Хүчдэлийн хэлбэлзэл ба фликер

Цахилгаан хангамжийн чанарыг ярихад ихэнх хүн хүчдэлийн түвшин нэрлэсэн утгандаа байгаа эсэхийг л анхаардаг. Гэтэл хүчдэл дундаж утгаараа хэвийн байвч секунд, минутын дотор олон дахин савлаж хэлбэлздэг бол энэ нь бие даасан, нэлээд төвөгтэй асуудал болдог. Ийм огцом хэлбэлзэл гэрэлтүүлгийн гэрлийн урсгалыг дагаж өөрчилдөг тул хүний нүдэнд анивчилт буюу фликер хэлбэрээр мэдрэгддэг.

Энэ нийтлэлд хүчдэлийн хэлбэлзэл хаанаас үүсдэг, фликер хүнд хэрхэн нөлөөлдөг, түүнийг Pst, Plt үзүүлэлтээр хэрхэн хэмжиж үнэлдэг, ямар аргаар бууруулдгийг Монголын 0.4–220 кВ-ын сүлжээний нөхцөлд тайлбарлана.

Хүчдэлийн хэлбэлзэл хаанаас үүсдэг вэ

Хэлбэлзлийн гол эх үүсвэр нь ачаалал нь огцом, тогтмол бус хувьсдаг том хэрэглэгчид юм. Ачаалал өөрчлөгдөх бүрд сүлжээний эсэргүүцэл дээр унах хүчдэл өөрчлөгдөж, залгах цэгийн хүчдэл дагаж савладаг. Хамгийн түгээмэл эх үүсвэрүүд:

• Нуман зуух. Хайлуулах үе шатанд нум тасарч, дахин асах бүрд гүйдэл ба реактив чадал секундын дотор хэдэн арван хувиар савладаг тул металлургийн үйлдвэртэй бүс нутагт хамгийн хүчтэй фликерийн эх үүсвэр болдог.
• Гагнуурын төхөөрөмж. Цэгэн болон нуман гагнуур богино хугацааны их гүйдэл татдаг тул 0.4 кВ-ын сүлжээнд хөрш хэрэглэгчдийн гэрэл анивчихад хүргэдэг.
• Том хөдөлгүүрийн асаалт. Шууд асаах үед хөдөлгүүр нэрлэсэн гүйдлээсээ 5–7 дахин их асаалтын гүйдэл татаж, хүчдэлийг хэдэн хувиар уналгадаг. Насос, компрессор давтан асдаг бол хэлбэлзэл тогтмол давтагдана.

Хэлбэлзлийн хэмжээг ойролцоогоор ΔU/U ≈ ΔQ / Sк гэсэн харьцаагаар үнэлж болно. Энд ΔQ нь ачааллын реактив чадлын өөрчлөлт, Sк нь тухайн залгах цэг дэх богино залгааны чадал юм. Өөрөөр хэлбэл сүлжээ «хүчтэй» буюу богино залгааны чадал их байх тусам ижил ачааллын савлагаа бага хэлбэлзэл үүсгэнэ.

Фликер хүний нүдэнд хэрхэн нөлөөлдөг вэ

Фликер гэдэг нь хүчдэлийн хэлбэлзлээс болж гэрлийн урсгал өөрчлөгдөхийг хүний нүд, тархи мэдрэх үзэгдэл юм. Хүний нүд секундэд 8–9 удаагийн давтамжтай өөрчлөлтөд хамгийн мэдрэмтгий байдаг бөгөөд энэ давтамж дээр хүчдэлийн дөнгөж 0.3 орчим хувийн хэлбэлзэл ч анивчилт болж мэдрэгддэг.

Монголын хүйтэн уур амьсгалд өвлийн улиралд гэрэлтүүлэг урт хугацаагаар ажилладаг тул фликерийн асуудал илүү мэдэгдэхүйц байдаг. Улайсах ба галоген чийдэн хүчдэлийн өөрчлөлтөд хамгийн мэдрэмтгий бол чанартай тэжээлийн блоктой LED гэрэлтүүлэг харьцангуй тэсвэртэй. Гэхдээ хямд LED драйвер зарим давтамж дээр анивчилтыг бүр ихэсгэх нь ч бий.

Pst, Plt үзүүлэлт ба хэмжилт

Фликерийг тоон утгаар илэрхийлэхийн тулд IEC 61000-4-15 стандартын дагуу фликерметр ашигладаг. Хоёр үндсэн үзүүлэлт байдаг:

• Pst — 10 минутын хугацаанд хэмжсэн богино хугацааны фликерийн эрчим. Pst = 1 гэдэг нь ажиглагчдын 50 хувь нь анивчилтыг мэдэрч, эвгүйцэж эхлэх босго утга.
• Plt — 2 цагийн хугацааг хамарсан урт хугацааны үзүүлэлт бөгөөд дараалсан 12 ширхэг Pst-ээс Plt = ³√((Pst1³ + Pst2³ + … + Pst12³)/12) томъёогоор тооцдог.

Хэмжилтийг чадлын чанарын анализатораар ихэвчлэн долоо хоногийн турш тасралтгүй бүртгэж гүйцэтгэдэг. Ингэснээр өдөр, шөнийн горим, технологийн мөчлөг бүрэн хамрагдаж, бодит дүр зураг гардаг. Хэмжилтийг сэжигтэй эх үүсвэрийн залгах цэг (жишээ нь 10 кВ эсвэл 35 кВ-ын дэд станцын шин) болон хохирч буй хэрэглэгчийн талд зэрэг хийвэл хэн хариуцлага хүлээхийг тогтооход хялбар болдог.

Хүчдэлийн хэлбэлзлийг бууруулах аргууд

Арга хэмжээг сонгохдоо эх үүсвэрийн төрөл, сүлжээний хүчин чадал хоёрыг зэрэг харгалзана. Практикт хамгийн үр дүнтэй аргууд:

1. Богино залгааны чадлыг өсгөх. Хэлбэлзэл үүсгэгч ачааллыг илүү өндөр хүчдэлийн түвшинд (жишээ нь 10 кВ-оос 35 кВ эсвэл 110 кВ-д) залгах, эсвэл богино залгааны хүчдэл багатай хүчний трансформатор сонгох замаар залгах цэгийн Sк-г нэмэгдүүлбэл ΔU/U шууд буурна.
2. Тусдаа фидер, тусдаа трансформатор. Нуман зуух, том гагнуурын хэсгийг гэрэлтүүлэг болон мэдрэмтгий хэрэглэгчдээс тусгаарлаж, дэд станцын өөр шин, өөр фидерээс тэжээвэл хэлбэлзэл бусад хэрэглэгчид дамжихгүй.
3. Статик реактив чадлын компенсатор (SVC, STATCOM). Реактив чадлын огцом савлагааг миллисекундын хурдтай нөхөж хүчдэлийг тогтворжуулдаг тул нуман зуухны фликерийг 2–3 дахин бууруулж чаддаг хамгийн үр дүнтэй хэрэгсэл юм.
4. Хөдөлгүүрийн зөөлөн асаалт. Зөөлөн асаагч эсвэл давтамж хувиргагч ашиглавал асаалтын гүйдэл хэд дахин багасаж, хүчдэлийн уналт мэдэгдэхүйц буурна.

Мөн зохион байгуулалтын энгийн аргууд ч үр дүнтэй: том хөдөлгүүрүүдийг зэрэг биш дараалуулж асаах, гагнуурын постуудыг фаз хооронд жигд хуваарилах, конденсаторын байгууламжаар чадлын коэффициент (cosφ)-ийг зөв тохируулах зэрэг нь бага зардлаар байдлыг сайжруулдаг.

Дүгнэлт

Хүчдэлийн хэлбэлзэл ба фликер нь огцом хувьсах ачаалалтай орчин бүрт тулгардаг ч хэмжиж, засаж болдог асуудал юм. Гол зарчим энгийн: хэлбэлзэл ΔU/U ≈ ΔQ/Sк харьцаагаар тодорхойлогддог тул реактив чадлын савлагааг багасгах, эсвэл залгах цэгийн богино залгааны чадлыг өсгөх хоёр чиглэлд ажиллана. Pst, Plt үзүүлэлтээр долоо хоногийн хэмжилт хийж эх үүсвэрээ баталгаажуулсны дараа тусдаа фидер, SVC, зөөлөн асаалт зэргээс техник-эдийн засгийн хувьд хамгийн тохиромжтойг нь сонгох нь инженерийн зөв дараалал мөн. Монголын эрчим хүчний системд уул уурхайн том хэрэглэгчид нэмэгдэж байгаа өнөө үед фликерийн асуудлыг төслийн шатанд урьдчилан тооцох нь хожим засахаас хамаагүй хямд тусдаг.