الکتروتکنیک و مهندسی برق

تعاریف و تقسیم بندی های مختلفی از ناپایداری ولتاژ ارائه شده است. در تقسیم بندی اول، دقیقاً مثل ناپایداری زاویه بار، این ناپایداری به دو دسته اغتشاش کوچک و بزرگ تقسیم می شود. در تحلیل اغتشاش کوچک از مدل خطی و در بزرگ از مدل غیرخطی استفاده می کنند.

-        یک سیستم قدرت در یک نقطه کار مشخص، اگر پس از یک اغتشاش کوچک ولتاژ به همان مقدار قبل از اغتشاش بازگردد و یا در همسایگی آن آرام گیرد، پایدار ولتاژ اغتشاش کوچک نامیده می شود.

با توجه به تئوری پایداری سیستم های خطی این در صورتی امکان پذیر است که مدل خطی شدة سیستم، حول نقطه کار موردنظر، مقادیر ویژه ای با قسمت حقیقی منفی داشته باشد.

-        یک سیستم قدرت در یک نقطه کار مشخص، چنانچه ولتاژ سیستم پس از اغتشاش بزرگ، در نقطه تعادل بعد از خطا قرار بگیرد، پایدار اغتشاش بزرگ نامیده می شود.

با توجه به تئوری پایداری سیستم های غیرخطی، این در صورتی امکان پذیر است که مقدار خطای ولتاژ در ناحیه همگرایی نقطة تعادل باقی بماند.

-        یک سیستم قدرت در یک نقطه کار مشخص و تحت تأثیر اغتشاش معین، چنانچه نقطه تعادل بعد از خطای آن به زیر حد قابل قبول (قابل تحمل) برسد، به فروپاشی ولتاژ می انجامد.

تقسیم بندی دیگر در ناپایداری ولتاژ، مثل ناپایداری زاویه بار، بر اساس محدودة زمانی، به کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت است. همانند ناپایداری زاویة بار، پایداری کوتاه مدت (پایداری گذرای ولتاژ[1]) نیز در محدوده زمانی صفر تا ده ثانیه تعریف می شود.

عوامل اصلی ناپایداری ولتاژ، در ثانیه های اولیه، موتورهای القایی هستند. چنانچه در قسمتی از شبکة قدرت، مثل واحدهای بزرگ صنعتی، تعداد زیادی موتور القایی وجود داشته باشند، احتمال وقوع چنین پدیده ای بیشتر است. از این جهت ناپایداری ولتاژ کوتاه مدت گاهی ناپایداری موتورهای القایی نامیده می شود.

نتایج وقایع ثبت شده و همچنین نتایج شبیه سازی یک سیستم قدرت با موتورهای القایی (که در آنها موتور القایی به صورت دینامیکی مدل شده باشند)، نشان می دهند که تحت این شرایط، پس از یک اغتشاش شدید، ولتاژ ممکن است سریع تر از زاویة بار به خارج از محدودة قابل قبول        خود برسد.

ناپایداری ولتاژ میان مدت در عرض چند (دو الی سه ثانیه) دقیقه بعد از خطا به وجود می آید. بعد ازخارج شدن یک یا چند واحد تولیدی بزرگ از مدار در اثر یک اغتشاش شدید و یا خروج چند منبع تأمین کنندة توان واکنشی از شبکه، ولتاژ افت می کند. ترانسفورماتورهای تغییردهنده تپ، بعد از تشخیص افت ولتاژ و گذشت یک تأخیر زمانی تعریف شده برای آنها، تعداد حلقه های سیم پیچ ثانویه خود را بالا می برند تا ولتاژ ثانویه اصلاح شود و بارها در ولتاژ نامی خود توان لازم را جذب نمایند. عمل این تغییردهنده ها جریان سیم پیچ اولیة آنها را زیاد می کند. این اضافه جریان باعث افت ولتاژ بیشتر می شود و واحدهای تولیدی مجاور به حالت فوق تحریک می روند و ممکن است   رله های جریان اضافه آنها وارد عمل شوند. قطع این واحدها مجدداً باعث افت بیشتر ولتاژ می شود. تکرار این وقایع ولتاژ را به زیرحدنصاب قابل قبول می برد و پدیدة ناپایداری ولتاژ در عرض چند دقیقه اتفاق می افتد.

ناپایداری ولتاژ بلندمدت در عرض بیش از چند دقیقه  و به مرور زمان رخ می دهد. عامل اصلی آن عموماً اضافه شدن تدریجی بار (مثلاً در بعدازظهر یک روز گرم تابستانی) است که کم کم به افت ولتاژ و رسیدن آن به زیرحد قابل قبول منجر می شود. این نوع پدیده ها با زیادتر شدن مراکز بزرگ مسکونی و تجاری و در نتیجه زیادترشدن تعداد هواسازها، که توان واکنشی قابل توجهی مصرف     می کنند، بیشتر رخ می دهند.