w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 1 2 / 2 0 0 5

j a k o ś ć e n e r g i i e l e k t r y c z n e j

20

j a k o ś ć e n e r g i i e l e k t r y c z n e j

energia elektryczna jako towar

pomiar i analiza jakości energii elektrycznej

Łukasz Kaczmarczyk

K

upując energię elektryczną wyma-
gamy od dostawcy produktu do-

brej jakości, bardzo często nie zdając
sobie sprawy, że to właśnie my jako od-
biorca również bywamy przyczyną po-
garszania się jakości energii w syste-
mie elektroenergetycznym. Rosnące
wymagania obu stron prowadzą do tak
zwanej standaryzacji. Każdy duży od-
biorca może sam wybrać swojego do-
stawcę i w zawartej z nim umowie pre-
cyzyjnie określić kryteria jakościowe
dostarczonej energii.

Kryteria jakościowe dostarczanej

energii zostały opisane w normie
EN 50160 „Parametry napięcia zasi-
lającego w publicznych sieciach roz-
dzielczych”. Określa je również rozpo-
rządzenie Ministra Gospodarki i Pra-
cy w sprawie szczegółowych warun-
ków przyłączenia podmiotów do ru-
chu i eksploatacji sieci elektroener-
getycznych (Dz. U. Nr 6/2005, poz. 2).
W dokumentach określono m.in. do-
puszczalne odchylenia dla częstotli-
wości znamionowej, napięcia nomi-
nalnego oraz podano dopuszczalną
zawartość wyższych harmonicznych

i współczynnik mocy, wyznaczający
poziom mocy biernej. W zakresie czę-
stotliwości sieciowej wymagania sie-
ci pracujących synchronicznie w sys-
temie elektroenergetycznym zawiera-
ją się w przedziale 50 Hz±1 % – przez
95 % tygodnia, 50 Hz+4 %/ – 6 % przez
100 % tygodnia. Harmoniczne napię-
cia i prądu to napięcia i prądy sinuso-
idalne o częstotliwości równej całko-
witej krotności częstotliwości podsta-
wowej. Określa je tak zwany współ-
czynnik THD, który powinien być nie
większy niż 8 %. Obliczamy go zgod-
nie z wzorami:

THD =

THD =

U

I

U

U

I

I

h

h

n

h

h

n

( )

( )

=

=

∑

∑

2

2

1

2

2

1

Wpływ na jakość energii mają rów-

nież poszczególne składowe harmonicz-
ne napięć prądów, interharmoniczne
oraz odpowiednia wartość współczyn-
nika mocy tgϕ, nie większa niż 0,4. Nie

bez znaczenia są również
przerwy w zasilaniu, któ-
re zdefiniowano jako:



planowane, gdy od-
biorca jest wcześniej
poinformowany, ma-
jące na celu na przy-
kład wykonanie pla-
nowanych prac sie-
ciowych,



przypadkowe, spo-
wodowane trwały-
mi lub przemijający-
mi uszkodzeniami
urządzeń. Zgodnie
z §36.1 Rozporządze-
nia Ministra Gospo-
darki i Pracy z dnia
20.12.2004 r. w spra-
wie szczegółowych
warunków przyłą-
czenia podmiotów do sieci oraz
ruchu i eksploatacji tych sieci, dla
podmiotów zaliczanych do grupy
IV – V dopuszczalny czas trwania
przerwy w dostawie energii nie
może być dłuższy niż: 24 godziny
w przypadku jednorazowej prze-

rwy awaryjnej i 48 godzin w cią-
gu roku, liczonych od momentu
uzyskania przez przedsiębiorstwo
energetyczne informacji o wystą-
pieniu przerwy w dostarczeniu
energii do momentu przywrócenia
jej dostawy.

Każdy potencjalny odbiorca energii elektrycznej musi zdawać sobie sprawę z faktu, że

energia elektryczna jest towarem i podobnie jak każdy inny towar musi mieć cechy, któ-

re w mniejszym lub większym stopniu będą odpowiadać oczekiwaniom odbiorców.

Rys. 1 Przykładowe kształty prądu w odbiornikach

nieliniowych:

a) układ napędowy, b) prostow-

nik,

c) sprzęt komputerowy

a)

b)

c)

reklama

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 1 2 / 2 0 0 5

21

źródła wyższych

harmonicznych

Rozwój technologii półprzewodniko-

wej dużej mocy daje niewątpliwie duże
korzyści w zakresie automatyki i stero-
wania stając się jednocześnie źródłem
wyższych harmonicznych w sieci. Inne
znaczące źródła generujące wyższe har-
moniczne to na przykład układy napę-
dowe, sprzęt informatyczny, zasilacze
impulsowe, energooszczędne żarów-
ki kompaktowe czy oświetlenie fluore-
scencyjne. Na

rysunku 1 przedstawio-

no przykładowe przebiegi prądów po-
bieranych przez odbiorniki nieliniowe.
Prądy te powodują generowanie wyż-
szych harmonicznych prądu i napięcia,
co ogranicza zdolności przesyłowe i po-
woduje konieczność przewymiarowa-
nia przewodów w instalacjach odbior-
czych (więcej pisaliśmy o tym w nr. 9
i 10 / 2004 „elektro.info”).

Odbiorcy komunalni nie mierzą czę-

stotliwości, zawartości harmonicznych
oraz innych parametrów jakościowych
dostarczonej energii elektrycznej. Kry-
terium rozliczenia jest jedynie ilość zu-
żytej energii czynnej. Urządzeniem mie-
rzącym ilość pobranej energii są liczniki
energii czynnej. Najczęściej spotykamy
liczniki indukcyjne, chociaż coraz bar-
dziej popularne stają się liczniki cyfrowe.
Wypierają one liczniki indukcyjne, po-
nieważ oprócz mocy czynnej mierzą war-
tości takich parametrów jak: moc bier-
na pobrana i oddana do systemu elek-
troenergetycznego, współczynnik mocy
cosϕ i coraz częściej zawartość wyższych
harmonicznych czy rejestrację innych
zdarzeń. Wykonują też pomiary energii
w różnych strefach czasowych i dla róż-
nych grup rozliczeniowych.

Wolny rynek pozwala na kupowa-

nie energii na zasadach TPA (wszyscy
odbiorcy na rynku energii elektrycznej
uzyskają prawo dostępu do sieci prze-
syłowej 1 stycznia 2006 r.). TPA (

Third

Part Access

) jest koncepcją, której histo-

ria sięga lat siedemdziesiątych, powstała
ona w celu stworzenia konkurencji w ta-
kich sektorach infrastrukturalnych, jak
kolej, komunikacja czy energetyka. Ku-
powanie energii w ten sposób daje nam
wolny wybór, sami możemy wybrać do-

stawcę i podpisać z nim umowę, najważ-
niejszym kryterium jest jednak posiada-
nie licznika cyfrowego.

pomiary parametrów sieci

Na rynku dostępne są zarówno mier-

niki parametrów sieci, jak i rejestratory
parametrów i zakłóceń występujących
w sieciach. Analiza sieci ma na celu zba-
danie wartości wielu parametrów, nie-
zbędnych do określenia jakości energii.
Analizatory sieci zbierają próbki napięć
i prądów, i przez układy mikroproce-
sorowe wyznaczają podstawowe wiel-
kości energetyczne i sprawdzają udział
wyższych harmonicznych w tych prze-
biegach. Na jakość zasilania wpływ ma
także przekroczenie mocy zamówionej.
Za przekroczenie mocy zamówionej pła-
cimy kary, jednocześnie powoduje ono
przeciążenia w sieci, utrudniające zacho-
wanie odpowiednich parametrów. Ana-
lizatory sieci z tak zwanym strażnikiem
mocy pozwalają częściowo wyelimino-
wać ten problem, sterując mało ważny-
mi technologicznie obiektami w przy-
padku przekroczenia mocy zamówionej.
Bardziej rozbudowane analizatory, wy-
posażone w programy do analizy mie-
rzonych przebiegów, wykonują pełną
diagnostykę odkształceń napięć i prą-
dów i rejestrują zaburzenia występują-
ce w sieciach. Prądy i napięcia w anali-
zatorach mierzone są przez przekładni-
ki, dzięki czemu nie ma zasadniczych
ograniczeń co do wartości mierzonych
parametrów.

ocena stanu sektora

energetycznego

W znowelizowanej ustawie Prawo

energetyczne pojawiają się sformułowa-
nia dotyczące wymagań jakościowych
energii. Sama poprawa jakości energii
nie może następować jednak z dnia na
dzień. Jest to proces długotrwały, wyma-
gający sporych nakładów finansowych.
Niezbędne jest też wdrożenie w Polsce
programu określającego parametry jako-
ściowe energii w różnych częściach kraju,
na co wpływa zróżnicowanie spółek dys-
trybucyjnych. Taki program wprowadzo-
no już w kilku krajach Europy.