جودة الطاقة الكهربائية — نظرة عامة فنية

01 ما هي جودة الطاقة?

على المدى سلطة جودة (PQ) هو, بالمعنى الدقيق للكلمة, تسمية خاطئة. ما يصفه الانضباط في الواقع هو نوعية الجهد تسليمها إلى الحمل — ليست قوة بالمعنى الديناميكي الحراري. القوة النشطة هي ببساطة معدل نقل الطاقة; يتم تحديد التيار الذي يسحبه الحمل إلى حد كبير من خلال مقاومة الحمل الخاصة، وبالتالي فهو خارج نطاق التحكم المباشر للأداة. الجهد, على النقيض من ذلك, هو ما يوفره نظام العرض, وهو الجهد الذي تقيسه وتنظمه معايير IEC وIEEE. كما دوجان وآخرون. ملحوظة, إنها نوعية الجهد — بدلا من الطاقة أو التيار الكهربائي — التي يصفها مصطلح جودة الطاقة في الواقع. [1]

التعريف العملي يأتي من IEC 61000-4-30, الذي يؤطر PQ كمجموعة من معلمات الجهد القابلة للقياس — حجم, تكرار, شكل الموجي, والتماثل ثلاثي المراحل — يتم تقييمها مقابل حدود محددة عند نقطة قياس محددة. [2] في 50160 يأخذ نهجا تكميليا: وهو يصف الجهد الكهربي عند أطراف الإمداد الخاصة بالعميل في ظل ظروف التشغيل العادية ويذكر الحدود الإحصائية التي من المتوقع أن تظل هذه الخصائص ضمنها. [3] يعكس كلا الإطارين نفس الواقع الهندسي الأساسي: يتم تعريف الجودة بالنسبة للمواصفات, ليس في الملخص.

العرض المثالي هو الجيوب الأنفية النقية عند التردد المقدر, مع مقاومة مصدر صفر في جميع الترددات وتماثل مثالي ثلاثي الطور. عمليا, لم يتم استيفاء أي من هذه الشروط بالكامل. إن تخصص هندسة جودة الطاقة هو الدراسة المنهجية للانحرافات عن هذا المثل الأعلى وعواقبها على المعدات والعمليات الصناعية.

02 ظواهر جودة الطاقة

يتم تصنيف اضطرابات PQ بشكل تقليدي حسب مقياسها الزمني, محتواها الطيفي, وما إذا كانت مستمرة (حالة مستقرة) أو يحركها الحدث. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 1159 نطاق [4] واللجنة الانتخابية المستقلة 61000-2-5 تصنيف البيئة الكهرومغناطيسية [5] تنظيم الظواهر على هذه المحاور. توفر البطاقات أدناه خريطة توجيهية قبل دراسة كل ظاهرة بالتفصيل.

تتناول الأقسام التالية كل فئة بالتفصيل: الأصل الجسدي, الحدود القياسية الرئيسية, والعواقب العملية على المعدات والعمليات.

03 التوافقيات

ينشأ التشوه التوافقي عندما يسحب الحمل تيارًا غير جيبي من مصدر جيبي. بواسطة نظرية فورييه, يمكن تحليل أي شكل موجة دوري إلى مكون أساسي عند تردد النظام بالإضافة إلى مضاعفات الأعداد الصحيحة — التوافقيات — في 2F, 3و, 4و, وهلم جرا. [6] في أنظمة ثلاثية الطور, التوافقيات الثلاثية (3طريق, 9ال, 15ال…) تدور في تسلسل صفر وتضاف حسابيًا في الموصل المحايد; الخامس والسابع يسيطران على السلبية- وأطياف التسلسل الإيجابي على التوالي وهي الشغل الشاغل لمعظم الشبكات الصناعية.

مصادر

المصادر السائدة في شبكات التوزيع اليوم هي محولات الطاقة الإلكترونية: مقومات ستة نبضات في محركات التردد المتغير (VFDs) وإمدادات الطاقة غير المنقطعة, مصادر الطاقة ذات الوضع المبدل في معدات تكنولوجيا المعلومات, أفران القوس, وإضاءة الفلورسنت مع كوابح إلكترونية. يقوم المقوم الكلاسيكي ذو الستة نبضات برسم التوافقيات الحالية المميزة بأوامر 6k ± 1 (5ال, 7ال, 11ال, 13ال…) بأحجام تصل إلى 1/ساعة تقريبًا لحمل مصدر تيار مثالي. [7] Interharmonics — في مضاعفات غير صحيحة من الأساسي — يتم إنتاجها بواسطة المحولات الحلقية, معدات التدفئة التعريفي, وأفران القوس خلال مرحلة الذوبان الفوضوي.

عواقب المعدات

تنتج التيارات التوافقية التي تتدفق عبر ممانعات الشبكة قطرات جهد توافقية تشوه جهد الإمداد لجميع المعدات المتصلة. تقدم بنوك المكثفات مقاومة منخفضة عند الترددات التوافقية وتكون عرضة للحمل الزائد والفشل; بالاشتراك مع محاثة الخط، يمكن أن تشكل دوائر رنين متوازية تعمل على تضخيم توافقي معين بعامل 10 أو أكثر على تردد الرنين. تواجه المحركات التحريضية خسائر إضافية من الحديد والنحاس تتناسب مع مربع التيار التوافقي. قد تتطلب المحولات تخفيض التصنيف عند توفير الأحمال غير الخطية — نظام تصنيف العامل K (أنسي/آي إي إي C57.110) يوفر الأساس الكمي لهذا التقييم. [8] يمكن لأجهزة قياس الطاقة الإلكترونية التي تستخدم خوارزميات عبور الجهد أن تسجل أخطاء قياس كبيرة في ظل ظروف الجهد المشوهة.

الحدود والمعايير

IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 519-2022 يحدد حدود التيار التوافقي عند نقطة الاقتران المشترك (PCC) كدالة لنسبة الدائرة القصيرة I_SC/أنا_ال. عميل لديه اتصال إمدادات ضعيف (نسبة منخفضة) تواجه حدودًا أكثر صرامة لأن حقنها التوافقي ينتج تشوهًا أكبر للجهد على الشبكة المشتركة. [9] في 50160 يحد من توافقيات الجهد الفردي إلى 5–6% للمكونات ذات الترتيب المنخفض ويحدد THD الشامل_في سقف 8% في محطات إمداد الجهد المنخفض في ظل ظروف التشغيل العادية. [3] اللجنة الانتخابية المستقلة 61000-4-7 يحدد المعيار طريقة القياس المستندة إلى DFT, بما في ذلك قواعد التجميع والتجميع, التي يجب أن تنفذها الأدوات لتحقيق نتائج قابلة للمقارنة. [10]

04 يتدلى الجهد, تتضخم, والانقطاعات

A تبلد الجهد (IEC: تراجع الجهد) هو تخفيض قصير الأمد في جهد جذر متوسط ​​التربيع إلى ما بين 10% و 90% من القيمة الاسمية, تستمر من نصف دورة إلى دقيقة واحدة. [4] يعد انخفاض الجهد من أهم اضطرابات PQ من الناحية الاقتصادية بالنسبة للصناعات التحويلية والمعالجة. قدرت دراسة أجراها معهد بحوث البترول ومعهد CEIDS التكلفة السنوية لاضطرابات جودة الطاقة للصناعة الأمريكية بما يتراوح بين ذلك $119 و $188 مليار, مع تراجع الجهد المسؤول عن الحصة الأكبر. [11]

أصول يتدلى الجهد

تنشأ غالبية حالات انخفاض الجهد من أعطال الدائرة القصيرة في شبكة التوزيع أو النقل. يؤدي خطأ واحد من الخط إلى الأرض إلى خفض جهد الطور عند جميع قضبان التوصيل القريبة كهربائيًا من الخطأ — بما في ذلك العملاء الذين يتم تغذيتهم من مغذيات مجاورة في نفس المحطة الفرعية. يعتمد الجهد المحتجز الذي يراه عميل معين على نسبة المعاوقة بين موقع الخطأ ونقطة القياس: العملاء قريبون كهربائيًا من قضيب توصيل قوي (ماس كهربائى كبير MVA) انظر الترهلات الضحلة بحثًا عن الأخطاء في وحدات التغذية المتصلة. يؤدي تشغيل المحرك الكبير وتنشيط المحولات أيضًا إلى إنتاج ترهلات, على الرغم من أنها عادة ما تكون ذات حجم أصغر ومدة أقصر.

التوصيف والتسامح مع المعدات

يتميز الترهل بالجهد المحتجز (كنسبة مئوية من الاسمية) ومدتها. منحنى ITIC (CBEMA سابقا), تم تطويره من قبل مجلس صناعة تكنولوجيا المعلومات, ويحدد معيار SEMI F47 مظاريف تحمل جهد المعدات: الحد الأدنى من الفولتية المحتجزة كدالة للمدة التي يجب أن تتحملها المعدات دون انقطاع العملية. [12] يتم تصنيف الترهلات ثلاثية الطور حسب النوع — النوع A إلى النوع G في تصنيف بولين [13] — اعتمادًا على كيفية انتشار الخطأ من خلال توصيلات المحولات والمراحل التي تتأثر عند نقطة القياس. النوع أ تبلد (جميع المراحل الثلاث من الاكتئاب على قدم المساواة) ينتج عن خطأ ثلاثي الطور أو من خطأ أحادي الطور يُرى من خلال ملف دلتا; العديد من الأنواع الأخرى تؤثر على مرحلة واحدة أو مرحلتين فقط.

تتضخم

تضخم الجهد هو زيادة قصيرة المدى في جذر متوسط ​​تربيع الجهد أعلى من ذلك 110% من الاسمية. تحدث الانتفاخات في المراحل غير المعطوبة أثناء الأعطال أحادية الطور في الأنظمة ذات المعاوقة العالية أو المحايدة غير المؤرضة, حيث يكون اكتئاب الطور الخاطئ مصحوبًا بإزاحة محايدة ترفع الأطوار الصوتية. على أنظمة ذات أسس متينة, يقتصر ارتفاع الجهد من الطور إلى الأرض أثناء الأعطال أحادية الطور بواسطة شبكة التسلسل الصفري ونادرًا ما يكون مهمًا بالنسبة للمعدات المتصلة من الخط إلى المحايد.

انقطاعات

يتم تصنيف الخسارة الكاملة للجهد على أنها انقطاع. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 1159 يميز لحظية (<0.5 دورة), لحظة (0.5 دورة ل 3 ق), مؤقت (3 ق ل 1 دقيقة), ومستدام (>1 دقيقة) انقطاع. عادةً ما تنتج الانقطاعات اللحظية عن عمليات إعادة الإغلاق التلقائية في مغذيات التوزيع; في معظم الحالات، يتم إزالة خطأ القوس عند الإغلاق الأول ويتم استعادة العرض من الداخل 0.5 إلى 1.5 ق. تتطلب الانقطاعات المستمرة عملية تبديل أو استعادة الطاقم ويتم تتبعها من خلال مؤشرات موثوقية المرافق (الموقع, آمن, كايدي).

05 تقلبات الجهد والرجفة

تقلبات الجهد سريعة, الاختلافات المتكررة في جهد جذر متوسط ​​التربيع — عندما يقومون بتعديل التدفق الضوئي للمصابيح المتوهجة — تنتج ظاهرة محسوسة ومزعجة من الناحية الفسيولوجية تعرف باسم بصيص. يعد النظام البصري البشري أكثر حساسية لتغيرات النصوع عند حوالي 8.8 هرتز; تقلب الجهد الجيبي فقط 0.3% عند هذا التردد يكون كافيًا لإحداث وميض ملموس على المعيار 60 W مصباح وهاج في ظل ظروف المختبر. [14]

مصادر

أفران القوس هي مصدر الوميض الصناعي الكلاسيكي. أثناء مرحلة الذوبان, تتقلب مقاومة القوس بشكل عشوائي وسريع مع تغير موضع القطب, رسم رشقات نارية من التيار التفاعلي التي تنتج انخفاضات الجهد المقابلة في PCC. الطبيعة العشوائية لسلوك القوس تعني أن طيف تقلب الجهد الناتج هو نطاق عريض وليس مركّزًا على تردد واحد, مما يجعلها فعالة بشكل خاص في تحفيز نطاق التردد الحساس للنظام البصري. تشمل المصادر الأخرى بدايات المحرك الكبيرة, لحام القوس, مصانع الدرفلة مع الطلب المتقلب على عزم الدوران, و — على مغذيات التوزيع — توربينات الرياح ذات السرعة الثابتة حيث ينتج ظل البرج والرياح المضطربة تقلبات دورية عند تردد تمرير الشفرات.

قياس: P_شارع وP_كوم

معيار IEC لقياس الوميض (IEC 61000-4-15) يحدد سلسلة معالجة الإشارات التي تشكل المصباح–عين–وظيفة نقل الدماغ وتوفر مؤشرين. [14] شدة الوميض على المدى القصير P_شارع ويتم تقييمها على مدى نافذة المراقبة لمدة 10 دقيقة; الشدة طويلة المدى P_كوم مشتق من اثني عشر P متتالية_شارع القيم باستخدام المتوسط ​​المكعب, إعطاء تقييم لمدة ساعتين. في 50160 مجموعات P_شارع ≤ 1.0 وP_كوم ≤ 0.8 كحدود عادية في محطات الإمداد. [3] أ.ب_شارع من 1.0 يتم تعريفه على أنه عتبة الإدراك ل 50% المراقبين في ظل الشروط المرجعية للمعيار.

06 العابرين والنبضات

إن الجهد الزائد العابر عبارة عن اضطرابات في الجهد في الدورة الفرعية والتي يمكن أن يتجاوز اتساعها جهد القمة الاسمي بهامش كبير. على عكس الحالة المستقرة والظواهر قصيرة الأمد التي تمت مناقشتها أعلاه, لا يتم وصف العابرين بشكل مفيد بقيم جذر متوسط ​​تربيع: تتركز طاقتها في فترات تتراوح من ميكروثانية إلى بضعة أجزاء من الثانية, وهي ذروة السعة ومعدل الارتفاع (العنف المنزلي/الدينار) التي تحدد ضغط المعدات والأضرار المحتملة. [4]

العابرين الاندفاعيين — صاعقة

تضرب ضربات البرق المباشرة أو غير المباشرة الطاقة المندفعة في خطوط التوزيع إما عن طريق الارتباط المباشر أو عن طريق الحث الكهرومغناطيسي من الضربات القريبة. الشكل الموجي لنبضة البرق القياسية المستخدمة في تنسيق العزل — المحددة في IEC 60060 كما 1.2/50 µموجة الجهد — يمثل غلاف العابرين النموذجيين الناجم عن البرق. توزيع مانعات الصواعق (نوع مكثف أكسيد المعدن) يتم تطبيقها للحد من ذروة الجهد العابر في أطراف المعدات إلى مستوى حماية مانع الصواعق, الذي على 25 نظام كيلو فولت عادة ما يكون في حدود 75–95 كيلو فولت, أو تقريبًا 2–3 أضعاف الجهد قمة النظام.

العابرين التذبذبية — مكثف التبديل

يؤدي تنشيط بنك مكثف التحويل إلى إنتاج جهد تذبذب عابر يتم ضبط تردده بواسطة سعة البنك ومحاثة ثيفينين عند نقطة التبديل: و_osc = 1 / (2π √LC). في أنظمة التوزيع، يقع هذا عادةً في النطاق 300–1000 هرتز. في سيناريو التبديل من الخلف إلى الخلف — تنشيط بنك مع بنك آخر بالفعل على نفس الحافلة — يمكن أن تصل الذروة الأولية 2.0 بو. من جهد القمة الاسمي لأن المكثفات المشحونة بالفعل توفر مسار تفريغ مقاومة قريب من الصفر. [15] تعد محركات الأقراص ذات السرعة القابلة للتعديل المزودة بمكثفات ناقل التيار المستمر الكبيرة عرضة بشكل خاص, نظرًا لأن العابر التذبذبي يمكن أن يؤدي إلى حماية الجهد الزائد لناقل التيار المستمر لمحرك الأقراص ويتسبب في تعثر مزعج حتى عندما يكون العابر قصيرًا جدًا بحيث لا يؤدي إلى إتلاف العزل.

07 الجهد عدم الاتزان

في النظام المثالي ثلاثي الطور، تكون أطوار جهد الإمداد الثلاثة متساوية في الحجم ويفصل بينها 120 بالضبط°. يصف عدم توازن الجهد أي خروج عن هذا التناظر. يستخدم التعريف الهندسي القياسي طريقة المكونات المتماثلة: جهد التسلسل السلبي V₂ يتم التعبير عنها كنسبة مئوية من جهد التسلسل الإيجابي V₁ يعطي عامل عدم توازن الجهد (VUF). [2] تقريب مبسط — كثيرا ما تستخدم في هذا المجال لأنها تتطلب فقط مقادير الطور — هو تعريف نيما: أقصى انحراف لأي جهد طور عن متوسط ​​ثلاث مراحل, مقسوما على المتوسط, معبرا عنها كنسبة مئوية. يعطي التعريفان نتائج عددية مماثلة لاختلالات صغيرة ولكنهما يتباعدان بالنسبة لعدم تناسق زاوية الطور.

مصادر

تعتبر الأحمال أحادية الطور الموزعة بشكل غير متساو عبر المراحل الثلاث هي المصدر الرئيسي لعدم التوازن في شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض والمتوسط: الحمل السكني على المغذيات الريفية, شواحن السيارات الكهربائية, وآلات اللحام القوسي أحادية الطور. على أنظمة النقل, تعد محطات الجر الفرعية أحادية الطور مصدرًا طويل الأمد لعدم توازن التسلسل السلبي.

تقدم شبكات التوزيع العديد من الآليات الإضافية التي لا تتم مناقشتها كثيرًا. خطوط التوزيع الطويلة التي لم يتم نقلها تتراكم ممانعات متبادلة غير متساوية بين المراحل, إنتاج عدم التوازن الذي ينمو مع طول الخط. يتم نقل خطوط النقل بشكل جيد بشكل عام حسب التصميم, لكن مغذيات النقل والتوزيع الفرعية غير المنقولة شائعة. يؤدي الصمام المنفوخ في إحدى مراحل مجموعة مكثف التحويل إلى ترك المرحلتين المتبقيتين مع تعويض تفاعلي زائد, خلق كل من عدم التوازن المحلي ومخاطر الرنين. في أجزاء من العالم حيث يتم استغلال الخطوط الجانبية أحادية الطور من مغذيات جذعية ثلاثية الطور, قد يكون عدم التوازن مقبولاً في ناقل المحطة الفرعية ولكنه شديد على طول أقسام الخطوط الفردية حيث يتركز الحمل أحادي الطور. بالمثل, محولات التوزيع أحادية الطور التي لا يتم توزيعها بالتساوي بين المراحل الثلاث على طول وحدة التغذية تنتج عدم توازن يختلف باختلاف الموقع ومع ملف تعريف التحميل للعملاء الفرديين.

التأثيرات على الآلات الدوارة

يحرك جهد التسلسل السلبي مجالًا مغناطيسيًا يدور بشكل مضاد للدوار. من الإطار المرجعي للدوار, القسيمة لحقل التسلسل السلبي هي:

يعبر NEMA MG-1 عن النتيجة العملية: ل 2% ينتج عدم توازن الجهد تقريبًا 8% زيادة إضافية في درجة حرارة اللف. [16] في 50160 يحد من عامل عدم توازن التسلسل السلبي ل 2% في محطات إمداد الجهد المنخفض في ظل ظروف التشغيل العادية; القيم حتى 3% مسموح بها في بعض المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة. [3]

08 وتيرة الانحراف

يعكس تردد النظام التوازن اللحظي بين إجمالي التوليد والحمل الإجمالي عبر التوصيل البيني المتزامن. في الأنظمة الكبيرة المترابطة — أوروبا القارية في 50 هرتز, الترابط الشرقي والغربي لأمريكا الشمالية في 60 هرتز — إن القصور الذاتي الدوراني المشترك لجميع المولدات المتزامنة يحد من رحلات التردد إلى أقل من ذلك بكثير 1 هرتز في ظل ظروف التشغيل العادية. في 50160 يقيس هذا: يجب أن يبقى التردد داخل 50 ± 1 هرتز ل 99.5% العام على الشبكات الأوروبية المترابطة, وداخل 50 ± 4 هرتز في جميع الأوقات. [3]

التأثيرات على المعدات

تعمل المحركات المتزامنة والتحريضية بسرعات تتناسب مع تردد العرض; ينتج عن انحراف التردد المستمر خطأ تناسبي في السرعة في أي آلة معالجة بدون التحكم في سرعة الحلقة المغلقة. A 1% انخفاض التردد يترجم إلى أ 1% تخفيض السرعة — يترتب على الآلات الدقيقة, مصانع الورق, أو أي عملية يعتمد فيها توتر الويب على السرعة المتزامنة. تعمل المحولات بشكل ملحوظ تحت التردد الاسمي وتتمتع بكثافة تدفق أساسية أعلى; إذا كان القلب يعمل بالفعل بالقرب من ركبة التشبع, حتى التخفيض المتواضع في التردد يمكن أن يسبب زيادة مادية في مغنطة التيار وفقدان الحمل. مرحلات الحماية الحساسة للتردد (81عناصر O/U) يجب أن يتم تنسيقه مع نطاق التردد الطبيعي المتوقع لتجنب التعثر أثناء تقلبات تردد النظام المشروعة.

التردد في الشبكات التي يهيمن عليها العاكس

الحصة المتزايدة من الجيل ذو واجهة المحول — توربينات الرياح, النباتات الكهروضوئية, وتخزين البطارية — يقلل من الجمود المتزامن للشبكة. في الشبكات الصغيرة الجزرية أو بعد فصل النظام على شبكة كبيرة, يمكن أن يتغير التردد بمعدلات عدة هرتز في الثانية (معدل تغير التردد, روكوف) — أسرع بكثير من الاستجابة الترددية التقليدية القائمة على القصور الذاتي. يعد هذا مجالًا نشطًا للمعايير وتطوير كود الشبكة. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 2030.8 يتناول اختبار وحدة تحكم microgrid; تتطلب متطلبات ENTSO-E الناشئة أن توفر المحطات الكبيرة المعتمدة على العاكس قصورًا اصطناعيًا للتعويض جزئيًا عن فقدان القصور الذاتي المادي. [17]

09 مشهد المعايير

تخضع جودة الطاقة لمجموعة متشابكة من المعايير الصادرة عن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)., IEEE, CENELEC, والهيئات الوطنية. تم تلخيص الأطر الرئيسية أدناه. يحتاج المهندس العامل على الأقل إلى فهم الفرق بين مستويات التوافق (IEC 61000-2 سلسلة), حدود الانبعاثات (IEC 61000-3 سلسلة), متطلبات المناعة (IEC 61000-4 سلسلة), وخصائص الجهد العرض (في 50160).

10 القياس والرصد

لا يقتصر قياس PQ الهادف على مجرد توصيل أداة وجمع البيانات. مكان القياس, فئة الصك, مدة المسح, منهجية التجميع, والمعالجة الإحصائية للنتائج كلها تحدد ما إذا كانت البيانات تدعم الاستنتاجات الهندسية الصحيحة. IEC 61000-4-30 يوفر الإطار الرسمي لهذه الاختيارات. [2]

نقطة القياس

تعتمد النتائج بشكل حاسم على مكان توصيل الأداة. و نقطة اقتران المشتركة (PCC) — النقطة في الشبكة العامة الأقرب إلى العميل حيث يتصل أو يمكن أن يتصل بها مستخدمون آخرون — هو المرجع القياسي لتقييمات الانبعاثات والامتثال. القياسات في محطات المعدات, عند القضيب الثانوي للمحول الصناعي, أو في اتجاه مجرى النهر من UPS سوف ينتج عنه نتائج مختلفة ويخدم أغراضًا هندسية مختلفة: استكشاف أخطاء المعدات وإصلاحها مقابل تقييم امتثال المرافق مقابل توصيف الشبكة. يعد الخلط بين نقاط القياس هذه مصدرًا متكررًا للنزاعات الفنية والتقارير التي يتم تفسيرها بشكل خاطئ.

مدة المسح والإحصائيات

في 50160 وIEC 61000-4-30 تحديد أن تقييمات الامتثال لمعظم معلمات الجهد تستخدم أسبوعًا واحدًا من القياس المستمر, مع معيار 95 في المئة: يجب أن تظل المعلمة ضمن الحدود المحددة لـ 95% فترات القياس البالغة 10 دقائق خلال فترة المراقبة. لا تخضع تراجعات الجهد والانقطاعات لهذه القاعدة المئوية — يتم الإبلاغ عنها كأعداد أحداث مصنفة حسب الخطورة باستخدام فئات خطورة UNIPEDE DISDIP أو مؤشرات SARFI. يلتقط المسح الذي يستمر لمدة أسبوع عينة تمثيلية لظروف تشغيل الشبكة ولكنه قد يغيب عن التأثيرات الموسمية; تعد مراقبة جودة الطاقة لعدة أسابيع أو دائمة مناسبة للمنشآت الحيوية ولبرامج التوصيف على مستوى الشبكة.

فئات الصك

IEC 61000-4-30 يحدد فئتين من الأدوات الرئيسية. تحدد الفئة أ أعلى دقة للقياس وهي مطلوبة لتطبيقات الربط: التحقق من الامتثال التعاقدي, التقديمات التنظيمية, وقياسات الخبراء الفنيين المستخدمة في حل النزاعات. تم تحديد الفئة S لأدوات المسح الإحصائي حيث تكون الدقة أقل إلى حد ما مقبولة. يتطلب الامتثال للفئة (أ) عدم اليقين الواضح في القياس ضمن الميزانيات المحددة لكل معلمة, معايرة يمكن عزوها إلى المعايير الوطنية, والتنفيذ الصحيح لجميع متطلبات التجميع والتمييز. [2] أداة تسمى ببساطة "محلل جودة الطاقة".” بدون شهادة صريحة من الفئة (أ) لا يمكن افتراض أنها تلبي هذه المتطلبات.

11 نظرة عامة على التخفيف

يمكن تطبيق تخفيف PQ في ثلاث نقاط في سلسلة التوريد: في مصدر الاضطراب (خفض الانبعاثات), في الشبكة بين المصدر والضحية (التوهين أو الانفصال), أو عند الحمل الحساس (تحسين المناعة). تعتمد الإستراتيجية المثالية على طبيعة الاضطراب وموقعه, الجدوى الفنية لكل خيار, والتكاليف النسبية — والتي تختلف بشكل كبير مع حجم التثبيت وخصائص الشبكة. تمثل التقنيات المدرجة في الجداول التالية الحلول الأكثر عملية والمثبتة ميدانيًا المتاحة للمهندسين والمرافق اليوم. وهي ليست شاملة — توجد مناهج خاصة بمرحلة البحث والتطبيق للغاية خارج هذا النطاق — ولكنها تغطي الحلول التي من المرجح أن يواجهها الممارس ويحددها في المشاريع الحقيقية.

التخفيف التوافقي

تتراوح حلول التخفيف التوافقية من عناصر المعاوقة المنفعلة البسيطة التي تكلف بضعة دولارات لكل كيلووات إلى الأنظمة النشطة المتكيفة بالكامل والتي تكون أكثر تكلفة من حيث الحجم. يعتمد الاختيار الصحيح على تقليل THD المطلوب, استقرار الحمل, مقاومة الشبكة, وعما إذا كان IEEE 519 أو إن 50160 يجب إثبات الامتثال في PCC. ويغطي الجدول أدناه التقنيات الرئيسية من أجل زيادة التكلفة والأداء.

تخفيف ترهل الجهد

يمكن تطبيق تخفيف ترهل الجهد على مستوى الشبكة (تقليل تردد وعمق الترهل لجميع العملاء) أو على مستوى التحميل الفردي (ركوب من خلال عملية حساسة محددة). تفيد التدابير على مستوى الشبكة العديد من العملاء ولكنها لا تستطيع إزالة الارتخاء الناجم عن الأخطاء في نفس الناقل; تعتبر مقاييس مستوى التحميل أكثر استهدافًا ولكن يجب تحديد حجمها وصيانتها في كل عملية تثبيت.

تخفيف الوميض

يتراوح تخفيف الوميض من التغييرات التشغيلية ذات التكلفة الصفرية إلى تركيبات إلكترونيات الطاقة واسعة النطاق. يعتمد الحل المناسب على نوع المصدر, معدل تكرار تقلب الحمل, المطلوب P_شارع تخفيض, وما إذا كانت هناك حاجة أيضًا إلى التعويض التوافقي في وقت واحد.

هندسة جودة الطاقة, ينظر إليها من جانب الشبكة, هو في نهاية المطاف إدارة البنية التحتية المشتركة. كل حمل متصل هو في نفس الوقت ضحية محتملة لاضطرابات العرض ومصدر محتمل للاضطرابات لجيرانه. فهم هذه العلاقة الثنائية — كميا, وبالإشارة إلى المعايير المعمول بها — هو أساس ممارسة PQ السليمة.

سلسلة المقالات الفنية IPQDF

تتناول المقالات التالية موضوعات فردية من هذه النظرة العامة بعمق هندسي كامل — مع الأمثلة العددية العاملة, نماذج الدوائر, الحسابات لكل وحدة, ونتائج معايرة ميدانيا.

المراجع

1. دوجان, آر سي., McGranaghan, م.ف., سانتوسو, S., بيتي, الأب. جودة أنظمة القوى الكهربائية, 3الطبعة الثالثة. ماكجرو هيل, 2012. ISBN 978-0-07-176155-0.
2. IEC 61000-4-30:2015+AMD1:2021. التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) — جزء 4-30: تقنيات الاختبار والقياس — أساليب قياس جودة الطاقة. IEC, جنيف.
3. في 50160:2010+A3:2019. خصائص الجهد للكهرباء التي توفرها شبكات الكهرباء العامة. CENELEC, بروكسل.
4. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 1159-2019. الممارسة الموصى بها من IEEE لمراقبة جودة الطاقة الكهربائية. IEEE, نيويورك.
5. IEC 61000-2-5:2017. التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) — جزء 2-5: بيئة — تصنيف البيئات الكهرومغناطيسية. IEC, جنيف.
6. Arrillaga, J., واتسون, N.R. التوافقيات نظام السلطة, 2إد. جون وايلي & أبناء, 2003. ISBN 978-0-470-85129-6.
7. موهان, N., أوندلاند, تي إم., روبنز, دبليو بي. إلكترونيات القوى: المحولات, تطبيقات, والتصميم, 3الطبعة الثالثة. جون وايلي & أبناء, 2002. ISBN 978-0-471-22693-2.
8. أنسي/آي إي إي C57.110-2018. الممارسة الموصى بها من IEEE لإنشاء قدرة محولات الطاقة والتوزيع المملوءة بالسائل والجافة عند إمداد تيارات الحمل غير الجيبية. IEEE, نيويورك.
9. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 519-2022. معيار IEEE للتحكم التوافقي في أنظمة الطاقة الكهربائية. IEEE, نيويورك.
10. IEC 61000-4-7:2009+AMD1:2021. التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) — جزء 4-7: تقنيات الاختبار والقياس — المرشد العام على التوافقيات وinterharmonics القياسات والأجهزة. IEC, جنيف.
11. معهد بحوث البترول / CEIDS. تكلفة انقطاع التيار الكهربائي على شركات الاقتصاد الصناعي والرقمي. معهد بحوث البترول, بالو ألتو, CA, 2001. رقم التقرير. 1006274.
12. مركز التجارة الدولية (مجلس صناعة تكنولوجيا المعلومات). ملاحظة تطبيق منحنى ITIC — حدود تحمل الجهد. واشنطن, DC, 2000.
13. كرة, م.ح.ج. فهم مشاكل جودة الطاقة: تراجع الجهد والانقطاعات. الصحافة IEEE / وايلي إنترساينس, 2000. ISBN 0-7803-4713-7.
14. IEC 61000-4-15:2010+AMD1:2012. التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) — جزء 4-15: تقنيات الاختبار والقياس — Flickermeter — المواصفات الوظيفية والتصميم. IEC, جنيف.
15. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 1036-2010. دليل IEEE لتطبيق التحويلة المكثفات الطاقة. IEEE, نيويورك.
16. رقم إم جي-1-2021. المحركات والمولدات. الرابطة الوطنية لمصنعي الأجهزة الكهربائية, روسلين, فرجينيا.
17. IEEE الأمراض المنقولة جنسيا 2030.8-2018. معيار IEEE لاختبار وحدات تحكم Microgrid. IEEE, نيويورك.
18. سي اس ايه سي 235:19. مستويات الجهد المفضلة لأنظمة التيار المتردد تصل إلى 50 000 في. مجموعة وكالة الفضاء الكندية, تورونتو, 2019. المعيار الوطني لكندا.
19. يمكن/CSA-C61000-2-2:04 (R2023). التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) — جزء 2-2: بيئة — مستويات التوافق للاضطرابات والإشارات منخفضة التردد في أنظمة إمداد الطاقة العامة ذات الجهد المنخفض. مجموعة وكالة الفضاء الكندية, تورونتو. الاعتماد الكندي لـ IEC 61000-2-2.
20. يمكن/CSA-C61000-3-7:04. التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) — جزء 3-7: حدود — تقييم حدود الانبعاث لربط المنشآت المتذبذبة بالجهد المتوسط, أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي والجهد العالي. مجموعة وكالة الفضاء الكندية, تورونتو. الاعتماد الكندي لـ IEC 61000-3-7.
21. CSA C22.3 رقم. 9:20. الربط البيني لموارد الطاقة الموزعة وأنظمة إمداد الكهرباء. مجموعة وكالة الفضاء الكندية, تورونتو, 2020. المعيار الوطني لكندا.