JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ to dziedzina, która w obecnych czasach nabiera coraz większego znaczenia. Stale rosnąca liczba odbiorników, które przetwarzają energię elektryczną przed ostateczną zamianą na prąd powoduje, że zagadnienie jakości energii elektrycznej to obecnie już nie techniczna ciekawostka ale problem dnia codziennego. Zamiast budować kosztowne przekładnie – coraz częściej silniki steruje się za pomocą falowników, które nie dość, że pozwalają na bezstopniową zmianę prędkości obrotowej silnika, dają się bardzo łatwo sterować np. z komputera linii technologicznej.

W gospodarstwie domowym oprócz żarówki i czajnika elektrycznego spotkamy również kuchnie mikrofalowe, komputery, sprzęt Hi-Fi, które pobierają silnie odkształcony prąd z sieci, a sterownik fazowy znajdziemy nawet w odkurzaczu czy mikserze. W biurowcach tysiące świetlówek kompaktowych pobierają prąd o poziomie odkształceń ponad 150%, a urządzenia będące wyposażeniem biur – kopiarki, komputery, UPS’y – w większości są znaczącym źródłem odkształceń.

Firma Energo-Optima wychodząc naprzeciw potrzebom klientów proponuje AUDYTY W ZAKRESIE OCENY JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ.

Dysponując zaawansowanym sprzętem oraz odpowiednią wiedzą i doświadczeniem jesteśmy w stanie zmierzyć parametry jakościowe, ocenić je i porównać z normami oraz zaproponować rozwiązania, które pomogą pozbyć się problemu wpływu złej jakości energii na Państwa system odbiorczy.

Zakres badań obejmuje zwykle 7 dniowy pomiar wszystkich parametrów jakościowych energii elektrycznej zgodnie z aktualnym dokumentami normatywnymi i prawnymi.

Parametry, które podlegają pomiarowi i ocenie to:

  • poziom, częstotliwość i zmiany wartości skutecznej napięcia zasilającego,
  • zawartość wyższych harmonicznych w napięciu i prądzie (z wyznaczeniem współczynników odkształcenia napięcia i prądu),
  • asymetria napięć (w sieciach trójfazowych),
  • wahania napięcia i związana z tym uciążliwość migotania światła (związana z wahaniami napięcia, tzw. efekt “flickera”), czyli subiektywne wrażenie zmiany natężenia oświetlenia.
  • krótkotrwałe i długotrwałe przerwy w zasilaniu,
  • zapady i wzrosty napięcia zasilającego,
  • szybkozmienne zmiany napięcia zasilającego

Pomiar oraz ocena parametrów jakościowych energii elektrycznej w punkcie pomiarowym wykonywana jest w oparciu i zgodnie z aktualnie obowiązującymi normami i właściwymi przepisami prawa:

  • PN-EN 50160 „Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych”
  • PN-EN 61000-2-4 „Poziomy kompatybilności dotyczące zaburzeń przewodzonych małej częstotliwości w sieciach zakładów przemysłowych”
  • PN-EN 61000-3-2 „Poziomy dopuszczalne emisji harmonicznych prądu (fazowy prąd zasilający odbiornika < lub = 16 A)”
  • PN-EN 61000-3-3 „Ograniczanie zmian napięcia, wahań napięcia i migotania światła w publicznych sieciach zasilających niskiego napięcia, powodowanych przez odbiorniki o fazowym prądzie znamionowym
  • PN-EN 61000-4-7 „Ogólny przewodnik dotyczący pomiarów harmonicznych i interharmonicznych oraz przyrządów pomiarowych, dla sieci zasilających i przyłączonych do nich urządzeń”
  • PN-EN 61000-4-11 „Badania odporności na zapady napięcia, krótkie przerwy i zmiany napięcia”
  • PN-EN 61000-4-14 „Badanie odporności na wahania napięcia”
  • PN-EN 61000-4-15 „Miernik migotania światła — Specyfikacja funkcjonalna i projektowa”
  • PN-EN 61000-4-28 „Badanie odporności na zmiany częstotliwości sieci zasilającej”
  • PN-EN 61000-4-30 „Metody pomiaru jakości energii”
  • Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego

JAKOŚĆ ZASILANIA

Problemy, których powodem jest zła jakość zasilania są niezwykle poważne i potrafią w znaczący sposób utrudnić życie odbiorcom energii elektrycznej, narażając ich niejednokrotnie nawet na znaczne straty materialne. Do najważniejszych zagadnień dotyczących jakości zasilania należą:

  • występowanie w sieci zasilającej wyższych harmonicznych,
  • występowanie zapadów i zaników napięcia,
  • zdarzenia krótkotrwałe ale o bardzo wysokich amplitudach, przepięcia,
  • migotanie światła (flicker),
  • asymetria zasilania.

Jak już wspomniano odkształcenia prądu i napięcia w sieci powodują głównie odbiorniki nieliniowe – pobierające prąd niesinusoidalny. Najczęściej spotykane odbiorniki nieliniowe to:

  • urządzenia zasilające i sterujące pracą silników – falowniki, układy miękkiego rozruchu silników, prostowniki sterowane i nie sterowane, zasilacze prądu stałego,
  • urządzenia elektrotermiczne – piece indukcyjne podwyższonej częstotliwości, piece łukowe, nagrzewnice indukcyjne, spawarki, zgrzewarki (do blach, folii itp.), urządzenia mikrofalowe, lasery,
  • urządzenia oświetlające – lampy wyładowcze, lampy z przemianą częstotliwości (świetlówki kompakto-we), lampy łukowe,
  • urządzenia powszechnego użytku – odbiorniki radiowe, sprzęt Hi-Fi, komputery, drukarki, kuchnie mikrofalowe,
  • urządzenia biurowe – stacje komputerowe, serwery, monitory, UPS’y, kserokopiarki, klimatyzatory.

Wyższe harmoniczne w sieci

Wszystkie urządzenia wymienione we wstępie, pobierając prąd w sposób nieliniowy powodują powstawanie harmonicznych. Jak już wspomniano urządzeń takich jest coraz więcej w naszym otoczeniu. Praktyka dowodzi, że harmoniczne powyżej 20 występują bardzo rzadko i mają zwykle małe wartości, dlatego jako standard urządzeń analizujących harmoniczne przyjmujemy min. 25 harmonicznych, choć zdarzają się urządzenia potrafiące rejestrować do 50 i więcej harmonicznych. Harmoniczne to nic innego jak przebiegi napięć i prądów o częstotliwościach będących krotnością częstotliwości składowej podstawowej czyli 50HZ. Zatem przykładowo 2-ga harmoniczna będzie miała częstotliwość 100Hz itd.


Przebieg odkształconego prądu przez świetlówkę kompaktową.

Wyższe harmoniczne mogą powodować różnego rodzaju niekorzystne zjawiska w sieci:

  • przegrzewanie się przewodów czy też szyn neutralnych,
  • straty w transformatorach łącznie z ich uszkodzeniem,
  • w układach kompensacji mocy mogą wystąpić uszkodzenia kondensatorów, przy rezonansie powodujące nawet eksplozję takich elementów,
  • straty w silnikach, nie tylko związane z energią ale również szybsze zużycie mechaniczne,
  • problemy łączeniowe zwłaszcza dla wyłączników różnicowoprądowych,
  • wadliwe działanie urządzeń elektronicznych łącznie z ich uszkodzeniem,
  • problemy w przesyłaniu i przetwarzaniu danych.

Zapady i zaniki napięcia

Zapad napięcia jest krótkotrwałym zmniejszeniem wartości napięcia w przedziale 90% do 1% napięcia deklarowanego. Czas trwania takiego zjawiska w sposób umowny określa się od ok. 10 ms do 1 min. Przyczyną powstawania zapadów napięcia jest głównie załączanie odbiorników o dużej mocy w obrębie sieci zasilającej i to zarówno pa stronie odbiorcy jak i dostawcy energii elektrycznej. Zjawisko to tym częściej występuje im większa impedancja linii (np. na wsiach gdzie występują linie nn napowietrzne o małych przekrojach przy jednoczesnym zwiększeniu poboru mocy przez odbiorców). Rzadziej występującą przyczyną zapadów są zwarcia występujące w sieciach rozdzielczych jak również odbiorczych.

Migotanie światła (Flicker)

Angielskie słowo flicker oznacza migotanie. W odniesieniu do zagadnień związanych z jakością energii oznacza zjawisko okresowej zmiany strumienia świetlnego na skutek zmian napięcia zasilającego żarówki oświetleniowej. Zjawisko to powoduje pogorszenie samopoczucia, irytację, czasem bóle głowy, czyli krótko mówiąc uciążliwość dla zwykłego człowieka. Badania wykazały, że maksimum uciążliwości występuje dla częstotliwości ok. 9 zmian natężenia oświetlenia na sekundę. Najbardziej wrażliwymi źródłami oświetlenia są tradycyjne żarówki z włóknem wolframowym. Najlepszą „odpornością” na migotanie charakteryzują się lampy fluorescencyjne. Migotanie światła jest wynikiem głównie spadków napięcia na skutek przyłączania i odłączania obciążeń o dużej mocy i pewien poziom migotania jest obecny w większości sieci zasilających.

Asymetria

Asymetria jest pojęciem związanym z sieciami trójfazowymi i może się odnosić do:

  • asymetrii napięć zasilających,
  • asymetrii prądów obciążenia,
  • asymetrii odbiornika.

Asymetria napięć (prądów) występuje w sieciach trójfazowych, gdy wartości trzech napięć (prądów) składowych różnią się między sobą i/lub kąty między poszczególnymi fazami są różne od 120.
Zjawiska te są szczególnie groźne dla silników trójfazowych, w których nawet niewielka asymetria napięć może prowadzić do wielokrotnie większej asymetrii prądów. W takich warunkach moment obrotowy silnika ulega zmniejszeniu i powstają zwiększone straty cieplne w uzwojeniach i zużycie mechaniczne. Asymetria niekorzystnie odbija się również na transformatorach zasilających.
Najczęstszym źródłem asymetrii jest nierównomierne obciążenie poszczególnych faz. Dobrym przykładem jest podłączanie do sieci trójfazowych dużych obciążeń jednofazowych takich jak kolejowe silniki trakcyjne. W normalnych warunkach np. we wspomnianych sieciach nn na wsiach asymetria może powodować pogłębienie zapadów napięcia oraz migotania światła.