کیفیت توان و راهکار‌های بهبود آن

اکثر صنایع بزرگ مساله کیفیت برق بصورت یک مشکل فزاینده، اسباب نگرانی صاحبان صنایع را نسبت به افزایش ضرر و زیان ناشی از آن فراهم کرده است. مشکلات ناشی از کیفیت نامطلوب برق از یکسو باعث صدمه دیدن تجهیزات حساس و گران قیمت شده و از سوی دیگر می‌تواند باعث بروز وقفه در تولید شود.
کیفیت مناسب برق نشان دهنده وضعیت مناسب تغییرات کمیت‌های ولتاژ، جریان و فرکانس بوده که خرابی و یا عملکرد نادرست تجهیزات شبکه ومشترکین را به دنبال نخواهد داشت. هر گونه اعوجاج در اندازه شکل ولتاژ جریان یا فرکانس که منجر به خرابی یا عملکرد غلط تجهیزات مصرف کنندگان گردد، باعث کاهش کیفیت برق می‌شود. به عبارت دیگر کیفیت توان تناسب توان الکتریکی تحویلی به تجهیز مصرف‌کننده را مشخص می‌کند. سنکرون کردن (همزمانی) فرکانس و فاز ولتاژ به شبکهء برق اجازه می‌دهد تا بدون افت کیفیت قابل توجه عملکرد مطلوب را داشته باشد. بدون توان الکتریکی مناسب یک تجهیز الکتریکی مانند تأسیسات الکترونیکی و حساس پزشکی، اینورتر‌های فرکانس متغیر، کنترلر‌های cnc، و ... ممکن است درست کار نکند یا خرابی نا به هنگام داشته باشد یا کلاً از کار بیفتد.


دلایل زیادی برای افت کیفیت توان برق وجود دارد مانند:
- برش‌ها یا وقفه‌ها می‌توانند سبب ایجاد اختلال در ریزپردازنده‌های پایه تجهیزاتی، چون کامپیوتر شوند که این سبب از دست رفتن داده‌ها می‌شود. - ایجاد جریان‌های سریع و ولتاژ غیر عادی ناشی از صاعقه، تجهیزات توان و تجهیزات تولید، هر دو ممکن است مستقیما تحت تأثیر و در معرض خرابی قرار گیرند.
- گرم شدن بیش از حد موتور الکتریکی ناشی از عدم تعادل ولتاژ که می‌توان عمر موتور را به نصف یا کمتر کاهش بدهد.
- عملکرد نادرست مبدل‌های فرکانسی مورد استفاده جهت کنترل دور موتور‌های القایی و مبدل‌های کنترل دور موتور dc
- عملکرد نادرست سیستم‌های حفاطتی نظیر رله و کنتاکتور
- آسیب دیدن تجهیزات الکترونیکی و ترکیدن خازن
- گرم شدن بیش از حد ترانس و کاهش عمر آن در اثر هارمونی‌ها
- گرم شدن خازن اصلاح ضریب قدرت و کاهش طول عمر یا ترکیدن آن


انواع پدیده‌ها و عوامل اختلال کیفیت توان عبارتند از:
- گذرا‌ها (موج ضربه گذرا، موج ضربه نوسانی)
- تغییرات بلند مدت ولتاژ (اضافه ولتاژ، کاهش ولتاژ، قطعی بلند مدت)
- تغییرات کوتاه مدت ولتاژ (برآمدگی ولتاژ، فلش ولتاژ، قطعی کوتاه مدت)
- عدم تعادل ولتاژ
- اعوجاج‌ها (هارمونیک ها، هارمونیک‌های میانی، نویز، پدیده برش)
- فلیکر ولتاژ
- تغییرات فرکانس


راهکار‌های بهبود کیفیت توان:
راهکار‌های مربوط به شرکت‌های برق و توزیع

۱- کاهش احتمال وقوع اتصال کوتاه شامل، هرس کردن شاخه درختان و شستشوی مقره‌ها
۲- کاهش، کنترل و استاندارد کردن مقاومت زمین
۳- تنظیم بار ترانس‌های توزیع
۴- کاهش اثرات مخرب صاعقه، پیوستگی سیستم زمین و استفاده از برقگیر مناسب
۵- گسترش و نوسازی شبکه
۶- نصب راکتور ضد تشدید به همراه خازن‌های تصحیح ضریب توان (detuning reactor)
۷- استفاده از تکنولوژی‌های نوین
۸- نصب فیلتر‌های مناسب جهت محدود کردن مولفه‌های هارمونیکی و عدم انتقال آلودگی از یک نقطه به نقطه دیگر


۴-۲- راه حل‌های مربوط به مصرف کنندگان
۱- استفاده از بار‌هایی که آلودگی کمتر ایجاد میکنند شبیه یکسوکننده‌های ۱۲ پالسه و یکسوکننده‌های با ضریب قدرت واحد (pfc)
۲- توزیع مناسب بار‌های تکفاز
۳- استفاده از فیلترهایهارمونیکی (پسیو، اکتیو و هیبرید) در محل بار‌های آلوده کننده
۴- استفاده از جبران کننده‌های استاتیکی توان راکتیو موازی (dstatcom, svc)
۵- استفاده از راکتور محدود کننده جریان