ارزیابی هارمونیک های ناشی از UPS و بارهای الکترونیکی و اثر آن بر تلفات آلترناتور دیزل ژنراتورهای مترو در شرایط اضطراری و بهره برداری از دیزل ژنراتور

در شبکه های برق اضطراری مترو، دیزل ژنراتورها به عنوان یکی از مهم ترین منابع تامین انرژی در شرایط قطع شبکه اصلی مورد استفاده قرار می گیرند. بخش قابل توجهی از بارهای متصل به این شبکه شامل تجهیزات حساس و الکترونیکی نظیر UPSهای آنلاین، سیستم های مخابراتی، تجهیزات سیگنالینگ، دیتاسنترها، رک های پردازشی، منابع تغذیه سوئیچینگ، سیستم های کنترل و تجهیزات الکترونیکی ایستگاه است. اگرچه این تجهیزات از نظر توان اکتیو معمولا بخش بسیار بزرگی از ظرفیت ژنراتور را به خود اختصاص نمی دهند، اما ماهیت غیرخطی منابع تغذیه آن ها می تواند موجب ایجاد جریان های هارمونیکی قابل توجه در شبکه شود. این جریان ها با عبور از سیم پیچ های آلترناتور، کابل ها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات شبکه باعث افزایش تلفات، افزایش دمای سیم پیچ ها و هسته، افزایش تلفات گردابی و کاهش ظرفیت قابل استفاده آلترناتور می شوند. در این مقاله رفتار هارمونیکی UPSها و بارهای الکترونیکی متصل به شبکه برق اضطراری مترو بررسی شده و مسیر انتشار هارمونیک ها از بارهای غیرخطی تا آلترناتور دیزل ژنراتور مورد مطالعه قرار می گیرد.در ادامه، اثر هارمونیک های غالب، به خصوص هارمونیک های مرتبه سوم، پنجم، هفتم، یازدهم و سیزدهم، بر جریان خروجی ژنراتور و تلفات حرارتی آن تشریح می شود. همچنین اثر اعوجاج جریان، ضریب توان، بارگذاری ژنراتور و شرایط بهره برداری بر افزایش تنش حرارتی آلترناتور بررسی شده و راهکارهایی شامل استفاده از فیلترهای هارمونیکی، فیلترهای اکتیو، راکتورهای ورودی، UPSهای دارای ورودی کم هارمونیک، اصلاح ضریب توان، مدیریت بار و انتخاب صحیح ظرفیت دیزل ژنراتور ارائه می شود. در بخش شبیه سازی نیز یک مدل مطالعاتی از شبکه شامل دیزل ژنراتور، UPS و بارهای غیرخطی ارائه شده و اثر حضور بارهای الکترونیکی بر شکل موج جریان، طیف هارمونیکی و تلفات ژنراتور بررسی می شود.نتایج نشان می دهد که در طراحی شبکه اضطراری مترو، ظرفیت دیزل ژنراتور نباید تنها بر اساس توان اکتیو بارها تعیین شود و میزان اعوجاج جریان و مشخصات هارمونیکی بار نیز باید در انتخاب، بهره برداری و نگهداری ژنراتور مورد توجه قرار گیرد.کلمات کلیدی: مترو، UPS، دیزل ژنراتور، بحران، هارمونیک.