جودة التغذية الكهربائية POWER QUALITY : أولا :أشكال عدم جودة الجهد


بقلم : د.ناهد أبو حجى


الجهات المسئولة عن تنظيم مرفق الكهرباء تعطى هذا الموضوع أهمية بالغة .. وذلك من خلال إعداد مواصفات قياسية لعناصر جودة التغذية الكهربائية .. والتي تتحدد بالنقاط التالية :- 1- استمرار التغذية الكهربائية continuity of supply . 2- مواصفات المنتج Product Quality (الجهد – التيار – التردد..) . 3- العلاقة التجارية مع المشتركين Commercial Relationship . وقد عرفت الدراسات الحديثة جودة المصدر بأنها مجموع عاملين هامين : 1- جودة الجهد Voltage Quality . 2- إعتمادية المصدر Supply Reliability . وهذا يعنى أن : جودة مصدر التغذية = جودة الجهد + إعتمادية المصدر . وبصفة عامة .. فإنه يمكن تحديد الخواص الرئيسية للجهد فى الآتي : - التردد Frequency. - قيمة الجهد Voltage Magnitude . - تمام المنحنى الموجى Wave Form Perfection . - تماثل جهود الثلاثة أوجه Symmetry of the Phase Voltage . أشكال عدم جودة الجهد : من وجهة نظر المشتركين .. فإنهم يتاثرون بالعديد من أشكال عدم جودة الجهد .. والتى من أهمها : 1- انحدارات الجهد Voltage Dips or Sags : يعرف انحدار الجهد بالانخفاض اللحظى فى قيمة الجهد خارج حدود السماحية العادية للأجهزة . وعموما .. فإن انحدار الجهد لفترة قصيرة لا يسبب مشاكل للإضاءة باللمبات المتوهجة ولا للمحركات الصغيرة .. ولكنه يمكن أن يسبب الإنقطاع الكافى للحاسبات الآلية والمعدات الإلكترونية الحساسة الأخرى . ويحدث انحدار الجهد إما بسبب مصدر التغذية .. أو بسبب الشبكة الداخلية للمستهلك . ويمكن اختصار الأسباب غير المتوقعة الناتجة عن مصدر التغذية فى الآتى : - حالات القصر التى تؤدى إلى انفصال الدائرة الكهربائية . - الحالات الخارجية .. مثل الصواعق والرياح التى تؤدى إلى انفصال الدائرة الكهربائية . - انقطاع خطوط التغذية نتيجة لأى سبب خارجى . أما الأسباب الناتجة عن الشبكة الداخلية للمستهلك فى : - بداية تشغيل المحركات الكبيرة . - الزيادة الفجائية للأحمال . - الأحمال الإلكترونية التى تسحب تيارا عاليا .. مثل آلات التصوير . 2- عدم اتزان جهد الأوجه الثلاثة Unbalance Phase Voltage : يعرف عدم اتزان جهد الأوجه الثلاثة بالآتى : عدم اتزان الجهد = ( أقصى جهد مقاس للأوجه الثلاثة – متوسط الجهد المقاس للأوجه الثلاثة ) / متوسط الجهد المقاس للأوجه الثلاثة . 3- الجهود العابرة Transient Voltage : تعرف الجهود العابرة .. بأنها الإنحراف المفاجئ والمحدد عن مستوى الجهد الإسمى .. وتستمر من 200 ميكروثانية حتى نصف ثانية . ومن اسباب حدوث الجهود العابرة : شرارات الصواعق – الكهرباء الاستاتيكية – فصل وتوصيل الدوائر الكهربائية – تشغيل المكثفات . أما مصادر الجهود العابرة فهى : - البيئة .. مثل الصواعق . - الشبكة الداخلية .. حيث أن 70% من الجهود العابرة تنتج من الشبكة الداخلية . - الشبكة الخارجية .. حيث تنتقل الموجات العابرة التى تخلق الجهود العابرة من خلال معاوقة شبكة التوزيع إلى الأجزاء البعيدة من الشبكة .. وتؤثر الجهود العابرة على معدات التوزيع والمحركات والمعدات الألكترونية وكذلك الإضاءة . 4- انتفاخات الجهد Voltage Swells : يعرف انتفاخ الجهد .. بأنه ارتفاع الجهد أكثر من المستوى العادى لمدة تتراوح من عدة دورات وحتى عدة ثوان . ومن أسباب انتفاخ الجهد : - فتح أحد الموصلات (أى فقد أحد الموصلات الثلاثة الحاملة للطاقة ) - الهبوط المفاجىء في تحميل الخطوط نتيجة فصل احمال عالية - اعادة توصيل التغذية الكهربية - قطع في موصلات التعادل Neutrals - قصر بين الوجه والارض يعرض الاوجه الاخرى لزيادة لحظية في الجهد - تشغيل لوحة مكثفات تحسين معامل القدرة ذات السعات الكبيرة 5- ارتعاش الجهد Voltage Flicker: يعرف الارتعاش .. بأنه التأثير الفعلي لتقلب الاضاءة والتى تحدث نتيجة تغير في جهد مصدر التعذية وهناك مؤشر الارتعاش قصير المدى (Pst) وهو تقييم الارتعاش الشديد لدورة قصيرة (عدة دقائق) حيت يكون Pst=1 اما مؤشر الارتعاش طويل المدى (Plt) فهو تقييم الارتعاش الشديد لدورة طويلة (عدة ساعات) باستخدام قيم (Pst) المتعاقبة وينتج ارتعاش الجهد من المعدات ذات خصائص الحمل المتغير مثل افران القوس الكهربائي وعند بدء تشغيل المحركات وماكينات اللحام . وتعتبر افران القوس الكهربي من اكثر المعدات المسببة لارتعاش الجهد بشبكات النقل والتوزيع ويستخدم جهاز قياس الارتعاشFlicker Meter في قياس الارتعاش في الجهد طبقا للمواصفات القياسية العالمية (IEC) 6- التوافقيات في الجهد Harmonic Voltage تعرف التوافقيات في الجهد بأنها الجهود المحتوية على ترددات عبارة عن مضاعفة التردد الاساسي للمنظومة وتعتبر من اهم عناصر واشهر تشوه الشكل الموجى لكل من الجهد والتيار خاصة مع تاثيراتها السلبية على اداء المنظومة الكهربائية وطبقا للمواصفات القياسية العالميةIEEE519-92 فان القيم القصوى لتشوه الجهد تبعا لجهود الشبكة مقاسة عند نقطة الربط المشتركة (Pcc) كما في الجدول التالي :- تشوه الجهد % :- التشوه الكلى ( THD ) جهد الشبكة أقل من 69 ك.ف. ------------>>> ( 5 ) جهد الشبكة من 69- 138 ك.ف. ---------->>> ( 2.5 ) جهد الشبكة أكبر من 138 ك.ف. ----------->>> ( 1.5 ) التشوه فى جهد التوافقيات المنفصلة جهد الشبكة أقل من 69 ك.ف. ------------>>> ( 3 ) جهد الشبكة من 69- 138 ك.ف. ---------->>> ( 1.5 ) جهد الشبكة أكبر من 138 ك.ف. ----------->>> ( 1 ) ومن المؤشرات الدالة على وجود توافقيات في الجهد : - ارتفاع درجة حرارة محولات التوزيع والكابلات . - ارتفاع درجة حرارة موصلات مسار التعادل . - ارتفاع الجهد بين نقطة التعادل والأرضى عن القيمة الأساسية (غالبا مايتعدى 2ف – طبقا للمواصفات القياسية العالمية IEEE1100-92 ) - انخفاض معامل القدرة . - انهيار مكثفات تحسين معامل القدرة نتيجة لارتفاع الجهد . - ارتفاع مستوى توافقيات الجهد .