برنامه‌ریزی و اجرای یک نظرسنجی کیفیت توان الکتریکی

مقدمه

نظرسنجی کیفیت توان الکتریکی، نخستین گام و شاید مهم‌ترین مرحله در شناسایی و رفع مشکلات کیفیت برق به شمار می‌آید. این مشکلات می‌توانند به تجهیزات آسیب زده، قابلیت اطمینان را کاهش دهند و بهره‌وری و سودآوری را تحت تأثیر قرار دهند. اگر این مسائل به‌موقع حل نشوند، خطراتی برای ایمنی پرسنل نیز به‌وجود می‌آورند. نظرسنجی کیفیت توان به عنوان یک روش سازمان‌یافته و سیستماتیک برای رویارویی با این چالش‌ها مطرح است. این فرآیند، چه در زمینه یک قطعه تجهیزات خاص و چه در سطح کل سیستم الکتریکی یک تأسیسات، معمولاً شامل مراحل اساسی زیر می‌شود:

• برنامه‌ریزی و آماده‌سازی نظرسنجی
• بازرسی سایت
• نظارت بر کیفیت توان
• تحلیل داده‌های نظارت و بازرسی
• اعمال راهکارهای اصلاحی
• تأیید راهکار اصلاحی

ابزارهای نظرسنجی کیفیت توان

ابزارهای اصلی مورد استفاده در نظرسنجی کیفیت توان شامل مانیتور کیفیت توان، تستر مدار، مولتی‌متر و اسکنر مادون قرمز هستند. همچنین ابزارهای دیگری مانند پروب‌های جریان چنگکی (Hall Effect)، دوربین ویدئویی، ضبط‌کننده صدا، متر مقاومت زمین و تستر عایق نیز در این زمینه کاربرد دارند. اگرچه همه این ابزارها برای هر نظرسنجی ضروری نیستند، ولی مانیتور کیفیت توان به‌عنوان مهم‌ترین آن‌ها شناخته می‌شود. این مانیتورها با کارکردهای متنوع، شرایط الکتریکی را که در طول بازرسی فیزیکی مشاهده می‌شود، مستند می‌کنند و همچنین داده‌ها را برای تحلیل‌های بعدی جمع‌آوری و ذخیره‌سازی می‌نمایند. مانیتورهای کیفیت توان به‌طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند: سیستم‌های قابل‌حمل و سیستم‌های دائمی (ثابت).

مانیتورهای PQ قابل‌حمل، مانند خانواده Dranetz HDPQ، معمولاً در کاربردهای موقت مورد استفاده قرار می‌گیرند و در طول مدت نظرسنجی نصب می‌شوند و پس از اتمام کار، برداشت می‌گردند. این مانیتورها معمولاً دارای اتصالات ایمنی (جک موزی) برای ولتاژ و چنگکی یا حلقه روگوسکی (Flex) برای اندازه‌گیری جریان هستند. نتایج نظرسنجی می‌تواند به‌راحتی بر روی صفحه نمایش دستگاه محلی (اگر موجود باشد) مشهود باشد و یا به نرم‌افزارهای کاربردی مانند Dran-View ۷ از Dranetz منتقل گردد.

تصویر ۱. مانیتور کیفیت توان قابل‌حمل که در حال نصب توسط یک تکنسین برق است.

نسل جدید مانیتورهای قابل‌حمل، از جمله Dranetz HDPQ، با استفاده از ارتباطات Wi-Fi، Ethernet و Bluetooth، نه تنها ایمنی را افزایش می‌دهند، بلکه بهره‌وری کاربر را نیز بهبود می‌بخشند. این دستگاه‌ها امکان کنترل کامل از راه دور را پس از نصب فراهم می‌آورند. کاربران می‌توانند درب کابینت را بسته و با استفاده از تبلت، گوشی هوشمند یا کامپیوتر خود، نظارت کرده و داده‌ها را به‌طور از راه دور مشاهده و دانلود نمایند. این ویژگی به‌طرز محسوسی میزان قرار گرفتن آن‌ها در معرض محیط‌های خطرناک را کاهش می‌دهد.

تصویر ۲. ارتباط بی‌سیم Dranetz HDPQ با تبلت و گوشی هوشمند.

دستگاه‌های PQ دائمی که در سیستم‌های ثابت Dranetz استفاده می‌شوند، معمولاً برای طول عمر تأسیسات نصب می‌گردند و از اتصالات پیچ برای ولتاژ و CT‌های هسته تقسیم یا هسته جامد برای اندازه‌گیری جریان بهره می‌برند. این دستگاه‌ها معمولاً به‌طور ایمن در پشت درهای بسته کابینت‌ها یا تابلوهای برق نصب می‌شوند و از طریق نرم‌افزار سرور، با استفاده از شبکه Ethernet یا فیبر نوری نظارت می‌شوند. اغلب، چندین مانیتور PQ دائمی در نقاط کلیدی داخل تأسیسات نصب می‌شوند تا سیستم نظارتی موثری را ایجاد کنند؛ این نقاط شامل PCC، UPSها، ژنراتورها و بارهای بحرانی است. داده‌های روند و رویداد PQ که به‌طور خودکار ضبط می‌شوند، به نرم‌افزار سرور منتقل می‌گردند تا پرسنل تأسیسات بتوانند به‌طور پیشگیرانه کیفیت تأمین را کنترل کرده و به حل مشکلات PQ به‌موقع اقدام کنند.

تصویر ۳. دستگاه‌های دائمی نصب‌شده Dranetz.

چه از راهکارهای قابل‌حمل و چه از سیستم‌های دائمی استفاده کنید، مانیتورهای PQ از تولیدکنندگان مختلف ممکن است ویژگی‌ها و به‌خصوص قابلیت‌های نظارتی و تکنولوژی‌های متفاوتی داشته باشند. بنابراین، اطمینان از این‌که دستگاه انتخابی بتواند تمام طیف مشکلات کیفیت توان را شناسایی کند، امری حیاتی است. در غیر این صورت، ممکن است نتایج نظرسنجی به‌طور نادرست تعبیر شود و زمان و سرمایه زیادی به هدر برود.

دستگاه‌های مدرن کیفیت توان باید با استاندارد Class A مطابق با IEC ۶۱۰۰۰-۴-۳۰، که استانداردی بین‌المللی برای اندازه‌گیری کیفیت توان محسوب می‌شود، مطابقت داشته باشند. این استاندارد نخستین بار در سال ۲۰۰۳ منتشر شد و آخرین به‌روزرسانی آن در سال ۲۰۱۴ (ویرایش ۳) به‌عمل آمد. IEC ۶۱۰۰۰-۴-۳۰ تکنیک‌های اندازه‌گیری معتبری را تعیین می‌کند که باید برای ارزیابی دقیق کیفیت تأمین به کار گرفته شوند. سازگاری با Class A بیان‌گر تطابق کامل دستگاه با این استاندارد و ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل تکرار توسط تولیدکننده معتبر است. هرچند IEC ۶۱۰۰۰-۴-۳۰ یک استاندارد بین‌المللی است، در ایالات متحده، IEEE در تلاش است تا با این استاندارد به‌خوبی هماهنگ شود و آن را به‌عنوان بخشی از ویرایش‌های جدید شیوه‌های توصیه‌شده خود در برگیرد. تکنیک‌های اندازه‌گیری نوسانات ولتاژ IEC پیش‌تر در IEEE ۱۴۵۳ گنجانده شده و آخرین نسخه IEEE ۵۱۹:۲۰۱۴ (که به هارمونیک‌ها مربوط می‌شود) بر تکنیک‌های اندازه‌گیری هارمونیک‌های IEC ۶۱۰۰۰-۴-۷ بنا شده و محدودیت‌های جدیدی برای هارمونیک‌های ولتاژ و جریان معرفی کرده است.

برنامه‌ریزی و آماده‌سازی نظرسنجی

تحلیل داده‌های نظارت و بازرسی

همان‌طور که هر گزارش‌نویس تحقیقی خوب در تلاش است تا به عمق داستان برسد، فرآیند تحلیل داده‌ها نیز به دنبال کشف “چه، کجا، کی، چگونه و چرا” مشکلات مربوط به کیفیت توان است. تعریف دقیق اهداف نه تنها پروژه را متمرکز نگه می‌دارد، بلکه به شناسایی منابع تجهیزات خاص مورد نیاز برای انجام کار کمک می‌کند. تعیین نقطه‌ای برای نظارت بستگی به مکان‌هایی دارد که مشکلات مشهود یا مشکوک هستند. اگر یک مشکل خاص به یک قطعه تجهیزات ویژه مربوط باشد، قرار دادن یک مانیتور در نقطه اتصالی که آن تجهیزات به آن متصل می‌شوند می‌تواند یک نقطه شروع مؤثر باشد. گاهی اوقات، تجهیزات می‌توانند هم به عنوان عاملی مشکل‌زا و هم به عنوان قربانی عدم سازگاری در سیستم قدرت ظاهر شوند. اگر نتوانید منبع مشکل را در تجهیزات شناسایی کنید، می‌توانید به نقطه اتصال مشترک (PCC) با تأمین‌کننده برق مراجعه کنید. در مواردی که تمام تأسیسات تحت تأثیر قرار گرفته‌اند یا قصد دارید یک نظرسنجی پایه برای ارزیابی کیفیت تأمین برق انجام دهید، شروع از PCC انتخاب منطقی‌تری است. پس از آن می‌توانید به‌صورت مرحله‌ای از طریق هر مدار توزیع به بارهای خاص بپردازید.

همچنین، زمان بروز مشکل می‌تواند سرنخ‌های مهمی درباره ماهیت آن ارائه دهد. چنانچه مشکل در زمان معینی از روز به وجود بیاید، هر تجهیزی که در آن زمان روشن شود می‌تواند مشکوک به نظر برسد. فرایندهای تأمین‌کننده، مانند سوئیچ کردن خازن‌های عامل قدرت، باید به عنوان منابعی که ممکن است به طور منظم و در همان زمان هر روز به وجود آیند، مدنظر قرار گیرند. دوره نظارت باید حداقل به مدت یک “چرخه تجاری” ادامه یابد؛ مدت زمانی که یک فرآیند در تأسیسات برای تکرار خود نیاز دارد. برخی از فرآیندها در سه شیفت، هفت روز هفته به‌طور یکسان اجرا می‌شوند، در حالی که دیگران در روزهای مختلف هفته متفاوت‌اند. از همین‌رو، حداقل دوره نظارت در این حالات یک هفته خواهد بود.

بازرسی سایت

بازرسی سایت نخستین مرحله‌اش با بررسی بصری بیرون تأسیسات و اطراف آن آغاز می‌شود تا یک دید کلی از منطقه خدمات تأمین‌کننده برق به دست آید. نکات مهمی که باید به آن‌ها توجه کرد شامل نوع خدمات الکتریکی (به‌عنوان مثال، زیرزمینی)، نصب خازن‌های تصحیح عامل تشکیل‌دهنده برق، تأسیسات نزدیک که ممکن است اختلالات را به یک تغذیه‌کننده مشترک برگردانند، ایستگاه‌های برق در مجاورت و سایر شرایط بالقوه مشکل‌ساز است.

بازرسی تأسیسات می‌تواند به شناسایی تجهیزاتی که ممکن است سبب ایجاد مشکلات شوند، کمک شایانی کند. این بازرسی همچنین مشکلات سیستم توزیع الکتریکی نظیر لوله‌های شکسته یا خورده، ترانسفورماتورهای داغ یا پر سر و صدا، پوشش‌های الکتریکی ناپایدار و موارد دیگر را آشکار می‌سازد. در این زمینه، استفاده از دوربین حرارتی بسیار مفید خواهد بود. بارهای الکتریکی مهم مانند دستگاه‌های کپی بزرگ، سیستم‌های UPS، کمپرسورهای هوا و غیره باید به دقت بررسی شوند، همچنین توجه ویژه‌ای به بارهایی که نزدیک تجهیزات مشکل‌زا قرار دارند، ضروری است.

هر بازرسی باید شامل یک بررسی فیزیکی از سیم‌کشی از بار بحرانی به ورودی خدمات الکتریکی باشد تا بتوان هر باری که ممکن است مشکلات برقی ایجاد کند شناسایی کرد. همه احتیاط‌های ایمنی لازم باید رعایت شوند، از جمله قوانین NFPA 70E، و تنها پرسنل مجاز باید هرگونه آزمایش و کار نگهداری لازم را انجام دهند. همان‌طور که در جدول ۱ مشاهده می‌شود، مشکلات متداول سیم‌کشی از علل رایج بروز مشکلات کیفیت توان هستند. اتصالات شل و سایر عیوب ثبت‌شده در بازرسی سیستم توزیع الکتریکی باید پیش از شروع هرگونه نظارت اصلاح گردند. بخصوص باید به کابل‌ها و دوشاخه‌های قدرت تجهیزات، پریزها، سیم‌کشی زیر فرش، تابلوهای الکتریکی، لوله‌های الکتریکی، ترانسفورماتورها و ورودی خدمات الکتریکی توجه شود.

نظارت بر توان

قرار‌دهی مانیتورهای توان در مکان‌هایی که در طول فعالیت‌های برنامه‌ریزی و بازرسی مشخص شده‌اند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به‌طور کلی، مانیتور را در ورودی خدمات جهت تعیین کیفیت کلی توان تأسیسات قرار دهید. اگر هدف حل یک مشکل قدرت در خصوص یک قطعه تجهیزات خاص است، مانیتورها را تا حد امکان به بار تجهیزات نزدیک کنید. نظارت بر هر دو ولتاژ و جریان امری حیاتی است؛ نظارت بر ولتاژ می‌تواند مشکلات کیفیت توان را شناسایی کند، در حالی که با رصد جریان می‌توانید منبع مشکل را مشخص نمایید که آیا از کمک‌های بالادست یا پائین‌دست بار تجهیزات نشأت گرفته است.

شکل ۱. افت فوری در پائین‌دست – جریان افزایش می‌یابد و ولتاژ کاهش می‌یابد.

فرآیند نظارت به‌طور کلی شامل سه مرحله است: (۱) استفاده از حالت دامنه دستگاه برای مشاهده مقادیر ولتاژ و جریان و شکل‌موج‌ها، (۲) استفاده از تنظیم زمان برای ثبت رویدادهای پس‌زمینه و تغییرات تدریجی و (۳) استفاده از تنظیم حد و آستانه حساسیت برای ثبت اختلالات یا رویدادهایی که ممکن است تأثیر بر تجهیزات یا فرآیند تحت نظارت داشته باشند. بازبینی دوره‌ای داده‌های ثبت‌شده به کاربر این امکان را می‌دهد که آستانه‌ها را به‌روزرسانی کند تا تنها رویدادهایی که برای عملکرد تجهیزات حیاتی هستند، ثبت شود. (چرا باید تمام اقیانوس را ثبت کنیم زمانی که فقط به ماهی‌ها نیاز داریم؟)

شناسایی مشکلات تجهیزات

شناسایی مشکلات تجهیزات نیازمند یک تحلیل سیستماتیک از داده‌هاست. در مرحله اول، لازم است به دنبال رویدادهای قدرتی باشیم که در زمان خرابی تجهیزات رخ داده‌اند. پس از آن، باید رویدادهایی را که موجب اختلال در عملکرد تجهیزات شده‌اند، شناسایی کنیم. همچنین، مرور داده‌های مانیتورینگ قدرت به ما کمک می‌کند تا رویدادهای غیرمعمول یا جدی را کشف کنیم. در نهایت، مشکلاتی که در حین بازرسی فیزیکی شناسایی شده‌اند باید با علائم تجهیزات مرتبط شوند. علاوه بر این، تعدادی رویه اضافی وجود دارد که باید اجرا شوند، از جمله:

• مرور همه سوابق بازرسی، داده‌های سایت و گزارش‌های رویداد تجهیزات به منظور ایجاد یک خلاصه از رویدادهای کلیدی.
• مقایسه رویدادهای قدرتی با گزارش‌های رویداد تجهیزات و مشخصات عملکرد.
• استخراج رویدادهای کلیدی مانیتورینگ قدرت که ممکن است زمینه‌ساز خرابی تجهیزات شوند.
• طبقه‌بندی رویدادهای کلیدی مانیتورینگ قدرت به گروه‌هایی برای ساده‌تر کردن تحلیل.
• همبستگی و اعتبارسنجی رویدادهای مانیتورینگ قدرت با علائم تجهیزات.
• شناسایی علت در موارد افت ولتاژ، رویدادهای زمین یا نول، ترانزیت یا اعوجاج ولتاژ.

اعمال راه‌حل‌های اصلاحی

افزودن ویرایش‌های جدید، سیستم‌های منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، ترانسفورماتورها، فیلترها یا سایر دستگاه‌های کاهش‌دهنده به شیوه‌ای صحیح می‌تواند مشکلات شناسایی شده در حین نظرسنجی را به طور مؤثری حل کند. در بعضی موارد، انتقال یک منبع تداخل به دایره‌ای دیگر نیز می‌تواند نتیجه‌ بخش باشد. اما پیش از هر اقدام، اطمینان حاصل کنید که یا خودتان و یا متخصص قدرتی که تحلیل نتایج نظرسنجی را انجام می‌دهد، دارای تخصص لازم برای حل ایمن و صحیح مشکلات شناسایی شده هستید. هزینه و زمان قابل توجهی ممکن است برای به‌کارگیری راه‌حل‌های ناکافی هدر برود، تنها برای اینکه بعدها آن‌ها را با گزینه‌های بهتر جایگزین کنید. همچنین توصیه می‌شود که پس از کاهش مشکل، نظرسنجی قدرت را دوباره انجام دهید تا اطمینان حاصل شود که مشکل به درستی رفع شده و سیستم قدرت اکنون به طور مطلوب عمل می‌کند.

یک رویکرد فعال‌تر این است که یک سیستم مانیتورینگ کیفیت توان به‌طور دائمی در نقطه اتصال بار (PCC)، هر پنل توزیع، UPS و هر بار بحرانی نصب کنید. این نوع مانیتورینگ تصویر کامل و مستمری از عملکرد کلی سیستم تولید می‌کند. چنین سیستم‌هایی کیفیت توان (و معمولاً تقاضا و انرژی) را به‌طور مداوم ثبت می‌کنند و در صورت بروز هر گونه مشکل، بزرگ یا کوچک، به‌صورت آنلاین آماده می‌شوند. مانیتورینگ پیشگیرانه قدرت نه تنها می‌تواند به بهبود مستمر سیستم و مدیریت کارایی کمک کند، بلکه می‌تواند به صورت خودکار از تحلیل یا تغییر در سیستم‌های قدرت مطلع کرده و از بروز وقفه‌ها، زمان‌های غیرکار و افت بهره‌وری در آینده جلوگیری به عمل آورد.

رعایت قوانین

در حین انجام نظرسنجی کیفیت توان، پنج قانون ساده وجود دارد که باید به خاطر داشته باشید:

1. به تمام داده‌ها و اطلاعات “آزمون معقولیت” را اعمال کنید. قوانین بنیادی فیزیک نمی‌توانند به‌طور موقت نادیده گرفته شوند تا موضوعی باورپذیر به نظر برسد.
2. محدودیت‌های عملکردی و ایمنی تجهیزات مانیتورینگ و آزمون را بدانید.
3. به دنبال ظواهر باشید. بسیاری از مشکلات برق مشابه لایه‌های پیاز حل می‌شوند – یک لایه در هر بار.
4. از “فلج شدن به دلیل تحلیل” پرهیز کنید. آستانه‌های مانیتور معقول را تنظیم کرده، بر روی رویدادهای بزرگتر تمرکز کنید و سپس به تحلیل جزئیات بپردازید.

احتمالاً مهم‌ترین قانون: با مسائل ساده‌تر ابتدا شروع کنید. مردم همیشه از اینکه مشکلات برقی به سادگی ناشی از اتصالات سیمی شل هستند، شگفت‌زده می‌شوند. (جدول ۱).

جدول ۱. علل و رویدادهای معمول PQ

درباره Dranetz

برای بیش از ۶۰ سال، Dranetz به عنوان پیشرو در ارائه راه‌حل‌های هوشمند مانیتورینگ برای تقاضای الکتریکی، انرژی و کیفیت توان شناخته شده است. با بیش از ۱۰۰,۰۰۰ مشتری در سطح جهانی، راه‌حل‌های مقیاس‌پذیر Dranetz از تجهیزات تحلیل کیفیت توان پرتابل تا سیستم‌های مدیریت انرژی دائمی با ذخیره‌سازی داده و راه‌حل‌های مبتنی بر وب متنوع می‌باشد.

Dranetz مجموعه کاملی از خدمات شامل پشتیبانی شخصی قبل و بعد از فروش، سمینارهای آموزشی ریخته‌گری کیفیت توان، سفارشی‌سازی و کمک حضوری را ارائه می‌دهد. مقر شرکت Dranetz در ادیسون، نیوجرسی ایالات متحده قرار دارد که شامل بخش‌های فروش، پشتیبانی محصول و توزیع‌کنندگان و نمایندگان فروش در سطح جهانی است. محصولات ما از بالاترین کیفیت برخوردارند و در کارخانه‌ای با گواهی ISO ۹۰۰۱ تولید می‌شوند. Dranetz همچنین تأمین‌کننده سایر برندهای محصولات گروه ابزار GMC در قاره آمریکا می‌باشد.

برای تماس با Dranetz:

• برای پشتیبانی فنی یا فروش، با شماره ۱-۸۰۰-۳۷۲-۶۸۳۲ (ایالات متحده و کانادا) یا ۱-۷۳۲-۲۸۷-۳۶۸۰ تماس بگیرید.
• برای ارسال درخواست پشتیبانی به‌صورت آنلاین، لطفاً به وب‌سایت مراجعه کنید: https://www.dranetz.com/technical-supportrequest/

لینک منبع: https://www.dranetz.com/wp-content/uploads/2020/11/Planning-and-Performing-a-Power-Quality-Survey-Q11-A.pdf

منتشر شده توسط PQBlog

مهندس برق

بیشتر پست‌ها را مشاهده کنید

پرسش‌های متداول

نظرسنجی کیفیت توان الکتریکی چه مراحلی دارد؟

مراحل نظرسنجی شامل برنامه‌ریزی، بازرسی، نظارت، تحلیل داده‌ها، اعمال و تأیید راهکارهای اصلاحی است.

ابزارهای مورد استفاده در نظرسنجی کیفیت توان چیست؟

ابزارها شامل مانیتور کیفیت توان، مولتی‌متر، تستر مدار و اسکنر مادون قرمز هستند.

چرا انتخاب ابزار مناسب در نظرسنجی کیفیت توان مهم است؟

انتخاب ابزار مناسب به گرفتن نتایج دقیق و جلوگیری از گمراهی در نتایج نظرسنجی کمک می‌کند.

استاندارد IEC ۶۱۰۰۰-۴-۳۰ چه اهمیتی دارد؟

این استاندارد به تکنیک‌های مناسب اندازه‌گیری کیفیت توان اشاره دارد و دستگاه‌های مطابقت‌کننده با آن معمولاً دقت بالاتری دارند.

منبع: powerquality.blog