اعوجاج ولتاژ چیست؟

اعوجاج ولتاژ درحقیقت افزایش و کاهش ولتاژ در بازه ی معینی از زمان است. در این مقاله ما برخی اعوجاج های رایج ولتاژ کیفیت توان که مرتبط با افزایش یا کاهش مقدار مؤثر ولتاژ می باشند معرفی خواهیم کرد. این اعوجاجات براساس افزایش و کاهش مقدار مؤثر ولتاژ و بازه ی زمانی، تقسیم بندی می شوند. در ادامه هرکدام از این اعوجاجها را به همراه علل بوجود آورنده آن تشریح خواهیم کرد.

1- فرورفتگی ولتاژ (Voltage Sag)

یکی از پدیده های کیفیت توان فرورفتگی یاکاهش ولتاژ، Voltage Sag، می باشد. در هنگام وقوع این پدیده مقدار مؤثر ولتاژ خط برای مدت کوتاه در حد نیم سیکل الی یک دقیقه از مقدار نامی ولتاژ خط به اندازه 0.1 الی 0.9 پریونیت (Per Unit)کاهش می یابد. البته این پدیده با توجه به مدت زمان وقوع آن نیز به سه دسته تقسیم می شود.

شکل (1) یک فرورفتگی ولتاژ 80 درصد در مدت زمان کوتاه چند سیکل (در فرکانس 60 هرتز) را نشان می‌دهد.

2- برآمدگی ولتاژ (Swell)

برآمدگی ولتاژ برعکس فرورفتگی ولتاژ است و به معنای افزایش کوتاه مدت در مقدار مؤثر ولتاژ خط می باشد. به افزایش ولتاژی که اندازه آن بین 1.1 الی 1.8 پریونیت قرار بگیرد و این افزایش ولتاژ بین نیم سیکل الی یک دقیقه ادامه یابد، برآمدگی ولتاژ گفته میشود. این پدیده کیفیت توان هم از نظر بازه زمانی به سه دسته تقسیم میشود.

در مقایسه با پدیده فرورفتگی ولتاژ، برآمدگی ولتاژ دفعات وقوع کمتری دارد.

3-وقفه

به کاهش ولتاژ خط یک فاز یا بیشتر، به صورتی که مقدار آن به کمتر از 10 درصد مقدار نامی برسد، وقفه یا قطع گفته میشود. دلایل زیر را میتوان برای علل وقوع قطع یا وقفه برشمرد:

خرابی تجهیزات
خطای سیستم کنترلی
سوختن فیوز
باز شدن مدار شکن (بریکر)

استانداردهای مختلف براساس طول مدت قطع یا وقفه، دسته بندیهای مختلفی را پیشنهاد داده اند. برای نمونه استاندارد IEEE -1159 سه دسته بندی براساس طول زمانی قطع یا وقفه پیشنهاد کرده است:

دسته اول قطع یا وقفه ی لحظه ای[Momentary Interruption] است که به از دست دادن کامل ولتاژ در یک فاز یا بیشتر میگویند. مدت زمان این نوع قطع یا وقفه بین نیم سیکل یا 0.8 میلی ثانیه الی 3 ثانیه می باشد.
دسته دوم قطع یا وقفه ی موقت[Temporary Interruption] است که قطع یا وقفه ی کوتاه مدت نیز نامیده میشود. به افت کوتاه مدت ولتاژ به زیر ده درصد مقدار نامی برای بازهی زمانی سه ثانیه الی یک دقیقه، قطع یا وقفه کوتاه مدت گفته می شود.
دسته سوم: قطع یا وقفه ی بلند مدت یا پایدار[Sustained Interruptions] است. به قطع یا وقفه ی طولانی تر از یک دقیقه گفته میشود که بیشتر با عنوان قطع یا وقفه ی پایدار شناخته میشود.

4-کاهش ولتاژ (Undervoltage)

به افت مقدار مؤثر ولتاژ تا حدی که مقدار ولتاژ به 0.8 الی 0.9 پریونیت برسد و این کاهش ولتاژ بیش از یک دقیقه ادامه یابد، کاهش ولتاژ گفته میشود. گرچه کاهش ولتاژ و فرورفتگی ولتاژ شبیه به هم هستند اما به طور معمول کاهش ولتاژ بیش از فرورفتگی ولتاژ طول میکشد. دلایل کاهش ولتاژ به شکل زیر قابل تقسیم است:

افزایش بار
ظرفیت کم منبع
وقوع خطا

کاهش ولتاژ نیز مشکلاتی به همراه دارد. ناپایداری ولتاژ، کشیدن جریان زیاد توسط موتورها و تقاضای توان راکتیو زیاد از مشکلاتی هستند که در اثر کاهش ولتاژ بوجود می آیند.

5- افزایش ولتاژ(Overvoltage)

یکی دیگر از پدیده های اعوجاج ولتاژ افزایش ولتاژ می باشد. به افزایش مقدار مؤثر ولتاژ تا حدی که مقدار آن بین 1.1 الی 1.2 پریونیت قرار بگیرد (حداقل برای 1 دقیقه) افزایش ولتاژ گفته میشود. گرچه افزایش ولتاژ و برآمدگی ولتاژ مشابه اند اما به طور معمول افزایش ولتاژ بیش از یک دقیقه ادامه پیدا میکند.

دلایل گوناگونی برای افزایش ولتاژ در شبکه وجود دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره میکنیم:

افزایش ولتاژ به دلیل خطای عایقی
پدیده فرورزونانس
خطای تپ چنجر ترانس
جبرانسازی بیش از حد
اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه
اضافه ولتاژ کلیدزنی مانند کلیدزنی مدارات خازنی

اضافه ولتاژ هم مانند دیگر پدیده های کیفیت توان مشکلاتی به همراه دارد. از این دست مشکلات میتوان به ناپایداری ولتاژ، افزایش استرس و تنش عایقی و افزایش تقاضای توان راکتیو اشاره کرد.