Edward CADLER, Adam NOCULAK
ENEA S.A., Oddział Dystrybucji Gorzów Wlkp.
Wpływ odbiorników nieliniowych na straty przesyłu energii w
liniach niskiego napięcia
Streszczenie. W artykule przedstawiono wpływ nieliniowości odbiorników na wzrost strat przesyłowych na podstawie pomiarów w sieci
elektroenergetycznej.
Abstract. The paper presents an influence of nonlinear load on increase of transmission energy losses on the basis of electric power network
measurements. (Influence of nonlinear load on increase of transmission energy losses).
SÅ‚owa kluczowe: straty energii, odbiornik nieliniowy.
Key words: energy losses, nonlinear load.
Wstęp
Ostatnie lata przyniosły istotną zmianę co do charakteru
odbiorników przyłączanych do sieci. Szerokie
wykorzystanie energoelektroniki i elektroniki spowodowało
wzrost liczby odbiorników nieliniowych. W dyskusjach
wśród energetyków wiele uwagi poświęca się zagadnieniom
związanym z jakością energii przede wszystkim pod kątem
wymaganych w obowiązującym prawie parametrów
napięcia zasilania [1] i właśnie w tym kontekście
rozpatrywany jest wpływ odbiorników nieliniowych na sieć
[2]. Zdaniem autorów nie mniej ważne jest określenie, w
Rys.1. Prąd i napięcie w przewodzie fazowym L1
jakim stopniu szerokie wykorzystanie odbiorników
nieliniowych ma wpływ na zmianę parametrów pracy
urządzeń składających się na system przesyłowy
(transformatory, linie przesyłowe itd.).
W artykule przedstawiono wyniki pomiarów
przeprowadzonych w sieci elektroenergetycznej zasilajÄ…cej
obwody oświetlenia drogowego, odbiorców komunalnych i
przemysłowych.
Wyniki i analiza pomiarów
Pomiary przeprowadzono pod kątem oceny wpływu
nieliniowości odbiorników na wzrost strat w liniach i
transformatorach zasilających. Założono, że straty
Rys.2. Widmo amplitudowe prÄ…du w przewodzie fazowym L1
odniesienia są to straty spowodowane przepływem
składowej podstawowej (pierwszej harmonicznej) prądu
odbiorników. Straty dodatkowe w artykule oznaczają straty
związane z przepływem prądów wyższych harmonicznych.
Przyjęto, że prądy wyższych harmonicznych generowane
są w całości przez odbiorniki zasilane z badanych
obwodów. Tabela 1. przedstawia współczynniki THDI
prądów w mierzonych obwodach. Przykładowe przebiegi
czasowe i widma amplitudowe prądów przedstawiają
rysunki 1. do 8 (pomiary obiektu nr 3).
Tabela 1. Wartości współczynników THDI prądów w przewodach
fazowych i PEN zasilaczy: obwodów oświetlenia drogowego
Rys.3. Prąd i napięcie w przewodzie fazowym L2
(obiekty 1- 6), obiektów przemysłowych (obiekty 7,9,10), sklepów
(obiekty 8,11,12).
Nr THDI L1 THDI L2 THDI L3 THDI PEN
obiektu [%] [%] [%] [%]
1 31,9 33,7 40,2 56,2
2 33,1 32,1 32,1 84,3
3 35,0 38,4 39,9 144,5
4 56,4 63,5 38,7 77,6
5 25,3 43,8 24,6 137,3
6 34,7 34,3 35,6 40,9
7 5,4 8,2 8,7 118,4
8 51,8 28,9 20,1 184,2
9 20,8 20,0 16,0 101,3
10 6,5 9,9 12,1 92,6
11 35,5 13,3 19,6 56,9
Rys.4. Widmo amplitudowe prÄ…du w przewodzie fazowym L2
12 57,5 28,3 28,5 833,0
PRZEGL
D ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 83 NR 7-8/2007 37
Tabela 2. Procentowy wzrost strat spowodowany prÄ…dami
wyższych harmonicznych w badanych obwodach.
nr "PL1 "PL2 "PL3 "PPEN
obiektu [%] [%] [%] [%]
1 10 11 16 31
2 11 10 10 72
3 12 15 16 209
4 32 40 15 61
5 6 19 6 228
6 12 12 13 17
7 0 1 1 140
8 27 8 4 340
9 4 4 2 103
Rys.5. Prąd i napięcie w przewodzie fazowym L3
10 0 1 1 85
11 13 2 4 32
12 33 8 8 6999
Tabela 3 przedstawia całkowity względny wzrost strat w
linii spowodowany prądami wyższych harmonicznych w
przewodach linii obliczony wg zależności (2).
(2) "P = [(´PL1+ ´PL2 +´PL3 +´PPEN)/( ´P1L1+ ´P1L2+ ´P1L3+
+´P1PEN)  1] x 100%
gdzie: ´P1L1, ´P1L2, ´P1L3, ´P1PEN  straty w przewodzie faz L1,
L2, L3 oraz PEN dla pierwszej harmonicznej prÄ…du; ´PL1,
´PL2, ´PL3, ´PPEN  caÅ‚kowite straty w przewodzie faz L1, L2,
Rys.6. Widmo amplitudowe prÄ…du w przewodzie fazowym L3
L3 oraz PEN
Tabela 3. Całkowity procentowy wzrost strat
nr obiektu "P [%]
1 14
2 12
3 23
4 27
5 9
6 13
7 1
8 20
9 9
10 2
11 10
12 34
Rys.7. PrÄ…d w przewodzie PEN
Wnioski
Przyłączanie do sieci odbiorników nieliniowych ma
istotny wpływ na parametry pracy linii. Niekorzystne zmiany
najbardziej uwidaczniajÄ… siÄ™ w przewodzie ochronno-
neutralnym PEN.
W badanych przypadkach nie stwierdzono przekroczenia
dopuszczalnej obciążalności kabli. Szacując wartość
wzrostu strat energii w kablach należy stwierdzić, że w
omawianych przypadkach nie ma uzasadnienia
finansowego stosowanie filtracji harmonicznych pod kÄ…tem
zmniejszenia strat przesyłowych (ilość energii dodatkowo
traconej można ocenić na kilkadziesiąt kWh
rocznie/obwód).
Rys.8. Widmo amplitudowe prądu w przewodzie PEN Straty w liniach są większe o 1 do 34% względem
odbiornika liniowego o takiej samej mocy pozornej
W tabeli 2. przedstawiono względny wzrost strat pierwszej harmonicznej. Należy zuważyć, że przyrost strat
spowodowany prądami wyższych harmonicznych w dodatkowych w transformatorach jest większy głównie z
przewodach linii obliczony wg zależności (1) dla przewodu uwagi na zależność strat wiroprądowych od kwadratu
fazowego L1 (analogicznie wyznaczono względny wzrost częstotliwości [3].
strat dla pozostałych faz i PEN). Jakkolwiek badania jakości energii, pod kątem napięcia
zasilajÄ…cego, sÄ… zadowalajÄ…ce (np. w badanych obwodach
(1) "PL1 = (´PL1/ ´P1L1  1) x 100%
THDU mieściło się w zakresie 2  5%) to jednak należy
bacznie monitorować parametry pracy elementów sieci.
gdzie: ´P1L1  straty w przewodzie fazowym L1 dla
Celowe wydaje się podjęcie badań nad określeniem, czy
pierwszej harmonicznej prÄ…du; ´PL1  caÅ‚kowite straty w
możliwe jest opracowanie typowych, statystycznych widm
przewodzie fazowym L1
38 PRZEGL
D ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 83 NR 7-8/2007
energetycznych, ruchu i eksploatacji tych sieci (Dz.U. z 2005 r.,
dla poszczególnych grup odbiorców (np. komunalnych,
nr 2, poz. 6)
biurowych, oświetlenia drogowego). Informacja taka
[2] Konferencja  Jakość energii elektrycznej w sieciach elektro-
mogłaby być użyteczna przy projektowaniu sieci a także
energetycznych w Polsce Poznań 2000 r.
mogłaby być pomocną przy konstrukcji taryf w części
[3] Jakość zasilania  poradnik  Harmoniczne. Dopuszczalna
dotyczącej opłat przesyłowych. Z uwagi na złożoność
obciążalność i dobór transformatorów do pracy z prądem
zjawisk w obwodach nieliniowych takie badania
odkształconym Polskie Centrum Promocji Miedzi, LPQI, 2005.
statystyczne mogą być istotnym czynnikiem wpływającym
na poprawne projektowanie sieci i instalacji elektrycznych. Autorzy: mgr inż. Edward Cadler, ENEA S.A., Oddział Dystrybucji
Gorzów Wlkp., Rejon Dystrybucji Choszczno, ul. Energetyków 2.,
73-200 Choszczno, e-mail:
LITERATURA
[e-mail],
[1] RozporzÄ…dzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki
dr inż. Adam Noculak ENEA S.A., Oddział Dystrybucji Gorzów
Społecznej z dnia 20 grudnia 2004 r. w sprawie szczegółowych
Wlkp., ul. Sikorskiego 37., 66-400 Gorzów Wlkp., e-mail:
warunków przyłączania podmiotów do sieci elektro-
[e-mail]
Konkurs SEP imienia Mieczysława Pożarskiego rozstrzygnięty
PROTOKÓA

z posiedzenia Jury Konkursu im. prof. M. Pożaryskiego na najlepsze artykuły opublikowane w roku 2006 w
czasopismach z zakresu elektryki-organach SEP
Jury Konkursu w składzie: prof. dr hab. Mieczysław Hering  przewodniczący, prof. dr hab. Andrzej Dąbrowski, prof. dr hab.
Antoni Dmowski, prof. dr hab. Stanisław Krzemiński, prof. dr hab. Jan Machowski rozpatrzyło 32 wnioski zgłoszone przez
redakcje następujących czasopism: Automatyka Elektroenergetyczna, Biuletyn Techniczno-Informacyjny Zarządu Oddziału
A
ódzkiego SEP, Informacje o Normach i Przepisach Elektrycznych, Elektronika, Energetyka, Przegląd Elektrotechniczny,
Przegląd Telekomunikacyjny-Wiadomości Telekomunikacyjne, Śląskie Wiadomości Elektryczne, Wiadomości
Elektrotechniczne.
We wnioskach tych wymienione redakcje wysunęły do nagród łącznie 38 artykułów. Jury na posiedzeniu w dniu 29 maja
2007 r. jednomyślnie wyróżniło:
pierwszą nagrodą artykuł pt.:
 Wpływ kosztów eksploatacji oraz cen nośników energii na rynkową wartość prywatyzowanych elektrocieplowni
opublikowany w numerze 3  Energetyki . Autorem artykułu jest Ryszard Bartnik z Instytutu Techniki Cieplnej w A
odzi.
Dwiema drugimi równorzędnymi nagrodami wyróżniono artykuły pt.:
 Zespoły transformatorowe z regulacją przekładni poprzecznej jako sieciowe środki kształtowania przepływów
mocy (energii ) w SEE , opublikowany w numerze 12  Wiadomości Elektrotechnicznych . Autorem jest Stanisław
Ziemianek z Instytutu Elektroenergetyki Politechniki Warszawskiej
oraz artykuł pt.:
 Przekształtniki matrycowe w systemach elektroenergetycznych. Perspektywy i problemy zastosowania
opublikowany w numerze 3  Przeglądu Elektrotechnicznego . Autorami artykułu są: Ryszard Strzelecki i Natalia Strzelecka
z Katedry Automatyki Okrętowej Akademii Morskiej w Gdyni oraz Henryk Dębicki z TP S.A. w Zielonej Górze.
Trzema równorzędnymi nagrodami trzecimi wyróżniono:
artykuł pt.:
 Przyrządy półprzewodnikowe z węglika krzemu i ich zastosowanie w energoelektronice ,
opublikowany w numerze 3  Przeglądu Elektrotechnicznego . Autorami artykułu są Roman Barlik, Jacek Rąbkowski i
Mieczysław Nowak z Instytutu Sterowania i Elektroniki Przemysłowej Politechniki Warszawskiej;
cykl artykułów  Zastosowanie światłowodów kapilarnych ,  Światłowody kapilarne w telekomunikacji ,
 Światłowody kapilarne dużej mocy , których autorem jest Ryszard Romaniuk z Wydziału Elektroniki i Technik
Informacyjnych Politechniki Warszawskiej oraz artykuł tegoż autora napisany wspólnie z J Doroszem z Wydziału
Elektrycznego Politechniki Białostockiej zatytułowany  Kontrola geometrii światłowodów kapilarnych . Prace te
opublikowane zostały w numerach 4, 5 i 6  Elektroniki ;
artykuł  Hybrydowy napęd autobusu miejskiego z baterią akumulatorów i baterią superkondensatorów
opublikowany w numerze 5  Śląskich Wiadomości Elektrycznych . Autorami tej pracy są Tadeusz Glinka, Marcin Fice i
Rafał Setlak z Instytutu Elektrotechniki Przemysłowej i Informatyki Politechniki Śląskiej.
Listę wszystkich wyróżnionych artykułów zamieszczamy na str.43.
PRZEGL
D ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 83 NR 7-8/2007 39