امروزه قطعی برق ناگهانی در بسیاری موارد باعث اختلال در جنبه‌های مختلف زندگی روزمره می‌شود. فعالیتهای تجاری، صنعتی، اداری، پزشکی و سایر مشاغل نیز از این قاعده مستثنی نیستند. همچنین بسیاری از دستگاه های الکتریکی (نظیر سیستمهای کامپیوتری و دیتاسنترها) به نوسانات برق شهر مانند کاهش یا افزایش لحظه‌ای یا بلند مدت ولتاژ و تغییرات فرکانس برق ورودی حساس هستند. معمولاً عملکرد مداوم این تجهیزات، به صورت بدون وقفه و بدون اختلال حائز اهمیت است. به همین دلیل اینگونه بارها برای عملکرد صحیح، به یک منبع تأمین برق با قابلیت اطمینان بالا نیاز دارند. در این مقاله قصد داریم ضمن معرفی انواع ناپایداری‌های برق شهر و اختلالات کیفیت توان و نوسانات و قطعی برق ، کاربرد یو پی اس و استابلایزر به منظور حفاظت بارهای حساس در برابر این نوسانات را شرح دهیم.
انواع اختلالات کیفیت توان و نوسانات برق
برخی اختلالات کیفیت توان و نوسانات برق عبارتند از:
1) کاهش ولتاژ (voltage sag):
یکی از انواع نوسانات برق کاهش ولتاژ می‌باشد.
تعریف: کاهش دامنه ولتاژ بین 10% تا 90% مقدار نامی در فرکانس نامی سیستم قدرت (50 هرتز) به مدت نیم سیکل (10 میلی‌ثانیه) تا یک دقیقه. شکل 1 نمونه‌ای از این کاهش ولتاژ را نشان می‌دهد.
دلایل: وقوع خطا مثل اتصال کوتاه در شبکه انتقال و توزیع (اکثر مواقع در فیدرهای موازی) – اتصال بارهای سنگین و راه اندازی موتورهای بزرگ.
نتایج: اختلال در عملکرد تجهیزات IT که حتی ممکن است منجر به خاموشی آن‌ها شود – اختلال در عملکرد کنتاکتورها و رله های الکترومکانیکی و خاموشی یا کاهش بازده موتورهای الکتریکی.
2) قطعی برق کوتاه مدت (very short interruption):
مورد بعدی از انواع اختلالات و نوسانات برق ، قطعی برق کوتاه مدت است.
تعریف: قطعی برق به مدت چند میلی ثانیه تا یک الی دو ثانیه.
دلایل: عمدتاً به دلیل قطعی برق و وصل مجدد اتوماتیک دستگاههای حفاظتی برای حذف یک بخش معیوب شبکه. علل اصلی خطا عبارتند از: شکست عایقی و رعد و برق. شکل 2 نمونه‌ای از این قطع برق را نشان می‌دهد.
نتایج: اختلال در عملکرد تجهیزات حفاظتی – از بین رفتن اطلاعات و عملکرد نامطلوب تجهیزات پردازش داده – خاموشی تجهیزات حساس مانند رایانه‌های شخصی و PLC ها.
3) قطعی برق بلند مدت (long interruption):
تعریف: قطعی برق برای مدت بیشتر از یک الی دو ثانیه از دیگر موارد اختلالات و نوسانات برق می‌باشد.
دلایل: خرابی تجهیزات شبکه قدرت – قطع خطوط انتقال مثلاً به دلیل طوفان یا آتش سوزی – خطاهای انسانی – هماهنگی نامناسب رله های حفاظتی.
نتایج: خاموشی تمام تجهیزات.
4) نوسانات شدید و لحظه‌ای ولتاژ (voltage spike):
یکی از موارد آسیب زننده در بین انواع اختلالات توان و نوسانات برق ، نوسانات شدید و لحظه‌ای ولتاژ است.
تعریف: تغییر بسیار سریع دامنه ولتاژ برای مدت زمان چند میکرو ثانیه تا چند میلی ثانیه. این تغییرات ممکن است به هزار ولت، حتی در ولتاژ فشار ضعیف برسد. شکل 3 نمونه‌ای از این نوسانات شدید را نشان می‌دهد.
دلایل: رعد و برق – کلیدزنی خطوط انتقال یا خازن های اصلاح ضریب توان و قطع بارهای سنگین.
نتایج: از بین رفتن تجهیزات به ویژه قطعات الکترونیکی و مواد عایق – خطاهای پردازش داده یا از دست دادن اطلاعات – تداخل الکترومغناطیسی.
5) افزایش ولتاژ (voltage swell):
این مورد نیز مانند کاهش ولتاژ از انواع نوسانات برق می‌باشد.
تعریف: افزایش موقت دامنه‌ی ولتاژ فراتر از محدوده استاندارد در فرکانس نامی سیستم قدرت (50 هرتز) به مدت بیش از یک سیکل و معمولاً کمتر از چند ثانیه.
دلایل: راه اندازی یا توقف بارهای سنگین، تنظیم نامناسب تپ ترانسفورماتورهای قدرت (عمدتاً در ساعات غیر اوج).
نتایج: از بین رفتن اطلاعات – سوسو زدن لامپ و صفحه نمایش – خاموشی یا خسارت به تجهیزات حساس در صورتی که ولتاژ خیلی زیاد باشد.
6) اعوجاج هارمونیکی (harmonic distortion):
تعریف: غیر سینوسی شدن شکل موج جریان یا ولتاژ. شکل موج نهایی، مجموع امواج سینوسی مختلف با دامنه و فاز مختلف است و دارای فرکانس‌هایی است که چند برابر فرکانس سیستم قدرت (50 هرتز) هستند. شکل 4 نمونه‌ای از این نوسانات برق را نشان می‌دهد. منابع کلاسیک: ماشینهای الکتریکی که در بالای نقطه زانویی (knee point) منحنی اشباع مغناطیسی کار می‌کنند. کوره های قوس – دستگاه های جوشکاری – یکسو کننده ها و موتورهای dc جاروبک‌دار.منابع مدرن: تمام بارهای غیر خطی مانند تجهیزات الکترونیک قدرت نظیر منابع تغذیه سوئیچینگ – تجهیزات پردازش داده – لامپهای FPL ، CFL و فلوئورسنت.
نتایج: افزایش احتمال وقوع تشدید (رزونانس) – عبور جریان از سیم نول در سیستمهای 3 فاز – گرم شدن بیش از حد تمام کابلها و تجهیزات – کاهش بازده ماشین های الکتریکی – تداخل الکترومغناطیسی با سیستمهای مخابراتی – خطا در کار دستگاههای اندازه‌گیری
7) نوسان ولتاژ (voltage flicker):
یکی از رایج ترین موارد نوسان برق و کیفیت توان نوسان ولتاژ است.
تعریف: نوسان دامنه ولتاژ توسط یک سیگنال با فرکانس صفر تا 30 هرتز. شکل 5 نمونه‌ای از فلیکر ولتاژ را نشان می‌دهد.
منابع: کوره های قوس – راه اندازی و توقف مکرر موتور الکتریکی (به عنوان مثال آسانسور).
نتایج: شبیه کاهش ولتاژ – سوسو زدن نور لامپ‌ها و صفحه نمایش.
8) نویز (noise):
نویز نیز یکی از انواع اختلالات و نوسانات برق می‌باشد.
تعریف: قرار گرفتن سیگنال های فرکانس بالا بر شکل موج اصلی سیستم قدرت. شکل 6 نمونه‌ای از نویز ولتاژ را نشان می‌دهد.
دلایل: تداخل الکترومغناطیسی ناشی از امواج فرکانس بالا مانند مایکروویو – اختلالات ناشی از دستگاه های جوشکاری – کوره های قوس و تجهیزات الکترونیکی – سیستم زمین نامناسب.
نتایج: اختلال در تجهیزات الکترونیکی حساس که معمولاً مخرب نیست. ممکن است باعث از دست رفتن دادهها و خطاهای پردازش داده شود.
9) عدم تعادل ولتاژ (voltage unbalance):
مورد آخر از اختلالات کیفیت توان و نوسانات برق عدم تعادل ولتاژ است.
تعریف: عدم برابری دامنه ی ولتاژ یا اختلاف فاز بین فازهای مختلف در یک سیستم سه فاز. شکل 7 نمونه‌ای از عدم تعادل ولتاژ را نشان می‌دهد.
دلایل: بارهای تک فاز بزرگ مثل کوره القایی – توزیع نادرست تمام بارهای تک فاز در سه فاز سیستم – وقوع خطاهای طبیعی و انسانی.
نتایج: سیستمهای نامتقارن حاکی از وجود یک توالی منفی است که برای تمام بارهای سه فاز مضر است. در این بین ماشینهای القایی سه فاز بیشترین آسیب را می بینند.
منبع: behrad.co
انواع اختلالات کیفیت توان و نوسانات برق
برخی اختلالات کیفیت توان و نوسانات برق عبارتند از:
1) کاهش ولتاژ (voltage sag):
یکی از انواع نوسانات برق کاهش ولتاژ می‌باشد.
تعریف: کاهش دامنه ولتاژ بین 10% تا 90% مقدار نامی در فرکانس نامی سیستم قدرت (50 هرتز) به مدت نیم سیکل (10 میلی‌ثانیه) تا یک دقیقه. شکل 1 نمونه‌ای از این کاهش ولتاژ را نشان می‌دهد.
دلایل: وقوع خطا مثل اتصال کوتاه در شبکه انتقال و توزیع (اکثر مواقع در فیدرهای موازی) – اتصال بارهای سنگین و راه اندازی موتورهای بزرگ.
نتایج: اختلال در عملکرد تجهیزات IT که حتی ممکن است منجر به خاموشی آن‌ها شود – اختلال در عملکرد کنتاکتورها و رله های الکترومکانیکی و خاموشی یا کاهش بازده موتورهای الکتریکی.
2) قطعی برق کوتاه مدت (very short interruption):
مورد بعدی از انواع اختلالات و نوسانات برق ، قطعی برق کوتاه مدت است.
تعریف: قطعی برق به مدت چند میلی ثانیه تا یک الی دو ثانیه.
دلایل: عمدتاً به دلیل قطعی برق و وصل مجدد اتوماتیک دستگاههای حفاظتی برای حذف یک بخش معیوب شبکه. علل اصلی خطا عبارتند از: شکست عایقی و رعد و برق. شکل 2 نمونه‌ای از این قطع برق را نشان می‌دهد.
نتایج: اختلال در عملکرد تجهیزات حفاظتی – از بین رفتن اطلاعات و عملکرد نامطلوب تجهیزات پردازش داده – خاموشی تجهیزات حساس مانند رایانه‌های شخصی و PLC ها.
3) قطعی برق بلند مدت (long interruption):
تعریف: قطعی برق برای مدت بیشتر از یک الی دو ثانیه از دیگر موارد اختلالات و نوسانات برق می‌باشد.
دلایل: خرابی تجهیزات شبکه قدرت – قطع خطوط انتقال مثلاً به دلیل طوفان یا آتش سوزی – خطاهای انسانی – هماهنگی نامناسب رله های حفاظتی.
نتایج: خاموشی تمام تجهیزات.
4) نوسانات شدید و لحظه‌ای ولتاژ (voltage spike):
یکی از موارد آسیب زننده در بین انواع اختلالات توان و نوسانات برق ، نوسانات شدید و لحظه‌ای ولتاژ است.
تعریف: تغییر بسیار سریع دامنه ولتاژ برای مدت زمان چند میکرو ثانیه تا چند میلی ثانیه. این تغییرات ممکن است به هزار ولت، حتی در ولتاژ فشار ضعیف برسد. شکل 3 نمونه‌ای از این نوسانات شدید را نشان می‌دهد.
دلایل: رعد و برق – کلیدزنی خطوط انتقال یا خازن های اصلاح ضریب توان و قطع بارهای سنگین.
نتایج: از بین رفتن تجهیزات به ویژه قطعات الکترونیکی و مواد عایق – خطاهای پردازش داده یا از دست دادن اطلاعات – تداخل الکترومغناطیسی.
5) افزایش ولتاژ (voltage swell):
این مورد نیز مانند کاهش ولتاژ از انواع نوسانات برق می‌باشد.
تعریف: افزایش موقت دامنه‌ی ولتاژ فراتر از محدوده استاندارد در فرکانس نامی سیستم قدرت (50 هرتز) به مدت بیش از یک سیکل و معمولاً کمتر از چند ثانیه.
دلایل: راه اندازی یا توقف بارهای سنگین، تنظیم نامناسب تپ ترانسفورماتورهای قدرت (عمدتاً در ساعات غیر اوج).
نتایج: از بین رفتن اطلاعات – سوسو زدن لامپ و صفحه نمایش – خاموشی یا خسارت به تجهیزات حساس در صورتی که ولتاژ خیلی زیاد باشد.
6) اعوجاج هارمونیکی (harmonic distortion):
تعریف: غیر سینوسی شدن شکل موج جریان یا ولتاژ. شکل موج نهایی، مجموع امواج سینوسی مختلف با دامنه و فاز مختلف است و دارای فرکانس‌هایی است که چند برابر فرکانس سیستم قدرت (50 هرتز) هستند. شکل 4 نمونه‌ای از این نوسانات برق را نشان می‌دهد. منابع کلاسیک: ماشینهای الکتریکی که در بالای نقطه زانویی (knee point) منحنی اشباع مغناطیسی کار می‌کنند. کوره های قوس – دستگاه های جوشکاری – یکسو کننده ها و موتورهای dc جاروبک‌دار.منابع مدرن: تمام بارهای غیر خطی مانند تجهیزات الکترونیک قدرت نظیر منابع تغذیه سوئیچینگ – تجهیزات پردازش داده – لامپهای FPL ، CFL و فلوئورسنت.
نتایج: افزایش احتمال وقوع تشدید (رزونانس) – عبور جریان از سیم نول در سیستمهای 3 فاز – گرم شدن بیش از حد تمام کابلها و تجهیزات – کاهش بازده ماشین های الکتریکی – تداخل الکترومغناطیسی با سیستمهای مخابراتی – خطا در کار دستگاههای اندازه‌گیری
7) نوسان ولتاژ (voltage flicker):
یکی از رایج ترین موارد نوسان برق و کیفیت توان نوسان ولتاژ است.
تعریف: نوسان دامنه ولتاژ توسط یک سیگنال با فرکانس صفر تا 30 هرتز. شکل 5 نمونه‌ای از فلیکر ولتاژ را نشان می‌دهد.
منابع: کوره های قوس – راه اندازی و توقف مکرر موتور الکتریکی (به عنوان مثال آسانسور).
نتایج: شبیه کاهش ولتاژ – سوسو زدن نور لامپ‌ها و صفحه نمایش.
8) نویز (noise):
نویز نیز یکی از انواع اختلالات و نوسانات برق می‌باشد.
تعریف: قرار گرفتن سیگنال های فرکانس بالا بر شکل موج اصلی سیستم قدرت. شکل 6 نمونه‌ای از نویز ولتاژ را نشان می‌دهد.
دلایل: تداخل الکترومغناطیسی ناشی از امواج فرکانس بالا مانند مایکروویو – اختلالات ناشی از دستگاه های جوشکاری – کوره های قوس و تجهیزات الکترونیکی – سیستم زمین نامناسب.
نتایج: اختلال در تجهیزات الکترونیکی حساس که معمولاً مخرب نیست. ممکن است باعث از دست رفتن دادهها و خطاهای پردازش داده شود.
9) عدم تعادل ولتاژ (voltage unbalance):
مورد آخر از اختلالات کیفیت توان و نوسانات برق عدم تعادل ولتاژ است.
تعریف: عدم برابری دامنه ی ولتاژ یا اختلاف فاز بین فازهای مختلف در یک سیستم سه فاز. شکل 7 نمونه‌ای از عدم تعادل ولتاژ را نشان می‌دهد.
دلایل: بارهای تک فاز بزرگ مثل کوره القایی – توزیع نادرست تمام بارهای تک فاز در سه فاز سیستم – وقوع خطاهای طبیعی و انسانی.
نتایج: سیستمهای نامتقارن حاکی از وجود یک توالی منفی است که برای تمام بارهای سه فاز مضر است. در این بین ماشینهای القایی سه فاز بیشترین آسیب را می بینند.
منبع: behrad.co
- چهارشنبه ۱۰ آبان ۰۲ ۱۷:۱۵ ۵۴ بازديد
- ۰ نظر