बिजली की गुणवत्ता और अंतर्राष्ट्रीय मानक: एक प्रैक्टिकल इंजीनियरिंग गाइड
01 पावर क्वालिटी क्या है?
बिजली गुणवत्ता मानक परिभाषित करते हैं कि इंजीनियरों का क्या मतलब है जब वे कहते हैं कि बिजली प्रणाली सही ढंग से काम कर रही है. बिजली की गुणवत्ता (PQ) संदर्भित करता है कि वोल्टेज कितना निकट है, आवृत्ति, और विद्युत आपूर्ति का तरंगरूप उनके इच्छित आदर्श - साइनसॉइडल के अनुरूप होता है, सभी चरणों में संतुलित, परिमाण और आवृत्ति में स्थिर, निरंतर. व्यवहार में, प्रत्येक विद्युत प्रणाली कुछ हद तक इस आदर्श से भटकती है. पीक्यू घटना और उनके कारणों के मूलभूत अवलोकन के लिए, देखना पीक्यू बुनियादी बातें आईपीक्यूडीएफ पर. मानक उन सीमाओं को स्थापित करते हैं जिनके भीतर वे विचलन स्वीकार्य हैं.[1]
उपयोगिता इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, बिजली की गुणवत्ता एक एकल पैरामीटर नहीं है - यह मापदंडों का एक परिवार है, प्रत्येक की अपनी माप पद्धति है, इसकी अपनी समय एकत्रीकरण विंडो है, और इसकी अपनी सीमा है. यह समझना कि किसी स्थिति पर कौन सा मानक लागू होता है, और मापने योग्य मात्रा के संदर्भ में उस मानक को वास्तव में क्या चाहिए, किसी भी सार्थक बिजली गुणवत्ता मूल्यांकन के लिए एक शर्त है.
02 बिजली की गुणवत्ता में गड़बड़ी - क्या मानक नियंत्रित करते हैं
प्रत्येक प्रकार की पीक्यू गड़बड़ी विभिन्न मानकों द्वारा नियंत्रित होती है, विभिन्न उपकरणों द्वारा मापा गया, और अलग-अलग समय विंडो पर मूल्यांकन किया गया. नीचे दी गई तालिका प्रमुख गड़बड़ी श्रेणियों को उन मानकों के अनुसार दर्शाती है जो उन्हें संबोधित करते हैं.[1][2]
| अशांति | विवरण | प्राथमिक मानक | मुख्य मीट्रिक |
|---|---|---|---|
| Harmonics | मौलिक के पूर्णांक गुणकों पर तरंगरूप विकृति | आईईईई 519 आईईसी 61000-3-6 | THDमें, THDमैं, आईटीडीडी |
| वोल्टेज में कमी/गिरावट | आरएमएस वोल्टेज में अल्पकालिक कमी (10 एमएस - 1 पहले) | आईईसी 61000-4-30 इन 50160 | अवशिष्ट वोल्टेज, अवधि |
| वोल्टेज बढ़ जाता है | आरएमएस वोल्टेज में अल्पावधि वृद्धि | आईईसी 61000-4-30 इन 50160 | परिमाण, अवधि |
| झिलमिलाहट | तेज़ वोल्टेज के उतार-चढ़ाव के कारण लैंप की झिलमिलाहट दिखाई देती है | आईईसी 61000-4-15 आईईसी 61000-3-7 | पीसेंट (10 पहले), पीकॉम (2 मानव संसाधन) |
| असंतुलित होना | चरण वोल्टेज के बीच असमानता | इन 50160 आईईसी 61000-4-30 | नकारात्मक अनुक्रम अनुपात (%) |
| व्यवधान | आपूर्ति का पूर्ण नुकसान (< 1% नाममात्र वोल्टेज की) | इन 50160 आईईसी 61000-4-30 | Duration, प्रति वर्ष आवृत्ति |
| यात्रियों | तेज़ आवेगी या दोलन वोल्टेज स्पाइक्स | आईईसी 61000-4-5 | पीक वोल्टेज, वृद्धि समय |
| आवृत्ति विचलन | नाममात्र से प्रस्थान 50/60 हर्ट्ज | इन 50160 आईईसी 61000-4-30 | आवृत्ति (हर्ट्ज), 10-औसत है |
03 प्रमुख अंतर्राष्ट्रीय मानक - प्रत्येक क्या करता है
आईईसी 61000 - फ्रेमवर्क मानक
The आईईसी 61000 कई विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता के लिए प्राथमिक अंतर्राष्ट्रीय ढाँचा है (EMC) और बिजली की गुणवत्ता. इसे छह भागों में संरचित किया गया है, प्रत्येक ईएमसी समस्या के एक अलग पहलू को कवर करता है.[1]
- आईईसी 61000-2-एक्स - पर्यावरण: विद्युत चुम्बकीय वातावरण और अनुकूलता स्तरों का वर्णन करता है (गड़बड़ी का स्तर जिसे उपकरण को सहन करना होगा)
- आईईसी 61000-3-एक्स - सीमा: सार्वजनिक नेटवर्क से जुड़े उपकरणों के लिए उत्सर्जन सीमा (किस उपकरण को इंजेक्ट करने की अनुमति है)
- आईईसी 61000-4-एक्स - परीक्षण और माप: पीक्यू मापदंडों को कैसे मापें और उपकरण प्रतिरक्षा का परीक्षण कैसे करें
सबसे महत्वपूर्ण आईईसी 61000 अभ्यासरत इंजीनियरों के लिए उप-मानक:
- आईईसी 61000-4-30 - सभी पीक्यू मापदंडों के लिए माप विधियों को परिभाषित करता है. कक्षा ए निर्दिष्ट करता है (उच्चतम सटीकता, संविदात्मक/अनुपालन माप के लिए), कक्षा एस (सर्वेक्षण), और कक्षा बी (सामान्य प्रयोजन). यदि आप संविदात्मक उद्देश्यों के लिए पीक्यू ऑडिट कर रहे हैं, आपका उपकरण कक्षा ए के अनुरूप होना चाहिए.
- आईईसी 61000-4-7 - हार्मोनिक और इंटरहार्मोनिक माप: 10-चक्र (200 एमएस) विंडोज़ को समूहीकृत करना, समय के साथ हार्मोनिक करंट और वोल्टेज माप को कैसे एकत्र किया जाए.
- आईईसी 61000-4-15 - फ़्लिकरमीटर डिज़ाइन और मूल्यांकन विधि. पी को परिभाषित करता हैसेंट और पीकॉम गणना. अनुपालन के लिए उपयोग किए जाने वाले किसी भी फ़्लिकरमीटर को इस एल्गोरिदम को लागू करना होगा.
- आईईसी 61000-3-6 - मध्यम और उच्च वोल्टेज नेटवर्क में हार्मोनिक्स के लिए योजना स्तर. उपयोगिताओं द्वारा ग्राहकों को हार्मोनिक उत्सर्जन भत्ते आवंटित करने के लिए उपयोग किया जाता है.
- आईईसी 61000-3-7 - मध्यम और उच्च वोल्टेज नेटवर्क में झिलमिलाहट के लिए योजना स्तर.
आईईईई 519 - उत्तर अमेरिकी हार्मोनिक मानक
आईईईई एसटीडी 519 सामान्य युग्मन के बिंदु पर हार्मोनिक वर्तमान इंजेक्शन के लिए सीमा स्थापित करता है (पीसीसी) एक उपयोगिता और एक ग्राहक के बीच. The 2022 दोहराव (आईईईई 519-2022) कई प्रमुख बिंदुओं को स्पष्ट किया:[3]
- सीमाएं पीसीसी - पैमाइश बिंदु - पर लागू होती हैं, व्यक्तिगत उपकरण टर्मिनलों पर नहीं
- वर्तमान विरूपण सीमाएँ ITDD का उपयोग करती हैं (कुल मांग विकृति) टीएचडीआई के बजाय - अधिकतम मांग लोड करंट पर आधारित एक निश्चित विभाजक, तात्कालिक मौलिक नहीं
- वोल्टेज विरूपण सीमा: THDमें ≤ 5% नीचे दिए गए सिस्टम के लिए 1 केवी, ≤ 3% 1-69 केवी के लिए, ≤ 1.5% 69-161 केवी के लिए
- विशिष्ट ऑर्डर के लिए व्यक्तिगत हार्मोनिक वोल्टेज सीमाएं टीएचडी सीमा से अधिक प्रतिबंधात्मक हैं
इन 50160 - यूरोपीय वोल्टेज विशेषताएँ
इन 50160 यूरोपीय सार्वजनिक वितरण नेटवर्क द्वारा आपूर्ति किए गए वोल्टेज की विशेषताओं को परिभाषित करता है - अनिवार्य रूप से उपयोगिता को ग्राहक कनेक्शन बिंदु तक क्या पहुंचाना चाहिए. यह स्थिर-अवस्था वोल्टेज परिमाण को कवर करता है, आवृत्ति, तरंगरूप आकार, समरूपता, और छोटी अवधि की घटनाएँ.[4] प्रमुख आवश्यकताएँ:
- आवृत्ति: 50 हर्ट्ज ± 1% के लिए 99.5% साल का (परस्पर जुड़ी प्रणालियाँ)
- वोल्टेज परिमाण: नाममात्र का ±10% 95% एक सप्ताह में औसतन 10 मिनट का
- THDमें: ≤ 8% 25 तारीख तक व्यक्तिगत हार्मोनिक्स के लिए; ≤ 5% कुल
- झिलमिलाहट: पीकॉम ≤ 1 के लिए 95% समय का
- असंतुलित होना: ≤ 2% के लिए नकारात्मक अनुक्रम 95% 10 मिनट के औसत का
सीएसए सी235 - कनाडाई वोल्टेज सीमाएँ
सीएसए सी235 एसी सिस्टम के लिए पसंदीदा वोल्टेज स्तर और रेंज के लिए कनाडाई मानक है. यह कनाडा में सेवा वितरण के लिए नाममात्र वोल्टेज और स्वीकार्य सीमाएँ स्थापित करता है - EN के समतुल्य 50160 कनाडाई संदर्भ के लिए. यह आईईईई की तुलना में हार्मोनिक सीमाओं पर कम निर्देशात्मक है 519, जिसे कनाडाई उपयोगिताएँ आमतौर पर हार्मोनिक अनुपालन के लिए अपनाती हैं.
आईईईई 1159 - पीक्यू मॉनिटरिंग
आईईईई 1159 विद्युत ऊर्जा गुणवत्ता की निगरानी के लिए अनुशंसित अभ्यास प्रदान करता है. जितना व्यापक आईईईई पावर क्वालिटी इकोसिस्टम आईपीक्यूडीएफ पर पेज पीक्यू से संबंधित आईईईई कार्य समूहों और मानकों की पूरी श्रृंखला को कवर करता है. यह शब्दावली को परिभाषित करता है, पीक्यू घटनाओं का वर्गीकरण, और उपकरण चयन और प्लेसमेंट पर मार्गदर्शन. यह पीक्यू माप परिणामों को चिह्नित करने और रिपोर्ट करने के लिए संदर्भ मानक है - कोई सीमा मानक नहीं, लेकिन माप का क्या मतलब है इसकी रूपरेखा.[3]
क्षेत्रीय मानक - अन्य प्रमुख क्षेत्राधिकार
जबकि आई.ई.सी 61000, आईईईई 519, और एन 50160 अंतर्राष्ट्रीय इंजीनियरिंग अभ्यास पर हावी रहें, कई प्रमुख न्यायक्षेत्र अपने स्वयं के राष्ट्रीय पीक्यू मानकों को बनाए रखते हैं. बहुराष्ट्रीय परियोजनाओं या उपकरण प्रमाणन पर काम करने वाले इंजीनियरों को इन रूपरेखाओं के बारे में पता होना चाहिए.
| देश / क्षेत्र | प्रमुख मानक | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|
| चीन | जीबी / टी 14549 (harmonics), जीबी / टी 15543 (unbalance), जीबी / टी 12325 (वोल्टेज विचलन), जीबी / टी 30137 (वोल्टेज sags) | संरचना में आईईसी-संरेखित लेकिन चीनी-विशिष्ट सीमाओं और माप अंतराल के साथ. चीन में बेचे जाने वाले उपकरणों के लिए अनिवार्य. राष्ट्रीय ऊर्जा प्रशासन द्वारा प्रशासित (एनईए). |
| ऑस्ट्रेलिया / न्यूजीलैंड | के रूप में / NZS 61000 कई (दर्पण आईईसी), के रूप में 4777 (ग्रिड से जुड़े इनवर्टर), ESAA EG0 | ऑस्ट्रेलिया ने IEC को अपनाया 61000 स्थानीय संशोधनों के साथ. के रूप में 4777 सौर पीवी और इन्वर्टर हार्मोनिक सीमाओं के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है - ऑस्ट्रेलिया की असाधारण उच्च छत सौर पहुंच को देखते हुए महत्वपूर्ण है. |
| दक्षिण अफ्रीका | एनआरएस 048 कई (एनआरएस 048-2 सीमा के लिए, एनआरएस 048-4 माप के लिए) | आईईसी/आईईईई ढांचे के बाहर सबसे व्यापक राष्ट्रीय पीक्यू मानकों में से एक. एनआरएस 048 उप-सहारा अफ्रीका में संदर्भित है और देश की ऐतिहासिक रूप से समस्याग्रस्त आपूर्ति गुणवत्ता को देखते हुए वोल्टेज डिप आवश्यकताओं पर विशेष रूप से सख्त है. |
| Brazil | प्रोडिस्ट मॉड्यूल 8 (बाम मछली), एबीएनटी एनबीआर श्रृंखला | प्रोडिस्ट (विद्युत ऊर्जा के वितरण की प्रक्रियाएँ) मॉड्यूल 8 ब्राज़ीलियाई वितरण नेटवर्क के लिए पीक्यू सीमाएं परिभाषित करता है - हार्मोनिक्स, वोल्टेज विचलन, झिलमिलाहट, unbalance. संचालन अनिल ने किया (राष्ट्रीय विद्युत ऊर्जा एजेंसी). स्थानीय वोल्टेज स्तरों के साथ IEC-संरेखित (127/220 में, 60 हर्ट्ज). |
| जापान | जेआईएस सी 61000 कई (दर्पण आईईसी), जेएसी 9701 (उपयोगिता पीक्यू दिशानिर्देश) | जापान ने IEC को अपनाया 61000 जेआईएस के माध्यम से (जापानी औद्योगिक मानक) रूपरेखा. उपयोगिता उद्योग संघ (एफईपीसी) पूरक दिशानिर्देश प्रकाशित करता है. दोहरी आवृत्ति प्रणाली पर ध्यान दें: 50 पूर्वी जापान में हर्ट्ज़ (टोक्यो), 60 पश्चिमी जापान में हर्ट्ज़ (ओसका) - विभिन्न क्षेत्रों में उपकरण अनुकूलता के लिए प्रासंगिक. |
| भारत | है 12360 (वोल्टेज और आवृत्ति), सीईए विनियम 2010 (ग्रिड मानक), है 13234 (harmonics) | भारत का पीक्यू ढांचा केंद्रीय विद्युत प्राधिकरण द्वारा प्रशासित है (सीईए) और केंद्रीय विद्युत नियामक आयोग (घेरा). आईएस मानक आईईसी को प्रतिबिंबित करते हैं लेकिन राज्यों के बीच प्रवर्तन और माप बुनियादी ढांचे में काफी भिन्नता होती है. ग्रिड यहां संचालित होता है 50 नाममात्र वोल्टेज के साथ हर्ट्ज 230 में (सिंगल फेज़) और 415 में (तीन फ़ेज़). |
04 सीमा मान - संख्याएँ जो मायने रखती हैं
नीचे दी गई तालिकाओं में प्रयुक्त वोल्टेज स्तर सीमाएँ अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलनों का पालन करती हैं. देश के अनुसार नाममात्र वोल्टेज और आवृत्ति मानकों पर व्यापक संदर्भ के लिए, देखें <एक आईपीक्यूडीएफ पर पेज.
हार्मोनिक वोल्टेज सीमा
| वोल्टेज स्तर | आईईईई 519 THDमें आप LIMIT | इन 50160 THDमें आप LIMIT | आईईसी 61000-2-2 (एलवी अनुकूलता) |
|---|---|---|---|
| कम वोल्टेज (< 1 केवी) | 5% | 8% | 8% |
| मध्यम वोल्टेज (1-69 के.वी) | 3% | 5% (एमवी सिस्टम) | 5% |
| हाई वोल्टेज (69-161 के.वी) | 1.5% | - | 3% |
झिलमिलाहट सीमा
| मानक | पीसेंट आप LIMIT | पीकॉम आप LIMIT | समय का आधार |
|---|---|---|---|
| इन 50160 | - | ≤ 1.0 | 95% सप्ताह का |
| आईईसी 61000-3-7 | ≤ 0.9 (planning) | ≤ 0.7 (planning) | एमवी/एचवी आवंटन |
| आईईसी 61000-3-3 | ≤ 1.0 (उपकरण) | ≤ 0.65 (उपकरण) | एलवी उपकरण उत्सर्जन |
वोल्टेज असंतुलित होना
| मानक | आप LIMIT | आधार |
|---|---|---|
| इन 50160 | ≤ 2% नकारात्मक क्रम | 95% 10 मिनट के औसत का / सप्ताह |
| आईईसी 61000-2-2 | 2% अनुकूलता स्तर | एलवी सिस्टम |
| कोई एमजी-1 नहीं | 1% मोटर नेमप्लेट रेटिंग के लिए वोल्टेज असंतुलन अधिकतम | मोटर व्युत्पन्न वक्र ऊपर लागू होता है 1% |
05 कौन सा मानक लागू होता है? एक चयन मार्गदर्शिका
व्यवहार में सबसे आम प्रश्न है: इस स्थिति के लिए मुझे किस मानक का अनुपालन करने की आवश्यकता है? उत्तर भूगोल पर निर्भर करता है, सिस्टम वोल्टेज स्तर, समस्या की प्रकृति (उत्सर्जन बनाम. प्रतिरक्षा बनाम. निस्र्पण), और कौन जिम्मेदार है - उपयोगिता या ग्राहक.
| परिस्थिति | भूगोल | लागू होने लायक मानक(एस) |
|---|---|---|
| ग्राहक हार्मोनिक्स इंजेक्ट कर रहा है - उपयोगिता शिकायत | उत्तरी अमेरिका | आईईईई 519 - पीसीसी पर आईटीडीडी सीमाएं |
| ग्राहक हार्मोनिक्स इंजेक्ट कर रहा है - उपयोगिता शिकायत | यूरोप | आईईसी 61000-3-6 - योजना स्तर, उत्सर्जन आवंटन |
| उपयोगिता वोल्टेज गुणवत्ता - ग्राहक शिकायत | यूरोप | इन 50160 - वोल्टेज विशेषताएँ |
| उपयोगिता वोल्टेज गुणवत्ता - ग्राहक शिकायत | उत्तरी अमेरिका | सीएसए सी235 (कनाडा) / उपयोगिता टैरिफ अनुसूचियां (अमेरिका) |
| अनुबंध/विवाद के लिए पीक्यू माप | वैश्विक | आईईसी 61000-4-30 क्लास ए उपकरण की आवश्यकता है |
| चाप भट्ठी से झिलमिलाहट / वेल्डर | वैश्विक | आईईसी 61000-3-7 योजना स्तर; आईईसी 61000-4-15 फ़्लिकरमीटर |
| वीएफडी हार्मोनिक फ़िल्टर आकार | उत्तरी अमेरिका | आईईईई 519 - पीसीसी पर लक्ष्य आईटीडीडी ≤ 5-8% |
| वोल्टेज असंतुलन के लिए मोटर व्युत्पन्न | वैश्विक | कोई एमजी-1 नहीं - ऊपर व्युत्पन्न वक्र 1% unbalance |
| उपकरण प्रतिरक्षा परीक्षण | वैश्विक | आईईसी 61000-4-एक्स श्रृंखला - प्रति गड़बड़ी प्रकार विशिष्ट परीक्षण |
| पीक्यू मॉनिटरिंग प्रोग्राम डिज़ाइन | वैश्विक | आईईईई 1159 - घटना वर्गीकरण और साधन मार्गदर्शन |
06 मापन कक्षाएं और उपकरण आवश्यकताएँ
आईईसी 61000-4-30 पीक्यू उपकरणों के लिए तीन माप वर्गों को परिभाषित करता है. वर्ग माप की सटीकता निर्धारित करता है और इसलिए विभिन्न उद्देश्यों के लिए इसकी उपयुक्तता निर्धारित करता है.[1]
| कक्षा | शुद्धता | उदाहरण | विशिष्ट उपकरण |
|---|---|---|---|
| एक कक्षा | उच्चतम - सभी पैरामीटर सटीक रूप से परिभाषित | संविदात्मक, विवाद समाधान, उपयोगिता अनुपालन सत्यापन | पर्णकृमि 1760, ड्रानेट्ज़ एचडीपीक्यू, हियोकी PW8001 |
| कक्षा एस | सांख्यिकीय - सर्वेक्षण के लिए उपयुक्त | साइट सर्वेक्षण, ऊर्जा लेखापरीक्षा, सामान्य पीक्यू मूल्यांकन | सबसे पोर्टेबल पीक्यू विश्लेषक |
| कक्षा बी | सामान्य प्रयोजन - कुछ पैरामीटर भिन्न हो सकते हैं | समस्या निवारण, सांकेतिक माप | पीक्यू सॉफ्टवेयर के साथ ऑसिलोस्कोप, बुनियादी लकड़हारा |
07 पूर्ण ईएमसी और विद्युत गुणवत्ता मानक सूची
उपरोक्त अनुभाग इंजीनियरिंग अभ्यास में सबसे अधिक लागू मानकों को कवर करते हैं. एक व्यापक के लिए, क्षेत्र के अनुसार ईएमसी और पीक्यू मानकों की खोजने योग्य संदर्भ सूची - जिसमें सीईएनईएलईसी/ईएन भी शामिल है, केंद्र, ETSI, आस्ट्रेलियन, कैनेडियन, चीनी, यूरोपीय, और अमेरिकी मानक - आईपीक्यूडीएफ एक समर्पित कैटलॉग पेज बनाए रखता है.
सभी प्रमुख ईएमसी और पीक्यू मानकों की क्षेत्र-दर-क्षेत्र सूची: CENELEC, केंद्र, ETSI, आस्ट्रेलियन, कैनेडियन, चीनी, यूरोपीय, और अमेरिकी मानक. अभ्यासरत इंजीनियरों के लिए अद्यतन संदर्भ.
कैटलॉग विशेष रूप से तब उपयोगी होता है जब यह सत्यापित किया जाता है कि कौन सी मानक संख्या किसी विशिष्ट उत्पाद श्रेणी पर लागू होती है. अतिरिक्त विशिष्ट कैटलॉग भी उपलब्ध हैं: ऑटोमोटिव ईएमसी मानक और वाणिज्यिक ईएमसी मानक. या ईयू ईएमसी निर्देश या समकक्ष राष्ट्रीय ढांचे के तहत स्थापना प्रकार. उन मानकों के विश्लेषणात्मक अनुप्रयोग के लिए - सीमा मूल्यों की व्याख्या कैसे करें, किस माप वर्ग का उपयोग करना है, और हार्मोनिक उत्सर्जन बजट कैसे आवंटित किया जाए - उपरोक्त अनुभाग इंजीनियरिंग संदर्भ प्रदान करते हैं.
सन्दर्भ
- [1] आईईसी 61000 कई, “विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC),” अंतर्राष्ट्रीय विद्युत तकनीकी आयोग, जिनेवा, स्विजरलैंड. उपलब्ध: iec.ch
- [2] इन 50160:2010+A1:2015, “सार्वजनिक बिजली नेटवर्क द्वारा आपूर्ति की जाने वाली बिजली की वोल्टेज विशेषताएँ,” CENELEC, ब्रसेल्स.
- [3] आईईईई एसटीडी 519-2022, “इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम में हार्मोनिक नियंत्रण के लिए आईईईई मानक,” आईईईई, न्यू यार्क, NY, 2022.
- [4] आईईईई एसटीडी 1159-2019, “इलेक्ट्रिक पावर गुणवत्ता की निगरानी के लिए आईईईई अनुशंसित अभ्यास,” आईईईई, न्यू यार्क, NY, 2019.
