Jakość energii

elektrycznej

wyk. Tomasz Łobos

Tomasz Semla

Jakość energii elektrycznej

Jakość energii elektrycznej to zbiór

parametrów opisujących właściwości

procesu dostarczania energii do

użytkownika w normalnych warunkach

pracy, określających ciągłość zasilania

(długie i krótkie przerwy w zasilaniu) oraz

charakteryzujących napięcie zasilające

(wartość, niesymetrię, częstotliwość,

kształt przebiegu czasowego).

Opracowanie porównania na podstawie

dokumentów:



Projekt ustawy - o zmianie ustawy – Prawo
energetyczne wraz z projektami podstawowych
aktów wykonawczych



Polska Norma: PN-EN 50160 „Parametry napięcia
zasilającego w publicznych sieciach rozdzielczych”

Definicje



Zmiana wartości napięcia - zwiększenie lub zmniejszenie wartości

napięcia, spowodowane zazwyczaj zmianą całkowitego obciążenia

sieci rozdzielczej lub jej części.



Szybka zmiana napięcia - pojedyncza, szybka zmiana wartości

skutecznej napięcia pomiędzy dwoma kolejnymi jego poziomami,

które utrzymują się przez skończony, lecz nieokreślony przedział

czasu.



Wahania napięcia - serie zmian napięcia lub cykliczna zmiana

obwiedni napięcia.



Migotanie światła - wrażenie niestabilności postrzegania

wzrokowego spowodowanego przez bodziec świetlny, którego

luminancja lub rozkład spektralny zmienia się w czasie.

wskaźnik długotrwałego migotania światła



Zapad napięcia zasilającego - nagłe zmniejszenie się napięcia

zasilającego do wartości zawartej w przedziale od 90% do 1%

napięcia deklarowanego po czym, w krótkim czasie, następuje wzrost

napięcia do poprzedniej wartości.





Definicje



Harmoniczne napięcia

napięcie sinusoidalne o częstotliwości równej

całkowitej krotności podstawowej częstotliwości napięcia zasilającego.

Harmoniczne napięcia mogą być określone

indywidualnie, przez ich względną amplitudę odniesioną do napięcia

składowej podstawowej;
łącznie, na przykład przez całkowity współczynnik odkształcenia

harmonicznym THD, obliczony zgodnie z następującym wzorem:





)

(

THD



Interharmoniczne napięcia - napięcie sinusoidalne o częstotliwości
zawartej pomiędzy harmonicznymi.



Asymetria napięcia -

w sieciach trójfazowych stan, w którym wartości

skuteczne napięć fazowych lub kąty fazowe między kolejnymi fazami nie są równe.



Sygnał napięciowy do transmisji informacji -

sygnał nałożony na

napięcie zasilające w celu przesłania informacji w publicznej sieci rozdzielczej i do
urządzeń odbiorców. Można wyróżnić trzy rodzaje takich sygnałów:

sygnały sterowania
sygnały telefonii nośnej
znaczniki sygnałowe

Podmioty przyłączane do sieci dzieli

się na następujące grupy

przyłączeniowe (wg Ustawy):

grupa I - podmioty przyłączane bezpośrednio do sieci przesyłowej,
grupa II - podmioty przyłączane bezpośrednio do sieci rozdzielczej, o

napięciu znamionowym 110 kV, oraz podmioty przyłączane do sieci

rozdzielczej, które wymagają dostaw energii elektrycznej o parametrach

innych niż standardowe, albo podmioty posiadające jednostki wytwórcze

współpracujące z siecią,
grupa III - podmioty przyłączane bezpośrednio do sieci rozdzielczej, o

napięciu znamionowym wyższym niż 1 kV, lecz niższym niż 110 kV,
grupa IV - podmioty przyłączane bezpośrednio do sieci rozdzielczej, o

napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV oraz mocy

przyłączeniowej większej od 40 kW lub prądzie znamionowym

zabezpieczenia przedlicznikowego w torze prądowym większym od 63 A,
grupa V - podmioty przyłączane bezpośrednio do sieci rozdzielczej, o

napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV oraz mocy

przyłączeniowej nie większej niż 40 kW i prądzie znamionowym

zabezpieczenia przedlicznikowego nie większym niż 63 A,
grupa VI - podmioty przyłączane do sieci poprzez tymczasowe

przyłącze, które będzie zgodnie z umową zastąpione przyłączem

docelowym, lub podmioty przyłączone do sieci na czas określony, lecz

nie dłuższy niż 1 rok

Dla podmiotów zasilanych na niskim

napięciu (grupy przyłączeniowe III - V

), ustala się następujące parametry

techniczne energii elektrycznej dla

sieci funkcjonującej bez zakłóceń

Częstotliwość



Według Ustawy wartość średnia częstotliwości mierzonej przez

10sekund w miejscach przyłączenia powinna być zawarta w

przedziale:

50 Hz ± 1% przez 95% tygodnia;
50 Hz + 4% / -6% przez pozostały czas;



Według Normy wartość średnia częstotliwości mierzonej przez

10sekund w miejscach przyłączenia powinna być zawarta w

przedziale:
- dla sieci przyłączonych synchronicznie z systemem

elektroenergetycznym:

50 Hz ± 1% przez 95% roku;
50 Hz + 4% / -6% przez 100% czasu;

- dla sieci bez synchronicznego połączenia z systemem

elektroenergetycznym (np.: sieci zasilających na niektórych wyspach):

50 Hz ± 2% przez 95% tygodnia;
50 Hz ± 15% przez 100% czasu;

Zmiany napięcia

zasilającego



Według Ustawy w każdym tygodniu, 95 % ze zbioru 10
minutowych średnich wartości skutecznych napięcia
zasilającego powinno, wyłączając przerwy w zasilaniu,
mieścić się w przedziale odchyleń ± 10% U



Według Normy W każdym tygodniu, 95 % ze zbioru 10
minutowych średnich wartości skutecznych napięcia
zasilającego powinno mieścić się w przedziale:

± 10%;

+10% / -15% przez 100% czasu;

Szybkie zmiany napięcia -

wartość szybkich zmian

napięcia



Ustawa nie określa.



Według Normy w normalnych warunkach pracy szybka
zmiana napięcia nie przekracza z reguły 5% U

, jednakże w

pewnych okolicznościach, kilka razy w ciągu dnia, mogą
wystąpić zmiany napięcia o krótkim czasie trwania,
osiągające wartość do 10% U

Szybkie zmiany napięcia -

uciążliwość migotania światła



Według Ustawy przez 95% czasu każdego tygodnia,
wskaźnik długookresowego migotania światła P

spowodowanego wahaniami napięcia zasilającego, nie
powinien być większy od 1.



Według Normy w normalnych warunkach pracy – w ciągu
każdego tygodnia – długookresowa uciążliwość migotania
światła spowodowanego wahaniami napięcia powinna
spełniać warunek P

≤1 przez 95% czasu

Zapady napięcia



Ustawa nie określa.



Według Normy w normalnych warunkach pracy oczekiwana
w ciągu roku liczba zapadów napięcia może wynosić od
kilkudziesięciu do 1000. Większość zapadów napięcia
charakteryzuje się czasem trwania krótszym niż 1 sekunda
i głębokością mniejszą niż 60%. Jednakże rzadko mogą
wystąpić zapady głębsze i o dłuższym czasie trwania. Na
pewnych obszarach mogą występować bardzo często
zapady napięcia o głębokości od 10% ÷ 15% U

, jako

następstwo łączenia odbiorników w instalacjach odbiorców.

Krótkie przerwy w zasilaniu



Ustawa określa czas trwania przerw beznapięciowych.



Według Normy w normalnych warunkach pracy roczna
liczba krótkich przerw w zasilaniu mieści się w przedziale
od kilkudziesięciu do kilkuset. Czas trwania około 70%
krótkich przerw w zasilaniu może być mniejsza niż 1
sekunda

Długie przerwy w zasilaniu



Ustawa określa czas trwania przerw beznapięciowych .



Według Normy w normalnych warunkach pracy roczna
częstość występowania przerw w zasilaniu trwających
dłużej niż 3 minuty, może być mniejsza niż 10 lub zbliżać
się do 50 w zależności od obszaru

Przepięcia dorywcze o częstotliwości

sieciowej między przewodami pod

napięciem a ziemią



Ustawa nie określa.



Według Normy w pewnych okolicznościach zwarcie
występujące w sieci po stronie pierwotnej transformatora
wytworzy w czasie, w którym przepływa prąd zwarcia,
przepięcie dorywcze po stronie niskiego napięcia. Wartości
skuteczne takich przepięć nie przekraczają z reguły 1,5kV

Przepięcia przejściowe między

przewodami pod napięciem a ziemią



Ustawa nie określa.



Według Normy wartości szczytowe przepięć przejściowych
z reguły nie będą przekraczały 6kV, jednakże sporadycznie
występują także większe wartości. Czas narastania
obejmuje szeroki przedział, począwszy od milisekund w dół,
do czasów znacznie mniejszych od milisekund

Asymetria napięcia zasilania



Według Ustawy w ciągu każdego tygodnia, 95% ze zbioru 10

minutowych średnich wartości skutecznych:

składowej symetrycznej kolejności przeciwnej napięcia

zasilającego U

, powinno mieścić się w przedziale od 0%

do 2% wartości składowej kolejności zgodnej U

;

dla każdej harmonicznej napięcia zasilającego, powinno

być mniejsze lub równe wartościom określonym w tabeli.



Według Normy w normalnych warunkach pracy, w ciągu

każdego tygodnia, 95% ze zbioru 10-cio minutowych średnich

wartości skutecznych składowej symetrycznej kolejności

przeciwnej napięcia zasilającego powinno mieścić się w

przedziale od 0 do 2 % wartości składowej kolejności zgodnej.

Na pewnych obszarach, na których występują instalacje

odbiorców przyłączone częściowo jednofazowo, lub między 2

fazy, niesymetria w sieci trójfazowej osiąga wartość do około 3%

Harmoniczne nieparzyste

Harmoniczne parzyste

Nie będące krotnością 3

Będące krotnością 3

Rząd harmonicznej (h)

Wartość względna

napięcia w %

składowej podstawowej

Rząd

harmonicznej

(h)

Wartość

względna

napięcia w

% składowej

podstawowe

j U

Rząd

harmoniczne

j (h)

Wartość względna

napięcia w % składowej

podstawowej U

5
7

11
13
17
19
23
25

6%
5%

3,5%

3%
2%

1,5%
1,5%
1,5%

3
9

>15

1,5%
0,5%
0,5%

2
4

2%
1%

0,5%

Harmoniczne napięcia

zasilania



Według Ustawy współczynnik odkształcenia harmonicznymi
napięcia zasilającego THD, uwzględniające wyższe
harmoniczne do rzędu 40, powinien być mniejszy lub równy
8%



Według Normy w normalnych warunkach pracy, w ciągu
każdego tygodnia, 95% ze zbioru 10-cio minutowych średnich
wartości skutecznych każdej harmonicznej napięcia powinno
być mniejsze lub równe wartościom podanym w tablicy.
Rezonanse mogą spowodować wystąpienie większych wartości
dla indywidualnej harmonicznej. Współczynnik THD napięcia
zasilającego powinien być nie większy niż 8%

Harmoniczne nieparzyste

Harmoniczne parzyste

Nie będące krotnością 3

Będące krotnością 3

Rząd

harmonicznej (h)

Wartość względna

napięcia w %

składowej

podstawowej U

Rząd harmonicznej (h)

Wartość

względna

napięcia w %

składowej

podstawowej U

Rząd harmonicznej (h)

Wartość

względna

napięcia w %

składowej

podstawowej

5
7

11
13
17
19
23
25

6%
5%

3,5%

3%
2%

1,5%
1,5%

(

)

3
9

>21

1,5%
0,5%
0,5%

2
4

6…24

2%
1%

0,5%

Interharmoniczne napięcia



Ustawa nie określa.



Według Normy w pewnych przypadkach interharmoniczne,
nawet o małych wartościach powodują migotanie światła
lub zakłócenia pracy układów sterowania częstotliwością
akustyczną

Sygnał napięciowy do transmisji

informacji nałożony na napięcie

zasilające



Ustawa nie określa.



Według Normy w niektórych krajach dopuszcza się
wykorzystanie, przez dostawcę energii, publicznych sieci
rozdzielczych do przesyłania sygnałów. W czasie,
stanowiącym 99% dnia, wartości sygnałów napięcia,
uśrednione w ciągu 3 sekund, powinny być mniejsze lub
równe wartościom podanym na rysunku

Dla podmiotów zasilanych na napięciu

powyżej 1kV (grupy przyłączeniowe

I i II), ustala się następujące

parametry techniczne energii

elektrycznej dla sieci funkcjonującej

bez zakłóceń

Częstotliwość



Według Ustawy wartość średnia częstotliwości mierzonej przez

10sekund w miejscach przyłączenia powinna być zawarta w

przedziale:

50 Hz ± 1% przez 95% tygodnia;
50 Hz + 4% / -6% przez pozostały czas;



Według Normy wartość średnia częstotliwości mierzonej przez

10sekund w miejscach przyłączenia powinna być zawarta w

przedziale:
- dla sieci przyłączonych synchronicznie z systemem

elektroenergetycznym:

50 Hz ± 1% przez 95% roku;
50 Hz + 4% / -6% przez 100% czasu;

- dla sieci bez synchronicznego połączenia z systemem

elektroenergetycznym (np.: sieci zasilających na niektórych wyspach):

50 Hz ± 2% przez 95% tygodnia;
50 Hz ± 15% przez 100% czasu;

Zmiany napięcia

zasilającego



Według Ustawy w każdym tygodniu, 95 % ze zbioru 10
minutowych średnich wartości skutecznych napięcia
zasilającego powinno mieścić się w przedziale odchyleń:

± 10% U

dla sieci 110 i 220 kV;

+5% / -10% U

dla sieci o napięciu znamionowym

400kV



Według Normy w normalnych warunkach pracy, wyłączając
przerwy w zasilaniu, w ciągu każdego tygodnia 95 % ze
zbioru 10 minutowych średnich wartości skutecznych
napięcia zasilającego powinno mieścić się w przedziale U

± 10%

Szybkie zmiany napięcia -

wartość szybkich zmian

napięcia



Ustawa nie określa.



Według Normy w normalnych warunkach pracy szybka
zmiana napięcia nie przekracza z reguły 4% U

, jednakże w

pewnych okolicznościach, kilka razy w ciągu dnia, mogą
wystąpić zmiany napięcia o krótkim czasie trwania,
osiągające wartość do 6% U

Szybkie zmiany napięcia -

uciążliwość migotania światła



Według Ustawy przez 95% czasu każdego tygodnia,
wskaźnik długookresowego migotania światła P

spowodowanego wahaniami napięcia zasilającego, nie
powinien być mniejszy od 0,8.



Według Normy w normalnych warunkach pracy, w
dowolnym jednotygodniowym okresie, długookresowa
uciążliwość migotania światłą spowodowanego wahaniami
napięcia powinna spełniać warunek Plt≤1 przez 95% czasu

Zapady napięcia



Ustawa nie określa.



Według Normy w normalnych warunkach pracy oczekiwana
w ciągu roku liczba zapadów napięcia może wynosić od
kilkudziesięciu do 1000. Większość zapadów napięcia
charakteryzuje się czasem trwania krótszym niż 1 sekunda
i głębokością mniejszą niż 60%. Jednakże rzadko mogą
wystąpić również zapady głębsze i o dłuższym czasie
trwania. Na pewnych obszarach mogą występować bardzo
często zapady napięcia o głębokości od 10% ÷ 15% U

jako następstwo łączenia odbiorników w instalacjach
odbiorców.

Krótkie przerwy w zasilaniu



Ustawa określa czas trwania przerw beznapięciowych.



Długie przerwy w zasilaniu



Ustawa określa czas trwania przerw beznapięciowych .



Przepięcia dorywcze o częstotliwości

sieciowej między przewodami pod

napięciem a ziemią



Ustawa nie określa.



Według Normy przepięcia dorywcze o częstotliwości sieciowej

występują głównie w czasie trwania doziemienia w

publicznych sieciach rozdzielczych lub w instalacji odbiorcy i

zanika po usunięciu zwarcia. Wartość oczekiwana takiego

przepięcia zależy od sposobu uziemienia punktu neutralnego

sieci. W sieciach z punktem neutralnym uziemionym

bezpośrednio lub przez impedancję, przepięcie nie powinno z

reguły przekraczać 1,7 U

. W sieciach z izolowanym punktem

neutralnym, oraz w sieciach kompensowanych, przepięcie nie

powinno przekraczać wartości 2,0 U

. Sposób uziemienia

punktu neutralnego określony jest przez dostawcę.

Przepięcia przejściowe między

przewodami pod napięciem a ziemią



Ustawa nie określa.



Według Normy przepięcia przejściowe w sieciach SN
powodowane są procesami łączeniowymi lub bezpośrednio,
lub na zasadzie indukcji – wyładowaniami
atmosferycznymi. Przepięcia łączeniowe mają z reguły
mniejsze amplitudy, niż przepięcia powodowane
wyładowaniami atmosferycznymi. Mogą one jednak
odznaczać się krótszym czasem narastania i dłuższym
czasem trwania.

Asymetria napięcia zasilania



Według Ustawy w ciągu każdego tygodnia, 95% ze zbioru 10
minutowych średnich wartości skutecznych:

składowej symetrycznej kolejności przeciwnej napięcia
zasilającego U

, powinno mieścić się w przedziale od

0% do 1% wartości składowej kolejności zgodnej U

;

dla każdej harmonicznej napięcia zasilającego, powinno
być mniejsze lub równe wartościom określonym w
tabeli 1.



Według Normy w normalnych warunkach pracy, w ciągu
każdego tygodnia, 95% ze zbioru 10-cio minutowych średnich
wartości skutecznych składowej symetrycznej kolejności
przeciwnej napięcia zasilającego powinno mieścić się w
przedziale od 0 do 2 % wartości składowej kolejności zgodnej.
Na pewnych obszarach występuje asymetria do 3%

Harmoniczne nieparzyste

Harmoniczne parzyste

Nie będące krotnością 3

Będące krotnością 3

Rząd

harmonicznej (h)

Wartość względna

napięcia w %

składowej

podstawowej U

Rząd harmonicznej (h)

Wartość

względna

napięcia w %

składowej

podstawowej U

Rząd harmonicznej (h)

Wartość

względna

napięcia w %

składowej

podstawowej

2%
2%

1,5%
1,5%

1%
1%

0,7%
0,7%

3
9

>21

2%
1%

0,5%
0,5%

5
7

11
13
17
19
23
25

>25





2
4

1,5%

0,5%

Harmoniczne napięcia

zasilania



Według Ustawy współczynnik odkształcenia harmonicznymi
napięcia zasilającego THD, uwzględniające wyższe
harmoniczne do rzędu 40, powinien być mniejszy lub równy
8%.



Harmoniczne nieparzyste

Harmoniczne parzyste

Nie będące krotnością 3

Będące krotnością 3

Rząd

harmonicznej (h)

Wartość względna

napięcia w %

składowej

podstawowej U

Rząd harmonicznej (h)

Wartość

względna

napięcia w %

składowej

podstawowej U

Rząd harmonicznej (h)

Wartość

względna

napięcia w %

składowej

podstawowej

5
7

11
13
17
19
23
25

6%
5%

3,5%

3%
2%

1,5%
1,5%
1,5%

3
9

15
21

1,5%
0,5%
0,5%

2
4

6…24

2%
1%

0,5%

Interharmoniczne napięcia



Ustawa nie określa.



Według Normy w pewnych przypadkach interharmoniczne,
nawet o małych wartościach powodują migotanie światła
lub zakłócenia pracy układów sterowania częstotliwością
akustyczną.

Sygnał napięciowy do transmisji

informacji nałożony na napięcie

zasilające



Ustawa nie określa.



Według Normy w niektórych krajach dopuszcza się
wykorzystanie, przez dostawcę energii, publicznych sieci
rozdzielczych do przesyłania sygnałów. W czasie, stanowiącym
99% dnia, wartości sygnałów napięcia, uśrednione w ciągu 3
sekund, powinny być mniejsze lub równe wartościom podanym
na rysunku. Dla częstotliwości zawartych w przedziale od
9kHz do 95kHz wartości są w trakcie rozważań.

Czas trwania przerw

beznapięciowych wg Ustawy

Dla podmiotów zaliczanych do grup przyłączeniowych I do

III i VI dopuszczalny czas trwania jednorazowej przerwy

awaryjnej w dostarczaniu energii elektrycznej oraz

dopuszczalny łączny czas trwania w ciągu roku wyłączeń

awaryjnych określa umowa sprzedaży energii elektrycznej

lub umowa przesyłowa.

Dla podmiotów zaliczanych do grup przyłączeniowych IV i V

dopuszczalny czas trwania jednorazowej przerwy

awaryjnej w dostarczaniu energii elektrycznej nie może

przekroczyć 24 godzin, natomiast czas trwania wyłączeń

awaryjnych w ciągu roku nie może przekroczyć 48 godzin.

Przedsiębiorstwo określa dla poszczególnych grup

przyłączeniowych dopuszczalne poziomy zaburzeń

parametrów technicznych nie powodujących pogorszenia

parametrów technicznych określonych w ustawie lub w

umowie sprzedaży energii elektrycznej bądź w umowie

przesyłowej.

Utrzymanie dolnych

parametrów napięcia zasilania

według Ustawy

Warunkiem utrzymania dolnych

parametrów napięcia zasilającego w

granicach określonych w powyższych

punktach (dla wszystkich grup

przyłączeniowych), jest pobieranie przez

odbiorcę mocy nie większej od mocy

umownej, przy współczynniku tgφ < 0,4

Zestawienie tabelaryczne – porównanie

Ustawy i Normy dla odbiorców zasilanych z

sieci nN i dla grup przyłączeniowych III - V

Polska norma

Ustawa

Uwagi:

50Hz±1%

(przez 95% roku)

50Hz±1%

(przez 95% roku)

Częstotliwość

50 Hz + 4% / -6%

(przez pozostały czas)

50 Hz + 4% / -6%

(przez 100% czasu)

Ustawa nie określa

podziału sieci ze względu

na synchroniczne bądź

niesynchroniczne

połączenia z systemem

elektroenergetycznym.

2. Zmiany napięcia

zasilającego.

± 10%

± 10% U

Przez 95% czasu.

3. Szybkie zmiany

napięcia

zasilającego:

3.1 Wartość

szybkich zmian

napięcia.

- ?5%U

;

kilka razy w ciągu dnia, zmiany o krótkim

czasie trwania ?10%U

3.2 Uciążliwość

migotania światła.

Przez 95% czasu

4. Zapady napięcia.

od kilkudziesięciu do 1000;

Zestawienie tabelaryczne – porównanie Ustawy i

Normy dla odbiorców zasilanych z nN i dla grup

przyłączeniowych III - V

5. Krótkie przerwy

w zasilaniu.

- od kilkudziesięciu do kilkuset;

Czas trwania około 70% może być

mniejszy niż 1 sekunda.

6. Długie przerwy

w zasilaniu.

- czas trwania powyżej 3 minut;

ich liczba mieści się w granicach od

kilku do 50 w zależności od obszaru.

Grupy IV i V:

- jednorazowa przerwa

awaryjna nie może

przekroczyć 24 godzin,

czas trwania wyłączeń

awaryjnych nie może

przekroczyć 48 godzin w

ciągu roku

7. Przepięcia

dorywcze o

częstotliwości

sieciowej między

przewodami pod

napięciem a ziemią.

- Niekiedy zwarcie występujące w sieci

po stronie SN transformatora

wytworzy przepięcie dorywcze po

stronie nN;

Wartości skuteczne takich przepięć

nie przekraczają z reguły 1,5kV.

8. Przepięcia

przejściowe między

przewodami pod

napięciem a ziemią.

- Wartości szczytowe przepięć

przejściowych z reguły nie będą

przekraczały 6kV;

sporadycznie występują także większe

wartości;

Czas narastania: milisekundy i mniej.

9. Asymetria

napięcia zasilania.

=(0÷2)% · U

Na pewnych obszarach niesymetria

fazowa do 3%.

- U

=(0÷2)% · U

;

W ciągu każdego tygodnia,

95% ze zbioru 10

minutowych średnich

wartości skutecznych

10. Harmoniczne

napięcia.

- THD ?8%;

Dla każdej harmonicznej

napięcia zasilającego,

powinno być mniejsze lub

równe wartościom

określonym w tabeli.

Zestawienie tabelaryczne – porównanie

Ustawy i Normy dla odbiorców zasilanych z

sieci powyżej 1kV i dla grup

przyłączeniowych I i II

Polska norma

Ustawa

Uwagi:

50 Hz ± 1% przez 95% roku;

50 Hz ± 1% przez 95% tygodnia;

1. Częstotliwość:

50 Hz + 4% / -6%

(przez 100% czasu)

50 Hz + 4% / -6%

(przez pozostały czas)

Ustawa nie określa podziału sieci

ze względu na synchroniczne

bądź niesynchroniczne połączenia

z systemem

elektroenergetycznym

2. Zmiany napięcia

zasilającego.

Wartość napięcia powinna mieścić się w przedziale

±10%

·U

Wartość napięcia powinna mieścić się w
przedziale

±10%

·U

- U

- deklarowane napięcie zasilające;

- wyłączając przerwy w zasilaniu;

- 95% ze zbioru 10minutowych

przedziałów średnich wartości

skutecznych)

3. Szybkie zmiany

napięcia

zasilającego;

- ±4% U

– warunki normalnej pracy;

±6% U

– ponadnormatywne szybkie zmiany

mogące się zdarzyć kilka razy na dzień

- U

- deklarowane napięcie zasilające

- Normalne warunki pracy

3.1 Wartość

szybkich zmian

napięcia.

3.2 Uciążliwość

migotania światła.

?1 przez 95% czasu.

W normalnych warunkach pracy

– w ciągu każdego tygodnia

4. Zapady napięcia.

- W normalnych warunkach pracy oczekiwana liczba

zapadów napięcia może wynosić do 1000;

Większość z nich - czasem trwania krótszy niż 1

sekunda i głębokość mniejsza niż 60%;

Rzadko mogą wystąpić zapady głębsze i o

dłuższym czasie trwania;

Występowanie bardzo częste zapadów napięcia o

głębokości od 10% ÷ 15% U

, jako następstwo

łączenia odbiorników w instalacjach odbiorców.

Zestawienie tabelaryczne – porównanie

Ustawy i Normy dla odbiorców zasilanych z

nN i dla grup przyłączeniowych III - V

5. Krótkie przerwy

w zasilaniu.

- od kilkudziesięciu do kilkuset;

- czas trwania około 70% z nich może być mniejsza

niż 1 sekunda;

6. Długie przerwy

w zasilaniu.

- czas trwania powyżej 3 minut;

- ich liczba mieści się w granicach od kilku do 50 w

zależności od obszaru.

Grupy przyłączeniowe IV i V:

- jednorazowa przerwa awaryjna nie może

przekroczyć 24 godzin,

- czas trwania wyłączeń awaryjnych nie

może przekroczyć 48 godzin na rok.

Roczna częstość występowania (krótkich)

przerw w zasilaniu

7. Przepięcia

dorywcze o

częstotliwości

sieciowej między

przewodami pod

napięciem a ziemią.

- w sieciach z punktem neutralnym uziemionym

bezpośrednio lub przez impedancję, przepięcie nie

powinno z reguły przekraczać 1,7 U

- w sieciach z izolowanym punktem neutralnym,

oraz w sieciach kompensowanych, przepięcie nie

powinno przekraczać wartości 2,0 U

- występują głównie w czasie trwania

doziemienia w publicznych sieciach
rozdzielczych lub w instalacji odbiorcy i

zanikają po usunięciu zwarcia;

- wartość takiego przepięcia zależy od

sposobu uziemienia punktu neutralnego

sieci;

- sposób uziemienia punktu neutralnego

określony jest przez dostawcę.

8. Przepięcia

przejściowe między

przewodami pod

napięciem a ziemią.

Przepięcia przejściowe w sieciach SN powodowane

są:

- procesami łączeniowymi lub bezpośrednio, lub na

zasadzie indukcji – wyładowaniami

atmosferycznymi;

- przepięcia łączeniowe mają z reguły mniejsze

amplitudy, niż przepięcia powodowane

wyładowaniami atmosferycznymi (mogą jednak

odznaczać się krótszym czasem narastania i

dłuższym czasem trwania).

9. Asymetria

napięcia zasilania.

- składowa symetryczna kolejności przeciwnej

napięcia zasilającego powinno mieścić się w

przedziale od 0% do 2% wartości składowej

kolejności zgodnej;

- na pewnych obszarach występuje asymetria do

3%.

- składowa symetryczna kolejności

przeciwnej napięcia zasilającego powinno

mieścić się w przedziale od 0% do 2%

wartości składowej kolejności zgodnej.

W normalnych warunkach pracy, w ciągu

każdego tygodnia, 95% ze zbioru 10-cio

minutowych średnich wartości skutecznych

10. Harmoniczne

napięcia.

Współczynnik THD napięcia zasilającego powinien

być nie większy niż 8%.

Współczynnik THD napięcia zasilającego

powinien być mniejszy lub równy 8%.

Dokładnie w tabeli

Wpływ asymetrii zasilania na

urządzenia

elektroenergetyczne

Maszyny indukcyjne
Generatory synchroniczne
Pojemność transformatorów, kabli i
linii
Transformatory

Wpływ asymetrii zasilania na

maszyny indukcyjne

W przypadku asymetrii zasilania wirujące pole magnetyczne przybiera kształt

eliptyczny zamiast kołowego. W przypadku maszyn indukcyjnych napotykamy na

trzy rodzaje problemów związanych z asymetrią. Problemy te są następujące:

Maszyna nie może wytworzyć pełnego momentu
obrotowego z uwagi na fakt, że wirujące pole składowej
przeciwnej wytwarza moment hamujący, który należy
odjąć od momentu znamionowego, skojarzonego z
normalnym stanem pracy maszyny.



Łożyska maszyny mogą ulec uszkodzeniu mechanicznemu, z
uwagi na składowe momentu obrotowego o podwojonych
częstotliwościach.



Stojan, a zwłaszcza wirnik grzeją się nadmiernie,
powodując szybsze starzenie termiczne.

Wpływ asymetrii zasilania na

generatory synchroniczne

Generatory synchroniczne to również maszyny

prądu przemiennego, używane także w

lokalnych siłowniach i ciepłowniach. Wykazują

zbliżone zjawiska do opisanych dla maszyn

indukcyjnych, lecz głównie uszkodzenia

powoduje nadmierne nagrzewanie. Specjalną

uwagę należy zwrócić na projektowanie

uzwojeń tłumiących wirnika, gdzie indukowany

jest prąd składowych przeciwnej i zerowej.

Wpływ asymetrii zasilania na

pojemność

transformatorów,

kabli i linii

Pojemność transformatorów, kabli i linii redukowana

jest za sprawą składowej przeciwnej. Granice pracy

określane są przez wartość skuteczną prądu

całkowitego, w którego skład wchodzą także

„bezużyteczne” składowe przeciwne prądów. Musi to

być brane pod uwagę w przypadku nastaw progów

zadziałania zabezpieczeń, reagujących na prąd

całkowity. Maksymalną przepustowość określa się

więc po uwzględnieniu współczynnika korekcyjnego,

podawanego przez producenta, co jest pomocne przy

wydzielaniu większej części systemu dla zapewnienia

prawidłowego zasilania obciążeń.

Wpływ asymetrii zasilania na

transformatory

Transformatory w równej mierze reagują na składowe

napięciowe zgodne, co przeciwne. Ich zachowanie

względem składowej zerowej napięcia zależy od

sposobów połączeń strony pierwotnej i wtórnej, a

zwłaszcza od obecności przewodu neutralnego. Dla

przykładu, jeżeli jedna strona zbudowana jest jako

trójfazowa czteroodczepowa, prąd w przewodzie

neutralnym może płynąć. Jeżeli uzwojenia drugiej strony

połączono w trójkąt, prądy składowej zerowej są

zamieniane na prądy krążące w tymże uzwojeniu

(wytwarzające ciepło). Skojarzony z tymi prądami

strumień magnetyczny przepływający przez czesci

konstrukcyjne maszyny takie jak kadź powoduje straty

uboczne, co niejednokrotnie wymaga przemianowania

transformatora.

Zmniejszenie efektu

asymetrii

Dla zmniejszenia efektu asymetrii może być podjęte kilka

działań, różniących się od siebie skalą złożoności

technicznej.

Wśród nich rozróżniamy:

ponowne rozłożenie obciążeń w sposób zapewniający lepszą

symetrię;
dzięki zmianie parametrów pracy układów lub systemów.
połączeniu w węzłach niezrównoważonych obciążeń z układem o

wyższej mocy zwarciowej lub poprzez inne rozwiązania

wpływające na zmniejszenie impedancji wewnętrznej w celu

redukcji wpływu prądów składowej przeciwnej (powoduje spadki

napięć składowych przeciwnych).
stosowanie specjalnych transformatorów, znanych jako

transformatory Scotta i Steinmetza.
specjalne szybkie układy energoelektroniczne, jak kompensatory

typu „STATIC VAR”

Wnioski dotyczące niesymetrii

zasilania

Niesymetria jest poważnym problemem

jakości energii, występującym głównie w

sieciach dystrybucyjnych, jak np.

biurowce o bardzo rozbudowanej sieci

komputerowej lub oświetleniowej.

Problem ten jednak można w dość łatwy

sposób wymierzyć w jednostkach

umożliwiających porównanie z normami.

Zaburzenia jakości energii

elektrycznej – wyższe

harmoniczne

Zakłady przemysłowe zużywają ponad 55%

wytworzonej energii elektrycznej. Będąc największym

odbiorcą, są też znaczącym źródłem pogarszania

jakości energii elektrycznej. Przyczyną tego zjawiska

jest coraz większa ilość odbiorników nieliniowych (z

urządzeniami energoelektronicznymi). Odbiorniki te z

jednej strony umożliwiają stosowanie coraz nowszych

technologii oraz oszczędzania energii, a

równocześnie eksploatowane w sposób niewłaściwy

(lub też ich konstrukcja powoduje pracę generującą

zakłócenia) są przyczyną pogarszania się jakości

energii elektrycznej.

Urządzenia generujące

harmoniczne

Wszystkie obciążenia nieliniowe wywołują prądy

obciążone harmonicznymi. Obejmują one

Obciążenia jednofazowe, na przykład:

zasilacze z przetwarzaniem energii (SMPS)
stateczniki
małe systemy zasilania bezprzerwowego (UPS)

Obciążenia trójfazowe, na przykład:

napędy bezstopniowe
duże systemy zasilania bezprzerwowego (UPS)

Urządzenia generujące

harmoniczne - obciążenia

jednofazowe

Zasilacze z przetwarzaniem energii – zamiast

zasilania ciągłego z sieci, zasilacz pobiera

impulsy prądu zawierające duże ilości trzecich i

wyższych harmonicznych.

UPS – jednofazowe systemy zasilania

bezprzerwowego wykazują parametry bardzo

podobne do zasilaczy z przetwarzaniem energii.

Stateczniki - stosowane są w lampach

kompaktowych, które coraz częściej zastępują

tradycyjne źródła światła. Dużą wadą

stateczników jest generacja wyższych

harmonicznych w prądzie wejściowym.

Urządzenia generujące

harmoniczne - obciążenia

trójfazowe

Napędy bezstopniowe i duże UPS’y– ich

budowa jest oparta na mostku trójfazowym(6-

pulsowym). Mostek 6-pulsowy wytwarza

harmoniczne 6-go rzędu +/-1 (o jeden rząd

więcej lub mniej od wielokrotności 6).

Znacznie zmniejszenie wartości harmoniczny

jest osiągane poprzez zastosowanie mostka

12-pulsowego. Dalszy wzrost liczby pulsów do

24 uzyskany dzięki zastosowaniu dwóch

równoległych 12-pulsowych jednostek

zmniejsza jeszcze bardziej wartości

harmonicznych, lecz pociąga to za sobą coraz

większe koszty.

Problemy z harmonicznymi

wewnątrz instalacji



Problemy wywołane przez harmoniczne napięcia:

odkształcenia napięcia,
silniki indukcyjne,
przejście przez zero;



problemy wywołane harmonicznymi prądu:

przeciążenie przewodów neutralnych,
przegrzanie transformatorów,
niepożądane zadziałanie wyłączników automatycznych,
naskórkowość;

Sposoby łagodzenia wpływu

harmonicznych



Filtry bierne –

zapewnienia ścieżki niskiej impedancji dla prądów

harmonicznych, aby płynęły one przez filtr a nie przez instalacje.



Transformatory izolacyjne –

eliminacja 3 harmonicznej z

instalacji w wyniku zamknięcia jej w uzwojeniu trójkąta połączonego w
trójkąt



Filtry aktywne –

pomiar odkształcenia prądu, w filtrze

generowana jest replika harmonicznej prądu, a z układu zasilania
pobierana jest jedynie składowa podstawowa.

Schematy

Filtr
bierny

Transformator izolacyjny

Filtr aktywny

Wnioski dotyczące zawartości

harmonicznych

Praktycznie wszystkie nowoczesne urządzenia elektryczne i

elektroniczne zawierają zasilacze impulsowe (SMPS) lub w

jakiś inny sposób kontrolują moc, stanowią zatem obciążenie

nieliniowe. Obciążenia liniowe są stosunkowo rzadkie, a do

nielicznych typowych przykładów należą obwody

oświetleniowe z żarówkami żarnikowymi bez ściemniaczy czy

grzejniki bez sterownika elektronicznego.

Wymagania, które maja spełniać urządzenia nie zostały jeszcze

dostatecznie szczegółowo ustalone w normach, aby wpływać

skutecznie na zakłócenia harmoniczne generowane przez

urządzenia elektroniczne takie jak komputery osobiste. Ta

właśnie klasa urządzeń wywołuje w dzisiejszych czasach

wiele problemów związanych z harmonicznymi w przemyśle i

handlu częściowo, dlatego ze takich urządzeń jest bardzo

wiele a dodatkowo dlatego, ze rodzaj harmonicznych

generowanych przez PC (harmoniczne 3-go rzędu) jest

bardzo kłopotliwy.

Niezawodność zasilania

Koszty niskiej jakości

zasilania

Szacuje się, że problem niskiej jakości zasilania

kosztuje Unię Europejską 10 mld Є rocznie,

natomiast nakłady na środki zapobiegawcze

wynoszą zaledwie 5% tej kwoty.

Odpowiedź na pytanie: Ile pieniędzy należy

zainwestować w działania zapobiegawcze, aby

zminimalizować ryzyko awarii? Leży w naturze

problemu niskiej jakości zasilania jak również

w ocenie, jak dany problem wpływa na

działalność firmy.

Koszty niskiej jakości zasilania

– zaburzenia harmoniczne

Z ekonomicznego punktu widzenia harmoniczne

prowadzą do skrócenia czasu eksploatacji urządzeń,

zmniejszonej sprawności energetycznej oraz

podatności na niepożądane zadziałanie wyłączników.

Koszty niepożądanego zadziałania wyłączników, tak

jak każdego nieplanowanego przestoju, mogą być

bardzo wysokie. Bardzo kosztowny jest także

krótszy okres eksploatacji urządzeń.

Koszty związane z działaniami zapobiegawczymi są

stosunkowo niewielkie i obejmują jedynie

prawidłowo zaprojektowaną instalację i odpowiedni

wybór urządzeń poprawiających jakość energii.

Koszty niskiej jakości zasilania

– zapady napięcia

Krzywa ITIC przedstawia tolerancję sprzętu na

wszelkiego rodzaju zaburzenia napięcia. Linie

ciągłe przedstawiają maksymalne i minimalne

napięcie mieszczące się w granicach tolerancji, nie

mające wpływu na funkcjonowanie maszyn.

Koszty niskiej jakości zasilania

– zapady napięcia

Wiele zapadów napięcia jest wywołanych awariami sieci

zasilającej, a ich wielkość zależy od usytuowania

generatora, miejsca awarii i punku pomiaru.

Koszty ponoszone w wyniku zapadów napięcia trwających

mniej niż 1 sek są już bardzo duże.

Podczas pewnego badania w okresie 10 miesięcy

zanotowano 858 zakłóceń z których 42 doprowadziły do

zakłóceń i start finansowych w kwocie 600 000 Є

Systemy zasilania bezprzerwowego On-line, (zasilanie

odbywa się bez przerwy z baterii w sposób ciągły

ładowanych z sieci) są odporne na zapady napięcia

natomiast jednostki zasilane off-line są mniej bezpieczne,

ponieważ utrata zasilania musi być wykryta aby

rozpocząć zasilanie z generatora wewnętrznego. Jeśli

próg zadziałania jest zbyt wrażliwy, system zasilania

bezprzerwowego (UPS) włącza i wyłącza się często i

niepotrzebnie. Natomiast jeśli ten próg jest ustawiony

zbyt nisko, zapady napięcia oddziałują na obciążenie.

Koszty niskiej jakości zasilania

– przepięcia

Skutki uszkodzeń powstałych w wyniku zjawisk

przejściowych mogą być natychmiastowe (np. duża

awaria elektrowni, uszkodzenie danych w komputerach

czy uszkodzenie kabli). Takie skutki mogą pojawić się też

po jakimś czasie przy czym każde zakłócenie wywołane

zjawiskiem przejściowym niszczy instalację częściowo,

zanim dochodzi do awarii. Trzeba brać tu pod uwagę

koszt wymiany zepsutego urządzenia i koszt przestoju.

Ochrona jest stosunkowo tania. Podstawowym

wymaganiem jest instalacja uziemienia zapewniająca

niską impedancję w szerokim zakresie częstotliwości

oraz dobre połączenie o niskiej impedancji z uziomem.

System przeciwpiorunowy powinien mieć odpowiednią

konstrukcję biorącą pod uwagę czynniki przejściowe

takie jak ilość wyładowań atmosferycznych w ciągu roku.

Wnioski dotyczące kosztów

niskiej jakości zasilania

Ryzyko handlowe wywołane problemami
jakości zasilania jest bardzo poważne
nawet dla sektorów nie korzystających z
wysokorozwiniętych technologii – naraża
i te sektory na duże straty finansowe.
Zapobieganie powstawaniu takich
problemów jest stosunkowo tanie.

Metody oceny parametrów

jakościowych energii

elektrycznej

Zmiany parametrów jakościowych energii mają w

znacznej mierze charakter losowy i dzielą się na

szybko- i wolno-zmienne. Do ich analizy konieczne

jest zastosowanie metod probabilistycznych.
Parametry takie, jak: częstotliwość, udział wyższych

harmonicznych czy też asymetria, zmieniają się

stosunkowo wolno w czasie i dlatego do ich analizy

można zastosować prostą funkcję losową X(t).
Do analizy zmian napięcia konieczne jest

stosowanie modelu stochastycznego o dwóch

składowych funkcjach losowych X

(t), X

(t) (należy

uwzględnić wolnozmienne odchylenia napięcia i

szybkozmienne wahania).

Metody oceny parametrów

jakościowych energii

elektrycznej

Szacowana wartość średnia parametru oraz jego

wariancja próby





wartość średnia

parametru:

Wariancja próby:















Określenie średniego odchylenia parametru od wartości

znamionowej























Średnie odchylenie

parametru od wartości
znamionowej:

Wariancja próby względem

wartości znamionowej:

Metody oceny parametrów

jakościowych energii

elektrycznej

Przyjmując, że parametr X ma rozkład normalny,

można określić przedział parametru z

prawdopodobieństwem 1-2α. Wyznaczenie

skrajnych wartości Xd i Xg które spełniają

zależność:













nie sprawia większych
problemów

Metody oceny parametrów

jakościowych energii

elektrycznej

Dla standaryzowanego rozkładu normalnego można zapisać:



















)

(

gdzie Φ jest funkcją Laplace’a

jak również:









Ostatecznie:



















Badania własne – wyższe

harmoniczne napięcia



Poziom harmonicznych napięcia zasilania w sali komputerowej
przy wyłączonych komputerach – THD

= 3,6%



Natomiast poziom harmonicznych napięcia zasilania w sali
komputerowej przy włączonych trzech komputerach – THD

= 4,2%

Badania własne – wyższe

harmoniczne napięcia



Poziom wyższych harmoniczny – świetlówka kompaktowa –
THD

= 13,7%

Badania własne – wyższe

harmoniczne napięcia

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39
Slide 40
Slide 41
Slide 42
Slide 43
Slide 44
Slide 45
Slide 46
Slide 47
Slide 48
Slide 49
Slide 50
Slide 51
Slide 52
Slide 53
Slide 54
Slide 55
Slide 56
Slide 57
Slide 58
Slide 59
Slide 60
Slide 61
Slide 62
Slide 63
Slide 64
Slide 65
Slide 66
Slide 67
Slide 68
Slide 69