با توجه به وضعیت مصرف کننده های جدید برق در صنایع که عموماً از نوع الکترونیک قدرت و غیر خطی هستند و هارمونیکزا می باشند طراحی و اجرای سیستمهای تأسیسات برق صنعتی نیازمند در نظر گرفتن ملاحظات کیفیت توان- Power Quality - می باشد.

لذا حتماً در این خصوص با شرکتها و افراد متخصص هماهنگی نمائید.

در مهر ۸۶ از يك كارخانه نساجي واقع در كرمان بازديد به عمل آمد اين كارخانه به دليل داشتن كنترل موتورهاي الكتريكي و نا مناسب بودن سايز كابلها مشكلات هارمونيكي ولتا‍ژي و جرياني داشتند كه مراحل ادامه كار شامل اندازه گيري و بهبود نقاط ضعف شبكه برق در دستور كار است.

 

 پیرو بحثهای گذشته در مواردی که مطالعات کافی انجام شد می توان از طریف فیلترهای هارمونیکی میزان هارمونیکی مربوطه را در شبکه کاهش داد که البته این فیلترهای انواع مختلفی از نظر عملکرد و مشخصه دارند.

طی چند ماه گذشته این شرکت در پی بررسی شرکتهای مختلف سازنده و ارائه دهنده این فیلترها موفق شد که  یک شرکت که از نظر فنی و اقتصادی مناسب باشد انتخاب کند و هم اکنون مراحل اولیه جهت انعقاد قراردادهای فنی و نمایندگی با آن در حال انجام است.

امید است بتوانیم در این زمینه سریعاٌ به یک جواب خوب برسیم. فیلترهای ساخت این شرکت از نظر فنی کیفیت عالی و قیمت مناسب برای صنعت کشورمان دارد.

 

مزاياي فني و اقتصادي كاهش هارمونيك‎‎ها

اگرچه بحث تفصيلي درمورد خسارات هارمونيك‎‎ها ، پيچيده است ولي مي‎توان در يك جمع‎‎بندي اجمالي مزاياي كاهش هارمونيك‎‎ها را به‎شرح زير بيان نمود :

1)كاهش تلفات تجهيزات الكتريكي و شبكه برق‎‎رساني

2)آزادسازي ظرفيت تجهيزات شبكه مانند موتورهاي الكتريكي و ترانسفورماتورها

3)افزايش طول عمر تجهيزات به‎دليل كاهش تلفات و كاهش درجه حرارت

4)كاهش احتمال رزونانس موازي و سري در شبكه

5)افزايش راندمان موتورهاي الكتريكي

6)كاهش خطاي عملكرد رله‎‎ها ، تجهيزات كنترلي و حفاطتي شبكه ناشي از تأثيرات هارمونيك‎‎ها

7)كاهش خطاي قرائت دستگاه‎‎هاي اندازه‎گيري و كنتورها و در نتيجه كاهش خطاي مبالغ دريافتي از مشتركين

8) عملكرد بهتر تجهيزات شبكه و مشتركين از جمله ماشين‎‎هاي الكتريكي به‎دليل كاهش اثر گشتاورهاي مخالف به‎واسطه برخي از هارمونيك‎‎ها

9)بهبود رضايت مشتركين به‎دليل بهبود كيفيت توان

 

 

استانداردها

استانداردهای مختلف دنیا و استاندارد ایران در این زمینه موجود می باشد. در صورت نیاز تماس بگیرید.

 

علت ايجاد اعوجاج هارمونيكي

اعوجاج هارمونيكي در سيستم‎هاي قدرت ناشي از عناصر غيرخطي مي‎باشد. عنصر غيرخطي عنصري است كه جريان آن متناسب با ولتاژ اعمالي نمي‎باشد افزايش چند درصدي ولتاژ ممكن است باعث شود كه جريان دوبرابر شده و نيز موج جريان شكل ديگري به خود بگيرد. اين مورد ساده اي از منبع توليد اعوجاج در سيستم قدرت مي‎باشد.

 

هر شكل موج اعوجاجي پريوديك را مي‎توان به صورت جمع موج‎هاي سينوسي بيان نمود. يعني وقتي كه شكل موج از يك سيكل به سيكل ديگر تغيير نكند، اين موج را مي‎توان به صورت جمع امواج سينوسي خالص كه درآن فركانس هر موج سينوسي، مضرب صحيحي از فركانس اصلي موج اعوجاجي است نمايش داد. اين موج‎هاي سينوسي كه فركانس آن‎ها ضريب صحيحي از فركانس اصلي مي‎باشند، هارمونيك‎هاي مؤلفه اصلي گويند. جمع اين موج‎هاي سينوسي به سري فوريه معروف است اين مفهوم رياضي اولين بار توسط فوريه رياضيدان فرانسوي مورد توجه قرار گرفت.

 

تجهيزات آسيب‎‎پذير

موتورهاي الكتريكي ازجمله وسايلي هستند كه درمعرض بيشترين اثر نامطلوب هارمونيك‎ها قراردارند، هارمونيك حاصل‎‎از ولتاژ تغذيه باعث تلفات بالاتر در موتورهاي الكتريكي شده كه باعث كاهش ظرفيت‎ نامي مي‎‎شود. كاهش عمر و فرسوده شدن عايق‎‎بندي موتور به‎‎‎خاطر افزايش دماي داخلي بالاتراز ميزان نامي، از ديگر اثرات نامطلوب هارمونيك‎ها در موتورهاي الكتريكي است.

سيستم عايق‎‎بندي آسيب‎‎پذيرترين قسمت يك موتور الكتريكي درمقابل افزايش دماي حاصل‎‎از هارمونيك است. تسريع در‎ فرسايش، خطا و مشكلات عايقي و كاهش عمر معمول‎‎ترين نشانه‎‎هاي مشاهده شده در سيستم‎هاي عايقيِ درمعرض اضافه حرارت، مي‎‎باشد.

 

منابع توليد هارمونيك

پيدايش عناصر نيمه هادي و المان‎‎هاي غيرخطي نظير ديود ، تريستور و ... و استفادة فراوان از آنها در شبكه‎‎هاي قدرت عامل جديدي براي ايجاد هارمونيك در سيستم‎هاي قدرت به‎وجود آورد. كاربرد اين عناصر را مي‎توان در تجهيزات و سيستم‎هاي قدرت زير ديد:

-         كوره‎هاي قوس الكتريكي و القايي

-         يكسوكننده‎‎ها و مبدل‎‎هاي الكترونيك قدرت

-         تجهيزات مورد استفاده در كنترل‎‎كننده‎هاي سرعت ماشين‎هاي الكتريكي ( VSD)

-         كاربرد SVC بعنوان ابزار مهمي دركنترل توان راكتيو

-         بارهاي غيرخطي شامل دستگاه‎‎هاي جوشكاري

-         جريان مغناطيسي ترانسفورماتور

از سوي ديگر عوامل زير را نيز مي‎توان به عنوان توليدكنندة هارمونيك در نظر گرفت:

-         توليد شكل موج غير سينوسي توسط ماشين‎هاي سنكرون ناشي از وجود شيارها و عدم توزيع يكنواخت سيم‎‎پيچي‎هاي استاتور

-         توزيع غير سينوسي فوران مغناطيسي در ماشين‎هاي سنكرون

همچنين صنايع زير را مي‎توان از جمله عوامل توليد هارمونيك در شبكه‎هاي الكتريكي محسوب نمود:

-    صنايع شامل مجتمع‎هاي شيميايي و پتروشيمي و نيز صنايع ذوب آلومينيم كه از يكسوكننده‎هاي پرقدرت براي توليد برق DC مورد نيـاز انجام فرآيندهاي شيميـائي و ذوب آلومينيـم استفـاده مي‎كنند. با توجـه به قـدرت بالا، اين يكسـوكننده‎ها هارمونيك قابل ملاحظه‎اي در شبكة قدرت به وجود مي‎آورند.

-    استفاده از سيستم‎هاي الكترونيك قدرت در سيستم حمل و نقل برقي مانند اتوبوس برقي و متروها باعث مي‎شود سطوح زيادي از هارمونيك به سيستم توزيع تزريق شود.

-    بارهاي غيرخطي مانند كوره‎هاي قوس الكتريكي كه در صنايع  ذوب‎‎آهن استفاده مي‎شود از عوامل توليد هارمونيك در مقياس بزرگ مي‎باشند.

مقدمه

هنگامي‎‎كه استفاده از مبدل‎هاي الكترونيك قدرت در اواخر دهه 1970 معمول گرديد، توجه بسياري از مهندسين شركت‎هاي برق درمورد توانايي پذيرش اعوجاج هارمونيكي توسط سيستم‎هاي قدرت را برانگيخت . پيش‎‎بيني‎هاي مأيوس‎‎كننده‎‎اي از سرنوشت سيستم‎‎هاي قدرت درصورت اجازه استفاده ازاين تجهيزات انجام گرفت. درحالي‎‎كه بعضي ازاين نگراني‎ها احتمالاً بيش از حد قلمداد گرديدند، ولي بررسي مفهوم كيفيت برق مديون اين افراد به‎دليل پيگيري آنها درمورد اين مسئله مي‎‎باشد.

بروز هارمونيك در سيستم‎هاي برق اولين پيامد عناصر غيرخطي در شبكه است. به‎‎‎خاطر گسترش فزاينده استفاده از عناصر غيرخطي در سيستم‎‎هاي برق، مانند راه‎‎اندازها (درايورهاي تنظيم سرعت) و مبدل‎‎هاي الكترونيكي قدرت، مقدار هارمونيك شكل موج جريان و ولتاژ به‎‎‎طور چشمگيري افزايش يافته است و بنابراين اهميت موضوع كاملاً مشخص است.

 

بررسي مسائل هارمونيك‎‎ها منجر به تحقيقاتي گرديد كه نتايج آن نقطه‎‎نظرات متعددي درمورد كيفيت برق بود. به‎‎نظر برخي از محققين، اعوجاج هارمونيكي هنوز مهمترين مسئلـه كيفيت برق مي‎‎باشد. مسائل هارمونيكي با بسياري از قوانين معمولي طراحي سيستم‎هاي قدرت و عملكرد آن تحت فركانس اصلي مغاير است. بنابراين مهندس برق با پديده‎‎هاي ناآشنايي روبرو مي‎‎شود كه نياز به ابزار پيچيده و تجهيزات پيشرفته براي حل مشكلات و تجزيه و تحليل آنها دارد. گرچه تحليل مسائل هارمونيكي مي‎‎تواند دشوار باشد، ولي خوشبختانه همة سيستم قدرت داراي مشكل هارمونيكي نيست و فقط درصد كمي از فيدرهاي مربوط به سيستم‎هاي توزيع تحت‎‎تأثير عوامل ناشي از هارمونيك‎‎ها قرار مي‎‎گيرند. مشتركين برق در صورت وجود هارمونيك‎ها مشكلات زيادتري از شركت‎هاي برق را تحمل مي‎كنند. مشتركين صنعتي كه از محركه‎‎هاي موتور با قابليت تنظيم سرعت، كوره‎‎هاي قوس الكتريكي، كوره‎‎هاي القايي، يكسوكننده‎‎ها ، اينورترها، دستگاه‎‎هاي جوش و نظاير آن استفاده مي‎‎كنند، نسبت به مسائل ناشي از اعوجاج هارمونيكي ضربه‎‎پذيرتر از بقية مشتركين مي‎باشند.

اعوجاج هارمونيكي يك پديده جديد در سيستم‎هاي قدرت به شمار نمي‎رود. نگراني ناشي از اعوجاج در بسياري از دوره‎ها درسيستم‎هاي قدرت الكتريكي جريان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوي منابع و مطالب تكنيكي دهه‎هاي قبل نشان مي‎دهد كه مقالات مختلفي دررابطه با اين موضوع انتشار يافته است. اولين منابع هارمونيكي شناخته‎‎شده، ترانسفورماتورها بودند و اولين مشكل نيز در سيستم‎هاي تلفن پديد آمد. استفاده گروهي از لامپ‎هاي قوس الكتريك به‎‎‎دليل مؤلفه‎هاي هارمونيكي توجهات خاصي را برانگيخت ولي اين مسائل به اندازه اهميت مسئله مبدل‎هاي الكترونيك قدرت در سال‎هاي اخير نبوده است.

خوشبختانه در طي اين سال ها پژوهشگران متوجه شده اند كه اگر سيستم انتقال به نحو مناسبي طراحي گردد، به‎‎نحوي كه بتواند مقدار توان مورد نياز بارها را به راحتي تأمين نمايد، احتمال ايجاد مشكل ناشي از هارمونيك‎ها براي سيستم قدرت بسيار كم خواهدبود، گرچه اين هارمونيك‎ها مي‎توانند موجب مسائلي در سيستم‎هاي مخابراتي شوند. اغلب در سيستم‎هاي قدرت مشكلات زماني بروز مي‎كنند كه خازن‎هاي موجود در سيستم باعث ايجاد تشديد دريك فركانس هارمونيكي گردند. دراين شرايط اغتشاشات و اعوجاجات، بسيار بيش از مقادير معمول مي‎گردند. امكان ايجاد اين مشكلات در مورد مراكز كوچك مصرف وجود دارد ولي شرايط بدتر در سيستم‎هاي صنعتي به‎دليل درجه زيادي از تشديد رخ مي‎دهد.