بخشی از مقاله
چکیده:
فلیکر ولتاژ از مسائل کیفیت توان است که از یک طرف دارای جنبه فیزیولوژیکی و از طرف دیگر دارای جنبه الکتریکی میباشد. جنبه فیزیکی آن مربوط به پاسخ مغز انسان و جنبه الکتریکی مربوط به نوسانات ولتاژ میباشد. با تعیین ضریبی از شدت پدیده فلیکر ولتاژ نسبت به فاصله ایی که از بار تولیدکننده آن دارد، میتوان برای بارهای حساس به فلیکر یک استاندارد مکانی تعریف کرد که در این فاصله از بار فلیکرزا، بارهای حساس مجاور دچار صدمه نمیشوند. با تغییر مقادیر نامی بارهای فلیکرزا، تغییر فاصله از بارهای فلیکرزا، حضور و عدم حضور جبرانساز متناسب با آن در شبکه فشار متوسط به یک ارزیابی متناسب آماری دست یافته شده است. نتایج شبیه سازی با Matlab/Simulink گویای درستی فرضیات ذکر شده میباشد.
واژگان کلیدی: فلیکر ولتاژ، کیفیت توان، بارفلیکرزا، جبرانساز، ...
مقدمه
معیار کیفیت توان متأثر از انواع گوناگونی از اغتشاشات است که از آن میان میتوان به دو مورد عمدهتر هارمونیکها و نوسانات ولتاژ اشاره کرد. پدید آمدن هر یک از موارد یاد شده باعث ایجاد اعوجاج در شکل موج مؤلفه اصلی ولتاژ یا جریان خواهد شد. هارمونیکها متناظر با اعوجاجهایی با فرکانس بزرگتر از مؤلفه اصلی و نوسانات ولتاژ با اعوجاجهایی با فرکانسهای کوچکتر از مؤلفه اصلی میباشند.کارکرد بعضی از بارهای غیرخطی مثل مبدلها، کورههای القایی و منابع تغذیه با تولید هارمونیکها باعث میگردند که علاوه بر شکل موج مؤلفه اصلی - مؤلفه 50 یا 60 هرتز - مؤلفههای دیگری اما با فرکانسهایی بیش از فرکانس اصلی ظاهر میشوند.
راهاندازی موتورهای بزرگ یا کارکرد انواع دیگری از بارها نظیر دستگاههای جوش و کورههای قوس الکتریک با تغییراتی که مقدار مؤثر ولتاژ ایجاد میکنند؛ به آن اصطلاحاً فلیکر ولتاژ اطلاق میگردد، به گونه دیگری نیز میتوانند باعث اعوجاج شوند.[1]طبق استاندارد IEEE-100 1997 فلیکر ولتاژ اثر نوسان نور است؛ و در زمانی مشاهده میشود که تغییر فرکانس در رنج 0/05 تا 36 هرتز باشد. ازآنجاییکه فلیکر لامپ بسیار به نوسان ولتاژ منبع بستگی دارد، معمولاً به این نوع نوسان ولتاژ، فلیکر ولتاژ گفته میشود .[2]فلیکر ولتاژ به علت تغییر ناگهانی در ولتاژ منبع ایجاد میشود. تغییر ناگهانی در ولتاژ منبع به دلیل بهکارگیری بارهای بزرگ در سیستم قدرت و یا بهوسیله عملکرد تجهیزاتی با بارگذاری زیاد و لحظهای است.
اهمیت توجه به فلیکر از دو جنبه آشکار میشود. جنبه اول آنکه مقادیر غیرمجاز آن باعث آزردگی چشم میشود؛ و موجبات نارضایتی مشترکین را فراهم میکند و جنبه دوم آنکه بهطورکلی کیفیت ولتاژ شبکه را کاهش داده و بارهای حساس از قبیل کامپیوترها و دیگر تجهیزات الکترونیکی را تحت تأثیر خود قرار میدهد. درواقع محتوای طیفی این نوع اعوجاج میتواند، کارکرد بارهایی را که به فرکانس حساس هستند و در نزدیکی بارهای مولد اعوجاج قرار دارند، با مشکل مواجه میکند.[3]موضوع چشمک زدن چراغ، یک مساله بسیار قدیمی بوده، از بدو شروع به کار سیستمهای AC توجه مهندسان را به خود جلب کرده است.
در سال 1886، ویلیام استنلی، برای اولین بار از سیستمهای AC برای تغذیه بار روشنایی در شمال آمریکا استفاده کرد. چهار سال بعد مهندسان برق شرکت Westinghouse با مشکل فلیکر مواجه شدند.[4]در سال 1891، برای پیشگیری از فلیکر آزاردهنده، آنها فرکانس 60 هرتز را بهعنوان فرکانس استاندارد و جدید اختیار کردند که این پدیده در آن کمرنگتر خود را نشان میدهد. مشکل فلیکر که آنها با آن برخورد کردند، برخلاف تصور، بیش از آنکه مربوط به لامپهای رشتهای باشد، به لامپهای قوسی مربوط بود که با جریان متناوب کار میکردند. حتی لامپهای قوسی بدون محفظه، به دلیل نوسانهای دمای قوس، بیشتر از لامپهای قوسی محفظه دار باعث نوسان نور میشدند.[5]
برای کاهش این پدیده در ابتدا با استفاده از کندانسورهای سنکرون استفاده میشد سپس با روی کار آمدن ادوات الکترونیک قدرت انواع کنترلکنندههای ولتاژ در قالب ادوات FACTS بهمنظور کاهش این پدیده ایفای نقش کردهاند و تا به امروز کارایی خود را روز به روز با انواع جدید ادوات و بهینهسازی مدارات داخلی افزایش میدهند.در این مقاله به تعیین یک فاصله استاندارد برای انواع بارهای فلیکرزا پرداخته شده است. این محدوده استاندارد که متناسب با انواع بارهای فلیکرزا است که تاکنون هیچ مقاله به بررسی یک فاصله استاندارد برای بارهای فلیکرزا نپرداخته است.
شاخصهای تعیین فلیکر ولتاژ
برای تعیین فلیکر ولتاژ شاخصهای معینی در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته شده است.که و در اروپا و پارامتر در بعضی کشورهای آسیایی مورد استفاده قرار گرفتهاند. تمام کشورها یکی از این دو مورد گفته شده را برای شاخص تعیین فلیکر ولتاژ برگزیدهاند.
شاخص کوتاه مدت فلیکر
اندازهای از شدت فلیکر در مدتزمان 10دقیقهای است که در طی آن، شاخص کوتاه مدت فلیکر ناشی از منابع منفردی نظیر غلتک های دوار، پمپهای حرارتی و یا مصارف خانگی مناسب است. این مدت زمان به اندازه کافی برای نوسانات شدید که در مدت زمانهای بسیار کوتاه اتفاق میافتند، طولانی است و همچنین به اندازه کافی برای نوسانات ولتاژ بارهایی که چرخه کار طولانی دارند، کوتاه است تا خیلی مهم تلقی نشوند. شاخص کوتاه مدت شدت فلیکر بهصورت زیر است.[6]که در رابطه - 24 2 - ، تا ضرایب وزنی و تا سطوحی از منحنی تابع توزیع تجمعی میباشند. این ضرایب بهگونهای انتخاب میشوند که این معیار، شدت فلیکر را در محدوده وسیعی از فرکانس مدولاسیونهای مختلف، بهطور صحیح منعکس کند.
روش ارزیابی
در حضور چندین بار فلیکرزادرصورتیکه چندین بار فلیکرزا بهصورت همزمان باهم وارد مدار شوند، مقدار کل برابر است با:[7] - 3 - :m=4 اگر بارهای فلیکرزا از نوع کورهای الکتریکی باشند. :m=3 برای تمامی بارها صادق است.:m=2 این مقدار برای زمانی صادق است که احتمال حضور هم زمان بارهای فلیکرزا زیاد است. :m=1 این مقدار برای زمانی صادق است که احتمال حضور هم زمان بارهای فلیکرزا خیلی زیاد است.شاخص بلند مدت شدت فلیکر در مواقعی که چندین بار اغتشاش زا موجود باشند که به طور تصادفی نیز قطع و وصل شوند و یا منبع ایجاد مانند کورههای قوس الکتریکی، پریود عملکرد طولانی یا تغییر داشته باشد، ارزیابی اغتشاشات ایجادشده، مدتزمان طولانیتری را میطلبد.
به همین دلیل شاخص جدیدی با عنوان شاخص بلندمدت شدت فلیکر - - برای ارزیابی طولانیمدت شدت فلیکر انتخابشده است. این شاخص با استفاده از 12 مقدار متوالی که در مدتزمان دو ساعت به دست میآید، بهصورت زیر محاسبه میشود:اندازهگیری مقادیر در استاندارد UIE با یک وسیله هیبرید دیجیتال – آنالوگ و یا یک سیستم دیجیتالی انجام میشود. بیشترین مقادیر توصیهشده در استاندارد IEC برای و در شبکههای فشار متوسط عبارتاند از Pst95%=1 و Plt95%=1 که نشان میدهد در %95 مدت زمان مشاهده شده، مقادیر و باید از کمتر یا حداکثر معادل واحد باشند.[8]پارامتر
