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
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
A
ukasz Kaczmarczyk
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.
upując energię elektryczną wyma- i współczynnik mocy, wyznaczający bez znaczenia są również
a)
Kgamy od dostawcy produktu do- poziom mocy biernej. W zakresie czę- przerwy w zasilaniu, któ-
brej jakości, bardzo często nie zdając stotliwości sieciowej wymagania sie- re zdefiniowano jako:
sobie sprawy, że to właśnie my jako od- ci pracujących synchronicznie w sys- planowane, gdy od-
żð
biorca również bywamy przyczyną po- temie elektroenergetycznym zawiera- biorca jest wcześniej
garszania się jakości energii w syste- ją się w przedziale 50 Hzą1 %  przez poinformowany, ma-
mie elektroenergetycznym. RosnÄ…ce 95 % tygodnia, 50 Hz+4 %/  6 % przez jÄ…ce na celu na przy-
b)
wymagania obu stron prowadzą do tak 100 % tygodnia. Harmoniczne napię- kład wykonanie pla-
zwanej standaryzacji. Każdy duży od- cia i prądu to napięcia i prądy sinuso- nowanych prac sie-
biorca może sam wybrać swojego do- idalne o częstotliwości równej całko- ciowych,
stawcę i w zawartej z nim umowie pre- witej krotności częstotliwości podsta- przypadkowe, spo-
żð
cyzyjnie określić kryteria jakościowe wowej. Określa je tak zwany współ- wodowane trwały-
dostarczonej energii. czynnik THD, który powinien być nie mi lub przemijający-
c)
Kryteria jakościowe dostarczanej większy niż 8 %. Obliczamy go zgod- mi uszkodzeniami
energii zostały opisane w normie nie z wzorami: urządzeń. Zgodnie
EN 50160  Parametry napięcia zasi- z ż36.1 Rozporządze-
n
2
lajÄ…cego w publicznych sieciach roz- nia Ministra Gospo-
)
"(Uh
dzielczych . Określa je również rozpo- h=2 darki i Pracy z dnia
THDU=
U1
rządzenie Ministra Gospodarki i Pra- 20.12.2004 r. w spra- Rys. 1 Przykładowe kształty prądu w odbiornikach
nieliniowych: a) układ napędowy, b) prostow-
n
cy w sprawie szczegółowych warun- wie szczegółowych
nik, c) sprzęt komputerowy
2
)
"(Ih
ków przyłączenia podmiotów do ru- warunków przyłą-
h=2
THDI=
chu i eksploatacji sieci elektroener- czenia podmiotów do sieci oraz rwy awaryjnej i 48 godzin w cią-
I1
getycznych (Dz. U. Nr 6/2005, poz. 2). ruchu i eksploatacji tych sieci, dla gu roku, liczonych od momentu
W dokumentach określono m.in. do- Wpływ na jakość energii mają rów- podmiotów zaliczanych do grupy uzyskania przez przedsiębiorstwo
puszczalne odchylenia dla częstotli- nież poszczególne składowe harmonicz- IV  V dopuszczalny czas trwania energetyczne informacji o wystą-
wości znamionowej, napięcia nomi- ne napięć prądów, interharmoniczne przerwy w dostawie energii nie pieniu przerwy w dostarczeniu
nalnego oraz podano dopuszczalną oraz odpowiednia wartość współczyn- może być dłuższy niż: 24 godziny energii do momentu przywrócenia
zawartość wyższych harmonicznych nika mocy tgÕ, nie wiÄ™ksza niż 0,4. Nie w przypadku jednorazowej prze- jej dostawy.
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
20
stawcę i podpisać z nim umowę, najważ-
z
ródła wyższych
niejszym kryterium jest jednak posiada-
harmonicznych
nie licznika cyfrowego.
Rozwój technologii półprzewodniko-
wej dużej mocy daje niewątpliwie duże pomiary parametrów sieci
korzyści w zakresie automatyki i stero-
wania stając się jednocześnie z
ródłem Na rynku dostępne są zarówno mier-
wyższych harmonicznych w sieci. Inne niki parametrów sieci, jak i rejestratory
znaczÄ…ce z
ródła generujące wyższe har- parametrów i zakłóceń występujących
moniczne to na przykład układy napę- w sieciach. Analiza sieci ma na celu zba-
dowe, sprzęt informatyczny, zasilacze danie wartości wielu parametrów, nie-
impulsowe, energooszczędne żarów- zbędnych do określenia jakości energii.
ki kompaktowe czy oświetlenie fluore- Analizatory sieci zbierają próbki napięć
scencyjne. Na rysunku 1 przedstawio- i prądów, i przez układy mikroproce-
no przykładowe przebiegi prądów po- sorowe wyznaczają podstawowe wiel-
bieranych przez odbiorniki nieliniowe. kości energetyczne i sprawdzają udział
Prądy te powodują generowanie wyż- wyższych harmonicznych w tych prze-
szych harmonicznych prądu i napięcia, biegach. Na jakość zasilania wpływ ma
co ogranicza zdolności przesyłowe i po- także przekroczenie mocy zamówionej.
woduje konieczność przewymiarowa- Za przekroczenie mocy zamówionej pła-
nia przewodów w instalacjach odbior- cimy kary, jednocześnie powoduje ono
czych (więcej pisaliśmy o tym w nr. 9 przeciążenia w sieci, utrudniające zacho-
i 10/2004  elektro.info ). wanie odpowiednich parametrów. Ana-
Odbiorcy komunalni nie mierzą czę- lizatory sieci z tak zwanym strażnikiem
stotliwości, zawartości harmonicznych mocy pozwalają częściowo wyelimino-
oraz innych parametrów jakościowych wać ten problem, sterując mało ważny-
dostarczonej energii elektrycznej. Kry- mi technologicznie obiektami w przy-
terium rozliczenia jest jedynie ilość zu- padku przekroczenia mocy zamówionej.
żytej energii czynnej. Urządzeniem mie- Bardziej rozbudowane analizatory, wy-
rzącym ilość pobranej energii są liczniki posażone w programy do analizy mie-
energii czynnej. Najczęściej spotykamy rzonych przebiegów, wykonują pełną
liczniki indukcyjne, chociaż coraz bar- diagnostykę odkształceń napięć i prą-
dziej popularne stają się liczniki cyfrowe. dów i rejestrują zaburzenia występują-
Wypierają one liczniki indukcyjne, po- ce w sieciach. Prądy i napięcia w anali-
nieważ oprócz mocy czynnej mierzą war- zatorach mierzone są przez przekładni-
tości takich parametrów jak: moc bier- ki, dzięki czemu nie ma zasadniczych
na pobrana i oddana do systemu elek- ograniczeń co do wartości mierzonych
troenergetycznego, współczynnik mocy parametrów.
cosÕ i coraz częściej zawartość wyższych
harmonicznych czy rejestracjÄ™ innych ocena stanu sektora
zdarzeń. Wykonują też pomiary energii
energetycznego
w różnych strefach czasowych i dla róż-
nych grup rozliczeniowych. W znowelizowanej ustawie Prawo
Wolny rynek pozwala na kupowa- energetyczne pojawiają się sformułowa-
nie energii na zasadach TPA (wszyscy nia dotyczące wymagań jakościowych
odbiorcy na rynku energii elektrycznej energii. Sama poprawa jakości energii
uzyskają prawo dostępu do sieci prze- nie może następować jednak z dnia na
syłowej 1 stycznia 2006 r.). TPA (Third dzień. Jest to proces długotrwały, wyma-
Part Access) jest koncepcją, której histo- gający sporych nakładów finansowych.
ria sięga lat siedemdziesiątych, powstała Niezbędne jest też wdrożenie w Polsce
ona w celu stworzenia konkurencji w ta- programu określającego parametry jako-
kich sektorach infrastrukturalnych, jak ściowe energii w różnych częściach kraju,
kolej, komunikacja czy energetyka. Ku- na co wpływa zróżnicowanie spółek dys-
powanie energii w ten sposób daje nam trybucyjnych. Taki program wprowadzo-
wolny wybór, sami możemy wybrać do- no już w kilku krajach Europy.
n r 1 2 / 2 0 0 5 w w w. e l e k t r o . i n f o . p l
21