منظور از برق شهر ، انرژی الکتریکی می باشد که از سوی نیروگاه های تولید برق آبی ، بادی ، گازی و سیکل ترکیبی به شبکه برق رسانی عمومی ارسال می شود که در نقاط مسکونی و تجاری ، مشترکین برای تغذیه تجهیزات الکتریکی مصرفی از آن استفاده می نمایند . مشخصه اصلی این برق برای مشترکین تک فاز که همان مصرف کننده های معمولی می باشند ، یک موج سینوسی با ولتاژ موثر 220 ولت و فرکانس 50 هرتز می باشد .

بر طبق همین استاندارد ، شرکت های تولید کننده تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی ، واحد تغذیه الکتریکی محصولات خود را طراحی می نمایند و در صورتی که مقادیر استاندارد برق شهر تغییر نماید ، آسیب های بسیاری به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی وارد می شود . برای جلوگیری از چنین آسیب هایی ، از تجهیزات متنوعی مانند استابلایزر ها ، محافظ ها ، یو پی اس و … استفاده می شود که سازوکار هر کدام از آن ها با یکدیگر متفاوت است .

انواع اختلالات برق کدامند و از کجا ناشی می شوند؟

SAGS و Surges Sags / Surges تغییرات کوتاه مدت در سطح ولتاژ هستند. امکان بروز ولتاژ پایین یا افت ولتاژ بسیار بیشتر از ولتاژ بالا است. افت ولتاژ در اثر راه اندازی موتورهای الکتریکی و سایر تجهیزات، خطاهای شبکه برق، سیستم های قدرت کمتر از حد مجاز و همچنین ممکن است بر اثر صاعقه ایجاد شود. در صورت خاموش شدن بارهای الکتریکی زیاد، ممکن است موجی ایجاد شود. همچنین شوک یا تکانه نام هایی هستند که برای توصیف ولتاژ با دامنه بسیار بالا در خطوط برق استفاده می شوند.

این پالس های ولتاژ اغلب به 6000 ولت می رسند. علت آن صاعقه ای است که به خطوط برق یا نزدیک آن برخورد می کند، سوئیچینگ لوازم برق، الکتریسیته ساکن و خاموش یا روشن شدن دستگاه های الکتریکی، تکانه ها به انواع تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی آسیب می رسانند. سطح ولتاژ بالا باعث سوراخ شدن یا ضعیف شدن عایق می شود. سرعت سریع تغییر ولتاژ، عایق چرخشی پیچ در پیچ موتورها، ترانس ها یا ترانسفورماتورها، سلونوئیدها و غیره را تحت فشار قرار می دهد.

انواع اختلالات رایج در سیستم برق شهر

1 – قطع برق – Power Failure
به قطع كامل برق برای مدتی طولانی تر از یک دقيقه اطلاق شده كه در هنگام وقوع آن ، منبع برق كاملا از كار می افتد

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين وضعيت ممكن است در اثر بروز اشكال در خطوط نيرو مانند قطع كليد ها ، فيوزها و يا حوادثی نظير طوفان همراه با رعد و برق و يا ساير شرايط ايجاد گردد
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
– خاموشی باعث از دست رفتن اطلاعات در حال انجام در RAM و يا Cache مي شود
– توقف عمليات اجرايی و عدم امكان فعاليت
– ضرر ناشی از زمان از دست رفته برای تنظيم يا تعمير سيستم آسيب ديده
– زيان های تجاری در معاملات اينترنتی On-line
– بروز خطر جانی در تجهيزات درمانی – سيستم های كنترل حفظ حيات

2 – افت لحظه ای ولتاژ Power Sag
به كاهش كوتاه مدت ولتاژ برق اطلاق شده كه تقريبا %85 از كل اختلالات موجود در برق شهر را شامل ميشود

افت لحظه ای ولتاژ برق شهر

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين امر ناشی از سوئيچ كردن يک بار با توان بالا مانند دستگاه های تهويه هوا يا راه انداختن موتور های الكتريکی ، تاسيسات حرارتی و برودتی و يا بروز اتصال كوتـاه در مناطق اطراف مي باشد . همچنين عدم دقت در انتخاب سايز مناسب كابل های برق استفاده شده در ساختمان و تغييرات شبكه در زمان اوج مصرف بخصوص در فصل گرما از ديگر عوامل ايجاد اين اختلال است .
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
در صورتي كه ولتاژ منبع اصلی آنقدر پايين بيايد كه منبع تغذيه كامپيوتر نتواند ولتاژی دريافت كند ، افت ولتاژ باعث  Restart شدن كامپيوتر مي شود . هنـگ كـردن كامپيوتر، قفل كردن صفحه كليد ، كم يا زياد شدن نور لامپ ها و كوچک شدن صفحه تصوير مانيتور از ديگر تبعات اين نوع اختلال مي باشد . همچنين بدليل ثابت بودن توان الكتريكی دستگاه مصرف كننده ، افت ولتاژ سبب افزايش كوتاه مدت جريان شده و به تبع آن باعث كم شدن راندمان و كوتاه شدن عمر دستگاه مصرفی مي گردد .

3 – افزایش لحظه ای ولتاژ Power Surge
عبارتست از افزايش لحظه اي دامنه ولتاژكه براي چند سيكل پياپي ادامه و در حدود یک بیستم ثانیه طول می کشد

افزایش ولتاژ لحظه ای

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين اختلال معمولا به دليل سوئيچ نمودن بار در مراكز فرعی و يا به يكباره خاموش شدن دستگاه های توان بالا و يا پرمصرف بوجود مي آيد . همچنين اتصال كوتاه و عدم توجه به سايز مناسب كابل های برق نيز از عوامل ايجاد آن می باشند .
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
اين اختلال باعث وارد آمدن فشار به دستگاه های حساس شده و در طول زمان سبب خرابی آن ها می گردد . همچنين می تواند باعث بروز خطا در داده های ديجيتال و قفل شدن كامپيوتر شود . كم و زياد شدن نور لامپ ها و تغييرات ناگهانی در عرض تصوير مانيتور نيز از اثرات محسوس افزايش لحظه ای ولتاژ مي باشد .

4 – ولتاژ ضعیف Undervoltage
عبارت است از ضعيف شدن ولتاژ برای مدت زمان طولانی

ولتاژ ضعیف

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين اختلال زمانی ايجاد مي شود كه منبع اصلی توليد برق ، قدرت تامين توان مورد نياز شبكه ( بار مصرفی ) را ندارد ، به همين دليل شركت برق ، ولتاژ شبكه سراسری را كاهش می دهد .
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
در يک بار مصرفی با توان ثابت ، كاهش ولتاژ شبكه سبب افزايش جريان بار خواهد شد كه اين افزايش جريان به نوبه خود مي تواند سبب كاهش طول عمر قطعـات بكار رفته در دستگاه مصرفی شود . كاهش ولتاژ بيش از يک دقيقه مي تواند موجب عملكرد نادرست تجهيزات گردد . مثلا در يک موتور القايی ، اين كاهش مي تواند منجر به بالا رفتن تلفات حرارتـی و يا تغيير سرعت ( دور موتور ) شود .

5 – اضافه ولتاژ Overvoltage
عبارت است از قوی شدن يا بيشتر شدن دامنه ولتاژ برای مدت زمان طولانی كه می تواند موجب بالا رفتن توان راكتيو در خروجی بانك های خازنی شود

ولتاژ قوی

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
صاعقه و رعد و برق از مهم ترين عوامل ايجاد كننده اين نوع اختلال می باشد
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
باعث سوختن دستگاه مصرفی و يا آتش سوزی می شود

6 – نوسانات فرکانسی Frequancy Variation
به تغيير فركانس شكل موج ورودی اطلاق مي شود

نوسانات فرکانسی

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين اختلال معمولا در جاهايی ديده می شود كه منبع توليد انرژی برای تغذيه دستگاه ها ، ژنراتور و موتور برق باشد
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
نوسانات فركانسی باعث برش ولتاژ و كاهش دقت دستگاه های حساس آزمايشگاهی ، مخابراتی ، تجهيزات پزشكی و. . . و به هم خـوردن همزمـانی Synchronize در برخی دستگاه ها كه با عبور از صفر ولتاژ كار مي كنند ، می شود .

7 – اعوجاج هارمونیکی Harmonic Distortion
به اغتشاش های پريوديک و شبه سينوسی ولتاژ منبع و يا به جريانی كه بارهای غير خطی از منبع مي كشد گفته ميشود

اعوجاج هارمونیک

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
هارمونيک ها عموما توسط بار های غيرخطی بوجود مي آيند كه از برق شهر جريان هايی بالا مي كشند . ( كامپيوتر ، دستگاه های فتوكپی ، پرينتر های ليـزری و موتورهـای دوار با سرعت متغير، دستگاه های جوشكاری )
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
هارمونيک ها باعث افزايش نامناسب جريان می شوند و اين افزايش اثر خود را در دما های بالا نشان داده و باعث خرابـی اجـزا تـشكيل دهنـده و افـزايش حـرارت دستگاه مي شوند . دمای توليد شده بوسيله هارمونيک ها می تواند سيم های اصلی نول سايت را خراب كند مگر آن كه سيم ها به اندازه كافی ضخيم درنظر گرفته شوند .

8 – حالت های گذرای سوئیچینگ Switching Transients
به تغييرات ناخواسته و لحظه ای فركانس از يک مقدار تعيين شده گفته مي شود

حالت های گذرا سوئیچینگ

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
پيدايش عناصر نيمه هادی ( ترانزيستور ها ) و استفاده فراوان از آن ها در شبكه های قدرت ، عامل مهمی برای ايجاد هارمونيک در سيستم های قدرت مي باشد . اكثر PC ها توسط منابع تغذيه سوئيچينگ تغذيه می شوند و اين باعث می شود مشكلات مربوط به هارمونيک ها با افزايش تعداد كامپيوتر ها بصورت تصاعدی بالاتر رود . درجاييكه تعداد كامپيوترها در سايت زياد باشد ، استفاده از يو پی اس دارای THD مثلا كمتر از %5 ضروری است .

9 – نویز خط Electrical Line Noise
نويز در واقع تغييرات نامنظم و كاملا اتفاقی ولتاژ است . تداخل الكترومغناطيس EMI و يا تداخل ناشی از فركانس هایي راديویی RFI از انواع نويز هستند

نویز الکتریکی

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
نويز الكتريكی در اثر مشكلات كابل ، كابل كشی و مجاورت با تجهيزات فركانس راديـویی ، القـای امـواج روی خطـوط انتقـال ، كـاركرد ترانـسفورمر ها ، ژنراتورهـا و دستگاه های صنعتی بوجود می آيد .
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
نويزها باعث سو كاركرد و بروز خطا در برنامه های اجرايی و فايل های اطلاعاتی مي گردد . بطور كلی نويز الكتريكی مي تواند فقط باعث اشكالات نرم افـزاری ماننـد Hang نمودن كامپيوتر و در نتيجه از دست رفتن اطلاعات شده ولی موجب آسيب های سخت افزاری نمي گردد .

10 – اسپایک Spike
عبارت است از افزايش بسيار زياد لحظه ای ولتاژ

اسپایک

عوامل موثر در ايجاد اختلال :
ضربات ناشی از رعد و برق و يا عواملی كه باعث سقوط خطوط انتقال برق مي شوند ، باعث بروز اين اختلال مي گردند . مانند : طوفان ، تصادفات و …
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
باعث سوختن مدارهای داخل كامپيوتر شده و يا با سوختن هارد دیسک باعث از بين رفتن اطلاعات می گردد

آسیب ممکن است باعث خرابی فوری نشود. غالباً تجهیزات ضعیف شده و ممکن است چند روز یا چند هفته پس از رویداد خراب شوند. علاوه بر آسیب تجهیزات، تکانه ها باعث بازنشانی دستگاه، خطاهای پردازش داده ها و سایر اختلالات ظاهرا تصادفی می شوند. ولتاژهای بالا یا پایین ولتاژهای بالا و پایین پایدار معمولاً توسط سیستم توزیع ایجاد می شوند.

این سیستم سیم و ترانس تمام بارهای الکتریکی را به ژنراتورهای متصل می کند دارای امپدانس است. این امپدانس هنگام عبور جریان از سیستم باعث کاهش ولتاژ می شود. هرچه از منبع تغذیه دورتر باشید و جریان بیشتری کشیده شود، ولتاژ بیشتری کاهش می یابد. برای حفظ ولتاژ به بهترین شکل ممکن، این ولتاژ را افزایش می دهد، بنابراین دستگاه های نزدیک به منبع تغذیه ولتاژی بالاتر از حد معمول دارند و این در حالی است که امکان دارد ولتاژ اسمی (حتی ممکن است بسیار کمتر) در دورترین منطقه قرار گرفته باشد و ولتاژ کمتری مصرف کند.