هارمونیک ها

هارمونیک ها

اسلاید 1: 1هارمونيك هادكتر سيد حسين حسينيدانشگاه تبريزدوره آموزشي كيفيت توان- دانشگاه تبريزدوره آموزشي كيفيت توان

اسلاید 2: 2فهرست مطالب: 1- شناخت و بررسي مقدماتي هارمونيكها 1-1- كليات 1-2- اعوجاج هارمونيكي 2- منابع توليد هارمونيك 2-1- منابع تغذيه تكفاز 2-2- مبدلهاي قدرت سه فاز AC و DC 2-3- تجهيزات قوس زننده 2-4- عناصر اشباع شونده 3- اثر اعوجاج هارمونيكي بر روي عملكرد تجهيزات قدرت 3-1- اثر بر روي خازنها 3-2- اثر بر روي ترانسفورماتورها 3-3- اثر بر روي موتورها

اسلاید 3: 3 4- پاسخ سيستم قدرت به منابع هارمونيكي 4-1- امپدانس سيستم 4-2- امپدانس خازن 4-3- تشديد موازي 4-5- اثر بار مقاومتي 5- شناسايي محل منابع هارمونيكي 6- كنترل هارمونيكها 6-1- كاهش جريانهاي هارمونيكي ناشي از بارها 6-2- فيلترگذاري 6-3- اصلاح پاسخ فركانسي سيستم 6-4- تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها- فيلترهاي اكتيو، پسيو و هيبريد 6-5- طراحي فيلترها

اسلاید 4: 4 7- برنامه هاي كامپيوتري براي محاسبه هارمونيكها 7-1- مدلسازي منابع هارمونيكي 7-2- برنامه هاي كامپيوتري براي محاسبه هارمونيكها 7-3- قابليت برنامه هاي تحليل هارمونيكي 8- اصول و شرايط عمومي محدودكردن هارمونيكها 8-1- كليات 8-2- عوامل تاثير گذار بر تعيين حدود مجاز هارمونيكها 8-3- فلسفه تعيين محدوديتها 9- مقررات استاندارد حدود مجاز هارمونيكها در برخي از كشورهاي جهان 10- استاندارد مجاز هارمونيكها در شبكه برق ايران (استاندارد توانير)

اسلاید 5: 51- شناخت و بررسي مقدماتي هارمونيكها

اسلاید 6: 61-1 كليات يكي از مسائل و مشكلات مهم كيفيت برق در سيستمهاي توزيع و انتقال مسئله هارمونيكها مي باشد. اعوجاجهاي هارمونيكي در سيستمهاي قدرت مشكلات خاصي را بدنبال دارند كه عدم عملكرد مناسب تجهيزات، كاهش عمر و پايين آمدن راندمان از مهمترين آنهاست. شركتهاي برق بايستي ضمن مانيتورينگ ميزان اعوجاجهاي هارمونيكي در شبكه محدوديتهايي را ارائه نمايند تا از آسيب ديدگي تجهيزات مشتركين خانگي و صنعتي جلوگيري گردد. در اغلب مواقع، اعوجاج ولتاژ در سيستمهاي انتقال كمتر از يك درصد است و هرچه به سمت مشتركين نزديكتر مي شويم، ميزان اعوجاجهاي هارمونيكي بيشتر مي شود.

اسلاید 7: 71-2 اعوجاجهاي هارمونيكي اعوجاج هارمونيكي در شبكه هاي قدرت ناشي از عناصر (و بارهاي) غيرخطي است. جريان عنصر غيرخطي، درحاليكه ولتاژ اعمال شده به آن سينوسي است، بصورت غير سينوسي مي باشد.

اسلاید 8: 81-2 اعوجاجهاي هارمونيكي هرشكل موج اعوجاجي را مي توان بصورت تركيبي از موجهاي سينوسي با فركانسهاي و دامنه هاي مختلف نشان داد. اين موجهاي سينوسي كه فركانس آنها ضريب صحيحي از فركانس اصلي (50 هرتز) باشد، هارمونيكهاي مولفه اصلي مي نامند. درصورتيكه فركانس آنها ضريبي صحيح از فركانس اصلي (50 هرتز) نباشد، هارمونيكهاي مياني ناميده مي شوند.

اسلاید 9: 91-2 اعوجاجهاي هارمونيكي وقتي كه دو نيم سيكل مثبت و منفي يك موج شبيه بهم باشند، سري فوريه فقط داراي هارمونيكهاي فرد خواهد بود و در اغلب موارد شاهد حضور هارمونيكهاي زوج در سيستم قدرت نيستيم. وجود هارمونيكهاي زوج در سيستم اغلب نشان دهنده اشكالي در سيستم است. بارهاي غيرخطي منبع توليد هارمونيكهاي جريان هستند و هارمونيكها را به سيستم قدرت تزريق مي كنند. اعوجاج ولتاژ نيز در اثر عبور جريان اعوجاجي از امپدانس سري و خطي شبكه ايجاد مي شود. جريانهاي هارمونيكي عبور كننده از امپدانس سيستم باعث ايجاد افت ولتاژ براي هر هارمونيك خواهد شد و در نتيجه باعث ايجاد ولتاژ هارمونيكي در دو سر بار مي گردد.

اسلاید 10: 102- منابع توليد هارمونيك ها

اسلاید 11: 11عوامل مهم توليد هارمونيكها :- جريان مغناطيسي ترانسفورماتورها- بارهاي غيرخطي مانند دستگاههاي جوشكاري- كوره هاي قوس الكتريكي و القايي- سيستمهاي HVDC (انتقال برق فشار قوي DC)- تجهيزات بكار رفته در كنترل كننده هاي سرعت ماشينهاي الكتريكي- تجهيزات مورد استفاده در حمل و نقل برقي مانند اتوبوسهاي برقي و متروها- اتصال نيروگاههاي خورشيدي و بادي به سيستمهاي توزيع- كاربرد SVC بعنوان كنترل كننده استاتيك توان راكتيو شبكه- صنايعي نظير مجتمعهاي شيميايي، پتروشيمي، ذوب كه نياز به يكسوكننده هاي پرقدرت براي توليد برق DC مورد نياز خود.

اسلاید 12: 122-1 منابع تغذيه تكفاز در حال حاضر بارهاي تغذيه شده از طريق مبدلهاي الكترونيك قدرت مهمترين بارهاي غيرخطي را تشكيل مي دهند. ادوات الكترونيك قدرت بكار رفته در صنعت : - محركه هاي موتور با قابليت تنظيم سرعت - منابع تغذيه سوئيچينگ - راه اندازي موتورهاي جريان مستقيم - شارژرها - بالاستهاي الكترونيكي - يكسوكننده ها ادوات الكترونيك قدرت در ساختمانهاي تجاري : - وجود تجهيزات الكترونيكي تكفاز بيشماري همچون كامپيوترهاي شخصي - تامين 40 تا 60 درصد روشنايي توسط لامپهاي فلورسنت

اسلاید 13: 132-1 منابع تغذيه تكفاز منابع تغذيه تكفاز به دو گروه عمده تقسيم مي شوند:1) تكنولوژي قديمي، كنترل ولتاژ در طرف متناوب توسط ترانسفورماتور بود تا ولتاژ را در سطح مورد نظر طرف مستقيم كاهش دهد كه بدليل وجود ترانس، هارمونيكها كاهش مي يابند.2) در تكنولوژي جديد از منابع تغذيه سوئيچينگ (تبديل DC/DC) استفاده مي كنند كه مزاياي آن عبارتند از وزن كم، اندازه كوچك، راندمان بالا، عدم نياز به ترانسفورماتور و عيب عمده آنها توليد هارمونيكهاي سوم جريان است كه در نوترال باهم جمع مي شوند.

اسلاید 14: 142-2 مبدلهاي قدرت سه فاز AC و DC مبدلهاي الكترونيك قدرت سه فاز برخلاف مبدلهاي قدرت تكفاز داراي هارمونيك سوم نیستند و به دو دسته محرکه های AC و DC تقسیم می شوند. 1) محرکه های DC : یکسوسازی تنها عمل مورد نیاز در محرکه های DC است. اغلب محرکه های DC از یکسو کننده های 6 پالسه و محرکه های بزرگتر از یکسوکننده های 12 پالسه استفاده می کنند. درایوهای 6 پالسه هارمونیکهای 5 و 7 بالاتر و درایوهای 12 پالسه هارمونیکهای 111 و 13 قابل ملاحظه ای دارند.

اسلاید 15: 152-2 مبدلهاي قدرت سه فاز AC و DC2) محرکه های AC : در محرکه های AC از خروجی یکسوکننده برای تولید ولتاژ AC استفاده می شود که این ولتاژ با فرکانس قابل تنظیم برای تغذیه موتورها بکار می رود. اینوترها به دو دسته اینورتر ولتاژ (VSI) و اینورتر جریان (CSI) تقسیم می شوند. برای ورودی یک VSI احتیاج به منبع ولتاژ DC ثابت (با ریپل کم) است که این امر توسط یک فیلتر (خازن و سلف) صورت می گیرد. ورودی یک CSI احتیاج به یک منبع جریان ثابت (با ریپل کم) دارد که توسط یک سلف انجام می شود. عمومی ترین نوع محرکه های AC از نوع یک VSI همراه با تکنیک PWM کنترل آن است.

اسلاید 16: 162-2 مبدلهاي قدرت سه فاز AC و DC

اسلاید 17: 172-3 تجهيزات قوس زننده این دسته شامل کوره های قوس الکتریکی، دستگاههای جوشکاری، لامپهای روشنایی (فلورسنت، بخار سدیم، بخار جیوه) با بالاست مغناطیسی است. مشخصه ولتاژ- جریان قوسهای الکتریکی غیرخطی می باشد. بدنبال جرقه زدن، جریان قوس افزایش و ولتاژ آن کاهش می یابد و مقدار جریان توسط امپدانس سیستم محدود می شود. کوره های قوس الکتریکی بعنوان منبع ولتاژ هارمونیکی دارای جریان متداول بیش از 60 کیلو آمپر بوده و امپدانس محدود کننده آنها شامل کابل و سیمهای رابط، امپدانس سیستم و ترانسفورمر است. در لامپهای روشنایی، قسمت عمده هارمونیکها مربوط به رفتار ذاتی قوس است و بالاستهای الکترونیکی هارمونیکهای کمتری نسبت به بالاستهای مغناطیسی تولید می کنند.

اسلاید 18: 182-4 عناصر اشباع شونده ترانسفورماتورها و موتورها بدلیل دارا بودن هسته فولادی در دسته تجهیزات فوق قرار می گیرند. هارمونیکها در این تجهیزات بدلیل مشخصه مغناطیس کنندگی غیرخطی آهن تولید می شوند. گرچه جریان تحریک ترانسفورمر دارای هارمونیک زیادی در سطوح ولتاژ کاری است ولی این میزان در حدود 1% جریان بار کامل است و مانند وسایل قوس زننده دارای هارمونیکی در حدود 20% بار نامی نیستند. با این وجود بدلیل اینکه در سیستمهای توزیع صدها ترانسفورمتور بکار می روند، اثر آن خصوصاً در زمان کم باری شبکه قابل ملاحظه خواهد بود.

اسلاید 19: 19مقایسه میزان هارمونیکهای تولید شده ناشی از منابع هارمونیکی بررسی شده

اسلاید 20: 203- اثر اعوجاج هارمونيكي بر روي عملكرد تجهيزات قدرت

اسلاید 21: 21آثار سوء هارمونیکها بر سیستم قدرت و تجهیزات آن :- شکست عایقی بانکهای خازنی و افزایش جریان و توان راکتیو آنها- افزایش تلفات اهمی و تلفات اضافی در هسته و ایجاد حرارت اضافی در ترانسها و موتورها- افزایش تلفات در کابلها و خطوط هوایی و کاهش میزان بارگذاری آنها- شکست عایقی کابلها- عملکرد نامناسب و پاسخ اشتباه رله ها- ایجاد خطا در دستگاه های اندازه گیری- ایجاد نویز و تداخل با سیستمهای مخابراتی و PLC و ....

اسلاید 22: 223-1 اثر بر خازنها اصولاً خازنها در معرض دو نوع هارمونیکهای 5 و 7 می باشند. اغتشاش 4 درصدی هارمونیک پنجم و 3 درصدی هارمونیک هفتم باعث می گردد 20 درصد هارمونیک پنجم جریان و 21 درصد هارمونیک هفتم جریان را بدنبال دارد.

اسلاید 23: 233-2 اثر بر ترانسها بعنوان یک قاعده عمومی، ترانسی که اعوجاج جریان در آن بیش از 5% باشد، توان نامی آن کاهش می یابد. موارد مختلف ناشی از هارمونیکهای جریان بار که باعث افزایش دمای ترانسفورماتور می گردد عبارتند از: - افزایش جریان مجاز به بیشتر از حد مجاز - تلفات ناشی از جریانهای گردابی- افزایش تلفات هسته ناشی از هارمونیکها (کمتر از موارد قبلی)

اسلاید 24: 243-2 اثر بر ترانسها

اسلاید 25: 253-3 اثر بر موتورها موتورها در مقابل اعوجاج هارمونیکی ولتاژ ضربه پذیر می باشند. اعوجاج هارمونیکی ولتاژ در ترمینالهای خروجی موتور موجب ایجاد فلوهای هارمونیکی در داخل موتور می گردد. اثر هارمونیکها روی روتور شبیه به اثر جریان توالی منفی در فرکانس اصلی است. اثرات هارمونیکها بر روی موتورها عبارتند از:- افزایش تلفات موتور- کاهش راندمان- لرزش (تنش مکانیکی) و سروصدا هنگامیکه اعوجاج ولتاژ بیش از 5% گردد، تلفات حرارتی اضافی ایجاد مشکل می کند. موتورهای با قدرت پایین در میرایی مولفه های هارمونیکی نقش بازی می کنند و بسته به نسبت X/R موتور باعث تضعیف تشدید هارمونیکی می شوند. (برخلاف موتورهای بزرگ بدلیل X/R بزرگ)

اسلاید 26: 264- پاسخ سيستم قدرت به منابع هارمونيكي

اسلاید 27: 274-1 امپدانس سیستم در فرکانس اصلی (50 هرتز) سیستمهای قدرت اصولاً بصورت اندکتیو ند. در مطالعات هارمونیکی سیستم قدرت، این فرض که مقاومت سیستم تا فرکانس کمتر از مرتبه 9 تغییر زیادی نمی کند، قابل قبول است. برای کابلها و خطوط با در نظر گرفتن اثر پوستی، مقاومت بصورت تقریبی با مربع فرکانس تغییر می کند. مقاومت معادل ترانسهای بزرگ بدلیل تلفات جریان گردابی متناسب با فرکانس افزایش می یابد. در ولتاژهای پایین وجه غالب راکتانس معادل سیستم ناشی از امپدانس ترانسها است (در حدود 90%)

اسلاید 28: 284-2 امپدانس خازن خازنهای موازی که برای تصحیح ضریب توان بکار می روند، در فرکانسهای مختلف امپدانس سیستم را شدیداً تحت تاثیر قرار می دهند. خازنها خود عامل تولید هارمونیک نیستند ولی اعوجاج هارمونیکی گاهی اوقات بدلیل حضور خازنها تشدید می شود. درحالیکه راکتانس اندکتیو با افزایش فرکانس و متناسب با آن افزایش می یابد، راکتانس خازن متناسب با فرکانس کاهش می یابد.

اسلاید 29: 294-3 تشدید موازی مدارهای شامل سلف و خازن دارای چندین فرکانس طبیعی هستند که هنگامیکه یکی از این فرکانسها برابر فرکانس سیستم قدرت گردد، پدیده تشدید بوجود می آید و جریان و ولتاژ در آن فرکانس مقدار بالایی را خواهد داشت.

اسلاید 30: 304-4 اثر بار مقاومتی میزان میرایی ایجاد شده توسط مقاومت یا بارهای مقاومتی در سیستم قدرت باعث کاهش ولتاژ و جریان در حالت تشدید می گردد بطوریکه تنها افزایش 10% بار مقاومتی تاثیر بسزایی در کاهش پیک امپدانس سیستم دارد. اگر طول خط یا کابلهای بین شینه خازنی و نزدیکترین ترانسفورمر زیاد باشد، بدلیل افزایش مقاومت سیستم ناشی از کابلها و خطوط، پدیده تشدید اثر نامطلوب کمتری را ایجاد می کند. بدترین شرایط تشدید زمانی است که خازنها در پستهای توزیع اصلی یا پستهای واحدهای صنعتی باشند که در این حالت امپدانس ترانسفورماتور وجه غالب را داشته و نسبت X/R بالاست، لذا مقاومت نسبی کم شده و پیک امپدانس تشدید موازی تیزتر و این پدیده خرابی خازنها، ترانسها و سایر تجهیزات را در پی دارد.

اسلاید 31: 315- شناسايي محل منابع هارمونيكي

اسلاید 32: 32در فيدرهاي توزيع شعاعي و كارخانجات صنعتي، تمايل اصلي هارمونيكهاي توليد شده، جريان يافتي از محل توليد (بارهاي هارمونيك زا) بطرف منبع تغذيه سيستم است. زيرا امپدانس سيستم كمترين امپدانسي است كه جريانها در مقابل خود داشته و ميل به اتشار بدان سمت دارند.

اسلاید 33: 33كارهاي اصلي در شناسايي محل منابع هارمونيكي:1- نصب تجهيزات اندازه گيري كيفيت توان2- قطع و وصل تك تك بارها2- مانيتورينگ سيستم3- بررسي نتايج اندازه گيري ها و تحليل وضعيت شبكهلزوم جداسازي تمامي بانكهاي خازني از شبكه زيرا در تعيين محل بارهاي هارمونيك زا ايجاد مشكل مي نمايند.تذكر مهم :

اسلاید 34: 34مدت زمان لازم برای اندازه گیری هارمونیک :کل مدت زمان اندازه گیری برابر یک هفته میباشد.بازه های زمانی اندازه گیری :بازه زماني بسيار كوتاه مدت : برابر با 3 ثانيه بازه زماني كوتاه مدت : برابر با 10دقيقهشاخص هارمونیک شینه :- حداکثر هارمونیک اندازه گیری شده در بازه زمانی کوتاه مدت- احتمال تجمعی 95 درصد هارمونیک اندازه گیری شده در بازه زمانی بسیار کوتاه مدت (از میان دو مقدار فوق مقدار بزرگتر به عنوان شاخص شینه انتخاب میشود.)مکانهای اندازه گیری : - در پستهای فوق توزیع و انتقال : دو بار در سال- در پستهای توزیع : یک بار در سال ( پستهای با مشترکین هارمونیک زا) - در صورت شکایت مشترکین

اسلاید 35: 356- كنترل هارمونيكها

اسلاید 36: 366-1كاهش جريان هارمونيكي ناشي از بارها راهکارهای کاهش هارمونیک در منابع مختلف تولید هارمونیک شبکه : - کاهش ولتاژ اعمالی به ترانس برای خارج شدن از ناحیه اشباع مغناطیسی و تولید هارمونیک کمتر- اضافه نمودن یک راکتور (سلف) سری در خط DC تغذیه کننده محرکه های AC - تبدیل مبدلهای 6 پالسه به 12 پالسه برای کاهش 90% هارمونیکهای 5 و 7- استفاده از ترانسهای مثلث برای انتشار هارمونیکهای مضرب 3 بارها به شبکه- استفاده از ترانسهای زیگزاگ و زمین کرد آنها برای انتقال هارمونیکهای مضرب 3 به زمین

اسلاید 37: 376-2 فیلترگذاری فیلترهای موازی با اتصال کوتاه کردن جریان هارمونیکی تا حد امکان اعوجاج را کاهش می دهند. این روش معمولترین نوع فیلترگذاری بوده و بدلیل مسائل اقتصادی بیشتر ترجیح داده می شود. استفاده از فیلترهای سری برای سد کردن هارمونیکهای جریان روش دیگر فیلتر گذاری است.این نوع فیلتر از آنجائیکه موجب اعوجاجی شدن ولتاژ بار می شود، کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد عملی آن، قرار گرفتن در مسیر اتصال نقطه ستاره بانک خازنی به زمین است تا هارمونیکهای مرتبه 3 سد شوند.فیلترهای اکتیو (فعال) نیز با وارد کردن مولفه هارمونیکی جریان به یک بارغیرخطی، عمل حذف هارمونیکها را انجام می دهند.

اسلاید 38: 386-3 اصلاح پاسخ فرکانسی سیستم با روشهای زیر می توان پاسخ سیستم به هارمونیکها را بهبود بخشید :- اضافه کردن فیلتر موازی (برای حذف هارمونیکها)- اضافه کردن راکتور برای تنظیم مجدد سیستم (برای جلوگیری از تشدید)- تغییر اندازه خازن با استفاده از خازنهای سوئیچ شونده و کنترل کننده های اتوماتیک (ارزانترین روش)- نصب خازنها در مراکز صنعتی در محلهای بسیار نزدیک به بارها (جهت کاهش احتمال تشدید)- جابجاکردن محل نصب خازن به نقاطی با امپدانس اتصال کوتاه متفاوت (برای مشترکان صنعتی امکان پذیر نیست)- حذف خازن (قبول تلفات بیشتر، ولتاژ پایین تر و پرداخت جریمه اقتصادی مصرف توان راکتیو)

اسلاید 39: 39 سه دسته از انواع فیلترها برای حذف هارمونیکها بکار می روند :1) فیلترهای پسیو (غیرفعال) ………….………… Passive Filters2) فیلترهای اکتیو (فعال) …………………………. Active Filters3) فیلترهای هیبرید (ترکیبی) ….………………… Hybrid Filters6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 40: 401) فیلترهای پسیو :- فیلترهای پسیو از اندوکتانس و خازن (و مقاومت) ساخته می شوند. - این فيلترها در روش سنتي بهبود كيفيت توان مورد استفاده بودند.- مقاديرشان با توجه به امپدانس سيستم بگونه اي انتخاب مي گردد تا امكان حذف يك هارمونيك خاص يا يك پهناي هارمونيكي را از طريق كاهش هارمونيكها يا سد عبور آنها بكار فراهم آورد. - اين فيلترها بصورت سري و يا موازي با بار بكار مي روند.  مزايا : قيمت بسيار کم و ساختمان ساده  معايب :- احتمال تشديد هارمونيكها ناشی از امپدانس فيلتر و منبع - نياز به يك فيلتر پسيو براي حذف هر هارمونيك خاص مي باشد.اگر تغييراتي بصورت تصادفي در اندازه دامنه و فركانس جريانهاي داراي اعوجاج رخ دهد، استفاده از آن فيلتر پسيو ديگر موثر نمي باشد.6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 41: 416-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 42: 426-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها2) فيلترهاي اکتيو :- پيشرفت ادوات الكترونيك قدرت و بوجود آمدن روشهاي جديد كنترل- فيلترهاي اكتيو داراي ساختار يك اينورتر بمنظور حذف هارمونيكها و جبرانسازي توان راكتيو بكار گرفته شده اند. - مجموعه بار غيرخطي و فيلتر اكتيو بصورت يك بار خطي از ديد شبكه خواهد بود. - اين فيلترها نيز بصورت موازي يا سري با بار قرار مي گيرند. فيلتر اكتيو سري براي تصحيح ولتاژ و فيلترهاي اكتيو موازي براي جبران جريان هارمونيكي بكار مي روند.  مزايا : - جبران تمامي هارمونيكها توسط يك وسيله برخلاف فيلترهاي پسيو- تطبيق ديناميک با تغييرات شبکه  معايب :- فيلترهاي اكتيو بدليل اينکه همواره ولتاژ و جريان زيادي را در دو سر خود مي بينند، بايستي توان نامي زيادي داشته باشند و اين امر موجب افزايش حجم و افزايش قيمت مي گردد.

اسلاید 43: 436-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 44: 443) فيلترهاي هيبريد : ترکيب فيلترهاي پسيو و اکتيو  مزايا : - قيمت و توان نامي کمتر - جبران تمامي هارمونيكها توسط يك وسيله (اکتيو)- تطبيق ديناميک با تغييرات شبکه (اکتيو)- عدم حساسيت زياد به تغييرات المانها و امپدانس منبع (پسيو)- بازدهي بيشتر و امکان استفاده با آرايشها و سيستمهاي کنترلي متعدددر ادامه چندین آرایش متداول فیلترهای هیبرید در سیستمهای قدرت آورده شده است.6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 45: 45فيلتر اكتيو و پسيو و بار هر سه باهم موازي - كار فيلتر اكتيو، جبران جريان هارمونيكي بعد از فيلترهاي پسيو مي باشد. - فيلتر هيبريد بعنوان يك منبع جريان تلقي مي شود كه با بار غير خطي كه منبع هارمونيك است، موازي مي باشد. - فيلتر اكتيو بگونه اي كنترل مي شود كه همانند يك امپدانس بينهايت در فركانس اصلي و يك مقاومت كم در فركانس هارمونيكها از خود رفتار نمايد. 6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 46: 46فيلتر پسيو موازي و اكتيو سري با بارفيلتر اكتيو توسط ترانسهاي كوپلينگ به شبکه متصل بوده و با بار غيرخطي سري مي باشد درحاليكه فيلتر پسيو با بار موازي است. اين ساختار بدليل توان نامي كم فيلتر اكتيو كه در حدود 5% توان نامي بار است، مورد توجه بيشتري قرار داشته و همانند يك ايزولاتور هارمونيكي بين بار و منبع عمل مي نمايد.عمل اصلي فيلتر اكتيو در اين ساختار، جبران سازي مستقيم هارمونيكها نبوده بلكه ايزولاسيون هارمونيكهاي موجود بين بار و منبع مي باشد.6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 47: 47فيلتر اكتيو و پسيو سري باهم و موازي با بار- فيلتر اكتيو و پسيو باهم سري شده و مجموعه با بار غيرخطي موازي بسته شده است. - فيلتر پسيو براي جبران سازي هارمونيكهاي مرتبه هاي دلخواه تنظيم مي گردد. - فيلتر اكتيو نيز مانند يك منبع ولتاژ كنترل شده با جريان بوده و هارمونيكهاي جبران كننده را به مدار تزريق مي نمايد. 6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 48: 48فيلتر اكتيو و پسيو سري باهم و موازي با بار داراي سلف موازي با ترانس كوپلينگ - يك سلف بصورت موازي با فيلتر اكتيو و ترانس كوپلينگ استفاده شده است. - در صورت بروز عيب در فيلتر اكتيو و خارج شدن آن از مدار به كمك فيوز، فيلتر پسيو و سلف موازي همچنان در مدار باقي مانده و به حذف هارمونيكها مي پردازند. - با اضافه شدن سلف موازي به سيستم، ولتاژ و جريان كمي بر روي فيلتر اكتيو افتاده و اين موضوع موجب كاهش توان نامي فيلتر اكتيو مي گردد. 6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 49: 49فيلتر اكتيو و پسيو سري باهم و موازي با بار بهمراه فيلتر پسيو كنترل شده- فيلتر پسيو كنترل شده تريستوري بموازات فيلتر پسيو در مدار قرار دارد.- فيلتر پسيو هارمونيكهاي مراتب تنظيم شده را حذف نموده و براي رفع مشكلات رزونانس فيلتر پسيو از يك فيلتر اكتيو بصورت سري با آن استفاده می شود.- با روشن و خاموش شدن تريستورها، جبران توان راكتيو بصورت ديناميكي و بر اساس نيازهاي سيستم صورت مي گيرد. 6-4 تجهيزات فيلتركردن هارمونيكها

اسلاید 50: 506-5 طراحی فيلترها

اسلاید 51: 517- برنامه هاي كامپيوتري براي تحليل هارمونيكها

اسلاید 52: 52مدلسازی منابع هارمورنیک ولتاژ بصورت یک منبع ولتاژ سری با شبکه قدرت و منبع هارمونیک جریان بصورت یک منبع جریان موازی با شبکه قدرت می باشد که اندازه آنها برابر مجموع میزان هارمونیکهای موجود در شبکه با فرکانسهای مربوطه است.7-1 مدلسازي منابع هارمونيكي

اسلاید 53: 53 با گسترش نرم افزارهای تخصصی در تحلیل و آنالیز سیستمهای قدرت که بر اساس مدلسازی تجهیزات شبکه بصورت مدارهای الکتریکی معادل آنها می باشد، برخی به آنالیز هارمونیکی شبکه (Harmonic Analysis) می پردازند سه مورد از این نرم افزارها که در ایران نیز وجود دارند، عبارتند از :7-2 برنامه هاي كامپيوتري تحلیل هارمونيكینرم افزار DIgSILENTنرم افزار ETAPنرم افزار CYME

اسلاید 54: 54 توانایی حل شبکه های بزرگ با حداقل چند صد گره قابلیت حل سیستمهای چند فاز در حالات نامتعادل قابلیت تعیین امپدانس سیستم در فرکانسهای مختلف و بدست آوردن مشخصه فرکانسی سیستم تحلیل همزمان چندین منبع هارمونیکی مختلف در شبکه قابلیت مدلسازی تمامی تجهیزات شبکه با انواع اتصالات رایج موثر در تحلیل شبکه و سایر امکانات متداول در نرم افزارهای مشابه جهت تحلیل و مدلسازی شبکه های قدرت (توزیع، انتقال و صنعتی)7-3 قابليت برنامه هاي تحليل هارمونيكي

اسلاید 55: 558- اصول و شرايط عمومي محدودكردن هارمونيكها

اسلاید 56: 568-1 كليات در رابطه با حل مسائل هارمونیکی بایستی مسائل زیر را درنظر گرفت:- کلیه تجهیزات بایستی تحمل هارمونیکهای ولتاژ تا حد منطقی و قابلیت کار در آن را دارا باشند.- امکان اتصال تجهیزاتی که تولید هارمونیک می کنند با قبول شرایطی وجود داشده باشد.- در تعیین حد مصونیت یا مقدار مجاز هارمنیکها، بایستی احتمالی بودن هارمونیکها را در نظر گرفت.- بررسی اثر تکی و تجمعی هارمونیکهای مختلف در شبکه قدرت

اسلاید 57: 578-1 كليات

اسلاید 58: 588-1 كليات

اسلاید 59: 598-2 عوامل تاثير گذار بر تعيين حدود مجاز هارمونيكهاهمانطور که اشاره گردید پارامترهای مختلفی در تعیین حدود مجاز هارمونیکها موثرند. بطورکلی در تعیین محدودیت هارمونیکی، طبقه بندی مشترکین می تواند عامل مهمی باشد. برای این مسئله توجه به دو نکته زیر الزامی است :1) اطمینان از اینکه کلیه تجهیزات مورد استفاده تحت تاثیر قرار نمی گیرند.2) مقدار تجمعی هارمونیکها ناشی از بارهای مختلف در حد قابل قبولی قرار بگیرد.

اسلاید 60: 608-3 فلسفه تعيين محدوديتها فلسفه تعیین حدود مجاز هارمونیکها در دو مقوله مختلف قرار می گیرد:1) باید حدود هارمونیکهای جریان هر مشترک و همچنین حداکثر هارمونیکهای ولتاژ در هر شینه تعیین و توصیه گردد. (برای مدنظر قراردادن اثرات بارهای تکی و نیز تجمعی بارها)2) از آنجائیکه حذف کامل هارمونیکها مقدور نیست، لذا بایستی بین عوامل اقتصادی و کاهش هارمونیکها تعادلی برقرار نمود. (منافع همگانی مشترکان و شرکتهای برق) همچنین در تعیین حدود مجاز اعوجاج ولتاژ و جریان بایستی عدم همزمانی بین عوامل ایجاد کننده جریان هارمونیکی را از دیدگاه زمانی مدنظر قرار داد.

اسلاید 61: 619- مقررات استاندارد حدود مجاز هارمونيكها در برخي از كشورهاي جهان

اسلاید 62: 62آلمان کلیه تجهیزاتی که نسبت قدرت اتصال کوتاه شینه محل تغذیه آنها به شبکه کمتر از 1% باشد، احتیاج به بررسی هارمونیکی نبوده و جهت اتصال مجاز است. نسبت ظرفیت بار غیرخطی به کل بار مشترک کمتر از 30% باشد. مقدار هارمونیکهای ولتاژ در شینه مشترک برای هارمونیکهای پنجم و هفتم کمتر از 5% و برای هارمونیکهای یازدهم و سیزدهم کمتر از 3% باشد.

اسلاید 63: 63فرانسه کلیه تجهیزاتی که نسبت قدرت اتصال کوتاه شینه محل تغذیه آنها به شبکه کمتر از 1% و یا ظرفیت نامی مشترک کمتر از 500 کیلو ولت آمپر باشد، احتیاج به بررسی هارمونیکی نبوده و جهت اتصال مجاز است. مقدار مجاز جمع هارمونیکهای ولتاژ یک مشترک بایستی کمتر از 6/1% و مقدار هریک از هارمونیکهای زوج مشترک نبایستی بیش از 6/0% و مقدار مجاز جمع هارمونیکهای ولتاژ شبکه فشار متوسط بایستی کمتر از 3% باشد.

اسلاید 64: 64استراليا ماکزیمم ظرفیت یک مبدل سه فاز که می تواند به شبکه توزیع وصل شود برابر 0.3% قدرت اتصال کوتاه شینه محل اتصال باشد. در شرایط زیر بایستی حدود استاندارد مورد بررسی قرار گیرد:- حداقل سطح اتصال کوتاه شبکه های فشار ضعیف و متوسط بترتیب کمتر از 5 و 50 مگاولت آمپر باشد.- ظرفیت دستگاه نصب شده در شبکه های فشار ضعیف و متوسط بترتیب بیش از 75 و 500 کیلوولت آمپر باشد.- مجموع هارمونیکهای تولید شده بیش از مقادیر مجاز باشد.

اسلاید 65: 65انگلستان ماکزیمم ظرفیت مبدل سه فاز متصل به شبکه های توزیع مطابق جدول باشد. ماکزیمم ظرفیت مبدل تکفاز برای ولتاژ 240 ولت کمتر از 5 کیلوولت آمپر و برای ولتاژ 415 یا 480 ولت کمتر از 5/7 کیلوولت آمپر باشد. اتصال تجهیزات تولید کننده هارمونیکهای زوج و تزریق کننده جریان DC به شبکه های AC ممنوع است.

اسلاید 66: 66فنلاند اتصال تجهیزات تزریق کننده جریان DC به شبکه های AC ممنوع است.

اسلاید 67: 67بلژيك

اسلاید 68: 68لهستان چنانکه ظرفیت مبدل 6 پالسی کمتر از 2% قدرت اتصال کوتاه محل تغذیه و ظرفیت مبدل 12 پالسی کمتر از 5/3% قدرت اتصال کوتاه محل تغذیه باشد، اجازه وصل مشترک بدون بررسیهای هارمونیکی صورت می گیرد. درصورتیکه مشترک در 90% ساعات مقادیر هارمونیکهای ولتاژی بیش از مقادیر جدول ذیل را ایجاد ننماید، اجازه کار داده می شود. مشترک می تواند در 10% ساعات دیگر روز، تا دو برابر اعداد داده شده در جدول را تولید نماید.

اسلاید 69: 6910- استاندارد مجاز هارمونيكها در شبكه برق ايران (استاندارد توانير)

اسلاید 70: 70هارمونيك ولتاژ

اسلاید 71: 71هارمونيك جريان

اسلاید 72: 72هارمونيك جريان

اسلاید 73: 73هارمونيك جريان

اسلاید 74: 74پرسش و پاسخدكتر سيد حسين حسينيدانشگاه تبريزدوره آموزشي كيفيت توان- شهريور ماه 1385- دانشگاه تبريزدوره آموزشي كيفيت توان