1. POWER QUALITYHARMONICS 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 1 جودة التغذية الكهربائية التوافقيات Dr. Sabah Elmasarawy Egyptian Technology Systems

2. التوافقيات HARMONICS 23/3/2011 الجهد المنتج في محطات توليد الكهرباء هو ثلاثي الأوجه وله الخواص التالية: 1- موجة جيبية صافية pure sinusoidal 2- قيمة محددة Specified Value 3- تردد واحد ومحدد (50 ذ/ث أو 60 ذ/ث)One and Fixed Frequency 4- اتزان جهود الأوجه الثلاثة من حيث القيمة وزاوية الطور Balanced 3-phases د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 2

3. 23/3/2011 3 120º 120º ωt شكل موجات جهد النظام الثلاثي الأوجه د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011

5. غير خطية nonlinear فيها شكل موجة التيار لا يطابق شكل موجة الجهد (تشوه شكل الموجة). – دوائر الكترونيات القوى، مصابيح التفريغ، أفران القوس الكهربائي، الأجهزة المحتوية على دوائر الكترونية.د/صباح المعصراوي KEC&Eللفترة 22/3 الى 23/3/2011 4

6. أمثلة لموجاتغير جيبية 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 5

8. موجة جيبية أساسية ترددها يساوي تردد الشبكة

9. موجات جيبية ترددها يساوي المضاعفات الصحيحة لتردد الموجة الأساسية ولكل منها زاوية ازاحة عن الموجة الأساسية. وهذه الموجات تسمى التوافقيات Harmonicsد/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 6

10. 23/3/2011 7 Zs Z1 Z2 vp1 vp2 vs vL iLh سريان التوافقيات في الشبكة الكهربائية د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011

12. معاوقة الشبكة للتوافقياتNetwork Impedance for Harmonics 23/3/2011 مقاومة موصلات الخطوط الكهربائية (والكابلات) ومقاومة ملفات المحولات تزيد بنسبة قد تصل الى 30% للتوافقيات مقارنة للتردد الأساسي 50 هرتز. د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 9

13. حالات الرنين Resonance 23/3/2011 وجود مكثفات مع الممانعات الحثية لعناصر الشبكة الكهربائية يؤدي الى حدوث حالة رنين. والرنين قد يكون رنين توازي أو رنين توالي مما له تأثير على قيمة توافقيات الجهد أو التيار وبالتالي قد تؤدي الى تعظيم مشكلة التوافقيات في الشبكة الكهربائية. د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 10

15. Convertersالتوافقيات المميزة characteristic harmonics حيث أن P عدد النبضات و h رتبة التوافقية رتب التوافقيات ونسبها المعطاة بالمعادلتين هي نظرية. وتظهر توافقيات غير مميزة في حالة عدم تماثل زاوية الاشعال للثايرستور unsymmetrical firing of thyristors والقيم العملية لنسب التوافقيات تكون أقل من النظرية وتتأثر بالممانعة الحثية أمام converter د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 11

17. Electronic Phase Controlأقصى نسبة لتوافقيات التيار للـ TCR

19. Switch Mode Power Supply (in computers, TVs,… etc.)

20. Pulse Width Modulated Drive

21. أجهزة التفريغ الكهربائي مثل:

22. أفران القوس الكهربائي

23. مصابيح التفريغ مثل الزئبقية، الصوديوم، الهالوجين، الهالايد، وأيضاً الفلورسنت

25. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 15 في حالة الشبكات ثلاثية الأوجه 4 موصل نجد أن التوافقيات ذات التتابع الصفري zero sequence(3 ، 6 ،9 ، ….) والتي تمر في الأوجه الثلاثة تضاف الى بعضها جبرياً في موصل نقطة التعادل. بينما بقية التوافقيات فان ما يمر في موصل نقطة التعادل من أي توافقية ناتج عن الجمع الاتجاهي لتيارات التوافقية في الأوجه الثلاثة. كل توافقية لها قيمة وزاوية طور مثل الموجة الأساسية. وكل من القيمة وزاوية الطور لها تأثير على القيمة العظمى للموجة الكلية. بينما القيمة الفعالة للموجة الكلية تعتمد على القيمة الفعالة للموجة الاساسية وللتوافقيات ولا تعتمد على زاوية الطور.

26. 23/3/2011 التأثيرات السلبية للتوافقيات على معدات الشبكة وأحمال المشتركين: ويمكن تقسيمها الى ثلاث مجالات رئيسية: أولاً: التأثيرات الحرارية (الاجهاد الحراري) ثانياً: التأثيرات السلبية على العزل الكهربائي (اجهاد العزل) ثالثاً: اضطراب الحمل وبعض الأجهزة د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 16

29. وجود حالة رنين من عدمه

30. معدل زمني كبير لزيادة جهد الاستعادةالعابرة transient recovery voltageقد يحدث بسبب وجود توافقيات التيار في الشبكة زيادة di/dt عند نقطة تقاطع موجة التيار مع الاحداثي السيني مما يؤدي الى ارتفاع المعدل الزمني لزيادة جهد الاستعادة العابر dv/dt على القواطع الكهربائية عن المعدل الاعتيادي والذي قد يؤدي الى انهيار العزل وفشل القاطع في فصل الدائرة الكهربائية.

32. أجهزة القياس وخاصة أجهزة القياس الحثية للطاقة الفعالة وغير الفعالة وأجهزة قياس معامل القدرة.

33. مرحلات الحماية وخاصة تلك التي تعتمد على نسبة القيمة القصوى للجهد/التيار أو على نقاط تقاطع موجة الجهد مع الاحداثي السيني. فوجود التوافقيات قد يؤثر على كل من هذين العاملين. وأيضاً فان مرحلات الحماية الحثية قد تتأثر بالتوافقيات. أما مرحلات الحماية الارضية فانها لا تميز بين تيار التتابع الصفري zero sequence لموجة التردد الأساسي وبين تيار التوافقية الثالثة ومضاعفاتها. لذلك فان وجود نسب عالية من التوافقية الثالثة أو مضاعفاتها قد يؤدي الى تشغيل مرحلات الحماية الأرضية.

35. انخفاض العزم الكهرومغناطيسي للآلات الكهربائيةد/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 20

36. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 21 التحكم في سريان التوافقيات أولاً: طرق بدون استخدام مرشحات 1- تغيير حجم المكثفات و/أو مكانها 2-فصل وتوصيل المكثفات في عمليات تشغيل الشبكة الكهربائية. 3- توصيل الدلتا 4- زيادة عدد النبضات في الـ converter 5- تغذية الأحمال غير الخطية من مستوى جهد أعلى ثانياً: باستخدام المرشحات 1- المرشحات غير فعالة Passive filters 2- المرشحات الفعالةActive filters

37. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 22 * Passive Filter * Active Filter

38. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 23 IEC 61000-3-2 (2005-11) Limits for Harmonic Current Emissions (Equipment input Current <= 16 A per phase)

39. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 24

40. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 25

41. 23/3/2011 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011 26

42. 23/3/2011 27 Supplytype CurrentTDH (%) VoltageTDH (%)RSC=20 VoltageTDH (%)RSC=100 Current Waveform 6-pulserectifier 30 10 2 12-pulserectifier 10 6 1.2 IGBTSupplyUnit 4 8 1.8 د/صباح المعصراوي KEC&E للفترة 22/3 الى 23/3/2011