرند. مصرف کنندههای برق خود هم میتواند تولید کننده هارمونیک باشند و هم در صورت وجود هارمونیک مشکلات زیاد تری از تولید کنندههای برق تحمل کنند. اعوجاج هارمونیکی در بسیاری از دورهها در سیستمهای قدرت الکتریکی جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوی کتب و منابع و مطالب تکنیکی دهههای قبل و اخیر نشان میدهد که مقالات مختلفی در رابطه با این موضوع انتشار یافته است. اولین منابع هارمونیکی ترانسفورماتورها بودند و نخستین مشکل نیز در سیستمهای تلفن پدید آمد.
استفاده از لامپهای قوس الکتریکی بدلیل مؤلفههای خاص هارمونیکی توجهات خاصی را برانگیخت، ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله مبدلهای الکترونیک قدرت در سالهای اخیر نبوده است. با پیشرفت تکنولوژی در سالهای اخیر استفاده از مبدلهای الکترونیک قدرت نیز افزایش چشمگیری داشته است. در طی سالهای اخیر پژوهشگران متوجه شدهاند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی شود به نحوی که بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تامین کند، احتمال ایجاد مشکل ناشی از هارمونیکها برای سیستمهای قدرت بسیار کم خواهد بود. گرچه این هارمونیکها موجب مسائلی در سیستمهای مخابراتی شوند. اغلب در سیستمهای قدرت مشکلات زمانی بروز کنند که خازنهای موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید در یک فرکانس هارمونیکی شوند. در این شرایط اغتشاشات و اعوجاجها، بسیار بیشتر از مقادیر معمول میگردند امکان ایجاد این مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف وجود دارد، ولی شرایط بدتر در سیستمهای صنعتی بدلیل درجه زیادی از تشدید رخ میدهد.
برای دانلود فایل کامل (به صورت ورد word) روی لینک زیر کلیک نمایید:
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.