فقد الجهد voltage drop
مقدمة
الجهد المفقود في
الحالة العادية او عند البدء :
كل معدة
لها nominal value تعمل عندها بكفاءة بالاضافة لسماحية
اعلى او اقل من تلك القيمة في حدود محددة اذا زاد الحد عن المسموح يتأثر عمل
المعدة او الحمل بالاضافة الى تكاليف الفقد القدرة بشكل عام والتي ذهبت في الهواء
دون استفادة حقيقية او تكاليف تبديده او التهوية او التبريد ..لذلك يجب المحافظة
على حدود الفقد في الجهد في الحالة العادية .
وقيمة او تأثير الفقد في الجهد
يختلف من نوع حمل لآخر..
فمثلا
انخفاض الجهد على اطراف محرك حثي بنسبة 10% فقط يجعل عزم البدء واقصى عزم ينخفض
بنسبة 19% ، كما يقلل من سرعة الحمل الكامل بنسبة تصل الى 1% .. ويرفع من حرارة
الملفات بنسبة قد تصل الى 15%
اما زيادة الجهد على لمبة متوهجة
بنسبة 4% فقط يزيد من شدة اضاءتها 18% لكن يقلل من عمرها ليصبح 58% اي اعلى من
النصف قليلا ..
حدود الفقد في الجهد عند البدء قد تزداد عنها
في الحالة العادية وحسب ما توصي به الداتا شيت للمعدة .
- اما الجهد
المفقود بسبب تيار الخطأ abnormal or fault current :
سنفرق بين حالتين للعرض فقط .. الاولى حدوث قصر أرضي في النظام المؤرض .. يؤدي إلى انخفاض شديد في الجهد عند الوجه
المعطوب .. وعند حدوث قصر بالشبكة البعيدة
.. فإن الاحمال تتأثر بانخفاض في
قيمة الجهد او انحدار مؤقت او قصير لحين عمل القاطع .. والحالة الثانية
الجهد الذي يظهر على المعدة بسبب حدوث قصر داخلها او داخل معدة أخرى مربوطة Bonded مع تلك المعدة اي جهد الصدمة وهو ناتج عن تيار الخطأ الذي يكون
أعلى بكثير في معظم الحالات وبالتالي زيادة طفيفة في مقاومة الخط او مقاومة مسار
العطل ترفع جهد الصدمة بشكل كبير جدا ..
بالاضافة الى عامل آخر وهو الممانعة فهي تناسب
مع طول الخط ، المسافة بين موصل التيار
المعطوب وموصل التيار الراجع ..ومع تغير التيار بالنسبة للزمن .. لذلك
تنصح الاكواد بان يجمع موصل bonding او EGC مع باقي الموصلات في نفس الكابل او الماسورة .
ويلاحظ ذلك عند تسريب تيار الصاعقة حيث يكون معدل تغير
التيار مع الزمن عالي جدا وبالتالي الجهد الناتج عن الممانعة او الحث يكون هو
المؤثر واي زيادة في طول المسار يكون مؤثر جدا ..
كما ان مسار تيار العطل بالموصل يختلف عن مرور
في الارض فللارض طبيعة خاصة ويكون تدرج الجهد كبير وخطير فيظهر خطر جهد الخطوة
الجهد المفقود عند النقطتين اسفل القدمين ..
ت تغير الجهد – فقد الجهد ..
الاكواد او المواصفات المهمة
المتعلقة بهذا الموضع هي IEEE1100 , IEEE1159 وعليها يعتمد الكود المصري للتوزيع ..
إنحدار الجهد :
Voltage sags- او يطلق عليه في
أوروبا Voltage dips : وهو انحدار أو إنخفاض في موجة الجهد لفترة قصيرة ، تستمر نصف
سيكل أو قد يصل أحيانا إلى عدد مئات من السيكلس اي الى دقيقة .فهو عبارة
عن أحد أشكال short Duration variations
قيمة الانخفاض في الهد تكون بين
10:90% من قيمة الجهد RMS .
ولاحظ 60%Sag تعني 40% Dip ففي حالة 100V فكليهما يعني ان الجهد اصبحت قيمته 60v
ما يميز انحدار الجهد عن باقي
الانقاطعات انه لا يحدث بشكل متقطع ولكنه يحدث فجأة ويستمر فترة قصيرة ثم يختفي .
كما انه يحدث أكثر من أي اضطراب آخر في شبكات التوزيع او النقل .
أسباب حدوثه : إما يحدث بسبب Utility كحدوث أحد الأعطال بنظام النقل يؤدي لظهور تلك المشكلة عند
المستهلك الى حين عمل القاطع ، أو يحدث بسبب المستهلك عند تشغيل محركات كبيرة او
أحمال كبيرة معا .والانحدار الناتج عن شبكات النقل يستمر فترة أقصر .
اضراره : انخفاض الطاقة المنقولة
للأحمال ، توقف المحركات فجأة وزياد حرارتها ، توقف اجهزة التحكم لالكترونية في
السرعة .
حماية الاحمال من ذلك الاضطراب :
يتم استخدام المعدات المناسبة لمنع تغير الجهد على الأحمال خلال تلك الفترة
القصيرة مثل UPS أو flywheels ، او Ferroresonant transformers ، او Dynamic voltage resistors .
حسب IEEE1100 يقسم الانحدار في الجهد حسب فترة بقاؤه إلى :
Instantaneous ويستمر من نصف
سيكل إلى 30 سيكل
Momentary ويستمر من 30 إلى
150 سيكل عند تردد 50 هرتز
Temporary ويستمر من 150
سيكل اي من 3 ثواني إلى دقيقة
إنتفاخ الجهد Voltage
Swells أو يسمى momentary
overvoltages :
يعتبر short
duration Voltage variations وهو ارتفاع الجهد لقيمة أعلى من 110% من قيمته الاسمية ويستمر
لعدد من السيكلس أقل من دقيقة ، وينطبق نفس التصنيف الزمني اعلاه بـIEEE1100 على Swell أيضا .
هو يعتبر عكس sags .. ويحدث بمعدل أقل من sags ..ومن أشهر أسبابه هو L-G faults .. مثل ضربة البرق لخط نقل ، أو سقوط فرع شجرة او شجره على خط
وعمل قصر بالارض ..
اضراره : يسبب ارتفاع حرارة المعدات
وانخفاض عمرها
ظاهرتان مشابهتان لما سبق ولكنهها
تدوم مدة اطول وهي :over voltages and under voltages
Under voltages
هو انخفاض الجهد الى قيمة أقل من
90% من قيمته الاسمية اي هو فولتج دروب < -10% .. ولزمن أكبر من دقيقة .
ويحدث بسبب ادخال أحمال عالية معا ،
او فقد خط النقل الاساسي لمنطقة ما ،
اضراره : فشل عمل الحاسبات ، وتأثر
شدة الانارة ، وانخفاض عمر المحركات
علاج المشكلة : استخدام منظمات
الجهد عند المستهلك ، وزيادة اعتمادية الشبكة .
Long Duration Over voltages
هي تشبه swell في ارتفاع قيمة الجهد ، ولكنها تختلف في مدة بقائها حيث تدوم عدد
أكبر السيكلس أكثر من دقيقة .
من أسباب حدوثه : توصيل المكثفات Capacitors
switching .. او ازالة احمال
خصوصا ليلا - او انخفاض وضع التاب بالمحول
حل تلك المشكلة : هو التأكد من
الضبط الصحيح ل tap changer - توصيل inductors بالشبكة لحظة انخفاض الاحمال المؤثر .
Transients or surges
وقد يطلق عليها أيضا مصطلح Spikes وهو غير دقيق – هي تغير مفاجأ في الجهد او التيار بالزيادة او
النقصان ويزيد او يقل بمعدل سريع جدا خلال زمن بالميكرو ثانية ..ويوجد نوعان من Transient .. وهما : impulsive and oscillatory
والفرق ان oscillatory يصل الى قيمته القصوى او يعود للقيمة الطبيعية بشكل ابطأ من impulsive حيث تميل الموجة للتقلب 0.5 الى 3 سيكل حتى تصل الى ضعف القيمة
الاسمية للجهد او التيار .
ومن أسباب impulsive
transient lightning
strokes. – ومن أسباب oscillatory
transient هو عملية الفصل
والتوصيل المفاجأ لخطوط النقل والأحمال الكبيرة .. أو lightning
strokes going into resonance والتي تنتج من تفاعلها مع مكثفات الشبكة .
Interruptions
هو فقد تام للجهد حيث ينخفض الجهد
الى قيمة أقلمن 10% من قيمته الأسمية ، وتصنف المواصفة IEEE1159 تلك الانقطاعات من حيث المدة إلى momentary, temporary, and long-duration interruption
Momentary فقد جهد فيزة او
أكثر لمد من 0.8 ملي ثانية الى 3 ث
Temporary, or short-duration : هو interruption لمدة من 3ث الى 1 دقيقة .
Long-duration, or sustained : هو interruption يدوم لمدة أكبر من دقيقة .
وأضرار هذا الاضطراب : تكلفة كبيرة
للقطاعات الصناعية والتجارية بسبب توقف الانتا خصوصا المعدات التي تتأثر ولا
تستطيع العمل مع فقد الجهد ولو لفترة قصيرة ، بالاضافة الى وقت اصلاح سبب الرئيسي
للاضطراب .
علاج هذه المشكلة زيادة اعتمادية
الشبكة ، وتوفير مصدر بديل عند المستهلك .
بعض التعريقات من IEEE1159
3.4 impulsive transient: A sudden nonpower
frequency change in the steady-state condition of voltage or
current that is unidirectional in polarity (primarily either
positive or negative).
3.7 long-duration root-mean-square (rms) variation: A variation
of the rms value of the voltage or
current from the nominal for a time greater than 1 min. The term
is usually further described using a
modifier indicating the magnitude of a voltage variation (e.g.,
undervoltage, overvoltage, voltage
interruption).
3.8 momentary interruption: A type of short-duration
root-mean-square (rms) voltage variation where the
complete loss of voltage (<0.1 pu) on one or more phase
conductors is for a time period between 0.5 cycles
and 3 s.
3.9 root-mean-square (rms) variation: A term often used to
express a variation in the rms value of a
voltage or current measurement from the nominal. See: sag,
swell, momentary interruption, temporary
interruption, sustained interruption, undervoltage, overvoltage
#HMD
3.10 short-duration root-mean-square (rms) variation: A
variation of the rms value of the voltage or
current from the nominal for a time greater than 0.5 cycles of
the power frequency but less than or equal to
1 min. When the rms variation is voltage, it can be further
described using a modifier indicating the
magnitude of a voltage variation (e.g., sag, swell,
interruption) and possibly a modifier indicating
the duration of the variation (e.g., instantaneous, momentary,
temporary).
3.11 sustained interruption: A type of long-duration
root-mean-square (rms) voltage variation where the
complete loss of voltage (<0.1 pu) on one of more phase
conductors is for a time greater than 1 min.
3.12 temporary interruption: A type of short-duration
root-mean-square (rms) variation where the
complete loss of voltage (<0.1 pu) on one or more phase
conductors is for a time period between 3 s and
1 min.
3.13 voltage change: A variation of the root-mean-square (rms)
or peak value of a voltage between two
consecutive levels sustained for definite but unspecified
durations.
3.14 voltage fluctuation: A series of voltage changes or a
cyclical variation of the voltage envelope.
3.15 voltage interruption: The disappearance of the supply
voltage on one or more phases. It is usually
qualified by an additional term indicating the duration of the
interruption (e.g., momentary, temporary,
sustained).
3.16 waveform distortion: A steady-state deviation from an ideal
sine wave of power frequency
principally characterized by the spectral content of the
deviation.
#HMD
To Be continued
